DE102008005644A1 - Verfahren zur Kraftstoffeinsparung bei KFZ mit Verbrennungsmotor durch zyklische Betriebsweise - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung für Kfz zur Kraftstoffersparnis, gekennzeichnet durch eine Kombination von Freilauf im Antriebsstrang mit einer Lastregelung.
Description
- Durch geringe und nachrüstbare Änderungen am Fahrzeug wird eine Kraftstoff sparende Fahrweise ermöglicht, indem der Motor zyklisch entweder mit bestem Wirkungsgrad oder im Leerlauf betrieben wird. Einsparungen im Bereich 10–30% sind möglich.
- Jeder Verbrennungsmotor hat ein Wirkungsgradkennfeld wie es in
1 beispielhaft dargestellt ist. Auf der X Achse ist die Drehzahl, auf der Y Achse das Drehmoment aufgetragen. Die muschelförmig angeordneten Linien stellen Verbindungen der Punkte mit gleichem Wirkungsgrad dar. Das Kennfeld ist auch unter dem Namen „Muscheldiagramm" bekannt. Im Beispiel sind zusätzlich zwei Linien eingetragen, „Mmax" ist die Kurve maximalen Drehmoments bei Volllast, und „5, Gang, Fahrwiderstand" stellt den Fahrwiderstand im 5. Gang dar. - Es ist erkennbar, dass auch im 5. Gang bei konstanter Geschwindigkeit der beste Wirkungsgrad nie erreicht wird. Um mit bestem Wirkungsgrad zu fahren, muß der Motor bei mittlerer Drehzahl belastet werden, auf ca. 85% des maximalen Drehmomentes. Das ist jedoch höchstens kurzzeitig möglich, da dann das Fahrzeug beschleunigt. Die Lösung ist erfindungsgemäß folgende: Das Fahren wird aufgeteilt in zwei zyklische Phasen, eine Beschleunigungs- und eine Ausrollphase. Beispielhaft soll mit durchschnittlich 80 km/h gefahren werden. Das Fahrzeug beschleunigt dann mit optimaler Last bzw. optimalem Wirkungsgrad auf 85 km/h, der Motor wird ausgekuppelt, das Fahrzeug rollt frei aus, bis die Geschwindigkeit auf 75 km/h abgefallen ist, der Motor wird eingekuppelt, das Fahrzeug beschleunigt auf 85 km/h usw.
- Mit einer solchen zyklischen Fahrweise ist eine bemerkenswerte Kraftstoffersparnis verbunden,
2 zeigt die Größenordnung. Die 2 Linien im oberen Diagramm zeigen den Verbrauch bei konstanter Geschwindigkeit, die obere beim Fahren wie normal üblich ohne Beschleunigen und Ausrollen, die untere mit zyklischer Fahrweise wie beschrieben. Das untere Diagramm zeigt das Verhältnis. - Es ist klar, dass eine solche Fahrweise im normalen Verkehr schon aus Sicherheitsgründen nicht praktiziert werden kann.
- Die Erfindung besteht mm darin, dass ein Fahrzeug so modifiziert wird, daß die beschriebene zyklische Fahrweise automatisch, also ohne Zutun des Fahrers, durchgeführt werden kann. Dazu sind im Wesentlichen zwei Dinge notwendig.
- 1. die Entkopplung von Gaspedal und Lastregler wie Einspritzpumpe oder Vergaser, durch ein Zwischenglied, genannt „Gaspedalbox".
- 2. Ein Freilauf im Triebstrang vorzugsweise zwischen Motor und Getriebe. Der Freilauf kann auch ersetzt werden durch eine von der Gaspedalbox gesteuerte Auskuppelvorrichtung.
- Zu 1. Gaspedalbox:
- Das Gaspedal bestimmt nicht mehr direkt die Last über die Einspritzmenge oder die Stellung der Drosselklappe, es gibt nur noch einen Sollwert für die gewünschte Fahrgeschwindigkeit vor. In der Gaspedalbox wird daraus und aus den Parametern Motordrehzahl und Fahrgeschwindigkeit die wirkungsgradoptimale Last bzw. Einspritzmenge errechnet und über ein Gestänge an Einspritzpumpe oder Vergaser weitergegeben.
- Zu 2. Freilauf:
- Der Freilauf bewirkt, dass das Drehmoment des Motors nur in eine Richtung übertragen wird, nämlich die zum Antreiben des Fahrzeugs. Bei entgegen gesetztem Drehmoment (Schiebebetrieb) wird der Motor vom Fahrzeug getrennt.
- Mit diesen zwei Vorrichtungen wird folgende automatisch ablaufende Fahrweise möglich: Ähnlich wie bei einem Fahrzeug mit Geschwindigkeitsregelung (Einrichtung, wodurch auf eine vorgewählte konstante Geschwindigkeit geregelt wird) wird auch hier eine Geschwindigkeit gewählt.
- Die Wahl erfolgt hier über die Gaspedalstellung, wenig Gas entspricht niedrige Geschwindigkeit, viel Gas hohe Geschwindigkeit. Ist das augenblickliche Tempo niedriger als der Gaspedalstellung entspricht, beschleunigt das Fahrzeug, und zwar mit der Last, die dem besten Wirkungsgrad im Kennfeld entspricht, in der Regel etwas weniger als Volllast. Bei Erreichen der Sollgeschwindigkeit wird das Gas weggenommen, die Drehzahl fällt ab auf Leerlaufdrehzahl. Das Fahrzeug rollt frei, bis die Geschwindigkeit auf Sollwert minus Hysterese abgefallen ist. Dann wird wieder Gas gegeben, und bei konstanter Gaspedalstellung wiederholt sich dieses Spiel. Es ergibt sich ein Fahrzyklus, wie er in Bild 3 dargestellt ist, beispielhaft für zwei Geschwindigkeiten, 60 km/h und 90 km/h.
Claims (10)
- Vorrichtung für Kfz zur Kraftstoffersparnis, gekennzeichnet durch eine Kombination von Freilauf im Antriebsstrang mit einer Lastregelung.
- Vorrichtung für Kfz zur Kraftstoffersparnis gemäß Anspruch 1., gekennzeichnet dadurch, daß mit dem Gaspedal anstelle der Einspritzmenge ein Sollwert für die Fahrgeschwindigkeit vorgegeben wird.
- Vorrichtung für Kfz zur Kraftstoffersparnis gemäß Anspruch 1. und 2., gekennzeichnet dadurch, daß durch eine Regelung der Sollwert der Fahrgeschwindigkeit mit optimalem Wirkungsgrad angefahren wird.
- Vorrichtung für Kfz zur Kraftstoffersparnis gemäß Anspruch 1., 2., 3., gekennzeichnet dadurch, das die Sollwertregelung eine relativ große, alternativ auch durch den Fahrer einstellbare, Hysterese aufweist.
- Vorrichtung für Kfz zur Kraftstoffersparnis gemäß Anspruch 1., gekennzeichnet dadurch, daß sich durch diese Vorrichtung ein Fahrzyklus ergibt, der gekennzeichnet ist durch eine Beschleunigungsphase mit bestem Wirkungsgrad und eine Ausrollphase, bei der der Motor vom Antriebsstrang entkoppelt ist.
- Vorrichtung für Kfz zur Kraftstoffersparnis gemäß Anspruch 1., gekennzeichnet dadurch, daß anstelle des Freilaufs eine von der Regelung gesteuerte Betätigung der Kupplung eingesetzt wird.
- Vorrichtung für Kfz zur Kraftstoffersparnis gemäß Anspruch 1. und 5., gekennzeichnet dadurch, daß alternativ während der Ausrollphase der Motor ausgeschaltet wird.
- Vorrichtung für Kfz zur Kraftstoffersparnis gemäß Anspruch 1. und 7., gekennzeichnet dadurch, daß das Ausschalten des Motors abhängig gemacht wird von der Beschleunigung bei der Beschleunigungs- und Ausrollphase, aus der die Dauer der Ausrollphase prognostiziert wird.
- Vorrichtung für Kfz zur Kraftstoffersparnis gemäß Anspruch 1. und 7., gekennzeichnet dadurch, daß das Hochfahren des Motors aus dem Leerlauf und das Herunterfahren aus hoher Drehzahl über über geregelte Rampen geschieht, so daß die Übergänge zwischen Beschleunigungs- und Ausrollphase sanft werden.
- Vorrichtung für Kfz zur Kraftstoffersparnis gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß diese Vorrichtung auch abgeschaltet werden kann, so daß ein normaler Fahrbetrieb möglich ist.
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DE102008005644A1 true DE102008005644A1 (de) | 2009-07-30 |
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Family Applications (1)
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2008
- 2008-01-23 DE DE102008005644A patent/DE102008005644A1/de not_active Withdrawn
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