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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern des
Leistungsvermögens eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit
des Könnens und der Erfahrung des Fahrers.
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In
der folgenden Beschreibung wird allgemein auf Kraftfahrzeuge Bezug
genommen; dies soll so verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung
auf jede Art von Landfahrzeug, das von einem Motor angetrieben wird,
und insbesondere auf Automobile, Motorräder, Quad-Räder,
Dreiräder und andere Kraftfahrzeuge anwendbar ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Statistisch
ist die Unerfahrenheit eines Fahrers in Bezug auf das Leistungsvermögen
eines Fahrzeugs eine der häufigsten Ursachen von Verkehrsunfällen.
Tatsächlich wird eine große Zahl an Verkehrsunfällen
von Fahrern verursacht, deren Alter zwischen 18 und 25 liegt, d.
h. von Fahrern, die gerade erst ihre Zulassungen erhalten haben
oder geringe Fahrerfahrung haben. Die zahlreichen Ursachen für
diese Verkehrsunfälle umfassen kulturelle Faktoren; den
psychologischen und physischen Zustand des Fahrers; Wetterbedingungen;
Straßenbelagszustand; schlechte Sicht; Dunkelheit; Geschwindigkeit und
allgemein das Leistungsvermögen des Fahrzeugs. Was die
Geschwindigkeit und das Leistungsvermögen des Fahrzeugs
betrifft, sehen die Straßenverkehrsordnungen in vielen
Ländern Regeln vor, die die Nutzung von Hochleistungsfahrzeugen
durch Fahrer, die erst neu ihre Zulassung erhalten haben oder unerfahren
sind, einschränken. Beispielsweise bestimmen die aktuellen
italienischen Schnellstraßenbestimmungen und andere europäische
Straßenverkehrsregeln, dass ein Fahrer mit einem Alter über 18,
der gerade erst eine Zulassung erhalten hat, zu Beginn nur ein Motorrad
mit einer Ausgangsleistung von 25 KW (etwa 34 PS) fahren darf. Nach
einer bestimmten Zahl an Jahren, üblicherweise nach drei Jahren,
darf der Fahrer ein leistungsstärkeres Motorrad fahren,
jedoch nur nach Wiederholen der Fahrprüfung auf einem leistungsfähigeren
Motorrad. In diesem Fall muss die Fahrprüfung auf einem
Motorrad mit einer Nennleistung von mindestens 35 KW (etwa 48 PS)
abgelegt werden, damit die Prüfung gültig ist.
Dies bedeutet, dass ein Fahrer, der beide Zulassungsklassen abschließen
möchte, zwischen zwei Motorrädern wechseln muss
oder für den Fall, dass ein Fahrer ein mit einem Leistungsbegrenzer
ausgestattetes Motorrad hat, das Motorrad modifizieren muss, um
dessen Leistung zu erhöhen, und dann die amtlichen Fahrzeugdokumente
aktualisieren muss. Ähnliche Beschränkungen sind
auch für Kraftfahrzeuge geplant, und zukünftige
Fahrer, die nur eine Zulassung für eine kurze Zeit, z.
B. kürzer als ein Jahr, haben, werden Beschränkungen
unterworfen, die auf dem Verhältnis von Leistung zu Gewicht
des betreffenden Fahrzeugs beruhen (z. B. 50 KW je Tonne oder 68
PS je Tonne). Um diese Beschränkungen einhalten zu können,
haben Kraftfahrzeughersteller vorgeschlagen, ihre Fahrzeuge mit
Vorrichtungen zur Leistungsbegrenzung auszustatten. Kraftfahrzeuge mit
Motoren relativ hoher Leistung, d. h. jene Kraftfahrzeuge, deren
Charakteristik und Leistungsfähigkeit höher als
bei Kraftfahrzeugen sind, die für Anfänger oder
unerfahrene Fahrer zugelassen sind, werden anfänglich mit
Begrenzervorrichtungen ausgestattet, die beispielsweise die Leistung
des Motors konstant niedrig halten. Diese Begrenzervorrichtungen
können mechanischer oder elektronischer Art sein und können üblicherweise
nur unter gewissen Schwierigkeiten von qualifizierten Technikern
während des Service in einer Kraftfahrzeugwerkstatt entfernt
oder modifiziert werden. Aufgrund dieser Situation müssen
nunmehr an ein und demselben Fahrzeug legal zertifizierbare Ausgangsleistungen
in verschiedenen Stärken bereitgestellt werden. Diese Leistungsstärken
müssen einfach einstellbar sein, um eine Anpassung an die
Fahrerzulassung vorzunehmen, so dass das Fahrzeug für neu
zugelassene Fahrer oder solche Fahrer, die noch nicht ausreichend
Fahrerfahrung haben, die Sicherheitsanforderungen und legalen Anforderungen
erfüllen kann.
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Das
US-Patent
US 5 172 785 beschreibt
ein Steuersystem für Kraftfahrzeuge wie Automobile, das
entsprechend dem Alter des Fahrers geregelt werden kann. Dieses
System umfasst eine Speichervorrichtung, die Daten zur Bestimmung
des Alters des Fahrers enthält, einen Satz Sensoren, welche
die von dem Fahrer vorgenommenen Fahrvorgänge erfassen,
und ein Steuersystem, das auf Grundlage der von den Sensoren gelieferten
Information die Fahrcharakteristik des Fahrers misst.
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Das
italienische Patent
IT 1 264
415 beschreibt ein elektronisches Gerät zum Regeln
und Begrenzen der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs. Das Gerät enthält
Sensoren zum Messen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Aktoren zum
Modifizieren der Leistung des Motors derart, dass die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs begrenzt wird, und eine Mikroprozessoreinheit, welche
die Motoraktoren steuert und die in den Mikroprozessorspeicher eingegebene
zugelassene Höchstgeschwindigkeit mit der von den Sensoren
gemessenen Geschwindigkeit vergleicht. Ein Bedienfeld, z. B. ein
alphanumerisches Tastenfeld, ermöglicht dem Fahrer unter
Verwendung eines Passwortes den Zugriff auf den Mikroprozessorspeicher,
um den zugelassenen Höchstgeschwindigkeitswert und andere
Informationseinheiten zu modifizieren.
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Das
US-Patent
US 3 878 915 beschreibt
eine programmierbare Steuereinheit zum Begrenzen der Maximalgeschwindigkeit
eines Kraftfahrzeugs auf eine aus mehreren voreingestellten Geschwindigkeiten
ausgewählte Geschwindigkeit, wobei diese Geschwindigkeit
von einem Benutzer ausgewählt wird, der einen Zugangscode
eingegeben hat.
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Das
in dem US-Patent
US 3 878 915 beschriebene
Gerät kann nur von einem einzigen Benutzer programmiert
werden, der durch einen Zugangscode identifiziert wird.
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Dieser
Zugangscode kann beispielsweise von Versicherungsunternehmen vertraulich
für bestimmte Klassen von Fahrern auf Grundlage des Alters,
des Versicherungsrisikos und anderer Faktoren bereitgestellt werden.
Die Einrichtung umfasst mehrere Teile. Ein Teil akzeptiert und erkennt
den von dem Benutzer eingegebenen Code. Ein programmierbarer Teil,
auf den der Fahrer üblicherweise nicht zugreifen kann,
aktiviert die Decodierschaltung, die das Starten des Kraftfahrzeugs
sowie die Auswahl einer voreingestellten Geschwindigkeitshöchstgrenze in
Abhängigkeit des von dem Benutzer eingegebenen Zugangscodes
ermöglicht. Eine Steuereinheit vergleicht das auf die tat sächliche
Fahrzeuggeschwindigkeit bezogene Signal mit dem Signal, das der
zuvor eingestellten Höchstgeschwindigkeit entspricht. Überschreitet
die tatsächliche Geschwindigkeit die voreingestellte Geschwindigkeit,
so unterbricht oder beschränkt das Steuersystem die Arbeitsfähigkeit
des Fahrzeugmotors. Eine manuelle Übersteuerungsvorrichtung
erlaubt dem Fahrer, die Höchstgeschwindigkeitseinstellung
in bestimmten Notfallsituationen zeitweilig zu überschreiten.
Hat der Benutzer einmal den Zugangscode eingegeben und ist dieser
von dem System akzeptiert worden, so wird jeder Versuch, einen anderen
Zugangscode einzugeben und die Erkennungsprozedur zu wiederholen, verhindert
und ist solange nicht möglich, bis die Einrichtung ausgeschaltet
und dann wieder eingeschaltet wird. Die Einrichtung hat auch eine
Beschleunigungssteuerung, die verhindert, dass das Fahrzeug einen
bestimmten Beschleunigungswert überschreitet.
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Das
US-Patent
US 2 773 993 beschreibt
eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung, die mit elektrischen Schaltungen
gekoppelt ist, von denen jede elektrische Schaltung für
eine bestimmte Fahrzeuggrenzgeschwindigkeit eingestellt ist. Die
Geschwindigkeitssteuervorrichtung ist auch mit einem Einschaltstromkreis
eines elektrischen Kontaktes verbunden, der wiederum von einer elektronischen
Karte mit elektrischen Kontakten betätigt wird, die mit dem
Einschaltstromkreis zusammenwirken. Die elektronische Karte kann
in ein spezielles Gehäuse, das von außerhalb des
Fahrzeugs sichtbar ist, eingesetzt werden und Daten über
den Fahrer, die Fahrzulassungsdetails beinhalten, speichern. Einige
der oben beschriebenen und illustrierten Geräte sind nicht
auf Kraftfahrzeuge angewandt worden, während andere sich
als nicht wirksam erwiesen haben, das Leistungvermögen,
die Geschwindigkeit und die Beschleunigung von Fahrzeugen, die von
neu zugelassenen oder unerfahrenen Fahrern gefahren werden, zu begrenzen.
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Offenbarung der Erfindung
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Ausführung
einer Vorrichtung zum Steuern des Leistungsvermögens eines
Kraftfahrzeugs bereitzustellen, die verschiedene legal zertifizierbare
Leistungsstufen an ein und demselben Fahrzeug ermöglicht
und in einfacher Weise ohne Eingreifen des Fahrers automatisch aktiviert
werden kann. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es,
eine Vorrichtung zum Steuern des Leistungsvermögens eines
Kraftfahrzeugs bereitzustellen, die einfach und kostengünstig
in einem Kraftfahrzeug eingebaut werden kann, sei es als Originaleinrichtung an
einem Neufahrzeug oder als Nachrüsteinrichtung an einem
Gebrauchtfahrzeug. Der Hauptanspruch 1 bezieht sich auf eine Vorrichtung
zur zum Steuern des Leistungsvermögens eines Kraftfahrzeugs
gemäß der vorliegenden Erfindung. Die abhängigen Ansprüche
betreffen bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden
Erfindung.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich, die unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen folgen und lediglich als
nichtbeschränkendes Beispiel zu verstehen sind, wobei in
den Zeichnungen:
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1 ein
Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Steuern des Leistungsvermögens
eines Kraftfahrzeugs nach der vorliegenden Erfindung ist;
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2 ein
Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Steuern des Leistungsvermögens
eines Kraftfahrzeugs nach einem anderen Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist;
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3 ein
Blockdiagramm ist, das die Funktionsstufen und einige der Hauptkomponenten
einer Vorrichtung zum Steuern des Leistungsvermögens eines
Kraftfahrzeugs nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele der Erfindung
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Unter
Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Vorrichtung
zum Steuern des Leistungsvermögens eines Kraftfahrzeugs
(nicht gezeigt), das mit einem Motor 2, üblicherweise
einem Benzin- oder Dieselverbrennungsmotor ausgerüstet
ist. In der folgenden Beschreibung wird explizit Bezug genommen
auf Fahrzeuge, die mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet sind;
es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung
auch auf Fahrzeuge anwendbar ist, die mit Kraftmaschinen unterschiedlichen
Typs, z. B. Hybridkraftmaschinen, die über mindestens einen
Verbrennungsmotor und einen elektrischen Motor verfügen,
ausgestattet sind, oder auch auf Fahrzeuge, die mit einem oder mehreren
elektrischen Motoren ausgestattet sind. Um die vorliegende Erfindung
anwenden zu können, muss die Kraftmaschine (oder Motoren)
des fraglichen Fahrzeugs mit geeigneten Mitteln zum Steuern typischer
Betriebsparameter ausgestattet sein. Diese Steuermittel können
sowohl auf die Versorgung des Motors mit Kraftstoff als auch auf
die Versorgung mit Verbrennungsluft wirken, indem sie den Durchtritt
von Kraftstoff oder Luft in dem Einlasskrümmer des Verbrennungsmotors
regeln. Diese Steuermittel können auch auf die Stromversorgung
von Fahrzeugen wirken, die mit elektrischen Motoren angetrieben
werden, und sie können auch im Falle von Fahrzeugen, die
von Hybridmotoren angetrieben werden, auf beide Arten der Energieversorgung
wirken. Beim Steuern der Kraftfahrzeugleistung berücksichtigt
die Steuervorrichtung nach vorlie gender Erfindung die Höchstgeschwindigkeit,
die Beschleunigung und die Gesamtleistung des Fahrzeugs.
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Die
Steuervorrichtung berücksichtigt zudem das Gewichts-Leistungs-Verhältnis
entsprechend einer Klassifikation, die mindestens folgende vier
Fahrzeugkategorien definiert:
- 1) Hochleistungssportfahrzeuge
mit einem Gewichts-Leistungs-Verhältnis von 6,8 KG/KW (d.
h. 5 KG/PS) oder kleiner.
- 2) Hochleistungsfahrzeuge mit einem Gewichts-Leistungs-Verhältnis
von 13,6 KG/KW (d. h. 10 KG/PS) und solche, die beispielsweise von 0
auf 100 km/h in etwa 9 Sekunden beschleunigen.
- 3) Standardleistungsfahrzeuge mit einem Gewichts-Leistungs-Verhältnis
von 20,4 KG/KW (d. h. 15 KG/PS); dieses Gewichts-Leistungs-Verhältnis
entspricht einem Leistungs-Gewichts-Verhältnis von 49 KW
je Tonne, was einen Wert darstellt, der den in einigen Straßenverkehrsordnungen
verwendeten Grenzwerten nahe kommt.
- 4) Niederleistungsfahrzeuge mit einem Gewichts-Leistungs-Verhältnis
von 27,2 KG/KW (d. h. 20 KG/PS).
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Die
Vorrichtung zum Steuern des Leistungsvermögens von Kraftfahrzeugen
nach der vorliegenden Erfindung kann eingesetzt werden, die Leistung von
Kraftmaschinen oder Motoren in Kraftfahrzeugen zu begrenzen; sie
ermöglicht es somit, ein Fahrzeug, das in der Hochleistungssportkategorie
liegt, in ein Standard- oder Niederleistungsfahrzeug zu transformieren.
Die Vorrichtung zum Steuern des Leistungsvermögens eines
Kraftfahrzeugs kann zusätz lich zur Begrenzung der Höchstgeschwindigkeit
auch dazu genutzt werden, die Geschwindigkeit in jeder Übersetzungsstufe
des Fahrzeugs sowie die Fahrzeugbeschleunigung und das Leistungsvermögen
allgemein zu begrenzen. Die zum Steuern des Leistungsvermögens
bestimmte Vorrichtung 1 umfasst mindestens einen Geschwindigkeitssensor 3,
der in diesem Fall die Winkelgeschwindigkeit eines oder mehrerer Fahrzeugräder
misst. Dieser Geschwindigkeitssensor 3 ist üblicherweise
an Kraftfahrzeugen schon als Teil desjenigen Systems vorhanden,
das ein Blockieren der Räder während des Bremsvorgangs
verhindert. Im Allgemeinen gibt es vier Sensoren an Fahrzeugen,
die vier Räder aufweisen, und zwei oder drei Sensoren an
Fahrzeugen, die mit zwei bzw. drei Rädern ausgestattet
sind. Der Geschwindigkeitssensor 3 kann eine beliebige
Tachometervorrichtung zum Messen der Winkelgeschwindigkeit eines
Fahrzeugrades sein. Es ist auch möglich, die Signale von
anderen Sensoren zu nutzen, die andere Parameter einschließlich
der Fahrzeugbeschleunigung und der Stabilität messen; diese
Sensoren sind ein Längsbeschleunigungssensor 4,
ein Querbeschleunigungssensor 5 und ein Giersensor 6.
Die Signale, die aus diesen Sensoren stammen, sind für
die Funktionsweise der Vorrichtung 1 optional und machen,
sofern sie vorhanden sind, die Steuerung des Leistungsvermögens
des Kraftfahrzeugs effektiver, da sie einen Regelungsbetrieb ermöglichen,
d. h. die Sensoren überprüfen unmittelbar die
effektiven Fahr- und Fahrzeugbetriebsbedingungen. Es sollte hinzugefügt
werden, dass die Sicherheitssensoren 4, 5 und 6 üblicherweise
an Fahrzeugen, die mit einer Stabilitätssteuervorrichtung
ausgestattet sind, schon vorhanden sind, und dass es deshalb vergleichsweise
einfach und kostengünstig sein würde, die Sensoren 4, 5 und 6 an
die Steuervorrichtung 1 anzuschließen und dieser
hinzuzufügen. Ist das Kraftfahrzeug ein Motorrad oder ein
anderes Fahrzeug, das sich überneigen kann, wenn es durch
eine Kurve in der Straße fährt, so können
und dürfen einige der Vorrichtungen wegen der unterschiedlichen
Funktionsweise und Fahrdynamik eines solchen Fahrzeugtyps nicht
vorhanden sein.
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Wie
schon oben erwähnt, kann die zum Steuern des Leistungsvermögens
bestimmte Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung in jedem Fall auf
diese Fahrzeugtypen angewandt werden und normal arbeiten, selbst
wenn diese Sicherheitssensoren nicht angeschlossen sind.
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Die
Steuervorrichtung 1 kann auch weitere Sensoren umfassen,
die darauf ausgelegt sind, Motorbetriebszustände zu messen;
dies sind: ein Motor-U/min-Sensor 7; ein Gaspedalpositionssensor 8 und/oder,
falls der Einlasskrümmer des Verbrennungsmotors mit einem
Zerteilungsventil, z. B. einem Drosselventil 12, ausgestattet
ist, das innerhalb eines Drosselkörpers montiert ist, einen
Sensor 9 zum Messen der Position des Drosselventils 12 an
dem Kraftstoffzuführsystem; die Vorrichtung kann auch mit
einem Drehmomentsensor 11 auf der Antriebsseite der Kurbelwelle
verbunden sein. Im Falle einer Überladung mittels eines
Turboladers oder eines volumetrischen Kompressors kann das System
mit einem Turboladerdrucksensor 10 und Mitteln 33 zum Steuern
der Turboaufladung ausgestattet sein.
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Die
Sensoren 7 bis 11 übertragen Signale, welche
die Messung der von dem Motor gelieferten Leistung ermöglichen,
um zu erfassen, ob der Motor beschleunigt oder abbremst, und aus
der Gasposition und anderen Parametern die Absichten des Fahrers
zu überwachen. Die Signale über den Zustand der
Kraftstoffzufuhr des Verbrennungsmotors 2 werden mittels
einer speziellen Verbindung mit der Motorsteuereinheit 13 überprüft,
die wiederum die Motorkraftstoffeinspritzer 14 und, sofern
diese vorhanden sind, auf die Zündkerzenspulen 15 und
die Mittel 33 zum Steuern der Turboaufladung wirken. 1 zeigt
eine Ausführung der zum Steuern des Leistungsvermögens
bestimmten Vorrichtung 1, die an einem Neufahrzeug vorgesehen
ist, an dem sämtliche Sensoren, die für die Funktionsweise
der Vorrichtung benötigt werden, schon an dem Fahrzeug
als Teil der Originalausstattung vorhanden sind.
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Dagegen
zeigt 2 eine Nachrüst- oder eine Zubehörausführung,
bei der ein zusätzliches elektronisches Modul 16 beispielsweise
mittels eines Adapterkabels in Reihe zwischen die Originalmotorsteuereinheit 13 und
die Einspritzer 14 sowie die Zündkerzenspulen 15,
falls vorhanden, geschaltet ist. In dieser Ausführung ermöglicht
es das Verbindungsstück 16, dass die Steuervorrichtung 1 auf
die Einspritzer 14 und die Zündkerzenspulen 15 wirkt, um
die Funktionsweise und die Leistungsabgabe des Motors 2 zu
modifizieren. Dies sind nur einige der beispielhaften Ausführungsformen,
und es sind andere Anschlüsse und Verkabelungsverfahren
möglich, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
zu verlassen. Ist das Fahrzeug insbesondere mit einer CAN-BUS-Verkabelung
ausgestattet, so kann die Steuervorrichtung 1 nach der
vorliegenden Erfindung mit einem speziellen Teil ausgestattet sein, der
auf einen Dialog mit den Fahrzeugvorrichtungen entsprechend dem
mit der CAN-BUS-Verkabelung verwendeten Standard ausgelegt ist.
Andere komplementäre Sensoren und Signale, die vorhanden
sein und genutzt werden können, damit die Steuervorrichtung 1 arbeitet,
sind die Folgenden: ein Sensor, der die Bremsbetätigung
anzeigt; ein Drucksensor, der an dem hydraulischen Bremskreis vorgesehen
ist; Funktionssignale von verschiedenen Sicherheitsvorrichtungen,
die häufig schon an Fahrzeugen vorhanden sind, wie z. B.
das Bremsen-Antiblockiersystem (ABS), die sogenannte Cornering Brake
Control (CBC), die eine Vorrichtung ist, die während der
kritischen Bremsphasen in einer Kurve arbeitet, in denen das Gewicht
tendenziell auf die äußere Seite des Fahrzeugs übertragen
wird; die CBC bremst die äußeren Räder,
um zu verhindern, dass sich das Fahrzeug in gefährlicher
Weise unsteuerbar verdreht oder abrutscht. Die Steuervorrichtung 1 kann
auch an andere Sicherheitssensoren angeschlossen werden, die schon
an dem Fahrzeug vorhanden sind, z. B. an das elektronische Bremsverteilungssystem
(EBD), das die Bremswirkung zwischen der Vorder- und Hinterachse
des Fahrzeugs verteilt, und das elektronische Stabilitätsprogramm
(ESP), welches auf das Bremssys tem und das Kraftstoffzuführsystem
wirkt, um die Fahrzeugstabilität zu garantieren, wenn ein spezieller
Sensor, üblicherweise ein Giersensor, und die Lenkwinkelmessung
anzeigen, dass die aktuelle Zentrifugalkraft die Fahrzeugsicherheit
gefährdet, oder auf eine gerade Linie zurückführt.
Ist das Fahrzeug mit einem automatischen oder einem sequenziellen
Getriebe oder einem automatischen Drehzahlregler wie einem Geschwindigkeitsregler
ausgestattet, so können die aus diesen Vorrichtungen stammenden
Signale von der zum Steuern des Leistungsvermögens bestimmten
Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung erfasst werden. An Hand
der Funktions- und Sicherheitssensoren, die schon an dem Fahrzeug
vorhanden sind, überprüft und steuert die Steuervorrichtung 1 die
gesamte Funktionsweise und das gesamte Leistungsvermögen
eines Kraftfahrzeugs. Eine wichtige Eigenschaft der Steuervorrichtung 1 nach
der vorliegenden Erfindung liegt in einer Funktion, automatisch
die Fahrerkategorie insbesondere auf Grundlage der Erfahrung des
Fahrers und der Zahl an Fahrjahren zu erkennen. Um dies zu bewerkstelligen,
hat die Vorrichtung Erkennungs- und Identifizierungsmittel 18,
die in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
in dem Zündschlüssel 19 des Fahrzeugs
eingebaut sein können. Andere Erkennungsmittel können
in weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
in Form einer persönlichen Startzugangskarte, die magnetisch
sein oder einen Mikroprozessor aufweisen kann, oder in Form personenbezogener
Erkennungsmittel vorliegen, z. B. in Form eines Fingerabdruck-Lesegeräts, einer
Stimmenerkennungsvorrichtung, eines Irisidentifizierungsaatasters
und ähnlicher Mittel.
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In
allen Fällen werden die Fahrererkennungs- und Identifizierungsmittel 18 automatisch
mit Inbetriebnahme des Fahrzeugs aktiviert, beispielsweise wenn
ein Zündschlüssel eingesteckt wird, eine personenbezogene
Karte eingeführt wird oder eine spezielle Erkennungsprozedur
abgeschlossen wird. Während das Fahrzeug in Betrieb ist,
sind diese Fahrererkennungs- und Identifizie rungsmittel 18 stets
aktiv und überwachen die Kategorie der Person, die das Fahrzeug
fährt.
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In
der folgenden Beschreibung wird explizit Bezug auf Erkennungsmittel
genommen, die auf dem Zündschlüssel beruhen und
in diesen eingebaut sind; es wird jedoch darauf hingewiesen, dass
die vorliegende Erfindung mit jeder beliebigen Vorrichtung arbeiten
kann, die auf einer Fahrererkennung ausgelegt ist.
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Um
verschiedene Abstufungen der Fahrzeugleistungsfähigkeit
zu erhalten, sind verschiedene Arten von Schlüsseln 19 vorgesehen,
die eine elektronische Schaltung oder einen Mikroprozessor mit einem
Fahreridentifikationscode enthalten, wobei die einzelnen Schlüssel
verschiedenen Abstufungen der Fahrzeugleistungsfähigkeit
zugeordnet sind.
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Die
Schlüssel, die derzeit in Kraftfahrzeugen verwendet werden,
enthalten schon eine elektronische Schaltung oder einen Mikroprozessor,
der als Antidiebstahlsvorrichtung, auch als Wegfahrsperre bekannt,
fungiert. Bekanntlich beinhaltet die Wegfahrsperre einen kleinen
Schaltkreis, der im Inneren des Schlüssels angeordnet ist
und von einem magnetischen Feld aktiviert wird. Der Schaltkreis
sendet einen Code aus, der von einem speziellen Lesegerät, der
sich in unmittelbarer Nähe des Schlüsselfeldes befindet,
dekodiert und an die Motorsteuereinheit 13 oder an andere
vorhandene Einheiten zum Steuern der Fahrzeugleistung gesendet wird.
Es würde deshalb ausreichend sein, zusätzliche
Informationselemente über die Fahrerkategorie der elektronischen Schaltung
oder den Mikroprozessor, die bzw. der schon in dem Schlüssel
vorhanden ist, hinzuzufügen, so dass diese Information
automatisch von einem Codelesegerät 20 erfasst
werden könnte. In Fällen, in denen der Originalschlüssel
keine elektronische Schaltung oder keinen Mikroprozessor enthält, würde
es alternaiv möglich sein, neue Schlüssel, die
eine Schaltung oder einen Mikroprozessor enthalten, und das zugehörige
Codelesegerät bereitzustellen. Damit sich die Schlüssel
während des Gebrauchs leicht identifizieren lassen, könnten
verschiedenartige externe Identifizierungsmittel 21 wie
Symbole, Formen, Farben oder andere Eigenschaften genutzt werden. In
der folgenden Beschreibung wird lediglich beispielhaft auf Schlüssel
Bezug genommen, die Umhüllungen unterschiedlicher Farbe
aufweisen. In einer nicht beschränkenden, beispielhaften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung könnte
ein roter Schlüssel zur Identifizierung eines neu zugelassenen
Fahrers, ein gelber Schlüssel zur Identifizierung einer Person,
die seit drei Jahren eine Zulassung hat, ein grüner Schlüssel
zur Identifizierung einer Person, die eine Zulassung seit sechs
Jahren hat, und ein Standardschlüssel zur Identifizierung
einer Person, die eine Zulassung seit acht Jahren hat, verwendet
werden. Es wäre auch einfach, den Schlüsselcode
zu personalisieren, um Einzelheiten zu berücksichtigen, z.
B. die Teilnahme des Fahrers an Fahrsicherheitskursen, Verkehrswidrigkeiten,
gefahrene Kilometer und andere Faktoren. Die externen Identifizierungsmittel 21 des
Schlüssels dienen auch als Legalnachweis für das
Leistungsvermögen des Fahrzeugs. Beispielsweise würde
ein Schlüssel mit einer rotgefärbten Umhüllung 21,
die einen neu zugelassenen Fahrer anzeigt, es der Verkehrspolizei
einfach machen, dass ein neu zugelassener Fahrer, das Fahrzeug und der
Schlüssel kompatibel miteinander sind. Es würde auch
möglich sein, die Verkehrspolizei und Autohändler
mit einem speziellen Codelesegerät zum Überprüfen
des Schlüsselcodes und zur Sicherstellung, dass diese nicht
gefälscht worden ist, auszustatten. 3 zeigt
den grundlegenden Ablauf von Operationen, die stattfinden, wenn
die Steuervorrichtung 1 nach der vorliegenden Erfindung
aktiviert wird. Block 23 repräsentiert das Einstecken
des Schlüssels 19 in das Startfeld des Fahrzeugs,
Block 24 repräsentiert das Erkennen des Codes
des Schlüssels 19 durch die Motorsteuereinheit 13.
Block 25 repräsentiert die Information über
den Schlüsselcode. Diese Information kann aus personalisierten
Erkennungsmitteln stammen, z. B. einem Fingerabdruck-Lesegerät,
einer Stimmenerkennungsvorrichtung oder einem Irislesegerät,
und sie wird an die Motorsteuereinheit 13 gesendet, die
wiederum einen Mikroprozessor 22 enthält, der
die Information über den Schlüsselcode empfängt
und diese nutzt, um den dem Schlüsselcode zugeordneten
Motorleistungsplan auszuwählen. Block 26 zeigt
in dem Beispiel nach 3 vier Pläne (Maps) 27, 28, 29 und 30,
die in dem Speicher der Motorsteuereinheit 13 enthalten sind.
Die Pläne 27, 28, 29 und 30 können
den vorstehend beschriebenen vier Kategorien des roten Schlüssels,
des gelben Schlüssels, des grünen Schlüssels
oder des Standardschlüssels entsprechen. Block 31 repräsentiert
die Stufe zur Berechnung der folgenden Motor- und Fahrzeugsteuerparameter:
Einspritzzeit, Zündzeitpunktverstellung, Drosselkörpersteuerung,
Turboaufladungssteuerung, Geschwindigkeitsgrenzen für jedes
der eingekoppelten Übersetzungsverhältnisse, Geschwindigkeitshöchstgrenze
und Beschleunigungshöchstgrenze. Der Block 32 repräsentiert
die Implementation für die Verwaltung der verschiedenen
Pläne und der Personalisierung des Schlüssels,
z. B.: Alter des Fahrers, Teilnahme an Fahrsicherheitskursen, gefahrene
Kilometer, Verkehrswidrigkeiten und andere persönliche
Details.
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Wird
der Schlüssel 19 in das Fahrzeugarmaturenbrett
eingesteckt, so liest das Codelesegerät 20 den
Code und sendet ein zugehöriges Signal an die Motorsteuereinheit 13.
Hat der Schlüssel 19 beispielsweise eine rotgefärbte
Umhüllung 21, die einen neu zugelassenen Fahrer
anzeigt, so wird das an die Motorsteuereinheit 13 gesendete
Signal das Signal für die kleinste Leistungsstufe des Motors 2 und
allgemein das Signal für die geringste Leistungsvermögen
des Fahrzeugs oder in anderen Worten für den Plan 27 in
dem Beispiel nach 3 sein.
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Wie
schon oben beschrieben, ermöglichen es die Anschlüsse
der verschiedenen Fahrzeugsensoren der Steuervorrichtung 1 nach
der vorliegenden Erfindung, nicht nur die Leistung des Fahrzeugmotors
oder der Fahrzeugmotoren, sondern auch Leistungsmerkmale des Fahrzeugs
wie Höchstgeschwindigkeit, Geschwindigkeit in den verschiedenen Übersetzungsverhältnissen,
Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung und Gier zu begrenzen.
Dies ermöglicht es, ein geringeres Leistungsvermögen
bereitzustellen und so Situationen zu vermeiden, in denen die Fahrzeuggeschwindigkeit
und -stabilität für eine bestimmte Fahrerkategorie
potenziell riskant sein würde. Um diese geringere Leistungsstufe
und ein geringeres Leistungsvermögen des Fahrzeugs zu erhalten,
aktiviert das für einen neu zugelassenen Fahrer vorgesehene
Signal den Leistungsplan in der Motorsteuereinheit 13,
der für eine geringere Leistung des Motors oder der Motoren
des fraglichen Fahrzeugs sorgt.
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Zudem
kann die Steuervorrichtung 1, wo dies erforderlich ist,
das Leistungsvermögen des Fahrzeugs mittels der angeschlossenen
Sensoren steuern und, wo dies erforderlich ist, intervenieren, um
die Arbeitsfähigkeit des Motors weiter zu beschränken,
die Geschwindigkeit, die Beschleunigung und andere das Leistungsvermögen
charakterisierende Merkmale zu begrenzen, und, wo dies erforderlich
ist, um die Bremsen zu betätigen, auch separat für
jedes Rad, so dass das Leistungsvermögen des Fahrzeugs
in die Leistungsstufen zurückkehrt, die für eine
bestimmte Fahrerkategorie festgelegt sind. Unter der Voraussetzung,
dass diese Funktion durch die elektronische Stabilitätsprogrammeinheit (ESP)
ausgeübt wird, wäre es möglich, verschiedenartige
Steuerpläne der ESP-Vorrichtung ähnlich denen
der Motorsteuereinheit bereitzustellen. Die verschiedenen Abstufungen
des Leistungsvermögens, die den verschiedenen mit dem Fahrzeug
gelieferten Schlüsseln zugeordnet sind, werden während
der Genehmigung und des Testens des Fahrzeugs oder während
der Genehmigung und des Testens eines für einen bestimmten
Typ von Gebraucht wagen bestimmten Bausatzes berechnet und definiert,
und sie werden so zu einem legal gültigen, von der Verkehrspolizei,
von Versicherungsunternehmen und anderen amtlichen Stellen anerkannten
Mittel zur Verringerung des Leistungsvermögens eines Kraftfahrzeugs, das
ohne diese Vorrichtung ein hohes Leistungsvermögen aufweist.
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In
Fahrzeugen, in denen die Vorrichtung 1 als Teil der Originalausstattung
eingebaut ist, muss die Motorsteuereinheit 13 mit zusätzlichem
Speicherplatz zum Speichern der verschiedenen Motorleistungspläne
und zum Steuern der verschiedenen Sicherheitsvorrichtungen ausgestattet
werden. Diese Fahrzeuge müssen zudem mit den zusätzlichen Schlüsseln
für die verschiedenen Abstufungen des für das
Fahrzeug vorgesehenen Leistungsvermögens ausgerüstet
werden.
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Dagegen
muss bei Fahrzeugen, die schon auf dem Markt sind, die Steuervorrichtung 1 ein
zusätzliches elektronisches Modul aufweisen, dessen Zweck
ist, den Code des eingesteckten Schlüssels zu erkennen,
um das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal zu empfangen, um die Signale
anderer, an dem Fahrzeug vorgesehener Sensoren, welche die Fahrzustände
und die Stabilität messen, zu empfangen, um eine Schnittstelle
mit der Originalmotorsteuereinheit des Fahrzeugs herzustellen, um
die Zündzeitpunktverstellung, die Zündung, die
Kraftstoffeinspritzung und die Motor-U/min zu korrigieren und zu
modifizieren und so das für jede Fahrerkategorie definierte
Leistungsvermögen bereitzustellen.
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Die
tatsächlichen Kosten für die Steuervorrichtung 1 sind
besonders gering. Ist die Vorrichtung 1 als Originalausstattung
eingebaut, so sind zusätzliche elektronische Module praktisch
unnötig, und die einzigen zusätzlichen Kosten
liegen in der Zeit, die für das Einstellen der Leistungspläne,
die für die verschie denen Leistungsstufen vorgesehen sind,
und für die Implementierung der Zuordnungssoftware benötigt
wird.
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Die
tatsächlichen Kosten für die Vorrichtung 1 sind
deshalb auf die Kosten für die zusätzlichen Schlüssel
und die Kosten für den Einbau der größeren
Speicher begrenzt, die benötigt werden, um sämtliche
Motorleistungspläne und sämtliche auf das Leistungsvermögen
des Fahrzeugs bezogenen Pläne zu speichern.
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Bei
Fahrzeugen, die schon auf dem Markt sind, sind die tatsächlichen
Kosten für die Steuervorrichtung 1 durch die Kosten
des elektronischen Moduls und der zusätzlichen Schlüssel
sowie durch die Kosten für die Zeit gegeben, die zum Einstellen
der Leistungspläne für die verschiedenen Leistungsstufen
des Motors benötigt werden. In diesem besonderen Fall enthält
das zusätzliche elektronische Modul größtenteils
programmierbare Speicher, d. h. einen löschbaren programmierbaren
Festwertspeicher (EPROM) aktuellen Typs, der genutzt wird, um die Motorenleistung
zu modifizieren.
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Die
vorliegende Erfindung erlaubt es Herstellern von Hochleistungsfahrzeugen,
Marktanteile auch in solchen Ländern zu erlangen, die Gesetze haben,
welche das Leistungsvermögen von Fahrzeugen für
bestimmte Kategorien von Fahrern, wie z. B. neu zugelassene oder
unerfahrene Fahrer, oder aus anderen Gründen begrenzen.
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Die
Hersteller von Hochleistungsfahrzeugen können in den betroffenen
Ländern dank der erfindungsgemäßen Vorrichtung
während des Fahrzeuggenehmigungsverfahrens definieren und
zeigen, dass das zu genehmigende Fahrzeug die legalen Grenzen einhält,
die für die oben genannten Fahrerkategorien gefordert werden.
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Dank
der vorliegenden Erfindung muss der Besitzer eines Fahrzeugs, das
ein höheres Leistungsvermögen als das für
einen neu zugelassenen Fahrer erlaubte Leistungsvermögen
aufweist, nicht das Fahrzeug wechseln oder ein neues Fahrzeug kaufen,
um es für einen neu zugelassenen oder unerfahrenen Fahrer
fahrtauglich zu machen.
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Die
vorliegende Erfindung ist selbstredend nicht auf die hier illustrierten
und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt
und ist für zahlreiche Abwandlungen und Varianten empfänglich,
ohne den Umfang des erfinderischen Konzeptes zu verlassen, das vorstehend
beschrieben, illustriert und offenbart ist. In den Ansprüchen
dienen die in Klammern angegebenen Bezugszeichen lediglich als Hilfe
und beschränken in keiner Weise den beanspruchten Schutz.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5172785 [0004]
- - IT 1264415 [0005]
- - US 3878915 [0006, 0007]
- - US 2773993 [0009]