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Vorrichtung zur Begrenzung des Kraftstoffverbrauchs
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bei einem Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zur Begrenzung des Kraftstoffverbrauchs bei einem Kraftfahrzeug.
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Normalerweise kann der Fahrer eines Kraftfahrzeuges den Kraftstoffverbrauch
seines Fahrzeuges mit Hilfe des Gashebels selbst bestimmen. Der Kraftstoffverbrauch
ist dabei in der Regel vom Temperament des Fahrers abhängig.
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Dabei werden meistens die Gesichtspunkte der Wirtschaftlichkeit nachlässig.
Dieses Problem wird in steigendem Maße durch die knapper werdenden Rohölvorräte,
aus denen der Kraftstoff für die Fahrzeuge hergestellt wird, relevant.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine übergeordnete
Kontrolle in dem Kraftfahrzeug vorzusehen, welche eine gezielte und einstellbare
Begrenzung des Kraftstoffverbrauches ermöglicht. Eine solche übergeordnete Kontrolle
ist insbesondere für Personenkraftwagen mit starken Motoren und dementsprechend
hohem Kraftstoffverbrauch wünschenswert.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil
des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst; Die Kraftstoffdurchflußdrossel und
die Luftansaugdrossel werden zweckmäßigerweise in Serie mit den am Vergaser des
Kraftfahrzeug-Motors vorgesehenen Drosselelementen für den Kraftstoff und die Luft
geschaltet.
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Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2
bis 5 angegeben.
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Anspruch 6 betrifft eine Maßnahme, die gewährleistet, daß in besonderen
Verkehrssituationen die volle Leistung des Fahrzeuges zur Verfügung steht. Beim
Einschalten des Kick-Down-Schalters werden die Luftzufuhrdrossel und die Kraftstoffdurchflußdrossel
vollständig geöffnet, so daß keine Begrenzung des Kraftstoffverbrauchs durch die
Vorrichtung erfolgt. Wenn der Kick-Down-Schalter wieder ausgeschaltet wird, so wird
die Vorrichtung hinsichtlich ihrer Kraftstoff-Begrenzungseigenschaften erst wieder
wirksam, wenn der Istwert des Kraftstoffverbrauches unter den eingestellten Sollwert
sinkt. Solange die Begrenzung des Kraftstoffverbrauches infolge der Betätigung des
Kick-Down-Schalters außer Funktion ist, wird dieser Zustand optisch und/oder akustisch
signalisiert.
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Nach den Ansprüchen 7 bis 10 ist es möglich, auf einem Anzeigeteil
den Kilometerbezogenen Kraftstoffverbrauch, die insgesamt verbrauchte Kraftstoffmenge
und die Tageskilometer einzeln oder gemeinsam anzuzeigen.
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Eine andere zweckmäßige Weiterbildung, der selbständige erfinderische
Bedeutung beigemessen wird, ist in den AnsprUchen 11 bis 14 angegeben. Diese Weiterbildung
betrifft eine Diebstahlsicherung, die fakultativ in Verbindung mit dem Vorrichtungsteil
zur Begrenzung des Kraftstoffverbrauchs verwendet werden kann. Herkömmliche Diebstahlsicherungen
sind meist individueller Natur und können nicht serienmäßig hergestellt werden,
da ein Deaktivierungsschalter zum Abstellen der Alarmsignalanlage unvermeidbar ist.
Dieser Deaktivierungsschalter wird meist nur versteckt, also individuell angebracht.
In Verbindung
mit der Vorrichtung zur Kraftstoffbegrenzung lassen
sich nun relativ einfach auch Diebstahlsicherungen in Serienfertigung herstellen.
Diese können mit der zur Kraftstoffbegrenzung dienenden Kraftstoffdurchflußdrossel
derart zusammenwirken, daß die Drossel nur bei Erkennung eines bestimmten Codes
geöffnet oder bei Nichterkennung des Codes geschlossen wird. Der Code kann beispielsweise
aus drei oder vier Stellen bestehen und der Nummer des Schlüssels des Kraftfahrzeuges
entsprechen.
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Zur Herstellung der Vorrichtung können vorhandene Elektronikschaltungen,
deren Kapazitäten nicht voll ausgenützt sind (zum Beispiel Bordcomputer) mit verwendet
werden.
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Auch können die Elektronikschaltungen erweitert werden, um Ergänzungen,
wie zum Beispiel eine Quarzuhr, einen Drehzahlmesser, Kontrollschaltungen, Antennenverstärker,
Temperaturmesser, Intervall scheibenwischer, Zeitschaltung für Heckscheibenheizung
usw. mit ins Programm aufnehmen zu können. Eine Erweiterung hat auch den Vorteil,
daß viele Aufgaben billig elektrisch und nicht wie bisher mechanisch gelöst werden
können.
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Durch geringe konstruktive znderungen kann die Anwendung auch bei
Diesel- und Einspritzmotoren Anwendung finden.
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Auch ist es zweckmäßig, auf einer Mehrfachnutzung der vorhandenen
Bauteile zu achten. So kann beispielsweise der mechanische Teil des Kraftstoff-Durchflußmessers
gleichzeitig auch als Durchflußbegrenzungs-Drossel verwendet werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der
Zeichnungen beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Fig. 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild der Fig. 1 In Fig. 1 sind die wesentlichen
Teil e der Grundausstattung für die Vorrichtung mit dicken schwarzen Linien gekennzeichnet.
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In den Kraftstoffzufuhrungswegzum Motor 1 ist eine Kraftstoffdurchflußdrossel
2 eingefügt. In den Luftansaugweg ist eine Luftzufuhrdrossel 3 eingesetzt. Die beiden
Drosseln 2 und 3 sind durch Je einen Schrittmotor 4,5 verstellbar. Zum Verstellen
der Schrittmotoren 4 und 5 geeignete Impulse werden von einem Impulsgeber 8 erzeugt,
der über je einen Umsetzer 6,7 mit dementsprechenden Schrittmotor 4,5 verbunden
ist. Die Umsetzer 6,7 berücksichtigen die untersuchtedlichen Drosselverhältnisse
für Kraftstoff und Luft. Der Impulsgeber 8 kann positiveundnegative Impulse erzeugen.
Der Impulsgeber 8 befindet sich in einem ersten Betriebsmodus, wenn er positive
Impulse erzeugt.
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Diese bewirken ein Drehen der Schrittmotoren 4,5 in Vorwärtsrichtung,
wodurch die Drosseln 2 und 3 in Schließrichtung betätigt werden. In einem zweiten
Betriebsmodus erzeugt der Impulsgeber 8 negative Impulse. Diese bewirken ein Rückwärtsdrehen
der Schrittmotoren 4 und 5, wodurch
die Drosseln 2 und 3 in Öffnungsrichtung
verstellt werden.
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An einer Eingabetastatur 10 kann der gewünschte Grenzwert für den
kilometerbezogenen Kraftstoffverbrauch eingegeben werden. Dieser Wert wird in einem
Sollwert-Speicher 9 eingespeichert. Der Sollwert wird dem Impulsgeber 8 zugeführt.
Mittels einer Rücksetztaste 11 ist es möglich, den Sollwert-Speicher zu löschen
und den Impulsgeber 8 in den zweiten Betriebsmodus umzuschalten, so daß die beiden
Drosseln 2,3 geöffnet werden. Die Rücksetztaste 11 muß betätigt werden, bevor ein
neuer Grenzwert für den Kraftstoffverbrauch in die Tastatur 10 eingegeben wird.
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Neben den durch dicke schwarze Striche gekennzeichneten Blöcken in
Figur 1 sind die nachfolgend beschriebenen weiteren Teile der Vorrichtung zweckmäßig
aber nicht unbedingt notwendig. In den Kraftstoffzuführungsweg zum Motor 1 ist ein
Kraftstoffdurchflußmesser mit Impulsgeber 12 eingeschaltet. Dieser gibt eine der
durchgeflossenen Kraftstoffmenge entsprechende Impulsrate ab. Die Impulse werden
von einem Zähler 13 gezählt. Der Zählerwert wird einem Istwert-Speicher 14 zugeführt.
Zwischen den Sollwert-Speicher 9 und den Impulsgeber 8 ist ein Sollwert-Istwert-Vergleicher
15 eingeschaltet, der mit dem Istwert-Speicher 14 verbunden ist. Beispielsweise
mit den Rädern des Fahrzeuges kann ein Kilometerimpulsgeber 23 verbunden sein, der
nach Durchlaufen einer bestimmten Strecke einen Kilometer-Impuls abgibt. Der Kilometerimpulszähler
23 ist mit dem Istwert-Speicher 14 und dem Zähler 13 verbunden. Durch jeden Kilometerimpuls
wird der Istwert-Speicher 14 mit dem Stand des Zählers gesetzt und unmittelbar danach
der Zähler zurückgesetzt. Der Istwert-Speicher 14 kann weiterhin durch die Rücksetztaste
11
zurückgesetzt werden. Ferner ist der Istwert-Speicher 14 mit
der Eingabetastatur 10 für den kilometerbezogenen Kraftstoffverbrauch verbunden
und kann mit dem eingegebenen Wert gesetzt werden. Der in dem Istwert-Speicher 14
gespeicherte Wert wird über einen Datenumsetzer 16 einem Anzeigeteil 17 zugeführt.
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Mit dem Kraftstoffdurchflußmesser 12 ist ein Datenumsetzer 20 verbunden,
der die von dem Kraftstoffdurchflußmesser 12 abgegebenen Impulse entsprechend umsetzt
und dem Anzeigeteil 17 zuführt.
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Mit dem Kilometerimpulsgeber 23 ist ein Zähler 24 verbunden. Der Zählerstand
wird einem Datenumsetzer 22 zugeführt, welcher ebenfalls mit dem Anzeigeteil 17
verbunden ist.
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Mittels einer Taste 19 ist der Datenumsetzer 20 aktivierbar und sind
die Datenumsetzer 16 und 22 deaktivierbar. Das bedeutet, daß bei Drücken der Taste
19 der bisher insgesamt verbrauchte Kraftstoff, beispielsweise in Litern angezeigt
wird. Die anderen Anzeigedaten wie der Tageskilometerstand und der kilometerbezogene
Kraftstoffverbrauch sind durch die Deaktivierung der Datenumsetzer 16 und 22 ausgeblendet.
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Eine Taste 21 Ist mit dem Datenumsetzer 22 sowie mit den Datenumsetzern
16 und 20 verbunden. Bei Drücken der Taste 21 wird der Datenumsetzer 22 aktiviert
und werden die Datenumsetzer 20 und 16 deaktiviert. Dadurch erscheint auf dem Anzeigeteil
17 der Tageskilometerstand. Die übrigen Anzeigewerte sind ausgeblendet.
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Wenn weder die Taste 19 noch die Taste 21 gedrückt sind, so erscheint
auf dem Anzeigeteil 17 der kilometerbezogene Kraftstoffverbrauch, der im Istwert-Speicher
14 gespeichert ist.
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Wenn das Kraftfahrzeug startet und der gewünschte kilometerbezogene
Kraftstoffverbrauch in die Tastatur 10 eingegeben. wird, so wird dieser Wert nicht
nur in den Sollwert-Speicher 9, sondern auch in den Istwert-Speicher 14 eingegeben.
Es sei nun angenommen, daß der Kick-Down-Schalter 18 nicht eingeschaltet ist, so
daß der Sollwert-Istwert-Vergleicher 15 den Sollwert des Sollwert-Speichers 9 an
den Impulsgeber 8 weitergibt. Dieser veranlaßt nun in der bereits beschriebenen
Weise, daß die Luftzufuhrdrossel 3 und die Kraftstoffdurchflußdrossel 2 soweit in
Schli eßrichtung betatigt werden, bis sie die für die Begrenzung erforderliche Drosselstellung
erreicht haben. Der im Istwert-
Speicher 14 zunächst eingespeicherte
Sollwert wird auf dem Anzeigeteil 17 angezeigt.
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Nach dem ersten Kilometerimpuls wird der Istwert-Speicher neu mit
dem Stand des Zählers 13 gesetzt, der den kilometerbezogenen Istwert des Kraftstoffverbrauches
entspricht. Dieser Istwert wird dann in der Anzeige angezeigt.
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Wenn es in besonderen Verkehrssituationen erforderlich ist, daß die
volle Leistung des Kraftfahrzeuges zur, Verfügung steht, so kann der Kick-Down-Schalter
18 eingeschaltet werden. Zweckmäßigerweise handelt es sich hierbei um einen mit
dem Gashebel gekoppelten Tastschalter. Ein Tasten des Kick-Down-Schalters 18 bewirkt,
daß der Impulsgeber 8 in den zweiten Modus umgeschaltet wird, wodurch die Drosseln
2 und 3 vollständig geöffnet werden.
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Ausserdem bewirkt ein Tasten des Kick-Down-Schalters 18, daß der Sollwert-Istwert-Vergleicher
15 aktiviert wird.
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Das bedeutet, daß er nur dann den im Sollwert-Speicher 9 gespeicherten
Sollwert an den Impulsgeber 8 weiterleitet, wenn der Istwert unter den Sollwert
sinkt. Dies ist nämlich ein Indiz dafür, daß die volle Leitung des Kraftfahrzeuges
nicht mehr benötigt wird. Wenn der Istwert unter den Sollwert gesunken ist, wird
der Sollwert-Istwert-Vergleicher 15 wieder deaktiviert. Im deaktivierten Zustand
leitet er den Sollwert vom Sollwert-Speicher 9 immer zum Impulsgeber 8, so daß die
Vorrichtungihre normale Begrenzungsfunktion für den Kraftstoffverbrauch wieder aufnehmen
kann.
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Um anzuzeigen, wenn die Begrenzung des Kraftstoffverbrauches durch
Betätigung des Kick-Down-Schalters 18 außer Kraft gesetzt ist, ist der Sollwert-Istwert-Vergleicher
15 mit dem Anzeigeteil 17 verbunden. Auf diesem kann angezeigt werden, wenn der
Sollwert-Istwert-Vergleicher aktiviert ist.
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Der in Fig. 1 in strichpunktierten Linien dargestellte Schaltungsteil
kann zusätzlich vorgesehen werden. Er betrifft eine Diebstahlsicherung, die funktionell
mit dem Vorrichtungteil zur Begrenzung des Kraftstoffverbrauches zusammenwirkt.
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über eine Tastatur 25 oder über eine Codekarte, die in einen Codekartenleser
26 gesteckt wird, kann in die Diebstahlsicherung 34 ein bestimmter Code eingegeben
werden, der in einem Code speicher 27 gespeichert wird. Die Diebstahlsicherung 34
enthält ferner einen Codefestwert-Speicher 29. Sowohl der Codespeicher 27 als auch
der Codefestwert-Speicher 29 sind mit einem Codevergleicher 30 verbunden. Wenn der
eingegebene Code mit dem Festwert-Code übereinstimmt, so passiert nichts. Das Kraftfahrzeug
kann dann regulär gestartet werden. Wenn der Codevergleicher 30 dagegen eine Abweichung
festffiellt, so wird der Impulsgeber 8 in den ersten Modus geschaltet, wodurch die
Luftzufuhrdrossel 3 und die Kraftstoffdurchflußdrossel 2 geschlossen werden. Es
reicht auch, wenn eine der beiden Drosseln 2 oder 3 geschlossen wird.
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Ausserdem wird bei Abweichung des eingegebenen Codes von dem Festwertcode
eine Vorwarnanzeige 31 in Betrieb gesetzt. Diese zeigt dem Fahrer die Abweichung
an. Die Vorwarnanzeige 31 ist über ein Verzögerungsglied 32 mit einem Alarmsignalgeber
33 verbunden. Wenn der Fahrer aufgrund der
Vorwarnung die Zündung
nicht wieder abschaltet, so ertönt nPch einer Verzögerungszeit von einigen Sekunden
ein optisches und/oder ein ak-ustisches Alarmsignal.
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Die Zündung 28 des Kraftfahzeuges ist mit dem Codespeicher 27 verbunden.
Wenn die Zündung abgeschaltet wird, so wird der Codespeicher gelöscht.
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Es ist auch eine andere Version der Diebstahlsicherung möglich. So
kann der Codevergleicher 30 nach Abschalten der Zündung dem Impulsgeber regelmäßig
in den ersten Modus schalten, so daß mindestens eine der beiden Drosseln 2 oder
3 geschlossen wird. Wenn der Codevergleicher 30 nun beim Starten des Kraftfahrzeuges
eine Abweichung zwischen dem eingegebenen Code und dem Festwertcode feststellt,
so passiert nichts. Nur wenn er eine über einstimmung feststellt, wird der Impulsgeber
in den zweiten Modus umgeschaltet, wodurch die Drosseln in Öffnungsrichtung verstellt
werden. Das Alarmsignal wird von dem Codevergleicher 30 wie in der zuerst beschriebenen
Version bei Feststellung einer Abweichung erzeugt. Die zuletzt beschriebene Version
bedarf Jedoch einer Anpassung des Vorrichtungsteiles zur Begrenzung des Kraftstoffverbrauchs.
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Wenn Alarm ausgelöst ist, so kann ein RUcksetzen nur über die Eingabe
des richtigen Codes erfolgen.
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Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann ein großer Teil der beschriebenen
Funktionen von einer Zentraleinheit 35 durchgeführt werden, mit der ein Eingabeteil,
und das Anzeigeteil verbunden sind. Ferner sind mit der Zentraleinheit 35 der Kick-Down-Schalter
18, die Luftzufuhrdrossel 3, die Kraftstoffdurchflußdrossel 2, der Kraftstoffdurchflußmeßimpulsgeber
12,
der Kilometerimpulsgeber 23 und die Codeeingabe 25,26 verbunden.