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Verfahren und Einrichtung zur Anzeige des
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momentanen Kraftstoffverbrauchs Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren und eine Einrichtung zur Anzeige des momentanen Kraftstoffverbrauchs einer
Otto-Brennkraftmaschine, insbesondere von Kraftfahrzeugen.
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Um einen möglichst wirtschaftlichen Betrieb einer Brennkraftmaschine,
insbesondere in einem Kraftfahrzeug, einstellen und einhalten zu können, wäre es
vorteilhaft, wenn dem Fahrzeugfunrer eine Angabe über den momentanen Kraftstoffverbrauch,
das heißt die bei einem bestimmten Betriebszustand Je Weg- oder Zeiteinheit verbrauchte
Kraftstoffmenge, zur Verfügung stände. Eine solche Angabe würde es dem Fahrzeugführer
erleichtern, verbrauchsintensive Fahr-und Betriebeweisen zu vermeiden und so den
Gesamtverbrauch des Fahrzeugs entscheidend zu verringern.
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Bei bekannten Verbrauchsmeß-Verfahren und -Einrichtungen wird der
Kraftstoffdurchsatz durch die Kraftstoffversorgungsleitungen mit
speziellen
Strömungsmeßgeräten gemessen, die dabei erhaltenen Meßwerte durch die jeweils gefahrenen
Geschwindigkeiten dividiert und das Ergebnis als Kraftstoffverbrauch pro Wegeinheit,
beispielsweise in Liter/100 km, zur Anzeige gebracht. Der dafür erforderliche Meß-
und Geräteaufwand ist jedoch sehr groß.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, ein
Verfahren und eine Einrichtung zur Kraftstoffverbrauchsmessung insbesondere für
Kraftfahrzeuge anzugeben, die mit möglichst geringem Aufwand eine hinreichend genaueAnzeige
des momentanen Kraftstoffverbrauchs pro Weg- oder Zeiteinheit ermöglichen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren vor,
bei dem als Maß für den Kraftstoffverbrauch der in dem Saugrohr der Brennkraftmaschine
anstehende Unterdruck gemessen und in Form eines Kraftstoffverbrauchswertes zur
Anzeige gebracht wird. Eine nach diesem Verfahren arbeitende Einrichtung sieht dazu
ein den Unterdruck im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine messendes Druckmeßgerät
mit einer in Kraftstoffverbrauchswerten geeichten Anzeigevorrichtung vor. Die Erfindung
Bht dabei von der Erkenntnis aus, daß der Verbrauch eines Kraftfahrzeugs im wesentlichen
durch den Verbrauch bei Fahrt in der Ebene mit gleichbleibender Geschwindigkeit
bestimmt wird. Beschleunigungen, Verzögerungen, Berg- und Tal fahrten machen dagegen
normalereise nur einen verhältnismäßig kleinen Teil der Gesamtbetriebszeit aus und
sind daher für den Gesamtverbrauch von untergeordneter Bedeutung. Für die Fahrt
in der Ebene mit konstanter Geschwindigkeit besteht aber bei Kraftfahrzeugen mit
Otto-Vergaser-Motoren ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Fahrgeschwindigkeit
und dem Saugrohrunterdruck ebenso wie zwischen der stationären Fahrgeschwindigkeit
und dem Verbrauch. Dieser Zusammenhang ändert sich aber bei Kraftfahrzeugen mit
Schal tge trieben von Gang zu Gang.
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Um nun wenigstens einen ungefähren Überblick über den momentanen Kraftstoffverbrauch
zu erhalten, genügt es daher, für einen bestimmten Gang den Saugrohrunterdruck zu
messen und ihn in Verbrauchswerten
das heißt in Liter/100 km bzw.
km/Liter oder Liter/Std., zur Anzeige zu bringen. Für Beschleunigungsvorgange oder
für Berg- und Talfahrten erfolgt dann eine etwas ungenaue, aber tendenziell richtige
Anzeige. Um die bei instationären Betriebszuständen stark schwankenden Anzeigeausschläge
etwas zu dämpfen, kann der Anzeigevorrichtung eine Dämpfungsvorrichtung vorgeschaltet
sein.
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Da, wie oben bereits erwähnt wurde, bei Brennkraftmaschinen mit nachgeschalteten
Wechselgetrieben der gerade eingeschalteteGetriebegang bei der Anzeige des vom Saugrohrunterdruck
abgeleiteten fraftstoffverbrauchs bericksichtigt werden muß, ist eine den einzelnen
Getriebegängen jeweils zugeordnete Anzeige vorgesehen. Dazu kann die Anzeigevorrichtung
mehrere Anzeigeskalen aufweisen, von denen Jede einem bestimmten Getriebegang zugeordnet
ist. Diese Anzeigevorrichtungen können dabei entweder alle gleichzeitig auf der
Anzeigevorrichtung sichtbar sein, eo daß der Fahrzeuginsasse sich dan zutreffenden
Verbrauchswert auf der dem gerade gefahrenen Getriebegang zugeordneten Skala aussuchen
muß oder aber die Anzeigevorrichtung kann so ausgebildet sein, daß in Abhängigkeit
von dem gerade eingeschalteten Getriebegang die diesem zugeordnete Anzeigeskala
zur Anzeige zuschaltbar ist. Die Verstellung der Anzeigeskalen kann dabei durch
die Verstellung des Getriebewählhebels gesteuert werden.
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Eine einfache Möglichkeit zur Vermeidung der Skalenveränderung in
Ablängigäsit von dem Jeweils gefahrenen Getriebegang ergibt sich dann, wenn die
Anzeigevorrichtung nur eine einzige, dem höchsten Getriebegang zugeordnete Anzeigeskala
aufweist und wenn in dem MeSwertübertragun6sweg eine nur im höchsten Getriebegang
auf Durchgang geschaltetes Schaltelement vorgesehen ist. Eine Ablesung des momentanen
Kraftstoffverbrauchs wäre dann nur bei Fahrt im höchsten Getrisbegang, das heißt
also beispielsweise bei konstanter Fahrt auf der Äutobahn oder auf Xberlandstrecken,
nicht dagegen bei der Fahrt im Stadtverkehr, möglich.
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Weiterhin kann, anstatt mehrere, den einzelnen Gängen zugeordnete
Skalen vorzusehen oder eine Anzeige nur im höchsten Getriebegang
zu
ermöglichen, auch eine Vorrichtung zur Veränderung der Aplituden der Anzeiausschläge
in Abhängigkeit von der Getriebeschaltstellung vorgesehen sein. Dies läßt sich in
einfacher Weise dadurch verwirklichen, daß eine elektrisch arbeitende Anzeigevorrichtung
vorgesehen ist mit einer in Abhängigkeit von der Getriebeschaltstellung stehenden
Schaltvorrichtung, die dem jeweiligen Getriebegang zugeordnete Vorwiderstände in
den Meßwertübertragungskreis einschaltet.
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Das Meßgerät kann jedoch auch durch ein pneumatisch arbeitendes Nanometer
gebildet sein, dem zwecks Dämpfung der Ausschläge ein Speichervolumen über eine
Drossel vorgeschaltet ist. Wenn eine Anzeige nur in dem höchsten Getriebegang vorgesehen
sein soll, könnte dem Manometer ein nur in diesem höchsten Getriebegang öffnendes
Abschaltventil vorgeschaltet sein. Eine Veränderung der Amplituden des Anzeigeausschlages
läßt sich bei einem solchen pneumatischen Manometer dadurch erreichen, daß eine
das Manometer mit der Unterdruckmeßstelle im Ansaugrohr verbindende Druckmeßleitung
über zueinander parallel liegende, in Abhängigkeit von dem jeweiligen Getriebegang
zuschaltbare definierte Undichtigkeiten mit der Atmosphäre verbindbar ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele sowie einiger Diagramme erläutert.
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Die Zeichnung zeigt in teils schematischer Darstellungsweise in Figur
1 ein Diagramm, in dem für verschiedene Getriebegänge eines mit einer Otto-Brennkraftmaschine
ausgerüsteten Kraftfahrzeugs der Verlauf des Saugrohrunterdruckes und des Verbrauches
über der Geschwindigkeit aufgetragen ist, Figur 2 ein aus der Figur 1 entwickeltes
Diagramm des Kraftstoffverbrauchs über dem Saugrohrunterdruck für verschiedene Getriebegänge,
Figur 3 ein Schaltbild eines elektrisch arbeitenden Verbrauchsanzeigegerätes und
Figur
4 ein Schaltbild eines pneumatisch arbeitenden Verbrauchsanzeigegerätes.
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ein In der Figur 1 ist für/mit einem Schaltgetriebe und einem Vergaser-Otto-Motor
ausgerüsteten Kraftfahrzeug für verschiedene Getriebegänge der Verlauf des Saugrohrunterdruckes
und des Verbrauches über der Geschwindigkeit aufgetragen. Dabei ist mit ausgezogenen
Linien der Unterdruck und mit strichpunktierten Linien der Verbrauch jeweils für
die Gänge 2, 3 und 4 eingetragen. Aus diesem Diagramm kann dann das in der Figur
2 gezeigte Diagramm ermittelt werden, in dem für diese drei Gänge der Verbrauch
über dem Saugrohrunterdruck aufgetragen ist. Es zeigt sich, daß für jeden Gang ein
eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Verbrauch und dem Saugrohrunterdruck besteht,
wobei allerdings eine im wesentlichen gleichbleibende Fahrgeschwindigkeit in der
Ebene ohne wesentliche Veränderung der Fahrwiderstände vorausgesetzt wird. Dies
ist sicherlich nicht für alle Fahrzustände eines Kraftfahrzeugs gegeben, jedoch
kann, wie oben bereits erwähnt wurde, diese Ungenauigkeit der Verbrauchsanzeige
bei instationären Betriebszuständen hingenommen werden,da es lediglich darauf ankommt,
dem Fahrzeugführer eine tendenziell richtige Angabe über den ungefähren Verbrauch
und insbesondere darüber zu geben, wann er sich in verbrauchsintensiven Betriebazuständen
befindet.
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Dieser für jeden Getriebegang bestehende eindeutiger Zusammenhang
zwischen dem Verbrauch und dem Saugrohrunterdruck kann damit zur Anzeige des Verbrauchs,
beispielsweise in Liter/100 k beziehungsweise in km/Liter verwendet werden, indem
der Saugrohrunterdruck gemessen und in Form von Kraftstoffverbrauchswerten angezeigt
wird. Die Anzeigevorrichtung des Druckmeßgerätes braucht dazu lediglich in Kraftstoffverbrauchswerten
geeicht zu werden, wobei der Einfluß des jeweils gefahrenen Getriebeganges berücksichtigt
werden muß. Eine besonders einfache Ausführung ergäbe sich dann, wenn die Verbrauchs
anzeige nur in einem einzigen Getriebegang, beispielsweise dem höchsten Getriebegang
vorgenommen würde. Dazu könnte in der Meßwertübertragungsleitung ein Schaltelement
vorgesehen sein,
das nur bei eingelegtem höchsten Getriebegang auf
Durchgang geschaltet ist und in den übrigen Getriebegängen sperrt. Die Verbrauchsanzeige
würde dann also nur beim Betrieb im höchsten Getriebegang, das heißt üblicherweise
dem vierten Getriebegang, erfolgen, in dem tatsächlich hier auch der größte Teil
der stationären Betriebszustände stattfindet. Die Gänge 1 bis 3 werden üblicherweise,
abgesehen vielleicht vom Verkehr in der Stadt, der allerdings im wesentlichen instationäre
Betriebszustände beinhaltet, lediglich zum Beschleunigen des Fahrzeugs benötigt.
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Es ist jedoch auch durchaus möglich, eine Anzeige des Verbrauches
für die anderen Getriebegänge vorzusehen, wobei, wie bereits erwähnt wurde, der
Betrieb in diesen Getriebegängen im allgemeinen instationär ist, das heißt die Anzeige
dann nur einen ungefähren, tendenziell richtigen Verbrauchswert angibt. Dazu könnte
vorgesehen sein, daß das Druckmeßgerät verschiedene, dem jeweiligen Getriebegang
zugeordnete Skalen aufweist. Der Fahrzeugführer muß dann auf der dem gerade gefahrenen
Gang zugeordneten Skala den richtigen Verbrauchswert ablesen. Darüberhinaus ist
es mit etwas größerem Geräteaufwand auch möglich, die den einzelnen Getriebegängen
zugeordneten Skalen in Abhängigkeit von der Stellung des Schaltgetriebes jeweils
zur Anzeige zuzuschalten. Hier erscheint auf der Anzeigevorrichtung dann jeweils
nur die dem gefahrenen Getriebegang zugeordnete Anzeige skala, auf der der von dem
Zeiger angezeigte Wert leicht abgelesen werden kann. So ist es beispielsweise denkbar,
die Skalen auf einer gegenüber der Anzeigevorrichtung verstellbaren Tafel anzubringen
und diese Tafel in Abhängigkeit von der Getriebestellung so zu verstellen, daß nur
jeweils die im gerade gefahrenen Getriebegang zugeordnete Anzeige skala in einem
Fenster der Anzeigevorrichtung erscheint.
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Anstelle der oben erwähnten Ausführungen, bei denen jedem Getriebegang
eine besondere Anzeigeskala zugeordnet ist, könnte eine den verschiedenen Getriebegängen
Jeweils zugeordnete Anzeige such
dadurch erreicht werden, daß die
Anzeigeamplituden in Abhängig keit von der Getriebeschaltstellung verändert werden.
Die Figur 3 zeigt dazu eine Ausführung mit einem elektrisch arbeitenden Druckmeßgerät
bei dem eine Anzeige nur in den beiden oberen Getriebegängen erfolgen soll. In der
Zeichnung ist mit 1 das Saugrohr einer Vergaser-Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
bezeichnet, in dem eine willkürlich verstellbare Drosselklappe 2 angeordnet ist.
In dem Saugrohr 1 ist an einer geeigneten Stelle ein druckempfindliches Instrument
3, beispielsweise ein druckempfindlicher Widerstand angeordnet, der auf einer Anzeigevorrichtung
4 eine dem Druck proportionale Anzeige erzeugt. Dazu ist das druckempfindliche Instrument
3 und die Anzeigevorrichtung 4 in einem von einer Batterie 5, beispielsweise der
Fahrzeugbatterie gespeisten Stromkreis angeordnet, in dem noch ein Schalter 6 angeordnet
ist. Dieser Schalter 6 kann über hier nicht weiter gezeigte Mittel mit dem Getriebewählhebel
verbunden sein, so daß seine Stellung von dem Jeweils gefahrenen Getriebegang bestimmt
wird.
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Mit ausgezogenen Linien mag dabei die Stellung des Schalters 6 im
vierten Getriebegang und mit unterbrochenen Linien die Stellung des Schalters im
dritten Getriebegang angedeutet sein. Zur Veränderung des Anzeigeausschlages auf
der Anzeigevorrichtung 4 ist dann vorgesehen, daß im dritten Getriebegang ein zusätzlicher
Vorwiderstand 7 zugeschaltet wird. In ähnlicher Weise wäre es auch möglich, eine
Anzeige für den sweiten Getriebegang zu erreichen, in dem der Schalter 6 eine dritte
Schaltstellung aufweist, in der ein weiterer Vorwiderstand in den Meßwertübertragungskreis
zugeschaltet wird. Diese Vorwiderstände dienen dann dazu, die Anzeigeausschläge
auf der Anzeigevorrichtung 4 entsprechend der Figur 2 der Zeichnung dem Jeweiligen
Getriebegang anzupassen.
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Die Verbrauchsanzeige kann Jedoch auch auf pneumatischem Wege gewonnen
werden. Dazu ist in der Figur 4 eine ausführung gezeigt, bei der der Druck in dem
eine Drosselklappe 12 aufweisenden Saugrohr 11 ueber eine Druckmeßleitung 13 einem
Manameter 14 zugeführt
wird. Um eine Dämpfung der bei sich ändernden
Betriebszuständen stark schwankenden Ausschläge zu erreichen, ist dem Manometer
14 über eine Drossel 15 ein Speichervolumen 16 vorgeschaltet, das starke Druckschwankungen
abfängt. Mit 17 ist ein Absperrventil bezeichnet, das die Druckmeßleitung in solchen
Getriebegängen, in denen keine Anzeige erfolgen soll, absperrt. In dem hier gezeigten
Auufunrungsbeispiel ist dieses Absperrventil 17 in den beiden oberen Getriebegängen,
das heißt im dritten und vierten Gang geöffnet. Während im vierten Gang die Druckmeßleitung
13 über eine erste definierte Undichtigkeit 18 mit der Atmosphäre, beispielsweise
der Reinluftseite eines Luftfilters 21 verbunden ist, ist dem dritten Getriebegang
zusätzlich noch über ein dann öffnendes Absperrventil 19 eine zweite definierte
Undichtigkeit 20 parallel zugeschaltet. Diese definierten Undichtigkeiten 18 und
20 können beispielsweise durch konstante Düsen oder Drosseln gebildet sein, die
dann ähnlich wie die Vorwiderstände bei der Ausführung nach der Figur 3 eine dem
jeweils gefahrenen Getriebegang zugeordnete Anpassung der Anzeigeaunschläge des
Manoneters 14 bewirken sollen.
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Die Anzeigeskalen der Anzeigevorrichtungen können, wie oben bereits
erwähnt wurde, in Liter/100 km beziehungsweise Liter/Std.
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oder aber auch in km/Liter geeicht sein und bieten dann dem Fahrzeugführer
eine zwar nicht immer genaue aber doch ungefähr richtige Anzeige des momentanen
traftstoffverbrauchs des Fahrzeugs.
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Gegenüber bisher bekannten Kraftstoffverbrauchsanzeigevorrichtungen
wird durch die hier vorgeschlagene Druckmessung als Maß für den Kraftstoffverbrauch
in einem bestimmten Getriebegang eine wesentliche Vereinfachung erreicht, die den
Einsatz eines solchen Gerätes in nicht allzu aufwendig ausgestatteten Fahrzeugen
erlaubt.
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