DE2748227C2

DE2748227C2 - Signalisieranordnung für ein von einer Brennkraftmaschine über ein Wechselgetriebe mit abgestuften Schaltstufen angetriebenes Kraftfahrzeug zur Erzeugung eines Anzeigesignals, das ein zur Erzielung eines günstigen Kraftstoffverbrauchs erforderliches Hochschalten signalisiert

Info

Publication number: DE2748227C2
Application number: DE2748227A
Authority: DE
Inventors: Pierguido Castelli; Mauro Turin/Torino Maioglio; Lorenzo Morello
Original assignee: Fiat Auto SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1976-11-02
Filing date: 1977-10-27
Publication date: 1986-01-02
Also published as: FR2369117B1; FR2369117A1; DE2748227A1; JPS6047128B2; IT1071809B; JPS5359107A

Description

— mit einem Unterdrucksensor (2) zur Erzeugung eines elektrischen Signals, wenn der im Ansaugstutzen des Motors herrschende Unterdruck einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet,

— mit einem Drehzahlsensor (22) zur Erzeugung eines die Drehzahl des Motors kennzeichnenden elektrischen Signals,

— mit einesn mit dem Drehzahlsensor (22) verbundenen SchweUenwert-Komparator (26, 34) zur Abgabe eines elektrischen Signals, wenn die Motordrehzahl einen Schwellenwert (a 1) überschreitet,

— sowie mit einer Schalteinrichtung zur Verknüpfung der genannten elektrischen Signale und zur Ansteuerung einer Anzeigevorrichtung,

dadurch gekennzeichnet,
daß man als Schwellenwert für den Unterdruck den Unterdruckwert derjenigen Drehzahl-Leistungskurve (m 1) in einem dem <f;rekter> "3ang entsprechenden Kennfeld (Fig.4) mi'. Drehzahl-Leistungskurven (m) konstanten Unterdrucks erwendet, weiche bis etwa zur halben Nennleistung (P₃) mit derjenigen Kurve (h) bestmöglich übereinstimmt, die sich aus der Multiplikation der Drehzahlwerte (n) der Drehzahl-Leistungskurve (a) für voll geöffnete Drosselklappe mit dem Mittelwert der Quotienten (1711— IWV) der Übersetzungsverhältnisse benachbarter Schaltstufen ergibt,

und daß der Schwellenwert für die Drehzahl so festgelegt ist, daß bei einem Hochschalten des Wechselgetriebes um eine Schaltstufe die Mindestdrehzahl (no) des Motors in keinem Fall unterschritten wird.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs beschriebenen Art

Eine Anordnung mit diesen Merkmalen ist durch die US-PS 31 21 483 bekannt Bei dieser bekannten Anordnung ist die Erzeugung eines Signals für das Hochschalten des Wechselgetriebes außer von der Motordrehzahl und von dem im Ansaugstutzen des Motors herrschenden Unterdruck jeweils noch davon abhängig, welcher Gang des Wechselgetriebes gerade eingelegt ist Der entsprechende Stromkreis für die Anzeigevorrichtung muß also außer einem Unterdrucksensor und einem Drehzahlsensor eine Reihe weiterer Sensoren (Kontakte) enthalten, die den jeweils eingelegten Gang kennzeichnen. Dabei ist die Erzeugung des Signals zum »Hochschalten« für jeden der eingelegten Gänge von einer anderen Motordrehzahl abhängig. Für das beispielhaft beschriebene 5-Gang-Wechselgetriebe gilt Folgendes: Wenn das Kraftfahrzeug im 3. Gang fährt soll ein Hochschaltsignal dann erzeugt werden, wenn der Unterdruck im Ansaugstutzen des Motors einen Wert von etwa 150 mm Quecksilbersäule überschreitet und die Motordrehzahl einen Wert von 1750 min-' übersteigt Wenn das Fahrzeug hingegen im 4. Gang fährt, sou das genannte Signal bereits dann erzeugt werden, wenn bei gleichem Unterdruckwert die Motordrehzahl den Wert von 1560 min-' überschreitet Die bekannte Signalisieranordnung benötigt also außer den erwähnten Sensoren, die die Stellung des Wechselgetriebes angeben, und dem Unterdrucksensor einen Drehzahlsensor, der bei unterschiedlichen Schwellenwerten verschiedene Signale liefert Die Auswerteschaltung, in der alle diese Sensoren miteinander verknüpft werden, ist vergleichsweise aufwendig.

is Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Signalisieranordnung der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs beschriebenen Art so auszubilden, daß ihr schaltungsmäßiger Aufwand gegenüber der bekannten Anordnung erheblich herabgesetzt wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs gelöst

Die Signalisieranordnung gemäß der Erfindung ist also so ausgebildet, daß in der Schaltung zur Erzeugung des Anzeigesignals für das Hochschalten des Wechselgetriebes keine Sensoren (Kontakte) erforderlich sind, welche die momentane Position des Wechselgetriebes kennzeichnen. Diese rigorose Vereinfachung der Signalisieranordnung beruht auf theoretischen Grundlagen, die im folgenden zusammen mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung unhand der Zeichnungen näher erläutert werden.

F i g. 1 bis 5 zeigen Diagramme zur Erläuterung der erwähnten theoretischen Grundlagen;
F < g. 6 zeigt die Schaltung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Die Diagramme in F i g. i bis 5 zeigen Drehzahl-Leistungskurven mit jeweils unterschiedlichen Parametern: In dem in F i g. 1 dargestellten Diagramm ist die Leistung einer Brennkraftmaschine für ein mit einem Wechselgetriebe ausgestattetes Kraftfahrzeug über der Drehzahl aufgetragen. Die Kurve a stellt die Leistungskurve der Brennkraftmaschine bei voll geöfmeter Drosselklappe dar. Die mit /bezeichneten Kurven sind Leistungskurven mit dem jeweils angegebenen konstanten Kraftstoffdurchsatz. Diese Kurven /besitzen jeweils ein Maximum, d. h. es existiert für jeden Wert des Kraftstoffdurchsatzes ein Punkt maximaler Leistung (und damit optimalen Wirkungsgrades). Um insgesamt geringstmöglichen spezifischen Kraftstoffverbrauch zu erzielen, sollte die Brennkraftmaschine auf der mit g bezeichneten Kurve »gefahren« werden, weiche die Punkte maximaler Leistung der einzelnen Kurven /miteinander verbindet Diese Kurve g definiert für jeden Leistungswert die entsprechende Drosselklappenöffnung und die dazugehörige optimale Drehzahl.

Bei einem mit einem Wechselgetriebe mit abgestuften Gängen ausgestatteten Fahrzeug ist es aufgrund dieser Stufung nicht möglich, den Motor stets so zu betreiben, daß seine Betriebszustände auf der Kurve g

w liegen. Es muß jedoch angestrebt werden, den Motor in einem Bandbereich endlicher Breite zu betreiben, der die Kurve g beinhaltet

Beim Obergang von einem Gang des Wechselgetriebes zum benachbarten Gang soll sich die von dem Motor gelieferte Leistung nicht ändern. Dies bedeutet daß der erwähnte Bandbereich eine Breite besitzen muß, die von der Abstufung zwischen zwei benachbarten Gängen des Wechselgetriebes abhängt

Fig.2 zeigt eine Schar von Drehzahl-Leistungskurven für ein Kraftfahrzeug mit einem 5-Gang-Wechselgetriebe. Die mit b bis e bezeichneten Kurven sind aus der Kurve a, (deren Verlauf der gleichnamigen Kurve in Fig. 1 entspricht), abgeleitet, indem für jeden Kurvenpunkt der Wert der Leistung konstant gehalten und der Wert der Drehzahl mit dem Quotienten der Obersetzungsverhältnisse zwischen zwsi benachbarten Getriebegängen multipliziert wird. Dementsprechend geben diese Kurven für jeden Wert der dem Motor abgeforderten Leistung diejenige Drehzahl an, bei welcher von dem L auf den IL (Kurve e), von dem IL auf den III. (Kurve d), von dem IIL auf den IV. (Kurve c) bzw. von dem rv. auf den V. (Kurve &) Gang umgeschaltet werden muß, wenn der Motor in dem oben erwähnten Bandbereich arbeiten und beim Umschalten seinen jeweiligen Leistungswert beibehalten soll

Die Kurven b, c, d, und e würden offensichtlich zu einer einzigen Kurve zusammenfallen, wenn die Abstufung der Getriebegänge konstant wäre. Falls die Abstufung, — wie üblich — hingegen nicht konstant ist, ist die Ermittlung der jeweils optimalen Bandbereicbe vergleichsweise kompliziert und erfordert entsprechend komplizierte Einrichtungen.

Man kann das Problem ohne wesentliche Beeinträchtigung der Motorfunktion dadurch vereinfachen, daß man einen mittleren Bandbereich für optimalen Motorbetrieb zugrundelegt, der zwischen der Kurve a und einer Kurve h liegt, die als Mittelwertkurve der Kurvenschar b, c, d, und β bestimmt wird.

In F i g. 3 ist dieser optimale Bandbereich mit A bezeichnet Er wird begrenzt von

— der Leistungskurve a, die dem Betrieb bei voll geöffneter Drosselklappe entspricht,

— der der Mindestdrehzahl des Motors entsprechenden vertikalen Linie,

— dem Abschnitt YZder oben definierten Mittelwertkurve A

— sowie vor einem vertikalen Abschnitt XY, der einem Drehzahlwert entspricht, der so festgelegt ist, daß bei einem Hochschalten des Wechselgetriebes um eine Schaltstufe die Mindestdrehzahl des Motors in keinem Fall unterschritten wird.

Die Kurve ft definiert eine Grenze άρα Bandbereichs A und repräsentiert diejenigen Drehzahlen, bei denen bei den einzelnen I-eistungswerten unabhängig von jeweils eingelegten Gang auf den nächstgrößeren Gang umzuschalten ist

Während der Abschnitt XY, d.h. der erwähnte Schwellenwert der Drehzahl sich rechnerisch leicht ermitteln läßt ist die Bestimmung des Abschnitts XY vergleichsweise schwierig und erfordert den Einsatz entsprechend komplizierter Anordnungen, z. B. Minicomputern.

Die Erfindung beschreitet daher einen anderen Weg:

In Fig.4 ist eine Schar von Drehzahl-Leistungskurven m aufgetragen, bei denen der im Ansaugkrümmer herrschende Unterdruck Parameter ist Man erkennt, daß diese Kurven in ihrem grundsätzlichen Verlauf mit guter Annäherung dem Verlauf der Drehzahl-Leistungskurven (F i g. 2) entsprechen und daß insbesondere die mit m 1 bezeichnete strichpunktierte Linie — zumindest in dem Leistungsbereich bis zu etwa 50% der Nennleistung sich mit dem Abschnitt XY der Kurve h praktisch deckt In F i g. 5 -.iid diese Kurven gemeinsam Nun ist der erwähnte Leistungsbereich bis etwa zur halben Nennleistung gerade derjenige, der Lm Stadtverkehr benötigt wird.

Die Grenzen dieses Leistungsbereichs sind in F i g. 5 mit Pi und P2 bezeichnet Für eine Signalisieranordnung, die dem Fahrzeuglenker jeweils anzeigt wann er den nächstgrößeren Gang einlegen sollte, können deshalb die Kurven m 1 und der geradlinige Abschnitt XY zugrundegelegt werden, die sich beide auf vergleichsweise Weise bestimmen lassen:

Nachdem man für ein gegebenes Kraftfahrzeug mit der vorangehend beschriebenen Methode die in F i g. 5 dargestellte Kurve m 1 ermittelt hat werden der dieser Kurve JU1 entsprechende Unterdruckwert sowie der

is dem Abschnitt XY der Kurve h entsprechende Drchzahlwert als Schwellenwerte gespeichert

Mittels geeigneter Sensoren werden der Augenblickswert des im Ansaugkrümmer herrschenden Unterdrucks und der Augenblickswert der Motordrehzahl erfaßt Die Signale dieser Augenblickswerte werden einer elektrischen Auswerteschaltung zufahrt, in der festgestellt wird, ob die zugeordneten gespeicherten Schwellenwerte überschritten werden oder nicht Falls die Signale die Schwellenwerte nijht überschreiten, ist dies das Anzeichen dafür, daß der Motor innerhalb des mit B bezeichneten schraffierten Bereichs in F i g. 5 ar-

beitet .

Jedesmal, wenn die Drehzahl den Wert π 1 und der Unterdruck im Ansaugkrümmer den gespeicherten Wert überschreiten, wird eine in dem Fahrzeug angebrachte Anzeigevorrichtung wirksam, die dem Fahrzeuglenker anzeigt, daß er in einen größeren Gang umschalten muß, falls er günstige Verbrauchswerte erreichen möchte.

Die Leistung des Fahrzeugs, wird durch diese Maßnahmen nicht beeinflußt. Es bleibt dem Fahrzeuglenkcr unbenommen, die Motorleistung jeweils nach eigenem Wunsch zu bestimmen. So befindet man sich beispielsweise immer auf der Kurve a, die maximalem Kraftstpff-

M): durchsatz entspricht, wenn das Gaspedal ständig niedergetreten ist

Das in F i g. 6 als Blockschaltbild dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt einen Sensor 2 zur Erfassung des im AnsaugkrOmmer herrschenden Unterdrucks. Dieser Sensor 2 beinhaltet einen Komparator, dessen Schwellenwert dem oben beschriebenen Unterdruck der Kurve m 1 von F i g. 5 entspricht

Ein Drehzahlsensor 22 liefert ein der Drehzahl des Motors entsprechendes Ausgangssignal an die Eingän-

SQ ge 24 bzw. 25 zweier Komparatoren 26 bzw. 28, deren Schwellenwerte dem oben beschriebenen Wert π 1 bzw. dem Wert π 0 von F i g. 5 entsprechen und die durch die Widerstände 34 bzw. 36 bestimmt werden, welche an die zweiten Eingänge 30 bzw. 32 der Komparatoren angeschlossen sind.

Der Ausgang des Comparators 26 ist mit eir??m Eingang 38 eines UND-Gliedes 4 verbunden, an dessen weiteren Eingängen der Ausgang des Sensors 2 bzw. eine Kontaktgruppe 12 bis 20 angeschlossen ist, deren

μ Funktion weiter unten erläutert wird.

Der Ausgang des Komparator» 28 ist mit dem Eingang 40 eines UND-Gliedes 42 verbunden, dessen zweiter Eingang 44 mit einem Kontakt 45 in Verbindung steht, der durch den Schalthebel des Getriebes betätiges bar ist

Die Ausgänge der UND-Glieder 4 und 42 stehen mit einem Zeitgeber 46 sowie mit den ersten Eingängen 48 und 50 zweier weiterer UND-Glieder 52 bzw. 54 in

Verbindung, an deren zweiten Eingangen 56a bzw. 58a das Ausgangssignal des Zeitgebers 46 anliegt Der Ausgang des UND-Gliedes 54 ist mit einem Eingang 56 eines weiteren UND-Gliedes 57 verbunden, an dessen /weiten Eingang ein Oszillator 58 angeschlossen ist.

Der Ausgang des UND-Gliedes 57 ist mit dem ersten Eingang 59 eines ODER-Gliedes 60 verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des UND-Gliedes 52 ir. Verbindung steht Der Ausgang des UND-Gliedes 52 ist über eine Leistungsstufe 62 mit einem ersten Anzei- ι ο geelement 64 verbunden, während der Ausgang des UND-Gliedes 54 über eine Leistungsstufe 66 mit einem Anzeigeelement 68 in Verbindung steht

Der Ausgang des ODER-Gliedes 60 ist Ober eine Leistungsstufe 70 und einen Schalter 72 mit einem akustisehen Signalgeber 74 verbunden.

Die Anzeigeelemente 64 und 68 sind beispielsweise Signallampen, die sich im Armaturenbrett befinden.

Die dargestellte Schaltung arbeitet in folgender Weise:

Wenn die Motordrehzahl den Wert η 1 überschreitet, liefert der Komparator 26 ein Ausgangssignal in Form einer logischen »1« an das UND-Glied 4. Wenn der Unterdruck im Ansaugkrümmer den in dem Sensor 2 gespeicherten Schwellenwert überschreitet, gelangt an den entsprechenden Eingang des UND-Gliedes 4 ebenfalls eine logische »1«. Dem Eingang 6 des UND-Gliedes 4 schließlich wird ein Signal zugeführt, das dafür kennzeichnend ist, ob der größte Gang oder der Rückwärtsgang eingelegt ist, der Schalthebel sich in Leerlaufstellung befindet bzw. ob das Kupplungspedal losgelassen ist Dies Signal wird durch die Schalter 12 bis 20 eingesteuert die mit den entsprechenden Organen gekuppelt sind, und die eine logische »0« erzeugen, wenn sie geschlossen werden.

Wenn an allen Eingingen des UND-Gliedes 4 eine logische »1« anliegt leuchtet die Signallampe 64 auf, solange der Zeitgeber 46 ein Signal abgibt, und zeigt dem Fahrzeuglenker an, daß im Interesse geringstmöglichen Kraftstoffverbrauchs ein größerer Gang eingelegt v/erden soll.

Der Komparator 28 liefert ein Ausgangssignal mit dem logischen Wert »1«, wenn die Drehzahl des Motors kleiner ist, als der in F i g. 5 angegebene Schwellenwert nO. Durch dieses Ausgangssignal wird zusammen mit einem Ausgangssignal des Zeitgebers 46 das UND-Glied 42 aktiviert, das seinerseits die Signallampe 68 einschaltet, die den Fahrer anregt einen niedrigeren Gang einzulegen, da anderenfalls die minimale Drehzahl des Motors unterschritten wird. so

Wenn der erste Gang eingelegt ist sperrt der Kontakt 45 die Einschaltung der Signallampe 68.

Der Zeitgeber 46 bestimmt die Einschaltdauer der Signallampen 64 bzw. 68.

Die Ausgangssignale der UND-Glieder 52 und 54 gelangen ferner zu dem akustischen Signalgeber 74, der einen Dauerton abgibt, wenn das UND-Glied 52 aktiviert ist (Einlegen eines größeren Ganges), und einen durch den Oszillator 58 modulierten Intervallton, wenn das UND-Glied 54 aktiviert ist (Einlegen eines niedrigeren Ganges). Durch den Schalter 72 kann der Signalgeber 74 auf Wunsch ausgeschaltet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
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Claims

Patentanspruch:

Signalisieranordnung für ein voa einer Brennkraftmaschine über ein Wechselgetriebe mit abgestuften Schaltstufen angetriebenes Kraftfahrzeug zur Erzeugung eines Anzeigesignals, das ein zur Erzielung eines günstigen Kraftstoffverbrauches erforderliches Hochschalten des Wechselgetriebes signalisiert