DE2922172A1

DE2922172A1 - Verfahren und vorrichtung zur anzeige des momentanen kraftstoffverbrauchs

Info

Publication number: DE2922172A1
Application number: DE19792922172
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Baumgartner; Juergen Ing Grad Jendroska
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1979-05-31
Filing date: 1979-05-31
Publication date: 1980-12-04
Also published as: ES249682U; SE8003799L; GB2052744A; FR2458056A1; JPS5626220A; ES249682Y; IT8048296A0

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Anzeige des momentanen Kraftstoffverbrauchs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anzeige des momentanen Kraftstoffverbrauchs einer Brennkraftmaschine, insbesondere von Kraftfahrzeugen.

Das Ziel einer Kraftstoffverbrauchsanzeige ist es, einem Fahrer die Möglichkeit zur Optimierung seines Fahrverhaltens im Hinblick auf KraftstoffWirtschaftlichkeit zu geben. Die Anzeige des momentanen Kraftstoffverbrauchs ist nur dann sinnvoll, wenn der Fahrer diese zusätzliche Information ohne Vernachlässigung seiner Fahraktionen zur Kenntnis nehmen und auswerten kann, da ausschließlich eine in kurzen Abständen periodisch wiederkehrende Beobachtung der Verbrauchsanzeige zur Erfassung der Auswirkungen des momentanen Fahrzustandes auf den momentanen Kraftstoffverbrauch führen kann. Zur Optimierung seines Fahrverhaltens muß der Fahrer seinen augenblicklichen Fahrzustand, d.h. Fahrgeschwindigkeit und Fahrgeschwindigkeitsänderungen, in der Relation zum momentanen Streckenkraftstoffverbrauch werten.

Um den Fahrer also möglichst wenig vom Verkehrsgeschehen abzulenken, müssen die Informationen über den Fahrzustand und dem momentanen Kraftstoffverbrauch einerseits in einer aeringen Zeit vermittelt werden, während andererseits die Zeitspanne zwischen den Einzelinformationen möglichst kurz sein ' soll, da die abgelesenen Meßwerte nur eine momentane Gültigkeit haben.

Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind in verschiedenen Ausfuhrungsformen bekannt geworden, die jedoch alle den Nachteil der räumlichen Trennung vom Geschwindigkeitsmesser aufweisen (z.B. Frankfurter Allgemeine Zeitung vom 6.12.1978, Abschnitt "Motor"; VDO-Informationsheft "KraftstoffVerbrauchsanzeige", S. 7, Abb.5). Ferner ist bei

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den bekannten Vorrichtungen zur Anzeige des Kraftstoffverbrauchs als nachteilig anzusehen, daß nur absolute Meßwerte geliefert werden. Dem Fahrer wird also nicht vermittelt, wie hoch der Kraftstoffverbrauch bezogen auf seine gewählte Fahrgeschwindigkeit ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufga.be zugrunde, ein einfaches Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem die Informationen über den momentanen Kraftstoffverbrauch und den momentanen Fahrzustand gleichzeitig vermittelt werden und problemlos auswertbar sind. Zudem soll der Fahrer erkennen können, wie hoch der momentane Kraftstoffverbrauch in Bezug auf die von ihm gewählte Fahrgeschwindigkeit ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der momentane Kraftstoffverbrauch auf dem Skalenträger eines Geschwindigkeitsmessers in einprägsamer Form zur Anzeige gebracht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nachfolgend anhand einiger in Fig. 1 bis Fig. 5 der Zeichnung dargestellter, zur Ausübung des Verfahrens geeigneter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm,

Fig. 2 eine Anzeigevorrichtung aus der Vorderansicht,

Fig. 3 eine Anzeigevorrichtung aus der Seitenansicht,

Fig. 4 und Fig. 5 weitere Ausfuhrungsformen.

Einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

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In Fig. 1 sind der Kraftstoffverbrauch KV pro Streckeneinheit und die Tachoanzeige v_, in Abhängigkeit der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit ν ~- bei Konstantfahrt in der Ebene dargestellt. Durch eine geeignete Wahl des Maßstabes sind beide Kurven ν ; KV = f (v -^) bestmöglich zur Deckung gebracht. Aus dem Diagramm geht hervor, daß der Kraftstoffverbrauch KV pro Streckeneinheit überproportional mit der Fahrgeschwindigkeit ν _ff zunimmt, so daß sich über den gesamten Geschwindigkeitsbereich zwei Schnittpunkte mit der der Fahrgeschwindigkeit ν ,.,- geringfügig vor eilenden Tachoanzeige ν ergeben. Dies bedeutet in dem vorliegenden Fall, daß unter Berücksichtigung bestimmter Proportxonalitätsfaktoren der Kraftstoffverbrauch KV im unteren Geschwindigkeitsbereich und bei Höchstgeschwindigkeiten des Fahrzeuges der Tachoanzeige ν voreilt, während bei mittleren Geschwindigkeiten ein Nacheilen des Kraftstoffverbrauchs KV gegenüber der Tachoanzeige ν zu beobachten ist.

Der Grundgedanke der Erfindung ist es, die Anzeige des momentanen Kraftstoffverbrauchs KV pro Streckeneinheit in das zur Tachoanzeige v_ dienende Meßinstrument zu verlegen, so daß die in Fig. 1 dargestellte Relation zwischen der Tachoanzeige v™ und dem Kraftstoffverbrauch KV pro Streckeneinheit bei jeweils konstanten Fahrgeschwindigkeiten ν ^- besonders einprägsam ablesbar wird. Ein erstes Ausführungsbeispiel einer derartigen Anzeigevorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt.

In Fig. 2 ist mit 1 der Skalenträger eines Geschwindigkeits~ messers bezeichnet, auf der jeweils zentrisch ein Tachozeiger 2 und ein Verbrauchszeiger 3 unabhängig voneinander drehbar angeordnet sind. Der Tachozeiger 2 erstreckt sich bis zu einer am Rand des Skalenträgers 1 aufgedruckten Geschwindigkeitsskala 4, während der Verbrauchszeiger 3 kürzer ausgebildet ist und zur Anzeige des Kraftstoffverbrauchs KV auf einer. Verbrauchsskala 5 mit einem geringeren Durchmesser dient. Selbstverständlich kann der Durchmesser der Verbrauchsskala 5 auch größer als der Durchmesser der Geschwindigkeitsskala 4 sein.

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Bei der Zuordnung der Verbrauchsskala 5 zur Geschwindigkeitsskala 4 ist berücksichtigt, daß bei der überwiegenden Zahl heutiger Kraftfahrzeuge der maximale Kraftstoffverbrauch KV pro Streckeneinheit ohne Berücksichtigung der Dimensionen und bei Zugrundelegung einer Konstantfahrt in der Ebene unter Normalbedingungen zahlenmäßig etwa dem zehnten Teil der maximalen Fahrgeschwindigkeit entspricht. Die Verbrauchsskala 5 ist der Geschwindigkeitsskala 4 daher so zugeordnet, daß jeder Geschwindigkeitsangabe in km/h eine um den Faktor zehn verkleinerte Kraftstoffverbrauchsangabe in 1/100 km entspricht. Es ergibt sich daher aufgrund der in Fig. 1 dargestellten Zusammenhänge, daß bei der Mehrzahl heutiger Fahrzeuge der Verbrauchsanzeiger 3 dem Tachozeiger 2 in einem Geschwindigkeitsbereich von etwa 70 km/h bis etwa 130 km/h geringfügig nacheilt, während unterhalb und oberhalb des genannten Geschwindigkeitsbereiches ein Voreilen des Verbrauchszeigers 3 gegenüber dem Tachozeiger 2 zu beobachten ist; die Zeigerstellungen stimmen also bei Normal" bedingungen bei zwei Fahrgeschwindigkeiten V_e£_f völlig überein.

Bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß sich bei einer Tachoanzeige v_T =100 km/h ein Kraftstoffverbrauch KV = 9 1/100 km einstellt. Der relativ geringe Differenzwinkel - S zwischen dem Tachozeiger 2 und dem Verbrauchszeiger 3 liefert dem Fahrer zugleich eine quantitative Information darüber, daß ein wirtschaftlicher Fahrzustand in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch KV vorliegt; er ist dadurch in die Lage versetzt, sein Fahrverhalten nach dem Differenzwinkel ο auszurichten, der sowohl negativ (Verbrauchszeiger 3 nacheilend) als auch positiv (Verbrauchszeiger 3 voreilend) sein kann. Bei der beschriebenen Vorrichtung ist es als besonders vorteilhaft anzusehen, daß sich die Information über die Wirtschaftlichkeit bzw. die Unwirtschaftlichkeit des momentanen Fahrzustandes immer

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auf die momentane Fahrgeschwindigkeit v_ef£ bezieht. Der Fahrer wird infolgedessen angehalten, den absoluten Kraftstoffverbrauch KV pro Streckeneinheit durch die Wahl einer niedrigeren Fahrgeschwindigkeit ν -_f zu senken. Dies ist insbesondere wichtig, da sich nach Fig. 1 der Kraftstoffverbrauch KV im Bereich von Höchstgeschwindigkeiten stark progressiv verhält.

Leitet der Fahrer durch Niedertreten des Gaspedals einen Beschleunigungsvorgang ein, so bleibt die Tachoanzeige v™ im ersten Moment konstant, während der. Verbrauchszeiger 3 sprunghaft die gestrichelt gezeichnete fta^e einnimmt, Der nun große positive Differenzwinkel + ά verdeutlicht dem Fahrer auf den ersten Blick seine unwirtschaftliche Fahrweise und vermittelt ihm darüber hinaus eine Information darüber, welcher wesentlich höheren Geschwindigkeit seine momentane Fahrweise in Bezug auf den momentanen Kraftstoffverbrauch KV entspricht. Der Fahrer wird also bestrebt sein, durch Zurücknahme des Gaspedals bei Beschleunigungsvorgängen den Differenzwinkel E möglichst klein zu halten. Diese Maßnahme führt unmittelbar zu einer Kraftstoffersparnis.

Eine Möglichkeit zur Erzeugung der Stellungen der Zeiger 2, bietet Fig. 3 an. Es ist dort mit 6 ein Drehwinkelgeber für den Tachozeiger 2 eines Geschwindigkeitsmessers, mit 7 ein Meßumformer zur Umformung eines dem momentanten Kraftstoffverbrauchs KV pro Streckeneinheit entsprechenden Meßsignals in einem Drehwinkel, mit 8 eine den Tachozeiger 2 tragende Welle und mit 9 eine Hohlwelle bezeichnet, die ihrerseits die Welle aufnimmt und an ihrem Ende den Verbrauchszeiger 3 trägt. Der Meßumformer 7 formt sein Eingangssignal, das sowohl pneumatisch als auch elektrisch sein kann, in einen Drehwinkel des Verbrauchszeigers 3 um und ist in Abhängigkeit des Eingangssignals alternativ als Manometer oder als elektrisches Meßwerk ausgeführt. Ferner ist denkbar, den Meßumformer 7 unmittelbar

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hinter dem Skalenträger 1 des Geschwindigkeitsmessers anzuordnen. Je nach den konstruktiven Gegebenheiten kann der Verbrauchszeiger 3 auch eine eigene Drehachse besitzen, die räumlich von der Drehachse des DrehwinkeIgebers 6 des Geschwindigkeitsmessers getrennt ist. Da bei dieser Ausgestaltung die Zeiger 2,3 nicht mehr zur Deckung kommen, ist denkbar, eine Zuordnung von Verbrauchszeiger 3 und Tachozeiger 2 beispielsweise durch besondere Markierungen der Zeigerspitzen und/oder durch Sichtfenster an einem der Zeiger 2, 3 herbeizuführen.

Da der Fahrer gemäß den vorstehenden Ausführungen als Kriterium für die Wirtschaftlichkeit des momentanen Fahrzustandes den Differenzwinkel ο betrachtet, ist es insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit einer stark von der in Fig. dargestellten abweichenden Kraftstoffverbrauchs-Charakteristik vorteilhaft, eine Linearisierung der Kraftstoffverbrauchsanzeige in der Form herbeizuführen, daß die Zeiger 2, 3 unter der Voraussetzung von Normalbedingungen bei jeder Tachoanzeige ν™ deckungsgleich sind.

Eine derartige Anordnung ist in Fig. 4 dargestellt. Zwar entfällt bei dieser Ausfuhrungsform die unmittelbare zahlenmäßige Zuordnung der Verbrauchsskala 5 und der Geschwindigkeitsskala 4, doch treten hier positive Differenzwinkel + S ausschließlich bei unwirtschaftlicher Fahrweise auf; negative Differenzwinkel - b> sind nur im Schiebebetrieb des Kraftfahrzeuges denkbar. Die Anordnung nach Fig. 4 weist eine nichtlineare Verbrauchsskala 5 auf. Bei dieser Ausführungsform ist auch eine nichtlineare Auslenkung des Verbrauchszeigers erforderlich, die jedoch in einfacher Weise durch ein dem Manometer zugeordnetes, nichtlineares übersetzungsgetriebe bzw. durch ein nichtlineares Meßwerk erzielbar ist. Das dem Meßumformer 7 zugeführte, dem momentanen Kraftstoffverbrauch KV proportionale Eingangssignal läßt sich darüber hinaus alternativ in anderer Form, beispielsweise durch eine auf

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Skalenträger 1 des Geschwindigkeitsmessers angeordnete mechanische Balkenanzeige zur Anzeige bringen. Insbesondere ist dies bei Kraftfahrzeugen vorteilhaft, bei denen auch die Tachoanzeige balkenförmig ausgebildet ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist nach Fig. 5 an Stelle des Verbrauchszeigers 3 und der Verbrauchsskala 5 eine Leuchtzeile 10 aus optoelektronischen Lichtemittern auf dem Skalenträger 1 gut sichtbar angeordnet. An einer für den Fahrer unsichtbaren Stelle, beispielsweise hinter dem Drehwinkelgeber 6 (Fig. 3) des Tachometers werden auftretende Differenzwinkel [> vorzugsweise auf elektrischem Wege erfaßt und in ein zur Ansteuerung der Leuchtzeile 10 geeignetes elektrisches Signal umgeformt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden bevorzugt nur positive Differenzwinkel 6 in eine proportionale Anzahl angesteuerter Lichtemitter umgeformt. Darüber hinaus ist das dem Differenzwinkel A entsprechende elektrische Signal zusätzlich in ein akustisches Signa.1 umformbar, so daß eine Information über die relative Wirtschaftlichkeit bzw. Unwirtschaftlichkeit des momentanen Fahrzustandes bezogen auf die Fahrgeschwindigkeit v_ef„ ähnlich wie bei Geschwindigkeitswarngeräten gänzlich ohne das Ablesen einer Anzeigeeinrichtung vermittelt wird. Bei dieser Ausführungsform ist es sinnvoll, ein akustisches Signal erst oberhalb eines eingestellten Kraftstoffverbrauchs KV auszugeben, da auch langsame Beschleunigungsvorgänge mit einem Mehrverbrauch an Kraftstoff verbunden sind. Bei dieser AusführungsVariante ist es im Hinblick auf den hohen absoluten Kraftstoffverbrauch KV bei hohen Fahrgeschwindigkeiten ν __ sinnvoll, den akustischen Signalgeber so auszubilden, daß oberhalb eines eingestellten absoluten Kraftstoffverbrauchs KV generell ein akustisches Signal ausgegeben wird.

Das beschriebene Anzeigeverfahren ist auch bei Kraftfahrzeugen anwendbar, bei denen die Tachoanzeige ν digital, beispielsweise durch Leuchtziffern erfolgt. Es ist denkbar, mit einem

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winkelproportionalen elektrischen Signal so auf die Digitalanzeige Einfluß zu nehmen, daß sich oberhalb eines eingestellten Grenzwertes an Mehrverbrauch eine Farbverschiebung ergibt oder daß die Tachoanzeige v_ andersartig hervorgehoben wird.

Als Maß für die Wirtschaftlichkeit des Fahrzustandes im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch KV kann auch die Fahrstrecke dienen, die mit einer definierten Kraftstoffmenge (z.B. Meilen/ Gallone) zurückzulegen ist. In diesem Fall sind entweder die Differenzwinkel <$ mit umgekehrten Vorzeichen zu betrachten oder es ist auf mechanischem oder elektrischem Wege eine Umkehr des Zeigerausschlages herbeizuführen.

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Bezugszeichenliste

KV Kraftstoffverbrauch

^veff	Fahrgeschwindigkeit
^VT	Tachoanzeige
1	Skalenträger
2	Tachozeiger
3	Verbrauchszeiger
4	Geschwindigkeitsskala
5	Verbrauchsskala
6	Drehwinkelgeber
7	Meßumformer
8	Welle
9	Hohlwelle
10	Leuchtzeile

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Claims

P' Pierburg GmbH & Co. KG /-·, Leuschstr. 1 ''*', ' ' ' / '' Neuss ' ■ · -' Patentansprüche

1.) Verfahren zur Anzeige des momentanen Kraftstoffverbrauchs einer Brennkraftmaschine, insbesondere von Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß der momentane Kraftstoffverbrauch auf dem Skalenträger eines Geschwindigkeitsmessers zur Anzeige gebracht wird.

2.) Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Skalenträger (1) des Geschwindigkeitsmessers ein Verbrauchszeiger (3) zur Anzeige des momentanen Kraftstoffverbrauchs (KV) pro Streckeneinheit angeordnet ist.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Skalenträger (1) eine Verbrauchsskala (5) trägt.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrauchsskala (5) so geeicht ist, daß die zahlenmäßige Relation zwischen dem Kraftstoffverbrauch (KV)
und der Tachoanzeige (v„) durch einen konstanten Faktor, vorzugsweise durch den Faktor zehn, hergestellt ist.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkung des Verbrauchszeigers (3) durch einen
Meßumformer (7) erfolgt, in dem ein Manometer oder ein
elektrisches Meßwerk angeordnet ist.

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6.) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsmesser einen Drehwinkelgeber (6) besitzt, auf dessen hinteren Teil der Meßumformer (7) aufgesetzt ist.

7.) Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßumformer (7) und der Verbrauchszeiger (3) durch eine Kohlwelle (9) verbunden sind, in dem eine einen Tachozeiger (2) tragende Welle (8) geführt ist«

8.) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßumformer (7) an einer beliebigen Stelle hinter dem Skalenträger (1) angeordnet ist, so daß der Verbrauchsskala (5) und der Geschwindigkeitsskala (4) unterschiedliche Mittelpunkte zugeordnet sind.

9.) Vorrichtung nach Anspruch 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung zwischen dem Verbrauchszeiger (3) und dem Tachozeiger (2) durch optische Maßnahmen, beispielsweise durch farbige Markierung der Zeigerspitzen und/oder Sichtfenster, herbeigeführt ist.

10.) Vorrichtung nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein nichtlinearer Meßumformer (7) eingesetzt ist, so daß die Zeiger (2,3) bei Konstantfahrt in der Ebene stets zur Deckung gebracht sind.

11.) Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Skalenträger (1) des Geschwindigkeitsmessers ein Anzeigebalken zur Anzeige des momentanen Kraftstoffverbrauchs (KV) pro Streckeneinheit angeordnet ist.

12.) Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Skalenträger (1) des Geschwindigkeitsmessers eine Leuchzeile (10) aus optoelektronischen Lichtemittern angeordnet ist.

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13.) Vorrichtung nach Anspruch 10, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßumformer (7) ein Signalgeber zugeordnet ist, der oberhalb eines eingestellten Kraftstoffverbrauchs (KV) ein akustisches Signal abgibt.

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