DE3843818C1 - - Google Patents

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DE3843818C1
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Masse eines Kraftfahrzeuges mit Signalgebern für das Motor­ moment, Signalgebern für die Geschwindigkeit bzw. Beschleu­ nigung des Fahzeuges, Signalgebern für den Zustand einer Kupplung zwischen Motor und Antriebsstrang sowie einem die Signale der Signalgeber auswertenden Rechner, wobei während einer ersten Betriebsphase mit geöffneter Kupplung ein Beiwert für den Fahrwiderstand gewonnen wird und während einer zweiten Betriebsphase mit geschlossener Kupplung mehrfach Werte der Beschleunigung des Fahrzeuges bestimmt und ein mit der Masse desselben korrelierter Wert errechnet werden, indem der Quotient aus dem während der zweiten Betriebsphase mehrfach ermittelten Motormoment sowie einer von der Differenz des Beschleunigungswertes und des Fahrwiderstandes abhängigen Größe gebildet wird.
Eine entsprechende Vorrichtung ist Gegenstand der EP-PS 01 11 636. In dieser Druckschrift wird die Erkenntnis ausgenutzt, daß die Masse eines Kraftfahrzeuges unter Vernachlässigung der rotie­ renden Massen des Fahrzeuges ermittelt werden kann, indem der Differenzquotient aus der Differenz zweier zu unterschied­ lichen Zeitpunkten ermittelter Werte des Antriebsmomentes und der Differenz zweier zu entsprechenden Zeitpunkten ermittelter Werte der Beschleunigung des Fahrzeuges gebildet wird. Die Berechnung kann unter Erhöhung der Genauigkeit vereinfacht werden, wenn der eine Zeitpunkt in eine Betriebsphase mit verschwindendem Antriebsmoment, d. h. in eine Betriebsphase gelegt wird, in der die den Motor mit dem Antriebsstrang verbindende Kupplung geöffnet ist (vgl. Zeilen 9 bis 12 auf Seite 3 der EP-PS 01 11 636). Gleichwohl ist die erreichbare Genauigkeit noch nicht voll befriedigend.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine entsprechende Vorrich­ tung zu schaffen, welche die Genauigkeit der Massebestimmung wesentlich zu erhöhen gestattet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine die jeweilige Übersetzung des Getriebes wiedergebende Signalgebervorrichtung vorhanden ist und daß mittels Rechner ein mit der Masse korrelierter Wert ermittelbar ist gemäß der im Anspruch 1 angegebenen Weise.
Durch die Erfindung wird die Tatsache berücksichtigt, daß das Trägheitsmoment des Fahrzeugmotors eine erhebliche Größe darstellt und deshalb bei der Berechnung der Fahrzeugmasse berücksichtigt werden sollte.
Außerdem gestattet die Erfindung eine erhöhte Genauigkeit auch dadurch, daß der Fahrwiderstandsbeiwert sehr genau und die Signale von Motormoment und Beschleunigung während der Phase mit geschlossener Kupplung wiederholt ausgewertet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist noch ein Bremssignalgeber vorhanden, mit dem sich gewähr­ leisten läßt, daß bei betätigter Bremse erzeugte Signale der Signalgeber unberücksichtigt bleiben, d. h. zur Bestimmung der Fahrzeugmasse werden nur solche Signale herangezogen, die bei nicht betätigter Fahrzeugbremse erzeugt werden.
Die Werte der Fahrzeugbeschleunigung können in an sich bekannter Weise aus der Fahrgeschwindigkeit ermittelt werden, indem der Differezquotient aus der Differenz zweier zu unterschiedlichen Zeitpunkten gemessener Werte der Geschwin­ digkeit und dem zeitlichen Abstand dieser beiden Messungen bestimmt wird.
Da die Beschleunigung des Fahrzeuges jeweils um einen Mittel­ wert schwankt, ist es zweckmäßig, wenn jeweils eine Vielzahl von Messungen während einer vorgegebenen Zeitspanne erfolgt und ein Mittelwert dieser Messung gebildet wird. Damit kann ausgeschlossen werden, daß Schwingungen im Arbeitsstrang bzw. vergleichsweise hochfrequente Schwankungen der Werte von Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeuges zu einer Verfälschung des Wertes der ermittelten Masse führen.
Als Signalgeber für die jeweilige Getriebeübersetzung können eingangsseitig und ausgangsseitig des Getriebes angeordnete Drehzahlgeber angeordnet sein, aus deren Signalen der Rechner den Quotient aus eingangs- und ausgangsseitiger Drehzahl und damit das Übersetzungsverhältnis zu berechnen vermag.
Zur Bestimmung des Antriebsmomentes kann ein Signalgeber dienen, dessen Signale die jeweilige Stellung der Einspritz­ pumpe bei einem Dieselmotor oder der Drosselklappe bei einem Ottomotor wiedergibt.
Wenn im Rechner der jeweiligen Einspritzpumpen- bzw. Drossel­ klappenstellung und der Motordrehzahl zugeordnete Motor­ kenndaten gespeichert sind, kann der Rechner ohne weiteres das Antriebs- bzw Motormoment bestimmen.
Im übrigen wird hinsichtlich der bevorzugten Merkmale der Erfindung auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Erläuterung einer besonders bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung verwiesen. Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung des Antriebs­ stranges eines Kraftfahrzeuges mit der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Fahrzeug­ masse und
Fig. 2 ein Diagramm, welches die Fahrzeuggeschwindigkeit v in Abhängigkeit von der Zeit t während einer Beschleunigungsphase wiedergibt, die durch eine Betriebsphase des Fahrzeuges mit geöffneter Kupplung unterbrochen ist.
Gemäß Fig. 1 ist der Motor 1 des Fahrzeuges über eine Kupplung 3 mit der Eingangsseite eines Getriebes 4 verbunden, dessen Ausgangsseite mit den Antriebsrädern 7, von denen nur eines dargestellt ist, antriebsverbunden ist. Zwischen Motor 1 und Kupplung 3 ist ein Drehzahlgeber 2 angeordnet, welcher einerseits die Motordrehzahl und andererseits - bei geschlosse­ ner Kupplung 3 - auch die Eingangsdrehzahl des Getriebes 4 wiederzugeben vermag. An der Ausgangsseite des Getriebes 4 ist ein weiterer Drehzahlgeber 5 angeordnet, welcher einer­ seits die Drehzahl der Antriebsräder 7 und damit die Fahrge­ schwindigkeit wiedergeben kann und andererseits in Verbindung mit dem Drehzahlmesser 2 bei geschlossener Kupplung 3 die Möglichkeit bietet, die jeweilige Übersetzung des Getriebes 4 zu bestimmen.
Das Antriebsmoment des Motors 1 wird durch dessen Einspritz­ pumpe 8 gesteuert, die ihrerseits in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung betätigt wird.
Zur Ermittlung der Masse des Fahrzeuges dient ein Rechner 13, welcher mit einem Speicher 12 verbunden ist, der Kennfeld­ daten des Motors 1 enthällt.
Der Rechner 13 erhält von der Einspritzpumpe 8 Signale, welche den jeweiligen Betriebszustand der Einspritzpumpe 8 bzw. die Stellung der Drosselklappe des Motors wiedergeben. Außerdem werden dem Rechner 13 die Signale des Drehzahlmessers 2 zugeführt, so daß der Rechner 13 aus dem Betriebszustand der Einspritzpumpe 8, der vom Drehzahlgeber 2 ermittelten Motordrehzahl und den im Speicher 12 enthaltenen Kennfeld­ daten des Motors dessen Antriebsmoment bestimmen kann.
Des weiteren ist der Rechner 13 mit einem Signalgeber 9 gekoppelt, welcher anzeigt, ob die Kupplung 3 geöffnet oder geschlossen ist.
Im übrigen ist der Rechner 13 mit dem Drehzahlgeber 5 und einem Signalgeber 11 verbunden, welcher anzeigt, ob die Bremse 6 des Fahrzeuges betätigt wird oder nicht.
Aus den Signalen der Drehzahlgeber 2 und 5 kann der Rechner 13 bei geschlossener Kupplung 3 die Übersetzung des Getrie­ bes 4 und den Verlauf der Fahrgeschwindigkeit ermitteln.
Aus den Signalen des Drehzahlgebers 5 ermittelt der Rechner 13 bei geöffneter Kupplung 3 und bei nicht betätigter Bremse 6 den Fahrwiderstandsbeiwert.
Damit kann der Rechner die im Anspruch 1 angegebenen Rechen­ operationen zur Bestimmung der Fahrzeugmasse ausführen.
Fig. 2 zeigt nun den Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit v in Abhängigkeit von der Zeit t. Dabei steigt die Geschwindig­ keit während einer Phase I zunächst an. Sodann wird während einer Phase II die Kupplung 3 geöffnet, weil das Getriebe 4 geschaltet werden soll. Während der Phase II rollt somit das Fahrzeug antriebslos weiter, bis zu Beginn der Phase III die Kupplung 3 wieder geschlossen wird und die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges wiederum ansteigt, weil das Gaspedal entspre­ chend stark durchgetreten wird.
Die die Geschwindigkeit des Fahrzeuges wiedergebende Kurve K zeigt relativ hochfrequente Schwankungen der Geschwindigkeit. Um zu vermeiden, daß diese hochfrequenten Schwankungen zu einer Verfälschung des Ergebnisses der Fahrzeugmasse führen, erfolgt eine Mittelwertbildung, deren Ergebnis sich als Kurve K₁ wiedergeben läßt. Unter Zugrundelegung der durch die Kurve K₁ repräsentierten Werte der Geschwindigkeit v kann dann jeweils eine mittlere Beschleunigung des Fahrzeuges für die Phase II sowie zumindest eine der Phasen I bis III berechnet werden. Diese gemittelten Werte der Beschleunigung werden dann für die Berechnung der Fahrzeugmasse herangezogen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Masse eines Kraftfahr­ zeuges mit Signalgebern für das Motormoment, Signalgebern für die Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung des Fahrzeu­ ges, Signalgebern für den Zustand einer Kupplung zwischen Motor und Antriebsstrang sowie einem die Signale der Signalgeber auswertenden Rechner, wobei während einer ersten Betriebsphase mit geöffneter Kupplung ein Beiwert für den Fahrwiederstand gewonnen wird, z. B. f E = b a/g,wobei
f E = fahrwiderstandsabhängige Größe (Beiwert)
b a = Beschleunigung des Fahrzeuges
bei geöffneter Kupplung
g = Erdbeschleunigungund während einer zweiten Betriebsphase mit geschlossener Kupplung mehrfach Werte der Beschleunigung des Fahrzeuges bestimmt und ein mit der Masse desselben korrelierter Wert errechnet werden, indem der Quotient aus dem während der zweiten Betriebsphase mehrfach ermittelten Motormoment sowie einer von der Differenz des Beschleunigungswertes und des Fahrwiderstandes abhängigen Größe gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine jeweilige Übersetzung des Getriebes (4) wiedergebende Signalgebervorrichtung (Drehzahlgeber 2,5) vorhanden ist, und daß mittels Rechner (13) ein mit der Masse korrelierter Wert (m Ei) ermittelbar ist gemäß wobei
b ei = Beschleunigungswerte des Fahrzeuges bei geschlossener Kupplung (3)
η = Wirkungsgrad des Antriebsstranges
i G = Übersetzung des Getriebes (4)
r = dynamischer Rollradius der Antriebsräder (7)
J M = Trägheitsmoment des Motors
M Mi = Werte der Antriebs- bzw. Motormomente
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bremssignalgeber (11) vorhanden ist und bei betätigter Bremse (6) erzeugte Signale der übrigen Signal­ geber (insbesondere 2 und 5) unberücksichtigt bleiben.
3. Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigung (b a, b ei) durch aufeinanderfolgende Geschwindigkeitsmessungen sowie durch Bildung von Differenzquotienten aus der Differenz zweier zu verschiedenen Zeitpunkten gemessener Werte der Geschwindigkeit und dem zeitlichen Abstand der beiden Messungen ermittelt wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Übersetzung des Getriebes (4) ein eingangsseitiger Drehzahlgeber (2) und ein ausgangsseitiger Drehzahlgeber (5) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Rechner (13) bzw. einem Speicher (12) desselben Kennfelddaten des Motors (1) gespeichert sind, derart, daß der Rechner (13) einem die Stellung des Gaspedales bzw. den Betriebszustand der Einspritzpumpe (8) des Motors (1) wiedergebenden Signal eines Signalgebers das jeweilige Motormoment (M Mi) zuzuordnen vermag.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (13) zusätzlich die Drehzahl des Motors (1) berücksichtigt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Beschleunigung (b a, b ei) wiedergebenden Signale nur unterhalb einer Grenzgeschwin­ digkeit berücksichtigt werden, um den Einfluß des Luft­ widerstandes des Fahrzeuges zu vermindern.
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