DE4138822A1 - Geraet zur erfassung des fahrwiderstandes eines fahrzeugs - Google Patents

Geraet zur erfassung des fahrwiderstandes eines fahrzeugs

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Erfassung des Fahrwiderstandes eines Fahrzeuges, das den Fahrwiderstand eines Kraftfahrzeuges ohne Beeinträchtigung durch die Laufbedingungen erfassen kann.
Bei einem herkömmlichen Steuergerät werden zur Veränderung des Steuerverfahrens bzw. des Steuermodus sowie der am Steuerbetrieb eines Motorfahrzeuges beteiligten Steuerparameter die Steuerkonstanten in Abhängigkeit vom Fahrwiderstand, der zuvor auf der Basis von Geschwindigkeitsdaten bestimmt wurde, die beim Fahren auf einer ebenen Straße gewonnen wurden, oder in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad eines Drosselventils geändert oder gewechselt, um eine Zunahme des Fahrwiderstandes zu bewältigen, wie sie beim Bergaufwärtsfahren oder in anderen Situationen auftritt. Bei einem anderen bekannten Gerät wird der Widerstandswert, der zuvor im beschleunigungslosen Zustand auf der Basis des Drosselventilöffnungsgrades und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wurde, in Abhängigkeit von der Beschleunigungsänderung korrigiert, wie dies in der japanischen Patentanmeldung Nr. 63-1 44 367 offenbart ist.
Aus dem Gesagten geht hervor, daß bei den bisher bekannten Geräten der Fahrwiderstand, den ein Motorfahrzeug beim Bergaufwärtsfahren oder beim Beschleunigen antrifft, einfach nur aufgrund der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Drosselventilöffnungsgrades beurteilt wird. Es hat sich jedoch als schwierig herausgestellt, den Fahrwiderstand nur anhand dieser Parameter mit einer in etwa befriedigenden Genauigkeit zu bestimmen. Andererseits unterliegt die Bestimmung des Fahrwiderstandes im Betriebszustand mit Beschleunigungswert 0 schwerwiegenden Begrenzungen, weil ein solcher Zustand nur selten auftritt.
Unter diesen Umständen besteht bei dem betreffenden Steuergerät, wie etwa einem Steuergerät für Dauerfahrten, das von den bekannten Fahrwiderstandserfassungsmitteln gesteuert wird, das Problem, daß sich der Steuergewinn bei Aufwärts-/Abwärtsfahrt erheblich ändert, was zu einer Wiederholung von Beschleunigung und Abbremsung führt und damit zu einem unerwünschten Pendeln, weil der Fahrwiderstand aufgrund der Geschwindigkeit des Motorfahrzeuges auf einer ebenen Straße bestimmt wird. Weiter ist zu bemerken, daß bei einem Motor mit automatischem Getriebe oder dgl. der Fahrzustand bzw. Fahrmodus durch Ändern der betroffenen Steuerkonstanten mit Hilfe eines vom Fahrer handbetätigten entsprechenden Schalters geregelt wird, was bedeutet, daß die dem Fahrer auferlegte Belastung zunimmt oder aber die Beschleunigungsleistung reduziert wird, wenn der Schalter nicht betätigt wird.
Es ist demgemäß ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Fahrwiderstandserfassungsgerät für ein Fahrzeug zu schaffen, das den Fahrwiderstand mit hoher Genauigkeit und verbesserter Zuverlässigkeit bestimmt, ohne daß es unter den Nachteilen der oben beschriebenen bekannten Geräte leidet.
Um die genannten Ziele zu erreichen, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Fahrwiderstandserfassungsgerät für ein Kraftfahrzeug mit Antriebsmotor vorgesehen, das folgende Komponenten aufweist: Drehmomenterfassungsmittel zur Erfassung des Ausgangsdrehmomentes des Motors und zur Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals; Beschleunigungsberechnungsmittel zur Berechnung der Beschleunigung des Fahrzeuges und zur Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals; und Fahrwiderstandsberechnungsmittel zur Berechnung des die Fahrumstände kennzeichnenden Fahrwiderstandes des Fahrzeugs auf der Basis des von den Drehmomenterfassungsmitteln erfaßten Motordrehmomentes sowie der von den Beschleunigungsberechnungsmitteln berechneten Fahrzeugbeschleunigung.
Da der Fahrwiderstand des Fahrzeugs rechnerisch auf der Basis des Motordrehmomentes und der Motorbeschleunigung bestimmt wird, ist es möglich, daraufhin den Fahrwiderstand mit hoher Genauigkeit zu erfassen, ohne dabei durch die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Fahrzeuggegenwind, die Straßenbedingungen und dgl. Faktoren beeinträchtigt zu werden, wodurch die Steuerleistungen von Einrichtungen verbessert werden, die für die Änderung der Steuermodi und der Steuerparameter im Interesse einer optimalen Steuerung des Fahrzeugs benötigt werden. Darüber hinaus wird die dem Fahrer auferlegte Belastung gemildert, weil die Steuerkonstanten und die Steuermodi automatisch so gewechselt oder geändert werden, daß sie für den laufenden Fahrzustand des Fahrzeuges passend sind.
Diese und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der Lektüre der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
Der wesentliche Gegenstand der Zeichnungen ist folgender:
Fig. 1 stellt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der allgemeinen Struktur eines Verbrennungsmotors dar, bei dem ein Fahrwiderstandserfassungsgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist;
Fig. 2 stellt ein Funktionsblockdiagramm zur Veranschaulichung der Struktur des Fahrgeschwindigkeitserfassungsgerätes der Fig. 1 dar;
Fig. 3A bis 3D sind Darstellungen zur Veranschaulichung verschiedener Methoden zur Bestimmung des Motordrehmomentes;
Fig. 4 bis 8 stellen Diagramme zur Veranschaulichung verschiedener Fahreigenschaften eines Motorfahrzeuges dar; und
Fig. 9 stellt ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung einer typischen Prozedur zur Bestimmung des Fahrwiderstandes eines Motorfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Nunmehr wird die vorliegende Erfindung im einzelnen in Verbindung mit bevorzugten bzw. typischen Ausführungsformen derselben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 stellt ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung der Gesamtstruktur eines Verbrennungsmotors für ein Motorfahrzeug dar, das ein Fahrwiderstandserfassungsgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufweist.
In Fig. 1 weist der dargestellte Motor eine Vielzahl von Zylindern Cy auf (es ist nur ein Zylinder dargestellt), sowie ein automatisches Getriebe T zur Übertragung der von einer nicht dargestellten Kurbelwelle gelieferten Motorausgangsleistung an die Antriebsräder des Fahrzeugs, und zwar mit einem passenden Übertragungs- bzw. Übersetzungsverhältnis. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 erfaßt diejenige Geschwindigkeit des Fahrzeuges, mit der das Fahrzeug fährt. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 kann beispielsweise aus einem Impulsgenerator bestehen, der auf einer nicht dargestellten Ausgangswelle des Getriebes montiert ist. Ein Nullstellungs- bzw. Sperrschalter 2 erfaßt den Null- bzw. Leerlaufzustand des Getriebes T. Ein Turbineneingangsgeschwindigkeitssensor 4 erfaßt die die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors kennzeichnende Umdrehungsgeschwindigkeit (U/Min.) einer nicht dargestellten Eingangswelle des Getriebes T. Ein Gewichtssensor 5 erfaßt das Gesamtgewicht des Fahrzeugs einschließlich der von ihm getragenen Last. Ein Bremsschalter 6 erfaßt den Bremszustand des Fahrzeugs. Der Motor weist weiter ein Beschleunigungspedal 7, einen Drosselventilsensor 8 zur Erfassung des Öffnungsgrades eines Drosselventils 9 in der Eingangsverzweigungsleitung, einen Luftdurchflußsensor 10 zur Erfassung der Durchflußrate der in den Motor aufgenommenen Ansaugluft, eine Zündkerze 11, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 12, einen Drucksensor 13 zur Erfassung des Ansaugdruckes bzw. des Druckes der Ansaugluft in der Ansaugverzweigungsleitung, einen Temperatursensor 14 zur Erfassung der Temperatur des die Motortemperatur kennzeichnenden Motorkühlmittels, einen Kurbelwinkelsensor 15 zur Erfassung des Kurbelwinkels bzw. der Stellung der nicht dargestellten Kurbelwelle, eine Motorsteuereinheit 16 zur Steuerung des Motorbetriebes und ein Fahrwiderstandserfassungsgerät 17 gemäß der Erfindung zur Erfassung des Fahrwiderstandes des Fahrzeugs auf.
Fig. 2 stellt das Funktionsblockdiagramm des Fahrwiderstanderfassungsgerätes 17 hinsichtlich seiner Hauptkomponenten dar. Wie aus der Figur hervorgeht, weist das Gerät 17 Motordrehmomentberechnungsmittel M1 zur Berechnung der Größe des Ausgangsdrehmomentes des Motors auf der Basis des vom Turbineneingangsgeschwindigkeitssensor 4 gelieferten Ausgangssignals, und Fahrzeugsgeschwindigkeitserfassungsmittel M2 zur Berechnung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf der Basis des vom Geschwindigkeitssensor 1 gelieferten Ausgangssignals auf. Zur Unterdrückung von Fluktuationen im Geschwindigkeitserfassungsausgangssignal können die Fahrzeuggeschwindigkeitsberechnungsmittel M2 ein passendes Filter enthalten. Eine Beschleunigungsberechnungseinheit M3 bestimmt rechnerisch die Beschleunigung des Motorfahrzeuges. Hierzu kann die Beschleunigungsberechnungseinheit M3 so beschaffen sein, daß sie das Ausgangssignal des Geschwindigkeitssensors 1 in vorbestimmten Intervallen periodisch erfaßt und die Beschleunigung des Motorfahrzeugs auf der Basis der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem aktuellen Erfassungszeitpunkt und dem vorhergehenden Erfassungszeitpunkt bestimmt, wobei die Differenz bzw. Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb der vorbestimmten Periode von beispielsweise 0.1 bis 2 Sekunden als Beschleunigung (oder Abbremsung) erfaßt wird. Die Beschleunigungsberechnungseinheit M3 kann auch ein Filter zur Unterdrückung von Fluktuationen im erfaßten Beschleunigungssignal enthalten.
Drehmomentübertragungsverhältnis-Erfassungsmittel M4 erfassen das Drehmomentübersetzungsverhältnis auf der Basis der Eingangs-/Ausgangsumdrehungsgeschwindigkeiten eines nicht dargestellten Drehmomentenwandlers, der in das automatische Getriebe T eingebaut ist. Das Drehmomentübersetzungsverhältnis kann aus der in Fig. 4 dargestellten Parameterbeziehung bestimmt werden, die vorher auf der Basis der Beziehung zwischen der Eingangsgeschwindigkeit (U/Min.) des Drehmomentenwandlers (d. h. der Motorumdrehungsgeschwindigkeit) und der Ausgangs- oder Turbinengeschwindigkeit (U/Min.) des Drehmomentenwandlers ermittelt wurde. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß bei praktischen Anwendungen die genannte Beziehung in Form einer Tabelle oder Liste in einem Speicher abgelegt ist, wenn sie auch in Fig. 4 nur grafisch dargestellt ist. Das Gleiche gilt für die grafischen Darstellungen der Fig. 5, 6, 7 und 8. Für den Fall eines Betriebszustandes, in welchem der Drehmomentenwandler für die direkte mechanische Übertragung des Drehmomentes gesperrt ist, wird der Wert des Drehmomentübertragungsverhältnisses mit "1" angesetzt, während im Falle, daß eine Sperrkupplung im Schlupfmodus arbeitet, wird das Drehmomentübertragungsverhältnis rechnerisch unter Berücksichtigung des Schlupfes bestimmt. Die Erfassung der Turbinengeschwindigkeit kann durch Impulsgeneratoren erfolgen (entsprechend dem Turbineneingangsgeschwindigkeitssensor 4 und dem Turbinengeschwindigkeitssensor 3 der Fig. 1), die im Drehmomentenwandlerteil des Getriebes T eingebaut sind.
Ein Getriebeübersetzungsverhältnis-Erfassungsmittel M5 erfaßt das Getriebeübersetzungsverhältnis. lm Falle eines Hand- bzw. Wechselschaltgetriebes kann das Übersetzungsverhältnis rechnerisch als Verhältnis der Umdrehungsgeschwindigkeit bzw. der Anzahl der Umdrehungen (U/Min.) einer Ausgangswelle einer nicht dargestellten Kupplung des Getriebes, oder alternativ als Verhältnis der Motorgeschwindigkeit (U/Min.) bei eingerückter Kupplung zur Umdrehungsgeschwindigkeit bzw. zur Anzahl der Umdrehungen (U/Min.) der Ausgangswelle des Getriebes bestimmt werden. Andererseits kann im Falle eines automatischen Getriebes mit eingebautem Drehmomentenwandler gemäß Fig. 1 das Übersetzungsverhältnis als das Verhältnis der Turbinengeschwindigkeit (U/Min.) des Drehmomentenwandlers zur Umdrehungsgeschwindigkeit (U/Min.) der Ausgangswelle des Getriebes bestimmt werden, oder es kann alternativ auf der Basis von Daten über die Getriebe- bzw. Gangstellungen bestimmt werden, die in einem Regler zur Steuerung des automatischen Getriebes benutzt werden. Leerlaufsstellungserfassungsmittel M6 dienen zur Erfassung der Leerlaufstellung des Getriebes auf der Basis des Leerlauf- bzw. Sperrschalters 2 der Fig. 1.
Weiter erfassen Kupplungserfassungsmittel M7 den Kupplungszustand der Kupplung wie im Falle des Hand- bzw. Wechselschaltgetriebes. Bei den Kupplungserfassungsmitteln M7 kann es sich um einen herkömmlichen Kupplungsschalter oder dgl. handeln. Fahrzeuggewichtserfassungsmittel M8 erfassen das Gesamtgewicht des Motorfahrzeugs auf der Basis der Signale des Gewichtssensors 5, wie das bei einem Lastzug, Lastwagen oder dgl. erforderlich ist, dessen Gewicht oft erheblichen Anderungen unterliegt. Für diese Erfassung ist der Gewichtssensor 5 (Fig. 1) vorgesehen, der aus einer Lastzelle, oder dgl., bestehen kann, die beispielsweise an einer Aufhängung des Motorfahrzeugs montiert ist. Bremserfassungsmittel M7 erfassen auf der Basis des Ausgangssignals des Bremsschalters 6 die Stellung des Bremspedals dahingehend, ob dieses getreten ist oder nicht. Der Bremsschalter 6 kann der in Fig. 1 vorhandene Bremsleuchtenschalter, oder etwas ähnliches, sein. Die Fahrwiderstandsberechnungseinheit M10 dient zur rechnerischen Bestimmung des Fahrwiderstandes des Motorfahrzeugs auf der Basis der Ausgangssignals der verschiedenen, obengenannten Erfassungsmittel.
Die Motordrehmomentberechnungsmittel M1 berechnen das Motordrehmoment auf der Basis entweder des Zylinderdruckes in jedem Zylinder Cy, wie in Fig. 3A dargestellt, oder der Durchflußrate der Ansaugluft, wie in Fig. 3B dargestellt, oder dem Öffnungsgrad des Drosselventils, wie in Fig. 3C dargestellt, oder dem Ansaugdruck in der Ansaugverzweigungsleitung, wie in Fig. 3D dargestellt.
Bezugnehmend auf Fig. 3A werden entsprechend dem Verfahren zur Ermittlung des Motordrehmomentes auf der Basis des Zylinderdruckes das Ausgangssignal der Druckerfassungsmittel N1, bei denen es sich um den Drucksensor 13 zur Erfassung des Zylinderdruckes handeln kann, sowie das Ausgangssignal der Kurbelwinkelerfassungsmittel N2, bei denen es sich um den Kurbelwellensensor 15 der Fig. 1 handeln kann, für die rechnerische Bestimmung des Motordrehmomentes benutzt. In diesem Zusammenhang sei Pn der bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel erfaßte Druck, während ΔV der Wechsel des Hubs bzw. das verschobene Volumen darstellt, das jedesmal dann zustandekommt, wenn sich der Kurbelwinkel um einen vorbestimmten Wert (beispielsweise 2°) ändert, wobei V das Hubvolumen darstellt. Dann kann der mittlere effektive Zylinderdruck Pi gemäß folgender Gleichung berechnet werden:
Pi=Σ(Pn×ΔV)/V (1)
Aus dem so berechneten mittleren Zylindereffektivdruck Pi kann das Motordrehmoment Ti wie folgt ermittelt werden:
Ti=10×V×Pi/4π (2)
Aus dem durch Gleichung (2) ermittelten Drehmomentenwert kann das Nettodrehmoment Te entsprechend der folgenden Gleichung bestimmt werden:
Te=Ti-Tf (3)
wobei Tf das Reibungsdrehmoment darstellt.
Im Falle der Erfassung des Motordrehmomentes aus der Ansaugluftdurchflußrate gemäß Fig. 3B werden zur Erfassung der Ansaugluftdurchflußrate Q die Ansaugluftdurchflußratenerfassungsmittel N3, wie beispielsweise der Strömungssensor 10 (Fig. 1), und zur Erfassung der Motorgeschwindigkeit n (U/Min.) die Motorgeschwindigkeitserfassungsmittel N4, wie beispielsweise der Turbineneingangsgeschwindigkeitssensor 4 oder dgl., verwendet. Zuerst wird der Ladungswirkungsgrad CE gemäß der folgenden Gleichnung berechnet:
CE=Q/n (4)
Anschließend wird eine Tabelle, die die Beziehung zwischen dem Ladungswirkungsgrad und dem Motordrehmoment anzeigt, wie dies grafisch in Fig. 5 dargestellt ist, unter Benutzung des Ladungswirkungsgrades CE als Parameter herangezogen, um mit ihrer Hilfe das Motordrehmoment zu bestimmen.
Bei der Methode zur rechnerischen Bestimmung des Motordrehmomentes auf der Basis des Drosselventilöffnungsgrades gemäß Fig. 3C wird vom Ausgangssignal der Drosselventilöffnungserfassungsmittel N5 Gebrauch gemacht, die dem in Fig. 1 dargestellten Drosselventilsensor 8 entsprechen, sowie vom Ausgangssignal der obenerwähnten Motorgeschwindigkeitserfassungsmittel N4. Dann wird das Diagramm der Fig. 6 ausgewertet, das die Beziehungen zwischen dem Motordrehmoment und der Motorgeschwindigkeit wiedergibt, wobei der Drosselventilöffnungsgrad als Parameter dient, um so das Motordrehmoment zu ermitteln.
Schließlich werden bei dem Verfahren zur Bestimmung des Motordrehmomentes aus dem Ansaugdruck in der Ansaugverzweigungsleitung (in Fig. 3C dargestellt) die Ausgangssignale der Ansaugverzweigungsleitungsdruck-Erfassungsmittel N6 und der Motorgeschwindigkeitserfassungsmittel N4 verwendet. Durch Auswertung des Diagramms der Fig. 7, das die Beziehung zwischen dem Motordrehmoment und dem Ansaugverzweigungsleitungsdruck darstellt, kann unter Benutzung der Motorgeschwindigkeit (U/Min.) als Parameter das Motordrehmoment bestimmt werden.
Das durch eine der vier oben beschriebenen Erfassungsmethoden bestimmte Drehmoment sollte vorzugsweise unter Heranziehung einer Tabelle korrigiert werden, die in Fig. 8 als Kurvendiagramm dargestellt ist. Die Korrektur sollte deswegen erfolgen, weil das Reibungsdrehmoment und andere Komponenten des Drehmoments durch die Motortemperatur beeinflußt werden.
Fig. 9 stellt ein Flußdiagramm dar, das eine typische Verarbeitungs- bzw. Verfahrensroutine zur Bestimmung der Fahrgeschwindigkeit eines Motorfahrzeuges wiedergibt. Nebenbei sei bemerkt, daß eine Reihe von Operationen, die im Rahmen der dargestellten Ablauffolge stattfinden, durch Einschalten des Zündschalters aktiviert werden.
Bezugnehmend auf Fig. 9 wird zuerst in Schritt S1 ein Speicher in Form eines Speichers mit wahlfreiem Zugriff (RAM), der für die Berechnung des Drehmomentes benutzt wird, geräumt, und es wird der Wert für den Fahrwiderstand, dem das Fahrzeug während der Fahrt auf einer ebenen Straße ausgesetzt ist, eingestellt (d. h., der Fahrwiderstandswert wird eingangs gesetzt). Anschließend werden in Schritt S2 von den verschiedenen Sensoren, wie dem Drucksensor 13, dem Drosselventilsensor 8, dem Ansaugluftdurchflußsensor 10, dem Temperatursensor 14 und dem Gewichtssensor 5 Ausgangssignale in die Fahrwiderstandsberechnungsmittel 16 eingegeben; und ebenso werden Impulssignale, die vom Motorgeschwindigkeitssensor (Turbineneingangsgeschwindigkeitssensor 4), vom Kurbelwinkelsensor 15, vom Turbinengeschwindigkeitssensor 3 und vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 geliefert werden, zusammen mit Digitalsignalen eingegeben, die von außen her vom Kupplungsschalter (nicht dargestellt), vom Bremsschalter 6 und von anderen Schaltern ausgelöst werden.
In Schritt S3 wird das Verfahren zur Erfassung des Motordrehmomentes ausgeführt. Im einzelnen wird das Motordrehmoment rechnerisch durch Rückgriff auf eine der vier unter Bezugnahme auf die Fig. 3A bis 3D oben beschriebenen Methoden bestimmt. Weiter werden in Schritt S4 das Übersetzungsverhältnis und das Drehmomentübertragungsverhältnis auf der Basis der Motorgeschwindigkeit (U/Min.) sowie der Eingangs- und Ausgangsgeschwindigkeiten des Getriebes ermittelt. In Schritt S5 wird eine Entscheidung darüber getroffen, ob sich das Getriebe in der Leerlaufstellung befindet oder mit der Kupplung verbunden ist. Falls das Getriebe eingekuppelt ist, geht das Verfahren nach Schritt S6, während es im anderen Falle nach Schritt S10 zum Halten des im vorhergehenden Schritt erfaßten Laufwiderstandes übergeht.
In Schritt S6 wird durch Erfassen der Stellung des Bremsschalters 6 entschieden, ob das Bremspedal niedergedrückt ist. Im Falle, daß das Bremspedal gedrückt ist, geht das Verfahren nach Schritt S7 weiter, während es andernfalls nach Schritt S10 geht, um den im vorhergehenden Verfahren erfaßten Fahrwiderstand zu halten, weil die Fahrgeschwindigkeit wegen des Bremswiderstandes nicht korrekt erfaßt werden kann. Andererseits wird in Schritt S7 eine Entscheidung darüber getroffen, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit den Wert "0" überschreitet oder nicht. Falls die Antwort bejahend ausfällt (JA), geht das Programm nach Schritt S8, während im Falle, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit "0" ist, Schritt S10 zum Halten des Fahrwiderstandes ausgeführt wird.
In Schritt S8 wird die Fahrzeugbeschleunigung rechnerisch auf der Basis der Differenz oder der Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt, die sich im Intervall zwischen dem aktuellen Erfassungszeitpunkt und einem um eine vorbestimmte Zeitdauer vorher liegenden Zeitpunkt ergibt. Im folgenden Schritt S9 wird der Laufwiderstand R auf der Basis des vom Motor erzeugten Drehmomentes, dem Übersetzungsverhältnis, dem Drehmomentübertragungsverhältnis, der Beschleunigung und dem Gewicht des Motorfahrzeuges sowie einem Rotationsgewicht des Fahrzeuges, das dem Drehmoment der rotierenden Teile des Fahrzeuges äquivalent ist, gemäß der nachfolgenden Formel berechnet:
R=T×G1×r/(1-α×m) (5)
Es bedeutet: T - das Motordrehmoment; G1 - das Getriebeübersetzungsverhältnis einschließlich des definitiven Untersetzungsgetriebeverhältnisses; r - den Radius der Straßenräder bzw. -reifen; α - die Fahrzeugbeschleunigung; und m - das Gesamtgewicht des Motorfahrzeuges.
Das Gewicht m ist die Summe des Fahrzeugkörpergewichtes m1 und des Rotationsgewichtes m2, das dem Drehmoment der rotierenden Teile des Fahrzeuges entspricht. Es ist also:
m=m1+m2 (6)
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß das Rotationsgewicht m2 vorzugsweise in Abhängigkeit vom Getriebeübersetzungsverhältnis geändert bzw. korrigiert werden sollte, weil sich das Rotationsgewicht in Abhängigkeit vom Übersetzungsverhältnis ändert.
Bei einem Motorfahrzeug, das mit einem Drehmomentenwandler ausgestattet ist (d. h. bei einem sog. AT-Wagen) sollte das Getriebeübersetzungsverhältnis G2, das durch Korrektur von G1 in Anbetracht des Drehmomentübertragungsverhältnisses C erhalten wurde, benutzt werden, und zwar gemäß folgender Gleichung:
G2=G1×C (7)
In Gleichung (7) stellt also G2 ein Gesamtdrehmoment dar, das durch Korrigieren bzw. Ändern des Ausgangsdrehmomentes des Drehmomentenwandlers unter Berücksichtigung des Getriebeübersetzungsverhältnisses gewonnen wird.
Nach Beendigung der Ermittlung des Laufwiderstandes werden in Schritt S11, je nach Gelegenheit, die betreffenden Daten an einen Regler, wie etwa die Motorsteuereinheit, übertragen, wonach das Programm nach Schritt S2 zurückkehrt. Durch Wiederholen der beschriebenen Datenbehandlungsroutine kann der Laufwiderstand anschließend auf Echtzeitbasis erfaßt werden.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, kann aufgrund der Lehren der vorliegenden Erfindung fortlaufend oder nacheinander der Fahrwiderstand mit hoher Genauigkeit erfaßt werden, wodurch das Leistungsvermögen des Steuergerätes eines Motorfahrzeuges deutlich gesteigert wird, das eine Änderung der Steuerkonstanten und der Steuermodi bzw. -methoden in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Fahrzeuges erfordert. Daneben werden die an den Fahrer gestellten Anforderungen vorteilhaft gemildert, weil die Steuerkonstanten und die Steuermodi, die bisher durch den Fahrer von Hand geändert werden müssen, nunmehr automatisch geändert werden, so daß sie für die aktuelle Fahrsituation auf Echtzeitbasis passend sind.
Obwohl die Erfindung anhand ihrer bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, sind natürlich zahlreiche Modifikationen möglich, ohne von Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Es wird davon ausgegangen, daß alle derartigen Änderungen in den Rahmen der Patentansprüche fallen.

Claims (13)

1. Fahrwiderstandserfassungsgerät für ein Motorfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Komponenten aufweist:
  • - Drehmomenterfassungsmittel zur Erfassung des Ausgangsdrehmomentes des Motors und zur Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals;
  • - Beschleunigungsberechnungsmittel zur Berechnung der Beschleunigung des Fahrzeuges und zur Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals; und
  • - Fahrwiderstandsberechnungsmittel zur Berechnung des den Laufzustand kennzeichnenden Fahrwiderstandes des Fahrzeugs auf der Basis des von den Drehmomenterfassungsmitteln erfaßten Motordrehmomentes sowie der von den Beschleunigungsberechnungsmitteln berechneten Fahrzeugbeschleunigung.
2. Fahrwiderstandserfassungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug Straßenräder und ein Getriebe zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses aufweist, wodurch das an die Straßenräder übertragene Motorausgangsdrehmoment in der erforderlichen Weise gesteuert wird; wobei der Fahrwiderstand R gemäß folgender Formel bestimmt wird: R = T×G1×r/(1 - αx m) ;wobei T das Motordrehmoment; G1 das Übersetzungsverhältnis des Getriebes; r den Radius der Straßenräder; α die Beschleunigung des Fahrzeugs; und m das Gewicht des Fahrzeuges vertritt.
3. Fahrwiderstandserfassungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Motordrehmoment auf der Basis des Zylinderdruckes und des Kurbelwinkels des Motors bestimmt wird.
4. Fahrwiderstandserfassungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ermittelte Motordrehmoment durch einen Faktor korrigiert wird, der von der Temperatur des Motors abhängt.
5. Fahrwiderstandserfassungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Motordrehmoment auf der Basis der Durchflußrate der in den Motor aufgenommenen Ansaugluft sowie der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors bestimmt wird.
6. Fahrwiderstandserfassungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ermittelte Motordrehmoment durch einen Faktor korrigiert wird, der von der Temperatur des Motors abhängt.
7. Fahrwiderstandserfassungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Motordrehmoment auf der Basis des Öffnungsgrades des Drosselventils sowie der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors bestimmt wird.
8. Fahrwiderstandserfassungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das ermittelte Motordrehmoment durch einen Faktor korrigiert wird, der von der Temperatur des Motors abhängt.
9. Fahrwiderstandserfassungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Motordrehmoment auf der Basis des Ansaugdruckes in der Ansaugverzweigungsleitung sowie der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors bestimmt wird.
10. Fahrwiderstandserfassungsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das ermittelte Motordrehmoment durch einen Faktor korrigiert wird, der von der Temperatur des Motors abhängt.
11. Fahrwiderstandserfassungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugbeschleunigung auf der Basis der Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors bestimmt wird.
12. Fahrwiderstandserfassungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe einen Drehmomentenwandler aufweist und das Übersetzungsverhältnis unter Berücksichtigung des Drehmomentübertragungsverhältnisses des Drehmomentenwandlers bestimmt wird.
13. Fahrwiderstandserfassungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug mit mindestens einer Steuereinrichtung für Dauerfahrt, einer automatischen Übersetzungseinrichtung, einer Ziehsteuereinrichtung, einer Servolenkeinrichtung und einer Aufhängungssteuervorrichtung ausgestattet ist; und daß das Gerät weiter Mittel zur Änderung der Steuerkonstanten und des Steuermodus für mindestens eine der genannten Einrichtungen in Abhängigkeit vom Fahrwiderstand des Fahrzeuges aufweist, wie er durch die Fahrwiderstandsberechnungsmittel berechnet wird.
DE4138822A 1990-11-26 1991-11-26 Fahrwiderstandserfassungsgerät für ein Motorfahrzeug Revoked DE4138822C2 (de)

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