DE60316549T2

DE60316549T2 - Vorrichtung zur Bestimmung des Kraftstoffverbrauches eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE60316549T2
Application number: DE60316549T
Authority: DE
Inventors: Katsuaki Nagano-shi Minami; Satoshi Nagano-shi Kumagai; Takao Nagano-shi Hamuro; Hideki Nagano-shi Nagahara
Original assignee: Miyama Inc
Current assignee: Miyama Inc
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2023-07-16
Also published as: DE60316549D1; EP1498297B1; EP1498297A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Ermittlung der Wirtschaftlichkeit eines Kraftfahrzeuges hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs sowie auch hinsichtlich anderer Fahrzeugbetriebsbedingungen.
Die Druckschrift JP 2000-205925 A offenbart eine Einrichtung zur Anzeige des Kraftstoffverbrauchs die so ausgebildet ist, dass diese den Kraftstoffverbrauch auf der Grundlage von Einspritzimpulssignalen ermittelt, die von einer Motorsteuerungseinheit generiert werden, und errechnet ferner die vom Fahrzeug zurückgelegte Strecke auf der Basis von Fahrgeschwindigkeitsimpulsen, die von dem Kraftfahrzeuggeschwindigkeitssensor ausgegeben werden. Diese Einrichtung errechnet weiterhin den Kraftstoffverbrauch, indem der verbrauchte Kraftstoff durch die zurückgelegte Strecke geteilt wird, und bringt den errechneten Wert zur Anzeige. Die einfache Anzeige des Kraftstoffverbrauches erscheint für die Verbesserung der Fahrfertigkeiten nicht als ausreichend, da hierdurch der Fahrer nicht erfährt, wie er das Fahrverhalten speziell verbessern muss, um die Wirtschaftlichkeit mit Blick auf den Spritverbrauch zu verbessern und bis zu welchem Grad der Spritverbrauch durch ein verbessertes Fahrverhalten tatsächlich verbessert werden kann.
Die Druckschrift US-A 6 092 021 offenbart ein Bewertungssystem für Fahrzeugbetriebsbedingungen umfassend eine Konstantgeschwindigkeitssteuerung, die Zielfahrzeugbetriebsbedingungen festlegt und das Fahrzeug so steuert, dass diese Zielbetriebsbedingungen erreicht werden. Diese Konstantgeschwindigkeitssteuerung umfasst ein Ausgangsleistungssteuerungsgerät für einen Motor, eine Steuerung mit Mitteln zur Ermittlung, ob eine Operation die die Kraftstoff-Wirtschaftlichkeit verschlechtert, durchgeführt wurde und zwar auf Grundlage von Betriebsvorgaben des Fahrzeuges, durch Bestimmen eines Betriebszustandes des Ausgangsleistungssteuerungsgerätes, und Errechnung des überschüssigen Kraftstoffverbrauches, der in einer Kraftstoffmenge besteht, die zuviel verbraucht wurde aufgrund der die Wirtschaftlichkeit verschlechternden Vorgabe und der Betriebsbedingungen des Fahrzeuges und dem Betriebszustand des Ausgangsleistungssteuerungsgerätes, und einer Anzeige, die den errechneten, überschüssigen Kraftstoffverbrauch anzeigt.
Die Druckschrift US-A-4 905 544 offenbart ein Ermittlungssystem für Fahrzeugbetriebsbedingungen umfassend ein Automatikgetriebe mit einem Drehmomentwandler, eine Steuerung mit Mitteln zum: Erfassen ob eine Operation, die den Spritzverbrauch verschlechtert, durchgeführt worden ist basierend auf den Betriebsbedingungen des Fahrzeuges, Ermitteln des Betriebszustandes des Automatikgetriebes, und Errechnen des überschüssigen Spritverbrauches der als solcher in einer Kraftstoffmenge besteht, die im Überschuss verbraucht wurde aufgrund der Operation, die die Wirtschaftlichkeit verschlechtert hat basierend auf den Betriebsbedingungen des Fahrzeuges und dem Betriebszustand des Automatikgetriebes, und einer Anzeige-Einrichtung, die den errechneten, überschüssigen Kraftstoffverbrauch anzeigt, wobei der Controller weiterhin Mittel umfasst zum Errechnen eines angenommenen Spritverbrauches basierend auf der Annahme, dass die Operation, die den Kraftstoffverbrauch verschlechtert hat, nicht durchgeführt worden wäre, und Subtrahieren des angenommenen Kraftstoffverbrauches von dem tatsächlichen Kraftstoffverbrauch, um den überschüssigen Kraftstoffverbrauch zu errechnen.
In der Japanischen Patentanmeldung P 2002-362185 schlägt Miyama, Inc. ein Fahrzeug-Spritverbrauchsermittlungssystem vor, bei welchem bei einer starken Beschleunigung oder bei anderen Operationen, die den Spritverbrauch eines Kraftfahrzeuges mit einem Schaltgetriebe verschlechtern, der zusätzliche Teil des Kraftstoffes, der hierbei verbraucht wurde (überschüssig verbrauchter Kraftstoff) errechnet und für den Fahrer zur Anzeige gebracht wird. Der Fahrer kann hierbei lernen, welche Fahrbedingungen den Kraftstoffspritverbrauch verschlechtert haben, da der überschüssig verbrauchte Kraftstoff unmittelbar angezeigt wird und der Fahrer somit erfährt, dass der Spritverbrauch verschlechtert wird und dieses Anzeigesignal kann damit eine Bezugsgröße darstellen, wenn das Fahrverhalten verbessert wird.
Bei diesem System werden jedoch der Gaspedal-Niederdrückungsgrad, der ausgewählte Gang (das Übersetzungsverhältnis) des manuellen Schaltgetriebes, die Fahrzeuggeschwindigkeit und andere Betriebsbedingungen erfasst und der überschüssige Kraftstoffverbrauch wird errechnet. Demzufolge kann, wenn ein Versuch gemacht wird, dieses System bei einem Fahrzeug einzusetzen, das mit einer Konstantgeschwindigkeits-Steuereinrichtung (Automatik-Cruise-Controller) ausgestattet ist, die Motorleistung nicht aus dem Niederdrückungsgrad des Gaspedals und der Motordrehzahl errechnet werden, da das Gaspedal nicht betätigt wird während das Konstantgeschwindigkeits-Regelungsgerät arbeitet und der überschüssige Kraftstoffverbrauch kann demzufolge nicht als Resultat errechnet werden.
Wenn dieses System des weiteren bei einem Fahrzeug eingesetzt wird, das mit einem Automatikgetriebe mit einem Drehmomentenwandler ausgestattet ist, tritt ein Schlupf in der Turbine des Drehmomentenwandlers ein und eine Diskrepanz zwischen der Arbeit des Motors und der tatsächlich für den Antrieb der Räder aufgebrachten Arbeit tritt auf und aufgrund des Übertragungswirkungsgrades des Drehmomentenwandlers kann der Kraftstoffverbrauch nicht akkurat errechnet werden.
Bei einem Fahrzeug, das mit einem Konstantgeschwindigkeits-Regelungsgerät, einem Automatikgetriebe, oder einem anderen automatischen Steuergerät ausgestattet ist, kann es sein, dass die Betätigungsabsichten des Fahrers nicht direkt mit der Motordrehzahl und dem Übersetzungsverhältnis übereinstimmen. Mit anderen Worten, bei einem Fahrzeug, bei welchem ein Konstantgeschwindigkeits-Regelungsgerät eingesetzt ist, wird die Betätigungsabsicht des Fahrers als ein Kommando behandelt wie beispielsweise Beibehaltung der Fahrzeuggeschwindigkeit, oder Beschleunigen, oder Verzögern durch das Konstantgeschwindigkeits-Regelungsgerät und in einem Fahrzeug, bei welchem ein Automatikgetriebe eingesetzt ist, erscheint die Betätigungsabsicht des Fahrers als der Gaspedalniederdrückungsgrad. Demzufolge, kann ein Eingabeverfahren, bei welchem ein höherer Gang verwendet wird bis zu dem möglichen Ausmaß während des Beschleunigens und des Fahrens bei konstanter Geschwindigkeit, nicht übernommen werden.
Im Hinblick auf die obigen Ausführungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dem Fahrer nützliche Informationen zu geben, um seine Fahrzeug-Bedientechnik zu verbessern und den Spritverbrauch zu verringern, bei einem Fahrzeug, das mit einer Konstantgeschwindigkeits-Steuerungseinrichtung ausgestattet ist, und einem Automatikgetriebe mit einem Drehmomentenwandler oder einem anderen automatischen Steuerungsgerät.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein System gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein System gemäß Patentanspruch 2 gelöst.
Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung ein Ermittlungssystem für Fahrzeugbetriebsbedingungen umfassend ein automatisches Steuerungsgerät, das Zielfahrzeugbetriebsbedingungen setzt und das Fahrzeug steuert, so dass die Zielbetriebsbedingungen erreicht werden, einen Controller, der so operiert, dass dieser ermittelt, ob eine Operation, die die Spritverbrauchswirtschaftlichkeit verschlechtert, durchgeführt wurde, basierend auf den Betriebsbedingungen des Fahrzeuges, Errechnen des Betriebszustandes des Automatik-Kontrollgerätes basierend auf den Operationsbedingungen des Fahrzeuges, und Errechnen des überschüssigen Kraftstoffverbrauches, welcher in einem Kraftstoffvolumen besteht, das überschüssig konsumiert wurde aufgrund der Operation, die den Spritverbrauch verschlechtert basierend auf den Operationsbedingungen des Fahrzeuges und des Betriebszustandes des Automatik-Steuerungsgerätes, und einer Anzeigeeinrichtung, die den errechneten, überschüssigen Spritverbrauch anzeigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Bestimmung des Betriebszustandes des Automatik-Steuerungsgerätes durchgeführt, welches in dem Fahrzeug installiert ist, basierend auf den Betriebsbedingungen des Fahrzeuges, und der überschüssig verbrauchte Kraftstoff (überschüssiger Kraftstoffverbrauch) aufgrund starken Beschleunigens oder anderer Fahrweisen, die den Spritverbrauch beeinträchtigen errechnet mit Berücksichtigung des Betriebszustandes des Automatik-Steuerungsgerätes, und dem Fahrer angezeigt. Der Fahrer kann dann erfahren, welche Betriebsbedingungen den Spritverbrauch verschlechtern, da diese unmittelbar als ein Anstieg des überschüssigen Kraftstoffverbrauches angezeigt werden und kann damit unter Bezugnahme auf diese Anzeige seine Fahrweise verbessern. Dem Fahrer kann zur Kenntnis gebracht werden, in welchem Ausmaß der Spritverbrauch durch seinen/ihren Fahrstil verschlechtert wird und der Fahrer kann dazu angeregt werden, seinen Fahrstil zu verbessern.
Bei Kraftfahrzeugen, die ein Konstantgeschwindigkeits-Steuerungsgerät oder ein Automatikgetriebe mit einem Drehmomentenwandler, das als Automatik-Steuerungsgerät dient, umfassen, kann der Fahrer nicht direkt das Kommando für den Gang vorgeben, jedoch kann gemäß dieser Erfindung der Spritverbrauch, der zusätzlich entsteht, durch eine unpassende Gangwahl in dem Konstantgeschwindigkeits-Steuerungsgerät oder einen unpassenden Niederdrückungsgrad des Gaspedals während eines automatischen Gangwechsels dem Fahrer angezeigt werden und die Fahrfertigkeiten können selbst in Fahrzeugen, die mit einem Konstantgeschwindigkeits-Steuerungsgerät, einem Automatikgetriebe oder anderen Automatik-Steuerungsgeräten ausgestattet sind, verbessert werden.
Durch die Übernahme eines Ansatzes, bei welchem der Betriebszustand des Automatik-Steuerungsgerätes erfasst werden kann basierend auf den Fahrzeugbetriebsbedingungen wird es einfacher, dieses System in einem Fahrzeug zu installieren und verhindert Funktionsstörungen des Automatikkontrollgerätes durch eine Signalleitung oder dergleichen.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend ausführlich in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Blockdiagramm, das die Struktur eines erfindungsgemäßen Bewertungssystem für Fahrzeugbetriebsbedingungen darstellt.
2 ist eine Schemadarstellung einer Ausgangsleistungs-Steuerungsvorrichtung eines Konstantgeschwindigkeits-Steuerungsgerätes.
3 zeigt ein Beispiel eines weiteren Ausgangsleistungs-Steuerungsgerätes für ein Konstantgeschwindigkeits-Steuerungsgerät.
4 zeigt ein Gesamtmotorperformance-Kennfeld, das den Zusammenhang zwischen dem Motordrehmoment und dem Kraftstoffverbrauch zeigt, der dem Einspritzimpulsabstand des Motors entspricht und der über der Motordrehzahl aufgetragen ist.
5a und 5b zeigen Gesamtmotorperformance-Diagramme. 5a ist dabei ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Kraftstoffverbrauch und dem Motordrehmoment darstellt, der dem Niederdrückungsgrad des Gaspedals entspricht (oder dem Wert der diesem Gaspedal-Niederdrückungsgrad entspricht, z.B. dem Drosselöffnungsgrad) und der Motordrehzahl, und 5b ist eine Darstellung, die den Zusammenhang zwischen dem Kraftstoffverbrauch und dem Motordrehmoment darstellt, welcher den Gaspedal-Niederdrückungsgrad (oder einen Wert, der zu diesem Gaspedal-Niederdrückungsgrad korrespondiert) zeigt und der Motordrehzahl.
6 ist eine Schemadarstellung eines Automatikgetriebes mit einem Drehmomentenwandler.
7 ist eine charakteristische Funktion, die den Zusammenhang zwischen dem Übertragungswirkungsgrad, dem Drehmomentenverhältnis und der Eingangs/Ausgangsdrehzahlen des Drehmomentenwandlers darstellt.
8 ist ein Diagramm, das schematisch die Situation darstellt, in welcher die Kraftstoffverbrauchsdaten der Gesamtperformance-Darstellung des Motors automatisch generiert werden.
9 zeigt ein Flussdiagramm, das den Prozess zum Errechnen des Motordrehmomentes, des Kraftstoffverbrauches, und des Kraftstoffverbrauches nach Maßgabe mit den Betriebsbedingungen des Drehmomentenwandlers zeigt.
10 ist ein Flussdiagramm, das den Berechnungsprozess für die überschüssige Antriebskraft, das überschüssige Antriebskraftverhältnis und den Anzeigeprozess für das überschüssige Antriebskraftverhältnis zeigt.
11 ist ein Flussdiagramm, das den Entscheidungsvorgang bei einer Konstantgeschwindigkeitssteuerung veranschaulicht.
12 ist eine charakteristische Funktion, die den Zusammenhang des Kraftstoffverbrauches gegenüber der Motordrehzahl und dem Motordrehmoment zeigt.
13 ist ein Diagramm, das die Anzeigekonfiguration zeigt.
14 ist ein Graph, der Wechsel in dem Displayformat des Levelmeters zeigt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
1 der Zeichnungen ist ein Blockdiagramm, das die Struktur des Ermittlungssystems für Fahrzeugbetriebsbedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und zeigt den Fall, in welchem die Anwendung bei einem Fahrzeug erfolgt, das mit einem Konstantgeschwindigkeits-Steuerungsgerät 10, wie beispielsweise einem Tempomaten, sowie einem Automatikgetriebe 27 mit einem Drehmomentenwandler 20 ausgestattet ist. Das System umfasst eine Steuerungs- oder Onbord-Einheit 1, die in dem bewertenden Fahrzeug angebracht ist sowie einen Überwachungscomputer 2 zum Überwachen des Fahrzeugs.
Die Onbord-Einheit 1 umfasst eine Recheneinheit 3, die eine CPU, einen Speicher, und ein Eingabe/Ausgabeinterface, ein Display 4, wie beispielsweise ein LCD-Display, einen Speicherkartenleser/schreiber 5, und einen eingebauten Beschleunigungssensor 6 umfasst. Das Display 4 ist in dem Fahrzeug an einer für den Fahrer gut einsehbaren Position angebracht.
Die Recheneinheit 3 empfängt ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal (die Drehgeschwindigkeit des angetriebenen Rades oder Antriebsachse), ein Drehzahlsignal des Motors 30, ein Kühlmitteltemperatursignal, ein Gaspedalniederdrückungsgradsignal, ein Kraftstofftemperatursignal, ein Schalthebelpositionssignal, ein Getriebepositionssignal sowie andere Signale, die von dem Fahrzeug bereitgestellt werden sowie auch ein Beschleunigungssignal, das von dem eingebauten Beschleunigungssensor 6 bereitgestellt wird.
Das Fahrzeugausgangssignal kann erhalten werden von der Übersetzungssteuerung der Motorsteuerungseinheit, und kann auch direkt über einen Sensor zur Erfassung dieser Signale erfasst werden, ohne die Motorsteuerung zu verwenden oder die Übersetzungssteuerung. Das Getriebepositionssignal ist ein Signal, das von dem Automatikgetriebe 27 (oder der Getriebesteuerungseinrichtung) bereitgestellt wird. Das Übersetzungsverhältnis für jeden Gang ist festgelegt, so dass das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 27 auf Grundlage des Getriebepositionssignals bekannt ist.
Das Getriebe 27 umfasst einen Overdriveschalter, um vorzugeben, ob in den oberen Gang (dem fünften Gang im Falle eines Fünfganggetriebes) geschaltet werden darf oder nicht, einen L-Bereich, um die Getriebeposition im ersten Gang zu sichern, welche die Antriebskraft erhöht, einen A2-Bereich für Gangwahlen zwischen dem ersten Gang und dem zweiten Gang, einen A3-Bereich für Gangwechsel zwischen dem ersten bis zum dritten Gang, einen D-Bereich, der als automatischer Schaltmodus bei normalem Betrieb verwendet wird, einen R-Bereich zum Rückwärtsfahren, einen N-Bereich für die Positionierung des Getriebes 27 in der Neutralposition, und einen P-Bereich zum Parken. Das Konstantgeschwindigkeits-Steuerungsgerät 10 steuert die Getriebeposition des Automatikgetriebes 27 und die Ausgabeleistung des Motors 30, sodass diese eine Zielfahrzeuggeschwindigkeit nach Maßgabe des Fahrers liefert.
Das Konstantgeschwindigkeits-Steuerungsgerät 10 umfasst einen Startschalter, welcher die Konstantgeschwindigkeits-Steuerung startet, einen Gaspedalschalter zur Eingabe eines Kommandos, um zu Beschleunigen (Erhöhen der Fahrzeuggeschwindigkeit), einen Verzögerungsschalter zur Eingabe eines Kommandos zu verlangsamen (die Fahrzeuggeschwindigkeit zu reduzieren), und einen Resume-Schalter zum Herbeiführen einer Rückkehr, die es dem Fahrer erlaubt, die Fahrzeuggeschwindigkeit wieder frei vorzugeben. Die Konstantgeschwindigkeits-Steuerung wird abgeschaltet, wenn vorgegebene Bedingungen erfüllt sind, wie beispielsweise die Bedienung des Bremspedals oder wenn das Fahrzeug unterhalb einer vorgegebenen, unteren Geschwindigkeitsgrenze betrieben wird. Das Konstantgeschwindigkeits-Steuerungsgerät 10 umfasst ein Ausgangssteuerungsgerät 41 zum Steuern des Drosselöffnungsgrades (oder der Einspritzmenge) des Motors 30, um hierbei die Fahrzeuggeschwindigkeit dazu zu bringen, der vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit zu entsprechen.
2 zeigt das Ausgangssteuerungsgerät 41. Die Bewegung des Gaspedals 7 wird an einen Leistungseinstellhebel 17 über den Draht 18 übertragen und an den Ausgangsleistungseinstellmechanismus 12, wie beispielsweise die Drossel bei einem Benzinmotor oder die Einspritzpumpe eines Dieselmotors, übertragen. Der Bedienungsgrad des Leistungseinstellmechanismus 12 (der Bedienungsgrad des Ausgangssteuerungsgerätes 41) wird von einem Sensor 16 erfasst. Gemäß dieser Konfiguration wird selbst, wenn ein Dämpfer (Dashpot) zwischen dem Ausgangsleistungseinstellmechanismus 12 und dem Gaspedal 7 positioniert ist um den Rußanteil der bei einer anfänglichen Beschleunigung unmittelbar nach dem Niederdrücken des Beschleunigungspedals 7 auftritt zu reduzieren, der Bedienungsgrad des Ausgangsleistungseinstellmechanismus 12 (der Bedienungsgrad des Ausgangsleistungssteuerungsgerätes 41) korrekt ermittelt.
Wenn das Konstantgeschwindigkeits-Steuerungsgerät 10 angeschaltet ist, und die Zielfahrzeuggeschwindigkeit festgelegt ist, operiert ein Aktuator 14 und dreht dabei einen Hebel 13, so dass eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit beibehalten bleibt. Der Hebel 13 schwenkt um die gleiche Achse O wie der Ausgangsleistungseinstellhebel 17. Wenn der Aktuator 14 den Hebel 13 im Gegenuhrzeigersinn schwenkt aufgrund des Drahtes 18, kann das Ende eines Aufnehmers 15 des Hebels 13 den Ausgangsleistungseinstellhebel 17 drücken und im Gegenuhrzeigersinn schwenken und damit die Ausgangsleistung des Motors 30 erhöhen.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit übersteigt, kann der Aktuator 14 den Ausgangsleistungseinstellhebel 17 im Uhrzeigersinn schwenken und damit die Ausgangsleistung des Motors 30 reduzieren. Wenn das Konstantgeschwindigkeits-Steuerungsgerät 10 in solch einer Weise operiert, hält der Ausgangsleistungseinstellhebel 17 eine erforderliche Position, um die vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit beizubehalten, selbst wenn der Fahrer den Fuß vom Gaspedal 7 nimmt. Der Beschleunigungsoperationswert beträgt 0, wenn das Gaspedal 7 nicht niedergedrückt ist, jedoch der äquivalente Wert des Gaspedalniederdrückungsgrades (der Operationszustand des Ausgangssteuerungsgerätes 41) kann erfasst werden durch Erfassung des Operationsbetrages des Ausgangseinstellmechanismus 12 unter Verwendung des Sensors 16.
Das Ausgangsleistungssteuerungsgerät 41 ist nicht auf solche Varianten beschränkt, bei welchen ein mechanischer Aktuator 14, wie er in 2 Anwendung findet, vorgesehen ist und kann beispielsweise auch den Einspritzimpulsabstand steuern, der an die Einspritzventile geleitet wird und eine konstante Geschwindigkeit, wie in 3 gezeigt, liefern. Bei einer Steuereinheit 19 des Ausgangsleistungsgerätes 41 werden die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit (die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit) und die Zielfahrzeuggeschwindigkeit verglichen, wenn die Zielgeschwindigkeit eingegeben wird, und wenn die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als ein Toleranzbereich des Zielwertes, wird die Einspritzimpulsweite vergrößert, oder wird entsprechend verkleinert, wenn die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit größer ist als der Zielwert, um so die Motordrehzahl zu steuern, sodass die vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit beibehalten wird. Dies ist eine mögliche Konstantgeschwindigkeitssteuerung bei Dieselfahrzeugen, die eine Commonrail Kraftstoffeinspritzung haben, oder Benzin- betriebenen Fahrzeugen, die elektronisch angesteuerte Einspritzventile haben.
In diesem Falle, wird eine Gesamt-Performancedarstellung, die den Zusammenhang zwischen dem Motordrehmoment und dem Kraftstoffverbrauchsverhältnis, welches mit der Einspritzimpulsweite korrespondiert, und der Motordrehzahl gemäß 4 generiert. Das Motordrehmoment und das Kraftstoffverbrauchsverhältnis können dann unter Bezugnahme auf dieses Diagramm ausgelesen werden, die Motorausgangsleistung wird wie nachfolgend noch näher beschrieben über die Motordrehzahl und das Drehmoment, erhalten, und der Kraftstoffverbrauch wird errechnet von der Motorleistung und dem Spritverbrauchsverhältnis.
Bei Commonrail-Dieselmotoren gibt es Fälle, in welchen davon Gebrauch gemacht wird, die Pulsweite bei langsamen Geschwindigkeiten zu verringern oder auch in einem Hochgeschwindigkeitsbereich die Generierung von übermäßigem Rauch zu verringern, wobei die Strichlinie A in 4 eine derartige Situation zeigt.
Während das Konstantgeschwindigkeits-Regelgerät 10 nicht arbeitet, wird das Betätigungsausmaß des Gaspedals 7 als Bedienungszustand für das Ausgangssteuergerät 41 verwendet, und während das Konstantgeschwindigkeits-Steuerungsgerät 10 arbeitet, wird der Ausgang des Sensors 16 als Steuerzustand für das Ausgangssteuergerät 41 verwendet.
Die Recheneinheit 3 errechnet den Kraftstoffverbrauch und andere Betriebsbedingungen basierend auf den oben beschriebenen Signalen, die Fahrzeugspezifikationsdaten, die von der Speicherkarte 7 gelesen werden, das Gesamtmotorperformancefeld, und andere Berechnungsdaten. Die berechneten Betriebsbedingungen werden an der Anzeige 4 angezeigt und in der Speicherkarte 7 aufgezeichnet vermittels dem Speicherkartenlese/schreibgerätes 5.
Ein Gesamtmotorperformancekennfeld ist üblicherweise als Kennfeld aufgebaut, das die Beziehung des Kraftstoffverbrauchsverhältnisses (BSFC) gegenüber der Motordrehzahl und dem Motordrehmoment darstellt, wie dies in 5A gezeigt ist, jedoch die Handhabung desselben ist im vorliegenden Falle unpraktisch, da das Motordrehmoment errechnet werden muss, um das Kraftstoffverbrauchsverhältnis zu erhalten. Im Hinblick auf obiges wird der Gaspedalniederdrückungsgrad (oder ein entsprechender Wert des Gaspedalniederdrückungsgrades, oder des Drosselöffnungsgrades) umgeschrieben und zwar hier auf die Vertikalachse, und die Motordrehzahl als Horizontalachse, wie dies in 5B gezeigt ist, und dieses umgeschriebene Kennfeld wird verwendet, wobei das Kraftstoffverbrauchsverhältnis und das Motordrehmoment in getrennten Netzen gespeichert werden.
Der Überwachungscomputer 2 umfasst eine Fahrzeugdatenbasis und eine Überwachungssoftware, und wickelt Transaktionen mit der Onboard-Einheit 1 über die Speicherkarte 7 ab, welche ein Aufzeichnungsmedium ist, das sowohl ein Lesen als auch ein Schreiben ermöglicht, für Daten die erforderlich sind bei der Berechnung der Betriebsbedingungen, und für die Berechnungsergebnisse der Operationsbedingungen, die während der Fahrt aufgezeichnet wurden. Der Überwachungscomputer 2 wird dazu verwendet, um automatisch ein Gesamtmotorperformancekennfeld für das Fahrzeug zu erstellen, um das Gesamtmotorperformancekennfeld aufzuzeichnen und dieses Gesamtmotorperformancekennfeld und Daten, die dazu erforderlich sind die Betriebsbedingungen zu errechnen, auf die Speicherkarte 7 zu schreiben und zu analysieren und Daten anzuzeigen, die in der Speicherkarte 7 mit der Onboard-Einheit 1 aufgezeichnet sind.
Das Automatikgetriebe 27 mit dem Drehmomentenwandler 20 ist nachfolgend in 6 gezeigt.
Der Drehmomentenwandler 20 umfasst eine Pumpenläufer 23, einen Turbinenläufer 22 und einen Stator 24. Der Pumpenläufer 23 rotiert integral mit der Kurbelwelle des Motors 30. Die Leistung wird auf den Turbinenläufer 22 von dem Pumpenläufer 23 über ein Fluid übertragen.
Der Stator 24 verändert die Richtung der Strömung des Fluides in dem Fall, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Turbinenläufers 22 niedrig ist im Vergleich zum Pumpenläufer 23, und erhöht das Drehmoment. Das Verhältnis der Drehzahl nt des Turbinenläufers 22 und der Rotationsgeschwindigkeit NP des Pumpenläufers 23 (entspricht der Motordrehzahl Ne) entspricht dem Eingangs/Ausgangsrotationsgeschwindigkeitsverhältnis e.
Wenn die Rotationsgeschwindigkeit nt des Turbinenläufers 22 in etwa das 0,8-fache der Rotationsgeschwindigkeit np des Pumpenläuferes 23 beträgt (das Eingangs/Ausgangsgeschwindigkeitsverhältnis e in etwa 0,8 ist) dann entriegelt eine Rücklaufsperrkoppelung 25 und der Stator 24 beginnt mit einer Leerdrehung. Der Anstieg des Drehmomentes durch den Drehmomentenwandler 20 verschwindet in einem Bereich, in welchem das Eingangs/Ausgangsdrehzahlverhältnis e groß wird. Die Rotationsgeschwindigkeit der Eingangswelle 29 ist die gleiche wie die des Turbinenläufers 22, da der Turbinenläufer 22 über eine Verzahnung auf einer Eingangswelle 29 des Automatikgetriebes 27 über eine Ausgangsachse 26 sitzt.
Das Eingangs/Ausgangsrotationsgeschwindigkeitsverhältnis e wird erhalten von der Drehzahl des Motors 30 und der Drehzahl des Turbinenläufers 22, der Übertragungswirkungsgrad n wird erhalten durch ein vorab generiertes Drehmomentenkennfeld des Drehmomentenwandlers 20, wie dieses in 7 gezeigt ist, und der Kraftstoffverbrauch der aufgrund des Schlupfes im Drehmomentenwandler 20 konsumiert wird, wird berechnet.
Zunächst werden das Drehmoment- und das Kraftstoffverbrauchsverhältnis errechnet durch die Operationsbedingungen des Ausgabesteuergerätes 41 und die Drehzahl des Motors 30 mit Bezugnahme auf das Gesamtmotorperformancekennfeld. Die Motorausgangsleistung wird nachfolgend errechnet durch die Drehzahl des Motors, und das erhaltene Motordrehmoment und den Kraftstoffverbrauch pro Zeiteinheit wird errechnet durch Multiplizieren desselben mit dem Kraftstoffverbrauchsverhältnis. Die Drehzahl des Turbinenläufers 22 kann indirekt von dem Geschwindigkeitsverhältnis abgeleitet werden, das der Gangposition und der Rotationsgeschwindigkeit der angetriebenen Achse oder eines Rades entspricht. Die Getriebeposition kann ermittelt werden auf Grundlage eines Getriebepositionssignals der Steuereinheit im Falle eines elektronisch gesteuerten Automatikgetriebes, oder bei dem Ölleitungsdruck der Steuereinheit im Falle eines mechanischen Automatikgetriebes.
Durch Multiplizieren der Fahrzeuggeschwindigkeit mit dem Rollwiderstand kann das Arbeitsverhältnis, bei welchem das Fahrzeug gegen Widerstände arbeitet, errechnet werden. Dieses kann durch das Übersetzungsverhältnis (z.B. 0,97) des im Leistungsluftstrom abwärts des Getriebe liegenden Abschnitts errechnet werden, und das Arbeitsverhältnis, das an der Eingangswelle 29 anliegt, wird erhalten. Das Arbeitsverhältnis, das an der Eingangswelle 29 anliegt und das Arbeitsverhältnis des Motors entsprechen dem Übertragungswirkungsgrad n des Drehmomentenwandlers 20.
Übermäßiger Verbrauch aufgrund des Schlupfes des Drehmomentenwandlers 20 entspricht dem (1 – n) fachen des Kraftstoffverbrauchs des Motors. Der Übertragungswirkungsgrad n kann direkt aus 7 erhalten werden, jedoch ist der Wert in diesem Diagramm ein gestalteter Wert oder der Wert bei einem Idealzustand. Der Übertragungswirkungsgrad n des Drehmomentenwandlers 20 verändert sich mit der Temperatur und verändert sich weiterhin auch mit der Charakteristik des verwendeten Öls, und auch Verschlechterungen der Performance des Drehmomentenwandlers 20 an sich. Im Hinblick auf obiges ist es realistischer, einen Wert zu verwenden, der durch eine Berechnung erhalten wurde.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht wird und die Rotationsdrehzahl Ne des Motors 30 und die Rotationsdrehzahl nt des Turbinenläufers zueinander gleich werden, wird bestimmt, dass die Verriegelungskupplung 21 eingreift, mit anderen Worten, sobald ein Verriegelungszustand vorherrscht, und das Eingangs/Ausgangsrotationsdrehzahlverhältnis e und der Übertragungswirkungsgrad n werden als 1 berechnet.
Der spezifische Inhalt dieses Systems wird nachfolgend beschrieben.
1. Festlegen der Daten des zu bewertenden Fahrzeugs.
Wenn die Betriebsbedingungen eines Fahrzeuges mit diesem System bewertet werden, wird das Fahrzeug, das mit dem Überwachungscomputer 2 bewertet wird, aus einer Fahrzeugdatenbasis ausgewählt. Beispiele für Einzelheiten, die hierbei ausgewählt werden, umfassen die Namen des Herstellers, das Modell, das Jahr der Herstellung, den Motortyp, die Motorleerlaufdrehzahl, die Gesamtmasse des Fahrzeugs, das Verzögerungsverhältnis des Differenzialgetriebes, das Übersetzungsverhältnis des Getriebes für jede Gangposition, den Typ des Windabweisers, den Karosserietyp und die Reifengröße. Die Einzelheiten entsprechend dem zu bewertenden Fahrzeug werden entsprechend gewählt.
Wenn die Auswahl vollständig ist, wird das maximale Motordrehmoment, die Motordrehzahl bei maximalem Motordrehmoment, die maximale Antriebskraft, das minimale Kraftstoffverbrauchsverhältnis, die Motordrehzahl beim geringsten Kraftstoffverbrauchsverhältnis, und andere Motorkennfelddaten, und die Fahrzeugfrontfläche, sowie der Luftwiderstandsbeiwert und andere Fahrzeugkarosseriecharakteristika sowie auch die Beziehung zwischen der Motordrehzahl und den Motordrehzahlpulsen, die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und den Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulsen und dergleichen automatisch selektiert und die ausgewählten Daten auf die Speicherkarte 7 geschrieben.
Aus den so ausgewählten Daten werden die Motorleistungsdaten und die Fahrzeugkarosserie charakteristischen Daten ausgewählt von Katalogen, Wartungsanweisungen und anderen Dokumentationen, die vom Fahrzeughersteller zur Verfügung gestellt werden, sodass keine Notwendigkeit besteht, diese Daten unter Durchführung tatsächlicher Fahrtests zu generieren, wenn die Datenbasis aufgebaut wird. Die Beziehung zwischen der Motordrehzahl und den Motordrehzahlpulsen und die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindig keit und den Fahrzeuggeschwindigkeitspulsen kann auch erhoben werden aus dem Ausgangssignal der Motorsteuerungseinheit, die in jedem Fahrzeug verbaut ist.
Um das Gesamtmotorperformancekennfeld zu generieren unter Verwendung des Überwachungscomputers 2, kann eine Drehmomentenmusterverifikation für das zu untersuchende Fahrzeug durchgeführt werden und zwar basierend auf verschiedenen Typen von repräsentativen Drehmomentenmustern, die vorab auf der Basis des Drehmomentes des Fahrzeugs, das zu untersuchen ist, generiert wurden und in der Fahrzeugdatenbasis gespeichert sind.
Das Kraftstoffverbrauchsverhältnis eines Motors mit einem ähnlichen Drehomentenverlaufsmuster hat im wesentlichen die gleiche Charakteristik, unabhängig vom Motortyp (Motoraustausch und dergleichen), sodass die Kraftstoffverbrauchsverhältnischarakteristikdaten, die den Drehmomentenmustern des Fahrzeuges entsprechen, das zu bewerten ist, ausgewählt werden aus Kraftstoffverbrauchsverhältnischarakteristikdaten, die entsprechend den repräsentativen Drehmomentenmuster, das vorab generiert wurde. Indem dann diese ausgewählten Kraftstoffverbrauchsverhältnischarakteristikdaten und Minimum-Kraftstoffverbrauchsverhältnisse kombiniert werden, welche den aktuellen Wert des Kraftstoffverbrauchsverhältnisses und die verbleibenden Operationsbedingungen sind, berechnet wird, und das Kraftstoffverbrauchsverhältnis und das gesamte Motorperformancekennfeld werden generiert.
Wenn Motore oder Fahrzeuge, die zu bewerten sind, ähnliche Drehmomentenmuster aufweisen, müssen lediglich die Kraftstoffverbrauchsverhältnischarakteristikdaten zur Verfügung gestellt werden, und eine Verifikation des Drehmomentenmusters ist nicht erforderlich.
8 zeigt die Situation, in welcher die Kraftstoffverbrauchsverhältnisdaten eines Gesamtmotorperformancekennfeldes automatisch generiert sind. Wie oben beschrieben, kann dann, wenn das Drehmomentenmuster nicht bekannt ist, die Kraftstoffverbrauchsverhältnischarakteristik bekannt sein, sodass dann, wenn ein minimales Kraftstoffverbrauchsverhältnis vorliegt, welches der aktuelle Wert ist, dann das Kraftstoffverbrauchsverhältnis für alle Operationsbedingungen nachfolgend erhalten werden kann indem die entsprechenden Verhältnisse als Faktoren verwendet werden. Die Drehmomentendaten des Gesamtmotorperformancekennfeldes können von der Motorleistungscharakteristik abgeleitet werden, die in der Datenbasis gespeichert ist.
Demzufolge können das Gesamtmotorperformancekennfeld, das das Kraftstoffverbrauchsverhältnis umfasst und die Motordrehmomentendaten umfasst, automatisch generiert werden und das so generierte Kennfeld wird auf der Speicherkarte 7 aufgezeichnet.
Sobald die Daten, die erforderlich sind, um die Operationsbedingungen zu errechnen, auf die Speicherkarte 7 geschrieben sind, wird die Speicherkarte 7 in den Speicherkartenle ser/schreiber 5 der Onboard-Einheit 1 eingesetzt und die Daten, die erforderlich sind, um die Operationsbedingungen zu errechnen, von der Onboard-Einheit 1 gelesen.
2. Anfangseinstellung des Sensors und Korrektur des Gesamtmotorperformancekennfeldes.
Sobald die erforderlichen Daten gelesen sind, erfolgt eine Anfangseinstellung des Gaspedalbetätigungssensors und des eingebauten Beschleunigungssensors 6. Diese Anfangseinstellung des Beschleunigungsvorgangssensors wird erfasst durch Detektion des Sensorausgangswertes wenn sich das Gaspedal in einem unbelasteten Zustand sowie in einem voll niedergedrückten Zustand befindet, und die Anfangseinstellung des eingebauten Beschleunigungssensors 6 wird durchgeführt unter Verwendung eines Hebels, der an dem Gerät befestigt ist. Wenn die Anfangseinstellung des Sensors vervollständigt ist, wird das Fahrzeug nachfolgend tatsächlich gefahren und die Drehmomentendaten aus dem oben beschriebenen Gesamtmotorperformancekennfeld korrigiert auf Grundlage nunmehr gemessenen Daten. Die Basis für diese Art der Korrektur ist, dass es keine Diskrepanz zwischen der aus dem Katalog hergeleiteten Performance und der tatsächlichen Performance des Motors geben soll, und diese Diskrepanz entsprechend korrigiert werden muss, um die Betriebsbedingungen akkurat zu berechnen. Die Korrektur wird durchgeführt auf Grundlage von Daten, die gemessen werden nachdem die Onboard-Einheit 1 in dem Fahrzeug installiert ist und während der ersten Fahrt.
Insbesondere, wenn das Fahrzeug unter ersten Betriebsbedingungen betrieben wird (der Gaspedalniederdrückungsgrad beträgt mehr als 70%) und die Drehmomentendaten während eines vollen Drosselbetriebs werden errechnet, und das Fahrzeug wird betrieben unter zweiten Betriebsbedingungen (der Gaspedalniederdrückungsbetrag liegt im Bereich von 30–70%) und die Motordrehzahl und der Gaspedalniederdrückungsgrad werden bei einem spezifizierten Drehmoment gemessen. Jede dieser Aufzeichnungsbedingungen wird aufgezeichnet auf einer Fahrbahn ohne Neigung, bei einem spezifiziertem Wert der Wassertemperatur, Beschleunigungszustand, und dem Fahrzeugleerzustand, und dem Motordrehmoment Te (Newton Meter) wird gemäß der folgenden Gleichung eq. (1) errechnet.
R [N] ist der Fahrwiderstand, der mit den unten beschrieben Gleichungen (8) bis (13) berechnet wird, r [m] ist der dynamische Last Radius des Reifens, it ist das Geschwindigkeitsverhältnis der gegenwärtigen Getriebeschaltposition, if ist das Geschwindigkeitsverminderung Verhältnis der Differentialgetriebeinheit, und η1 ist der Antriebsstrang-Wirkungsgrad nach dem Automatik-Getriebe 27.
Der Drehmomentwandler 20 wird zwischen dem Motor 30 und dem Automatik-Getriebe 27 angebracht. Wenn die Überbrückungskupplung freigegeben wird, kann ein Schlupf im Drehmomentwandler 20 auftreten und eine Abweichung zwischen der berechneten Antriebskraft und der tatsächlichen Antriebskraft auftreten. Angesichts des oben genannten wird das gemäß der oben beschriebenen Gleichung (1) errechnete Motordrehmoment Te wie folgt berichtigt:
Zunächst haben das Motordrehmoment Te und das Drehmoment Te', das an der Ausgangswelle 29 des Drehmomentwandlers 20 anliegt, das die in der folgenden Gleichung Eq. (2) beschriebene, auf dem Drehmomentenverhältnis t des Drehmomentwandlers 20 basierende Beziehung: Te' = Te·t (2)
Aus dem Diagram nach 7 kann der das Antriebsstrang-Wirkungsgrad n des Drehmomentenwandlers 20 ausgedrückt werden als h = e·t. Wenn das Abrissdrehmomentverhältnis t₁ ist, kann das Drehmomentverhältnis t nach der folgenden Gleichung Eq. (3) errechnet werden.
Wenn e kleiner als 0.8 ist, befindet sich der Drehmomentwandler 20 in einem Wandlungsbereich mit einem Schlupf der zwischen dem Pumpenläufer 23 und dem Turbinenläufer 22 auftritt, und wenn e größer als 0.8 ist befindet sich der Drehmomentwandler 20 in einem Bereich der Koppelung, in welchem die Drehzahlen des Pumpenläufers 23 und des Turbineläufers 22 gleich sind.
Die Arbeit ΔLe die durch den Schlupf des Drehmomentwandlers 20 verbraucht wird, wird im folgenden erhalten aus der Arbeit Le die vom Motor 30 verrichtet wird und der Arbeit Le' die auf die Ausgangswelle 29 des Drehmomentwandlers 20 übermittelt wird. Die Arbeit Le' [Nm/sec] die an die Ausgangswelle 29 des Drehmomentwandlers 20 übermittelt wird, wird durch die folgende Gleichung Eq. (4) errechnet.
nt [U/min] ist die Drehzahl des Turbinenläufers 22.
Die Arbeit Le', die an die Ausgangswelle 29 des Drehmomentwandlers 20 übermittelt wird, ist Le' = η·Le. Die Arbeit Le, die vom Motor 30 abgegeben wird, wird demnach durch die folgende Gleichung Eq. (5) ausgedrückt.
Die Arbeit ΔLe, die durch den Schlupf des Drehmomentwandlers 20 verbraucht wird, wird folglich durch die folgende Gleichung Eq. (6) ausgedrückt.:
Das Drehmoment (TC Verlustdrehmoment) ΔTe das durch den Schlupf des Drehmomentwandlers 20 abfällt, wird weiter durch die folgende Gleichung Eq. (7) ausgedrückt.:
np [U/min] ist die Drehzahl des Pumpenläufers 23. Das TC-Verlust-Drehmoment ΔTe muss lediglich addiert werden, um das Motordrehmoment Te gemäß der oben genannten Gleichung Eq. (1) zu berichtigen.
Die Drehmomentdaten für das Gesamt-Motorleistungskennfeld werden dann basierend auf den gemessenen und Berechnungs-Daten berichtigt. Die Durchführung der Korrekturen basiert auf den laufenden Daten, beim Betrieb mit unter voller Last und einer teilweisen Last, wodurch die Drehmomentdaten des gesamten Motorleistungs-Diagramms auf einen im wesentlichen akkuraten Wert berichtigt werden können.
Die Ermittlung, ob der Drehmomentwandlers 20 im Wandlungsbereich, oder im Kupplungsbereich arbeitet erfolgt folgendermaßen: Der momentan eingelegte Gang ist durch das Getriebeschaltpositionssignal bekannt, das als solches vom Automatik-Getriebe 27 erhalten wird, somit wird das Geschwindigkeitsverhältnis, das der Gangposition entspricht, verwendet, um die Motordrehzahl unter der Annahme zu erhalten, dass das Getriebe im Koppelungsbereich betrieben wird; diese Motordrehzahl wird dann mit der tatsächlichen Drehzahl des Motors verglichen; und wenn beide gleich sind wird festgestellt dass der momentane Betriebsbereich ein Koppelungsbetriebsbereich ist.
3. Berechnung und Ermittlung der Betriebsbedingungen basierend auf den laufenden Daten.
Sobald das Gesamt-Motorleistungskennfeld, das genaue Drehmomentdaten enthält, in der Weise erreicht wird, die oben beschrieben wird, wird mit der Berechnung und der Ermittlung der Betriebsbedingungen, die in der Auswertung verwendet werden, begonnen. Genauer gesagt, werden die grundlegenden Daten zuerst berechnet, und die Berechnung und die Ermittlung der Betriebsbedingung werden mit den Berechnungsresultaten dieser grundlegenden Daten durchgeführt.
3.1 Berechnung der grundlegenden Daten
Der Rollwiderstandskoeffizient μr, der Laufwiderstand R und die Antriebskraft F werden als die grundlegenden Daten berechnet, die in der Berechnung der Betriebsbedingungen verwendet werden.
Der Rollwiderstandskoeffizient μr stellt Daten dar, die verwendet werden, wenn der Rollwiderstand Rr wie unten beschrieben berechnet wird und beinhaltet Koeffizienten die den Straßen-Oberflächenzustand (Trocken, Regen, Tau, Schnee oder andere Witterungszustände), den Typ des Gummireifens, den Abnutzungsgrad und andere wechselnde Zustände beschreiben. Die Daten, die in der Berechnung des Rollwiderstandskoeffizienten μr verwendet werden, werden, während der Gaspedalniederdrückungsgrad bei 0% liegt und sich der Wahlhebel im N-Bereich befindet, gemessen. Der Rollwiderstandskoeffizient μr wird speziell mit der folgenden Gleichung Eq. (8) basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit v1 [m/sec] zu Beginn einer Geschwindigkeitsverminderung und der Fahrzeuggeschwindigkeit v2 [m/sec] nach einer vorbestimmten Zeitspanne Δt [sek], errechnet.: μr = 1g ·v1 – v2Δt (8)
In dieser Formel ist g die Gravitationsbeschleunigung (= 9.8 [m/sec²]). (Das selbe gilt auch für die weiteren Formeln.)
Der Steigungwiderstand Rs [N], der Beschleunigungs Widerstand Ra [N], der Luftwiderstand Rl [N], und der Rollwiderstand [N] werden jeweils erhalten und der Laufwiderstand R [N] wird entsprechend der folgenden Gleichung Eq. (9) berechnet.: R = Rr + Rl + Rs + Ra (9)
Der Steigungwinkel θ wird erhalten durch die Differenz zwischen der Beschleunigung, in vertikaler Richtung, die durch den Beschleunigungssensor 6 ermittelt wird und der Fahrzeug-Vorwärts/Rückwärts Beschleunigung α, die aus dem Fahrzeuggeschwindikkeitssignal abgeleitet wird, berechnet, und der Steigungwiderstand Rs wird mit der folgenden Gleichung Eq. (10) errechnet.: Rs = M·g·sinθ (10)
M [Kg] ist die Gesamtmasse des Fahrzeugs.
Der Beschleunigungswiderstand Ra ist der Widerstand aufgrund der Trägheitskraft, die wirksam wird, wenn das Fahrzeug beschleunigt oder verlangsamt wird. Der Beschleunigungswiderstand Ra wird mit der Gleichung Eq. (11) basierend auf dem Masse-Äquivalent der rotierenden Teile Mr [Kg], der Gesamtmasse M [kg] des Fahrzeugs und der Vorwärts/Rückwärts-Beschleunigung α [m/sec²], die auf Grundlage des Fahrzeug-Geschwindigkeitsignals errechnet wird, berechnet. Ra = α·(M + Mr) (11)
Der Luftwiderstand Rl ist der Widerstand, der vom Aufprall der Luft auf das Fahrzeug während des Betriebs desselben verursacht wird. Der Luftwiderstand Rl wird mit der folgenden Gleichung Eq. (12) basierend auf der Luftdichte ρ [kg/m³], dem Luftwiderstands Koeffizienten Cd, dem vorderen projizierte Oberflächebereich A [m²] und der Fahrzeug-Geschwindigkeit V [m/sec], berechnet. Rl = 12 ·ρ·Cd·A·V2 (12)
Der Rollwiderstand Rr ist der Widerstand, der zwischen dem Reifen und der Fahrbahn verursacht wird. Der Rollwiderstand wird mit der folgenden Gleichung Eq. (13) basierend auf der Gesamtmasse M [Kg] des Fahrzeugs und dem Rollwiderstandskoeffizienten ηr errechnet: Rr = μr·M·g (13)
Die Antriebskraft F [N] ist die Kraft die das Fahrzeug durch die Ausgangsleistung des Motors 30 bewegt. Die Antriebskraft F wird mit der folgenden Gleichung Eq. (14) auf Grundlage der Antriebskraft Te [Nm] abgeleitet aus dem gesamte Motorleistungskennfeld, dem Geschwindigkeitsverhältnis der Schaltposition, dem Geschwindigkeitsverminderung Verhältnis von dem Differentialgetriebe, dem Antriebsstrang-Wirkungsgrad η1 des Abschnitts stromabwärts vom Automatik-Getriebe 27 und dem dynamischen Last-Radius des Reifens r [m], errechnet:
3.2. Berechnung und Ermittlung der Betriebsbedingungen
Die grundlegenden Daten, die wie oben beschrieben berechnet werden, werden verwendet, um die Betriebsbedingungen zu berechnen und festzustellen. Die Berechnung und die Ermittlung der Betriebsbedingungen schließt die Berechnung des Kraftstoffverbrauchs und der Kraftstoffwirtschaftlichkeit, die Berechnung der überschüssigen Antriebskraft und des überschüssigen Antriebskraftverhältnisses, die Berechnung des überschüssigen Kraftstoffverbrauchs, die Ermittlung des Leerlaufes, die Ermittlung der schnellen Beschleunigung und der schnellen Geschwindigkeitsverminderung, die Ermittlung der überschüssigen Geschwindigkeit, die Ermittlung der Möglichkeit des Schaltens in einen höheren Gang, die Ermittlung des konstanten Geschwindigkeit Betriebs und Ermittlung des Fahrens ein. Diese Berechnungs- und Ermittlungsverfahren sind unten beschrieben.
(1) Berechnung des Kraftstoffverbrauchs und der Kraftstoffwirtschaftlichkeit
Der Kraftstoffverbrauch wird berechnet auf Grundlage der Motordrehzahl Ne [U/min] (= die Drehzahl np des Pumpenläufers 23) und der Antriebskraft Te [Nm] errechnet von der Motordrehzahl Ne und dem Niederdrückungsgrad (oder dem Ausgang des Sensors 16 der Konstantgeschwindigkeits-Steuervorrichtung 10) indem auf das Gesamtmotorleistungskennfeld Bezug genommen wird.
Die Berechnung des Kraftstoffverbrauchs und des -Motordrehmoments bei einem Fahrzeug, das mit dem Drehmomentwandler 20 versehen ist, wird mit Bezug auf das Flussdiagramm in 9 nachfolgend beschrieben.
Im Schritt S11, wird die ermittelte Motordrehzahl Ne als die Drehzahl np des Pumpenläufers 23 des Drehmomentwandlers 20 gelesen.
Im Schritt S12, wird die Fahrzeug-Geschwindigkeit V [km/h] in die Berechungseinheit 3 eingegeben, das Geschwindigkeitsverhältnis it das der Gangposition entspricht, das Geschwindigkeitsverminderungsverhältnis if, der dynamische Lastradius des Reifens r [m], das Abrissdrehmomentverhältnis t1 und der Antriebsstrang-Wirkungsgrad n1 nach dem Automatik-Getriebe 27 werden gelesen.
Im Schritt S13, wird die Drehzahl- nt [U/min] des Turbinenläufers 22 mit Hilfe der folgenden Formel errechnet: nt = V·it·if·10002·π·r·60
Im Schritt S14, wird das Input/Output Drehzahlverhältnis e des Drehmomentwandlers 20 mit Hilfe der folgenden Formel errechnet. e = nt/np
Im Schritt S15, wird ermittelt ob das Input/Output Drehzahlverhältnis e sich im Wandlungsbereich bewegt oder nicht. Wenn das Input/Output Drehzahlverhältnis e größer ist als der vorbestimmte Wert, dann wird es festgestellt, dass es im Koppelungsbereich liegt, und das Drehmomentverhältnis t wird auf den Wert „1" in Schritt S17 berechnet. Jener vorbestimmte Wert wird beispielsweise auf ein Geschwindigkeitsverhältnis von 0.8 am Koppelungspunkt, z.B. eingestellt. Wenn das Input/Output Drehzahlverhältnis e kleiner als der vorbestimmte Wert ist, dann wird es festgestellt, das der Wandlungsbereich vorliegt und das Verfahren schreitet zum Schritt S16 voran, und das Drehmomentverhältnis t wird mit Hilfe der oben erwähnten Gleichung Eq. (3) errechnet, basierend auf dem Abrissdrehmoment-Verhältnis t₁.
Im Schritt S18, wird der Antriebsstrang-Wirkungsgrad η des Drehmomentwandlers 20 mit Hilfe der folgenden Formel errechnet. η = t·e
Im Schritt S19, wird ermittelt, ob der Antriebsstrang-Wirkungsgrad η den Wert „1" hat oder nicht, und wenn dieser nicht 1 ist, dann rückt das Verfahren zum Schritt S20 vor. Wenn er 1 ist, dann rückt das Verfahren zum Schritt S27 vor, und der Kraftstoffverbrauch Q und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit FC werden auf die gleiche Weise wie im Falle eines Schaltgetriebes berechnet.
Im Schritt S20, wird das Motordrehmoment Te [Nm] basierend auf der Motordrehzahl Ne und dem Gaspedalniederdrückungsgrad AOA errechnet, indem auf das Gesamtmotorleistungs-Diagramm von 5B Bezug genommen wird. Das Motordrehmoment Te kann mit Hilfe der folgenden Gleichung Eq. (15) alternativ errechnet werden.
Im Schritt S21, wird die Arbeit Le [kW] die vom Motor 30 je Zeiteinheit abgegeben wird mit Hilf der folgenden Gleichung Eq. (16) errechnet: Le = 2π·Te·np60·1000 (16)
Im Schritt S22, wird die Kraftstoffverbrauchsquote BSFC [g/kW·h] basierend auf der Motordrehzahl Ne und dem Gaspedalniederdrückungsgrad errechnet, indem auf das Gesamtmotorleistungskennfeld gemäß 5B Bezug genommen wird.
Der Kraftstoffverbrauch Q [1] wird im Schritt S23 mit der folgenden Gleichung Eq. (17) basierend auf der Arbeit Le, der Laufzeit H. und der Dichte ρ des Kraftstoffs, errechnet: Q = Le·BSFC·hρ (17)
Im Schritt S24, wird die Arbeit ΔLe, die durch den Schlupf im Drehmomentwandler 20 verbraucht wird, durch die obenerwähnte Gleichung Eq. (6) errechnet. Und im Schritt S45, wird das TC-Verlust-Drehmoment ΔTe, das durch den Schlupf des Drehmomentwandlers 20 verbraucht wird, gemäß der oben erwähnten Gleichung Eq. (7) errechnet.
Im Schritt S26, wird der Kraftstoffverbrauch Qtc [1] (TC-Kraftstoffverbrauch) der durch den Schlupf des Drehmomentwandlers 20 entsteht mit Hilfe der folgenden Formel aus der Laufzeit h, der Kraftstoffkonsumquote BSFC und der Arbeit ΔLe, die durch den Schlupf im Drehmomentwandlers 20 anfällt, errechnet. Qtc= ΔLe·BSFC·hρ (18)
Die Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens erlaubt es, den Kraftstoffverbrauch, der durch den Schlupf im Drehmomentenwandler 20 verbraucht wird zu errechnen.
Wenn die Konstantgeschwindigkeitssteuervorrichtung 10 arbeitet, wird der Ausgang des Sensors 16 in den Gaspedalniederdrückungsgrad umgewandelt, und die Kraftstoffkonsumquote BSFC und das Motordrehmoment Te werden basierend auf diesem umgewandelten Wert und der Motordrehzahl berechnet, indem auf das Diagramm in 5B Bezug genommen wird. Ein Gesamtleistungskennfeld mit dem Ausgang des Sensors 16 als vertikale Achse nach 5B kann alternativ auch generiert werden, und die Kraftstoffkonsumquote BSFC und das Motordrehmoment Te können mit Bezug auf dieses separat vorbereitete Diagramm berechnet werden, während die Konstantgeschwindigkeitssteuervorrichtung 10 arbeitet.
Im Schritt S27 wird die Motor-Ausgangsleistung Pe [kW] mit der folgenden Gleichung Eq. (19) auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne [U/min] und dem Motordrehmoment Te [Nm] erreicht aus der Motordrehzahl und dem Gaspedalniederdrückungsgrad und mit Bezug auf das Gesamtmotorleistungskennfeld von 5A, errechnet: Pe = π·Te·N30 ·11000 (19)
Der Kraftstoffverbrauch Q [1] wird mit der folgenden Gleichung Eq. (20) auf der Grundlage von der Motor-Ausgangsleistung Pe, der Kraftstoffkonsumquote BSFC [g/kWh] basierend auf der Motordrehzahl Ne und dem Gaspedalniederdrückungsgrad mit Bezug auf das Gesamtmotorleistungskennfeld, die Kraftstoffdichte Rho [kg/1] und die Laufzeit h [Stunde], errechnet: Q = BSFC·Pe·hρ·1000 (20)
Im Schritt S28, wird die Kraftstoffwirtschaftlichkeit FC berechnet und auf der Anzeige 4 angezeigt. Die Kraftstoffwirtschaftlichkeit FC [km/1] wird mit der folgenden Gleichung Eq. (21) erhalten und zwar auf der Grundlage des Kraftstoffverbrauchs Q [1] und der gefahrenen Strecke D [km], wobei letztere durch die Integrierung der Fahrzeug-Geschwindigkeit V [km/h] die wiederum aus dem Fahrzeug-Geschwindigkeitssignal abgeleitet wird, errechnet wird: FC = DQ (21)
Der mittlere Kraftstoffverbrauch über eine zurückliegende Zeitspanne vorgegebener Länge, oder die augenblickliche Kraftstoffverbrauchswirtschaftlichkeit können z.B. als die Kraftstoffwirtschaftlichkeit berechnet werden. Wenn ein Vergleich mit letzten Kraftstoffwirtschaftlichkeitsdaten vorgenommen wird und der optimale Wert der mittleren Kraftstoffwirtschaftlichkeit genommen wird, wird dieser Wert als die beste Kraftstoffwirtschaftlichkeit aufgezeichnet.
(2) Berechnung der überschüssigen Antriebskraft und des überschüssigen Antriebskraftverhältnisses.
Die überschüssige Antriebskraft Fex ist der Wert, der erhalten wird durch Subtrahieren des Fahrwiderstandes R (der Wert ausschließlich des Beschleunigungswiderstands Ra) von der vom Motor 30 abgegeben Antriebskraft F. Wenn die überschüssige Antriebskraft Fex negativ ist, dann verlangsamt das Fahrzeug und wenn diese Kraft positiv, wird das Fahrzeug beschleunigt. Wenn die überschüssige Antriebskraft Fex extrem groß ist, dann wird die notwendige Antriebskraft nicht verbraucht, und es kann festgestellt werden, dass ein Stellungsänderung des Wahlhebels sofort angefordert wird oder dass eine Aktion angefordert wird, um den Gaspedalbetrieb in einem ausreichenden Ausmaß zurückzunehmen.
10 veranschaulicht den Berechnungsablauf für die überschüssige Antriebskraft sowie das überschüssige das Antriebskraftverhältnis und zeigt weiterhin auch ein Verfahren insbesondere für das Anzeigen des berechneten überschüssigen Antriebskraftverhältnisses auf der Anzeige 4. Dieses Verarbeiten wird in vorbestimmten Zeitabständen durch die Berechnungseinheit 3 wiederholt durchgeführt.
Im Schritt S31, wird zuerst ermittelt, ob die Motordrehzahl Ne null ist oder nicht. Wenn die Motordrehzahl Ne nicht null ist, dann schreitet das Verfahren zu den Schritten S2 und S3 weiter, und es erfolgt eine Ermittlung, ob die Konstantgeschwindigkeits-Steuervorrichtung 10 aktiv ist, oder nicht. Wenn die Motordrehzahl Ne nicht null ist, dann rückt das Verfahren zu den Schritten S52 und S53 vor, und es wird die überschüssige Antriebskraft Fex auf Null gestellt, und die Betriebsbedingungen werden nicht auf der Anzeige 4 angezeigt.
Im Schritt S32, wird die in 11 gezeigte Abfragung für die Konstantgeschwindigkeits-Steuerung durchgeführt. Bei dem Abfragungsprozess für die Konstantgeschwindigkeits- Steuerung, erfolgt die Ermittlung, ob die Konstantgeschwindigkeits-Steuervorrichtung 10 aktiv ist oder nicht anhand der Fahrbedingungen des Fahrzeugs.
Im Schritt S61, erfolgt zuerst eine Ermittlung, ob die Motordrehzahl Ne innerhalb eines vorbestimmten Bereiches ist. Wenn diese nicht innerhalb des vorbestimmten Bereiches ist, dann rückt das Verfahren zum Schritt S70 vor, und eine Ermittlung des normalen Betriebs (die Konstantgeschwindigkeits-Steuervorrichtung 10 arbeitet nicht), wird vorgenommen. Wenn diese innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt, dann rückt das Verfahren zum Schritt S62 vor, und es erfolgt eine Ermittlung, ob die Fluktuation der Fahrzeug-Geschwindigkeit V innerhalb eines vorbestimmten Bereiches (von z.B. 10 [km/h] liegt) oder nicht, und wenn die Fluktuation der Fahrzeug-Geschwindigkeit V nicht innerhalb des vorbestimmten Bereiches ist, dann rückt das Verfahren zum Schritt S70 vor und es erfolgt eine Ermittlung des normalen Betriebs. Wenn die Fluktuation der Fahrzeug-Geschwindigkeit V nicht innerhalb des vorbestimmten Bereiches ist, dann rückt das Verfahren zum Schritt S63 vor. Die Fluktuation der Fahrzeug-Geschwindigkeit V ist der Unterschied zwischen der gegenwärtigen Fahrzeug-Geschwindigkeit V und der Fahrzeug-Geschwindigkeit Vold bei einer vorbestimmte Anzahl von vorangegangenen Zyklen. Wenn das Verfahren in 10 nach jeweils 100 ms [Millisekunden] durchgeführt wird z.B. würde die Fluktuation der Fahrzeug-Geschwindigkeit V den Unterschied zwischen der gegenwärtigen Fahrzeug-Geschwindigkeit V und der Fahrzeug-Geschwindigkeit Vold von 20 vorangegagenen Zyklen sein (zwei Sekunden zuvor).
Im Schritt S63, wird ermittelt, ob die gegenwärtige Fahrzeug-Geschwindigkeit V innerhalb eines Bereiches ist, der durch die Konstantgeschwindigkeits-Steuervorrichtung 10 festlegbar ist. Wenn diese innerhalb des vorbestimmten Bereiches (35 [km/hour] bis 90 [km/hour], z.B.) der Fahrzeug-Geschwindigkeit v liegt, rückt das Verfahren zum Schritt S64 vor. Wenn nicht, dann wird die Konstantgeschwindigkeits-Steuerung nicht durchgeführt, also rückt das Verfahren zum Schritt S70 vor und normaler Betrieb wird festgestellt.
Im Schritt S64, wird ermittelt, ob der Gaspedalniederdrückungsgrad null ist oder nicht. Wenn der Gaspedalniederdrückungsgrad nicht null ist, dann wird das Gas-Pedal niedergedrückt, also rückt das Verfahren zum Schritt S70 vor und normaler Betrieb wird festgestellt. Wenn der Gaspedalniederdrückungsgrad null ist, dann rückt das Verfahren zum Schritt S66 vor.
Im Schritt S65, wird ermittelt, ob der erste Gang eingelegt ist oder nicht während die Konstantgeschwindigkeits-Steuerung aktiv ist; wenn der erste Gang eingelegt ist während die Konstantgeschwindigkeits-Steuerung verwendet wird, dann rückt das Verfahren zum Schritt S66 vor; und wenn nicht, dann rückt das Verfahren zum Schritt S70 vor und normaler Betrieb wird festgestellt.
Schritt S66 ist eine Position, in der eine Subroutine begonnen wird, wenn das Fahrzeug unter Konstantgeschwindigkeits-Steuerung betrieben wird.
Im Schritt S67, wird ermittelt, ob der Gaspedalniederdrückungsgrad null ist oder nicht. Wenn der Gaspedalniederdrückungsgrad nicht null ist, dann wird das Gaspedal niedergedrückt, also rückt das Verfahren zum Schritt S70 vor und normaler Betrieb wird festgestellt. Wenn jedoch der Gaspedalniederdrückungsgrad null ist, dann rückt das Verfahren zum Schritt S68 vor; und es erfolgt eine Ermittlung, ob der erste Gang eingelegt ist, während die Konstantgeschwindigkeits-Steuerung aktiv ist und wenn der erste Gang eingelegt ist, während der Konstantgeschwindigkeits-Steuerung verwendet wird, dann rückt das Verfahren zum Schritt S69 vor und Konstantgeschwindigkeits-Steuerung wird festgestellt. Wenn nicht, dann rückt das Verfahren zum Schritt S70 vor und normaler Betrieb wird festgestellt.
Während die Schritte von S61 nach S70 werden abgearbeitet, wird indirekt der Betrieb der Konstantgeschwindigkeits-Steuervorrichtung 10 festgestellt basieren auf den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, und das Verfahren kehrt danach zum Flussdiagramm in 10 zurück.
Im Schritt S33 von 10, erfolgt eine Ermittlung, ob das Fahrzeug unter Konstantgeschwindigkeits-Steuerung betrieben wird auf der Grundlage der Abfragungsresultate im Schritt S32. Wenn das Fahrzeug unter Konstantgeschwindigkeits- Steuerung betreiben wird, dann rückt das Verfahren zum Schritt S36 vor. Wenn das Fahrzeug unter normalem Betrieb betreiben wird, dann rückt das Verfahren zum Schritt S34 vor.
In den Schritten S34 und S35, wird ermittelt, ob der Gaspedalniederdrückungsgrad und die Fahrzeug-Geschwindigkeit V null sind oder nicht. Wenn entweder der Gaspedalniederdrückungsgrad oder die Fahrzeug-Geschwindigkeit V nicht null sind, dann rückt das Verfahren zu den Schritten S52 vor und S53 und die überschüssige Antriebskraft Fex wird auf Null gestellt. In diesem Fall wird nichts auf der Anzeige 4 angezeigt.
Im Schritt S36, wird ermittelt, ob der Gang gewechselt wird; das heißt, ob sich das Schaltpositionssignal vom Automatik-Getriebe 27 seit der vorhergehenden Durchführung geändert hat. Wenn festgestellt wird, dass der Gang gewechselt wurde, rückt das Verfahren zu den Schritten S52 und S53 vor, und die überschüssige Antriebskraft Fex wird auf Null gestellt, und es wird nicht auf der Anzeige 4 angezeigt.
Wenn jedoch festgestellt wird, dass der Gang nicht geändert wurde, dann rückt das Verfahren zum Schritt S37 vor, und es wird ermittelt, ob die gegenwärtige Fahrzeug-Geschwindigkeit V größer ist als eine spezifizierte Fahrzeug-Geschwindigkeit Vs und ob die Gangposition sich im oberen Gang befindet (5. Gang im Falle eines Antriebsstrangs mit fünf Vorwärtsgängen). Die spezifizierte Fahrzeug-Geschwindigkeit wird z.B. bis 50 [km/h] für das Fahren auf gewöhnliche Straßen und 80 [km/h] für das Fahren auf Schnellstraßen, eingestellt. Wenn die Fahrzeug-Geschwindigkeit größer ist, als die spezifizierte Fahrzeug-Geschwindigkeit und der obere Gang eingelegt ist, rückt das Verfahren zum Schritt S48 vor, und die überschüssige Antriebskraft Fex wegen der überschüssigen Geschwindigkeit wird in Übereinstimmung mit dem Bestehen des TC Verlustdrehmoments berechnet, die durch den Schlupf des Drehmomentwandlers 20 verbraucht wird.
Im Schritt S48, wird das TC-Verlust-Drehmoment ΔTe, das durch den Schlupf im Drehmomentwandler 20 abfällt, durch die vom oben erwähnte Gleichung Eq. (7) errechnet. und wenn das TC-Verlust-Drehmoment ΔTe null ist, dann rückt das Verfahren zum Schritt S49 vor, und die überschüssige Antriebskraft Fex während der überschüssigen Geschwindigkeit wird gerechnet.
Im Schritt S49, wird der Luftwiderstand Ra bei der gegenwärtigen Fahrzeug-Geschwindigkeit V und der Luftwiderstand Ras bei der spezifizierten Fahrzeug-Geschwindigkeit errechnet, und der Unterschied zwischen diesen beiden Werten wird als der Luftüberschusswiderstand Raex errechnet. Das Resultat des Hinzufügens der Luftüberschusswiderstands Raex zur überschüssigen Antriebskraft Fex, die erhalten wird, indem man den laufenden Widerstand R subtrahiert, der den Beschleunigung Widerstand ausschließt, von der Antriebskraft F wird als die überschüssige Antriebskraft Fex wegen der überschüssigen Geschwindigkeit errechnet. Sobald die überschüssige Antriebskraft Fex wegen der überschüssigen Geschwindigkeit berechnet wird, rückt das Verfahren zum Schritt S51 vor; und das überschüssige Antriebskraftverhältnis Rfex [%] wird mit der folgenden Gleichung Eq. (22) berechnet und auf der Anzeige 4 angezeigt. Rfex = FexFmax ·100 (22)
Fmax ist die maximale Antriebskraft. Jedoch wenn das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit läuft und das Verhältnis [%] entsprechend der gegenwärtigen Antriebskraft F des Luftüberschusswiderstandes Raex größer ist als das überschüssige Antriebskraftverhältnis Rfex, dann wird dieses Verhältnis auf der Anzeige 4 anstatt des oben beschriebenen überschüssigen Antriebskraftverhältnisses Rfex angezeigt.
Wenn jedoch das Drehmoment ΔTe, das durch den Schlupf im Drehmomentwandler 20 verbraucht wird, im Schritt S48 nicht null ist, rückt das Verfahren zum Schritt S50 vor, das Resultat des Hinzufügens, des Antriebskraftwerts, der dem Drehmoment ΔTe der überschüssigen Antriebskraft Fex gemäß Schritt S49 entspricht, dient als die überschüssige Antriebskraft Fex der erreichten überschüssigen Geschwindigkeit, so dass das Verfahren zum Schritt S51 fortschreitet, und das überschüssige Antriebskraftverhältnis Rfex wird auf der Anzeige 4 berechnet und angezeigt.
Im Schritt S37, wenn die Fahrzeug-Geschwindigkeit V kleiner ist als die spezifizierte Fahrzeug-Geschwindigkeit oder wenn der oberste Gang nicht eingelegt ist, rückt das Verfahren zum Schritt S38 vor, und es wird ermittelt, ob der Wahlhebel sich in der D-Stellung befindet oder nicht. Wenn die D-Stellung festgestellt wird, dann rückt das Verfahren zum Schritt S40 vor, und die überschüssige Antriebskraft Fex wird in Übereinstimmung mit dem Bestehen des Drehmoment ΔTe berechnet, das durch den Schlupf des Drehmomentwandlers 20 verbraucht wird.
Im Schritt S40, wird das Drehmoment ΔTe, das durch den Schlupf des Drehmomentwandlers 20 verbraucht wird, auf die gleiche Weise wie im Schritt S48 erreicht; und wenn ΔTe null ist, rückt das Verfahren zum Schritt S42, der Laufwiderstand R, der den Beschleunigungswiderstand ausschließt, wird subtrahiert von der gegenwärtigen Antriebskraft F, und die überschüssige Antriebskraft Fex wird berechnet.
Wenn jedoch das Drehmoment ΔTe nicht null ist, rückt das Verfahren zum Schritt S41 vor, und das Resultat des Hinzufügens, welches die Antriebskraft, die dem Drehmoment ΔTe dem Wert entspricht, wird erreicht, indem der Laufwiderstand R subtrahiert wird und, der Beschleunigung Widerstand ausschließt, von der gegenwärtigen Antriebskraft wird F als die überschüssige Antriebskraft Fex berechnet. Das überschüssige Antriebskraft verhältnis Rfex wird mit der oben erwähnten Gleichung Eq. (22) berechnet und im Schritt S43 auf der Anzeige 4. und angezeigt
Wenn es im Schritt S38 festgestellt wird, dass der Wahlhebel sich nicht in der D-Position befindet, rückt das Verfahren zum Schritt S39 vor, und eine Ermittlung wird gebildet, ob eine Verschiebung in einen höheren Gang möglich ist, indem man den auserwählten Hebel auf die D-Strecke verschiebt. Die Ermittlung von, ob eine Verschiebung in einen höheren Gang möglich ist, wird wie folgt gebildet.
Die Motordrehzahl Neup wird unter der Annnahme erhalten, dass eine Verschiebung zu einem höheren Gang durchgeführt wurde, indem man den Wahlhebel auf die D-Strecke verschob, und das Motordrehmoment Teupmax aus der vollen Last erhalten, wenn die Verschiebung auf einen höheren Gang von der Motordrehzahl Neup diesmal mit Bezug auf das gesamte Leistung Diagramm erreicht wird. Die Antriebskraft Fupmax an der vollen Last, wenn der Verschiebung auf einen höheren Gang (maximale Antriebskraft) dann basiert auf der Antriebskraft Teupmax an der vollen Last errechnet wird. Wenn den Motor, die Drehzahl Neup, nach dem Schalten in einen höheren Gang, grösser als die spezifizierte Drehzahl und die maximale Antriebskraft Fupmax bei dem Schalten auf einen höheren Gang ist, größer als der Laufwiderstand R (= Rs + Rl + Eisenbahn) ist, wird es festgestellt, dass eine Verschiebung in einen höheren Gang möglich ist, und wenn nicht, dann wird es festgestellt, dass eine Verschiebung in einen höheren Gang nicht möglich ist.
Wenn das Schalten auf einen höheren Gang nicht möglich ist, dann rückt das Verfahren zum Schritt S40 und wenn die Verschiebung auf einen höheren Gangmöglich ist, dann rückt das Verfahren zum Schritt S44 vor. Die überschüssige Antriebskraft Fex aufgrund der unpassenden auserwählten Hebelstellung in Übereinstimmung mit dem Vorliegen des Drehmoments ΔTe, das durch den Drehmomentwandler 20 verbraucht wird, wird im Schritt S44 berechnet.
Im Schritt S44, wird das TC-Verlust-Drehmoment ΔTe, das durch den Schlupf im Drehmomentwandlers 20 verbraucht wird, auf die gleiche Weise wie in den Schritten S40 und S48 ermittelt; wenn das TC-Verlustdrehmoment Δe null ist, rückt das Verfahren zum Schritt S45 vor; und wenn das TC-Verlustdrehmoment ΔTe nicht null ist, rückt das Verfahren zum Schritt S46 vor.
Im Schritt S45, wird der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qexup aufgrund der unpassenden auserwählten Hebelstellung ermittelt, indem der Kraftstoffverbrauch Qup (das Verfahren der Berechnung ist unten beschrieben), der als Folge einer Verschiebung auf einen höheren Gang erwartet wird, vom gegenwärtigen Kraftstoffverbrauch Q subtrahiert wird. Der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qexup aufgrund der unpassenden auserwählten Hebelstellung wird dann in Antriebskraft umgewandelt, und die überschüssige Antriebskraft Fex aufgrund der unpassenden auserwählten Hebelstellung wird berechnet. Die Umwandlung der Antriebskraft wird erreicht durch Konvertierung des überschüssigen Kraftstoffverbrauchs zu einem Drehmoment mit Hilfe einer Bezugsgleichung zwischen dem Motordrehmoment und dem Kraftstoffverbrauch, der als solcher aus den Gleichungen Eq. (19) und (20) und durch weitere Substitution in Gleichung Eq. (18) erhalten wird.
Indem man die oben genannte Annäherung annimmt, kann die überschüssige Antriebskraft Fex beim Fahren, im 2-Gang Bereich oder dem 1-Bereich berechnet werden, obgleich eine Verschiebung auf einen höheren Gang möglich ist, wenn der Wahlhebel in die D-Stellung geschoben ist und ein Betrieb in jenem D-Bereich erfolgt.
Im Schritt S46 wird einerseits die überschüssige Antriebskraft Fex aufgrund der unpassenden auserwählten Hebelstellung auf die gleiche Weise als die im Schritt S45 erhalten; und die überschüssige Antriebskraft Fex aufgrund der unpassenden auserwählten Hebelstellung wird durch Hinzufügen zu diesem der umgewandelte Wert der Antriebskraft des TC-Verlustdrehmoment ΔTe erhalten, das durch Schlupf im Drehmomentwandler 20 verbraucht wird. Indem man diese Annäherung übernimmt, kann die überschüssige Antriebskraft Fex für den Betrieb im D-Bereich, im 2-Gangbereich oder anderen Bereichen berechnet werden, und es erfolgt keine Sperrung obgleich es möglich ist in einen höheren Gang zu wechseln während sich der Wahlhebel im D-Bereich befindet.
Im Schritt S47, werden die überschüssige Antriebskraft Fex wegen der unpassenden ausgewählten Hebelstellung die im Schritt S45 oder im Schritt S46 festgestellt wird und die maximale Antriebskraft Fmax, bei dem Schalten auf einen höheren Gang in die obengenannte Gleichung Eq. (22) eingesetzt und das überschüssige Antriebskraftverhältnis Rfex wird berechnet und auf der Anzeige 4 angezeigt.
Jedoch wenn das Fahrzeug in einem Konstantgeschwindigkeitsmodus läuft und das Verhältnis [%] der gegenwärtigen Antriebskraft F zur überschüssigen Antriebskraft Fex aufgrund der unpassenden Schalthebelstellung größer ist als das überschüssige Antriebskraftverhältnis Rfex, wird dieses Verhältnis auf der Anzeige 4 anstatt des überschüssigen Antriebskraftverhältnisses Rfex angezeigt.
(3) Berechnung des überschüssigen Kraftstoffverbrauchs
Der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qex ist die Kraftstoff-Menge die im Überschuss bei einem Betrieb bei schlechter Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbraucht wird und wird als Differenz zwischen dem tatsächlichen Verbrauch und dem Kraftstoffverbrauch für einen solchen Fall ermittelt bei welchem keine Verschlechterung der Wirtschaftlichkeit vorliegt. Der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qex liefert die übermäßig verbrauchte Menge des Kraftstoffs, d.h. diejenige Kraftstoffmenge, die durch Verbesserung der Fahrfertigkeiten gespart werden kann.
Der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qex wird berechnet als die Summe des überschüssigen Kraftstoffverbrauchs Qexf aufgrund eines überschüssigen Einsatzes von Antriebskraft, des überschüssigen Kraftstoffverbrauchs Qexsp wegen der überschüssigen Geschwindigkeit, des überschüssigen Kraftstoffverbrauchs Qexup aufgrund der unpassenden Schalthebelstellung, des überschüssigen Kraftstoffverbrauchs Qexrc, der sich durch Rasen ergibt und, und des überschüssigen Kraftstoffverbrauchs Qexidl, der sich aus dem Leerlauf ergibt.
Der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qexf aufgrund des Einsatzes überschüssiger Antriebskraft ist die Kraftstoffmenge die übermäßig verbraucht wurde, indem die oben beschriebene überschüssige Antriebskraft Fex verwendet wurde, und wird auf der Basis der überschüssigen Antriebskraft Fex berechnet. Wenn das Drehmomentverhältnis t des Drehmomentwandlers 20 kleiner als 1 ist, dann wird die oben erwähnte Gleichung Eq. (7) verwendet und wenn das Drehmomentverhältnis t des Drehmomentwandlers 20 den Wert „1" hat, dann wird das überschüssige Drehmoment Tex [Nm] aus der überschüssigen Antriebskraft Fex mit Hilfe der folgenden Gleichung Eq. (23) erhalten:
In dieser Formel ist r [m] der dynamische Lastradius des Gummireifens, it ist das Geschwindigkeitsverhältnis der gegenwärtigen Gangposition, if das Untersetzungsverhältnis der Differentialeinheit ist, und η1 ist der Antriebsstrang-Wirkungsgrad des Abschnitts stromabwärts vom Automatik-Getriebe 27.
Wenn das Drehmomentverhältnis t den Wert 1 hat, wird die überschüssige Ausgangsleistung Pex aus dem überschüssigen Drehmoment Tex mit Hilfe der folgenden Gleichung Eq. (24) errechnet, und wenn das Drehmomentverhältnis t kleiner als 1 ist, wird die überschüssige Ausgangsleistung Pex wird mit dem Hilfe der obengenannten Gleichung Eq. (6) errechnet. Pex = π·Tex·Ne30·1000 (24)
Der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qexf aufgrund des überschüssigen Antriebskrafteinsatzes wird aus dieser überschüssigen Ausgangsleistung Pex mit Hilfe der folgenden Gleichung Eq (25) errechnet. Qexf = Pex·BSFC·hρ·1000 (25)
Das Ergebnis der Addition des überschüssigen Kraftstoffverbrauchs Qexf aufgrund des überschüssigen Antriebskrafteinsatzes wird in der Informationsspeicher-Karte 7 aufgezeichnet.
Der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qexsp wegen der überhöhten Geschwindigkeit ist die Kraftstoffmenge die aus dem erhöhten Luftwiderstand resultiert der sich ergibt aufgrund des Betriebs des Fahrzeugs bei einer Geschwindigkeit die schneller ist als die spezifizierte Fahrzeuggeschwindigkeit. Die spezifizierte Fahrzeuggeschwindigkeit wird für den Betrieb auf gewöhnliche Straßen bis 50 [km/h] gesetzt, und für das Fahren auf Schnellstraßen, z.B. auf 80 [km/h] eingestellt. Der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qexsp wegen der überschüssigen Geschwindigkeit wird als Unterschied zwischen dem Kraftstoffverbrauch Q zu der Zeit der überschüssigen Geschwindigkeit und dem Kraftstoffverbrauch Qs, der zur Zeit der spezifizierten Fahrzeug-Geschwindigkeit erwartet worden wäre, errechnet.
Genauer gesagt, wird die durch den gegenwärtigen Luftwiderstand Rl bedingte Antriebskraft Fs zu der Zeit der spezifizierten Fahrzeug-Geschwindigkeit ohne dem erhöhten Teils des Luftwiderstandes aufgrund der überschüssigen Geschwindigkeit (= der gegenwärtiger Luftwiderstand Rl – dem spezifizierten Fahrzeug-Geschwindigkeits-Luftwiderstand Rls) zunächst mit Hilfe der folgenden Gleichung Eq. (26), errechnet, wobei der Fahrwiderstand R (= Rr + Rs + Ra) als gleiche Bedingung dient.
Von dieser Antriebskraft Fs zu der Zeit der spezifizierten Fahrzeug-Geschwindigkeit, wird das Motordrehmoment Tes zu der Zeit der spezifizierten Fahrzeug-Geschwindigkeit mit dem Hilfsmittel der oben genannten Gleichung Eq. (15) erhalten wenn das Drehmomentverhältnis t des Drehmomentwandlers 20 kleiner als 1 ist und wenn das Drehmomentverhältnis t des Drehmomentwandlers 20 den Wert „1" hat, wird das Motordrehmoment Tes [Nm] zu der Zeit der spezifizierten Fahrzeug-Geschwindigkeit mit Hilfe der folgenden Gleichung Eq. (27). erhalten.
Die Motordrehzahl Nes [U/min] zu der Zeit der spezifizierten Fahrzeug-Geschwindigkeit Vs wird weiter durch die folgende Gleichung Eq. (28) erhalten: Nes = Vs·it·if·10002πr·60 (28)
Die Kraftstoffkonsumquote BSFC [g/kW·h] bei der Motordrehzahl Nes [U/min] zu der Zeit der spezifizierten Fahrzeug-Geschwindigkeit und der Antriebskraft wird mit Bezug auf das Gesamtmotorleistungskennfeld errechnet, und der Motor-Ausgang Pes [Kilowatt] zu der Zeit der spezifizierten Fahrzeug-Geschwindigkeit wird weiter mit Hilfe der des folgenden Gleichung Eq. (29) erhalten, auf der Grundlage des Motordrehmoments Tes [Nm] zu der Zeit der spezifizierten Fahrzeug-Geschwindigkeit. Pes = π·Tes·Nes30·1000 (29)
Der Kraftstoffverbrauch Qs [1] zu der Zeit der spezifizierten Fahrzeug-Geschwindigkeit wird dann mit Hilf der folgenden Gleichung Eq. (30) errechnet, und der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qexsp wegen der überschüssigen Fahrgeschwindigkeit wird errechnet, indem man den Kraftstoffverbrauch Qs zu der Zeit der spezifizierten Fahrzeug-Geschwindigkeit vom gegenwärtigen Kraftstoffverbrauch Q subtrahiert. Qs = Pes·BSFC·hρ·1000 (30)
Das Resultat des zusammengerechneten überschüssigen Kraftstoffverbrauchs Qexsp zu der Zeit der überschüssigen Geschwindigkeit wird in der Informationsspeicher-Karte 7 notiert.
Der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qexup aufgrund der unpassenden Wahlhebelstellung ist die Kraftstoffmenge die im Überschuss verbraucht wurde wenn der Betrieb des Motors 30 außerhalb des annehmbaren Bereiches der Kraftstoffkonsumquoten erfolgt, wenn der Fahrer es unterlässt den Wahlhebel zu betätigen und im L-Bereich oder im 2-Bereich fährt anstatt durch Schalten in den D-Bereich einen Gangwechsel nach oben zuzulassen.
Der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qexup wegen der unpassenden Schalthebelstellung wird als Unterschied zwischen dem gegenwärtigen Kraftstoffverbrauch Q und dem Kraftstoffverbrauch Qup errechnet, der bei Schalten des Wahlhebels in den D-Bereich und Schalten auf einen höheren Gang erwartet wird. Im Einzelnen wird das Motordrehmoment Teup [Nm] nach dem Schalten in einen höheren Gang durch die folgende Gleichung Eq. (31) erhalten.
In dieser Formel ist it das gegenwärtige Übersetzungsverhältnis, itup das Übersetzungsverhältnis nach dem Schalten in einen höheren Gang, η1 der momentane Antriebsstrang-Wirkungsgrad, und η1up ist der Übertragungswirkungsgrad nach dem Schalten in einen höheren Gang.
Die Motorausgangsleistung Peup [Kilowatt] nach dem Schalten in einen höheren Gang, wird mit Hilfe der folgenden Gleichung Eq (32). erhalten. Peup = π·Teup·Neup30·1000 (32)
Die Kraftstoffkonsumquote BSFC [g/kW·hour] entsprechend der Antriebskraft Teup und der Motordrehzahl Neup, nach dem Schalten in einen höheren Gang, wird mit Bezug auf das Gesamtmotorleistungskennfeld errechnet, und der erwartete Kraftstoffverbrauch Qup, nach dem Schalten in einen höheren Gang, wird dann mit Hilfe der folgenden Gleichung Eq. (33) errechnet. Qup = Peup·BSFC·hρ·1000 (33)
h [Stunde] ist die Laufzeit des Fahrzeugs. Der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qexup aufgrund der unpassenden Schalthebelstellung wird errechnet, indem man diesen Wert vom gegenwärtigen Kraftstoffverbrauch Q subtrahiert, und das Resultat dieses Zusammenzählens wird in der Informationsspeicher-Karte 7 notiert.
Der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qexrc, aufgrund von Rasen, ist die Kraftstoffmenge die im Überschuss verbraucht wird wenn das Fahrzeug abgebremst wird. Der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qexrc durch Rasen, wird errechnet indem man zuerst die Ausgangsleistung Peidl während des Leerlaufes mit Hilfe der folgenden Gleichung Eq. (34) errechnet. Peidl = π·Teind·Ne30·1000 (34)
Teind ist das angezeigte Drehmoment, das erforderlich ist, um den Motor selbst gegen die Reibung im Hauptbewegungssystem, dem Ventilbetätigungssystem und den Zusatzaggregaten oder dergleichen zu betreiben.
Die Ausgangsleistung Peidl während des Leerlaufes wird in die folgende Gleichung Eq. (35) eingesetzt und der Kraftstoffverbrauch Qidl während des Leerlaufes wird errechnet. Qidl = Peidl·BSFC·hρ·1000 (35)
h [Stunde] ist eine Laufzeit des Fahrzeugs. BSFC ist eine Kraftstoffkonsumquote während des Leerlaufes. Der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qexrc, der durch Rasen verursacht wird, wird dann errechnet, indem man den Kraftstoffverbrauch Qidl während des Leerlaufes vom gegenwärtigen Kraftstoffverbrauch Q subtrahiert, und das Resultat des Zusammenzählens dieses wird in der Informationsspeicher-Karte 7 notiert.
Der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qexidl während des Leerlaufes ist die Kraftstoffmenge die bei Leerlauf für eine vorbestimmte Zeitspanne (z.B. von 20 Sekunden) oder länger verbraucht wird, und der Kraftstoffverbrauch Q während des Leerlaufs wird direkt als der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qexidl bezeichnet. Das Resultat des Aufsummierens desselben wird in der Informationsspeicher-Karte 7 notiert.
Das Resultat des Aufsummierens des überschüssigen Kraftstoffverbrauchs Qexf, aufgrund überschüssiger Antriebskraft, des überschüssigen Kraftstoffverbrauchs Qexsp wegen der überhöhten Geschwindigkeit, des überschüssigen Kraftstoffverbrauchs Qexup aufgrund der unpassenden Schalthebelstellung, des überschüssigen Kraftstoffverbrauchs Qexrc, aufgrund von rasen, und der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qexidl, aufgrund des Leerlaufs, die errechnet wie oben beschrieben wurden, bestimmt den überschüssigen Kraftstoffverbrauch Qex; und der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qex wird im Betriebsbedingung Bildschirmbereich 43 der Anzeige 4 angezeigt, die unten beschrieben ist.
Wie unten gezeigt, kann der überschüssige Kraftstoffverbrauch Qex errechnet werden, indem man die idealerweise verbrauchte Kraftstoffmenge die sich bei idealem Fahren nach dem spezifizierten gesamten Motorleistungsdiagramm ergibt vom tatsächlichen Kraftstoffverbrauch subtrahiert wird.
12 zeigt ein Beispiel eines Gesamtmotorleistungsdiagramms und ein ideales Fahren fährt, das einen Gangwechsel durchführt, um durch eine Region zu überschreiten, die als schraffierter Bereich im Diagramm dargestellt ist und in welchem die Motorbetriebspunkte eine hohe Kraftstoffkonsumquote verursachen. Wenn in 12, die Motorbetriebspunkte sich von C1 zu D1 in jedem Gang bewegen, dann kann die Region mit einer kleinen Kraftstoffkonsumquote effektiv genutzt werden. Wenn die Gangposition, die verwendet werden, nicht angebracht sind und ein Betrieb erfolgt mit einer Bewegung von C2 zu D2 oder C3 zu D3 erfolgt, wird Kraftstoff übermäßig verbraucht, selbst wenn die gleiche Arbeit geleistet wird. Die Drehzahl ist höher und die Beschleunigungszeit ist um den Grad länger, als das Drehmoment nicht auf der Linie C3 zu D3 generiert wird.
Idealer Betrieb ist folglich ein Betrieb, bei welchem die Motorbetriebspunkte des Motors den Weg von C1 zu D1 im 3. Gang nehmen und sich dann auf einen höheren Gang verschieben; die Motorbetriebspunkte des Motors nehmen den Weg von C1 zu D1 wieder im 4. Gang und verschieben sich dann wieder auf einen höheren Gang; und die Motorbetriebspunkte des Motors nehmen den Weg von C1 bis zur Ziel-Fahrzeugeschwindigkeit. In einem Fahrzeug mit einem automatischen Getriebe, wird die Gaspedalwirkung justiert, um die oben beschriebenen Motorbetriebspunkte zu erreichen, weil die Gänge durch die Steuervorrichtung des automatischen Getriebes in Übereinstimmung mit der Fahrzeug-Geschwindigkeit und der Gaspedalbetätigung festgelegt werden.
Um den tatsächlichen Kraftstoffverbrauch zu berechnen, wird die Kombination der Motordrehzahl und der Drehmoment in einem bestimmten Betriebsintervall notiert, und der Gang der benutzt wurde wird auch notiert. Auf dieser Grundlage wird der Kraftstoffverbrauch q [1/hour] pro Stunde mit Hilfe der folgenden Gleichung Eq (36) berechnet.
Der Kraftstoffverbrauch kann erhalten werden, indem man q in über die Zeit integriert. ρ [kg/1] ist Dichte des Kraftstoffs.
Um den idealen Kraftstoffverbrauch zu ermitteln wird die gleiche Berechnung unter der Annahme durchgeführt dass die Geschwindigkeitsänderung annähernd entlang der Betriebspunkte in 12 auf dem Weg von C1 zu D1 über die gleiche Strecke und zur gleichen Zeit erfolgt.
(4) Ermittlung der Beschleunigung und der rapiden Beschleunigung
Beschleunigung wird festgestellt, indem man den Beschleunigungsermittlungswert (beispielsweise auf 0.2 [m/sec²], festgelegt) mit dem Grad der Beschleunigung vergleicht die durch den Beschleunigungssensor 6 ermittelt wird, oder mit dem basierend auf der Geschwindigkeit die durch das Fahrzeug-Geschwindigkeitssignal ermittelt wurde errechneten Grad der Beschleunigung, und wenn der ermittelte Grad der Beschleunigung den spezifizierten Grad der Beschleunigung übersteigt, wird festgestellt, dass eine Beschleunigung erfolgt ist.
Wenn eine Beschleunigung festgestellt worden ist, erfolgt eine Ermittlung, ob es eine rapide Beschleunigung ist oder nicht. Eine rapide Beschleunigung wird festgestellt, indem man den ermittelten Grad der Beschleunigung mit dem Beschleunigungswert für rapide Beschleunigung (beispielsweise 0.7 [m sec²]) vergleicht der im Hinblick auf den Grad des fahrerischen Könnens des Fahrers festgelegt wird (dem Grad der unten beschrieben Level-Messung, oder dem Grad bezüglich der Beschleunigung) und wenn der ermittelte Grad von Beschleunigung den Wert für eine rapide Beschleunigung übersteigt, wird festgestellt, dass rapide Beschleunigung erfolgt ist.
Der Wert für eine rapide Beschleunigung wird so eingestellt, dass je höher der Grad des fahrerischen Könnens ist, das der Wert niedriger ist; so z.B. wenn der Grad des fahrerischen Könnens der niedrigste Grad E ist, wird der Grenzwert für eine rapide Beschleunigung auf 0.7 [m/sec² eingestellt und wenn der Grad des fahrerischen Könnens steigt, wird ein kleinerer Wert automatisch aktualisiert.
Die Zeit, in der die oben beschriebene Beschleunigung durchgeführt wird, beziehungsweise die Zeit in der die rapide Beschleunigung durchgeführt wird, werden in der Informationsspeicher-Karte 7 notiert.
(5) Ermittlung der Geschwindigkeitsverminderung und der rapiden Geschwindigkeitsverminderung
Die Ermittlung wird auf die gleiche Weise wie die für die oben beschriebene normale Beschleunigung und rapide Beschleunigung durchgeführt und wenn der ermittelte Grad der Geschwindigkeitsverminderung größer ist als ein Geschwindigkeitsverminderungsermittlungswert (z.B., 0.2 [m/sec²]), wird eine Geschwindigkeitsverminderung festgestellt; und wenn der Grad der Geschwindigkeitsverminderung größer ist als ein rapider Geschwindigkeitsverminderungsermittlungswert (z.B. 0.7 [m/sec²]), wird eine rapide Geschwindigkeitsverminderung festgestellt. Der Geschwindigkeitsverminderungsermittlungwert für eine rapide Geschwindigkeitsverminderung wird in Übereinstimmung mit dem Grad des fahrerischen Könnens (dem Grad der unten beschrieben Level-Messung, oder dem Grad bezüglich der Beschleunigung) geändert und wird so eingestellt, dass, das je höher der Grad des fahrerischen Könnens ist umso niedriger auch dieser Wert ist. Die Zeit, in der die oben beschriebene Geschwindigkeitsverminderung erfolgt und die Zeit, in der die rapide Geschwindigkeitsverminderung erfolgt wird in der Informationsspeicher-Karte 7 notiert.
(6) Ermittlung des Leerlaufes
Wenn das Fahrzeug ununterbrochen für eine vorbestimmte Zeitspanne X (20 Sekunden, z.B.) oder länger angehalten wird und die Motordrehzahl auf einem Leerlaufenermittlungsschwellenwert liegt, oder diesen unterschreitet, wird festgestellt, dass das Fahrzeug im Leerlauf betrieben wird. Die vorbestimmte Zeit X wird eingestellt, um Ampelwartezeiten auszuschließen. Der Leerlaufenermittlungsschwellenwert wird auf einen Wert kleiner als die Drehzahl bei idleup-Steuerung eingestellt ist, die durchgeführt wird, um die Motordrehzahl zu erhöhen, wenn die Ausgangsleistung des Motors dazu benutzt wird, einen Kran oder andere Ausrüstungen für Beladungstätigkeiten zu betreiben. Wenn festgestellt wird, dass das Fahrzeug im Leerlauf betrieben wird, dann wird die Leerlaufzeit gemessen und in der Informationsspeicher-Karte 7 notiert. Die Zahl der Zeiten, in welchen das Fahrzeug angehalten wird, die Zeit in der das Fahrzeugangehalten wird, die Zahl Zeiten in welchen der Motor angehalten wird, die Zeit in welcher der Motor angehalten wird, und andere Faktoren werden auch in der Informationsspeicher-Karte 7 notiert.
(7) Ermittlung der überschüssigen Geschwindigkeit
Die Ermittlung der überschüssigen Geschwindigkeit erfolgt, indem man die Fahrzeug-Geschwindigkeit und die spezifizierte Fahrzeug-Geschwindigkeit vergleicht, und wenn die Fahrzeug-Geschwindigkeit die spezifizierte Fahrzeug-Geschwindigkeit übersteigt, wird festgestellt, dass das Fahrzeug mit einer überschüssigen Geschwindigkeit läuft. Die spezifizierte Fahrzeug-Geschwindigkeit wird vorbestimmt und wird beispielsweise bis 50 [km/hour] für das Fahren auf gewöhnliche Straßen und 80 [km/h] für das Fahren auf Schnellstraßen eingestellt. Wenn festgestellt wird, dass das Fahrzeug mit der überschüssigen Geschwindigkeit läuft, wird der Zeitdurchlauf an der überschüssigen Geschwindigkeit in der Informationsspeicher-Karte 7 notiert. Der Zeitdurchlauf auf einer gewöhnlichen Straße und der Zeitdurchlauf auf einer Schnellstraße werden in der Informationsspeicher-Karte 7 notiert.
(8) Ermittlung der Möglichkeit des Schaltens in einen höheren Gang
Die Motordrehzahl und die maximale Antriebskraft, beim Schalten in einen höheren Gang, indem man den Wahlhebel auf die D-Strecke verschiebt, wird auf die gleiche Weise wie bei Schritt S39 in 10 errechnet und es wird festgestellt, dass die Verschiebung auf einen höheren Gang möglich ist, wenn die Motordrehzahl, die eine Verschiebung in einen höheren Gang herbeiführt, höher ist als ein spezifizierter Wert und wenn die maximale Antriebskraft, nach dem Schalten in einen höheren Gang, größer ist als der gegenwärtige Laufwiderstand R ist (Rs + Rl + Rr). Wenn festgestellt worden ist, dass ein Schalten in einen höheren Gang möglich ist, wird die Zeit in der Informationsspeicher-Karte 7 notiert. Die Zeit in welcher eine andere Gangposition als der obere Gang verwendet wird (2. Gang, 3. Gang und im Falle eines Getriebes mit fünf Vorwärtsgängen auch der 4. Gang) und die Zeit für eine Gangposition, die während der Beschleunigung verwendet wird, werden zusammen in der Informationsspeicher-Karte 7 notiert.
(9) Ermittlung des Konstantgeschwindigkeits-Betriebs
Eine Ermittlung, ob das Fahrzeug mit einer Konstanten Geschwindigkeit fährt erfolgt anhand der überschüssigen Antriebskraft und es wird festgestellt, dass das Fahrzeug in einem Konstantgeschwindigkeitsmodus läuft, wenn die überschüssige Antriebskraft klein ist wird der unten beschriebene Gradmesser 41 nicht beleuchtet oder, nur die grünen Quadrate werden für konstante Zeitspanne oder länger beleuchtet. Die Zeit, während welcher festgestellt wird, dass das Fahrzeug in einem Konstantgeschwindigkeitsmodus läuft, wird in der Informationsspeicher-Karte 7 notiert. Die komplette Laufzeit wird auch zusammen in der Informationsspeicher-Karte 7 notiert, um die Häufigkeit des Konstantgeschwindigkeits-Betriebs gegenüber der gesamten Fahrzeit nachzuforschen.
(10) Ermittlung des Rasens
Die Ermittlung, ob Rasen auftritt erfolgt auf der Grundlage der Fahrzeug-Geschwindigkeit, der Motordrehzahl und der Gaspedalbetätigung und es wird festgestellt, dass Rasen aufgetreten ist, wenn die Motordrehzahl und die Gaspedalbetätigung nicht in einem Zustand null sind, in dem Fahrzeug-Geschwindigkeit null ist. Die Zahl der Zeiten, in welchen Rasen auftritt wird in der Informationsspeicher-Karte 7 notiert. Die Zahl Zeiten, in welchen das Fahrzeug angehalten wird, wird auch in der Informationsspeicher-Karte 7 notiert.
4. Anzeige und Aufzeichnung der Betriebsbedingungen
Die Berechnung und Ermittlung der Betriebsbedingungen wird, wie oben beschrieben durchgeführt, und die Resultate davon werden in Echtzeit auf der Anzeige 4 der On-Bordeinheit angezeigt.
13 zeigt die Konfiguration der Anzeige 4. Die Anzeige 4 umfasst ein Level-Meter 41 für das Anzeigen des überschüssigen Antriebskraftverhältnisses und anderer Daten, einen Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Bildschirmbereichs 42 für das Anzeigen der momentanen und der zurückliegenden Kraftstoffwirtschaftlichkeit, einen Betriebsbedingungs-Bildschirmbereich 43 für das Anzeigen von Betriebsbedingungen des überschüssigen Kraftstoffverbrauchs und anderer Daten, einen Warnmitteilungs-Bildschirmbereich 44 für das Anzeigen von Warnmeldungen, wenn eine rapide Beschleunigung oder dergleichen erfolgt, einen Speicherrestkapazitätsanzeige-Bildschirmbereich des Informationsspeichers 45 für das Anzeigen der freien Kapazität in der Informationsspeicher-Karte 7 und ein Zeit Bildschirmbereich 46 selektiv für die Anzeige der kontinuierlichen Betriebszeit und der aktuellen Zeit. Obgleich das Level-Meter 41 auch andere Werte anzeigen kann (z.B. die Verhältnisse die in 10 in den Schritten S41, S42, S45, S46, S49 und S50 berechnet wurden) als das überschüssige Antriebskraftverhältnis wird die Beschreibung, die folgt, auf einem Fall gerichtet, in dem das überschüssige Antriebskraftverhältnis angezeigt wird.
Das Level-Meter 41 zeigt die Größe des überschüssigen Antriebskraftverhältnisses in einer Balkendiagrammart an und umfasst 12 Quadrate, die in einer Reihe ausgerichtet sind. Indem sich das überschüssige Antriebskraftverhältnis erhöht, leuchten die Lichter beginnend mit den Quadraten auf der linken Seite des Diagramms, und die Farbe jedes Quadrats und die Zahl Quadraten wird nach Maßgabe des überschüssigen Antriebskraftverhältnisses geändert in Übereinstimmung mit dem Grad des fahrerischen Könnens.
14 zeigt eine Situation, in der das Anzeige Verfahren Level-Meters 41 in Übereinstimmung mit dem Grad des fahrerischen Könnens geändert wird. Das Level-Meter umfasst 12 verschiedene, in die Farben, grün, gelb, rot geteilte Quadrate. Am niedrigsten Grad E, wird das unerleuchtete Messinstrument eingestellt, um 0% überschüssigem der Antriebskraftverhältnis zu entsprechen, das vollständig ausgeleuchtete Anzeigegerät entspricht 100% überschüssigem Antriebskraftverhältnis. Während sich der Grad erhöht, wird das überschüssige Antriebskraftverhältnis des vollständig aufleuchtenden Anzeigegeräts kleiner. Das überschüssige Antriebskraftverhältnis des vollständig ausgeleuchteten Anzeigegeräts ist 80% beim Grad D, und 60% beim Grad C. Es wird schließlich 40% beim Grad A.
Wenn das überschüssige Antriebskraftverhältnis als Grün von 0% zu 40% angezeigt wird, sind Gelb von 40% bis 60% und Rot von 60% bis 100%, die Zahl der grünen, gelben und roten Quadraten beträgt vier je am niedrigsten Rank E; und wenn Quadrate von der linken Seite im Einklang mit der Zunahme der übermäßigen Antriebskraft beleuchtet werden, versucht der Fahrer, im Rahmen des möglichen so zu fahren, dass die roten Lampen (oder die gelben Lampen) nicht aufleuchten. Das überschüssige Antriebskraftverhältnis, das das Ziel des Fahrers diesmal ist, ist folglich ungefähr 40% zu 60%.
Wenn der Grad des fahrerischen Könnens steigt und der grüne Bildschirmbereich zunimmt, versucht der Fahrer dann so zu fahren, dass die gelben Lichter nicht aufleuchten. Das überschüssige Antriebskraftverhältnis, das diesmal durch den Fahrers angestrebt wird, ist folglich ungefähr 40% und das Ziel des Fahrers ist gegenüber dem Grad E stark angehoben worden.
Wenn der Grad des fahrerischen Könnens weiter steigt, um den höchsten Grad A zu erreichen und die Farbe der beleuchteten Quadrate ist vollständig grün, versucht der Fahrer dann so zu fahren, dass die Zahl der aufleuchtenden grünen Lichtern gering wird. Das überschüssige Antriebskraftverhältnis, das das Ziel des Fahrers diesmal ist, fällt folglich auf 40% oder weniger, und die Anforderungen an den Fahrer sind stark angehoben worden.
Das Ändern des Anzeige Verfahrens in Übereinstimmung mit dem Grad des fahrerischen Können erlaubt es, dass ein passendes Ziel für das Können des Fahrers einzustellen, und eine Verbesserung, des Fahrkönnens kann für erfahrene und unerfahrenen Fahrer erwartet werden.
Unter Rückkehr auf 13 und der Beschreibung der Anzeige 4 in der größerer Ausführlichkeit, wird ausgeführt, dass die augenblickliche Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Veränderung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit in den vorangegangenen 30 Minuten im Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Bildschirmbereich 42 angezeigt werden können, und der Fahrer damit kann verstehen kann wie die Kraftstoffwirtschaftlichkeitsänderung sich wegen seines/ihres eigenen Fahrstils verändert hat. Wenn die Kraftstoffwirtschaftlichkeit besser als die Standard-Kraftstoffwirtschaftlichkeit (in diesem Fall 5.0 [km/l]) ist wird nur die Zahl der Quadrate auf der oberen Seite der Mittel beleuchtet in Übereinstimmung mit dem Unterschied in der Beziehung zu der Standard-Kraftstoffwirtschaftlichkeit und wenn die Kraftstoffwirtschaftlichkeit schlechter als die Standard-Kraftstoffwirtschaftlichkeit ist werden nur die Felder unterhalb der Mitte in Übereinstimmung zur Standard-Kraftstoffwirtschaftlichkeit beleuchtet.
Zusätzlich zum Überschüssigen-Kraftstoffverbrauch, der durch das oben beschriebene Berechnungs-Verfahren berechnet wird, werden die beste Kraftstoffwirtschaftlichkeit, der Kraftstoffverbrauch bis zu diesem Punkt und andere Daten selektiv im Betriebsbedingungs-Bildschirmbereich 43 angezeigt.
Wenn es festgestellt wird, dass aufgrund dem oben beschriebenen Ermittlungsverfahren, rapide Beschleunigung aufgetreten ist, rapide Geschwindigkeitsverminderung aufgetreten ist, das Schalten auf einen höheren Gang ist möglich, indem man den Wahlhebel betätigt, das Fahrzeug z.Z. leer läuft, oder das Rasen aufgetreten ist, dann kann eine Warnmeldung zum Fahrer im warnenden Bildschirmbereich 44 in Übereinstimmung mit dem Inhalt der Ermittlung angezeigt werden. Wenn eine Warnmeldung angezeigt worden ist, kann der Fahrer insbesondere darüber Kenntnis erlangen dass der Fahrstil die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verschlechterte, weil der überschüssige Kraftstoffverbrauch zugenommen hat und dies als Hinweis dienen kann, damit der Fahrer die Fahrweise verbessert. Das Warnverfahren kann ein Verfahren für Ausgeben eines warnenden Schalls oder ein Verfahren für das Abspielen eines Warnhinweises sein.
Die oben beschriebene Konfiguration zeigt ein Beispiel eines Systems, in welchem diese Erfindung angewendet worden ist, und der Bereich dieser Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Konfiguration beschränkt. Diese Erfindung kann bei einem System mit einer Konfiguration angewendet werden, die sich von der Konfiguration unterscheidet, die vorliegend gezeigt wird, und z.B. kann die Fahrzeugdatenbank in die On-Boardeinheit 1 eingebunden werden, und Fahrzeug-Auswahl und Erzeugung eines Gesamtleistungsdiagramms kann durch die On-Boardeinheit 1 durchgeführt werden. Die Analyse und die Anzeige der notierten Betriebsbedingungen können auch durch die On-Boardeinheit 1 durchgeführt werden.
Bei der oben genannten Ausführungsform wird die aus dem Gesamtmotorleistungskennfeld ermittelte Kraftstoffkonsumquote durch im voraus vorbereitet Eigenschaften sowie der tatsächlichen bekannten Kraftstoffkonsumquote unter bestimmte Betriebsbedingungen ermittelt, sofern jedoch das Gesamt-Motorleistungskennfeld erhalten werden kann, dann kann auch dieses verwendet werden.
Die Datenübertragung zwischen der On-Boardeinheit 1 und dem Überwachungscomputer 2 kann durch ein Verfahren anders als durch Übertragung zu einer Informationsspeicher-Karte 7 durchgeführt werden und die Übertragung zu einem magnetischen Datenträger, oder die drahtlose Übertragung ist auch möglich.
Der laufende Betrieb der Konstantgeschwindigkeits-Steuervorrichtung 10 wird von den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs bestimmt, jedoch kann ein Betriebssignal das als solches anzeigt, dass die Konstantgeschwindigkeits-Steuervorrichtung 10 aktiv ist, zur Motor-Steuerungseinheit von der Konstantgeschwindigkeits-Steuervorrichtung 10 ausgegeben werden während die Konstantgeschwindigkeits-Steuervorrichtung 10 funktioniert, also kann der funktionierende Zustand der Konstantgeschwindigkeits-Steuervorrichtung 10 auch festgestellt werden, indem man dieses Signal empfängt.
Das oben beschriebene Fahrzeug umfasst weiterhin eine Konstantgeschwindigkeits-Steuervorrichtung 10 und ein Automatik-Getriebe 27 mit einem Drehmomentwandler 20, aber diese Erfindung kann auch bei Fahrzeugen angewendet werden, die nur eine der vorgenannten Komponenten aufweisen.
Diese Erfindung kann weiterhin bei Fahrzeugen angewendet werden, die eine Vorrichtung für die Einhaltung des Fahrzeugabstands Abstand umfassen, die Steuerung der Fahrzeug-Geschwindigkeit, kann damit zur Einstellung des Fahrzeuganstands anstatt zur der Einhaltung einer konstanten Geschwindigkeit herangezogen werden, oder zusätzlich zur Konstantgeschwindigkeits-Steuervorrichtung 10 und der gleiche Effekt wie oben beschrieben kann erreicht werden.

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung von Fahrzeugbetriebszuständen, umfassend: eine Konstantfahrregelvorrichtung (10), die Soll-Fahrzeugbetriebsbedingungen festsetzt und das Fahrzeug in der Weise regelt, dass die Soll-Betriebsbedingungen erreicht werden, wobei die Konstantfahrregelvorrichtung (10) eine Leistungsregelvorrichtung (41) für einen Motor (30) aufweist; ein Steuergerät (3) welches geeignet ist: – zu bestimmen, ob auf der Grundlage der Betriebsbedingungen des Fahrzeuges ein Betriebszustand, der die Kraftstoffökonomie verschlechtert, entstand; – einen Betriebszustand der Leistungsregelvorrichtung (41) zu bestimmen und – einen Kraftstoffmehrverbrauch zu berechnen, der dem Kraftstoff entspricht, der aufgrund des Betriebszustandes verbraucht wird, der die auf den Betriebszuständen des Fahrzeuges und dem Betriebszustand der Leistungsregelvorrichtung (41) basierende Kraftstoffökonomie verschlechtert, und – eine Displayvorrichtung (4), welche den berechneten Kraftstoffmehrverbrauch anzeigt; – dadurch gekennzeichnet, – dass die Leistungsregelvorrichtung (41) eine Vorrichtung für die Regelung einer Kraftstoffeinspritzmenge durch einen Einspritzimpuls ist, und dadurch, dass das Steuergerät (3) des weiteren geeignet ist, – auf der Grundlage einer Drehzahl des Motors (30), der Einspritzimpulsweite und der Eigenschaften des Motors (30) ein Kraftstoffverbrauchsverhältnis und das Drehmoment des Motors (30) zu berechnen; – aufgrund der Annahme, dass der Betrieb, der die Fahrzeugökonomie verschlechtert, nicht ausgeführt wurde, einen angenommenen Kraftstoffverbrauch zu berechnen, und – den angenommenen Kraftstoffverbrauch von dem tatsächlichen Kraftstoffverbrauch abzuziehen, um den Kraftstoffmehrverbrauch zu berechnen.
Vorrichtung zur Bestimmung von Fahrzeugbetriebszuständen, umfassend: ein automatisches Getriebe (27), das einen Drehmomentwandler (20) aufweist, der Soll-Fahrzeugbetriebsbedingungen festlegt und das Fahrzeug in der Weise regelt, dass die Soll-Betriebsbedingungen erreicht werden; ein Steuergerät (3) welches geeignet ist: – auf der Grundlage der Betriebsbedingungen des Fahrzeuges zu bestimmen, ob ein Zustand, der die Kraftstoffökonomie verschlechtert, entstand; – auf der Grundlage eines Antriebs-/Abtriebs-Drehzahlverhältnisses, welches das Verhältnis zwischen der Drehzahl des Motors (30) und einer Abtriebsdrehzahl des Drehmomentwandlers (20) ist, den Betriebszustand des automatischen Getriebes (27) zu bestimmen, und – einen Kraftstoffmehrverbrauch zu berechnen, d.h. den Kraftstoff, der durch den Betriebszustand verbraucht wird, der die auf den Betriebsbedingungen des Fahrzeuges und dem Betriebszustand des automatischen Getriebes (27) basierende Kraftstoffökonomie verschlechtert, und eine Displayvorrichtung (4), welche den berechneten Kraftstoffmehrverbrauch anzeigt; dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (3) des Weiteren geeignet ist, – aufgrund der Annahme, dass der Betriebszustand, der die Fahrzeugökonomie verschlechtert, nicht ausgeführt wurde, einen angenommenen Kraftstoffverbrauch zu berechnen; – den angenommenen Kraftstoffverbrauch von dem tatsächlichen Kraftstoffverbrauch abzuziehen, um den Kraftstoffmehrverbrauch zu berechnen; – aufgrund des Antriebs-/Abtriebs-Drehzahlverhältnisses und der Eigenschaften des Drehmomentwandlers (20) ein Drehmomentverhältnis und eine Kraftübertragungseffizienz des Drehmomentwandlers (20) zu berechnen; und – basierend auf dem Drehmomentverhältnis und der Kraftübertragungseffizienz des Drehmomentwandlers (20) die Kraftstoffmenge zu berechnen, die zusätzlich durch den Schlupf des Drehmomentwandlers (20) verbraucht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (3) des Weiteren geeignet ist, – auf der Grundlage der Drehzahl des Motors (30), eines Gaspedalbetätigungsumfangswertes oder eines zum Gaspedalbetätigungsumfang äquivalenten Wertes und der Eigenschaften des Motors (30) ein Kraftstoffverbrauchsverhältnis und ein Drehmoment des Motors (30) zu berechnen; – aufgrund des Drehmoments und der Drehzahl des Motors (30) eine Leistung des Motors (30) zu berechnen; – aufgrund des Kraftstoffverbrauchsverhältnisses und der Leistung des Motors (30) den Kraftstoffverbrauch zu berechnen; und – die im Vergleich zum Kraftstoffverbrauch und zur Kraftstoffmenge, die dadurch erhalten wird, dass das Kraftstoffverbrauchsverhältnis mit dem Arbeitsverhältnis, mit dem das Fahrzeug gegen Widerstand anfährt, aufgrund des Schlupfs des Drehmomentwandlers (20) zusätzlich verbrauchte Kraftstoffmenge zu berechnen.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (3) des Weiteren geeignet ist: – zu bestimmen, dass sich das automatische Getriebe (27) in einem Überbrückungszustand befindet, wenn die tatsächliche Drehzahl des Motors (30) und die aufgrund des Drehzahlverhältnisses und der Drehzahl der Antriebsachse oder des Antriebsrades berechnete Drehzahl des Motors (30) zueinander gleich sind, und – die Kraftübertragungseffizienz und das Antriebs-/Abtriebs-Drehzahlverhältnis des Drehmomentwandlers (20) mit jeweils 1 zu berechnen, wenn sich das automatische Getriebe in einem Überbrückungszustand befindet.