DE102005017965A1 - Über den Kraftstoffverbrauch gesteuertes Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Motorbetriebenes Kraftfahrzeug mit einem Messinstrument, welches eine Erfassung des Istwerts des Kraftstoffverbrauchs vornimmt, wobei ein Sollwert des Kraftstoffverbrauchs vorgegeben ist und der erfasste Istwert zur Steuerung der Einstellung der Motorleistung genutzt wird.

Description

  • Es ist bekannt, dass bei modernen Fahrzeugen (Pkw, Lkw) der momentane Kraftstoffverbrauch während des Fahrens erfasst und angezeigt wird, was auf analoge oder digitale Weise erfolgt. Die Höhe des Kraftstoffverbrauchs hängt nicht nur von der Motorleistung eines Fahrzeugs sondern auch von der Fahrweise des Einzelnen und der Straßensituation ab. Bei hohen Geschwindigkeiten, bei ständigem Abbremsen und Beschleunigen im Stadtverkehr steigt der Kraftstoffverbrauch stark an. Diese Anzeigen ermöglichen dem Fahrer, den Kraftstoffverbrauch zu kontrollieren und somit seine Fahrweise so anzupassen, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Dabei ist es allerdings notwendig, auf die Anzeige regelmäßig zu achten, um durch das Betätigen des Gaspedals oder das Einlegen eines günstigeren Gangs den Verbrauch des Kraftstoffs unter Kontrolle zu halten.
  • Weiterhin ist es im Stand der Technik bekannt, in einem Fahrzeug elektronische Regler einzubauen, welche zur Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit eingesetzt werden. Diese Geschwindigkeitsregler werden als Tempomat bezeichnet. Hierbei wird eine bestimmte Geschwindigkeit als Sollwert vorgegeben und von der Motoreinstel lung eingeregelt und eingehalten. Der Fahrer kann mit der vorgenommenen Motoreinstellung mit einer konstanten Geschwindigkeit die gewünschte Strecke zurücklegen, ohne mit dem Gaspedal während des Fahrens arbeiten zu müssen. Bei erforderlichem Abbremsen oder Beschleunigen aufgrund einer bestimmten Verkehrssituation (z. B. Stau, Stadtverkehr) kann die vorgegebene Motoreinstellung durch das Betätigen des Brems- oder Kupplungspedals deaktiviert werden. Der Nachteil der Verwendung des Tempomat besteht darin, dass die Höhe des Kraftstoffverbrauchs in Abhängigkeit z. B. vom Streckenrelief nicht beachtet wird.
    •
  • Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, den Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen ökonomischer zu gestalten, indem bestimmte Maßnahmen bei der Einstellung der Motorleistung vorgenommen werden, um den Kraftstoffverbrauch gezielt zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Sollwert des Kraftstoffverbrauchs vorgegeben wird und der gemessene Wert bei der Motorsteuerung genutzt wird.
  • Hierbei wird ein bestimmter Wert des Kraftstoffverbrauchs als Sollwert vorgegeben und von der Motoreinstellung eingeregelt und eingehalten. Das Einhalten des Sollwerts erfolgt dadurch, dass der Istwert des Kraftstoffverbrauchs gemessen und an die Motorsteuerung weitergeleitet wird. Der gemessene Istwert wird dann mit dem Sollwert verglichen und durch entsprechende Stellbefehle die Motordrehzahl bzw. -leistung derart verändert, dass sich der Verbrauchswert an den vorgegebenen Sollwert angleicht. Das motorbetriebene Fahrzeug gemäß der Erfindung, bei dem der Kraftstoffverbrauch als Sollwert vorgegebenen wird, führt im Gegensatz zu den schon vorhandenen Kraftstoffverbrauchsanzeigen zu einer automatischen Kraftstoffeinsparung. Dies ermöglicht dem Fahrer, sich mehr auf den Verkehr zu konzentrieren, ohne auf den Kraftstoffverbrauch achten zu müssen.
  • Die Bedienungsweise eines Kraftstoffverbrauchreglers erfolgt ähnlich einer Geschwindigkeitsregelanlage (z. B. Tempomat). Der Unterschied besteht darin, dass der Kraftstoffverbrauch statt die Geschwindigkeit als Sollwert eingegeben wird, welcher nicht überschritten werden darf. Die bauliche Realisierung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Regelkreises lässt keine Schwierigkeiten erwarten, da dessen Aufbau die weitgehende Übernahme und Verwendung der Bauteile des Tempomat erlaubt und nur das Regelsignal auf andeem Wege, nämlich über den Kraftstoffverbrauch ermittelt wird. Die auf diese Weise erreichte Kraftstoffeinsparung trägt nicht nur zur Senkung der Kraftstoffkosten des Einzelnen sondern zur Ressourcenschonung unserer Umwelt bei.
  • Weiterhin können die beiden Regelsysteme – der Kraftstoffverbrauchsregler und die Geschwindigkeitsregelanlage (Tempomat) – als Kombination derart zusammengeschaltet werden, dass beide Komponenten – Kraftstoffverbrauch und Geschwindigkeitseinstellung des Motors – auf dasselbe Stellglied des Motors einwirken. Die über den Tempomat eingestellte Geschwindigkeit kann so lange eingehalten werden, bis die vorgegebene Höchstschwelle des Kraftstoffverbrauchs nicht überschritten wird. Dies bedeutet, dass das Kraftstoffverbrauchsignal in diesem Regelkreis eine vorrangige Funktion einnimmt. Die Regelung über die Geschwindigkeit erfolgt somit nur dann, wenn der Sollwert des Kraftstoffverbrauchs nicht überschritten wird. Ein Vorteil besteht darin, dass sämtliche Daten- und Trägerkreise vorhanden sind und nur noch miteinander verbunden werden müssen, um eine ökonomische Fahrweise zu gewährleisten.
  • Weiterhin ist die Beschleunigung über den eingestellten Sollwert des Kraftstoffverbrauchs möglich, um z. B. gefährliche Verkehrssituationen zu entschärfen, wobei die vorgenommene Motorsteuerung durch das Betätigen des Gas- oder Bremspedals deaktiviert werden kann.
  • In einer Weiterbildung wird die manuelle Deaktivierung vorgesehen, um das Kraftfahrzeug bei Bedarf auch konventionell zu betreiben.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, mehrere, in ihrem Wert unterschiedliche Sollwerte des Kraftstoffverbrauchs vorzusehen.
  • Im speziellen können durch diese Lehre Maßnahmen der Regelung geschaffen werden, welche bei der Einstellung des Sollwerts des Kraftstoffverbrauchs wechselnde Straßensituationen (Innenstadt, Landstraße und Autobahn) berücksichtigt. Der Kraftstoffverbrauch in der Innenstadt ist bekanntermaßen durch das ständige Abbremsen oder Beschleunigen höher als der auf einer freien Landstraße beim Fahren mit konstanter Geschwindigkeit. Deswegen empfiehlt sich drei unterschiedliche Straßensituationen (Innenstadt, Landstraße und Autobahn) beim Kraftstoffverbrauchsregler manuell einstellbar zu machen.
  • Weiterhin könnte die Einstellung des Kraftstoffverbrauchs über das Navigationssystem automatisch erfolgen. Dies ermöglicht, dass der Kraftstoffverbrauchsregler selbsttätig und von allein angemessen reagiert. Wenn man z. B. von der Autobahn in die Stadt hineinfährt, wird in diesem Fall die Sollwertgrenze des Kraftstoffverbrauchs automatisch erhöht. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen in der automatischen Anpassung des Kraftstoffreglers an die Straßenverkehrssituation.
    •
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Beschreibungsteil entnehmen, indem zwei Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert sind.
  • 1: der erfindungsgemäß vorgeschlagene Regelkreis als Blockschaltbild,
  • 2: der erfindungsgemäß vorgeschlagene Regelkreis in Zusammenwirken mit einem Tempomat
  • Der in der ersten Zeichnung (1) als Blockschaltbild dargestellte Regelkreis wird aus drei Messgliedern gebildet. Das erste Messglied ist der Kraftstoffverbrauchsregler (1). Hier wird der Sollwert des Kraftstoffverbrauchs vorgegeben und der gemessene Istwert zugeführt. Die hierbei ermittelte Regelgrösse wirkt auf das Stellglied (2) zur Einstellung der Motorleistung (3) ein. Gleichzeitig wird der Istwert des Kraftstoffverbrauchs mit einer bestimmten Abtastzeit gemessen und vom Motor (3) zum Regler (1) weitergeleitet. Der Kraftstoffverbrauchregler vergleicht den gemessenen Istwert mit dem Sollwert und gleicht den Istwert an den vorgegebenen Sollwert an, indem die Motordrehzahl bzw. die Motorleistung durch das Einwirken (1) auf Stellglied (2) geändert wird. Die ermittelte Drehzahl wird anschließend über das Stellglied (2) dem Motor (3) vorgegeben. Der Motor (3) fährt mit der vorgegeben Drehzahl, wobei der Istwert des Kraftstoffverbrauchs weiterhin mit einer Abtastzeit gemessen wird und an den Kraftstoffverbrauchregler (1) gesandt wird. Hier wiederholt sich der Prozess, indem der Vergleich und die anschließende Angleichung des Istwerts an den Sollwert stattfindet.
  • In der zweiten Zeichnung (2) – ebenfalls als Blockschaltbild dargestellt – wird der unter 1 beschriebene Regelkreis durch ein weiteres Messglied ergänzt. Das Messglied (4) ist der Tempomat. In diesem Regelkreis werden zwei Sollwerte – Kraftstoffverbrauch S1 und Geschwindigkeit S2 – vorgegeben, wobei S1 eine vorrangige Funktion im Vergleich zu S2 aufweist. Die vorgegebenen Sollwerte werden über das Stellglied (2) an den Motor (3) weitergeleitet und hier umgesetzt. Gleichzeitig werden zwei Istwerte – Benzinverbrauch I1 und Geschwindigkeit I2 – mit einer Abtastzeit gemessen und an die entsprechenden Regler [I1 an (1) und I2 an (2)] gesandt. Die Istwerte werden wie unter 1 beschrieben mit den Sollwerten verglichen und durch die Einstellung der Motordrehzahl an die Sollwerte angepasst. So lange der Sollwert S1 nicht überschritten wird, bleibt der Sollwert S2 unverändert. Sobald der Sollwert S1, z. B. in Abhängigkeit von den Straßenverhältnissen (Steigungen, unterschiedlich starkem Gegenwind) überschritten wird, kann der Sollwert S2 deaktiviert werden oder auf einen anderen Wert gesetzt werden.
  • Im Ergebnis kann also ein Kraftstoffverbrauchsregler in Kombination mit einer Geschwindigkeitsregelanlage genutzt werden, wobei der Kraftstoffverbrauch effizient eingespart werden kann und die Geschwindigkeitseinstellung über den Benzinverbrauch geregelt werden kann. Außerdem erfolgt die Arbeitsweise des Kraftstoffverbrauchsreglers unter Berücksichtigung von wechselnden Straßensituationen (Innenstadt, Landstraße und Autobahn), was zu einer gezielten Kraftstoffeinsparung beiträgt. Eine gezielte Kraftstoffeinsparung führt sowohl zu einer ökonomischen als auch zu einer umweltfreundlichen Fahrweise.
    • KV
    Kraftstoffverbrauchsregler
    SG
    Stellglied
    M
    Motor
    T
    Tempomat
    S
    Sollwert [S1 – Sollwert1, S2 – Sollwert2]
    I
    Istwert [I1 – Istwert1, I2 – Istwert2]

Claims (8)

  1. Motorbetriebenes Kraftfahrzeug mit einem Messinstrument, welches eine Erfassung des Istwerts des Kraftstoffverbrauchs vornimmt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sollwert des Kraftstoffverbrauchs vorgegeben ist und der erfasste Istwert zur Steuerung der Einstellung der Motorleistung genutzt wird.
  2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung in Kombination mit einer Geschwindigkeitsregelanlage erfolgt, wobei der vorgegebene Sollwert des Kraftstoffverbrauchs gegenüber dem eingestellten Sollwert der Geschwindigkeit eine vorrangige Funktion aufweist.
  3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Deaktivierung der Motorsteuerung durch das Betätigen des Gas- und/oder Bremspedals erfolgt.
  4. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet; dass die Deaktivierung der Motorsteuerung manuell erfolgt.
  5. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwerte des Kraftstoffverbrauchs manuell einzustellen sind.
  6. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Sollwerte des Kraftstoffverbrauchs einstellbar sind.
  7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass drei unterschiedliche Sollwerte des Kraftstoffverbrauchs in Abhängigkeit von der Straßensituation (Innenstadt, Landstraße und Autobahn) einstellbar sind.
  8. Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der wechselnden Sollwerte des Kraftstoffverbrauchs automatisch mit Hilfe eines Navigationssystems erfolgt.
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