DEVICE FOR DETERMINING THE ROAD-SPECIFIC FUEL CONSUMPTION

Abstract: 1. Apparatus for electronically detecting the fuel consumption per unit of distance travelled of a vehicle, especially a motor vehicle, from volume pulses whose frequency corresponds to the fuel throughflow, and from an electrical variable proportional to the speed of the vehicle, with an electronic analog divider for quotient forming from the pulse frequency as numerator and the speed-proportional variable as denominator, the analog divider having a capacitor which is adapted to be charged with a current proportional to the speed and to be discharged through an electronic controlled switch, characterised in that the switch (2) is controllable by the volume pulses, that one input of a hysteresis switch (3) is adapted to have the capacitor voltage applied to it, and one output of the hysteresis switch is connected to an indicating device (moving coil instrument 17), that the hysteresis switch is also controllable by the volume pulses in such a manner that after each volume pulse each output pulse (output pulse Ua ) of the hysteresis switch assumes a predetermined value (low signal), so that the duty factor of the output pulse up to the duty factor 1 is proportional to the quotient, that for selective indication of a rotational speed with the same indicating device the controllable switch (2) and the hysteresis switch (3) are controllable with rotational speed pulses instead of with the volume pulses by means of a first change-over switch (11), and that by means of a second change-over switch (10) which is coupled with the first change-over switch there can be applied to the capacitor a fixed-value current instead of the current proportional to speed.

Description: Einrichtung zur Ermittlung des wegspezifischen Kraftstoffverbrauchs Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elektronischen Ermittlung des wegspezifischen Eraftstoffver- brauchs eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, aus Volumenimpulsen, deren Pulsfrequenz dem Kraftstoffdurchfluss entspricht, und einer elektrischen Grösse analog der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Bei derartigen bekannten Einrichtungen werden die Volumenimpulve, deren Pulsfrequenz ein Mass für den Durchfluss des Kraftstoffs durch eine Leitung ist, ermittelt und mit einer weg- oder geschwindigkeitsab- hSngflgen Grösse in Beziehung gesetz, um auf den Verbrauch ausgedrUckt in Liter pro 100 Kilometer zu gelangen. Die hierzu benötigten Recheneinrichtungen sind häufig wegen der verwendeten Digitalbaugruppen und -bauelemente noch verhältnismässig aufwendig, so dass ihre serienmässige Einführung in die Kraftfahrzeugtechnik nicht ohne weiteres möglich ist obwohl eine Verbrauchsuberwachung generell wUnschenswert ist. Bei einer weniger aufwendigen Einrichtung zur Ermittlung des wegspezifischen Ywaftstoffverbrauchs, die trotzdem genau arbeiten soll, tritt insbesondere das Problem auf, dass der wegspezifische Kraftstoffverbrauch in weiten Grenzen variieren kann. Insbesondere nimmt der wegspezifische Kraftstoffverbrauch für kleine Fahrzeuggeschwindigkeiten sehr grosse Werte an, bei stillstehendem Fahrzeug und laufendem Motor geht dieser Wert gegen unendlich. Zu der vorliegenden Erfindung gehört daher die Aufgabe, eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung zur elektronischen Ermittlung des wegspezifischen Krafistoff- verbrauchs so auszubilden, dass sie unter Einsatz wenig aufwendiger elektronischer FEttel gleichwohl mit - in sinnvollen Grenzen - hoher Genauigkeit arbeitet und insbesondere keine falschen oder irrefuhrenden Werte bei sehr grossen wegspezifischen Kraftstoffverbrauchen anzeigt. Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung der Einrichtung mit den in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Der Wertebereich des Ausgangspulses des erfindungsgemäss eingesetzten Analogdividierers kann zwischen Null und einem ?laximalwert von nahezu 100 96 liegen, der sich durch das Tastverhältnis des Ausgangspulses - Pulsbreite zu Periodendauer - ausdrucks. In besonders vorteilhafter Weise wird mit der erfindungsgemäss vorgesehenen Schaltung anordnung dafür gesorgt, dass bei Uberschreitung der Eingangsgrössen in die Einrichtung zur Ermittlung des wegspezifischen Verbrauchs, die an sich ein Tastverhältnis grösser als 100 % zur Folge haben znüsste, dieses Tastver- hältnis auf den Maximalwert begrenzt bleibt. Diese Bedingung ist bei normalen Dividierern nicht ohne weiteres erfüllt. Bei der erfindungsgemässen Einrichtung wird dies insbesondere durch die Steuerung des Hysteresisschalters durch die Volumenimpulse in der Weise erreicht, dass nach jedem Volumenimpulr jeder Ausgangsimpuls des Hysteresisschalters einen vorgegebenen Wert annimmt, nämlich beispielsweise ein Low-Signal. Dadurch kann die Einrichtung so ausgebildet werden, dass sie in einem bevorzugten Verbrauchsbereich den Verbrauch sehr genau anzeigt, da keine Rücksicht darauf genommen werden muss, dass ausserhalb dieses bevorzugten Bereichs eine völlig falsche Anzeige des Verbrauchs erfolgen kann, da hier der angezeigte Verbrauch in diesem Fall von einem obersten Grenzwert nicht abweichen kann. Darüber hinaus zeichnet sich die Einrichtung durch einen verhältnismässig geringen Aufwand an Baugruppen und Bauelementen aus, da insbesondere auf einen Analog/Digitalumsetzer oder einen Digital/Analogumsetzer in dem Dividierer verzichtet werden kann. Die erfindungsgemässe Einrichtung ist vorteilhaft weitergebildet durch eine monostabile Kippstufe zur Umformung der Wegimpulse, die in den elektronischen Schalter und den Hysteresisschalter eingespeist werden. Dadurch wird eine genaue Steuerung dieser Schalter unabhängig von der Kurvenform der Wegimpulse gewährleistet. Vorteilhaft ist die Einrichtung weiter mit den Merkmalen ausgebildet, dass der Kondensator über einen Spannungs/ Stromwandler und einen diesem vorgeschalteten Tiefpass mit Strom beaufschlagt wird, der dem an einem elektronischen Tachometer abfallenden Spannungswert proportional ist. Da dieser Spannungswert bereits an die Wegdrehzahl des Gebers der Wegimpulse und des Kraftfahrzeugs angepasst ist, können in der Einrichtung zur Ermittlung des Kraftstoffverbrauchs weitere Mittel zur Anpassung an die Wegdrehzahl entfallen. Wird hingegen kein elektronischer Tachometer vorgesehen, so kann der geschwindigkeitsanaloge Spannungswert aus den Wegimpulsen durch einen zur Wegdrehzahlanpassung einstellbaren Frequenzspannungswandler gewonnen werden. Der Ausgangspuls an dem Hysteresisschalter des Analogdividierers wird zweckmässig über einen Tiefpass und einen Spannungs/Stromwandler einem Drehspulinstrument als Anzeigeeinrichtung des Verbrauchs zugefUhrt. - Damit erfolgt in zweckmässiger Weise eine Umformung des Ausgangspulses in einen Strommittelwert, der ein hierauf abgestelltes Drehspulmesswerk speist. - Anstelle des Tiefpasses kann auch die Trägheit des Drehspulmesswerks direkt zur tEttelwertbildung ausgenutzt werden. In besonders geschickter Weise kann die Einrichtung auch wahlweise zur Anzeige einer Drehzahl der Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs verwendet werden, so dass die Drehzahl Uberwachung praktisch ohne zusätzlichen Aufwand möglioh ist, da sich die Baugruppen und Bauelements, die zur Verbrauchsuberwachung vorgesehen sind, mit geringfUgigen Zusätzen auch zur Drehzahlüberwachung mitbenutzen lassen: Die hierzu angegebenen Mittel sind in dem Patentanspruch 5 angegeben. Wesentlich bei der Mehrfachverwendung der Einrichtung ist, dass der den Zähler bildende Eingang des Analogdividierers anstelle der Volumenimpulse nun mit Drehzahlimpulsen beaufschlagt wird und dass der den Nenner bildende Eingang des Analogdividierers mit einem Festwert anstelle eines geschwindigkeitsproportionalen Spannungswerts be aufschlagt wird. Je nach der Schaltstellung eines Zwei fachumschalters kann somit zwischen Drehzahlanzeige und Verbrauchsanzeige gewählt werden. Zusätzlich lässt sich der Festwert noch in zweckmässiger Weise für den Betrieb von Vierzylindermotoren und Sechszylindermotoren ein stellen, so dass ein Typ der Einrichtung durch einfache Anpassung für eine Vielzahl von Fahrzeugtypen geeignet wird. Verbrauch und Drehzahl kennen dabei auch durch dasselbe Drehspulmesswerk angezeigt werden, auf dem entsprechende Skalenteilungen vorgesehen sind, Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer Zeichnung mit 3 Figuren erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Ermittlung des wegspezifischen Kraftstoffverbrauchs und der Drehzahl; Figur 2 Impulsdiagramme wesentlicher Grössen in der Ein richtung nach Figur 1 und Figur 3 ein detaillierteres AusÙiirungsbeispiel der Ein richtung nach Figur 1 mit Ausnahme der -Elemente zur Drehzahlanzeige. Die Einrichtung nach Figur 1 enthält als wesentliche Baugruppen einen Analog-Dividierer zur Bildung eines Ausgangspulses Ua, dessen Tastverhältnis ein Mass für den Quotienten ist. Dieser Analog-Dividierer umfasst einen Kondensator 1 und einen diesem parallel geschalteten elektronischen Schalter 2. Mit der Kondensatorspannung wird ein Hysteresisschalter 3 beaufschlagt. Der Hysteresisschalter ist nicht nur durch die Kondensatorspannung an seinem Eingang 4 steuerbar, sondern weist einen zweiten Steuereingang 5 zur Rückstellung auf. Der elektronische Schalter 2 und der Hysteresisschalter 3 - zweiter Steuereingang - sind durch umgeformte Volumenimpulse steuerbar, die aus einem Pulsformer gebildet durch einen zweiten Hysteresisschalter 6 und eine monostabile Kippstufe 7 erzeugt werden. Der Kondensator 1 des Dividierers ist durch einen Strom aufladbar, der aus einem Spannungs/Stromwandler 8 gebildet wird. Dieser SpannungsiStromwandler steht über einen Tiefpass 9 mit einem ersten Umschalter 10 in Verbindung, der mit einem zweiten Umschalter 11 gekuppelt ist. In der gezeichneten Schaltstellung des Umschalters 10 verbindet dieser einen elektronischen Tachometer 12, an dem eine der Geschwindigkeit analoge Spannung abgreifbar ist, mit dem Tiefpass 9. Ist kein elektronischer Tachometer 12 vorhanden, so können .Wegimpulse über einen Frequenz/Spannungswandler mit dem Hysteresisschalter 13 und der monostabilen Kippstufe 14 in Impulse konstanter Impulslänge umgewandelt werden, so dass die über den Umscha ter 10 in den Tiefpass eingespeiste Spannung im Mittelwert ebenfalls der gefahrenen Ge schwindigkeit analog ist. Der eingezeichneten Schaltstellung des ersten Umschalters 10 ist eine Schaltstellung des zweiten.Umscha)ters 11 zu-r geordnet, in der Volumenimpulse, die von einem Durchflussgeber geliefert werden, in die Einrichtung eingespeist werden. Zur Anzeige des wegspezifischen Kraftstoffverbrauchs wird der Ausgangspuls Ua über einen zweiten Tiefpass 15 und einen zweiten Spannungs/Stromwandler 16 als Strommittelwert in das Drehspulinstrument 17 eingespeist. Die Einrichtung nach Figur 1 bildet den wegspezifischen Kraftstoffverbrauch in folgender, unter Hinzunahme der Figur 2 zu erläuternder Weise, so dass der Quotient der Pulsfrequenz y der Volumenimpulse an einer Klemme 19 als Zähler und der geschwindigkeitsanalogen Spannung x an der Klemme 18 als Nenner gebildet wird: Zum Zeitpunkt Null wird durch eine Vorderflanke eines Volumenimpulses - Impuls a - ein Impuls b am Ausgang der monostabilen Kippstufe 7 abgeleitet, der über den Schalter 2 den Kondensator 1 entladen lässt, 8o dass die Kondensatorspannung c zunächst Null ist. Der Ausgangspuls Ua des Hysteresisschalter 3 befindet sich dann auf Low-Potential. Nach Verschwinden des umgeformten Impulses b wird der Kondensator durch einen Ladestrom aufgeladen, welcher der geschwindigkeitsanalogen Spannung x an der Klemme 18 proportional ist. Damit erreicht die Kondensatorspannung Der oder weniger schnell eine Schwellwertspannung Us, bei der der Hysteresisschalter 3 umschaltet. Der Hysteresisschalter erzeugt seinen Ausgangspuls Ua in der Weise, dass er nach Verschwinden des umgeformten Impulses b zunächst ein High-Signal abgibt, welches so lange anhält, bis die Schwellwertspannung Us erreicht wird, um dann auf das Low-Signal bzw. Low-Potential abzufallen. Durch die zusätzliche Steuerung des Hysteresisschalters 3 huber den Steuereingang 5 wird erreicht, dass der Ausgangspuls am Ende einer Periode T auch dann verschwindet, wenn die Kondensatorspannung noch nicht den Wert Uss erreicht haben sollte, weil die Geschwindigkeit des Fahrzeugs Null oder sehr klein ist. In diesem Fall wird also praktisch das Tastverhältnis 1 - gebildet aus der Dauer eines Impulses Ua zur Periodendauer T erreicht. Die Periodendauer T ist umgekehrt proportional der Pulsfrequenz der Volumenimpulse Durch die beschriebene Einrichtung wird der Quotient ge bildet: = k . = k . Volumen/Zeiteinheit = k . Volumen x Weg/Zeiteinheit Weg Somit ist das Tastverhältnis, aus dem die Anzeige des Drehspulinstruments 17 abgeleitet wird, proportional dem pro gefahrener Wegstrecke verbrauchten Kraftstoffvolumen. In der entgegengesetzten Schaltstellung der Umschalter 10 und 11 kann die beschriebene Einrichtung auch dazu verwendet werden, die Drehzahl eines Motors anzuzeigen, dessen Drehzahlimpulse in die Klemme 19 als Grösse y eingespeist werden. Dabei wird der Wert x als Festwert an der Klemme 18 aus einer festen Spannung gebildet. In Figur 3 ist der sich an die Umschalter 10 und 11 zur Bildung des Quotienten der Grössen an diesen Umschaltern detaillierter dargestellt, wobei für gleiche Teile übereinstimmende Bezugszeichen verwendet werden: Der Klemme 18 ist ein aus Widerständen 20, 21 und einem Kondensator 22 gebildete Kombination als Tiefpass vorgeschaltet. An die Klemme 18 schliesst sich ein Spannungs/ Stromwandler an, der aus einem gegengekoppelten Differenzverstärker 23 mit nachfolgenden Transistor 24 besteht. Der Kondensator 1 ist titer einen Widerstand 25 und einen als Transistor 26 ausgebildeten elektronischen Schalter entladbar. Die Kondensatorspannung wird über den Hyste resissobalter überwacht, der aus dem Differenzverstärker 27 mit den Widerständen 28, 29, 50, 31, wie im Bild 3 dargestellt, geschaltet ist. Die Ausgangsgrosse Ua des Hysteresisschalters wird dem Tiefpass, gebildet aus den Widerständen 32, 33 und dem Kondensator 34, zugeführt. Von dort gelangt ein dem Mittelwert des Ausgangspulses Ua entsprechender Spannungswert,auf den der Kondensator 34 aufgeladen ist, in einen Differenzverstärker 35 mit dem nachgeschalteten Transistor 36, wobei diese aktiven Elemente zur Bildung einer gesteuerten Stromquelle gegengekoppelt sind. Das Drehspulinstrument 17 wird über den Transistor 36 und einen Vorwiderstand 37 aus der Betriebs Spannung UB gespeist. Die Anzeige des Drehspulinstrumentb ist zusätzlich durch einen Kondensator 38 geglättet. Die Volumenimpulse werden über die Klemme 19, eine Widerstandskondensatorkombination 39, 40 in den Hysteresisschalter eingespeist, welcher im wesentlichen mit dem Differenzverstärker 41 gebildet ist, der in praktisch gleicher Weise wie der Differenzverstärker 27 geschaltet ist. Die Ausgangsgrösse des Differenzverstärkers 41 wird über einen Koppelkondensator 42 in die monostabile Kippstufe eingespeist, die aus dem entsprechend Figur 3 mit Widerständen 43, 44, 45 geschalteten Differenzverstärker 46 besteht. Die in der monostabilen Kippstufe umgeformten Impulse werden über den Widerstand 47 zur Steuerung des Transistors 26 als elektronischem Schalter und zur Steuerung des Hysteresisschalters über den zusEtzlichen Steuereingang 5 weitergeleitet,

Claims: Patentansprüche: 1. Einrichtung zur elektronischen Ermittlung des weg spezifischen Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs, insbesondere eines.Kraftfahrzeugs, aus Volumen impulsen, deren Pulsfrequenz dem KraftstoffdurcllfluB entspricht, und einer elektrischen Grösse analog der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, gekennzeichnet durch einen elektronischen Analog-Dividierer zur Quotienten bildung aus der Pulsfrequenz als Zähler und der ge schwindigkeitsanalogen Grösse als Nenner, mit den Merkmalen, dass ein Kondensator (1) mit einem der Ge schwindigkeit analogen Strom aufladbar ist und durch einen elektronischen, durch die Volumenimpulse ge steuerten Schalter (2) entladbar ist, dass ein Eingang eines Hysteresisschalters (3) mit der Kondensator spannung beaufschlagbar ist und ein Ausgang des Hysteresisschalters mit einer Anzeigeeinrichtung (Drehspulinstrument 17) in Verbindung steht, dass der Hysteresisschalter ebenfalls durch die Volumenimpulse derart steuerbar ist, dass nach jedem Volumenimpuls Jeder Ausgangsimpuls (AusgangBpulss Ua > des Hystere sisschalters einen vorgegebenen Wert annimmt (Low Signal), so dass das TastverhEltnis des Ausgangspulses bis zu dem Tastverhältnis 1 dem Quotienten proportional ist. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine monostabile Kippstufe (7) zur Umformung der Weg impulse, die in den elektronischen Schalter (2) und den Hysteresisschalter (3) eingespeist werden. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass der Kondensator (1) über einen Spannungs/Strom wandler (8) und einen diesem vorgeschalteten Tiefpass (9) mit Strom beaufschlagt wird, der dem an einem elektronischen Tachometer abfallenden Spannungswert proportional ist. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, d a d'u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass an den flysteresisschalter (3) Über einen Tiefpass (15) und einen Spannungs/Stromwandler (16) ein Dreh spulinstrument (17) als Anzeigeeinrichtung ange schlossen ist. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur wahlweisen Anzeige einer Drehzahl mit der gleichen-AnzeigeeSnrichtung der steuerbare Schalter (2) und der Hysteresisschalter (3) Über einen ersten Umschalter (11) anstatt der Volumenimpulse mit Dreh zabliüipulsen steuerbar sind und dass Über einen mit dem ersten Umschalter gekuppelten zweiten Umschalter (10) der Kondensator mit einem Festwert-Strom anstatt des geschwindigkeitsanalogen Stroms beaufschlagbar ist.

Inventors: SCHMITT, GUNTER, Schmitt, Günter
Applicants: VDO ADOLF SCHINDLING AG
Application year: 1981
Main classification: G06G7
IPC codes: G06G7, G01F9