DE3221843A1

DE3221843A1 - Anzeigeinstrument fuer die betriebsbedingungen eines verbrennungsmotors fuer kraftfahrzuege

Info

Publication number: DE3221843A1
Application number: DE19823221843
Authority: DE
Inventors: Eugenio 10100 Turin Perri
Original assignee: Fiat Auto SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1981-06-12
Filing date: 1982-06-09
Publication date: 1983-02-03
Also published as: FR2507684A1; IT8153357V0; DE3221843C2; FR2507684B1

Description

Dipl. Ing. H. Wetämra* DIrI. Piiy?. B?. K. Finde _Q . . Dipl. Ing. F. A. Weldärtwm, Dipl. Chen. B. Hübet * "UfH 7982

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PIAT AUTO S.p.A. "*-
Corso Giovanni Agnelli 200

WA Turin / Italien

Anzeigeinstrument für die Betriebsbedingungen eines Verbrennunqsmotors für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft ein Anzeigeinstrument der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Art.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Anzeigeinstrument dieser Gattung so auszubilden, daß es einfach und kostengünstig herstellbar und in der_t Lage ist, zusammenfassend und unmittelbar visuelle Anzeigen der Betriebsbedingungen des Motors zu liefern, die von Seiten des Fahrzeuglenkers leicht und schnell interpretierbar sind und ihm die Bedienungshinweise nahelegen, die eine Optimierung des Motorbetriebes ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, auf die hiermit ausdrücklich verwiesen wird.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Teilansicht des Fahrgastraumes eines Automobils mit einem Armaturenbrett, an dem ein Anzeigeinstrument gemäß der Er-

findung angebracht ist,

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform des Anzeigeinstruments gemäß der Erfindung,

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Anzeigeinstruments gemäß Fig. 2,

Fig. 4 zeigt eine Frontansicht einer Scheibe für das in Fig. 2 und 3 dargestellte Anzeigeinstrument,

Fig. 5 zeigt ein Schaltschema des Anzeigeinstruments gemäß der Erfindung.

Wie aus Fig. 1 bis 3 hervorgeht, umfaßt das Anzeigeinstrument ein in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnetes Sichtgerät, das an dem Armaturenbrett 2 eines Automobils in einer derartigen Position befestigt ist, daß es vom Fahrzeuglenker leicht einsehbar ist. Das Sichtgerät 1 ist über eine Mehrzahl elektrischer Leiter 3 mit einer Verarbeitungsund Steuerschaltung 4 (Fig. 2) verbunden, die weiter unten näher beschrieben wird. Die Verarbeitungs- und Steuerschaltung 4 ist mit einer Mehrzahl von Sensoren 5 herkömmlicher Art verbunden, die elektrische Informationssignale liefern, welche für den Wert einer entsprechenden Betriebs größe oder eines entsprechenden Betriebsparameters des (nicht dargestellten) Fahrzeugmotors kennzeichnend sind. Diese elektrischen Sensoren sind ebenfalls weiter unten näher beschrieben. Die Verarbeitungs- und Steuerschaltung 4 vermag die genannten Informationssignale zu verarbeiten und liefert Steuersignale an das Sichtgerät 1. Letzteres liefert - wie sich aus der folgenden Beschreibung ergibt in Abhängigkeit von diesen Steuersignalen eine optische Anzeige, welche die Betriebsbedingungen des Fahrzeugmotors veranschaulicht.

Bei der in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform umfaßt das Sichtgerät 1 eine Tragkonstruktion, die aus einem

wannenförmigen Element 10 und einem Rahmen 11 besteht, der an dem Rand des wannenförmigen Elementes 10 fixierbar ist. Das Sichtgerät umfaßt ferner eine Scheibe 12 aus transparentem oder durchscheinendem Material von im wesentlichen rechteckiger Form sowie eine Platte 13/ die ebenfalls im wesentlichen Rechteckform besitzt und deren Abmessungen im wesentlichen denen der Scheibe 12 entsprechen. Die Platte 13 und die Scheibe 12 sind im Innern des wannenförmigen Elementes 10 angeordnet, derart daß die Platte 13 an Positionierungsvorsprüngen 14 anliegt, die aus der Bodenwandung des wannenförmigen Elementes 10 herausragen, während die Scheibe 12 an der Seite der Platte 13 anliegt, die der Öffnung des wannenförmigen Elementes 10 zugekehrt ist. Durch die Verbindung des Rahmens 11 mit · dem Rand des wannenfürmigen Elementes 10 sind auch die Scheibe 12 und die Platte 13 in ihrer Arbeitsposition im Innern des wannenförmigen Elementes 10 verspannt und gehalten .

Wie in Fig. 4 erkennbar ist, weist die Scheibe 12 auf einer ihrer Flächen ein orthogonales kartesisches Diagramm D auf, das die maximale von dem Fahrzeugmotor abgegebene Leistung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl wiedergibt. Das Diagramm D besitzt einen Referenzbereich R, der unten von einer horizontalen Seite 15 begrenzt ist, die als Abszissenachse dient und längs derer aufeinanderfolgend Zahlenwerte (10, 20, 30, 40, 50, 60 in Fig. 4) aufgetragen sind, die eine Skala von auf die Motordrehzahl bezogenen Werte bilden. (Bei dem Beispiel gemäß Fig. 4 entsprechen die aufgetragenen Zahlenwerte der ■ augenblicklichen Motordrehzahl geteilt durch 100).

Der Referenzbereich R ist an seiner Oberseite von einer Kurve C begrenzt, die den Verlauf der maximalen Motorleistung in Abhängigkeit von der Drehzahl wiedergibt. In dem dargestellten Beispiel ist diese Kurve unter Verwen-

dung einer logarithmischen Skala für die Ordinatenwerte aufgetragen. Der Referenzbereich R wird ferner von zwei vertikalen Seiten 16 und 17 begrenzt, die als Ordinatenachsen dienen und jeweils ein Ende des horizontalen Segmentes 15 mit dem entsprechenden Ende der Kurve C verbinden. In dem Referenzbereich R des Diagramms D ist außerdem eine Vielzahl von Kurven G aufgetragen, deren jede den geometrischen Ort der Punkte darstellt, denen in dem Diagramm D ein und derselbe Kraftstoffverbrauch in einer vorbestimmten Zeitspanne entspricht. In dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel entsprechen die gezeichneten Kurven G einem Kraftstoffverbrauch von 2.5, 3, 4, 5, 6, 8, 14, 20 Litern pro Stunde. Die Kurven G unterteilen den Referenzbereich R in eine Vielzahl von Streifen. Die in jedem Streifen des Diagramms D vorhandenen Punkte entsprechen Werten des stündlichen Kraftstoffverbrauches, die zwischen den Verbrauchswerten für die betreffenden Kurven G liegen, welche den jeweiligen Streifen begrenzen.

In dem Diagramm D sind ferner eine erste und eine zweite gerade Linie J bzw.K eingetragen, von denen jede den geometrischen Ort der zu dem Referenzbereich R gehörenden Punkte darstellt, denen im wesentlichen derselbe Wirkungs grad des riotors entspricht. Die Geraden J und K unterteilen das Diagramm D in drei Felder. Das zwischen der unteren Seite des Diagramms und der Geraden K liegende Feld stellt den Ort derjenigen Punkte dar, die einem Motorbetrieb mit mittelmäßigem Wirkungsgrad entsprechen. Die Punkte des zwischen den Geraden J und K liegenden Feldes entsprechen Betriebsbedingungen des Motors, bei denen letzterer mit gutem Wirkungsgrad arbeiten. Der zwischen den Kurven C und J liegende Teil des Diagramms entspricht Betriebsbedingungen mit optimalem Wirkungsgrad.

Die Platte 13 trägt an ihrer der Scheibe 12 zugewandten Seite eine Mehrzahl von Leuchtdioden 20 (Fig. 2), die matrixförmig innerhalb einer Region R' angeordnet sind, deren Form im wesentlichen dem auf der Scheibe 12 aufgetragenen Referenzbereich R entspricht. Die Leuchtioden 20 sind über die Leiter 3 mit der Verarbeitungs- und Steuerschaltung 4 verbunden. Diese Leiter 3 gehen von der Platte 13 aus und durchlaufen einen in der Bodenwandung des wannenförmigen Elementes 10 angebrachten Schlitz Die Platte 13 ist außerdem mit einer weiteren Vielzahl von Leuchtdioden 22 versehen, die über Leiter 3 mit der Verarbeitungs- und Steuerschaltung 4 verbunden sind und die eine zu der unteren Zeile der genannten Diodenmatrix parallele Reihe bilden, derart daß jede Diode 22 dieser Reihe mit einer entsprechenden Spalte von Leuchtioden 20 der genannten Matrix fluchtet.

Die Platte 13 trägt ferner an ihrer der Scheibe 10 zugewandten Seite eine alphanumerische Sichtanzeige 23, die in dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel zwei 7-Segment-Displays umfaßt, die oberhalb des Bereiches R¹ in der Nahe der linken Seite der Platte 13 nebeneinander liegen. Außerdem trägt die Platte 13 zwei optische Signalvorrichtungen 24 und 25, die beispielsweise ebenfalls aus Leuchtdioden bestehen und zwischen der alphanumerischen Sichtanzeige 23 und dem Bereich R¹ der Platte 13 nebeneinander angeordnet sind. Die alphanumerische Sichtanzeige 23 und die optischen Signalisierungsvorrichtungen 24 und 24 sind mit der Verarbeitungs- und Steuerschaltung 4 über die elektrischen Verbindungsleiter 3 verbunden.

In montiertem Zustand wird die transparente oder durchscheinende Scheibe 12 - wie erwähnt - mit der die Leuchtdioden 20, 22, 24 und 25 und die alphanumerische Sichtanzeige 23 tragenden Platte 13 derart verspannt, daß sie

- Sb -

-3-

diese berührt. Unter diesen Bedingungen sieht der Betrachter, der das Sichtgerät 1 von vorne beobachtet, im wesentlichen die in Fig. 4 gezeigte Darstellung. Der Beobachter sieht also das auf der Scheibe 12 aufgetragene Diagramm D und durch diese Scheibe 12 außerdem die alphanumerische Sichtanzeige 23, die Diodenmatrix 20, die darunterliegende Reihe von Leuchtdioden 22 und die Leuchtdioden 24 und 25.

Im folgenden sei anhand von Fig. 5 das Schaltschema einer Verarbeitungs- und Steuerschaltung 4 erläutert, welche sich zur Steuerung des vorangehend beschriebenen Sichtgerätes 1 eignet.

Mit 30 und 31 sind in Fig. 5 ein erster bzw. zweiter Geschwindigkeitssensor herkömmlicher Bauart bezeichnet, die der Motorwelle bzw. der Hauptwelle des Schaltgetriebes zugeordnet sind. Die Sensoren 30 und 31 liefern entsprechende elektrische Informationssignale, welche in jedem Augenblick für die Drehzahl der Motorwelle bzw. die Drehzahl der Hauptwelle des Schaltgetriebes kennzeichnend sind. Mit 32 ist ein Unterdrucksensor herkömmlicher Bauart bezeichnet, der in dem Ansaugkrümmer des Fahrzeugmotors angeordnet ist.

Die Verarbeitungs- und Steuerschaltung 4 umfaßt eine Eingangsschnittstellenschaltung 33, die mit den Sensoren 30 und 31 direkt und mit dem Sensor 32 über einen Analog-Digital-Wandler 34 verbunden ist. Die Eingangsschnittstellenschaltung 33 ist über einen Datenbus 35 mit einer Zentralprozessoreinheit (CPU) 36 verbunden. Diese Zentralprozessoreinheit 36 ist ihrerseits mit Lesespeichern (ROM) 37 über einen Adressenbus 38 und einen bidirektionalen Datenbus 39 verbunden. Der Speicher 37 ist über einen Adressenbus 41 und einen bidirektionalen Datenbus 43 mit einem Arbeitsspeicher (RAM) verbunden. Mit 44 ist

ein Steuerbus bezeichnet, der die Zentralprozessoreinheit 36 mit der Eingangsschnittstellenschaltung 33, den Speichern 37 und 40 und einer Ausgangsschnittstellenschaltung 45 verbindet. Letztere ist über eine Vielzahl elektrischer Verbindungsleiter 3 mit der auf der Platte 13 angeordneten alphanumerischen Sichtanzeige 23 sowie mit den ebenfalls dort angeordneten Leuchtdioden 20, 22, 24 und 25 verbunden.

Die Verarbeitungs- und Steuerschaltung 4 nimmt während des Betriebes die Ausgangssignale der Sensoren 30, 31 und 32 auf, verarbeitet sie und leitet mit Hilfe herkömmlicher Algorithmen aus ihnen Daten ab, die der Augenblicksleistung des Motors, dem von dem Motor in einer vorbestimmten Zeitspanne verbrauchten Kraftstoff und dem Kraftstoffverbrauch entsprechen, der für eine Fahrt über eine vorbestimmte Strecke auftritt (z.B.Kraftstoffverbrauch in Litern pro 100 km). Auf der Basis der ermittelten Daten liefert die Verarbeitungs- und Steuerschaltung 4 an ihrem Ausgang Signale zur Steuerung der Leuchtdiodenmatrix 20, der Leuchtdioden 22, der alphanumerischen Sichtanzeige 23 und der Leuchtdioden 24, 25, die sämtlich an der Platte 13 angeordnet sind. Während des Betriebes veranlaßt die Verarbeitungs- und Steuerschaltung 4 die Einschaltung derjenigen Leuchtdiode 20, deren Koordinaten in dem Diagramm D der Scheibe 12 im wesentlichen der von dem Motor entwickelten Augenblicksleistung und der augenblicklichen Drehzahl des Fahrzeugsmotors entsprechen. Das Aufleuchten dieser Leuchtdiode liefert dem Fahrzeuglenker eine Mehrzahl von Informationen. Es sei beispielsweise angenommen, daß die Verarbeitungs- und Steuerschaltung 4 in einem bestimmten Zeitpunkt die Einschaltung der in Fig.4 mit X bezeichneten Leuchtdiode veranlaßt. Das Aufleuchten dieser Leuchtdiode X liefert dem Fahrzeuglenker folgende Informationen:

-M-

- Der Motor läuft mit etwa 2250 Umdrehungen pro Minute,

- die Motorleistung ist wesentlich kleiner als die maximal mögliche Motorleistung bei dieser Umdrehungszahl,

- der stündliche Kraftstoffverbrauch liegt zwischen 4 und 5 Litern und

- der Motor arbeitet mit gutem Wirkungsgrad.

Wenn die Verarbeitungs- und Steuerschaltung 4 in einem späteren Zeitpunkt die Einschaltung der in Fig. 4 mit Y bezeichneten Leuchtdiode veranlaßt, liefert das Aufleuchten dieser Leuchtdiode Y dem Fahrzeuglenker hingegen folgende Informationen:

- Der Motor dreht sich mit einer Drehzahl von etwa 5000 Umdrehungen pro Minute,

- die von dem Motor entwickelte Leistung entspricht der größtmöglichen Leistung, die der Motor bei dieser Drehzahl erbringen kann,

- der Kraftstoffverbrauch liegt höher als 20 l/h und *- der Wirkungsgrad des Motors ist optimal.

Die Verarbeitungs- und Steuerschaltung 4 veranlaßt während des Betriebes in jedem Zeitpunkt zusammen mit der Einschaltung einer Diode 20 der genannten Leuchtdiodenmatrix die Einschaltung derjenigen Leuchtdiode 22, die vertikal mit der Spalte der Matrix fluchtet, der die in diesem Zeitpunkt eingeschaltete Leuchtdiode 20 angehört. Dies erlaubt dem Fahrzeuglenker ein leichteres Ablesen des Augenblickswertes der Motordrehzahl.

Die Verarbeitungs- und Steuerschaltung 4 liefert außerdem in jedem Zeitpunkt während des Betriebes Steuersignale für die alphanumerische Sichtanzeige 23 zur zahlenmäßigen Anzeige des Kraftstoffverbrauches, der für eine Fahrt über 100 km unter konstanter Beibehaltung der augenblicklichen Motorbedingungen erforderlich wäre.

Die Leuchtdioden 24 und 25, die vorzugsweise Licht von unterschiedlicher Farbe emittieren, werden dann aktiviert, wenn der Motor mit der minimalen Drehzahl läuft bzw. wenn die Motordrehzahl einen vorbestimmten Maximalwert überschreitet ("überdreht").

Das vorangehend beschriebene Anzeigeinstrument hat zahlreiche Vorteile:

In erster Linie vermag es eine Sichtanzeige zu liefern, die die Betriebsbedingungen des Fahrzeugmotors extrem zusammenfaßt. Durch ßebachtung des Instrumentes erkennt der Fahrzeuglenker unmittelbar den "Betriebspunkt" des Motors . und zwar sowohl bezüglich des Wirkungsgrades als auch des Verbrauches als auch der abgegebenen Leistung in Abhängigkeit von der Drehzahl. Das von dem Sichtgerät präsentierte Diagramm ermöglicht dem Fahrzeuglenker bei jedweder Fahrtbedingung eine Optimierung des eigenen Fahrverhaltens zur Erzielung des bestmöglichen Kompromisses zwischen den Leistungsmerkmalen des Motors und dem zur Erzielung dieser Leistungsmerkmale erforderlichen Kraftstoffverbrauch.Durch Beobachtung der auf dem Sichtgerät dargestellten Anzeigen kann der Fahrzeuglenker nämlich durch Einwirkung auf das Gaspedal und das Schaltgetriebe den "Betriebspunkt" des Motors in denjenigen Bereich des Diagramms D verschieben, der je nach Fahrbedingung des Fahrzeuges der günstigere ist.

Claims

Patentansprüche

1./Anzeigeinstrument für die Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge

- mit einer Mehrzahl von Sensoren (5) zur Erzeugung elektrischer Inforamtionssignale, die für den Wert einer entsprechenden Betriebsgröße oder eines Betriebsparameters des Motors kennzeichnend sind,

- mit einer Verarbeitungs- und Steuerschaltung (4) die mit den genannten Sensoren (5) in Verbindung steht und mittels derer die genannten Informationssignale verarbeitbar sind und die an ihrem Ausgang Steuersignale für ein Sichtgerät (1) liefert, welches zur Anordnung in den Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges und zur Wiedergabe von die! Betriebsbedingungen des Motors kennzeichnenden Sichtanzeigen bestimmt ist,

gekennzeichnet durch

- eine Tragkonstruktion (10, 11) mit einer Öffnung,

- eine Scheibe (12) aus transparentem oder durchscheinendem Material, die von der genannten Tragkonstruktion (10, 11) getragen und im Bereich der genannten Öffnung angeordnet ist, wobei die Scheibe (12) auf eine ihrer Flächen ein orthogonales kartesisches Diagramm (D) aufweist, welches die maximale Leistung des Motors in Abhängigkeit von seiner Drehzahl wiedergibt und welches einen Referenzbereich (R) umfaßt, der an der Unterseite von einer als Abszissenachse dienenden horizontalen Linie (15) und an der Oberseite von eine Kurve (C) begrenzt ist, die den Verlauf der maximalen Motorleistung in Abhängigkeit von der Drehzahl wiedergibt, und wobei der Referenzbereich (R) außerdem von zwei vertikalen Seiten (16, 17) begrenzt ist, die als Ordinatenachsen dienen und jeweils ein Ende der genannten horizontalen Linie (15) mit dem entsprechenden Ende der genannten Kurve (C) verbinden,

- eine Trägerplatte (13)/ die an einer Seite eine Vielzahl von Leuchtdioden (20) trägt, die innerhalb eines Bereiches (R¹), dessen Form im wesentlichen dem genannten Referenzbereich (R) der Scheibe (12) entspricht, matrixförmig angeordnet sind und die mit der genannten Verarbeitungs- und Steuerschaltung verbunden sind, wobei die Platte (13) von der genannten Tragkonstruktion (10, 11) in einer der Scheibe (12) zugewandten und benachbarten Position gehalten ist, derart daß die Leuchtdioden (20) dem Referenzbereich (R) der Scheibe (12) gegenüberliegen und jeder Leuchtdiode (20) Koordinaten in dem genannten Diagramm (D) der Scheibe (12) entsprechen und wobei ferner jede der genannten Leuchtdioden (20) von der Verarbeitungs- und Steuerschaltung (4) während des Betriebes aktivierbar ist, wenn die von dem Motor abgegebene Leistung und die Motordrehzahl im wesentlichen ihren Koordinaten in dem genannten Diagramm (D) entsprechen.

2. Anzeigeinstrument nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß auf dem auf der Scheibe (12) dargestellten Diagramm (D) eine Mehrzahl von Kurven (G) aufgetragen ist, deren jede den geometrischen Ort der Punkte des Referenzbereiches (R) bildet, denen im wesentlichen derselbe Wert der Kraftstoffmenge entspricht, die von dem Motor in einer vorbestimmten Zeitspanne verbraucht wird.

3. Anzeigeinstrument nach Anspruch 1 oder 2, d a d u· r c h gekennzeichnet, daß das auf der Scheibe (12) dargestellte Diagramm (D) ferner eine Mehrzahl von Kurven (J, K) umfaßt, deren jede den geometrischen Ort derjenigen dem Referenzbereich (R) angehörenden Punkte repräsentiert, denen im wesentlichen derselbe Wert des Wirkungsgrades des Motors entspricht.

- Τ2 -

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4. Anzeigeinstrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (13) außerdem mit einer weiteren Vielzahl von Leuchtdioden (22) versehen ist, die mit der Verarbeitungs- und Steuerschaltung (4) verbunden, unterhalb der Leuchtdiodenmatrix (20) angeordnet sind und eine den Zeilen dieser Matrix parallele Reihe bilden, derart daß jede Leuchtiode (22) dieser Reihe mit einer zugeordneten Spalte von Leuchtdioden (20) der Matrix fluchtet, und daß jede Leuchtdiode (22) dieser Reihe einem entsprechenden vorbestimmten Drehzahlwert des Motors zugeordnet und von der Verarbeitungs- und Steuerschaltung (4) aktivierbar ist, wenn die Motordrehzahl beim Betrieb im wesentlichen diesem vorbestimmten Drehzahlwert entspricht.

5. Anzeigeinstrument nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r ch gekennzeichnet, daß ferner eine an der Platte (13) gehalterte alphanumerische Sichtanzeige (23) vorgesehen ist, die mit der Verarbeitungs- und Steuerschaltung (4) verbunden ist und zur visuellen Anzeige der Kraftstoffmenge dient, die der Fahrzeugmotor für eine Fahrstrecke vorbestimmter Länge verbraucht.

6. Anzeigeinstrument nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine erste und eine zweite an der Platte (13) gehalterte optische Signalisierungseinrichtung (24, 25) vorgesehen sind, die ein erstes bzw. ein zweites Signal liefern, wenn beim Betrieb die Motordrehzahl einen vorgegebenen Minimalwert erreicht oder unterschreitet bzw. wenn die Motordrehzahl einen vorgegebenen Maximalwert erreicht oder überschreitet.