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Anzeigevorrichtung für die Wirtschaftlichkeit des
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Betriebs eines Kraftfahrzeugs Stand der Technik Die Erfindung betrifft
eine Anzeigevorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche Anzeigevorrichtung
ist z.B. aus der EP-A-23 283 bekannt. Dort werden mehrere Betriebsgrößen, wie beispielsweise
die Drehzahl, die Beschleunigung und die Last erfaßt und über eine Schwellwerteinrichtung
gruppiert. Einer bestimmten Kombination dieser gruppierten Betriebsgrößen wird dann
eine Bewertung der Fahrweise zugeordnet. Die Wertung der verschiedenen Kombinationen
ist in einem Speicher niedergelegt und wird durch verschiedenfarbige Signale dem
Fahrer mitgeteilt. Dadurch wird seine Fahrweise jeweils unmittelbar gewertet und
angezeigt. Diese Anordnung zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit des Betriebs eines
Kraftfahrzeugs gibt zwar dem Fahrer indirekt Hinweise über eine kraftstoffschonende
oder kraftstoffverschwendrische Fahrweise, die unabhängig
von der
direkten Messung des Kraftstoffverbrauchs ist, es müssen jedoch mehrere Betriebsgrößen
erfaßt und ausgewertet werden. Darüber hinaus hat diese Methode - wie auch die Methode
der direkten Erfassung des Kraftstoffverbrauchs - den Nachteil, daß beispielsweise
ein starker Beschleunigungsvorgang augenblicklich als unökonomisch angezeigt wird,
obwohl er als Einzelfall beispielsweise durch das Verkehrsgeschehen dem Fahrer aufgezwungen
ist.
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Dies führt zu einer stark wechselnden Anzeige, bei der die Gefahr
besteht, daß der Fahrer endlich doch keine für ihn verwertbare Aussage über seine
Fahrweise erhält.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung mit
dem kennzeichnenden Merkmal des Halptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß
nur eine einzige Betriebsgröße, nämlich die Beschleunigung bzw. Verzögerung (negative
Beschleunigung) erfaßt zu werden braucht und daß dem Fahrer ein Urteil über seine
Fahrweise vermittelt wird, das während eines bestimmten Intervalls ermittelt wurde.
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Dadurch werden beispielsweise kurzzeitige, einzelne unökonomiche Betriebsweisen
nicht angezeigt, wenn die übrige Fahrweise überwiegend ökonomisch war. So führen
auch einzelne verkehrsbedingt unökonomische Fahrreaktionen nicht unmittelbar zu
einer Anzeige. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, daß die notwendigerweise
zu erfassende Beschleunigung aus dem ohnehin vornandenen Raddrehzahlsignal für die
Geschwindigkeitsanzeige des Fahrzeugs abgeleitet werden kann.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Anzeigevorrichtung
möglich.
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Besonders vorteilhaft ist es, für verschiedene Fahrbedingungen (z.B.
Stadtverkehr, Autobahnverkehr usw.) verschiedene Beschleunigungssollwerte vorzugeben.
Dadurch wird der Tatsache Rechnung getragen, daß üblicherweise beim Fahrbetrieb
auf der Autobahn weniger Beschleunigungen bzw. Verzögerungen auftreten, als beispielsweise
im Stadtverkehr. Diese verschiedenen Sollwerte können entweder manuell oder auch
vorteilhaft automatisch vorgegeben werden, indem die Fahrbedingung durch Bildung
des Mittelwerts von zurückliegenden Fahrgeschwindigkeitswerten erkannt und in Abhängigkeit
davon der jeweilige Sollwert gebildet wird. Zur Erkennung einer solchen Fahrbedingung
können vorzugsweise auch noch zurückliegende Lenkaktivitäten verwendet werden, die
ebenfalls im Stadtverkehr häufiger und stärker als beispielsweise beim Autobahnverkehr
auftreten.
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Schließlich ist es auch besonders vorteilhaft, einen Mittelwert von
Sollwertsüberschreitungen über ein vorgegebenes Intervall zu bilden und den Zeittakt
für die Erfassung dieser Sollwertsüberschreitungen einstellbar zu machen. Dadurch
kann der Fahrer selbst festlegen, wie groß das zurückliegende Intervall sein soll,
für das eine Gesamtbewertung seiner Fahrweise abgegeben werden soll.
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Schließlich kann die Bewertung der Wirtschaftlichkeit einstufig oder
besser noch mehrstufig erfolgen, wenn eine differenziertere Wertung erwünscht ist.
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Schließlich können die Beschleunigungswerte vorteilhaft vor ihrer
Aufsummierung funktional in dem Sinne gewertet werden, daß höhere Beschleunigungswerte
überproportional gewichtet werden. Dadurch geht eine grob unwirtschaftliche Fahrweise
beispielsweise stärker in die Wertung ein, als dies bei einfacher Wertung der Fall
sein würde. Eine solche überproportionale Wichtung kann beispielsweise eine quadratische
Erfassung der Beschleunigungswerte sein.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur
1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels, Figur 2 ein Blockschaltbild zur
Erläuterung der automatischen Erkennung von Fahrbedingungen und eine entsprechende
Vorgabe von Beschleunigungssollwerten, Figur 3 ein spezielles Beispiel einer Vorrichtung
zur Aufsummierung nacheinander erfaßter Werte bzw. zur Mittelwertbildung und Figur
4 ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer überproportionalen Wichtung höherer
Beschleunigungswerte.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels Der Kraftstoffverbrauch eines
Kraftfahrzeugs ist einerseits abhängig von festliegenden Gegebenheiten, wie z.B.
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Fahrzeugtyp, Beladung, Streckenverlauf, Verkehrssituation, Geschwindigkeitsbeschränkungen,
Windverhältnisse und Transportauftrag, andererseits kann dieser durch die aktt le
ftiation vorgegebene Normalverbrauch auch durch unnötige Beschleunigungs- und Abbremsvorgängen
weit überschritten werden. Die Beschleunigung, negativer
und positiver
Art, kann somit als bestimmender Parttmeter für die Beurteilung der Wirtschaftlichkeit
des Betriebs eines Kraftfahrzeugs angesehen werden. Es hat sich nun gezeigt, daß
entsprechend der verschiedenen Fahrsituationen auf unterschiedlichen Strecken mit
unterschiedlichen Geschwindigkeitsprofilen, jeweils ein Wert vorgebbar ist, der
eine quantitative Aussage über die Anzahl und den Betrag von unvermeidbaren Bremaverzögerungen
erlaubt. Alle Bremsvorgänge, die dieses Normal Überschreiten, bedeuten somit eine
unnötige Vernichtung von Energie und einen Mehrverbrauch an Kraftstoff. Die integrale
Abweichung des Istwertes vom Normal ergibt somit am Ende eines Beobachtungsintervalls
eine Größe, die eine objektive Beurteilung der Wirtschaftlichkeit erlaubt. Da die
Verzögerungswerte aller üblichen Straßenverkehrsfahrzeuge ähnlich sind, genügt es,
Schwellwerte festzulegen, die für alle normalen Kraftfahrzeuge gelten. Dabei können
natürlich prinzipiell anstelle von Verzögerungen (negative Beschleunigungen) auch
positive Beschleunigungen zur Ermittlung einer solchen Aussage herangezogen werden.
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In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ausgang
eines Drehzahlsensors 10, der der Raddrehzahl, also der Geschwindigkeit des Fahrzeugs
proportionale Signale n erzeugt, mit dem Rücksetzeingang R eines ersten Zählers
11, mit dem Setzeingang eines Zwischenspeichers 12 sowie mit einem Eingang eines
Frequenzteilers 13 verbunden. Ein Taktfrequenzgenerator 14 ist mit dem Takteingang
C des ersten Zählers 11 sowie mit einem Eingang eines zweiten Frequenzteilers 15
verbunden, dessen Teilerverhältnis einstellbar ist Die Zahlenausgänge des Zählers
11 sind mit Zahleneingängen des Zwischenspeichers 1 verbunden.
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Dessen Zahlenausgänge sind über eine Reziprokwertbildungsstufe
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mit einer Differenzierstufe 17 zur Bildung von Beschleunigungswerten b aus Geschwindigkeitswerten
v verbunden. Die Zahlenausgänge dieser Differenzierstufe 17 sind einer Summierstufe
18 zugeführt, deren Summiertakt durch die Ausgangssignale des Frequenzteilers 13
vorgegeben wird. Eine beispielsweise Ausführung einer solchen Summierstufe ist in
Figur 3 dargestellt und näher beschrieben. Die Ausgänge der Summierstufe 18, wie
auch die Ausgänge eines Sollwert speichers 19 sind einer Differenzbildungsstufe
20 zugeführt, wo die Differenz der im vorgegebenen Intervall erfaßten und aufsummierten
Beschleunigungsvorgänge und des jeweils vorgegebenen Beschleunigungssollwerts bx
gebildet wird. Die ausgangsseitig erzeugten Werte für die Sollwertüberschreitung
d b werden einer Mittelwertbildungsstufe 21 zugeführt, wobei der Takt der nacheinander
zur Bildung des Mittelwerts herangezogenen Sollwertsüberschreitungen durch die Ausgangssignale
des Frequenzteilers 15 vorgegeben wird. Der Ausgang dieser Mittelwertbildungsstufe
21 ist einer Dekodier- und Anzeigeeinheit 22 zugeführt.
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Die Wirkungsweise des in Figur 1 dargestellten ausführungsbeispiels
besteht darin, daß zunächst aus den durch den Drehzahlsensor 10 erfaßten geschwindigkeitsabhängigen
Signalen Drehzahlwerte, insbesondere Verzögerungswerte gebildet werden. Das geschieht
dadurch, daß jeweils von Drehzahlsignal zu Drehzahlsignal im Zähler 11 Taktsignale
aufsummiert werden. Vor dem periodischen Rücksetzen dieses Zählers 11 durch ein
neues Drehzahlsignal n wird der ermittelte Wert in den Speicher 12 übernommen. Da
dieser
Wert umgekehrt proportional zur Geschwindigkeit @@@ wird durch die Reziprokwertbildungsstufe
16 ein geschwindigkeitsabhängiger Wert v erzeugt. Aus diesem wird durch zeitliche
Ableitung in der Differenzierstufe 17 ein jeweils aktueller Verzögerungswert b erzeugt.
Diese an der Summierstufe 18 anliegenden Werte b werden im Takt der Ausgangssignale
des Frequenzteilers 13, also in Abhängigkeit der Drehzahlsignale n aufsummiert.
Ein solcher Summiervorgang kann im einfachsten Falle bei einem Teilungsverhältnis
von 1 bei jedem Drehzahlsignal, bei einem Teilungsverhältnis von 10 z.B. bei jedem
zehnten Drehzahlsignal erfolgen. Die Wahl des Teilerverhältnisses hängt von der
Zahl der erzeugten Drehzahlimpulse pro Radumdrehung, dem Speicherinhalt der Summierstufe
18 und dem Wunsch ab, wie oft Drehzahlwerte bzw. Verzögerungswerte nacheinander
erfaßt werden sollen.
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In der Differenzbildungsstufe 20 wird die Summe der erfaßten Verzögerungswerte
mit einem Sollwert bx verglichen, der ein Maß für die Anzahl und den Betrag von
unvermeidbaren Bremsverzögerungen darstellt. Da dieses Maß bei unterschiedlichen
Fahrbedingungen (z.B. Stadtverkehr, Autobahnverkehr, Landstraßenverkehr usw.) sehr
unterschiedlich sein kann, werden der Differenzbildungsstufe 20 entsprechende unterschiedliche
Sollwerte b1 bis b4 vorgegeben.
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Die Auswahl bzw. Zuordnung zur aktuellen Fahrbedingung kann über einen
manuellen Schalter erfolgen, über eine automatische Erfassung der jeweiligen Fahrbedingung
(z.B.
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gemäß Figur 2) oder kontinuierlich in Abhängigkeit der jeweiligen
Fahrbedingung gemäß Figur 2 vorgegeben sein. Am Ausgang der Differenzbildungsstufe
20 wird ein der Sollwertüberschreitung entsprechendes Signal b b erzeugt. Diese
Werte A b werden im Takt der Ausgangssignale des Frequenzteilers 15 aufsummiert
und ein Mittelwert gebildet. Da dieser Takt einstellbar ist, hat der
Fahrer
die Möglichkeit, das Intervall zu wählen, über das er eine Aussage bezüglich der
Wirtschaftlichkeit des Betriebs des Kraftfahrzeugs wünscht. Ein solches Intervall
kann z.B. die vergangenen fünf Minuten oder die vergangene Stunde erfassen oder
auch eine gewisse zurückgelegte Fahrstrecke in km. In Abhängigkeit der gemittelten
Sollwertsüberschreitung, die ausgangsseitig an der Mittelwertbildungsstufe 21 anliegt,
wird die Dekodier- und Anzeigeeinheit 22 dadurch angesteuert, daß der Wert der mittleren
Sollwertsüberschreitung dekodiert und in Abhängigkeit davon eine von vier Leuchten
23 bis 26 angesteuert wird. Diese Anzahl ist natürlich willkürlich gewählt, im einfachsten
Fall kann es sich auch nur um einzige Leuchte handeln, deren Aufleuchten einen unwirtschaftlichen
Betrieb kennzeichnet. Bei mehreren Leuchten 23 bis 26 kann das Maß der Unwirtschaftlichkeit
differenziert angezeigt werden. Anstelle von Leuchten können prinzipiell natürlich
auch akustische Signale, wie unterschiedliche Tonfolgen oder ein Sprachgenerator
treten, der die Aussage direkt in Form der menschlichen Sprache abgibt, Es versteht
sich, daß in einer einfachsten Ausführungsform die Stufen 15, 21 entfallen können,
wodurch die Möglichkeit entfällt, das Intervall festzulegen, über das die Wirtschaftlichkeit
des Betriebs beurteilt werden soll.
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In Figur 2 ist eine Schaltung dargestellt, durch die Verzögerungssollwerte
bx automatisch in Abhängigkeit der verschiedenen Fahrbedingungen vorgegeben werden
können.
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Der am Ausgang der Reziprokwertbildungsstufe 17 erzeugte Geschwindigkeitswert
v wird zusätzlich einer Mittelwertbi1dung'stufe 30 zugeführt, wobei der Takt für
die auftXirl:Lruderfolgende Wertung von Geschwindigkeitswerten durch den Ausgang
eines Frequenzteilers 31 vorgegeben wird, dessen Eingang Drehzahlsignale n zugeführt
sind.
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Die Ausgänge der Mittelwertbildungsstufe 30 sind einem
Funktionsgenerator
32 zuge führt, der :nh.lntl vlll.KcAcllcrlrt.
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Kennlinien in Abhängigkeit des während vrgancnir Lntervalle erfaßten
Geschwindigkeitsmittelwerts einen Sollwert bx vorgibt. Die Auswahl verschiedener
vorgegebener Kennlinien, bzw. deren Verschiebung erfolgt zusätzlich in Abhängigkeit
von zurückliegenden Lenkaktivitäten über einen Lenkstellungsgeber 33.
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Die Wirkungsweise der dargestellten Anordnung beruht auf der Überlegung,
daß die mittlere Geschwindigkeit eines vergangenen Intervalls ein Maß für die Fahrbedingung
ist. So liegt z.B. die mittlere Geschwindigkeit im Stadtverkehr bei ca. 20 bis 25
km/h und die mittlere Geschwindigkeit auf Autobahnfahrten bei über 100 km/h. Zur
Bildung des Mittelwerts werden wiederum nacheinander im Takt von Drehzahlsignalen
n in Abhängigkeit des Teilungsverhältnisses des Frequenzteilers 31 Geschwindigkeitswerte
v erfaßt und entsprechend dem Speicherinhalt der Mittelwertsbildungsstufe 30 ein
Mittelwert über ein zurückliegendes Intervall gebildet. Dies wird im Zusammenhang
mit Figur 3 noch näher erläutert. Anhand im Funktionsgenerator vorgegebener Kennlinien
wird dann aus diesem Mittelwert ein Verzögerungssollwert bx erzeugt, der alternativ
zum Sollwertspeicher 19 der Differenzbildungsstufe 20 zugeführt wird. In Abhängigkeit
dieser mittleren Geschwindigkeit kann natürlich auch eine Umschaltung zwischen den
Sollwerten b1 bis b4 gesteuert werden. Die weitere Überlegung ist, daß die Zahl
und der Betrag von Lenkausschlägen des Fahrzeugs, die über den Lenkstellungsgeber
33 erfaßt werden, ebenfalls ein Maß der Fahrbedingung darstellt. So wird gewöhnlich
die Zahl und der Betrag von Lenkbewegungen im Stadtverkehr größer ausfallen als
beispielsweise auf der Autobahn, Gemäß der Erfassung von aufsummierten Beschleunigungswerten
in
der Summenstufe 18 wird nun eine Bewertung der vergangenen Lenkstellbewegungen gebildet
und in Abhängigkeit davon die Kennlinien im Funktionsgenerator 32 verschoben bzw.
zwischen Kennlinien ausgewählt. In einem einfacheren Ausführungsbeispiel kann eine
solche zusätzliche Beeinflussung durch Lenkstellbewegungen natürlich auch entfallen.
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Es sei festgehalten, daß natürlich die Summierung von Werten in einer
Summierstufe 18 und der Bildung eines Mittelwerts in einer Mittelwertbildungsstufe
21, 30 prinzipiell gleichen Charakter haben, da auch in einer Mittelwertbildungsstufe
zunächst verschiedene Werte aufsummiert werden und dann eine Division durch die
Zahl der aufsummierten Werte durchgeführt wird. Da diese Division lediglich einen
konstanten Faktor darstellt, kann diese auch bei einem zu vergleichenden Wert oder
einem Dekodierwert berücksichtigt werden.
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Das in Figur 3 dargestellte Schaltungsbeispiel zeigt eine mögliche
Ausführungsform einer Summierstufe 18, bzw.
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einer Mittelwertbildungsstufe 21, 30. In vier Schieberegister mit
je 256 Speicherplätzen werden im Takt einer angelegten Taktfrequenz C 4-Bit-Datenworte
eingelesen und durchgeschoben. Sollen anstelle von 4-Bit-Datenworten 8-Bit-Datenworte
zu einem Mittelwert verarbeitet werden, so müssen entsprechend acht Register vorgesehen
sein.
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Eine diesen Schieberegistern 40 bis 42 zugeordnete Addierstufe 44
ist mit ihrem addierenden Eingang mit der jeweils ersten Speicherzelle und mit ihrem
subtrahierenden Eingang mit der jeweils letzten Speicherzelle der Schieberegister
40, 43 verbunden. Der Addierstufe 44 ist eine Divisionsstufe 45 nachgeschaltet.
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Die Wirkungsweise dieser an sich bekannten Anordnung arbeitet nach
der sogenannten Transienten-Speichermethode. Jedes im Takt der Taktfrequenz C in
die erste Speicherzelle eingeschobenes Datenwort wird im Takt dieser Taktfrequenz
in der Addierstufe 44 aufaddiert. Erreicht ein solches Datenwort dann nach 255 Takten
die letzte Speicherzelle, so wird es in der Addierstufe 44 wieder abgezogen. In
der Addierstufe 44 iiegt somit die Summe aller Datenworte der Speicherzellen 1 bis
255 vor.
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Soll die in Figur 3 dargestellte Anordnung zur Mittelwertbildung verwendet
werden, so muß die Summe der aufaddierten 4-Bit-Worte noch durch die Zahl 255 in
der Divisionsstufe 45 geteilt werden. Bei Verwendung dieser Anordnung für die Mittelwertbildungsstufe
21 bedeutet dies, daß bei einer Teilung der Taktfrequenz durch den Frequenzteiler
15 auf 1-Sekunden-Impulse der gebildete Mittelwert A b ein zurückliegendes Intervall
von etwas mehr als neun Minuten umfasst. Durch Veränderung des Teilungsfaktors kann
dieses Intervall verändert werden.
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Es sei noch betont, daß natürlich grundsätzlich die Teilungsverhältnisse
aller dargestellter Frequenzteiler bei Bedarf variabel ausgestaltet werden können.
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Das in Figur 4 dargestellte Blockschaltbild zeigt eine überproportionale
Bewertung höherer Verzögerungswerte (negative Beschleunigungswerte) bei der Aufsummierung.
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Bevor die Verzögerungswerte b der Summierstufe 18 zugeführt werden,
erfolgt eine funktionale Bewertung im Funktionsgenerator 50. Eine solche funktionale
Bewertung kann z.B. eine quadratische Funktion sein. Der Sinn
dieser
Anordnung ist, daß höhere Verzögerungen überproportional in die Wertung einer unwirtschaftlichen
Fahrweise eingehen, d.h., daß gröbere "Fahrfehler" überproportional bestraft werden.
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L e e r s e i t e