DE2600281A1

DE2600281A1 - Frequenzabhaengiger schaltkreis, insbesondere zum steuern eines stellungsbegrenzers fuer die drosselklappe der brennkraftmaschine eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE2600281A1
Application number: DE19762600281
Authority: DE
Inventors: Paul D Stokes; Dennis D Talmage
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1975-01-08
Filing date: 1976-01-07
Publication date: 1976-07-15
Also published as: US3914619A; GB1495309A; CA1033421A; DE2600281C2

Description

Patentanwälte
Dipl.-Ing. W.Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem

Frankfurt am Main Staufenstrasse

In Sachen:

Ford-Werke Aktiengesellschaft
Ottoplatz 2
5ooo Köln

Frequenzabhängiger Schaltkreis, insbesondere zum Steuern eines Stellungsbegrenzers für die Drosselklappe der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.

Die Erfindung betrifft einen frequenzabhängigen Schaltkreis, insbesondere zum Steuern eines Stellungsbegrenzers für die

Drosselklappe der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dergestalt, daß diese zumindest teilweise geöffnet bleibt, wenn die Motordrehzahl oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt.

Bei Kraftfahrzeugen ist es bisweilen erwünscht, die Drosselklappe der Brennkraftmaschine bei Maschinendrehzahlen oberhalb eines vorbestimmten Wertes in einer teilweise geöffneten Stellung zu halten, um die Menge an unerwünschten Abgasen zu minimieren. Das Halten der Drosselklappe in einer teilweise geöffneten Stellung kann besonders erwünscht sein, während der Motor in seiner Drehzahl zurückgeht. Vorrichtungen, welche die Drosselklappenstellung auf einen teilweise offenen Zustand begrenzen, wenn sich die Maschinendrehzahlen oberhalb eines bestimmten Niveaus befinden, sind im

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Handel und damit wohlbekannt. Sie sind jedoch, da sie rein mechanisch wirken, verhältnismäßig aufwendig und teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und diese mechanischen Vorrichtungen durch einen frequenzabhängigen elektronischen Schaltkreis zu ersetzen, der einfach und billig herstellbar ist und praktisch keinen Raum benötigt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen ersten und einen zweiten, mit je einem Auslöseeingang und je einem Ausgang versehenen Multivibrator zur Erzeugung von pulsierenden Ausgangssignalen in Abhängigkeit von den Signalen am Auslöseeingang, wobei der Ausgang des ersten Multivibrators an den Auslöseeingang des zweiten Multivibrators angeschlossen ist, einen ersten, dem ersten Multivibrator zugeordneten Zeitkreis zur Festlegung der Zeitdauer der Ausgangsimpulse des ersten Multivibrators, einen zweiten, dem zweiten Multivibrator zugeordneten Zeitkreis zur Festlegung der Zeitdauer der Ausgangsimpulse des zweiten Multivibrators, Schaltungskomponenten zum Rückstellen des ersten Zeitkreises in Abhängigkeit von der Signalfrequenz am Auslöseeingang des ersten Multivibrators, Schaltungskomponenten zum Rückstellen des zweiten Zeitkreises in Abhängigkeit von der Signalfrequenz am Auslöseeingang des zweiten Multivibrators und zwischen dem Ausgang des zweiten Multivibrators und dem ersten Zeitkreis angeordnete Schaltungskomponenten zum Verändern der Zeitcharakteristik des ersten Zeitkreises in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des zweiten Multivibrators.

Mit dem erfindungsgeir.äßen Schaltkreis läßt sich eine Hysterese in der Schaltfunktion erzielen, die den Schaltkreis veranlaßt, in einem ersten Zustand ein Ausgangssignal mit einem ersten Zustand bei einem ersten vorbestimmten Frequenzbereich des Eingangssignals zu schaffen, wenn die Frequenz

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des Eingangssignals zunimmt, und dieses Ausgangssignal in einen zweiten Zustand bei einer vorbestimmten zweiten Frequenz unterhalb derjenigen der ersten vorbestimmten Frequenz umzuschalten, wenn die Frequenz des Eingangssignals abnimmt. Diese Hysterese schafft eine Stabilität in der Schaltfunktion des Kreises.

Die beiden wieder ausschaltbaren monostabilen Multivibratoren sind vorzugsweise zu einem integrierten Baustein vereinigt, wie er unter der Typenbezeichnung 556 im Handel verfügbar ist und beispielsweise als Dual-Timer des Typs NE556 von der Firma Signetics Corporation in den USA hergestellt wird.

Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Stellu.ngsbegrenzung für die Drosselklappe der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einem elektrischen Signal und

Fig. 2 in einem Wirkschaltplan einen frequenzabhängigen Schaltkreis nach der Erfindung zur Steuerung der Vorrichtung nach Fig. 1.

In den beiden Zeichnungsfiguren sind identische Teile mit denselben Bezugszeichen versehen, und Werte und Typennummern für die einzelnen Schaltkreiskomponenten sind nur Beispielsangaben ohne einschränkende Bedeutung.

Die in Fig. 1 gezeigte schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Stellungsbegrenzung der Drosselklappe einer Brennkraftmaschine zeigt einen Ansaugkrümmer 1o, auf dem ein Vergaser 12 angeordnet 1st. Der Vergaser 12 hat eine Drosselklappe 14, die in ihrer voll geschlossenen Stellung gezeigt

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ist. Die Drosselklappe 14 ist in herkömmlicher Weise um ihre Montageachse schwenkbar. Ein Hebel 16 ist mittels einer Schraube 18 an dem einen Ende der Welle befestigt, um die sich die Drosselklappe 14 dreht. Ein Gestänge 2o setzt schwenkbar am Hebel 16 bei 22 an. Das entgegengesetzte Ende 24 des Gestänges 2o ist derart abgebogen, daß es in ein Langloch 26 innerhalb des beweglichen Gliedes eines Unterdruckmotors 3o eingreift und in diesem verschieblich ist.

Der Unterdruckmotor 3o hat eine flexible Membran 32, die das Gehäuse 34 des Unterdruckmotors in Kammern 36 und 38 unterteilt. Luft aus der Atmosphäre vermag frei in die Kammer durch einen Schlitz im Gehäuse 34 einzutreten, durch welchen sich das bewegliche Glied 28 erstreckt. Die Membran 32 wird mit Hilfe einer Druckfeder 4o, die innerhalb der Kammer 38 angeordnet ist, in Richtung zur Kammer 36 verspannt. Wenn Unterdruck auf die Kammer 38 über eine damit verbundene Einlaßleitung 42 gegeben wird, wird die Membran 42 nach links mit bezug auf Fig. 1 gegen die Kraft der Druckfeder 4o gezogen. Die Bewegung der Membran 32 nach links wird von einer Einstellschraube 44 begrenzt. Mit der Bewegung der Membran 32 bewegt sich auch das damit verbundene Glied 28 nach links mit bezug auf Fig. 1.

Der Unterdruckmotor 3o ist am Gehäuse des Vergasers 12 mittels eines Halters 46 befestigt. Wenn die Einlaßleitung 42 des Unterdruckmotors mit einem Vakuumsignal beaufschlagt wird, wird der bewegliche Arm 28 nach links gezogen und zieht das Gestänge 2o mit sich, das seinerseits den Hebel 16 und die Drosselklappe 14 um deren Achse verschwenkt. Dies öffnet die Drosselklappe 14 in eine minimale teilweise geöffnete Stellung. Der Betrag, um den die Drosselklappe 14 geöffnet wird, wird von der Einstellung der Stellschraube 44 bestimmt, welche den Weg der Membran 32 des Unterdruckinotors begrenzt. Die Drosselklappe 14 kann selbstverständlich in größeren

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Ausmaß, als dies durch Betätigung des Unterdruckmotors 3o erfolgt, geöffnet werden, da das Gestänge 2o frei innerhalb des Langlochs 26 beweglich ist.

Der Unterdruckmotor 3o wird durch ein Magnetventil 48, einen Transistor Q4 und, falls erwünscht, einen Unterdruckschalter 5o gesteuert, welcher auf das Unterdruckniveau im Ansaugkrümmer 1o anspricht.

Elektrische Klemmen 52, 54 und 56 sind die Anschlußklemmen des in Fig. 2 gezeigten elektronischen Schaltkreises. Eine an die Klemme 52 angeschlossene Leitung 58 führt Gleichspannung über einen Anschlußstecker 6o zu dem einen Ende einer Wicklung 62, welche die Betätigung des Magnetventils 48 steuert. Das andere Ende der Wicklung 62 ist ebenfalls in den Anschlußstecker 6o geführt und über eine Leitung 64 mit der Klemme 54 des in Fig. 2 gezeigten elektronischen Schaltkreises verbunden, in welchem sich-der Transistor Q4 befindet. Der Transistor Q4 ist ein Leistungstransistor, dessen Kollektor an die Klemme 54 und dessen Emitter an die Klemme 56 angeschlossen sind.

Eine Leitung 66 verbindet die Klemme 56 des Transistors Q4 mit einer Klemme 68 des Unterdruckschalters 5o. Der Unterdruckschalter 5o weist ein Gehäuse auf, das aus zwei schlisseiförmigen Teilen 7o und 72 besteht, zwischen denen eine flexible Membran 74 eingespannt ist. Die zwischen der Membran 74 und dem Gehäuseteil 72 gebildete Kammer 76 steht über eine öffnung 78 unter Atmosphärendruck. Die zwischen der Membran 74 und dem anderen Gehäuseteil 7o gebildete Kamn.er 8o ist über eine Rohrleitung 82, ein T-Stück 84 und eine Rohrleitung 86 mit dem Inneren des Ansaugkrümmers 1o verbunden. Wenn das Unterdruckniveau innerhalb des Ansaugkrümmers 1o ausreichend hoch ist, wird ein an der Klemme 68 des Unterdruckschalter8 5o angebrachter beweg-

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licher Kontaktarm 88 mit Hilfe der Membran 74 gegen die Wirkung einer Druckfeder 9o in elektrische Berührung mit einer Elektrode 92 gedrückt, die mit einer Masseklemme 94 des Unterdruckschalters 5o elektrisch verbunden ist. Der Unterdruckschalter 5o kann kalibriert sein, um elektrische Kontinuität zwischen seinen Klemmen 68 und 94 bei beispielsweise Unterdruckniveaus in der Kammer 8o von etwa 48o mm Quecksilbersäule zu erhalten.

Das Magnetventil 48 hat einen beweglichen Tauchanker 96, der die gezeigte Stellung einnimmt, wenn die Wicklung 62 stromlos ist. In diesem Zustand tritt Luft unter Atmosphärendruck frei in das Magnetventil über einen Durchlaß 98 ein. Dieser Durchlaß enthält eine kleine Düse 1oo. Durch diese Düse vermag die Luft längs des Tauchankers 96 zu strömen, welcher unrunden Querschnitt besitzt, und in einen Auslaßkanal 1o2 einzutreten, welcher über eine Rohrleitung 1o3 mit der Kammer 38 im Unterdruckmotor 3o in Verbindung steht.

Wenn die Wicklung 62 des Magnetventils 48 erregt wird, wird der Tauchanker 96 nach oben mit bezug auf Fig. 2 gezogen, wodurch die Düse 1oo verschlossen wird und der Auslaßkanal 1o2 in Verbindung mit einem Kanal 1o4 gelangt. Ein poröses Metallfilter 1o6 schafft eine atmosphärische Anzapfung für den Kanal 1o4 zur Unterstützung der Betätigung des Magnetventils 48. Der Kanal 1o4 steht über eine Rohrleitung 1o8, das T-Stück 84 und die Rohrleitung 86 mit dem Inneren des Ansaugkrümmers Io in Verbindung. Dadurch gelangt, wenn das Magnetventil 48 erregt wird, der Unterdruck aus dem Ansaugkrümmer zur Kammer 38 des Unterdruckmotors 3o über den Kanal 1o4 und den über die Rohrleitung 1o3 an die Kammer 38 angeschlossenen Ventilauslaßkanal. Somit wird der Unterdruckmotor stets dann, wenn die Wicklung des Magnetventils 48 erregt wird, dergestalt betätigt, daß die Drosselklappe an einem vollständigen Schließen dergestalt gehindert wird, daß sie mindestens in einer teilweise offenen Stellung verbleibt. 609829/0262

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Die Aufgabe der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung besteht darin, die Drosselklappe 14 am vollständigen Schließen zu hindern, wenn die Maschinendrehzahl oberhalb eines vorbestimmten Niveaus von beispielsweise 185o U/min, liegt, insbesondere wenn die Brennkraftmaschine in der Drehzahl heruntergeht. Der Unterdruckschalter 5o stellt derartige Drehzahlverlangsamungen fest, weil das Unterdruckniveau im Ansaugkrümmer unter diesen Bedingungen zunimmt. Der Kollektor-Emitter-Ausgangspfad des Transistors Q4 ist in Reihe mit dem Unterdruckschalter 5o und in Reihe mit der Wicklung 62 des Unterdruckventils 48 geschaltet. Der Ausgangspfad des Transistors Q4 ist völlig leitend, wenn immer die Maschinendrehzahl oberhalb eines vorbestimmten Niveaus liegt, und das Unterdruckventil 48 wird, wenn der Unterdruck im Ansaugkrümmer 1o ausreichend hoch ist, um den Unterdruckschalter 5o zu schließen, erregt und betätigt den Unterdruckmotor 3o zur Begrenzung der Stellung der Drosselklappe 14.

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Von besonderer Bedeutung in bezug auf die Erfindung ist der in Fig. 2 gezeigte elektronische Schaltkreis, in welchem der Ausgangstransistor Q4 einen Teil bildet. Der Schaltkreis nach Fig. 2 enthält einen frequenzabhängigen Kreis, der in seiner Gesamtheit mit 11o bezeichnet ist und Eingangsklemmen 112, 114 und 116, die Spannungsversorgungsklemme 52 sowie die Ausgangsklemmen 54 und 56 aufweisen. Eine elektrische Gleichspannungsquelle 118, die vorzugsweise von einer herkömmlichen Kraftfahrzeugbatterie gebildet ist, ist mit ihrer negativen Klemme über eine Leitung 12o bei 122 an Masse und die Eingangsklemme 116 des frequenzabhängigen Schaltkreises 11o angeschlossen. Eine Leitung 124 des Schaltkreises 11o bildet somit deren Masseleitung. Die positive Klemme der Gleichspannungsquelle 118 ist über eine Leitung 126 an einen herkömmlichen Kraftfahrzeug-Zündschalter 128 geführt. Die andere Klemme des Zündschalters 128 ist über eine Leitung 13o mit der Eingangsklerame 112 des frequenzabhängigen Schaltkreises 11o verbunden. Dies bildet die positive Spannungs-

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Versorgung für den Schaltkreis 11o.

Die Klemme 112 des Schaltkreises 11o ist über einen Widerstand R1 mit einer positiven Versorgungsleitung 132 verbunden. Diese Leitung wird im wesentlichen auf dem Potential der an die Klemme 112 angeschlossenen Versorgungsleitung gehalten. Eine Zenerdiode D1 ist mit ihrer Kathode an die Versorgungsleitung 132 und mit ihrer Anode an Masse angeschlossen. Ein Kondensator C1 liegt parallel zur Zenerdiode D1. Die Zenerdiode schützt den frequenzabhängigen Schaltkreis vor Ausgleichsspannungen, die an der Klemme 112 auftreten können. Der Kondensator C1 wirkt als Hochfrequenz-Versorgungsfilter.

Die Eingangsklemme 114 des frequenzabhängigen Schaltkreises 11o steht über eine Leitung 134 mit einer Klemme der Primärwicklung 136 der in herkömmlicher Weise im Zündsystem eines Kraftfahrzeugs enthaltenen Zündspule in Verbindung. Die Sekundärwicklung 138 der Zündspule ist mit dem Zündverteiler verbunden. Zwischen der Versorgungsleitung 13o und der an die Eingangsklemme 114 angeschlossenen Klemme der Zündspule ist ein Ballastwiderstand 114 geschaltet. Vorzugsweise ist die Impedanz des Ballastwiderstandes der Impedanz der Primärwicklung 136 angepaßt. Herkömmliche Unterbrecherkontakte 142 oder entsprechende elektronische Schalteinrichtungen öffnen und schließen in zeitlicher Übereinstimmung mit dem Maschinenbetrieb, um in gewohnter Weise den Stromfluß in der Primärwicklung 136 der Zündspule in Gang zu setzen und zu unterbrechen. Dies erzeugt einen periodischen Wellenverlauf an der an die Eingangsklemme 114 angeschlossenen Leitung 134. Mit einer 12 Volt-Gleichspannungsquelle 118 ändert sich das periodische Signal an der Eingangsklemme 114 von einem Maximalwert von etwa 12 Volt, wenn die Unterbrecherkontakte 142 geöffnet sind, bis zu einem Minimalwert von etwa 6 Volt,

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wenn die Unterbrecherkontakte 142 während der Ladezeit der Zündspule geschlossen sind.

Der frequenzabhängige Schaltkreis 11o enthält einen sog. Dual-Timer vom Typ NE 556 der amerikanischen Firma Signatics Corporation. Dieser Dual-Timer ist im Handel erhältlich und ist in Fig. 2 in Form zweier Stromkreiselemente 144 und 146 dargestellt, von denen ein jedes als eine Hälfte des Dual-Timers Typ NE 556 bezeichnet ist. Die bei den Stromkreiselementen 144 und 146 angegebenen Anschlußbezeichnungen sind für den im Handel erhältlichen Dual-Timer üblich. Ein jedes der Stromkreiselemente 144 und 146 ist von einem wieder ausschaltbaren monostabilen Multivibrator gebildet und wird im folgenden so genannt.

Der Masseanschluß 7 des Multivibrators 144 ist über eine Leitung 148 mit der Masseleitung 124 verbunden. Sein Spannungsversorgungsans,chluß 14 ist über eine Leitung 15o an die Versorgungsleitung 132 angeschlossen. Der Anschluß 1 ist die Entladeklemme des Multivibrators 144 und ist mit dem Anschluß 2 zusammengeschaltet, welcher die Schwellenklemme für den äußeren Zeitkreis bildet. Der Anschluß 4 ist der Rückstelleingang des Multivibrators 144, und der Anschluß 6 ist der Auslöseeingang. Der Anschluß 7 ist die Ausgangsklemme des Multivibrators 144 und ist über eine Abblockdiode B4 und eine Leitung 152 mit dem Auslöseeingang 8 des Multivibrators 146 verbunden.

Der Anschluß 13 ist die Entladeklemme für den Zeitkreis des Multivibrators 146 und ist mit dem Anschluß 12 verbunden, der die Schwellenklemme bildet. Der Anschluß 1o des Multi- .· vibrators 146 ist die Spannungsversorgungsklemme und ist über eine Leitung 154 an die Versorgungsleitung 142 angeschlossen. Der Anschluß 9 ist die Ausgangsklemme des Multi" vibrators 146.

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Der Ausgang 9 des Multivibrators 146 Ist über einen Strombegrenzungswiderstand Rio an die Basis eines Transistors Q3 geführt, dessen Emitter an der Masseleitung 124 liegt. Der Kollektor des Transistors Q3 ist über einen Strombegrenzungswiderstand R1 an eine Versorgungsleitung 156 angeschlossen, die mit der Eingangsklemme 112 verbunden ist. Es sollte beachtet werden, daß die Versorgungsleitung 156 die psotive Spannungsversorgung für das an die Klemme 52 angeschlossene Magnetventil 58 bildet. Der Kollektor des Transistors Q3 ist über eine Leitung 158 an die Basis des Transistors Q4 angeschlossen. Der Multivibrator 146 schaltet das Ausgangssignal am Anschluß 9 zwischen einem hohen Spannungsniveau und einem niedrigen Spannungsniveau um. Beim niedrigen Spannungsniveau (angenähert o_r1 Volt) Ist der Transistor Q3 nichtleitend, wodurch sein Kollektor das Potential der Versorgungsleitung 156 annimmt, und den Transistor Q4 leitend macht, so daß die Wicklung 62 des Magnetventils 48 erregt wird. Wenn die Ausgangsspannung am Anschluß 9 sich auf hohem Spannungsniveau (angenähert 1,6 Volt unter der Spannung der Versorgungsleitung 132) befindet, ist der Transistor Q3 leitend, und der Transistor Q4 ist nichtleitend, was die Entregung des Magnetventils 48 zur Folge hat. Die Transistoren Q3 und Q4 sorgen für eine Spannungsverstärkung des Ausgangssignals am Anschluß 9 des Multivibrators 146.

Das alternierende Eingangssignal an der Klemme 114 des frequenzabhängigen Schaltkreises 11o wird über einen Strombegrenzungswiderstand R2 an die Basis eines Transistors QI geführt, dessen Emitter über eine Leitung 16o an die Spannungsvorsorgungsleitung 132 und dessen Kollektor über einen Strombegrenzungswiderstand R3 an die Masseleitung 124 angeschlossen sind. Eine Diode D2 liegt mit ihrer Anode an der Basis des Transistors Q1 und mit ihrer Kathode an der Spannungsversorgungsleitung 132. Die Diode D2 schützt die

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Basis-Enitter-Verbindung des Transistors Q1 vor Überspannungen. Parallel zur Diode D2 ist ein Kondensator C2 geschaltet, der als Hochfrequenzfilter für Spannungsschwingungen wirkt, die normalerweise auf der Primärseite des Zündsystems eines Kraftfahrzeugs auftreten. Da das der Eingangsklemme 114 zugeführte alternierende Signal auf die positive Spannungsversorgung des Kreises bezogen ist, sind der Transistor Q1 und die Widerstände R2 und R3 an der Schaffung eines alternierenden Signals am Kollektor des Transistors Q1 derart beteiligt, daß dieses auf Massepotential bezogen ist und in bezug auf das Eingangssignal mit größerer Steilheit anfällt und absinkt.

Wenn sich das Eingangssignal an der Klemme 114 auf hohem Spannungsniveau entsprechend dem geöffneten Unterbrecherkontakt 142 befindet, ist der Transistor Q1 nichtleitend, und der Kollektor des Transistors Q1 befindet sich auf Massepotential. Wenn der Unterbrecher 142 schließt und damit die Ladeperiode des Zündsystems in Gang setzt, fällt das der Eingangsklemme 114 zugeführte Eingangssignal auf etwa 6 Volt innerhalb eines 12 Volt-Zündsystems ab, und der Transistor Q1 wird leitend gemacht und bringt seinen Kollektor auf im wesentlichen das Spannungsniveau der Versorgungsleitung 132. Der resultierende Spannungsverlauf am Kollektor des Transistors Q1 ist bei 162 angedeutet, wobei die abfallenden Kanten 164 dieses Spannungsverlaufs dem Ende der Ladepericde des Zündsystems entsprechen, wie es durch das öffnen des Unterbrechers 142 gegeben ist. Dieser alternierende Spannungsverlauf 162 wird über eine Leitung 166 dem Auslöseeingang 6 des Multivibrators 144 zugeführt.

Zwei vorzugsweise gleichgroße Widerstände R4 und R5 sind in Reihe zueinander zwischen die Spannungsversorgungsleitungen 132 und 134 geschaltet. Dies schafft einen Spannungsteiler« der einen ruhenden Betriebspunkt gleich der Hälfte der Spannung der Versorgungsleitung 132 an einer Leitung 128

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schafft, welche die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen R4 und R5 an den Rückstellanschluß 4 des Multivibrators 144 anschließt. Zwischen dem Kollektor des Transistors Q1 und der zwischen den Widerständen R4 und R5 gebildeten Verbindungsstelle liegt ein Koppelkondensator C3. Der Kondensator C3 modifiziert den Spannungsverlauf 162 am Kollektor des Transistors QI und erzeugt einen Spannungsverlauf 17o an dem Rückstellanschluß 4 des Multivibrators 144. Dieser Spannungsverlauf 17o besteht aus Spannungsspitzen, die abwechselnd positiv und negativ mit bezug auf das ruhende Spannungsniveau an der Verbindungsstelle zwischen den Widerständen R4 und R5 sind. Die negativ gerichteten Spannungsspitzen 172 entsprechen den negativen Kanten 164 im Spannungsverlauf 162, während die positiven Spannungsspitzen den positiven Kanten des Spannungsverlaufs 162 entsprechen. Eine Anklercmdiode D3 ist mit ihrer Anode an den Rückstellanschluß 4 und mit ihrer Kathode an die Versorgungsleitung 132 angeschlossen. Diese Diode',begrenzt die Spannung am Anschluß 4 auf einen Diodenspannungsabfall über dem Potential der Versorgungsleitung 132.

Der äußere Zeitkreis für den Multivibrator 144 ist ein RC-Kreis. Dieser Kreis besteht aus einem veränderlichen Widerstand P1, einem Festwiderstand R6 und einem Kondensator C4. Diese Elemente sind in Reihe zueinander geschaltet und liegen zwischen den Versorgungsleitungen 132 und 124. Ferner ist ein Widerstand R12 mit einem Ende an die Verbindung 174 zwischen dem Widerstand R6 und dem Kondensator C4 und mit seinem anderen Ende an die Kathode einer Abblockdiode D5 angeschlossen, deren Anode mit dem Ausgangsanschluß 9 des Multivibrators 146 verbunden ist. Wenn die Ausgangsspannung am Anschluß 9 des Multivibrators 146 auf hohem Spannungsniveau liegt, ist die Diode D5 nach vorwärts vorgespannt und schaltet den Resistor R12 parallel zu der

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Reihenschaltung der Widerstände P1 und R6. In diesem Zustand bildet demzufolge der Widerstand R12 einen Teil des Zeitkreises für den Multivibrator 144. Wie hierin später noch erklärt wird/schafft dies eine Hysterese in der Frequenzschaltfunktion des Schaltkreises 11o, weil es die Ladesteilheit des Kondensators C4 beeinflußt und weil die Spannung am Kondensator an die Anschlüsse 1 und 2 des Multivibrators 144 gelegt ist.

Der Multivibrator 144 hat im Inneren einen Transistor, dessen Kollektor-Emitter-Ausgangspfad zwischen dem EntladeanSchluß 1 und dem Masseanschluß 7 liegt. Der innere Transistor ist leitend, wenn die Spannung am Ausgangsanschluß 5 auf ihrem niedrigen Niveau ist. Die Durchschaltung des inneren Transistors lädt den Kondensator C4 gegenüber Masse auf. Vorzugsweise ist der Widerstand R6 vom Kohlefilmtyp, und der Kondensator C4 ist vom Mylar-Typ. Diese Komponenten haben dann positive bzw. negative 'Temperaturkoeffizienten, und ihre RC-Zeitkonstante ist im wesentlichen unabhängig von der Temperatur innerhalb eines Bereichs von -4o C bis +85 C.

Das Ausgangssignal am Anschluß 5 des Multivibrators 144 wird über die Abblockdiode D4 zur Leitung 152 geführt. Ein Filterkreis mit einem Widerstand R7 ist mit einer seiner Leitungen an die Kathode der Diode 4 und mit der anderen Leitung an die Masseleitung 124 angeschlossen. Ein parallel zum Widerstand R7 geschalteter Kondensator C5 bildet einen weiteren Teil des Filterkreises.

Ein Zeitkreis für den Multivibrator 146 besteht aus einem Widerstand R9 und einem Kondensator C6 die in Reihe zwischen den Versorgungsleitungen 132 und 124 geschaltet sind. Die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand R9 und dem Kondensator C6 ist an die miteinander verbundenen Anschlüsse 12

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für den Schwellenwert und 13 für die Entladung des Multivibrators 146 gelegt. Der Emitter des Transistors Q2 ist an diese Verbindungsstelle angeschlossen, und der Kollektor des Transistors Q2 liegt an der Masseleitung 124. Die Basis des Transistors Q2 ist über einen Widerstand R8 mit der Leitung 152 verbunden. Der Transistor Q2 entlädt, wenn sein Emitter-Kollektor-Ausgangspfad leitend ist, den Kondensator C6.

Im Betrieb des frequenzabhängigen Schaltkreises 11o werden die wieder ausschaltbaren monostabilen Multivibratoren 144 und 146 durch fallende Spannungsverläufe ausgelöst, die ihren entsprechenden Auslöseeingängen 6 bzw. 8 zugeführt werden. Der dem Auslöseeingang 6 des Multivibrators 144 zugeführte Auslöseinpuls macht dessen inneren Entladetransistor nichtleitend und löst die Ladung des Zeitkreiskondensators C4 aus. Die innere Schaltung der Multivibratoren ist so getroffen, daß, wenn die Spannung an ihren Schwellenanschlüssen 2 bzw. 12 zwei Drittel ides Potentials der Versorgungsleitung 132 erreicht, ihre Ausgänge vom hohen Spannungsniveau auf das niedrige Spannungsniveau oder im wesentlichen Massepotential umgeschaltet werden. Weiterhin macht ein dem Rückstellanschluß zugeführter negativer Impuls den inneren Entladetransistor leitend. Die Länge der zum Aufladen des Zeitkreiskondensators CA auf zwei Drittel des Potentials der Versorgungsleitung 132 erforderlichen Zeit bestimmt die Dauer des hohen Spannungsniveauimpulses am Ausgangsanschluß 5 des Multivibrators 144. Die Zeitkreiskomponenten P1, R6 und C4 bestimmen die maximale Dauer dieses hohen Spannungssignalimpulses gemäß der Gleichung f = 1/1.1 (R6 + P1) C4, worin f eine vorbestimmte Ansprechfrequenz für den Multivibrator 144 ist, die gleich dem Kehrwert der Impulsdauer an dessen Ausgangsanschluß 5 ist. Wenn sich der Ausgangsanschluß 9 des Multivibrators 146 auf einem hohen Spannungsniveau befindet, um den Widerstand R12 parallel zu den Widerständen

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P1 und R6 zu schalten, lädt der Kondensator C4 schneller und die Dauer des Ausgangsimpulses am Anschluß 5 des Multivibrators 144 wird herabgesetzt. Der Kehrwert dieser Impuls* dauer entspricht einer Frequenz f*, die durch folgende Gleichung definiert wird:

f . R6 + P1 + R12

1.1(R6 + P1) (R12) (C4)

Wenn das Spannungsniveau am Ausgangsanschluß 5 des Multivibrators 144 auf Massepotential absinkt, wird die Abblockdiode D4 umgekehrt vorgespannt, und die Basis des Transistors Q2 ist an Masse über den Widerstand R8 und den aus dem Widerstand R7 und dem Kondensator C5 bestehenden Filterkreis angeschlossen. Dies macht den Transistor Q2 leitend, so daß er den Kondensator C6 entlädt. Ein negatives Signal erscheint an der Leitung 152 und löst den monostabilen Multivibrator 146 aus. Dessen Ausganges ans chluß 9 geht dann auf ein hohes Potentialniveau.

Wie oben erwähnt wurde, besteht der Zeitkreis für den Multivibrator 146 aus dem Widerstand R9 und dem Kondensator C6. Der Kondensator C6 beginnt sich aufzuladen, wenn der Multivibrator 146 ausgelöst wird. Der Zeltkreis schafft eine Ausgangsimpulsdauer am Anschluß 9 des Multivibrators 146, deren Kehrwert einer Frequenz f~ « 1/1.1(R9) (C6) entspricht, die viel niedriger ist als beide Frequenzen f_Q oder f.|.

Es sei angenommen, daß die Frequenz des Eingangssignals an der Klemme 114 und damit des entsprechenden Spannungsverlaufs 162 niedriger als f_Q liegt. In diesem Fall sind aufeinanderfolgende negative Kanten 164 des Eingangsspannungsverlaufs 162 so weit zeitlich voneinander entfernt, daß der Multivibrator 144 zurückgeschaltet wird, bevor er seinen

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Zeitzyklus beendet hat. Mit anderen Worten während jeder Periode des Eingangsspannungsverlaufs 162 wird der Kondensator C4 auf zwei Drittel der Spannung der Versorgungsleitung 132 aufgeladen, der innere Entladekondensator im Multivibrator 144 leitend gemacht und der Kondensator C4 entladen. Dadurch erhält das Ausgangssignal am Anschluß 5 des Multivibrators 144 den bei 18o dargestellten Verlauf. Das entsprechende Signal an den Anschlüssen 1 und 2 des Multivibrators 144 ist bei 186 dargestellt.

Eine jede der negativ verlaufenden Kanten des Spannungsverlaufs 16o wird über die Diode D4 und die Leitung 152 dem Auslöseeingang des Multivibrators 146 zugeführt. Jedesmal wenn der Multivibrator 146 ausgelöst wird, um ein hohes Spannungsniveau an dem Ausgangsanschluß 9 zu erzeugen, wird dieses Spannungsniveau gehalten, weil jedes negativ verlaufende Signal an der Leitung 152 den Multivibrator 146 zurückschaltet, bevor der Kondensator C6 eine ausreichende Zeit zum Aufladen auf ein Potential gleich zwei Dritteln des Potentials der Versorgungsleitung 132 gefunden hat. Auch macht jeder negativ verlaufende Impuls an der Leitung 152 den Transistor Q2 leitend und entlädt den Kondensator. Unter Berücksichtigung dieser Umstände wird das Ausgangssignal am Anschluß 9 des Multivibrators 146 auf seinem hohen Spannungsniveau gehalten, der Transistor Q3 1st leitend, und der Transistor Q4 ist nichtleitend und hält das Magnetventil 48 stromlos.

Mit hohem Spannungsniveau am Anschluß 9 des Multivibrators 146 ist der Widerstand R12 parallel zu den Widerständen P1 und R6 geschaltet, so daß die Frequenzeinstellung für den Multivibrator 144 den Wert f. hat. Wenn die Maschinendrehzahl zunimmt, nimmt auch die Frequenz des Eingangssignals an der Klemme 144 zu und ebenso die Frequenz des

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Spannungsverlaufs 162. Wenn die Eingangsfrequenz den vorbestimmten Wert f, erreichtr ist der Multivibrator 144 nicht länger in, der Lage, den Zeitzyklus zu vollenden, weil er von den negativ verlaufenden Impulsen 172 und den negativen Kanten 164, die dem Rückstellanschluß 4 bzw. dem Ausluseanschluß zugeführt werden, zurückgeschaltet wird. Ein jeder der dem Rückstellanschluß 4 zugeführten Impulse 162 entlädt den Kondensator C4. Der Ausgangsspannungsverlauf 182 gibt das Signal wieder, wie es an dem Anschluß 5 erscheint, wenn die Frequenz des Eingangssignals 162 die vorbestimmte Frequenz f. übersteigt. Der Spannungsverlauf 188 zeigt das Signal an den Multivibratoranschlüssen 1 und 2.

Aus dem Spannungsverlauf 182 läßt sich ersehen, daß die Ausgangsspannung am Anschluß 5 auf hohem Spannungsniveau gehalten wird mit Ausnahme für kurzzeitige negativ verlaufende Impulse 184. Diese Impulse 184 sind unglücklicherweise das Ergebnis davon, daß die^negativen Spitzen 172 an den Rückstellanschluß 4 geführt werden und die gleiche Dauer besitzen.

Der aus dem Widerstand R7 und dem Kondensator C5 bestehende Filterkreis hat die Aufgabe, die negativen Impulse 184 am Anschluß 5 von dem an der Leiter 152 auftretenden Spannungsverlauf zu beseitigen. Wenn die negativen Impulse 184 auftreten, ist die Diode D4 umgekehrt vorgespannt, und der Kondensator C5, der aufgeladen worden ist, wenn der Spannungsverlauf 182 auf seinem hohen Spannungsniveau war, kann sich nur über den Widerstand R7 entladen. Die Zeitkonstante (R7) (C5)ist ausreichend groß um zu verhindern, daß die negativen Impulse 184 den Multivibrator 146 auslösen. Als Ergebnis hiervon wird das Signal an der Leitung 1S2 auf im wesentlichen konstantem hohen Spannungsniveau gehalten, und der Multivibrator 146 wird nicht ausgelöst. Er läuft/ demzufolge aus, so daß sein Ausgangsanschluß 9

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von einem hohen Spannungsniveau auf ein niedriges Spannungeniveau abfällt und den Transistor Q3 nichtleitend und den Transistor Q4 leitend macht. Dies führt zur Erregung des Magnetventils 48.

Wenn die Spannung am Anschluß 9 des Multivibrators 146 auf ihr niedriges Niveau abfällt, wird die Diode D5 rückwärts vorgespannt, und der Widerstand R12 ist nicht mehr länger ·-' parallel zu den Widerständen P1 und R6 im Zeitkreis des Multivibrators 144 geschaltet. Dadurch wird die Frequenz des Multivibrators 144 auf f_Q festgelegt, eine niedrigere Frequenz als die Frequenz f-. Dies schafft eine Hysterese in dem Schaltkreis dergestalt, daß die Frequenz des der Klemme 114 zugeführten Eingangssignals unter die Frequenz f_Q fallen muß, um den Ausgang am Anschluß 9 des Multivibrators 146 erneut zu veranlassen, daß zum Stromlosmachen des Magnetventils 48 erforderliche hohe Spannungsniveau einzunehmen.

Es sollte beachtet werden, daß der Multivibrator 144 mit jeder negativen Kante 164 des Eingangsspannungsverlaufs 162 ausgelöst wird und daß dessen Ausgangsimpulsdauer unabhängig von der Impulsperiode des SpannungsVerlaufs 162 ist. Die Ausgangsimpulsdauer wird ausschließlich durch den äußeren Zeitkreis bestimmt, der an die Anschlüsse 1 und 2 des Multivibrators 144 angeschlossen ist.

Mit den in Fig. 2 angegebenen Komponentengrößen gleicht die Frequenz f_Q angenähert 123 Hz, und die Frequenz f₁ liegt bei etwa 125 Hz. Diese Werte entsprechen bei einer 8-Zylinder-Viertaktmaschine 1845 bzw. 1875 Kurbelwellenumdrehungen mit einer Differenz dazwischen von etwa 3o U/Min. Natürlich erzeugt das Zündsystem einer Brennkraftmaschine mit geringerer Zylinderzahl ein Eingangssignal an der Klemme 114 mit geringerer Frequenz. Die Zeitkreise für die Multivibratoren

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144 und 146 müßten dann notwendigerweise entsprechend angepaßt werden, um die Schaltfunktion des Kreises .11 ο bei entsprechenden Drehzahlniveaus zu erreichen.

Patentansprüche /

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Claims

- 2ο - Patentansprüche

1.) Frequenzabhängiger Schaltkreis, insbesondere zum Steuern eines Stellungsbegrenzers für die Drosselklappe der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dergestalt, daß diese zumindest teilweise geöffnet bleibt, wenn die Motordrehzahl oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, ge kennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten, mit je einem Auslöseeingang (6 bzw. 8} und je einem Ausgang (5 bzw. 9) versehenen Multivibrator (144, 146) zur Erzeugung von pulsierenden Ausgangssignalen in Abhängigkeit von den Signalen am Auslöseeingang, wobei der Ausgang (5) des ersten Multivibrators (144) an den Auslöseeingang (8) des zweiten Multivibrators (146) angeschlossen ist, einen ersten, dem ersten Multivibrator (144) zugeordneten Zeitkreis (P1, R6, C4) zur Festlegung der Zeitdauer der Ausgangsimpulse des ersten Multivibrators (-144), einen zweiten, dem zweiten Multivibrator (146) zugeordneten Zeitkreis (R9, C6) zur Festlegung der Zeitdauer der Ausgangsimpulse des zweiten Multivibrators (146), Schaltungskomponenten (C3, R4, R5) zum Rückstellen des ersten Zeitkreises (P1, R6, C4) in Abhängigkeit von der Signalfreguenz am Auslöseeingang (6) des ersten Multivibrators (144), Schaltkomponenten (Q2) zum Rückstellen des zweiten Zeitkreises (R9, C6) in Abhängigkeit von der Signalfreguenz am Auslöseeingang (8) des zweiten Multivibrators und zwischen dem Ausgang (9) des zweiten Multivibrators (146) und dem ersten Zeitkreis (P1, R6, C4) angeordnete Schaltungskomponenten (D5, R12) zum Verändern der Zeitcharakteristik des ersten Zeitkreises (P1, R6, C4) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des zweiten Multivibrators (146).

2. Schaltkreis nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Stromkreiekomponenten sum Zurückschalten des

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ersten Multivibrators (144) während einer jeden Periode eines dessen Auslöseeingang (6) zugeführten alternierenden Siganls.

3. Schaltkreis nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Stromkreiskomponenten zum Zurückschalten des zweiten Multivibrators (146) in Abhängigkeit von einer Änderung im Spannungsniveau am Ausgang (5) des ersten Multivibrators (144).

4. Schaltkreis nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltungskomponenten zum Zurückschalten des ersten Multivibrators (144) aus einem Spannungsteiler (R4, R5), an welchen der Rückstelleingang (4) des ersten Multivibrators (144) angeschlossen ist, sowie einem zwischen diesem Spannungsteiler (R4, R5) und dem Auslöseeingang (6) des ersten Multivibrators (144) geschalteten Kondensator (C3) bestehen.

5. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch Schaltungskomponenten (R7, C5), durch welche das Ausgangssignal des ersten Multivibrators (144) unabhängig von dem Betriebszyklus des dem Auslöseeingang (6) dieses Multivibrators zugeführten Signal gemacht wird.

6. Schaltkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zeitkreis einen Kohlefilmwiderstand (R6) und einen Mylar-Kondensator (C4) aufweist, welche Temperaturcharakteristika besitzen, die den ersten Zeitkreis im wesentlichen temperaturabhängig für den Temperaturbereich zwischen -4o°C und +85⁰C machen.

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