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Einrichtung zur Anzeige einer bestimmten Drehzahlgrenze
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Anzeige einer
bestimmten Drehzahlgrenze für ein mit einer Verbrennungsmaschine ausgerüstetes Fahrzeug
zur Bestimmung eines kraftstoffsparenden Schaltzeitpunkts des Getriebes mit einem
drehzahlabhängigen elektrischen Impulsgeber zur Lieferung von elektrischen Impulsen.
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Bekanntlich hängt der Kraftstoffverbrauch eines Kraftfahrzeuges von
der Drehzahl seiner Verbrennungsmaschine ab.
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Dabei gilt näherungsweise, daß der Kraftstoffverbrauch ab einer bestimmten
Drehzahlgrenze, der Soll- oder Schalt-Drehzahl übermäßig stark ansteigt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, dem Autofahrer die Möglichkeit zu geben,
sein Kraftfahrzeug möglichst kraftstoffsparend zu betreiben, un zwar durch Verwendung
einer Einrichtung der eingangs genannten Art, die ein vom Fahrer wahrnehmbares Warnsignal,
z.B. einen Hupton, dann abgibt, wenn die Soll- oder Schalt-Drehzahl überschritten
und somit
der Bereich erhöhten Brennstoffverbrauchs erreicht ist.
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Das Warnsignal macht den Fahrer darauf aufmerksam, daß der Zeitpunkt
der verbrauchsgünstigen Schaltung gekommen ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß von den elektrischen
Impulsen des Impulsgebers mindestens ein erster Impuls (Auslöseimpuls) zur Auslösung
eines Soll-Drehzahlsignals mit einer bestimmten, entsprechend der Soll-Drehzahl
einstellbaren Impulslänge dient, und mindestens ein zweiter mit einem von der Ist-Drehzahl
bestirmrten Zeitabstand folgender Impuls (Kontrollimpuls) zur Kontrolle des Vorhandenseins
oder Nichtvorhandenseins des Soll-Drehzahlimpulses dient, und daß ein das Kontrollergebnis
repräsentierendes Signal abgegeben wird.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich insbesondere
aus den Unteransprüchen.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist besonders im Stadtverkehr von
Vorteil, denn durch verbrauchsgerechtes Schalten können je nach Fahrstrecke und
Fahrgeschwindigkeit beträchtliche Kraftstoffeinsparungen erreicht werden. Die Einrichtung
benötigt wenige Bauteile und verursacht geringe Herstellungs- sowie Einbaukosten.
Die erfindungsgemäße Einrichtung hat kleine Abmessungen und kann leicht auch nachträglich
vom Anwender selbst in sein Kraftfahrzeug eingebaut werden.
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Der Einbau ist dann besonders einfach, wenn als Impulsgeber lediglich
eine Kabelverbindung zur Zündspule benutzt wird, da ja bei einem Otto-Motor der
zeitliche Abstand zwischen zwei Zündungen ein Maß für die Drehzahl des Motors ist.
Bei Diesel-Motoren stein spezieller, z.B. auf Magnetbasis arbeitender Impulsgeber
erforderlich.
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Die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung kann in einfacher Weise, beispielsweise
durch Aufkleben einer Skala, der Zylinderzahl des Motors angepaßt werden. Die akkustische
und/oder optische Warnsignalgabe erfolgt vorzugsweise jeweils beim Überschreiten
der eingestellten Schaltdrehzahl und dann erst wieder nach vorherigem Unterschreiten
dieser Schaltdrehzahl. Die Dauer des Signals kann einstellbar sein und beispielsweise
1 Sekunde betragen. Es ist auch möglich, das Warnsignal periodisch zu wiederholen
oder aber ohne Unterbrechung vorzusehen. Wenn ein optisches Warnsignal verwendet
wird, so kann dieses während der Dauer der Sollwertüberschreitung in Funktion bleiben.
Wahlweise kann das optische Signal auch in der Form eines Blinklichts vorgesehen
sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein akkustisches und ein optisches Warnsignal
gleichzeitig ansprechen, wobei das akkustische Signal nur einmal kurzzeitig ertönt,
während das optische Warnsignal auch nach Überschreiben der eingestellten Schaltdrehzahl
eingeschaltet bleibt. Erst bei Unterschreiten des Sollwertes erlöscht das optische
Warnsignal wieder.
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Die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung kann nicht nur als Schaltdrehzahlgeber
verwendet werden, d.h. zur Anzeige eines verbrauchsgünstigen Schaltzeitpunktes bei
niedriger Motordrehzahl beim Fahren in verschiedenen Gängen, sondern auch als eine
Drehzahlanzeige zur Signalisierung des Überschreitens von verbrauchsgünstigen Motordrehzahlen,
im höchsten Fahrgang zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs bei gleichmäßiger
Fahrgeschwindigkeit (z.B. kann ein Signal bei 75% der Höchstgeschwindigkeit erzeugt
werden).
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Die Anzeigevorrichtung ist aber auch als "Drehzahl/Geschwindigkeits-Wächter"
einsetzbar, um eine gesetzliche vorgeschriebene HöchstgeschwFndigkeit oder van Fahrer
aus GrhiEn der torscccnung oder im bbtorsport gewünschte Höchstddehzahl (Uberdehzahlschutz)
nicht zu überschreiten. Die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung kann auch bei Fahrten
in der Stadt dazu
verwendet werden, daß das Warnsignal sowohl für
verbrauchsgünstiges Schalten, als auch zur Warnung bei Überschreiten der Geschwindigkeit
von 50 km/h gegeben wird, während bei Fahrten auf der Landstraße eine Umstellung
in entsprechender Weise erfolgt.
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Die Anzeigevorrichtung ist nicht nur bei von Hand betätigten Getrieben,
sondern auch bei automatischen Getrieben mit Vorteil anwendbar.
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Es sind zwar bereits Anzeigeeinrichtungen zur Anzeigekontrolle und
Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs bekannt, die aber in erster Linie abhängig
vom Unterdruck im Ansaugsystem arbeiten. Dabei ergeben sich folgende Nachteile:
die exakte Verwendbarkeit beschränkt sich auf konstante Fahrbedingungen, unter denen
relativ selten gefahren wird.
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Unter bestimmten Fahrbedingungen ist die Anzeige des Verbrauchs sogar
falsch. Durch Ableseinstrumente wird der Fahrer in gefährlicher Weise vom Verkehr
abgelenkt, bzw. die Anzeige wird nicht beachtet und kann dadurch nicht ihren Zweck
erfüllen. Bekannte Anzeigeeinrichtungen mit auf die Motordrehzahl oder die Geschwindigkeit
der Fahrzeugräder ansprechendem Geschwindigkeitsfühler zeigen einen komplizierten
Aufbau und machen wegen ihrer zahlreichen Bauelemente einen großen Herstellungsaufwand
erforderlich.
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Die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung ist mit besonderem Vorteil
auf dem Gebiet des Kraftfahrzeugwesens anwendbar.
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Die Erfindung kann aber auch bei stationären Verbrennungsmaschinen
allgemein dort verwendet werden, wo bestimmte Drehzahlen nicht überschritten werden
sollen.
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Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich
insbesondere auch aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung;
in der Zeichnung zeigt: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung; Fig. 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 4
den konkreten Schaltungsaufbau eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 5 ein Impulsdiagramm für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 für den Fall,
daß die Motordrehzahl niedriger ist als die Soll-Drehzahl; Fig. 6 ein Impulsdiagramm
für die Schaltung gemäß Fig.4 für den Fall, daß die Motordrehzahl höher liegt als
die eingestellte Soll-Drehzahl; Fig. 7 ein Impulsdiagramm für die Schaltung gemäß
Fig. 4 für den Fall, daß die Motordrehzahl ansteigt und nach der 4. Zündung die
eingestellte Soll-Drehzahl übersteigt; Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung; Fig. 9 ein Impulsdiagramm für das Ausführungsbeispiel der Fig. 8.
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In Fig. 1 ist der grundsätzliche Aufbau einer Einrichtung zur Anzeige
einer bestimmten Drehzahlgrenze dargestellt. Diese Anzeigeeinrichtung umfaßt einen
Impulsgeber 1, der die jeweilige Drehzahl repräsentierende elektrische Impulse an
einen Wandler 2 liefert, dessen Ausgang mit dem Eingang einer Vergleichschaltung
3 in Verbindung steht. Die Vergleichschaltung 3 vergleicht die vom Wandler kommende
Ausgangsgröße mit einer von einem Soll-Drehzahlgeber 4kommenden Ausgangsgröße, um
festzustellen, ob die Ausgangsgröße des Soll-Drehzahlgebers 4 gröBer oder kleiner
ist als die Ausgangsgröße des Wandlers 2. Nur dann, wenn die Vergleichschaltung
3 feststellt, daß die Ausgangsgröße des Wandlers 2 sich in bestimmter Weise von
der Ausgangsgröße des Soll-Drehzahlgebers 4 unterscheidet, wird ein Signalgeber
6 aktiviert, der ein akustisches oder optisches Warnsignal abgibt. Zur Einstellung
der Signaldauer erfolgt die Aktivierung des Signalgebers 6 durch einen Zeitgeber
5 für die Signaldauer.
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Der Soll-Drehzahlgeber 4 weist (was auch für die folgenden Ausbildungsbeispiele
in entsprechender Weise gilt) einen Regler für die Einstellung der Solldrehzahl
(Drehzah].vorwahlschaltung) auf.
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Der Impulsgeber 1 kann beispielsweise die elektrischen die Drehzahl
repräsentierenden Signale unter Verwendung von Magneten ableiten, was besonders
im Falle von Dieselmotoren zweckmäßig ist. Bei Verbrennungsmaschinen mit Fremdzündung
wird der Impulsgeber 1 vorzugsweise durch eine Verbindungsleitung zur Zündspule
gebildet.
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In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung dargestellt,
die mit einem geringen Schaltungsaufwand zuverlässige Ergebnisse liefert. Hier werden
die vom Impulsgeber 1 kommenden die Drehzahl repräsentierenden elektrischen Impulse
einer Impulslängen-Vergleichschaltung 30 zugeführt. Gleichzeitig werden vom Impulsgeber
1 kommende Impulse zur Aktivierung eines Solldrehzahl-Impulslängengebers 40 verwendet.
Der Solldrehzahl-Impulslängengeber 40
liefert bei Aktivierung einen
Impuls an die Impulslängen-Vergleichschaltung 30, wobei dieser Impuls eine der Solldrehzahl
entsprechende Länge besitzt. Die Impulslängen-Vergleichschaltung 30 vergleicht fortlaufend
die durch eine bestimmte Impuls länge oder Dauer repräsentierte Solldrehzahl mit
der entsprechenden durch die Impulsabstände der vom Impulsgeber 1 kommenden elektrischen
Impulse repräsentierten Ist-Drehzahl und aktiviert den Signalgeber 6 nur dann, wenn
die Soll-Drehzahl überschritten wird.
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Zweckmäßigerweise ist - wie in Fig. 2 gezeigt - dem Impulsgeber 1
ein Impulsformer 7 nachgeschaltet, so daß aus den Zündimpulsen keine Einschwingvorgänge
aufweisende Rechteckimpulse hergestellt werden. Dieser Impulsformer 7 kann auch
bei allen anderen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein.
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Ganz allgemein sieht die Erfindung vor, daß fortlaufend bestimmte,
mit der Drehzahl eindeutig verknüpfte zeitliche Meßabstände in der Impulsfolge des
Impulsgebers hinsichtlich ihres Anfangspunktes und Endpunktes definiert werden.
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Ferner wird durch jeden Anfangspunkt der Beginn eines Soll-Drehzahlimpulses
definiert, dessen Länge (oder Dauer) einer voreingestellten Soll-Drehzahl entspricht,
und zwar ausgedrückt in den mit der Drehzahl verknüpften Meßabständen. Dadurch,
daß man den Anfangspunkt des Meßabstandes zur Auslösung des Soll-Drehzahlimpulses
verwendet, ergibt sich - insbesondere bei gleichzeitigem Auftreten des Anfangspunktes
und des Beginns des Soll-Drehzahlimpulses -die einfache Möglichkeit, am Ende des
Meßabstandes zu kontrollieren, ob der Soll-Drehzahlimpuls länger oder kürzer ist
als der Meßabstand. Dieser Kontroll- oder Vergleichsvorgang wird fortlaufend für
aufeinandernfolgende Meßabstände ausgeführt. Solange die Länge des Soll-Drehzahlimpulses
kleiner ist als der Meßabstand, wird kein
Warnsignal erzeugt. Wenn
aber die Länge des Soll-Drehzahlimpulses (Soll-Drehzahlsignals) größer ist als der
Meßabstand, so wird das Warnsignal erzeugt.
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Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausbildungsform der Erfindung gemäß welcher
der Impulsgeber 1 mit einer Impuls-Verzweigungsschaltung 10 in Verbindung steht,
die aus den Impulsen des Impulsgebers 1 erste Impulse (Auslöseimpulse) sowie zweite
Impulse ableitet. Die ersten Impulse werden an den Soll-Drehzahlimpulsgeber 40 geliefert
und veranlassen diesen einen Soll-Drehzahlimpuls abzugeben. Die zweiten Impulse
werden einer Impuls- oder Takt-Formschaltung 11 zugeführt, deren Ausgang Kontroll-
oder Taktimpulse liefert, welche die erwähnten Meßabstände definieren und die natürlich
hinsichtlich ihrer Frequenz drehzahlabhängig sind. Der Ausgang der Takt-Formschaltung
11 steht mit einem ersten Eingang einer Soll-Drehzahlimpuls/Takt-Vergleichschaltung
(im folgenden kr z' " kurz "Soll/Takt-Vergleichschaltung") 31 in Verbindung Andererseits
steht der Ausgang des Soll-Drehzahlimpulsgebers 40 mit einem zweiten Eingang der
Soll/Takt-Vergleichschaltung 31 in Verbindung. Die Soll/Takt-Vergleichschaltung
31 kontrolliert, ob beim Auftreten eines dem Auslöseimpuls folgenden Takt- oder
Kontrollimpulses ein Soll-Drehzahlsignal (Soll-Drehzahlimpuls} vorhanden ist oder
nicht, wobei nur im letztgenannten Fall der Signalgeber 6 zum Aussenden eines Warnsignals
veranlaßt wird, und zwar durch die von Schaltung 31 gelieferte Anzeige-Ausgangsgröße.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 4 gezeigt.
An die Eingangsklemme 21 der erfindungsgemäßen Schaltung wird die sogenannte Klemme
1, d.h. die der Primärwicklung und Sekundärwicklung der Zündspule gemeinsame Klemme,
angeschlossen. Der positive Pol einer Batterie, beispielsweise einer 12-Volt-Batterie,
liegt an einer Klemme 23, die über einen Ein/Ausschalter sowie eine aus Diode und
Kondensator bestehende Eingangsschaltung 12 an den "H"-Punkten der Schaltung liegt.
Im folgenden werden mit H" bzw. "L' die zwei möglichen binären Wertbereiche bezeichnet.
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Die Masse ist mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnet und wird an die
Fahrzeugmasse angeschlossen. Die Eingangsklemme 21 steht über einen aus einem Widerstand
R1 und einem Kondensator C1 bestehenden Tiefpaß 80 sowie einen weiteren Widerstand
mit dem Eingang eines Schmitt-Triggers 91 in Verbindung.
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Der Schmitt-Trigger 81 besteht aus zwei in Serie geschalteten Invertern
S1 und S2, die durch einen Widerstand R2 positiv rückgekoppelt sind. Der Ausgang
des Schmitt-Triggers 81 liegt am T(Takt)-Eingang eines J-K-Flip-Flops S3, dessen
J- und K-Eingänge am bereits erwähnten Punkt H liegen. Der Q-Ausgang des J-K-Flip-Flops
S3 liegt über einen Signalweg 82 am T-Eingang eines als getakteter Speicher arbeitenden
J-K-FlipFlops S6 und der QW Ausgang liegt über einen zeiten Signale 83 an den J-K-Eingängen
und desselben Flip-Flops S6. Das Flip-Flap s6 wird im folgenden auch als Taktspeicher
bezeichnet.
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In dem vom Ausgang Q des J-K-Flip-Flops S3 ausgehenden Signalweg 83
liegt zunächst ein aus Widerstand R3 und Kondensator C2 bestehendes Verzögerungsglied
84, dessen Ausgang sowohl mit dem R(Rückstell)- als auch mit dem Tr(Trigger)-Eingang
eines Zeitgebers S4 verbunden ist. Am Z-Eingang des Zeitgebers S4 liegt eine Drehzahlvorwahlschaltung
85 bestehend aus einem Regelwiderstand R5, einem Widerstand R4 und einem an Masse
liegenden Kondensator C3. Der Regelabgriff von R5 liegt am Punkt H. Der Ausgang
Q des Zeitgebers 54 liegt zum einen direkt am J-Eingang des J-K-Flip-Flops S6 und
zum anderen über einen Inverter S5 am K-Eingang des J-K-
Flip-Flops
S6.
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ImSignalweg82-liegt ein aus Serienschaltung von Kondensator C4 und
Widerstand R5 bestehendes Differenzierglied 86.
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Der Widerstand R5 liegt mit seinem einen Anschluß an Masse Der Verbindungspunkt
von C4.und R5 liegt am T-Eingang des J-K-Flip-Flops 56. Am Ausgang des J-K-Flip-Flops
S6 kann direkt ein Signalgeber 87, beispielsweise eine lichtemittierende Diode,
liegen, wie dies im einzelnen in Fig.- 4 gezeigt ist. Vorteilhafterweise liegt aber
der Ausgang des J-R-Flip-Flops S6 an einem aus Widerstand R7 und Kondensator C5
bestehenden Verzögerungsglied 88, dessen Ausgang über einen Widerstand am Eingang
eines Schmitt-Triggers 89 liegt. Der Schmitt-Trigger 89 besteht aus zwei in Serie
geschalteten Invertern S7 und S8 mit einer positiven RUckkopplung durch Widerstand
R8. Der Ausgang des Schmitt-Triggers 89 liegt ueber ein aus Kondensator C6 und Widerstand
R9 bestehendes Differenzierglied 90 sowie einen nachgeschalteten Inverter S9 am
Tr-Eingang eines Zeitgebers S10, dessen R-Eingang mit dem H-Punkt in Verbindung
steht. Der Z-Eingang des Zeitgebers S10 ist mit dem Zeitgeber 5 verbunden, der aus
einem Regelwiederstand R10 zur Einstellung der Signalzeit sowie einem Kondensator
C7 besteht. Der Regelabgriff von R10 liegt am Punkt H. Der Ausgang liegt am Signalgeber
6.
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Wie bereits erwähnt, ist bei einem Ottomotor der zeitliche Abstand
zwischen zwei Zündungen ein Maß für die Drehzahl des Motors. Gemäß dem in Fig. 4
gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein internes Zeitsignal
(Soll-Drehzahlinuuls) erzeugt, welches mit der Zeit zwischen zwei Zündungen periodisch
verglichen wird. Die Dauer des internen Zeitsignals kann von außen durch einen Regler
(Drehzahlvorwahlschaltung) von Hand eingestellt werden. Der Regler kann durch eine
Skala in Drehzahlen geeicht werden, wobei für die verschiedenen Zylinderzahlen der
Motoren auswechselbare Skalen vorgesehen werden können.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist mit drei integrierten Bausteinen
ausgerüstet, und zwar weist ein Baustein (z.B.
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der CMOS-Baustein CSL 4049) die sechs Inverter S1 S2, S5, S7r S8,
S9 auf, ein zweiter Baustein (z.B. der CMOS-Baustein CSL 4027) weist die zwei Master/Slave
J-K-Flip-Flops 53, 56 auf, und ein dritter Baustein (z.B. der Typ TDB 0556) weist
die Zeitgeber S4, S10 auf.
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Die (nicht maßstabsgetreuen) Impulsdiagramme der Fig. 5 bis 7 erläutern
unter Bezugnahme auf verschiedene in Kreisen angegebene Meßpunkte die Arbeitsweise
der erfindungsgemäßen Einrichtung. Im Impulsdiagramm der Fig. 5 ist der Fall dargestellt,
wo die Motordrehzahl niedriger liegt als die an der Einrichtung eingestellte Drehzahl.
(1) zeigt den Spannungsverlauf an Klemme 1 der Zündspule, der über den Tiefpaß 10
auf den Eingang des Schmitt-Triggerslll mit Hysterese gegeben wird. Dadurch entsteht
an Meßpunkt (2) ein Rechtecksignal mit steilen Flanken, welches den Spannungsverlauf
an (1) ohne die Eigenschwingungen der Zündspule wiedergibt. Dieses Signal steuert
den Takteingang T des J-K-Flip-Flops S3, das auf positive Signaländerungen anspricht
und an den Ausgängen Q bzw. Q , d.h. den Meßpunkten (3) und (4), eine Frequenzteilung
1 : 2 bewirkt. Wenn das Signal amMeßpunkt (4) vom Zustand L in den Zustand H überwechselt,
so läuft die durch C3/R4/R5 voreingestellte Zeit des Zeitgebers
S4
ab und der Zeitgeber S4 liefert an seinem Ausgang Q ein Zeitsignal, d.h. einen Soll-DrehzahlSrls.
Der Meßpunkt (5) am Ausgang des Zeitgebers S4 geht dabei van L-Zustand in den H-Zustand
über und fällt nach dem Zeitablauf in den L-Zustand-zurück.
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Die Verzögerung des Zeitsignalbeginns durch R3/C2 ist minimal, da
der Rückstelleingang des Zeitgebers S4 den Zeitablauf bereits beim Überschreiten
einer Spannung von 0,7 Volt freigibt. Bei jedem positiven Impuls an (6) übernimmt
das Flip-Flop S6 den gerade herrschenden Zustand (H oder 1;) an (5) und speichert
ihn bis zum nächsten positiven Impuls an (6).Dieser gespeicherte Zustand steht am
Ausgang des Flip-Flops S6 und somit am Meßpunkt (7) zur Verfügung.
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Die negativen Impulse an (6) sind unwirksam. Betrachtet man nun den
Betriebsfall gemäß dem Impulsdiagramm der Fig. 5, so ist zu sehen, daß die eingestellte
am Meßpunkt (5) erscheinende Zeit des Zeitgebers S4 (schraffiert) kürzer ist als
die Zeitdauer (oder der Zeitabstand) zwischen zwei Zündungen des Motors, was gleichzeitig
bedeutet, daß die Motordrehzahl niedriger ist.als die an der Einrichtung eingestellte
Drehzahl.
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Bei jedem positiven Impuls an (6) übernimmt das als Taktspeicher arbeitende
Flip-Flop S6 den an (5) herrschenden Zustand L und gibt diesen am Ausgang, d.h.
Meßpunkt (7), gespeichert bis zum nächsten Taktimpuls wieder.
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Im Betriebsfall der Fig. 6 ist die eingestellte bei (5) erscheinende
Zeitdauer des Zeitgebers S4 größer als die Zeitdauer zwischen zwei Zündungen des
Motores, d.h. die Motordrehzahl ist höher als die an der Einrichtung eingestellte
Drehzahl. Bei jedem positiven Impuls an (6) übernimmt der Taktspeicher S6 den an
(5) herrschenden Zustand H und gibt diesen ama-Ausgnng, d.h. Meßpunkt (7), als gespeichertes
H-Signal wieder. Außerdem ist im Betriebs fall der Fig. 6 folgendes zu erkennen:
Wenn die eingestellte, am Meßpunkt (5) feststellbare Zeitdauer des Zeitgebers S4
wesentlich länger ist als die Zeitdauer zwischen zwei Zündungen des Motors (punktiert
gezeichnet), so wird sie, hervorgerufen
durch den Wechsel von
H nach L an (4) und nach Ablauf der Verzögerungszeit durch R3/C2 (ca. 20 usec.),
erfindungsgemäß zwangsweise über den Rückstelleingang R des Zeitgebers S4 beendet.
Durch die Verzögerungszeit ist gewährleistet, daß der Taktspeicher S6 die Information
von (5) sicher übernehmen kann.
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Das Impulsdiagramm für den Betriebsfall der Fig. 7 gilt für eine ansteigende
Motordrehzahl. Bei der vierten Zündung des Motors ist die Zeitdauer zwischen zwei
Zündungen kleiner als die am Gerät eingestellte bei (5) repräsentierte Zeit. Dadurch
wechselt der Ausgang des Taktspeichers S6 und somit Meßpunkt (7) vom L- in den H-Zustand.
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Vorzugsweise liegt gemäß der Erfindung die Q-Ausgangsgröße des Taktspeichers
S6 und somit Meßpunkt (7) über ein Verzögerungsglied 18 (Verzögerungszeit ca. 0,2
sec.) am Eingang des Schmitt-Triggers19 mit Hysterese. Am Ausgang (8) des Schmitt-Triggers
erscheint nach der Verzögerungszeit ein Sprung von L nach H, wenn dieser vorher
am Ausgang (Meßpunkt 7r des Taktspeichers S6 stattgefunden hat. Infolgedessen erscheint
am Ausgang des Inverters S9 ein negativer Impuls, der über den Triggereingang Tr
den Zeitgeber S10 in Betrieb setzt. Am Ausgang des Zeitgebers S10, d.h. am Meßpunkt
(9) erscheint ein H-Signal, dessen Zeitdauer von C7 und R10 bestimmt wird. An diesen
Meßpunkt (g) kann ein akustischer oder optischer Signalgeber direkt angeschlossen
werden. Wenn sich die Motordrehzahl oberhalb der am Gerät eingestellten Drehzahl
befindet und anschließend unter die eingestellte Drehzahl abfällt, so findet am
Ausgang des Taktspeichers S6, d.h. am Meßpunkt (7), ein Sprung von H nach L statt.
Nach der Verzögerungszeit von 0,2 Sekunden findet dieser Signalsprung auch am Ausgang
des Schmitt-Triggers 89 statt (vgl. Meßpunkt 8). Am Ausgang des Inverters S9 erscheint
jedoch kein Impuls, der den Zeitgeber 510 in Tätigkeit setzt. Es erfolgt kein akustisches
oder optisches Signal. Am Ausgang des Taktspeichers S6 (Meßpunkt 7> kann bei
Bedarf über einen Transistor eine Leuchtdiode anWepWhßossen werden, welche ohne
Zeitverzögerung
anzeigt, ob sich die Motordrehzahl oberhalb oder
unterhalb der an der Anzeigevorrichtung oder dem Gerät eingestellten Drehzahl befindet.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 wird die Impulsfrequenz der
an der Zündspule anstehenden elektrischen Impulse in eine proportionale Gleichspannung
umgewandelt und mit einer über eine Drehzahlvorwahlschaltung (Regler) von Hand einstellbaren
Gleichspannung verglichen. Übersteigt die durch die Motordrehzahl hervorgerufene
Gleichspannung die eingestellte Gleichspannung, so wird ein akustisches oder optisches
Signal oder ein elektrischer Schaltvorgang ausgelöst. Die von Hand einstellbare
-Drehzahlvorwahlschaltunq 85 kann - wie bereits für vorausgegangene Ausführungsbeispiele
erwähnt - durch eine Skala in Drehzahlen gewicht werden. Für die verschiedenen Zylinderzahlen
der Motoren können auswechselbare Skalen vorgesehen werden; Das Gerät ist mit 3
integrierten Bausteinen ausgerüstet, und zwar ein Baustein mit 4 NAND-Gliedern,
welche alle als Inverter geschaltet sind (z.B. dem CMOS-Baustein SCL 4011), einem2-fach
Zeitgeberbaustein (z.B. dem Typ TDB 0556) und einem Operationsverstärker (z.B. dem
Typ TBA 221).
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Das Gerät wird im Kraftfahrzeug angeschlossen an die Fahr zeugmasse
22 (0 Volt), mit einer Klemme 23an die Batteriespannung 12 Volt (über -einen Schalter
und eine Verpolschuztdiode) sowie bei 21 an die Klemme 1 der Zündspule.
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Operationsverstärker S5 sowie der Transistor TR1 werden mit 12 Volt
Betriebsspannung versorgt. Alle anderen Bausteine arbeiten mit einer stabilisierten
Betriebsspannung von ca. 7,5 Volt, welche über den Widerstand R 9 und die Zehnerdiode
Z 1 gebildet wird.
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Fig. 8 zeigt im Zusammenhang mit dem Impulsdiagramm der Fig. 9 die
Funktion bei einer ansteigenden und wieder abfallenden Drehzahl des Motors. Im Punkt
(A) des Impulsdiagramms überschreitet die Motordrehzahl die vorgewählte Drehzahl
und im Punkt (B) des Impulsdiagramms wird diese wieder unterschritten.
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Der Spannungsverlauf an Klemme 1 der Zündspule, d.h. an Meßpunkt (1),
wird in Fig. 9 bei (1) nicht maßstabsgetreu gezeigt. Dieses Spannungssignal gelangt
über den Tiefpass 80 aus R1/C1 auf den Eingang eines Schmitt-Triggers 81 mit Hysterese,
der, wie bekannt, aus den zwei hintereinander geschalteten Invertern 31 und S2 mis
positiver Rückkopplung durch R2 gebildet wird. Dadurch entsteht an Meßpunkt (2)
ein Rechtecksignal mit steilen Flanken, welches den Spannungsverlauf an Punkt (1)
invertiert und ohne die Eigenschwingungen der Zündspule wiedergibt. Dieser Spannungsverlauf
erzeugt über das Differenzierglied C2/R3 an Punkt (3) kurze positive und negative
Impulse. Die positiven Impulse bleiben unwirksam, die negativen Impulse starten
den Zeitablauf des nachfolgenden Zeitgebers S3. Die am Ausgang Q des Zeitgebers
S3 abgegebene Impulsdauer ist fest eingestellt durch R4/C3. Sie ist kürzer als die
Zeit zwischen zwei Zündimpulsen eines 6-Zylinder-Motors bei höchster Drehzahl. Der
Ausgang Q des Zeitgebers S3 führt über einen Inverter S4 auf ein Integrationsglied
R5/C4. Das Impulsdiagramm zeigt bei Meßpunkt (4) die negativen, zeitgleichen Impulse
des Zeitgebers S3. An Meßpunkt (5) entsteht eine gegen den Bezugspunkt +7,5 Volt
gemessene negative Gleichspannung, welche der Drehzahl des Motors proportional ist.
Diese führt auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers S5, welcher
als Komparator arbeitet. Dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers
S5 wird die eingestellte Gleichspannung der Drehzahlvorwahlschaltung bestehend aus
Regelwiderstand R6
zugeführt, welche der vorgewählten Soll-Drehzahl
entspricht.
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Das Impulsdiagramm zeigt bei Punkt (5) den Verlauf der drehzahlproportionalen,
negativen Gleichspannung und die Ipunktiert) eingestellte Spannung des Regelwiderstandes
R6.
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Die Spannung am Ausgang des Komparators 7 beträgt 0 Volt, solange
die Spannung an Punkt (5) oberhalb der Spannung an Punkt (6) liegt. Wenn die Spannung
an Punkt (5) bei (A) die Spannung an Punkt (6) unterschreitet, springt die Spannung
an Meßpunkt (7) auf 12 Volt. Der umgekehrte Fall tritt bei (B) ein. An Meßpunkt
(7) kann eine Anzeige (z.B. eine Leuchtdiode 87) angeschlossen werden, welche die
Über- oder Unterschreitung der voreingestellten Drehzahl anzeigt. Die Ausgel.gsspannung
des Komparators S5 wird bei(7) durch den Inverter S6 wiederum invertiert. Die an
Meßpunkt (8) entstehende Ausgangsspannung wird über Differenzierschaltung 90 aus
C5/R7 differenziert, so daß an Punkt (9) kurze positive und negative Impulse entstehen.
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Die positiven Impulse sind wiederum wirkungslos, während die negativen
Impulse an dem Zeitgeber S7 ein Zeitsignal auslösen, dessen Zeitdauer durch den
Zeitgeber 5 aus R8/C6 fest eingestellt ist. Am Ausgang des Zeitgebers S7 kann an
Punkt (10) entweder direkt, oder wie gezeigt, über einen Transistor TR1 ein akustischer
oder optischer Signalgeber angeschlossen werden. Ebenso kann mit diesem Signal ein
anderweitiger elektrischer Schaltvorgang ausgelöst werden.
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Durch das Zeitverhalten des Integrationsglieds R5/C4 erfolgt das Signal
der DrehzahlUber- oder -unterschreitungan Punkt (7) bzw. das Signal der Drehzahlüberschreitung
an Punkt (10) um ca. 0,5 Sekunden verzögert, was jedoch wegen der relativ lemgsamen
Beschleunigung der Kraftfahrzeuge ohne wesentliche Bedeutung ist.
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