DE2931622C2

DE2931622C2 - Einrichtung zur Anzeige einer bestimmten Drehzahlgrenze

Info

Publication number: DE2931622C2
Application number: DE19792931622
Authority: DE
Inventors: Bernhard Ing.(grad.) 4320 Hattingen Nierhauve; Heinrich 4630 Bochum Sindermann
Original assignee: ARAL AG 4630 BOCHUM DE
Current assignee: ARAL AG 4630 BOCHUM DE
Priority date: 1979-08-03
Filing date: 1979-08-03
Publication date: 1982-03-11
Also published as: DE2931622A1

Description

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, von denen mindestens ein erster Impuls (Auslöseimpuls) zur Auslösung eines Soll-Drehzahlsignals mit einer bestimmten, entsprechend der Soll-Drehzahl einstellbaren Impulslänge dient, wobei die Soll-Drehzahl mit der vorhandenen Drehzahl zur Abgabe einer einen Signalgeber betätigenden Ausgangsgröße verglichen wird.

Es ist bereits eine Logikschaltung bekannt (DE-OS 19 33 104), die zur Steuerung der Drehzahl beweglicher Maschinenteile geeignet ist und auch bei Spielzeugen Anwendung finden kann. Bei dieser bekannten Logikschaltung wird durch einen Impulsgenerator ein elektrisches Signal gleich der Umlauffrequenz einer Welle erzeugt Dieses Signal wird einem ersten Impulsgenerator zugeführt, der dann zwei gegenphasige, jeweils aus einer Impulsfolge besteherde Signale liefert, und zwar mit einer dem Eingangssignal entsprechenden Impulsbreite. Eines der Ausgangssignale gelangt an den Eingang eines zweiten Impulsgenerators, während das andere Ausgangssignal an einen Komparator angelegt ist Der zweite Impulsgenerator erzeugt bei Empfang eines Eingangssignals vom ersten Impulsgenerator Impulse mit vorgegebener Impulsbreite, wobei zwei gegenphasige Ausgangssignale des zweiten Impulsgenerators an entsprechende Eingänge des !Comparators angelegt werden. Der Komparator besitzt zwei Ausgänge, die seinen mit dem zweiten Impulsgenerator verbundenen Eingängen zugeordnet sind. Die Ausgangsspannungen des Komparators legen dabei fest, ob ein Impuls von vorgegebener Dauer vom zweiten Generator endete, bevor der entsprechende Impuls aus dem ersten Generator endete oder nicht. Der Komparator vergleicht somit die vom ersten Generator kommenden Impulse mit den vom zweiten Generator kommenden Impulsen hinsichtlich der Impulsbreiten. An den Ausgängen des Komparators liegt ein Speicher, dem über Gatter Zähler nachgeschaltet sind.

Speziell zur elektronischen Drehzahlbegrenzung von Benzinmotoren ist es bereits bekannt (vgl. die Zeitschrift »messen und prüfen/aiuomatik«, April 1974, Seiten 237 bis 239), am Zündunterbrecherkontakt ein elektrisches drehzahlproportionales Signal abzunehmen und mit einem der Grenzdrehzahl entsprechendem Signal zu vergleichen. Dabei kann insbesondere bei Erreichen der Grenzdrehzahl ein parallel zum Unterbrecherkontakt geschalteter Thyristor gezündet und damit die Zündung unterbrochen werden. Im einzelnen werden bei diesem bekannten elektronischen Drehzahlbegrenzer mitteis eines dersten Monoflops entsprechend den Zündimpulsen Impulse konstanter Dauer erzeugt, wobei deren Abfallflanken einen weiteren Monofloptriggern, dessen Ausgangsgröße zusammen mit der Ausgangsgröße des ersten Monoflop einem NAND-Gatter zugeführt werden, um einen Vergleich dieser Ausgangsgrößen vorzunehmen. Bei Koinzidenz der Ausgangsgrößen des ersten und zweiten Monoflop wird durch das NAND-Gatter ein Impuls an ein drittes Monoflop abgegeben, welches durch Zündung eines Thyristors die Hochspannung an der Sekundärseite der Zündspule auf einen solchen Wert vermindern kann, daß dieser nicht mehr zum Funkenüberschlag an der Zündkerze ausreicht.

Nachdem bekanntlich der Kraftstoffverbrauch eines Kraftfahrzeugs von der Drehzahl seiner Verbrennungsmaschine abhängt, und da näherungsweise gilt, daß der Kraftstoffverbrauch ab einer bestimmten Drehzahlgrenze, der Soll- oder Schalt-Drehzahl übermäßig stark ansteigt, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dem Autofahrer die Möglichkeit zu geben, sein Kraftfahrzeug möglichst kraftstoffsparend zu betreiben, und zwar durch Verwendung einer Einrichtung der eingangs

lu 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, wobei diese Einrichtung ferner derart aufgebaut ist, daß das Warnsignal in betriebssicherer Weise nur dann ausgelöst wird, wenn die Soll-Drehzahl nicht nur kurzfristig überschritten ist Die Einrichtung soll trotz hoher Betriebssicherheit ferner einen einfachen kostengünstigen Aufbau besitzen.

Zur Losung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei der Einrichtung der eingangs ger hinten Art vor. daß mindestens ein zweiter, mit einem oertimmien Zeitabstand folgender Impuls (Kontrollimpuls) zur Kontrolle des Vorhandenseins oder NichtVorhandenseins des Soll-Drehzahlimpulses dient wobei die Ausgangsgröße erst räch Ablauf einer Verzögerungszeit ein Warnsignal auslöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist besonders im Stadtverkehr von Vorteil, denn durch verbrauchsgerechtes Schalten können je nach Fahrstrecke und Fahrgeschwindigkeit beträchtliche Kraftstoffeinsparungen erreicht weden. 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. 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 ist ein spezieller, z. B. auf Magnetbasis arbeitender Impulsgeber erforderlich.

Die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung kann in einfacher Weise, beispielsweise durch Aufkleben einer Skala, der Zylinderzahl des Motors angepaßt werden. Die akustische und/oder optische Warnsignalgabe

so erfolgt vorzugsweise jeweils beim Oberschreiten der eingestellten Schfsltdrehzahl 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 Soliwertüberschreitung in Funktion bleiben. Wahlweise ka»m das optische Signal auch in der Folm eines Blinklichts vorgesehen sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein akustisches und ein optisches Warnsignal gleichzeitig ansprechen, wobei das akustische Signal nur einmal kurzzeitig ertönt, während das optische Warnsignal auch nach Oberen schreiten der eingestellten Schaltdrehzahl eingeschaltet bleibt. Erst bei Unterschreiten des Sollwertes erlöscht das optische Warnsignal wieder.

Die erfinduneseemäße 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 Motordrehz.ahlen, im höchsten Fahrgang zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs bei gleichmäßiger Fahrgeschwindigkeit (z. B. kann ein Signal bei 75% der Höchstgeschwindigkeit erzeugt werden). Die Anzeigevorrichtung ist aber auch als «Drehzahl/Geschwindigkeits-Wächter« einsetzbar, um eine gesetzliche vorgeschriebene Höchstgeschwindigkeit oder vom Fahrer aus Gründen der Motorschonung oder im Motorsport gewünschte Höchstdrehzahl (Überdrehzahlschutz) nicht zu überschreiten. Die erfindungsgemäßc Anzeigeeinrichtung kann auch hei Fahrten in der Stadt dazu verwendet werden, daß das Warnsignal sowohl für verbrauchsgünstiges Schalten.

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digkeit von 50 km/h gegeben wird, wahrend bei Fahnen auf der Landstraße eine Umstellung in entsprechender Weise erfolgt.

Die Anzeigevorrichtung ist nicht nur bei von Hand betätigten Getrieben, sondern auch bei automatischen (jetrieben mit Vorteil anwendbar.

Fs sind zwar bereits Anzeigeeinriehtungen zur An/eigekontrolle und Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs bekannt, die aber in erster Linie abhangig vom Unterdruck im Ansaugsystem arbeiten. Dabei ergeben sich folgende Nachteile: Die exakte Verwendbarkeit beschrankt sich auf konstante Fahrbedingungen, unter denen relativ selten gefahren wird. Unter bestimmten F'ahrbedingungen ist die Anzeige des Verbrauchs sogar falsch. Durch Ableseinstrtimente 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 Gesehwindigkeitsfühler zeigen einen komplizierten Aufbau und machen wegen ihrer zahlreichen Bauelemente einen großen Herstellungsaufwand erforderlich.

Die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung ist mit besonderem Vorteil auf dem Gebiet des Kraftfahrzeugwesens anwendbar. Die Erfindung kann aber auch bei stationären Verbrennungsmaschinen allgemein dort verwendet werden, wo bestimmte Drehzahlen nicht überschritten werden sollen.

Weitere Vorteile. Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere auch aus der Beschreibung von Ausfüh-jngsbeispielen anhand der Zeichnung: in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild.

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig.3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig.4 den konkreten Schaltungsaufbau eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 5 ein Impulsdiagramm für das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 für den Fall, daß die Motordrehzahl niedriger ist als die Soll-Drehzahl,

F i g. 6 ein Impulsdiagramm für die Schaltung gemäß F i g. 4 für den Fall, daß die Motordrehzahl höher liegt als die eingestellte Soll-Drehzahl,

F i g. 7 ein Impulsdiagramm für die Schaltung gemäß Fig 4 für den FaIL daß die Motordrehzahl ansteigt und nach der 4. Zündung die eingestellte Soll-Drehzahl übersteigt.

F i g. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

F i g. 9 ein Impulsdiagramm für das Ausführungsbeispiel der F" i g. 8.

In Fig. I 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 Vergleichsschaltung 3 in Verbindung steht. Die Vergleichsschaltung 1 vergleicht die vom Wandler kommende Ausgangsgröße mit einer von einem Soll Dreh /ahlgeber 4 kommenden Ausgangsgröße, um festzustellen. ob die Ausgangsgröße des Soll-Drehzahlgebers 4 größer oder kleiner ist als die Ausgangsgröße des Wandlers 2. Nur dann, wenn die Vergleichsschaltung } feststellt, daß die Ausgangsgröße des Wandlers 2 sich in l-veviiinniiiT Wenn von dor Ausgangsgröße des Soll Drehzahlgebers 4 unterscheidet, wird ein Signalgeber 6 aktiviert, der cm akustisches oder optisches Warnsignal abgibt. Zur Einstellung der .Signaldauer erfolgt die Aktivierung des Signalgebers β durch einen Zeitgeber 5 für die .Signaldauer. Der Soll-Drehzahlgeber 4 weisi (was auch für die folgenden Ausbildungsbeispiele in entsprechender Weise gilt) einen Regler für die Einstellung der Solldreh/ahl (Drehzahlvorwahlschallung) ai¹'

Der Impulsgeber I kann beispielsweise die elektrisehen die Drehzahl repräsentierenden Signale unter Verwendung von Magneten ablegen, was besonders im Falle von Dieselmotoren zweckmäßig ist. Bei Verbrennungsmaschinen mit Fremdzündung wird der Impulsgeber I vorzugsweise durch eine Verbindungsleitung zur Zündspule gebildet.

In F i g 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-Vergleichsschaltung 30 zugeführt. Gleichzeitig werden vom Impulsgeber 1 kommende Impulse zur Aktivierung eines Solldrehzahl-Impulslängengebers 40 verwendet. Der Solldrehzahllmpulslängengeber 40 liefert bei Aktivierung einen Impuls an die Impulslängen-Vergleichsschaltung 30. wobei dieser Impuls eine der Solldrehzahl entsprechende Länge besitzt. Die Impulslängen-Vergleichsschaltung 30 vergleicht fortlaufend die durch eine bestimmte Impulslänge oder Dauer repräsentierte Solldrehzahl mit der entsprechenden durch die Impulsabstände der vom impulsgpSer 1 kommenden elektrischen Impulse repräsentierten Ist-Drehzahl und aktiviert den Signalgeber 6 nur dann, wenn die Soll-Drehzahl überschritten wird.

Zweckmäßigerweise ist — wie in F i g. 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.

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. Ferner wird durch jeden Anfangspunkt der Beginn eines Soü-Drehzahiimpuises definiert, dessen Länge (oder Dauer) einer voreingestellten Soll-Drehzahl entspricht und zwar ausgedrückt

in den mit der Drehzahl verküpften Meßabständen. Dadurch, daß man den Anfangspunkt des Meßabslandes zur Auslösung des Soll-Drehzahlimpulses verwendet, ergibt sich — insbesondere bei gleichzeitigem Auftreten des Anfangspunktes und des Beginns des Soll-Drehzahl impulses — die einfache Möglichkeit, am Finde des Meßabstandes zu kontrollieren, ob der Soll-Drehzahlimpuls länger oder kürzer ist als der Meßabstand. Dieser Kontroil- oder Vergleichsvorgang wird fortlaufend für aufeinanderfolgende Meßabstände ausgeführt. Solange die Länge des Soll-Drehzahlimpulses kleiner ist als der Meßabstand, wird kein Warnsignal erzeugt. Wenn aber die Länge des .Soll-DrchzahlimpiiKes (Soll Drch/ahlsignals) größer ist als der Meßabsland, so wird das Warnsignal erzeugt.

F-" i g. 3 zeigt eine bevorzugte Ausbildungsform der Lrfindnng gemäß welcher der Impulsgeber I mit einer Impuls Verzweigungsschaltung 10 in Verbindung sieht, die aus Jen Impulsen des Impulsgebers I erste Impulse (Aiislöseimpulse) sowie zweite impulse abieilel. Die ersten impulse werden an den Soll-Drehzahlimpulsge her 40 geliefert und veranlassen diesen einen Soll Drch-/ahlimpuls abzugeben. Die zweiten Impulse werden einer Impuls- oder Takt-F-'ormschaltung 11 zugeführt, deren Ausgang Kontroll- oder Taktimpulse liefert. welche die erwähnten Meßabstände definieren und die natürlich hinsichtlieh ihrer Frequenz drehzahlabhängig sind. Der Ausgang der Takt-Formschaluing 11 steht mit einem ersten Eingang einer Soll-Drehzahlimpuls/Takt-Vergleichsschaltung (im folgenden kurz »Soll/Takt-Ver- £^lc:c^l"sch-i|t'i^rv2'<) 31 in Verbindung. Andererseits smhi der /\usgang des Soll-Drehzahlimpulsgebers 40 mit einem zweiten F.ingang der Soll/Takt-Vergleichsschaltung 31 in Verbindung. Die Soll/Takt Vergleichsschaltung 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.

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/Aus-Schalter 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. 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 81 in Verbindung. Der Schmitt-Trigger 81 besteht aus zwei in Serie geschalteten Invertem 51 und 5 Z die durch einen Widerstand R 2 positiv rückgekoppelt sind Der Ausgang des Schmitt-Triggers 81 liegt am 7"-{Takt-)Eingang eines J-KFWp- Flops S3, dessen /- und ^-Eingänge am bereits erwähnten Punkt H liegen. Der Q-Ausgang des /Af-Flip-Flops S3 liegt über einen Signalweg 82 am T- Eingang eines als getakteter Speicher arbeitenden /-.K-Flip-Flops S 6 und der (j-Ausgang liegt über einen zweiten Signalweg 83 an

den /K-Eingängen und desselben Flip-Flops S6. Das Flip-Flop .96 wird im folgenden auch als Taktspeicher bezeichnet.

In dem vom Ausgang Q des /K-Flip-Flops S3 ausgehenden Signalweg 83 liegt zunächst ein aus Widerstand R3 und Kondensator Γ2 bestehendes Verzögerungsglied 84, dessen Ausgang sowohl mit dem /f-(Rückstell-) als auch mit dem 7>-(Trigger-)Eingang eines Zeitgebers 54 verbunden ist. Am Z-Eingang des Zeitgebers 54 liegt eine Drehzahlvorwahlschaltung 85, bestehend aus einem Regelwiderstand R 5, einem Widerstand RA und einem an Masse liegenden Kondensator CV Der Rcgelabgriff von R 5 liegt am Punkt H. Der Ausgang Q des Zeitgebers .94 liegt zum einen direkt am /Füngang des /-/C-Flip-Flops .96 und zum anderen über einen Inverter .9 5 am Af-Eingang des M-FlipFlops.96.

Im Signalweg 82 liegt ein aus .Serienschaltung von Kondensator C4 und Widerstand R 5 bestehendes Differenziergiicd 86. Der Widerstand Rj ricgi inü seinem einen Anschluß an Masse. Der Verbindungspunkt von C4 und R 5 liegt am TF-'ingang des //CFHp-Flops .96. Am C>-Ausgang des /-K-Flip-Flops .96 kann direkt ein Signalgeber 87. beispielsweise eine lichtemittierende Diode, liegen, wie dies im einzelnen in F i g. 4 gezeigt ist. Vorteilhafterweise liegt aber der ζ)-Ausgang des I-K- Flip-Flops 56 an einem aus Widerstand R 7 und Kondensator C 5 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 .97 und 58 mit einer positiven Rückkopplung durch Widerstand RS. Der Ausgang des Schmitt Triggers 89 liegt über ein aus Kondensator C6 und Widerstand /?9 bestehendes Differenzierglied 90 sowie einen nachgeschalteten Inverter .99 am 7r-Eingang eines Zeitgebers 5 10, dessen R- Eingang mit dem Η-Punkt in Verbindung steht. Der Z-Eingang des Zeitgebers 5 10 ist mit dem Zeitgeber 5 verbunden, der aus einem Regelwiderstand R 10 zur Einstellung der Signalzeit sowie einem Kondensator C7 besteht. Der Regelabgriff von R 10 liegt am Punkt H. Der (^-Ausgang liegt am Signalgeber 6.

Wie bereits erwähnt, ist bei einem Otto-Motor der zeitliche Abstand zwischen zwei Zündungen ein Maß für die Drehzahl des Motors. Gemäß dem in F i g. 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein internes Zeitsignal (Soll-Drehzahlimpuls) 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.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist mit drei integrierten Bausteinen ausgerüstet, und zwar weist ein Baustein (z. B. der CMOS-Baustein CSL 4049) die sechs Inverter Sl, SZ S5, 57, S8, 59 auf, ein zweiter Baustein (z. B. der CMOS-Baustein CSL 4027) weist die zwei Master/Slave /AC-Flip-Flops S3, 56 auf. und ein dritter Baustein (z. B. der Typ TDB 0556) weist die Zeitgeber S4,5 10 auf.

Die (nicht maßstabsgetreuen) Impulsdiagramme der F i g. 5 bis 7 erläutern unter Bezugnahme auf verschiedene in Kreisen angegebene Meßpunkte die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung. Im Impuls-

diagramm der Fig. 5 ist der Fall dargestellt, wo die Motordrehzahl niedriger liegt als die an der Einrichtung eingestellte Drehzahl. (I) zeigt den Spannungsverlauf an Klemme 1 der Zündspule, der über den Tiefpaß 10 auf den Eingang des Schmitt-Triggers 111 mit Hysterese gegeben wird. Dadurch entsteht an Meßpunkt (2) ein Rechtecksignal mit steilen Flanken, welches den Spannungsvtrlauf an (I) ohne die Eigenschwingungen der Zündspule wiedergibt. Dieses Signal steuert den Takteingang 7"des /-K-Flip-Flops 53, das auf positive Signaländerungen anspricht und an den Ausgängen Q bzw. Q, d. h. den Meßpunkten (3) und (4). eine Frequenzteilung I : 2 bewirkt. Wenn das Signal am Meßpunkt (4) vom Zustand L in den Zustand H überwechselt, so läuft die durch C3//?4/K5 voreingestellte Zeit des Zeitgebers 54 ab und der Zeitgeber 54 liefert an seinem Ausgang Q ein Zeitsignal, d. h. einen Soll-Drehzahlimpuls. Der Meßpunkt (S) am (^-Ausgang

^» ^»P* Λ ^» * W r^f^ ^'^ P" P" ^ ^m 09 ^% P* P *-» r* P* ^ t * ■*-» Ρ^% ρ J t B P* · ·» P^ f\ 9 r% ^» A t%

Η-Zustand über und fällt nach dem Zeitablauf in den L-Zustand zurück. Die Verzögerung des Zeitsignalbeginns durch R 3/C2 ist minimal, da der Rückstelleingang des Zeitgebers 54 den Zeitablauf bereits beim Überschreiten einer Spannung von 0,7 Volt freigibt. Bei jedem positiven Impuls an (6) übernimmt das Flip-Flop 56 den gerade herrschenden Zustand (H oder L) an (5) und speichert ihn bis zum nächsten positiven Impuls an (6). Dieser gespeicherte Zustand steht am (p-Ausgang des Flip-Flops 56 und somit am Meßpunkt (7) zur Verfügung. Die negativen Impulse an (6) sind unwirksam. Betrachtet man nun den Betriebsfall gemäß dem Impulsdiagramm der F i g. 5, so ist zu sehen, daß die eingestellte am Meßpunkt (5) erscheinende Zeit des Zeitgebers 54 (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.

Bei jedem positiven Impuls an (6) übernimmt das als Taktspeicher arbeitende Flip-Flop 56 den an (5) herrschenden Zustand L und gibt diesen am (^-Ausgang, d. h. Meßpunkt (7). gespeichert bis zum nächsten Taktimpuls wieder.

Im Betriebsfall der Fig. 6 ist die eingestellte bei (5) erscheinende Zeitdauer des Zeitgebers 54 größer als die Zeitdauer zwischen zwei Zündungen des Motors, d. h. die Motordrehzahl ist höher als die an der Einrichtung eingestellte Drehzahl. Bei jedem positiven Impuls an (6) übernimmt der Taktspeicher 56 den an (5) herrschenden Zustand H und gibt diesen am Q-Axisgang, d. h. Meßpunkt (7). als gespeichertes H-Signal wieder. Außerdem ist im Betriebsfall der F i g. 6 folgendes zu erkennen: Wenn die eingestellte, am Meßpunkt (5) feststellbare Zeitdauer des Zeitgebers 54 wesentlich langer 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 R 3/C2 (ca. 20 usec), erfindungsgemäß zwangsweise über den Rückstelleingang R des Zeitgebers 54 beendet. Durch die Verzögerungszeit ist gewährleistet daß der Taktspeicher 56 die Information von (5) sicher übernehmen kann.

Das Impulsdiagramm für den Betriebsfall der F i g. 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 Q-Ausgang des Taktspeichers 56 und somit Meßpunkt (7) vom L- in den H-Zustanü.

Vorzugsweise liegt gemäß der Erfindung die Q-Ausgangsgröße des Taktspeichers 56 und somit Meßpunkt

(7) über ein Verzögerungsglied 18 (Vcrzögcrungszeit ca. 0,2 see) am Eingang des Schmitt-Triggers 19 mit Hysterese. Am Ausgang (8) des Schmitt-Triggers erscheint nach der Verzögerungszeit ein Sprung von L nach H, wenn dieser vorher am Ausgang (Meßpunkt 7) des Taktspeichers 56 stattgefunden hat. Infolgedessen erscheint am Ausgang des Inverters 59 ein negativer Impuls, der über den Triggereingang Tr den Zeitgeber 5 10 in Betrieb setzt. Am Ausgang des Zeitgebers 5 10, d. h. am Meßpunkt (9) erscheint ein Η-Signal, dessen Zeitdauer von C7 und R 10 bestimmt wird. An diesen Meßpunkt (9) kann ein akustischer oder optischer Signalgeber direkt angeschlossen werden. Wenn sich die Motordrehzahl oberhalb der am Gerät eingestellten Drch/uh! befindet und snschÜ^^V'n^ "n*^pr ^!^{p ρ}!π^σρ?ΐ^ρϋ-te Drehzahl abfällt, so findet am Ausgang des Taktspeichers 56, d. h. am Meßpunkt (7), ein Sprung von H nach L statt. Nach der Veizögerungszeit von 0,2 Sekunden findet dieser Signalsprung auch am Ausgang des Schmitt-Triggers 89 statt (vgl. Meßpunkt 8). Am Ausgang des Inverters 59 erscheint jedoch kein Impuls, der den Zeitgeber 5 10 in Tätigkeit setzt. Es erfolgt kein akustisches oder optisches Signal. Am Ausgang des Taktspeichers 56 (Meßpunkt 7} kann bei Bedarf über einen Transistor eine Leuchtdiode angeschlossen werden, welche ohne Zeitverzögerung anzeigt, ob sich die Motordrehzahl oberhalb oder unterhalb der an der Anzeigevorrichtung oder dem Gerät eingestellten Drehzahl befindet.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 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

»o Motordrehzahl hervorgerufene Gleichspannung die eingestellte Gleichspannung, so wird e^;n akustisches oder optisches Signal oder ein elektrischer Schaltvorgang ausgelöst. Die von Hand einstellbare Drehzahlvorwahlschaltung 85 kann - wie bereits für vorausgegangene Ausführungsbeispiele erwähnt — durch eine Skala in Drehzahlen geeicht werden. Für die verschiedenen Zylinderzahlen der Motoren können auswechselbare Skalen vorgesehen werden.

Das Gerät ist mit 3 integrierten Bausteinen ausgerüstet, und zwar ein Bauslein mit 4 NAND-Gliedern, welche alle als Inverter geschaltet sind (z. B. dem CMOS-Baustein SCL 4011), einem 2fach Zeitgeberbaustein (z. B. dem Typ TDB 0556) und einem Operationsverstärker (z. B. dem Typ TBA 221).

Das Gerät wird im Kraftfahrzeug angeschlossen an die Fahrzeugmasse 22 (0 Volt), mit einer Klemme 23 an die Batteriespannung 12 Volt (über einen Schalter und eine Verpolschutzdiode) sowie bei 21 an die Klemme 1 der Zündspule, Operationsverstärker 55 sowie der Transistor TR 1 werden mit 12 Volt Betriebsspannung versorgt Alle anderen Bausteine arbeiten mit einer stabilisierten Betriebsspannung von ca. 75 Volt welche über den Widerstand R9 und die Zenerdiode ZX gebildet wird.

"5 Fig.8 zeigt im Zusammenhang mit dem Impulsdia gramm der F i g. 9 die Funktion bei einer ansteigenden und wieder abfallenden Drehzahl des Motors. Im Punkt (A) des Impulsdiagramms Oberschreitet die Motordreh-

zahl die vorgewählte Drehzahl und im Punkt (B) drs Impulsdiagramms wird diese wieder unterschritten.

Der Spannungsverlauf an Klemme I der Zündspule, d.h. an Meßpunkt (1), wird in F i g. 9 bei (I) nicht maßstabsgetreu gezeigt. Dieses Spannungssignal ge- ■> langt über den Tiefpaß 80 aus R 1/Cl auf den Eingang eines Schmitt-Triggers 81 mit Hysterese, der, wie bekannt, aus den zwei hintereinandergeschalteten Invertern 5 I und 52 mit positiver Rückkopplung durch R 2 gebildet wird. Dadurch entsteht an Meßpunkt (2) ein in Rechtecksignal mit steilen Flanken, welches den Spannungsverlauf an Putikt (1) invertiert und ohne die F.igenschwingungen der Zündspule wiedergibt. Dieser Spannungsverlauf erzeugt über das Differenzierglied C2/R3 an Punkt (3) kurze positive und negative π Impulse. Die positiven Impulse bleiben unwirksam, die negativen Impulse starten den Zeitablauf des nachfolgenden Zeitgebers 53. Die am Ausgang Q des Zeitgebers 53 2b^tTe^iTebenⁱⁱ !ίη™"!^'-*'"^ ί^ς! f^st eingestellt durch /?4/C3. Sie ist kürzer als die Zeit in zwischen ^wei Zündimpulsen eines 6-Zylinder Motors bei höchster Drehzahl. Der Ausgang Q des Zeitgebers .S3 führt über einen Inverter 54 auf ein Integrationsglied R5/C4. Das Impulsdiagramm zeigt bei Meßpunkt (4) die negativen, zeitgleichen Impulse des Zeilgebers :> 53. An Meßpunkt (5) entsteht eine gegen i!c: Bezugspunkt +7,5 Volt gemessene negative Gleichspannung, welche der Drehzahl des Motors proportional ist. Dies führt auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 55, we'eher als Komparator in arbeitet. Dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 55 wird die eingestellte Gleichspannung der Drehzahlvorwahlschaltung, bestehend aus Regelwiderstand /?6. zugeführt, welche der vorgewählten Soll-Drehzahl entspricht. Das Impulsdiagramm r.

zeigt bei Punkt (5) den Verlauf der drehzahlproportionalen, negativen Gleichspannung und die (punktiert) eingestellte Spannung des Regelwiderstandes R 6. 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. /* r Meßpunkt (7) kann eine Anzeige (z. B. eine Leuchtdiode 87) angeschlossen werden, welche die Über- oder Unterschreitung der voreingestellten Drehzahl anzeigt. Die Ausgangsspannung des Komparators 55 wird bei (7) durch den Inverter 56 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. Die positiven Impulse sind wiederum wirkungslos, während die negativen Impulse an dem Zeitgeber 57 ein Zeitsignal auslösen, dessen Zeitdauer durch den Zeitgeber 5 aus /?8/C6 fest eingestellt ist. Am Ausgang des Zeitgebers 57 kann an Punkt (10) entweder direkt, oder wie gezeigt, über einen Transistor TR 1 ein akustischer oder optischer Signalgeber angeschlossen werden. Ebenso kann mit diesem Signal ein anderweitiger elektrischer Schaltvorgang ausgelöst werden.

Durch das Zeitverhalten des Integrationsglieds R5/C4 erfolgt das Signal der Drehzahlüber- oder -unterschreitung an Punkt (7) bzw. das Signal der Drehzahlüberschreitung an Punkt (10) um ca. 0.5 Sekunden verzögert, was jedoch wegen der relativlangsamen Beschleunigung der Kraftfahrzeuge ohne wesentliche Bedeutung ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnvineen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Anzeige einer bestimmten Drehzahlgrenze für ein mit einer Verbrennungsmaschine ausgerüstetes Fahrzeug zur Bestimmung eines kraftstoffsparenden Schaltzeitpunktes des Getriebes mit einem drehzahlabhängigen elektrischen Impulsgeber zur Lieferung von elektrischen Impulsen, von denen mindestens ein erster Impuls (Auslöseimpuls) zur Auslösung eines Soll-Drehzahlsignals mit einer bestimmten, entsprechend der Soll-Drehzahl einstellbaren Impulslänge dient, wobei die Soll-Drehzahl mit der vorhandenen Drehzahl zur Abgabe einer einen Signalgeber betätigenden Ausgangsgröße verglichen wird, dadurch ge- :5 kennzeichnet, daß mindesetns ein zweiter, mit einem bestimmten Zeitabstand folgender Impuls (Kontrollimpuls) zur Kontrolle des Vorhandenseins oder NichtVorhandenseins des Soll-Drehzahlimpulses dient, vobei die Ausgangsgröße erst nach Ablauf einer Verzögerungszeit ein Warnsignal auslöst

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signalgeber (6) über einen Signalanzeiger (5) für die Signaldauer betätigt wird.

3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (6) ein optischer and/oder akustischer Signalgeber ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Impuisgeber (1) durch die Zündanlage des Kraftfahrzeugs gebildet ist

5. Einrichtung nach einer», der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige-Ausgangsgröße bei derduN ""»den Kontrollimpuis erfolgenden Feststellung des Vorhandenseins des Soll-Drehzahlimpulses ein Warnsignal auslöst.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Zündimpulse den Auslöseimpuls bzw. Kontrollimpuls bilden bzw. erzeugen.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Flanke eines ersten Zündimpulses das Soll-Drehzahlsignal triggert, und daß die vordere Flanke des darauffolgenden Zündimpulses den Kontrollimpuls bildet.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Impulsgeber (1) kommenden Impulse vor ihrer weiteren Verarbeitung einem Impulsformer (7) zugeführt werden, der Rechteckimpulse erzeugt.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Soll-Drehzahlvorwahlschaltung (85) mit dem Drehzahlimpulslängengeber (40) verbunden ist, um je nach Motor eine bestimmte Drehzahlgrenze, d. h. die Soll- oder Schalt-Drehzahl einzustellen.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom bo Impulsgeber (1) kommenden Impulse nacheinander einer Impulslängcn-Vergleichsschaltung (30) und einem Solldrehzahl-Impulslängengeber (40) zugeführt werden, dessen Ausgangsimpulse mit einer die Solldrehzahl repräsentierenden Impulslänge der >,i Impulslängen-Vergleichsschaltung (30) zugeführt werden, welche die Anzeige-Ausgangsgröße bildet.

11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Impulsgeber (1) in Verbindung stehende Impuls-Verzweigungsschaltung (10) die ersten Impulse (Auslöseimpulse) sowie zweite Impulse herstellt, welchletztere einem ersten Eingang einer Soll/Takt-Vergleichsschaltung (31) zugeführt werden, deren anderer Eingang mit dem Ausgang des Soll-Drehzahlimpulslängengebers (40) in Verbindung steht, so daß am Ausgang der Vergleichsschaltung (31) die Anzeige-Ausgangsgröße entsteht

IZ Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsverzweigungsschaltung ebenso wie die Soll/Takt-Vergleichsschaltung (31) durch ein Flip-Flop gebildetsind.

13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß eine Taktformschaltung (11) den einen Ausgang der Verzweigungsschaltung (10) mit der Soll/Takt-Vergleichsschaltung verbindet

14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Soll-Drehzahlimpulsgeber (40) ein Zeitgeber (S 4) ist, dessen R- und Tr-Eingänge ober ein Verzögerungsglied (84) an einem Ausgang des Flip-Flops (S3) liegen.

15. Einrichtuag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Z-Eingang des Zeitgebers (S4) die Drehzahlvorwahlschaltung (85) liegt

16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktformschaltung (11) ein Differenzierglied (86) ist.

17. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Soll/ Takt-Vergleichsschaltung (31) ein Verzögerungsglied nachgeschaltet ist, welches mit dem Zeitgeber (5) in Verbindung steht.

18. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber (5) durch einen Zeitgeber (SiO) gebildet ist, dessen Signalzeit einstellbar ist.

19. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tiefpaß (80) sowie ein Impulsformer in der Form eines Schmitt-Triggers (81) dem Impulsgeber (1) nachgeschaltet sind.

20. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ck.durch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Verzögerungsglieds (88) über einen Schmitt-Trigger (89) mit einem Differenzierglied (90) in Verbindung steht, welches am Eingang des Zeitgebers (S 10) liegt.

21. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Impulsgeber (I) kommenden Signale dem T-Eingang eines /-/C-Flifr-Flops (S3) zugeführt werden, dessen /- und K-Eingänge auf H liegen und daß der (^-Ausgang dieses Flip-Flops (S3) am Γ-Eingang eines als getakteter Speicher arbeitenden J-K-FWp-Flops (56) I egen, und daß der ^Ausgang des y/iT-F-lip-Fiops (S3) über einen Zeitgeber (S 4) mit dem Flip-Flop (56) in Verbindung steht, und daß der (^-Ausgang des Zeitgebers |'S4) mit dem /-Eingang des Flip-Flops (56) direkt und über einen Inverter (55) mit den K-Eingang in Verbindung steht.