DE2744104A1 - Impulsgeneratorschaltung fuer die brennstoffanreicherung bei elektronischen brennstoffeinspritzsystemen - Google Patents
Impulsgeneratorschaltung fuer die brennstoffanreicherung bei elektronischen brennstoffeinspritzsystemenInfo
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- DE2744104A1 DE2744104A1 DE19772744104 DE2744104A DE2744104A1 DE 2744104 A1 DE2744104 A1 DE 2744104A1 DE 19772744104 DE19772744104 DE 19772744104 DE 2744104 A DE2744104 A DE 2744104A DE 2744104 A1 DE2744104 A1 DE 2744104A1
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Description
O-8023 MünchenPullach. W.ener Sir 2, Tt I (OBrii '9.TJO/' Tel ·<
1Vi-1M/ bro; I Cains ■ Paloni bus·· Munrhe-i
e.chen Ta9 29. September 1977
Your ret Paris file χ 5^53~A l/
THE BENDIX CORPORATION, Executive Offices, Bendix Center,
Southfield, Michigan 48075, USA
Impulsgeneratorschaltung für die Brennstoffanreicherung bei elektronischen Brennstoffeinspritzsystemen.
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Impulsgeneratorschaltung für die Beschleunigungsanreicherung, die dazu dient, Anreicherungsimpulse
zu erzeugen.
Die drohende Brennstoffeinschränkung und der erhöhte Druck,
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die Verunreinigungen zu reduzieren, die sich aufgrund einer unvollständigen
Verbrennung von Brennstoff in Brennkraftmaschinen ergeben, verknüpft mit den bedeutenden Fortschritten auf dem Gebiet
der Elektronik führte zu großen Anstrengungen bei der Ent- j wicklung von Brennstoffeinspritzsystemen für Brennkraftmaschinen
Derartige Brennstoffeinspritzsysteme sind sehr anpassungsfähig, | indem sie die Betriebsparam£ec-<der Maschine abtasten und die genaue
Brennstoffanreicherung für die Maschine vorsehen und zwar für bestimmte Betriebsbedingungen. Ein solcher Betriebszustand
besteht in der Änderung der Orosselklappenposition, bei welchem eine unmittelbare Anreicherung von Brennstoff gefordert wird, ;
der in die Maschine gelangen soll. Es wurden daher Beschleunigungsanreicherungsschaltungen
für elektronische Brennstoffein- ; spritzsysteme entwickelt und zur Anwendung gebracht, um zusatz- ,
liehen Brennstoff vorzusehen entsprechend einem Versuch, unmittelbar
die Brennstoffanforderungen der Maschine in_Abhängigkeit
von einer Änderung in der Drosselklappenposition zu erfüllen.
Es wurden eine Reihe /on Beschleunigungsanreicherungsschaltungen
entworfen, um eine genaue Steuerung der Brennstoffabgabe
über den gesamten Betriebsbereich der Maschine zu erreichen und
zwar inklusive Beschleunigung und Verzögerung der Maschine aufgrund einer Änderung in der Drosselklappenstellung. Auch bestimmte
weitere Anforderungen bei der Steuerung des Betriebs der Maschine durch BrennstoffsteuerunR führt dazu, daß ein
Signal erzeugt werden muß, welches die geschlossene DrosselkiapponstelLuAK
wiedergibt und ebenso die weit geöffnete Drosr.elklappenntellung.
Typische bekannte Schemata für die Erzeup,unp;
von Beschleuni^uni-sanreicheningsimpulsen Bind in folgenden
UÜ-pHtfcrili-.phrifteii e:'L:iutert: WS-Patent 3 593 692, US-Patent
? ya/ I\M, rs-Patent ]) ' ■(-, Pol υπ! ÜS-Fntent 5 926 153.
Beim ■JPf'ca'-.tnn:! lor i.o-Patenl nchri^t 5 LJ)5 6v)2 wird eine Brennstoff
Hr:re ic ho vuv.e: '»?i;irt r.a ,:er Be;;ehleunip^ing mit Hilfe eines
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Beschleunigungsanreicherungsschalters erreicht, der an der
Drosselklappe befestigt ist und der elektrische Impulse er- !
zeugt, wenn die Drosselklappe bewegt wird oder geöffnet wird.
Diese Impulse werden anschließend mit Hilfe eines Brennstoff- ι steuercomputers in Brennstoffeinspritzimpulse umgewandelt, die
dann die Brennstoffabgabe an die Maschine während der Beschleunigung oder als Folge des Öffnens der Drosselklappe erhöhen.
Beim Gegenstand der US-Patentschrift 3 720 191 und 3 726 261 !
ist ein Glied mit totem Gang zwischen dem Gaspedal und der Drosselklappe eingeschalte* und ein ein elektrisches Signal
erzeugendes Potentiometer ist mechanisch mit dem Gaspedal gekoppelt. Die Kombination aus Gaspedal, Potentiometer und dem
Glied mit totem Gang für die Drosselklappe stellt eine Einrichtung zum Erzeugen eines Beschleunigungsanforderungssignals
vor der tatsächlichen Bewegung der Drosselklappen dar. Beim Gegenstand der US-Patentschrift 3 726 261 werden zwei getrennte
Schaltkreise vorgesehen, um für die Maschine eine Brennstoffanreicherung
zu erreichen. Der erste Schaltkreis erhöht die Länge des elektrischen Impulses, der von dem elektronischen ·
Rechner vorgesehen wird und zwar propotional zur Geschwindigkeit und zur Größe der Beschleunigungsförderung. Der zweite
Schaltkreis initiiert einen unmittelbar erscheinenden elektrischen Impuls für die Brennstoffeinspritzvorrichtungen, wenn
die Geschwindigkeit und die Größe der Beschleunigungsanforderung bestimmte Grenzen überschreitet.
Die in den US-Patentschriften 3 593 692, 3 720 191 und j
3 7?6> 261 erläuterten elektronischen Brennstoffsteuersysteme ;
scheinen eine angemessene Beschleunigungs-Brennstoffanreiche- '
rung vorzusehen, wenrj die Maschine mit wenigstens teilweise
geöffneter Drosselklappe arbeitet. Jedoch bei Beginn der öffnunp"Fbew«£7uii{·
der liroKrelk.Lappe huf de ι ge^chlosr enen Stellung
heraus tritt eine i.nomeiitnne Verzögerung /.wischen der Beschleunigungsanforderung
und deni tatsächlichen Ansprechen der Ma-
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echine auf. Beispielsweise werden bei dem in der US-Patentschrift 3 593 692 beschriebenen System die Brennstoffanreicherungsimpulse solange nicht erzeugt, bis die Drosselklappeiber
einen vorbestimmten Winkel in eine Stellung gedreht wurde, in welcher der Beschleunigungsschalter einen ersten Impuls erzeugt
Aufgrund dieser Winkelabhängigkeit stellt die Zeit, nach der erster Beschleunigungsanreicherungsimpuls erzeugt wird, eine
Funktion des Ausmaßes def umfänglichen Bewegung der Drosselklappe dar.
Die US-Patentschrift 3 926^153 betrifft eine Drosselklappentip- in-Schaltung zum Erzeugen eines Beschleunigungs-Brennstoffanreicherungsimpulses jedesmal dann, wenn das Drosselklappenschließsignal beendet ist, wenn der Fahrer die Drosselklappe
antippt, wobei der Ausdruck "tip-in" den Anfang der Öffnungebewegung der Drosselklappe aus der Schließstellung heraus kennzeichnen soll. Diese Schaltung tastet das Ende des Drossel -klappenschließsignals ab und erzeugt einen Brennstoffanreicherungsimpuls in Abhängigkeit von der Größe oder der Geschwindigkeit, mit welcher die Drosselklappe geöffnet wird.
Bei der Schaltungsanordnung gemäß der US-Patentschrift 3 593 692 ergibt sich ein bestimmtes Problem in Verbindung
mit der Zuverlässigkeit der Schaltung. Das bei der zuletzt erwähnten Schaltungsanordnung verwendete Potentiometer besitzt
eine stufenförmige Charakteristik und liefert keine lineare Ausgangsgröße pro Grad einer Winkeldrehung der Drosselklappe.
Darüber hinaus ist die Auflösung dieser Schaltung etwas eingeschränkt und zwar aufgrund der Ausführung des Potentiometers,
welches dazu verwendet wird, ein Ausgangesignal zu erzeugen,
das die Drosselklappenstellungmgibt. Es würde herausgefunden,
daß ein kontinuierliches Signal vom Potentiometer sehr viel
wünschenswerter ist, um eine vollständigere Steuerung über den Betriebsbereich der Maschine hinweg entsprechend einer Bewe-
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gung aus der geschlossenen Drosselklappenstellung und entsprechend einer weit geöffneten Drosselklappenstellung zu erreichen.
Auch ist die Schaltung nach der US-Patentschrift 3 593 692 sehr kompliziert aufgebaut und daher kostspielig in der Herstellung
und bei der Montage.
Gemäß der US-Patentschrift 3 786 788 wird ein Brennstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen, wobei
dieses bekannte Gerät einen Drosselklappenstellungsfühler enthält, der ein analoges Signal erzeugt, welches die Drosselklappenstellung und damit die Luftströmungsgeschwindigkeit in die
Maschine wiedergibt. Der Drosselklappenstellungsfühler erzeugt ein Signal für einen astabilen Multivibrator, dessen Ausgangsfrequenz als Funktion der Schwankungen in dem Drosselklappenstellungssignal veränderlich ist. Das Frequenzsignal wird mit
Hilfe einer Impulsformerschaltung geformt, wobei die Impulsformerschaltung Ausgagsimpulse in der gleichen Frequenz wie die
Eingangsimpulsfolge erzeugt. Die Ausgangsgröße der Impulsformerschaltung gelangt zu einem monostabilen Multivibrator, der
eine Ausgangsimpuls-folge mit einer festen Einschaltzeit und
Ausschaltzeit erzeugt, die als Funktion der Frequenz der Impulsfolge schwankt, die von der Impulsformerschaltung her zugeführt wird. Der Ausgang des monostabilen Multivibrators gelangt
zu einer Stromtreiberschaltung, die wiederum so angeschlossen ist, daß sie die den Einspritzvorrichtungen zugeordneten SoIenoidventile steuert. Es wird darauf hingewiesen, daß die Schaltungsanordnung nach der US-Patentschrift 3 786 788 keine Be- ;
echleunigungsanreicherungsschaltung ist, die auf die Änderungs-j
geschwindigkeit der Drosselklappenstellung anspricht, um die j Ausgangsimpute für die Einspritzvorrichtungen zu verändern. '
Die Erfindung betrifft allgemein eine Impulsgeneratorschaltung ;
zum Erzeugen von Beschleunigungsanreicherungsimpulsen und spe- j
ziell eine Impulsgeneratorschaltung zum Erzeugen von Beschleu- |
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nigungsanreicherungsimpulsen, bei der eine lineare Potentiometereingangsgröße zur Anwendung gelangt, um eine Anzeige der
Inderungsgeschwindigkeit in der Drosselklappenstellung vorzusehen, wobei dieses Änderungsgeschwindigkeitssignal die Frequenz einer Oszillatorschaltung steuert, die wiederum das Tast-j
verhältnis der Brennstoffanreicherungsimpulse steuert, die er- '
zeugt werden.
Allgemein enthält das System nach der Erfindung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein lineares Potentiometer, welches j
in das Droseelklappengestänge eingeschaltet ist, um ein lineares Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Winkelstellung der :
Drosselklappe vorzusehen. Das Ausgangssignal des linearen Po- j
tentiometers, welches mit Vp0- bezeichnet ist, gelangt zu einer Differenzierschaltung, die ein Aus gangs signal mit einer
Amplitude eraigt, welche in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit der Drosselklappenstellung schwankt. Die positi- I
ve Ausgangespannung aus der Differenzierschaltung gelangt zu
einem spannungsgesteuerten Oszillator, dessen Ausgangsfrequenz >
direkt auf die Amplitude des Ausgangssignals der Differenzier- '■.
schaltung bezogen ist. Der spannungsgesteuerte Oszillator steu-i
ert die Impulsfrequenz der Ausgangsgröße eines Univibrators, !
wobei der Univibrator die Beschleunigungsanreiche rungsimpulse j
steuert, die den Einspritzvorrichtungen zugeführt werden. ;
Das bevorzugte System enthält Schaltkreise zur Änderung der Betriebsweise der Univibratorschaltung. Speziell ist eine
Schaltung vorgesehen, die auf die Winkelfunktion des Drosselklappenstellungsfühle rs anspricht, die als Θ-Funktion bezeichnet ist und die Ladeschaltung ändert, welche der Univibratorschaltung zugeordnet ist. Bei weit geöffneter Drosselklappe
vermindert diese Schaltung die Zeitkonstante der Ladeschaltung in Abhängigkeit vom Ausgangesignal der O-Punktionsschaltung.
Darüber hinaus enthält das System eine Fühlerschaltung für die
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Kühlmitteltemperatur der Maschine, die ein Ausgangssignal in
j Abhängigkeit τοη An»derungen in der Kühlmitteltemperatur liej fert, um die Bezugsspannung der Univibratorschaltung zu veranj dem. Speziell wird die Bezugs spannung der Multivibratorschal-
! tung mit abnehmender abgetasteter Temperatur erhöht, um dadurch I die Dauer des Beschleunigungsanreicherungsimpulsee zu verlän-
I gern.
j GemäB dem bevorzugten Ausführungebeispiel des Systems nach der
Erfindung ist auch eine Schaltung vorgesehen, um ein Auegangs-
. signal zu erzeugen, welches die geschlossene Drosselklappenstellung des Droeselklappenmechani8mu8 anzeigt, um ein Signal vorzusehen, welches beispielsweise dazu verwendet werden kann, !
ι beim Leerlauf die AbgasreZirkulationssteuerung (EGR) außer Be- :
ι reitechaft zu setzen. Weiter enthält das System eine Schaltung, ι
! ι
ι um eine weit geöffnete Drosselklappenstellung anzuzeigen, die !
1 dann ein Signal entsprechend einer weit geöffneten Drosselklap-|
; pe erzeugt und dem elektronischen Brennstoffeinspritzsystem an-
! zeigt, daß eine zusätzliche Anreicherung für die Maschine er- j
' forderlich ist und zwar aufgrund der Tatsache, daß die Drossel-,
• klappe in die weit geöffnete Stellung bewegt wurde. j
beeeerungen vorgenommen wurden, durch die das System nach der ι
: Erfindung eine größere Zuverlässigkeit aufgrund der Tatsache
gewährleistet, daß kleine inkrementelle Änderungen in der j Drosselklappenstellung abgetastet werden können und speziell
! das System besser Brennstoffanforderungen der Maschine bei
j oder nahe in der Schließstellung der Drosselklappe erfüllen
j kann. Gerade in der Schließstellung der Drosselklappe sind An j dexngen in der Luftströmung relativ zu Änderungen in der Dros
! selklappenstellung extrem groß. Auch ist das System nach der
: vorliegenden Erfindung ertrem einfach und billig herstellbar,
wodurch geringe Kosten bei einer Verwendung elektronischer
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Brennstoffeinspritzsysteae für die Steuerung der Brennstoffströmung zu Brennkraftmaschinen entstehen. Auf diese Weise können
elektronische Brennetofffeinspritzsysteme eine größere Verbreitung finden, was zu Einsparung an Brennstoff führt und ebenso
zu einer Beduzierung der Umweltverschmutzung und der Abgabe von Abgasen in die Atmosphäre.
Ee ist somit Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Impulsgeneratorschaltung für die Beschleunigungsanreicherung in Verbindung mit elektronischen Brennstoffeinepritzsystemen zu schaffen.
Auch soll durch die Erfindung eine verbesserte Impulsgeneratorschaltung für Beschleunigungsanreicherungssyeteme gesiiaffen j
werden, bei der die Drosselklappenstellung mit Hilfe eines Ii- !
nearen Potentiometers abgetastet wird. j
Die vorliegende Erfindung schafft auch eine verbesserte Be- ι
schleunigungsanreicherungs-Impulsgeneratorschaltung, die besser!
an die Brennstoffanforderungen von Brennkraftmaschinen angepaßt ist und eine hohe Auflösung hinsichtlich Änderungen in der
Drosselklappenstellung von der geschlossenen Drosselklappenstel-jlung aus besitzt. >—*"■.-' j
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Ee zeigen:
Figur 1 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung bestimmter Merkmale des bevorzugten Ausführungsbeispiele einer
Beschleunigungsanreiche rungs-Impulsgeneratorschaltung
nach der Erfindung;
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Figur 2 eine grafische Darstellung, welche die Beziehung ; zwischen der Luftströmung in der Maschine und der ί
Drosselklappenstellung bei einem typischen Schwal- ! benschwanz(butterfly)-Drosselv eitil veranschaulicht;!
I der Spannung über einer Kapazität relativ zur Zeit
Figur 3 eine grafische Darstellung, welche die Beziehung ί
ι während des Entladungsabschnitts des Betriebes der !
spannungsgesteuerten Oszillatorschaltung veranschaulicht; !
Figur 4 eine grafische Darstellung, welche die Beziehung
zwischen der Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten OsziUators relativ zur Eingangsspannung desselben
wiedergibt;
Figur 5 eine grafische Darstellung, welche die Beziehung
zwischen der Breite des Beschleunigungsanreicherungsimpulses
und der Kühlmitteltemperatur wiedergibt und die weiter den Knickpunkt in der Kurve veranschau- '
licht, wenn die Kühlmitteltemperatur über einem bestimmten Wert ansteigt;
■ Figur 6 eine grafische Darstellung, welche die Impulsdauer '■
der Beschleunigungsanreicherungsimpulse relativ zur
Winkelstellung der Drosselklappe wiedergibt und wel-·
. ehe die geschlossene Drosselklappenstellung die weit
offene Drosselklappenstellung in Beziehung setzt; ;
j ! Figur 7 eine grafische Darstellung, welche das Spannungsaus- !
gangssignal der das Signal entsprechend einer ge- i
schlossenen Drosselklappe erzeugenden Schaltung re-,
lativ zur Drosselklappenstellung wiedergibt und wel->
ehe die geschlossene Drosselklappenstellung zur weitf
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offenen Drosselklappenstellung in Beziehung setzt;
und
Figur 8 ein Stromlaufplan, der Schaltungseinzelheiten eines
bevorzugten Au&f&hrungsbei spiele des Systeme veranschaulicht,
das in dem Blockschaltbild von Figur 1 wiedergegeben ist.
Speziell in Figur 1 ist ein System 10 zum Erzeugen von Beschleunigungsanreiche
rungsimpulsen gezeigt, die zu einer Einspritzvorrichtung
oder Einspritzvorrichtungen eines elektronischen Brennstoffeinspritzsystems geführt werden, um zusätzlichen
Brennstoff für die Maschine unter !»stimmten Betriebsbedingungen
der Drosselklappe vorzusehen. Speziell gelangt die Drosselklappenstellung bzw. das entsprechende Signal zum Impulsgeneratorsystem
10 und speziell zu einem linearen Potentiometer 14 und zwar mit Hilfe einer Drosselklappenwelle, die schematisch als
Linie 12 wiedergegeben ist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht das lineare Potentiometer aus einem Fünfkiloohm-Potentiometer.
Am Ausgang der PotentionAerschaltung 14 entsteht
eine analoge Spannung, die mit Vp0^ bezeichnet ist und
gelangt auf eine Leitung 16, wobei die Leitung 16 mit dem Eingang einer Differenzierschaltung 18 verbunden ist. Die Differenzierschaltung
18 erzeugt positiv und negativ gerichtete Spannungen, deren Amplituden direkt auf die Anderungegeschwindigkeit
von Vp0T bezogen sind. Die Differenzierschaltung enthällt
auch eineEinrichtung, um zwischen den positiven und negativen Spanmingen unterscheiden zu können und um lediglich die positiven
Spannungen zu einer Ausgangsleitung 20 zu leiten.
Die Ausgangsleitung 20 ist mit dem Eingangskreis eines spannungs
gesteuerten Oszillators li'J verbunden, der auf der Ausgangsleitung
24 eine Impulsfolge mit einer Frequenz fou^ erzeugt, die
direkt proportional zur'Amplitude des Signale auf der Leitung
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20 ist. Die Ausgangsleitung 24 überträgt das Frequenzsignal i
f . zu einer Univibratorschaltung ^6. Die Univibratorschaltung,
26 erzeugt Beschleunigungsanreicherungsimpulse, die der Ein- '
spritzvorrichtung oder den Einspritzvorrichtungen zugeführt werden.
Insoweit ist die Betriebsweise des Univibators direkt auf die i
Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 22 bezo- I gen und erzeugt Ausgangsimpulse mit fester Dauer und mit veränderlicher Aus-Zeit, wobei die Aus-Zeit in Abhängigkeit von
der Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators schwankt. Es ist jedoch eine erste Modifizierschaltung für die Univibratorschaltung 26 vorgesehen, wobei das Vp^m-Signal auf der Leitung
28 über eine Leitung 30 zu einer Θ-Funktionsschaltung 32 gelangt,
die ein analoges Spannungssignal vorsieht, welches für die Schließstellung der Drosselklappe auf Masse oder Erdpotential
liegt und sich der positiven Vorspannung des Systems bei weit geöffneter Itosselklappe nähert. Die Ausgangsgröße dieser
Schaltung gelangt zu der .ynivibratorschaltung 26 und zwar
über eine Leitung 34. Das Signal auf der Leitung 34 betätigt
den Univibrator 26, um die Betriebsweise der Univibratorschaltung 26 durch Änderung der Ladeschaltung für die Kapazität zu
modifizieren, die dem Multivibrator zugeordnet ist.
Es wird auch der Multivibratorbetrieb mit Hilfe einer Kühlmitteltemperatur-Schaltung
36 abgeändert, die mit einem Signal der Maschine über eine elektronische Steuereinheit geschickt
wird, wobei dieses Signal auf der Leitung 38 erscheint und aus
einer analogen Spannung besteht, welche die Temperatur des j Kühlmittels der Maschine wiedergibt. Wenn daher die Kühlmitteltemperatur
der Maschine abnimmt, so nimmt auch das Eingangs-: signal auf der Leitung 38 ab, um einen erhöhten Stromfluß auf
einer Leitung 40 zu erreichen. Dieser erhöhte Stromfluß auf der Leitung 40 gelangt zur Bezugsschaltung des Univibrators 26,;
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um die Auegangsimpulse der Univibratorschaltung dahingehend abzuändern, daß die Impulsbreite jLn Abhängigkeit von einer Abnahme der festgestellten Temperatur erhöht wird.
Das in Figur 1 dargestellte System enthält ferner Einrichtungen
zum Erzeugen eines Signals, welches den Zustand wiedergibt, wenn die Drosselklappe in der geschlossenen Stellung ist und um
auch ein Signal zu erzeugen, welches eine weit geöffnete Drosselklappensteilung angibt. Zu diesem Zweck wird das anal o*» ge
Signal Vp01 auf der Leitung 28 mit Hilfe einer Leitung 42 zu
einer signalverarbeitenden Schaltung 44 entsprechend einer ge- !
schlossenen Drosselklappe geleitet. Das analoge Signal auf der ' Leitung 42 wird mit einer Bezugsspannung innerhalb der Signal- !
verarbeitenden Schaltung 44^ v^rglichen, um auf einer Leitung 46
ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das analoge Signal auf ! der Leitung 42 eine vorbestimmte Beziehung zur Bezugsspannung |
aufweist. Die geschlossene Drosselklappenstellung wird durch ei-j
nen Signalpegel auf der Leitung 42 gekennzeichnet, der nahe deai
Masse- oder Erdpotential liegt. Ähnlich wird der Signalwert I
VPOT auf der Leitunß 2Ö über eine Leitung 48 zu einer signal- I
verarbeitenden Schaltung 50 entsprechend einer weit geöffneten |
Drosselklappenstellung geleitet, die den Signalwert auf der j Leitung 46 mit einer Bezugsspannung in der signalverarbeiten- j
den Schaltung 50 vergleicht. Wenn die Signalspannung auf der j
Leitung 48 die positive Vornpannung erreicht, was eine weit ge-;
öffnete Drosselklappe angibt, so erzeugt die signalverarbeitende Schaltung entsprechend einer weit geöffneten Drosselklappe
auf der Leitung y2 ein Ausgangssigna1. Die Signale auf den
! Leitungen 46 und 52 gelengen zu der elektronischen Steuerein-', heit, die normalerweise dem elektronischen Brennstoffeinepritz-
! system zugeordnet, ist.
[ Die Figuren 2 bis 7 zeigen grafische Darstellungen, welche verschiedene Beziehungen zwischen der Luftströmung und der Droef-
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selklappensteilung, den Signalpegeln und der Zeit, der Frequenz
ι und der Spannung, der Impulsbreite und der Kühlmitteltemperatur,
j der Impulsbreite und der Drosselklappenstellung und der Ausgangsspannung
der Schaltungsanordnung für die geschlossene Droeselklappenstellung relativ zur Drosselklappenstellung veranschaulicht,
um die zum Verständnis der Betriebsweise der Schaltungsanordnung gemäß Figur 8 beitragen. Die detaillierte
Beschreibung der Figuren 2 bis 7 soll bis zu einer geeigneten Stelle in der Beschreibung der Schaltungseinzelhdten und der j
Betriebsweise der Schaltung von Figur 8 zurückgestellt werden, j
In Figur 8 sind schematisch Einzelheiten der Schaltung, die in Blockschaltform in Figur 1 dargestellt ist, veranschaulicht,
Es sei darauf hingewiesen, daß die Schaltungseinzelheiten von Figur 8 nur zur Veranschaulichung dienen sollen und daß Abwandlungen
der Schaltung möglich sind und zwar innerhalb des allgemeinen Betriebsschemas gemäß Figur 1. Aus der Winkelstellung
der Drosselklappe wird ein Drosselstellungsägnal mit Hilfe des Potentiometers gewonnen, welches in Figuri dargestellt
ist. Figur 2 veranschaulicht den stark gekrümmt verlaufenden Luftströmungszustand in der Nähe der Schließstellung der Drosselklappe,
in welcher eine genaue Steuerung der Anreicherungaimpulse
erforderlich ist.
Speziell wird das mit Vp0T bezeichnete analoge Spannungssignal
des Potentiometers zu einem EingangsanSchluß 60 geleitet und
gelangt dann zu der Differenzierschaltung mit einer Kapazität 64 und mit Widerständen 66 und 67. Diese RC-Kombination führt
zum Erzeugen von positiv gerichteten und negativ gerichteten Spannungen, deren Amplitude direkt zur Anderungsgeschwindigkeit
des analogen Signals bezogen ist, welches dem Eingangsanschluß 60 aufgedrückt ist. Es ist weiter eine Diode 68 vorgesehen,
welche die negative Spannung erdet, während die positive Spannung zu einem Knotenpunkt 62 geleitet wird. Der Kno-
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tenpunkt oder Verbindungspunkt 62 ist mit dem positiven Eingänge
anschluß eines Operationsverstärkers 70 über eine Leitung 72 verbunden, wobei der Signalpegel am Verbindungspunkt 62 bewirkt
daß der Ausgangsverbindungspunkt 76 des Operationsverstärkers nach oben springt. Dieser hohe Spannungszustand am Ausgangsverbindungspunkt 76 bewirkt, daß die Kapazität 78 über eine
Schaltung mit einem Widerstand 82 und einer Diode 84 aufgeladen wird. Die Aufladung der Kapazität 78 erfolgt sehr schnell
und es steigt die Spannung auf der Leitung 86 an, die mit dem negativen Eingang des Operationsverstärkers 70 verbunden ist
und zwar auf eine Spannung, die geringfügig oberhalb der Spannung auf der Leitung 72 liegt. Dadurch fällt der Ausgang dee I
Operationsverstärkers 70, der am Ausgangsverbindungspunkt 76
erscheint, ab. j
Befindet sich der Ausgangsvorb indungspunkt 76 auf dem niedrigen Spannungszustand, so wird die Kapazität 78 auf die Spannung1
am Verbindungspunkt 76 entladen, um erneut die Ausgangsgröße | auf einen hohen Spannungswert zu treiben. Es ist ferner ein j
Hysteresis-Widerstand 76* vorgesehen, der den Pegel bestimmt, '
auf welchen die Kapazität aufgeladen werden muß, damit der ;
Ausgang des Operationsverstärke β erneut auf den hohen Spannungsjwert gelangt. Auch hängt der Wert, auf den die Kapazität 78 j
aufgeladen wird, von der Spannung am Verbindungspunkt 62 ab
und bestimmt auch die Entladezeit. Die Kapazität 78 wird auf die Spannung am Verbindungspunkt 76 über einen Widerstand 90
entladen, wobei der Widerstand 90 auf der linken Seite über einen Widerstand 92 mit einer positiven Potential-quelle am
Anschluß 94 verbunden ist.
Da die Kapazität 78 immer auf Massepotential oder Erdpotential
entladen wird, ist ihr -dV/dt größer, wenn die Entladung von einer hohen Spannung aus erfolgt. Je höher die Eingangsspag
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Ausgangsspannung an der Kapazität 78. Wenn daher die Kapazität
78 ua einen konstanten 8pannungsbetrag entladen werden muß, der
durch den Qyateresie-Videf&tfeBd 86' festgelegt ist, bevor die
Ausgangsgröße zurückgestellt wird, nimmt die Entladezeit ab und die Ausgangefrequenz nLmmt mit zunehmender Eingangsspannung
zu. Dieser Zustand bedeutet, daß eine schnelle Droseelklappenbewegung eine höhere Frequenz der Einspritzimpulse als eine
langsame Drosselbewegung auslöst. Dies ist am besten in Figur
3 veranschaulicht, welche die Beziehung zwischen der Kapazität
an der Spannung.78 relativ zur Zeit wiedergibt . Aus Figur 3 läßt sich erkennen, daß die Hysteresis-Spannung, um welche
sich die Kapazität entladen muß, ungeachtet van dem Punkt, bei
welchem die ExfLadüng an der Kurve stattfindet, festgelegt ist. Venn daher der Entladezyklus bei einem relativ hohen Spannungewert der Kapazität 78 stattfindet, ist die Zeitspanne t1 kur«
relativ zur Zeit, die für die Entladung um einen gleich großen Spannungswert erforderlich ist, wenn die Kapazität 78 auf einen niedrigeren Wert geladen wurde. Diese letztere Zeitspanne
ist in Figur 3 mit t2 angegeben.
Die Ein-Zeit-Ausgangsgröße des spannungsgesteuerten Oszillators 22 wird durch die Schaltungsparaefcer eingestellt, die an
den Operationsverstärker 70 angeschlossen sind. Die Aue-Zeit wird Jedoch, wie zuvor beschrieben wurde, festgelegt, um eine
veränderliche Ausgangsfrequenz in Abhängigkeit von der Spannuni
am Eingangsverbindungspunkt 62 vorzusehen.
Aus figur 4 läßt sich erkennen, daß die Frequenz des spannung»·
gesteuerten Oszillators 22 exponentiell gegenüber der Amplitude
derEingangsspannung des Oszillators zunimmt. Demzufolge ist
für eine kleine Eingangsgröße von der Differenzierschaltung her die Frequenzausgangsgröße vom spannungsgesteuerten Oszilla
tor 22 niedrig. Die Frequenz nimmt mit zunehmender Eingangsspannung von der Differenzierschaltung 18 her zu.
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Die hohe Ausgangsspannung des spannungsgesteuerten Oszillators
22 gelangt über eine Kapazität 102 und ein Paar von Widerständen 104, 106, die als Spannungsteiler angeordnet sind, zu einem NPN-Transistor 100. Diese spannungsmäßig hoch liegende
Ausgangsgröße bewirkt, daß der Transistor 100 in den leitenden Zustand gelangt, um die an diesen angeschlossene Kapazität 114
über eine Leitung 112 zu entladen. Das gegenüberliegende Ende der Kapazität 114 ist bei 116 geerdet. Eine Entladung der Kapazität 114 bewirkt, daß die Auegangegröße eines Ausgangsoperations vest ärke rs 110 auf einen hohen Spannungewert am Auegangsanschluß 132'steigt. Dadurch wird der Beschleunigungsanreiche rungs impuls eingeleitet. Die Dauer dieses Impulses wird
durch drei Parameter bestimmt, von denen der eine die Spannung ist, die zur Nultivibratorsphaltung 26 über die Θ-Funktionsschaltung 32 geleitet wird und von denen der zweite auf die
abgetastete Temperatur bezogen" ist, die von der Kühlmitteltemperatur-Fühlschaltung 36 geliefert wird und-von denen der dritte
die Schaltungswerte der Multivibratorschaltung 26 darstellt.
Ist die Kapazität 114 einmal entladen, so fängt sie an sich auf das positive Gleichspannungspotential am Anschluß 116 über
einen Widerstand 120 aufzuladen. Es sei hier angenommen, daß die Ö-Funktionsschaltung 32 nicht den Betrieb der Multivibratorschaltung 26 bewirkt, so daß die Kapazität 114 auf die Spannung am Anschluß 118 geladen wird, um den Pegel der Spannung
am negativen Eingangsanschluß der Operationsverstärkers 110
anzuheben. Wie dies bei derartigen Schaitungstypen normal ist,
fällt die Ausgangsspannung** Ausgangsanschluß 132 erneut ab,
wenn die Spannung am negativen Eingangsanschluß de» Operationsverstärkers 110 geringfügig die Spannung am positiven Eingangsanschluß überschreitet.
Die Ladeschaltung wird durch die Θ-Funktionsschaltung gebildet,
um die Länge der Impulse zu vermindern, wenn die Drosselklappe
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27ΑΛ104
in die weit geöffnete Position bewegt wird. Dies findet aufgrund der Tatsache statt, daß des Vp0T-Signal am Anschluß 60
über einen Leiter 124, Widerstände 126, 128 und einen Leiter 130 zur Leitung 112 gelangt. Dadurch wird der Leitung 112 eine
Spannung aufgedrückt, um effektiv einen Widerstand einzuführen, der bei 154 angedeutet ist und zwar in der Ladeschaltung für
die Kapazität 114. Dadurch wird der effektive Widerstand der Ladeschaltung für die Kapazität 114 vermindert und es wird dadurch
die Ladezeit herabgsetzt. Daher wird der Spannungspegel
am negativen Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 110, der zum Absenken der Spannung am Ausgangsanschluß 132 erforderlich ist, in einer größeren Geschwindigkeit erreicht. Zwischen
dem Verbindungspunkt der Widerstände 126 und 128 und Masse oder Erde ist eine Kapazität 136 vorgesehen, um das Signal mit einer
Verzögerung zu behaften, welches vom Anschluß 60 über die Leitung 124 zur Leitung 112 geleitet wird. Diese Verzögerung wird
so eingeführt, daß Informationen hinsichtlich einer ersten Änderung in der Drosselklappenstellung nicht unmittelbar verloren
gehen.
Der Operationsverstärker 110 spricht auf den Spannungswert auf der Leimung 138 an, die mit dem positiven Eingangsanschluß des
OperationsverstärkeEB 110 verbunden ist, wobei diese Spannung
durch die Temperaturfühlschaltung hervorgerufen wird. Speziell die Spannung, welche der abgetasteten Temperatur des Kühlmittels
der Maschine entspricht, gelangt zu einem Anschluß 134,
um den Leitzustand eines Transistors 136' zu steuern. Der Emitter des Transistors 136' ist über einen Widerstand 146 mit einem
Verbindungspunkt 140 verbunden, wobei der Verbindungspunkt
140 zwischen einem positiven SpannungsanschluQ über einen Wi-
! derstand 14? und über einen Widerstand 144 mit Masse oder Erde
! verbunden ist. Der Kollektor dps Transietors 136* ist über eine
! Leitung 138 angeschlossen. Nach Zunahme des Leitzustandes des [ Transistors 136', was eire abnehmende abgetastete Temperatur
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27U104
anzeigt, steigt der Spannungswert auf der Leitung 138 an. Wie sich aus der Schaltung entnehmen läßt, ist der positive Eingangsanschluß
des Operationsverstärkers 110 mit dem Verbindungs punkt eines Paares von Widerständen 1261, 128 verbunden, die
in Reihe zwischen d?n Anschluß 118 mit einem positiven Potential und Masse oder Erde geschaltet sind. Das erhöhte Potential auf
der Leitung 138, welches sich aufgrund des erhöhten Leitzustandes des Transistors 136 einstellt, führt zu einem größeren Spannungsabfall
über dem Widerstand 128', um den Spannungswert am positiven Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 110 zu erhöhen.
Dadurch wird die Spannung erhöht, auf die sich die Kapazität 114 aufladen muß und es wird au<h die Impulsbreite des
Beschleunigungsanreicherungsimpulses am Anschluß 132 mit abnehmender
Temperatur erhöht.
Figur 5 veranschaulicht diese Abwandlung der Univibratorschaltung
26 mit abgetasteter Kühlmitteltemperatur. Wie sich der Figur 5 entnehmen läßt, nimnrfT die Impulsbreite mit zunehmender
Kühlmitteltemperatur ab, und zwar bis zu einem Umkehrpunkt BP, zu weichem Zeitpunkt die Impulsbreite nicht länger von der
Kühlmitteltemperatur bestimmt wird.
Figur 6 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Impulsbreit«
und der Drosselklappenstellung, wie durch das Vp^-Signal vorgegeben. Es läßt sich erkennen, daß die Impulsbreite beispielsweise
von einer Fünfmillisekundendauer zu einer Zweimillisekundendauer reicht, wenn die Drosselklappenstellung von einer geschlossenen
Stellung in eine weit geöffnete Stellung verändert wird.
Im folgenden soll nun auf die GignaJ^eneratorschaltung 44 entsprechend
einem ^esclilossenen Drosnelklappenventil eingegangen
werden. Es läßt sich erkennen, daß eier Signalwert am Anschluß
60 zu einem Operationsverstärker 160 über eine Leitung 124 und
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27U104
eine Leitung 162 gelangt. Dieser Signalwert gelangt zum negativen
Eingangeanschluß des Operationsverstärkers 160, wobei der positive Eingangsanschluß durch einen Signalwert auf der Leitung
170 bezogen ist, der durch die Spannungsteilerwiderstände 172
und 174 bestimmt ist. Wenn demzufolge der Signalwert auf der
Leitung 162 die positive Spannung überschreitet, die zum positiven Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 160 gelangt,
so fällt die Spannung des Operationsverstärkers 160 von einem hohen Spannungewert auf einenniedrigen Spannungswert ab, wie
dies durch den Signalverlauf nahe dem Ausgangsanschluß 164 angezeigt ist. Es ist fenae©--eifr geeigneter Rückkopplungswiderstand
166 zwischen den Ausgangsanschluß des Operationsverstärker! 160 und den positiven Eingangsanschluß desselben über eine Leitung
168 angeschlossen.
Gemäß Figur 7 kann die Winkelstellung der Drosselklappe bei geschlossener
Drosselklappe von ca. fünf bis zehn Grad schwanken, bevor der Signalwert am Ausgang des Operationsverstärkers 160
von einem hohen Wert auf einen niedrigen Wert abfällt.
Bei dem Signalgenerator 30 entsprechend einer weit geöffneten
Drosselklappe wird der Signalwert am Anschluß 60 über eine Leitung
124, eine Leitung 102,JJOd einen Widerstand 184 zum positiven
Eingangsanschluß eines Operationsverstärker 180 übertragen. Der Ausgang des Operationsverstärkers 180 ist mit einem Ausgangeanschluß
186 entsprechend einem weit geöffneten Drosselklappensignal verbunden und weiter ist ein geeigneter Rückkopplungswiderstand
188 zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 180 und den positiven Eingangeanschluß desselben einge
schaltet. Der negative Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 180 ist auf dieSpannung am Verbindungapunkt 190 zweier Widerstände
198 und 200 bezogen, die seriell zwischen einen Anschluß 194, einer positiven Spannung und Masse oder Erde geschaltet
sind, wie dies bei 196 angezeigt ist. Wenn daher der
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Signalpegel auf der Leitung 182 das Bezugspotential bei 190 überschreitet, beispielsweise bei weit geöffneter Drosselklappe, so springt die Ausgangsgröße des Operationsverstärkers
von eines niedrigen Spannungswert auf einen hohen Spannungawert, um am Anschluß 166 das Signal entsprechend einer weit geöffneten Drosselklappe vorzusehen.
Obwohl es offensichtlich ist, daß die geschilderten Ausfüh«
rungsbeispiele sehr gut ausgelegt sind, um die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe zu lösen, sei darauf hingewiesen, daS
beim Gegenstand der Erfindung eine Reihe von Abwandlungen und
Änderungen vorgenommen werden können, ohne jedoch dadurch den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen*
Zusammenfassend schafft die Erfindung somit eine Impulsgeneratorschaltung für Beschleunigungsanreicherungsimpulse, deren
Frequenz und Dauer in Abhängigkeit von der Xnderungsgeschwindigkeit der Drosselklappenstellung gesteuert wird, die mit
Hilfe eines Linearpotentiometers, der Winkelfunktion der Drosselklappenstellung und der Kühlmitteltemperatur der Waschine
abgefühlt wird. Die Schaltungsanordnung enthält auch einen Signalgenerator entsprechend einer geschlossenen Drosseiclappe
und einen Signalgenerator entsprechend einer weit geöffneten Drosselklappe. Die Steuerschaltung enthält ferner eine Differenzierstufe, welche die Ausgangsfrequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators steuert, wobei der Spannungspegel des
Ausgangs der Differenzierstufe die Änderungsgeschwindigkeit de^
Drosselklappenstellung wiedergibt. Das Frequenz-Auegangesignal gelangt zu einer Univibratorschaltung, um das Tastverhältnis
der Univibratorschaltung zu steuern und dadurch das Tastverhältnis der Beschleunigungsanreicherungsimpulse zu steuern, di
den Brennstoffeinspritzvorrichtungen zugeführt werden. Es wird die Betriebsweise der Univibratorschaltung durch die Drosselklappen-Winkelpositionsfunktion und die Kühlmitteltemperatur
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- 2b -
der Maschine abgeändert.
Saatliehe in der Beschreibung erkennbaren und in den Zeichnungep
dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.
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Claims (1)
- WTENMNH^ILTE a BROSE u BROSEUlIaCh. Wiener Sir ?. To (,M-Vi, , 3.> 30 /·. U-Vk i^'2147 brus ύ Canle.s. PalenUni»·· MönchenUipiom Ingenieureihr zeichen paris file: 5453-A Ta9 29. September 1977Your re( Dale vln/auTHE BENDIX CORPORATION, Executive Officesf Bendiat Center, Southfield, Michigan 48075, USAPatentansprücheElektronisches Brennstoffeinspritzsyetem zur Steuerung der Brennstoffströmung in eine Brennkraftmaschine, mit wenigstens einer Einspritzvorrichtung und einer elektronischen Steuereinheit zur Steuerung der Betriebsweise der Einspritzvorrichtung, bei dem eine Folge von Auegangeimpulsen für die impulsmäßige Ansteuerung der Einspritzvorrichtung erzeugt werden, und mit einer Beschleunigungsanreicherungsschaltung, die der elektronischen Steuereinheit zugeordnet ist, um die Folge von Ausgangsimpulsen zur Erhöhung der Brennstoffströmung in die Naschine in Abhängigkeit von vorbestimmten Drosselklappenbedingungen der Maschine zu verstärken, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennst off anreiche rungsschaltung (10) folgende Einrichtungen enthält: einen Linearpotentiometer-Fühler (14), der an die Drosselklappe der Maschine zum Erzeugen eines analogen Signals proportional zur Stellung der Drosselklappe ange-8098U/0817ORIGINAL INSPECTED27AA104schlossen ist, eine an den Fühler (14) angeschlossene Differenzierschaltung (18) zum Differenzieren des analogen Signale und zum Erzeugen eines Geschwindigkeitssignals proportional zur Inderungsgeschwindigkeit der Drosselklappenstellung der Maschine, eine an die Bifferenzierschaltung (18) angeschlossene spannung gesteuerte Oszillatorschaltung (22) zum Erzeugen eines frequenzmodulierten Signals in Abhängigkeit von dem Geedwindigkeitssignal, und eine Univibratorschaltung (26), die an die spannungsgesteuerte Ostillator-echaltung (22) angeschlossen ist, um eine Folge von Impulsen mit einem Tastverhältnis zu erzeugen, welches als Funktion des frequenzmodulierten Signale veränderlich ist.2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturfühlereinrichtung (36) vorgesehen ist, um die Maschinantemperatur abzutasten und die Betriebsweise der Multivibratorschaltung (26) als Funktion der abgetasteten Maschinentemperatur abzuwandeln.3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Multivibratcechaltung (26) Mittel (1261, 128) «um Erzeugen einer Bezugsspannung enthält, und daß die Temperaturfühlereinrichtung (36) ein Temperatursignal erzeugt, welches die efftktive Bezügespannung, die der Multivibratorschaltung (26) zugeführt wird, abzuändern.4. System nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß eine Funktionsgene rat orschaltung (32) an den Linearpotentiometer-Fühler (14) angeschlossen ist, um ein FunktionssignaX in Abhängigkeit von dem analogen Signal zu erzeugen, und daß die Funktionsgeneratorechaltung (32) an di· Multivibrmtorschaltung (26) angeschlossen ist, um di· Betriebsweise der KuI tivibratorechaltung (26) abzuändern.8098U/081727AA1045· System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die MuI-tivibratorechaltung (26) eine Ladeschaltung (120, 154) enthält, um die Ein-Zeit der Multivibratorschaltung (26) festzulegen, wo bei das Funktionssignal die Zeitkonstante der Ladeschaltung (120, 13Ό ändert.6. System nach den Ansprüchen 2 und 5>» dadurch gekennzeichnet, daß das Temperatursignal die Ein-Zeit der Multivibratorschaltung (26) als inverse Funktion der abgetasteten Maschinentemperatur verändert.7· System nach den Ansprüchen 1 bis 3 t dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturfühlereinrichtung (36) einen Transistor (136*) enthält, der an einen Temperaturfühler angeschlossen ist, und daß der Temperaturfühler den Leitfähigkeitssustand des Transistors (136') zur Erhöhung der Bezugsspannung in Abhängigkeit von einer Verminderung der abgetasteten Maschinentemperatur verändert.8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsgesteuerte Oszillatorschaltung (22) einen Operationsverstärker (70) mit einem ersten und einem zweiten Eingangskreis (72, 76) enthält, daß der erste der Eingangskreise (72, 76) an die Differenzierschaltung (18) und der zweite der Eingangskreise an eine Rückkopplungsschleife (82, 84) mit dem Ausgang (76) des Operationsverstärkers (70) angeschlossen ist.9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsgesteuerte Oszillatorsiiaitung (22) eine Kapazität (78) enthält, die an den zweiten lingangskreis (86) angeschlossen ist, wobei die Kapazität (78) über die Rückkopplungsschlei fe (82, 84) aufgeladen wird.10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der8098U/0817Aufladezustand der Kapazität ('/B) die Ein-Zeit der spannungsgesteuerten Oszillatorschaltung (2?) bestimmt.11. System nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Operationsvecstärker (70) einen zwischen den Ausgang und den zweiten Eingangskreis (86) dee Operationsverstärkers (70) eingeschalteten Widerstand (90) enthält, wobei die Kapazität (78) über den Widerstand (90) entladen wird, um das die Entladezeit der Kapazität (78) die Aus-Zeit der spaniiungsgesteuerten Oszillatorschaltung (22) bestimmt.8Ö98U/08T7
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