DE2744104A1 - Impulsgeneratorschaltung fuer die brennstoffanreicherung bei elektronischen brennstoffeinspritzsystemen - Google Patents

Impulsgeneratorschaltung fuer die brennstoffanreicherung bei elektronischen brennstoffeinspritzsystemen

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DE2744104A1
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Charles R Sweet
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/10Introducing corrections for particular operating conditions for acceleration

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

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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
Bei dem zuvor erläuterten System läßt sich erkennen, daß Ver- 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 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
Verbindungspunkt 62 ist, je größer ist die Startspannung odejr
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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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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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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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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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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)

  1. WTENMNH^ILTE a BROSE u BROSE
    UlIaCh. Wiener Sir ?. To (,M-Vi, , 3.> 30 /·. U-Vk i^'2147 brus ύ Canle.s. PalenUni»·· Mönchen
    Uipiom Ingenieure
    ihr zeichen paris file: 5453-A Ta9 29. September 1977
    Your re( Dale vln/au
    THE BENDIX CORPORATION, Executive Officesf Bendiat Center, Southfield, Michigan 48075, USA
    Patentansprüche
    Elektronisches 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-
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    ORIGINAL INSPECTED
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    schlossen 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.
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    5· 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 der
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    Aufladezustand 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.
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