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Die Erfindung betrifft eine Verau'sanigeorrichtung,
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für Kraftfahrzeuge, zur Anzeige des momentanen Kraftstoffverbrauches
in Abhängigkeit vom auf der Ansaugseite einer Verbrennungsmaschine anstehenden Unterdruck
mit einem Wand-1er, der Unterdruckänderungen in elektrische Spannungsänderungen
umsetzt.
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Aufgrund der zunehmenden Energieverknappung und der damit einhergehenden
Verteuerungen des Kraftstoffes verstärkt sich der Zwang zu einer wirtschaftlichen
Betriebsweise.
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Bei Kraftfahrzeugen sollte deshalb der Fahrer die Möglichkeit haben,
den momentanen Kraftstoffverbrauch zu überwachen, um zu einer wirtschaftlichen Fahrweise
zu kommen.
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Es gibt verschiedene Verfahren, den momentanen Verbrauch pro Zeiteinheit
oder pro Wegstrecke genau zu ermitteln.
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Diese Verfahren bedingen jedoch einen relativ großen meßtechnischen
Aufwand und sind damit für Großserien zu teuer.
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Deshalb wurde bereits auf die Möglichkeit einer Tendenzanzeige hingewiesen,
die angibt, ob man wirtschaftlich oder unwirtschaftlich fährt. Als Steuergröße wird
dazu der Unterdruck des Motors herangezogen. Dabei ist eine genaue auf die Wegstrecke
bezogene Verbrauchsanzeige nicht möglich, da der Kraftstoffverbrauch nicht in umkehrbar
eindeutiger Weise vom Unterdruck abhängt und sich insbesondere mit in dem jeweils
eingelegtem Getriebegang ändert. Da aber andererseits eine exakte Verbrauchganzeige
bei Kraftfahrzeugen nicht erforderlich ist, um eine wirtschaftliche Fahrweise erreichen
zu können, ist eine Tendenzanzelge aufgrund Ihres geringen konstruktiven Aufwander
und der damit verbundenen geringen Herstellungskosten vorteilhaft.
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Aus der DE-OS 26 27 715 geht hervor, daß für eine Tendantanzeige bereits
vorgeschlagen wurde, zwei Signallupen
über eine Unterdruckdose mit
angebautem Schalter in Abhängigkeit vom Unterdruck zu steuern. Die eine Lampe zeigt
dabei hohen Verbrauch an, die andere Lampe niedrigen Verbrauch.
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Aus der DE-OS 27 31 065 ist es bereits bekannt, in Abhängigkeit vom
Unterdruck auf der Ansaugseite (Saugrohr) eines Motors eine Analoganzeige zu steuern,
deren Funktion einem Manometer ähnelt.
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Wenn jedoch derartige Tendenzanzeigen in bereits in Produktion befindliche
Modell-Linien eingebaut werden sollen, so sind für die Signallampen bzw. die Analoganzeige
nachträgliche Änderungen an der Instrumententafel erforderlich.
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Derartige Änderungen einer Modellinie sind jedoch nur mit hohem Aufwand
möglich. Ein nachträglicher Einbau in der Instrumententafel bereits ausgelieferter
Kraftfahrzeuge ist oftmals unmöglich oder zumindest erschwert.
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Außerdem kann eine optische Informationsübermittlung an den Fahrer
zu einem Aufmerksamkeitsverlust während des Fahrens führen.
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Diese Schwierigkeiten lassen sich durch eine akustische Verbrauchsanzeige
umgehen. Bislang konnte eine akustische Verbrauchsanzeige jedoch nur bei den relativ
teuren Verfahren zur exakten Verbrauchsanzeige eingesetzt werden (DE-OS 24 40 398).
Es hat sich nämlich herausgestellt, daß es nicht möglich ist, mit einem für Anzeigelampen
üblichen Unterdruckschalter einen akustischen Signalgeber anzusteuern, da die Unterdruckschwankungen
dazu führen, daß der Signalgeber nur ein Klingeln, Schnarren oder dergleichen erzeugt
und keinen definierten Ton beim Überschreiten eines vorgegebenen Verbrauchswertes
abgibt.
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Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung eine die Tendenz angebendetfür
akustische Signalgeber geeignete Verbrauchsanzeige
zu schaffen,
mit der bei Überschreitung und gegebenenfalls auch Unterschreitung eines vorbestimmten
Verbrauchswertes ein eindeutiges akustisches Signal erzeugbar ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Verbrauchsanzeigevorrichtung der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, daß dem Wandler eine Schwellwertschaltung nachgeschaltet
ist, die ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die vom Wandler erzeugte Spannung einen
Schwellwert überschreitet, und daß das Ausgangssignal einen akustischen Signalgeber
steuert.
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Aufgrund dieser Ausbildung liegen zwei definierte Schaltzustände vor,
welche zur akustischen Signalgabe herangezogen werden können. Besonders vorteilhaft
ist es, wenn die Schwelle selbst zur Signalerzeugung benutzt wird, in dem beim ttberschreiten
der Verbrauchsschwelle ein heller Ton, der kurzzeitig oder bevorzugt dauernd ertönen
kann, und beim Unterschreiten der Verbrauchsschwelle ein tieferer, nur kurzfristiger
Ton erzeugt wird.
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Vorzugsweise ist zwischen dem Saugrohr und dem Wandler eine mechanische
Drossel angeordnet, die höherfrequente Druckschwankungen vom Wandler fernhält. Damit
wird der Wandler mechanisch weniger stark belastet. Außerdem erhält die Verbrauchsanzeige
eine gewisse erwünschte Trägheit.
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Um die Verbrauchsanzeige dem individuellen Fahrstil anpassen zu können,
oder um verschiedene Betriebszuitände,
beispielsweise Getriebegänge,
berücksichtigen zu können, und um die Verbrauchsanzeige auf eine Kraftstoffmenge
pro Wegstrecke, beispielsweise Liter pro 100 Kilometer, eichen zu können, ist gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß die Schwellwertschaltung wahlweise
auf unterschiedliche Schwellwerte einstellbar ist. Dabei ist die Schwellwertschaltung
zweckmäßigerweise als elektronischer Komparator ausgebildet, der die vom Wandler
erzeuge Spannung mit einer vorzugsweise einstellbaren Referenzspannung vergleicht.
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Zusätzlich oder auch alternativ zur mechanischen Drossel zwischen
Saugrohr und Wandler kann zum Wandlerausgang eine Dämpfungsschaltung parallel geschaltet
sein, die höherfrequente Schwankungen des Ausgangssignals glättet. Damit wird gleichzeitig
erreicht, daß die Verbrauchsanzeige gegenüber Spannungseinstreuungen von der übrigen
elektrischen Anlage eines Kraftfahrzeuges unempfindlich ist.
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Die Dämpfungsschaltung kann dabei als RC-Kreis ausgebildet sein. Bei
entsprechender Wahl der Zeitkonstante des RC-Kreises werden hochfrequente Schwankungen
durch den Kondensator dieses Kreises kurzgeschlossen, so daß nur Langzeitschwankungen
der vom Wandler erzeugten Spannung zu Spannungsänderungen am Kondensator des RC-Kreises
führen können.
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Um preiswerte, handelsübliche Schwellwertschaltungen verwenden zu
können, die nur mit geringer Leistung arbeiten, ist es vorteilhaft, wenn ein Verstärker
für das Ausgangssignal vorhanden ist.
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Um eine besonders gut reproduzierbare Reaktion der Schwellwertschaltung
zu erreichen, ist die Schwellwertschaltung vorzugsweise an eine Konstantspannungsquelle
angeschlossen.
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Die gegebenenfalls verstärkte Ausgangsspannung der Schwellwertschaltung
kann eine Schaltvorrichtung betätigen, so daß am Signalgeber in Abhängigkeit vom
Vorliegen bzw. Nichtvorliegen des Ausgangssignales eine bzw. keine Betriebsspannung
anliegt. Damit ist es möglich, für den Signalgeber eine von der Stromversorgung
der Schwellwertschattung unabhängige Spannungsquelle vorzusehen. Insbesondere kann
der Signalgeber über die Schaltvorrichtung direkt an die Batterie eines Kraftfahrzeuges
angeschlossen werden.
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Bevorzugt sind zwei akustische Signalgeber vorgesehen. Dabei ertönt
ein Signalgeber, wenn ein besti=ter.Verbrauchswert überschritten wird, der andere
wird betätigt, wenn der Verbrauchswert wieder unterschritten wird.
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Eine derartige Zweiton-Anzeige läßt sich besonders einfach mit einem
Zweitonsignalgeber verwirklichen, der beim Anlegen an die Betriebsspannung eine
erstes Signal und beim Abtrennen von der Betriebsspannung ein davon abweichendes
zweites Signal erzeugt.
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Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der Zeichnung erlautert.
Dabei zeigt: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Verbrauchsanzeige,
Fig. 2 ein Siæltbild des elektrischen Teiles der Verbrauchsanzeige und Fig. 3 ein
Beispiel für einen Zweitonsignalgeber, der beim Einschalten und beim Abschalten
der Betriebsspannung unterschiedliche Signale erzeugt.
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Nach Fig. 1 wirkt der im Regelfall am Saugrohr 1 eines Motors abgegriffene
Unterdruck über eine mechanische Drossel 9 auf einen Wandler 10, der den jeweiligen
Unterdruck in eine analoge Spannung umsetzt.
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Geringer Unterdruck bedeutet dabei hohen Verbrauch, hoher Unterdruck
entspricht einem geringerem Verbrauch.
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Die vom Wandler 10 erzeugte Spannung wird einem elektronischen Komparator
11 zugeführt, der diese Spannung mit einer von einer Referenzspannungsquelle 17
erzeugten Referenzspannung vergleicht und nur dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn
die vom Wandler erzeugte Spannung entweder oberhalb oder unterhalb der Referenzspannung
liegt. Der Komparator 11 bildet also eine Schwellwertschaltung. Das Ausgangssignal
steuert über einen Verstärker 15 einen akustischen Signalgeber 12.
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Der Wandler 10, der Komparator 11 und der Verstärker 15 erhalten ihre
Betriebsspannung von einer Konstantspannungsquelle 16, die ihrerseits andte Batterie
18 angeschlossen ist. Der akustische Signalgeber 12 erhält seine Betriebsspannung
ebenfalls direkt von der Batterie 18. Die von der Quelle 17 gelieferte Spannung
entspricht also dem Unterdruck, bei dessen Unter- bzw. Überschreiten ein akustisches
Signal ausgelöst wird.
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Gemäß Fig. 2 ist parallel zur Batterie 18 ein Spannungsstabilisator
16 geschaltet, der gegenüber einem falsch gepolten Anschluß an die Batterie 18 durch
eine Diode 19 gesichert ist.
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Der Spannungsitabilisator 16 erhält zwischen-einer positives Potential
führenden Leitung 20 und einer negatives Potential führenden Leitung 21 eine konstante
Potentialdifferenz aufrecht. Zwischen diese Versorgungsleitung 20 und 21 sind zwei
in Reihe hintereinanderliegende RC-Kreise 24, 25, der Komperator 11 und der Verstärker
15 geschaltet. Außerdem
liegen zwischen den Leitungen 20 und 21
die Reihenschaltung eines von Unterdruck an der Drossel 9 gesteuerten Wandlerpotentiometers
10' und eines die Referenzspannung bildenden weiteren Potentiometers 17'.
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Der Abgriff des Potentiometers 17 1ist entsprechend dem Unterdruck,
bei dem ein akustisches Signal ausgelöst werden soll, einstellbar. Der Abgriff des
Potentiometers 10' wird in Abhängigkeit vam tatsachlichen Unterdruck eingestellt.
Der auf den Unterdruck ansprechende, nicht dargestellte Verstellmechanismus und
das Potentiometer 10' bilden zusammen den Wandler 10.
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Der Abgriff des Potentiometers 17 bildet den Ausgang 26, der Abgriff
des Potentiometers tO' den Ausgang 13. Der Ausgang 13 ist mit dem Ausgang 26 über
zwei hintereinander geschaltete Widerstände 27, 28 verbunden, an deren Verbindungspunkt
der negative Eingang 2 eines Differentialverstärkern 8 angeschlossen ist. Der positive
Eingang des Differentialverstärkers 8 ist Uber einen Widerstand 29 mit dem zwischen
den Potentiometern 17 und 10' und zwischen den RC-Kreisen 24, 25 liegenden Verbindungspunkt
30 verbunden. Weiter steht der positive Eingang 3 mit dem Ausgang 6 des Differentialverstärkers
8 Uber einen Widerstand 31 in Verbindung. Das Verhältnis der Widerstandswerte der
Widerstände 29 und 31 bestimmt dabei die Stärke der RUckkopplung zwischen den Ausgang
6 und dem positiven Eingang 3 des Differentialveritärkeri 8.
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Der Ausgang 6 des Differentialverstärkers 8 ist fieber einen Widerstand
32 und eine Diode 33 mit der Basis des Transistors 34 des Verstärkers 15 verbunden.
Zwischen den tollektor des Transistors 34 und die Leitung 20 ist ein flead-Relais
36 geschaltet. Eine zum Relais 36 parallel liegend Diode 35 dient zum Kurzschließen
des Spannungsstoßes beim Abfallen des Relais. Das Relais 36 betätigt einen Schalter
36', der einen Signalgeber 12 über eine Leitung 22 nit der Batterie 18 verbindet.
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Die elektrischen Werte der einzelnen Elemente sind direkt in die Fig.
2 eingetragen.
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Die Schaltung nach Fig. 2 arbeitet in der folgenden Weise: Am Verbindungspunkt
30 steht die stabilisierte halbe Spannung der Konstantspannungsquelle 16 an, da
die hintereinander geschalteten RC-Kreise 24, 25 als Spannungsteiler wirken, wobei
die Kondensatoren-der RC-Kreise 24, 25 hochfrequente Schwankungen glätten. Die Spannung
am Verbindungspunkt 30 bestimmt im wesentlichen, abgesehen von Veränderungen aufgrund
der Rückkopplung, die Spannung am positiven Eingang 3 des Differentialverstärkers
8. Die Spannung am negativen Eingang 2 des Differentialverstärkers 8 wird durch
die jeweils gewählte Stellung des Abgriffes des Potentiometers 17 und durch die
jeweilige vom Unterdruck abhängige Stellung des Abgriffes des Potentiometers 10'
bestimmt. Damit weist der Differentialverstärker 8 eine Schaltschwelle auf, welche
einerseits vom Unterdruck und andererseits von der vorgewählten Einstellung des
Potentiometers 17'abhängt. Das Unterschreiten des bei 17'voreingestellten Unterdruckes
führt zum Überschreiten diese Schaltschwelle des Differentialverstärkers 8 und damit
zu einem Ausgangssignal, das durch den Transistor 34 verstärkt wird und das Read-Relais
36 schaltet.
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Liegt das Ausgangssignal vor, so zieht das Relais an, während es abfällt,
wenn unterhalb der Schaltschwelle kein Ausgangssignal vorliegt.
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Der gemäß der Erfindung bevorzugte Zweiton-Signalgeber besteht entsprechend
Fig. 3 aus einer Spule 40, zwei Tonkörpern 41, 42, einem Anker 43 und einer Feder
44. Im stromlosen Zustand der Spule hält die Feder 44 den Anker 43 unsymmetrisch
zur Spule, so daß der Anker 43 auf der einen Seite der Spule 40 etwas weiter heraussteht.
In dieser Stellung hat der Anker 43 von beiden Tonkörpern 41, 42 einen Abstand.
Sobald die Spule
mit Strom beaufschlagt wird, wird der Anker 43
in die Spule eingezogen, so daß er gegen den Tonkörper 41 schlägt. Beim Abtrennen
der Spannung von der Spule schnellt der Anker unter der Kraft der Feder zurück und
überschreitet dabei seine Ruhestellung, so daß er gegen den Tonkörper 42 schlägt.
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Wird ein der Fig. 3 entsprechender Signalgeber in der Schaltung der
Fig. 2 eingesetzt, so wird also ein erstes Tonsignal erzeugt, wenn der Differentialverstärker
8 nach ttberschreiten der Schaltschwelle ein Ausgangssignal erzeugt.
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Ein weiterer Ton wird erzeugt, wenn das Ausgangssignal endet.
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Die in Fig. 2 dargestellte Schwellwertschaltung ist ein mögliches
Beispiel. Statt einer Komperatorschaltung 15 mit einstellbarem Schwellwert können
auch ein oder mehrere Zenerdioden ver»Zdet werden, die bei einer bzw. unterschiedlichen
Spannungen leitend werden. Im Stromkreis der Zenerdioden kann dann ein Schalter
liegen, der den Signalgeber betätigt.
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Statt eines Relais mit mechanisch bewegten Teilen können zur Betätigung
des Signalgebers auch Transistoren dienen, die in Abhängigkeit vom Ausgangssignal
leitend bzw. nicht leitend geschaltet werden.
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