DE1526518A1 - Anordnung zur gleichmaessigen Lastaufteilung auf mehrere Brennkraftmaschinen - Google Patents

Anordnung zur gleichmaessigen Lastaufteilung auf mehrere Brennkraftmaschinen

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DE1526518A1 DE19661526518 DE1526518A DE1526518A1 DE 1526518 A1 DE1526518 A1 DE 1526518A1 DE 19661526518 DE19661526518 DE 19661526518 DE 1526518 A DE1526518 A DE 1526518A DE 1526518 A1 DE1526518 A1 DE 1526518A1
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Description

  • Anordnung zur gleichmäßigen La.staufteilung auf mehrere Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur gleichmäßigen Lastaufteilung auf mehrere BrennIzraftmaschinen.
  • Bisher ist es Üblich, die Leistungen mehrerer, z.B. auf je eine Verstellschraube eines Schiffsantriebes arbeitender Brennkraftmaschinen mit Hilfe geeigneter Anzeigeinstrumente zu überwachen und die gleichmäßige Lastaufteilung durch eine entsprechende Handoedienung der Maschinen zu erreichen; vgl. dt. Auslegeschrift 1 085 712.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die entsprechende Bedienung der verschiedenen Hüschinen von einer einzigen 39dienungsstelle her zu vereinfachen.
  • Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, U C> daß die Drehzahl und die FUllung oder das abgegebene Dreh--monient aller Brennkraftnaschinen auf jeweils gleiche vorgegebene Sollwerte regelbar sind. Als Maß für die Füllung ist bei Vergaser-Brennkraftmaschinen die Gashebelstellung und bei Einspritz-Brennkraftmaschinen die von der Einspritzpumpe je Arbeitstakt des zugeordneten 1,111aschinenzylinders eingespritzte Kraftstoffmenge verstanden, die von der Stellung der Einspritzpumpen-Regelstange abhängt. Die jeweilige Stellung dieser Regelstange kann in üblicher ',`leise mit Hilfe elektromechanischer Wandler, z.B. mit induktiven Gebern, potetentiometrischen 'Jegmessungen oder Drehmeldesystemen als elektrisches Signal erfaßt werden, C> welches den Istwert der Füllung wJedergibt. Dieser wird mit einem entsprechenden elektrischen Sollwert-Signal verglichen. Dieses Sollwert-Signal'kann von einem Sollwert-Geber, der sich z.B. auf einer Schiffsbrücke befinden kann, herrühren. Die Differenz dieser beiden Signale wird dann verstärkt und steuert einen Stellmotor, der die Einspritzpumpen-Regelstange so lang-o antreibt, bis sich die beiden Signale gleichen ci und sich somit gegeneinander aufheben.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind jeder Brennkraftmaschine eine Verstellschraube und ein auf deren Steigung wirkender Drehzahlregler sowie. ein eigener Füllungs- oder, Drehmomentregler zugeordnet, und die Steigiing jeder Verstellschraube abhängig von ihrer Drehzahlabweichung sowie die Füllung bzw. das Drehmoment jeder Maschine abhängig von der Abweichung ihrer tatsächlichen Füllung bzw. des wirklich
    Maschinen gemeinsamen Sollwert regelbar.
  • Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann man aber auch einer einzigen, FUhrungsmaschine genannten der insbesondere auf einen gemeinsamen Abtrieb, z.B. eine Schiffsschraube arbeitenden Brennkraftmaschinen einen tauf ihre Füllung wirkenden Dreilzahlregler und*den Worigen Brennkraftmaschinen jeweils einen auf ihre Füllung wirkenden Füllungsregler zuordnen und die PUllurZ der übrigen, Brennkraftmaschinen von der als Sollwert zugefUhrten FUllung der erstgenannten Brennkraftmaschine her regeln.
  • Man ke rin a . ber auch den übrigen. der insbesondere auf einen gemeinsamen Abtrieb, z.B. eine Schiffsschraube arbeitenden Breunkraftma'schinen jeweils einen auf ihre Füllung wirkenden Drehmomentregler zuordnen und das von der in ihrer Füllung über einen Drehzahlregler geregelten FUhrungsmaschine abgegebene Drehmoment den Reglern der übrigen Brennkraftma3chineti als Sällwert Zufe-ren.
  • Wenn die -.--lretinl:iaftmaschinen quf eine gemeinsame Verstellschraube arbeitent dann kann man die Steigung dieser Schraube durch einen Regler auf einen vorgegebenen Sollwert der Drehzahl regeln. Damit ergibt sich die Möglichkeit, die Leistung bei konstanter Drehzahl durch Vorgabe eines geänderten Steigungs-Sollwertes oder bei konstanter Steigung durch Änderung des Drehzahl-Sollwertes zu verändern. Die.Sollwerte- für die verschiedenen Regelgrößen können schließlich nach einem bestimmten Programm gemeinsam geändert worden. Hierzu können beispielsweise Schaltwalzen, magnetische Aufzeichnungstrüger oder Lochstreifen dienen.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung anhand schematisch gehaltener Schaltbilder beispielsweise veranschaulicht; es zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild einer Gruppe-auf je eine Verstellschraube arIbeitender und von einer gemeinsamen Bedienungsstelle her bedienbarer Einspritz-Brennkraftmaschinen; Fig. 2 ein Schaltbild einer Gruppe auf eine gemeinsame Schraube arbeitender Einspritz-Brennkraftmaschinen, von denen eine als zu bedienende, drehzahlgeregelte Hauptmaschine geschaltet ist; Fig. 3 ein der Fig. 2 entsprechendes Schaltbild" gemäß dem die Einspritz-Brennkraftiiaschinen jedoch auf eine gemeinsame Verstellschraube arbeiten. Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist eine Gruppe von Einspritz-Brennkraftmaschinen vorgesehen, iion denen der Einfachheit halber lediglich drei, nämlich die Maschinen Bl, B2 und Dn'dargestellt sind. Jede dieser Maschinen arbeitet auf eine Verstellschraube P. Da die zu jeder Maschine gehörenden Regelkreise und Bauelemente identisch sind, sind in Fig. 1 nur die der 1-Iaschine Bl zugeordneten Bauelemente bezeicnnet.
  • Zur Veränderung der Füllung der Maschine Bl dient ein Stellglied S2, das von einem Stellmotor M2 her antreibbar ist. Die jeweilige Stellung des Stellgliedes S2 wird mit Hilfe eines alektromechanischen Wandlers G2 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Die Größe dieses Signals und damit die Stellung des Stellgliedes S2 kann an einem Anzeigeinstrument A2 abgelesen werden.
  • Die Ausgangsgröße des Wandlers G2 wird einem Regelverstärker V2 zugeführt, dem zugleich eine von einem Geber X2 ausgehende elektrische Größe zugefUhrt wird, die als-Sollwert fUr die Füllung der Maschine BI dient. Die beiden Eingänge des Rogelverstärkers V2 sind in bekannter Weise so geschaltet, daß nur die Differenz zwischen den beiden Größen verstärkt wird. blit dem Ausgangssignal des Regelverstärkers V2 wird der Stollmotor M2 gesteuert, der somit nur dann eine Bewegung ausführt und das Stellglied S2 und damit die PUllung der Maschine Bl verändert, wenn der vom Wandler G2 gelieferte Füllungs-Istwert von dem vom Geber X2 gelieferten-FUllungs-Sollwert abweicht. Die Drehrichtung des Stellmotors 112 ist dabei durch das Vorzeichen der Differenz zwischen Soll- und Istwert am Eingang des Regelverstärkers V2 bestimmt. Die Drehzahl der Verstellschrauben P ist durch Verändern ihrer Steigung mit Hilfe eines Stellgliedes Sl regelbar. Dieses Stellglied wird von einem Stellmotor 211 angetrieben, dessen Drehrichtung und Drehzahl vom Ausgangssignal eines Regelverstärkers Vl abhängt, der ebenfalls zwei so gegeneinander geschaltete Eingänge aufweist, daß sein Ausgangssignal von der Differenz der an den beiden Eingängen liegenden Signale abhängig ist. Das eine Eingangssignal ist dabei der Drehzahl der Maschine Bl proportional und wird von einem Drehzahlgeber Gl geliefert. Es handelt sich dabei um eine beliebige AusfUhrung eines elektromechanischen 'Nandlers, der ein Gleich- oder Wechselstromsignal liefert, dessen Größe von der Drehzahl der Brennkraftmaschine-abhängig ist. Diepes Signal kann auch einem Anzeigeinstrument Ai zugeführt werden, von dem dann unmittelbar die Drehzahl der 11aschine Bl abgelesen werden kann. Dem zweiten Eingapg des Regelverstärkers Vl wird ein elektrisches Signal zugefUhrt, das von einem Geber Xl geliefert wird und als Sollwert für die Drehzahl dient. Bei einer Abweichung der Eingangsgrößen des Verstärkers Vl, d.h. also bei einer Abweichung der Drehzahl der Schraube P von dem durch den Geber Xl vorgegebenen Sollwert, wird die Steigung der Schraube P mit Hilfe des Stellgliedes Sl Uber den Stellmotor 141 so lange verändert, bis die vom Geber Gl gelieferte Größe gleich der vom Geber Xl vorgegebenen Größe ist.
  • Wenn bei einer solchen Anordnung beispielsweise bei konstantem Sollwert für die Drehzahl der vom Geber X2 gelieferte Sollwert für die Füllung vergrößert wird, dann werden alle Stellglieder S2 verstellt, bis Soll- und Istwert aller 1,1aschinen auf dert'neuen Wert eingeregelt ist. Gleichzeitig steigen die Drehzahlen aller £Maschinen an, v;ora'ufhin die Regelverstärker Vl die Verstellmoutoren 141 betätigen und die Steigung der Verstellschrauben P solange verstellen, bis die alte Drehzahl wiecTer erreicht ist. Die Maschinen geben dann eine größere Leistung ab, die ja durch die Steigung der Schrauben und ihre Drehzahlen bestimmt ist. Man kann somit die abgegebene Leistung bei konstanter Drehzahl verändern. Man kann aber auch umgekehrt den vom Geber'X2 vorgegebenen Sollwert für die Füllung der Maschinen Bl, B2 bis Bn konstant halten und den vom Geber Xl gelieferten Sollwert für die Drehzahl und damit die Drehzahl bei konstanter Füllung ver= ändern. Vergrößert man beispielsweise den Drehzahl-Sollwert, dann wird durch den Stellmotor Ml und das Stellglied Sl die Steigung der Verstellschraube P so lange verkleinert, bis sich der neue Drehzahl-Sollwert als Istwert eingestellt hat. Die abgegebene Leistung ist-dabei proportional der Drehzahl angestiegen, weil ja in der Zeiteinheit entsprechend mehr Arbeitstakte mit gleich gebliebener Füllung erfolgen. Die Veränderung der von den Gebern Xl und X2 gelieferten Sollwerte kann dabei nach einem bestimmten Programm vorge= nommen werden, das beispielsweise auf einen magnetischen Träger (Tonband) oder auf Lochstreifen aufgezeichnet sein kann. Da alle den verschiedenen, parallel arbeitenden Maschinen Bl, B2 bis Bn zugeordneten Regelkreise identisch ausgebildet sind und diesen Kreisen jeweils die gleichen Sollwerte zuge= führt werden, ist sichergestellt (sofern die Einspritz= charakteristiken aller Maschinen genau gleich sind), daß alle Brennkraftmuschinen gleich belastet werden und alle Verstell= schrauben P mit gleicher Drehzahl laufen. Bei dem in Fig.1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Belastung der Brennkr#-,ftmaschinen über das jeweilige Füllungsstellglied erfaßt, dessen Stellung mit Hilfe eines elektromechanischen Wandlers*G2 in ein elektrisches Signal umgeformt wird. Eine praktisch äquivalente Regelung ergibt sich, wenn stattdessen das von der Führungsmaschine abgegebene Drehmoment mit Hilfe eines elektromechanischen Wandlers erfaßt und dessen Ausgangsgröße als Istwert für die Füllungsregelung der Nebenmaschinen verwendet wird. Um zu einer solchen Ausführungsform zu gelangen, ist es lediglich erforderlich, den in Fig.1 dargestellten Wandler G2 durch einen unmittelbar das von jeder Maschine abgegebene Drehmoment erfassenden - elektromechanischen Wandler zu ersetzen, wonach dann auch das Anzeigeinstrument A2 das neue Signal anzeigt. Besonders vorteilhaft bei dieser Ausführungsform ist der Umstand, daß man von der Abweichung der Regelcharakteris= tiken der Brennkraftmaschine unabhängig ist und de-ß man ohne weiteres, d.h. ohne einen Eingriff in die Regelkreise einzelne Brennkraftmaschinen außer Betrieb setzen kanng wenn man eine geringere Leistung benötigt. Bei dem in Fig.2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel tD arbeiten die Maschinen Bl bis Bn auf eine gemeinsame Schraube Pig die eine feste Steigung aufweist. Die zwischen der Schraube und den Brennkraftmaschinen liegenden Getriebe sind nicht näher bezeichnet. Im Gegensatz zum AusfUhrungsbeispiel nach Fig. 1 ist hier nur ein einziger Geber, nämlich ein Geber Xl für den Drehzahl-Sollwert vorgesehen, da das gegeben ist. Außerdem ist jeder Breankraftmaschine nur ei-n einziger Regelkreis mit einem Regelverstärker zugeordnet, nämlich der Führungsmaschine ein Regelverstärker Vl für die Drehzahl und den anderen je ein Regelverstärker V2 für die Füllung. Mit der Ausgangsgröße der Regelverstärker Vl bzw. V2 wird Uber einen Stellmotor M2 jeweils die Füllung der Maschine mit Hilfe eines Stellgliedes S2 verändert.
  • Wie beim ersten Ausführungsbeispiel wird auch hier die Füllung mit Hilfe eines elektromechanischen Wandlers G2 in eine entsprechende elektrische Größe umgeformt. Aber nur bei allen nachgeregelten (n-1) Maschinen B wird dieser FUllungs-Istwert dem einen Eingang des zugeordneten Regelverstärkers V2 zugefUhrt. Nur die in Fig,- 2 mit Bi bezeichnete FUhrungsmaschine wird nämlich auf einen bestimmten Drehzahl-Sollwert geregelt. Dem Sollwerteingang des Regelverstäi:Ozers Vl wird deshalb der vom Geber Xl gelieferte Drehzahl-Sollwert zugeführt, während die tatsächliche Drehzahl- dieser Naschine wieder über einen elektromechanischen Drehiahlgeber Gl erfaßt und als elektrisches Istwert-Signal dem anderen Eingang des Verstärkers Vl zugeführt wird. Abhängig von der Regelabweichung x für jede Drehzahl wird somit die Füllung der Führungsmaschine Bl und damit auch der anderen Maschinen so eingestellt, daß die ganze Anlage mit der gewünschten Drehzahl läuft. Damit nun die Übrigen Maschinen .... Bn-1, Bn die gleiche Leistung abgeben wie die Führungsmaschine Bl, wird die tat= sächliche Einstellung des Stellgliedes S2 für die Füllung der Maschine Bl vom zugeordneten Wandler G2 als Sollwert für die Füllungsregelkreise der übrigen-Maschinen .... B-1 und Bn verwendet. Deshalb ist der Wandler G2 der Führungsmaschine Bl hier mit den Eingängen der Regelverstärker V2 der Neben= maschinen verbunden. Auf dieser Weise läßt sich im Rahmen des Leistungs- und Drehzahlbereichs der Brennkraftmaschinen eine beliebige Drehzahl, vorgegeben durch den Geber Xl, einstellen, wobei eine gleichmäßige lastaufteilung auf die einzelnen Brennkraftmaschinen sichergestellt ist. Auch bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführuncsbeispiel kann die jeweilige Leistungsabgabe der einzelnen Brenn= kraftmaschinen über das abgegebene Drehmoment erfaßt wer= den. Man erreicht dann auch hier eine genauere Einstellung der Drehmomente auf denselben Wert. Hierzu wird ein ent= sprechender elektromeuhanischer Wandler für das Drehmoment verwendet, dessen Ausgangssignal dann als Istwertgröße für d ie Füllungsregelung der Nebenmaschinen dient. Die Sollwertgröße für die Regelkreise der Nebenmaschinen wird dabei von dem Wandler geliefert, der das von der Führungsmaschine abgegebene Drehmoment erfaßt. Wenn es bei einer dem zweiten Ausführungsbeispiel ähnlichen Anlage erwünscht ist, das abgegebene Drehmoment und die Schraubendrehzahl unabhängig voneinander einzustellen, dann kann man gemäß Fig. 3 ähnlich wie bei der Angrdnung nach Fig, 1 eine Verstellschraube P verwenden und deren Steigung mit Hilfe eines Reglers auf einem durch einen Geber X3 vorgegebenen Wert halten. Hierzu ist wieder ein Verstellmotor Ml zur Änderung der Steigung der Schraube sowie ein elektromechanischer Wandler Si-erforderlich, der eine der jeweiligen Steigung der Verstellschraube P entsprechende Ausgangegröße liefert. Diese wird dann mit dem Sollwert für die Steigung in einem Regelverstärker V3 verglichen, mit dessen Ausgangsgröße dann der Verstellmotor Ml für die Steigung der Verstellschraube P gesteuert wird. Damit die jeweilige Anlage beispielsweise im-Falle eines Ausfalles der FUhrungsmaschine betriebsfähig bleibt# muß die Schaltung so ausgeführt sein, daß gewünschtenfalle auch jede vorstehend als Nebenmaschine bezeichnete Breankraftmaochine als Führungsmaschine laufen kann. Es ist auch möglich, von den Nebenmaschinen statt der Füllung die Drehzahl von der Drehzahl der Führungsmaschine her zu regeln, wenn von der FUhrungsmaschine die Füllung geregelt wird. Die hierzu erforderlichen Änderungen sind für den Fachmann ohne weiteres aus Fig.-2 und der hierzu gegebenen Beschreibung ersichtlich.
  • Die Erfindung ist auch sonst nicht an alle Einzelheiten der beschriebenen Ausführungsbeispiele gebunden. Statt der beschriebenen elektrischen Verstärker könnten auch mechanische, pneumatische oder hydraulische Verstärker verwendet werden, in welchem Falle sich eine Umsetzung der mechanischen Istwertgrößen in elektrische Größen erübrigt. Es sind auch noch andere Abwandlungen und Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, ohne daß dadurch der in den nachstehenden Ansprüchen niedergelegte Schutzbereich der Erfindung verlassen wird.

Claims (2)

  1. PateatansprUche 1. Anordnung zur gleichmäßigen Lastaufteilung aufmehrere Brennkraftmaschinen, insbesondere beim Antrieb von Schiffe-.schrauben, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl und die Füllung oder das abgegebene Drehmoment aller Brennkraftmeschinen (Maschinen Bl, ... Bn-l- und Bn) auf jeweils gleiche vorgegebene Sollwerte regelbar sind.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Brennkraftmaschine eine Verstellschraube (P) und ein auf deren Steigung wirkender Drehzahlregler (Regelverstärker Vl) sowie ein eigener FUllungs- oder Drehmomentregler (Regelverstärker V bzw. VJ) zugeordnet sind und'die Steigung jeder Vers tellschraube (P) abhängig von ihrer Drehzahlabweichung sowie die Füllung bzw. das Da:#ehmoment jeder Maschine abhängig von der Abweichung ihrer tatsächlichen Füllung bzw. des Wirklich abgegebenen Drehmomentes jeweils von einem für alle Maschinen (B1, ... Bn) gemeinsamen Sollwert regelbar sind (Fig. 1). 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer (Maschine Bl) der insbesondere auf einen gemeinsamen Abtrieb, z.B. eine Schiffsschraube (P bzw. PO) arbeitenden Brennkraftmaschinien (Maschinen Blv ... Bn) ein auf ihre ,#l-Ulung wirkender Drehzahlregler (Regelverstärker V bzw. VJ) Und den Übrigen Bteankraftmaschinen jeweils ein auf ihre 47zulung wirkender 7U1ungsregler zugeordnet ist, und daß die ftllungen der Ubrigen Brennkraftmaschinen von der als Sollwert zugeMrten 7U1ung der erstgenannten Brerinkraftmaschine (Maschine Bl) her regelbar sind (Fig. 2 und 3). Anordnung nach Anspfuch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der insbesondere auf einen gemeinsamen Abtrieb, z.B. eine Schiffesehraube (P bzw. Pl) arbeitenden Breankraftmaschineh *in auf ihre Fällung wirkender Drehzahlregler und den übrigen Brennkraftmaschinen jeweils ein auf ihre Füllung wirkender trebmomeatregler. %ugeordnet ist und daß das von der erstgenannten Maschine abgegebene Drehmoment den Regle#7n der übrigen 94schinen als Bollwert zufWi:rbar ist. Anordnung nach *nspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Steigung einer von allen'Brennkraftmaschinen (Maschinen Bl, ... Bn-1, Bri) gemeinsam angetriebenen Verstellschraube (P) durch einen Regler (Regelverstärker V3) auf einen f vorgegebenen Sollwert der Drehzahl regelbar ist (Fig. 3). 6. Anordnung nach einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerte für die verschiedenen Regelgrößen nach einem bestimmten Programm gemeinsam wählbar sind. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Programm von einem" an sich bekannten Speicher (z.B. Schaltwalze, Magnetband, Lochstreifen) her wählbar ist.
DE1526518A 1966-07-15 1966-07-15 Anordnung zur gleichmäßigen Lastaufteilung auf mehrere Brennkraftmaschinen Expired DE1526518C3 (de)

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DE1526518B2 DE1526518B2 (de) 1974-03-21
DE1526518C3 DE1526518C3 (de) 1974-10-17

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003025373A1 (en) * 2001-09-17 2003-03-27 Cummins, Inc. Electronic synchronizer for the conjoint control of a plurality of internal combustion engines

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ES343009A1 (es) 1968-08-16
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DE1526518B2 (de) 1974-03-21

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