DE1814141A1 - Steuer- und Regeleinrichtung fuer dieselhydrostatische Fahrantriebe - Google Patents

Description

• Steuer- und egeleinrichtung für diesel-hydrostatische Fahrantriebe Die Erfindung betrifft eine Steuer- und REgeleinrichtung für diesel-hydrostatische Fahrantriebe, mit der eine Leistungsregelung und eine optimale Bremsung der Fahrantriebe möglich ist.
• Es sind Steuer- und Regeleinrichtungen fur diesel-hydrostatische Fahrantriebe bekannt, bei denen Uber direkt oder indirekt wirkende Verstellelemente die Disselmotordrehzahl und das Fördervolumen der Einspritzpumpe und damit die Leistung eingestellt und diese Werte von eines Regelsystem gegen den Einfluß von Störgrößen konstant gehalten werde.
• In bekannten Beispielen besteht ein derartiges Regelsystem aus einem hydrostatisch verstärkten Flichkraftateller, der Uber ein proportional wirkenden Regel glied auf das Fördervolumen der Einspritzpumpe und über ein integral wirkendes Regelglied auf das Übersetzungsverhältnis des dem Dieselmotor nachgeschalteten hydrostatischen Getriebe einwirkt, wobei des Drehmement am Dieselmotor bei Änderung der Belastung am Getrieb@@usgang sowie dam Fördervolumen der Einspritzpumpe und die Drehzahl des Dieselmotors nach vorübergehenden Regelabweichungen auf den vorgegebenen Werten verharren. Dadurch werden bestimmte Leistungswerte im Konnfeld den Dieselmotors eingehalten.
• Trotz eines orheblichen technischen Aufwandes können die bekannten Einrichtungen nicht alle an sie gestellten Anforderungen erfüllen.
• Es ist bekannt, daß beispielsweise zur Einhaltung eines optimalen TReibstoffverbrauches über den gesamten Leistungsbereich des Fahrantriebes bestimmte VErstellkannlinien im Kennfeld des Dieselmotors usl In Konnfeld des hydrost@tischen Getriebes eing@halten werden müssen, wobei diese Verstellkennlinien wiederum Funktionen der Einsatz- und Umweltbedingungen sind.
• Mit den in den bekannten Einrichtungen verwendeten linearen Verstellelementen (Gestänge systemen) ist weder die Verwirklichung komplizierter Verstellfunktionen noch ein schneller Austausch derselben möglich, Die meisten bekannten Einrichtungen sprechen auf schlagartige Belastungsänderungen äußerst träge an, wodurch eine länger andauernde Überlastung des Dieselmotors bzw. eine länger andauernde Abweichung von der gewünschten Kennlinie entsteht.
• Auch das Problem der Bremsung ist bei den bekannten Einrichtungen nur ungenügend oder mit einem erheblichen Aufwand gelöst.
• Der Zweck der Erfindung ist, eine Steuer- und Regeleinrichtung zu schaffen, die die genannten Mängel vermindert bzw.
• beseitigt, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kennwerte des diesel-hydrostatischen Fahrantriebes - Drehzahl des Dieselmotors, - Fördervolumen der Einspritzpumpe, - Verdrängungsvolumen der verstellbaren hydrostatischen Primäreinheit.
• - Verdrängungsvolumen der verstellbaren hydrostatischen Sekundäreinheit, so zu verstellen und zu regeln, daß bei Einhaltung einer vorgegebenen Verstellkennlinie im Kennfeld des Dieselmotors der Treibstoffverbrauch des Fahrantriebes über den gesamten Leistungsbereich ein Minimum erreicht.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachsten Mitteln einen Überlastungsschutz und eine optimale Eremsung zu verwirklichen.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur optimalen Verstellung des hydrostatisch verstärkten Fliehkraftstelleres und der Einspritzpumpe eine austauschbare Doppelkurvenscheibe und zur optimalen Verstellung der Verdrängereinheiten des hydrostatischen Getriebes eine weitere auitauschbare Doppelkurvenscheibe verwendet werden.
• Die Verstellung der Einspritzpumpe erfolgt einmal durch mechanischen Eingriff direkt an einen Drehpunkt des zwischen dem hydrostatisch verstärkten Fliehkraftsteller und der Einspritzpumpe befindlichen Gestänges oder zum anderen indirekt über eine, zu dem an sich bekannten Steuerventil gehörige, verschiebbare Steuerhülse.
• Der zur Verstellung der zum hydrostatischen Getriebe gehörigen Doppelkurvenscheibe notwendige Arbeitszylinder besitzt eine durchgehende Kolbenstange, wobei die eine Seite der Kolbenstange mit der Doppelkurvenscheibe in Verbindung steht und die andere Seite für die Anbringung eines mechanischen Stellgliedes geeignet ist.
• Die Umschaltung des Arbeitszylinders von Automatikbe auf mechanisch direkten Betrieb erfolgt durch ein Wege il.
• Die Überlastsicherung besteht erfindungsgemäß aus einem Oderventil, das mit den Druckleitungen des hydrostatischen Getriebes in Verbindung steht und über ein System von Druckbegrenzungs- und Drosselventilen bei Überschreiten eine Maximaldruckes das hydrostatische Getriebe über den Arbeitszylinder mit durchgehender Kolbenstange derart verstellt, daß der Dieselmotor entlastet wird.
• Eine optimle Bremswirkung entsteht erfindungsgemäß d@ durch, daß ein von einem Bremaventil und einem zugehö@ veretellbaren Drosselventil gesteuerter Druckflüssigkeitsstrom die eigentliche Leistungsregelung im Leerlaufzustand übersteuert und das Übersetzungsverhältnis des hydrostatischen Getriebes über den Arbeitszylinder mit durchgehender Kolbenstange im Sinne eines optimalen Bremßbetriebes verändert.
• Durch die erfindungsgemäß eingesetzten Doppelkurvenscheiben ist eine stufenlose Einstellung der Betriebsparameter über den gesamten Leistungsbersich des geregelten die selhydrostatischen Fahrantriebes entsprechend den gewünschten Kennlinien möglich, wobei in Abhängigkeit von den vorhandenen Einsatz- und Betriebsbedingungen bzw. -erfordernissen diese Doppelkurvenscheiben austauschbar sind. Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Überlastsicherung ist auf diese Weise ein minimaler Treibstoffverbrauch und ein schonender Betrieb des Dieselmotors unter allen Bedingungen über den gesamten Leistungsbereich möglich.
• Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
• In der Zeichnung zeigen: Fig. 1: die schematische Darßtellung einer Steuer- und Regeleinrichtung für diesel-hydrostatische Fahrantriebe, Fig. 2: die schematische Darstellung der indirekten Einspritzpumpenverstellung mit Steuerschieber und Steuerhülse.
• Ausgehend von einem Gleichgewichtszustand im System nach Fig. 1 sollen die Funktionsabläufe für - Drehzahleinstellung, - Einspritzpumpenverstellung, - Belastungsstoß, Bremsen, dargestellt werden.
• Drehzahleinstellung: Durch eine Drehung an der Doppelkurvenscheibe 4 wird Uber das Gestängselement 22 die Federvorspannung des hydrostatisch verstärkten Fliehkraftstellers 3 erhöht, so daß als Folge davon eine Verschiebung des Gelenkpunktes 25 in der Richtung eintritt, in der der Treibstoffeinspritzstrom der Einspritzpumpe 2 vergrößert wird und das hydrostatische Getriebe 5; 6 über das Steuerventil 10, die Drosselventile 17; 18, den doppeltwirkenden Arbeitszylinder 11, die Doppelkurvenscheibe 7, die Gestängselemente 23; 24 und Servostelleinrichtungen 8@ 9 derart verstellt wird, daß der Dieselmotor t entlastet ist. Durch die gleichzeitige Entlastung des Dieselmotors 1 und die vorUbergehende Vergrößerung des Treibstoffeinspritzstromes erhöht sich die Drehzahl, bis der Gelenkpunkt 25 wieder den Ausgangspunkt erreicht, das Fördervolumen der Einspritzpumpe auf den ursprUnghohen Wert zurückgeht und die Getriebeverstellung beendet wird. Der Dieselmotor 1 läuft nun mit erhöhter Drehzahl bei unveränderter Einstellung an der Einspritzpumpe 2 und verringerter Belastung an der Kurbelwelle. Ausgehend von einer umgekehrten Bewegungsrichtung am GEstängselement 22 ergibt sich ein analoger Vorgang für eine Verringerung der Drehzahl des Dieselmotors 1 durch Erhöhung der Belastung an der Kurbelwelle.
• Einspritzpumpenverstellung: Durch eine Drehung an der Doppelkurvenscheibe 4 wird über das Gestängselement 21 der zwischen den Gelenkpunkten 25; 26 befindliche Gestängedrehpunkt derart verschoben, daß der Treibstoffeinspritzstrom der Einspritzpumpe 2 vergrößert wird (Gelenkpunkt 25 bleibt dabei, auf Grund der hydrostatischen Verstärkung im Fliehkraftsteller 3, stahen).
• Als Folge davon erhöht sich die Drehzahl des Dieselmotors 1, wodurch über eine nunmehr eintretende Verschiebung am Gelenkpunkt 25 das Steuerventil 10 derart ausgelenkt wird, das das hydrostatische Getriebe 5; 6 im Sinne einer höheren Belastung des Dieselmotors 1 verstellt wird.
• Parallel zu diesem Vorgang wird der Treibstoffeinspritzstrom vorübergehend verringert. Die Verstellung am hydrostatischen Getriebe 5; 6 erfolgt so lange, bis die Drehzahl den ursprünglichen Wert erreicht hat und der Gelenkpunkt 25 die ursprüngliche Position einnimmt. Der Dieselmotor 1 läuft nun mit gleichbleibender Drehzahl, aber vergrößertem Treibstoffeinspritzstrom bei erhöhter Belastung an der Kurbelwelle. Ausgehend von einer umgekehrten Bewegungsrichtung am Geetängeelement 21 ergibt sich ein analoger Vorgang für eine Verringerung des Treibstoffeinspritzstromes bei abnehmender Belastung an der Kurbelwelle, Das Steuerventil lOa (Fig. 2) stellt eine erfindungsge mäße Variante der indirekten Einstellung der Einspritz pumpe 2 dar. Wird beispielsweise die Steuerhülse 29 des Steuerventils 10a derart verschoben, daß das entstehende hydrostatische Signal in den Leitungen 27; 28 das hydrostatische Getriebe im Sinne einer größeren Belastung des Dieselmotors 1 verstellt, sinkt die Drehzahl des Dieselmotors so weit ab, bis kein Signal mehr am Steuerventil 10a vorhanden ist. Als Folge davon wird die Einspritzpumpe 2 in bekannter Weise auf ein größeres Fördervolumen verstellt.
• Ist die proportionsle Verstärkung zwischen dem hydrostatisch verstärkten Fliehkraftsteller 3 und der Einspritzpumpe 2 genügend groß, genügt bereits eine geringe Auslenkung der Steuerhülse 29 am Steuerventil 10a und damit eine geringe Drehzahländerung zur entsprechenden Verstellung der Einspritzpumpe 2.
• Die geringfügige Drehzahländerung kann durch entsprechende Ausbildung der Doppelkurvenscheibe 4 korrigiert werden Ein sinngemäß umgekehrter Vorgang ist auch zur Verkleinerung des Fördervolumens der Einspriztpumpe 2 möglich.
• Belastungestoß: Es wird eine schlagartige Belastungserhöhung am Ausgang des hydrostatischen Getriebes 5g6 angenommen. Dadurch erhöht sich der Druck im hydrostatischen Getriebe 5; 6 und damit die Belastung des Dieselmotors 1.
• Die Drehzahl sinkt und bewirkt über eine Auslenkung am hydrostatisch verstärkten Fliehkraftsteller 3, über das Steuerventil 10 und den doppeltwirkenden ArbeitszyLinder 11 eine Verstellung des hydrostatischen Getriebes 5;6 im Sinne einer Entlastung des Dieselmotors 1, bis dessen Drehzahl wieder den ursprünglichen Wert erreicht.
• Da dieser Vorgang eine größere Zeitspanne in Anspruch nimmt, während der der Dieselmotor 1 überlastet werden kann und die Drehzahl etark vom Sollwert abweicht, ist zur Beschlounigung des Verstellvorganges eine Überlastsicherung vorhanden. Voraussetzung für das Wirksamwerden der Überlast.
• sicherung ist, daß sich das Bremsventil @@ @@ der Sch@@@ stellung A befindet. Überschreitet nun der Druck i r der beiden Verbindungsleitungen im hydrostatischen G triebe 5; 6 den am Druckbegrenzungsventil 15 eingestel, en Wert, strömt Druckflüssigkeit über das Oderventil 14, das Bremsventil 13 und das Drosselventil 19 in die Versor@@ngsleitung 27 des Arbeitszylinders 11 mit durchgehender Kolbenstange, wobei das hydrostatische Getriebe 5: 6 beschleunigt im Sinne einer Entlastung des Dieselmotors 1 verstellt wird.
• D. h. der vom Steuerventil 10 kommende Steuerstrom wird zu dem von der Uberlastsicherung kommenden Steuerstrom addiert.
• Das Druckbegrenzungsventil 16 dient zur Druckabsicherung und das Drosselventil 19 zur Abstimmung (Dämpfung, Drosselung) des Überlaststeuerstromes.
• Bremsen: Die Bremswirkung des Bremsventils 13 entsteht in der Schaltstellung B. In dieser Stellung wird die Verbindung zur Überlastsicherung gesperrt, die Versorgungsleitung 28 über das verstellbare Drosselventil 20 mit dem drucklosen Flüssigkeitsbehälter und die zur Leitung 27 gehörige Kammer des Arbeitszylinders 11 mit durchgehender Kolbenstange mit einem separaten Druckanschluß verbunden.
• Beim Bremsvorgang befindet sich die Doppelkurvenscheibe 4 in der Leerlaufstellung (Leerlaufleistung), d. h. es wird eine Leerlaufdrehzahl und eine Leerlaufstellung der Einspritzpumpe 2 vorgegeben. Nun kehren sich Jedoch beim Bremsvorgang die Antriebsverhältnisse um, d. h. das Fahrzeug wird mit seinem Gehalt an kinetischer und potentieller Energie zur Antriebsquelle, Pumpe und Motor tauschen ihre Rollen. Durch die Wirkung des Bremeventils 13 wird das hydrostatische Getriebe 5; 6 in einer Richtung verstellt, die zu einer Beschleunigung des Dieselmotors 1 (Motorbremsung) fUhrt. Dieser Drehzahlerhöhung wirkt die Leistungsregelung der Steuer- und Regeleinrichtung entgegen, welche die Drehzahl auf der Leerlaufdrehzahl halten will, indem sie die Leitung 28 mit Druck versorgt. Diese Gegenwirkung wird Jedoch durch das Bremsventil 13 im Zusammenwirken mit dem verstellbaren Drosselventil 20 übersteuert. Durch entsprechende Einstellung des verstellbaren Drosselventils 20 kann das hydrostatische Getriebe 5; 6 mit einer bestimmten Geschwindigkeit verstellt werden, die zu einer optimalen Bremsung unter Ausnutzung des Dieselmotors 1 führt.
• Das Wegeventil 12 dient als Abschaltventil und ermöglicht in der Schaltstellung B, den Arbeitszylinder 11 mit durchgehender Kolbenstange über ein mechanisches Stellglied direkt zu bewegen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Stouer-und Regeleinrichtung für diesel-hydrostatische Fahrantriebe, mit der eine Leistungsregelung und eine optimale Bremsung der Fahrantriebe möglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur optimalen Verstellung des an sich bekannten hydrostatisch verstärkten Fliehkraftstellers (3) und der an sich bekannten Einspritzpumpe (2) eine austauschbare Doppelkurvenscheibe (4) und zur optimalen Verstellung der Verdrängereinheiten des hydrostatischen Getriebes (5; 6) eine weitere austauschbare Doppelkurvenscheibe (7) zu verwenden ist.

2. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe (2) mittels der Doppelkurvenscheibe (4) mechanisch stufenlos und direkt über ein Gestängeelement (21) verstellbar ist, wobei der Eingriff im Drehpunkt des zwischen dem hydrostatisch verstärkten Fliehkraftsteller (3) und der Einspritzpumpe (2) befindlichen Gestänges erfolgt.

3. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die VErstellung der Einspritzpumpe (2) von der Doppelkurvenscheibe (4) und dem Gestängeelement (21) indirekt über eine zum Steuerventil (10a) gehörige verschiebbare Steuerhülse (29) erfolgt (Fig. 2).

4. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnt, daß der zur Verstellung des hydrostatischen GEtriebes (5; 6) notwendige Arbeitszylinder (11) eine durchgehende Kolbenstange besitzt, die auf der einen Seite mit der Doppelkurvenscheibe (7) in Verbindung steht und die andere Seite zur Anbringung eines mechanischen Stellgljedes vorgesehen ist.

5. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wegeventil (12) in Schaltstellung B eine mechanische direkte Betätigung des Arbeitszylinders (11) mit durchgehender Kolbenstange ermöglicht.

6. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus dem Oderventil (14) und den Druckbegrenzungsventilen (15; 16) bestehende Überlastsicherung beim Überschreiten eines Maximaldruckes in einer der beiden Leitungen im hydrostatischen Getriebe (5; 6) im Zusammenwirken mit den Drosselventilen (17, 18; 19) das hydrostatische Getriebe über den Arbeitszylinder (11) mit durchgehender Kolbenstange so verstellt, daß der Dieselmotor 1 entlastet wird.

7. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 1, 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Bremsventil (13) in Schalt stellung B bei abgeschalteter Überlastsicherung der das Bremsventil (13) durchströmende Druckflüssig keitsstrom im Zusammenwirken mit den Drosselventilen (17; 18) und dem verstellbaren Drosselventil (20) den Arbeitszylinder (11) mit durchgehender Kolbenstange so verstellt, daß sich das Übersetzungsverhältnis des hydrostatischen Getriebes (5; 6) im Sinne eines optimalen Bremsbetriebes verändert.

L e e r s e i t e