DE1962570A1 - Control device for the injection pump of a diesel engine - Google Patents
Control device for the injection pump of a diesel engineInfo
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Description
R. 9736
11.12.1969 Uh/SzR. 9736
December 11, 1969 Uh / Sz
Anlage zur
PatentanmeldungAttachment to
Patent application
ROBERO? BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1, Breitacheidstraße 4-ROBERO? BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1, Breitacheidstrasse 4-
Regeleinrichtung für die Einspritzpumpe eines DieselmotorsControl device for the injection pump of a diesel engine
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für das Stellwerk einer Einspritzpumpe eines Dieselmotors, zur - von der Drehzahl des Motors sowie anderen Kenngrößen, wie der Stellung des Beschleunigungshebels abhängigen - Regelung der Einspritzung des Kraftstoffes je Arbeitszyklus des Motors, über elektrisch betätigbare Stellglieder des Stellwerkes, mit Hilfe eines Gleichspannungsverstärkers mit hoher Leerlaufverstärkung, der in einem Regelkreis liegt und dem elektrische Kenngrößen von Kennwertgebern zugeführt sind.The invention relates to a control device for the control unit of an injection pump of a diesel engine, for - from the speed of the engine as well as other parameters, such as the position of the accelerator lever dependent - control of the injection of the Fuel per working cycle of the engine, via electrically operated actuators of the signal box, with the help of a DC voltage amplifier with high idle gain, which is in a control loop and the electrical parameters of Indicators are fed.
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Um eine· möglichst optimale Regelung der Einspritzpumpe zu erzielen, ist es bekannt, mit Hilfe elektronischer Baugruppen das Stellwerk der Einspritzpumpe derart zu steuern, daß die je Arbeitszyklus eingespritzte Kraftstoffmenge entsprechend der Drehzahl des Dieselmotors,. je nach. Stellung des Beschleunigungshebels, einen für das Drehzahl-Last-Verhalten günstigen Wert aufweist. Hierbei ergibt sich ein Last-Drehzahl-Kennlinienfeld, das in bekannter Weise mit Hilfe eines Gleichspannungsverstärkers nachgebildet wird, wobei eine Steuerspannung für elektrisch betätigbare Stellglieder erzeugt wird, die sich in entsprechender Weise ändert. Besonders wichtig ist hierbei die Begrenzung des Kennlinienfeldes, die für verschiedene Dieselmotoren sehr unterschiedlich sein kann und daher dem betreffenden Motor genau angepaßt werden muß. So darf die maximale Drehzahl und bei der jeweiligen Drehzahl eine maximale Kraftstoffzufuhr nicht überschritten werden. Weiterhin soll, wenn keine Überlastung vorliegt, eine Mindeste!rehzahl nicht unterschritten werden, die ein Stehenbleiben des Motors zur !Folge hätte. Hierbei werden eine Vielzahl elektronischer Baugruppen, Kennwertgeber und Stellglieder erforderlich, die häufig bei einem robusten Betrieb, vor allem in Kraftfahrzeugen, nicht ausreichend geschützt werden können. So können leicht Störungen, vor allem durch Unterbrechungen der Zuleitungen, des Regelkreises oder in der Betriebsspannungserzeugung entstehen, die dazu führen, daß der Motor eine unerwünschte, eventuell gefährlich hohe Leistung abgibt bzw. auf eine zu große Drehzahl gesteuert wird.In order to achieve the best possible regulation of the injection pump, it is known to control the interlocking of the injection pump with the help of electronic assemblies so that the ever Duty cycle amount of fuel injected according to the Speed of the diesel engine ,. depending on. Position of the accelerator lever, one favorable for the speed-load behavior Has value. This results in a load-speed characteristic field, which is generated in a known manner with the aid of a DC voltage amplifier is simulated, wherein a control voltage for electrically operated actuators is generated, which changes accordingly. It is particularly important to limit the family of characteristics for different Diesel engines can be very different and must therefore be precisely adapted to the engine in question. So the maximum Speed and a maximum fuel supply are not exceeded at the respective speed. Furthermore, if there is no overload, a minimum! speed is not which would result in the motor stopping! A large number of electronic assemblies, Indicators and actuators required that often in a robust operation, especially in motor vehicles, cannot be adequately protected. So can slight disturbances, especially due to interruptions in the supply lines, the control circuit or in the operating voltage generation arise, which lead to the engine delivering an undesired, possibly dangerously high power or on too high a speed is controlled.
Es ist nun eine Aufgabe der Erfindung, mit geringem Aufwand eine Regeleinrichtung zu ermöglichen, die diese Nachteile nicht aufweist oder zumindest weitgehend verringert. Gemäß der Erfindung läßt sich dies erreichen, wenn das Stellwerk eine Rückstellvorrichtung aufweist, die ein Stellglied desIt is now an object of the invention to make possible a control device with little effort that has these disadvantages does not have or at least largely reduced. According to the invention, this can be achieved if the signal box has a reset device which is an actuator of the
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Stellwerkes selbsttätig in eine Nullage zurückstellt, sobald ■der Regelkreis, eine Zuleitung von den Kennwertgebern des Regelkreises oder die Betriebsspannung für eine elektrische Stufe des Regelkreises unterbrochen wird, und die Nullage des Stellgliedes einer Einstellung für das Einspritzen kleiner Kraftstoff mengen entspricht. Hierdurch wird.bei einer Unterbrechung der wichtigsten Teile des Hauptregelkreises eine Steuerung bewirkt, bei welcher der Motor stehenbleibt oder mit geringer Leistungsabgabe und kleiner Drehzahl weiterläuft.The interlocking automatically returns to a zero position as soon as ■ the control circuit, a supply line from the characteristic value transmitter of the control circuit or the operating voltage for an electrical stage of the control circuit is interrupted, and the zero position of the actuator corresponds to a setting for injecting small amounts of fuel. This will, if there is an interruption of the most important parts of the main control loop causes a control in which the engine stops or with less Power output and low speed continues.
Da vor allem der Kennwertgeber für die Stellung des Beschleunigungshebels - in Kraftfahrzeugen für das Gaspedal - im allgemeinen am stärksten gefährdet ist, ist es besonders vorteilhaft, zwischen diesem Kennwertgeber und dem entsprechenden Eingang des Gleichspannungsverstärkers eine Klemmschaltung vorzusehen, welche die Kennwertspannung begrenzt bzw. einen unteren Kennwert festhält, welcher der Nullage des Beschleunigungshebels entspricht. Hierdurch stellt sich bei einer Unterbrechung ein Nullwert ein. Weiterhin kann hierbei eine genaue, mechanische Einstellung des Beschleunigungshebels auf Null- und Maximalwert entfallen, da, anstelle genau eingestellter Anschläge, die Grenzwerte elektrisch festgehalten werden.As above all the indicator for the position of the accelerator lever - in motor vehicles for the accelerator pedal - in general is most at risk, it is particularly advantageous to choose between this indicator and the corresponding one Provide a clamping circuit at the input of the DC voltage amplifier, which limits or a holds the lower characteristic value, which corresponds to the zero position of the accelerator lever. This arises in the event of an interruption a zero value. Furthermore, a precise, mechanical setting of the acceleration lever can be achieved here there are no zero and maximum values because, instead of precisely set stops, the limit values are recorded electrically will.
Um die Verstärkung des Gleichspannungsverstärkers entsprechend dem Kennlinienverlauf ändern zu können, ist es bekannt, wie z. B. bei einem Operationsverstärker, einen Rückführwiderstand vorzusehen, dessen Größe verändert wird. Die Veränderung des Rückführwiderstandes wird hierbei durch Parallelschalten eines steuerbaren oder umschaltbaren Netzwerkes bewirkt, wobei ein parallelgeschalteter Widerstand, durch Verringerung des Rückführwiderstandes, eine kleinere Verstärkung ergibt. Wird nun die Parallelschaltung gestört bzw. unterbrochen, ergibt sichIn order to be able to change the gain of the DC voltage amplifier in accordance with the characteristic curve, it is known how z. B. in an operational amplifier to provide a feedback resistor, the size of which is changed. The change in the Feedback resistance is brought about by connecting a controllable or switchable network in parallel, with a Resistance connected in parallel, by reducing the feedback resistance, results in a smaller gain. Will now the parallel connection is disturbed or interrupted, results
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eine hohe Verstärkung mit falschem Regelverhalten. Dies läßt sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vermeiden, wenn die Veränderung der Verstärkung durch ein umschaltbares Netzwerk erfolgt, das vor dem Eingang des Gleichspannungsverstärkers liegt.a high gain with incorrect control behavior. According to a further development of the invention, this can be avoided if the gain is changed by means of a switchable network that is placed in front of the input of the DC voltage amplifier lies.
Weiterhin ist es üblich, daß der Kennwert für die Drehzahl proportional zur Drelizahl ansteigt. Verringert sich nun der Kennwert infolge einer Unterbrechung oder Störung, wird durch den Hauptregelkreis die Drehzahl erhöht, ohne daß der Kennwert im richtigen Maße mit ansteigt, d. h. die Kraftstoff zufuhr wird immer weiter gesteigert. Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung läßt sich dies vermeiden, wenn dem Gleichspannungsverstärker eine Kennwertspannung zugeführt wird, die sich umgekehrt proportional zur Drehzahl verhält.Furthermore, it is common for the characteristic value for the speed to increase proportionally to the Dreli number. If the Characteristic value as a result of an interruption or malfunction, the speed is increased by the main control loop without the characteristic value increases to the right extent, d. H. the fuel supply continues to increase. According to a further development of the In accordance with the invention, this can be avoided if the DC voltage amplifier is supplied with a characteristic voltage which is reversed behaves proportionally to the speed.
Um einen stabilen Regelkreis zu ermöglichen, ist es bekannt, am Stellglied einen Regelweggeber vorzusehen, der eine Regelspannung für einen Stellverstärker liefert. Dieser Stellverstärker erhält eine Steuerspannung vom Gleichspannungsverstärker entsprechend dem Last-Drehzahl-Kennlinienfeld und liefert einen ausreichenden Strom zur Einstellung des Stellgliedes. Bei den bekannten Anordnungen ist die Regelspannung in der Nullage des Stellgliedes bei minimaler Kraftstoffeinspritzung klein und bei der Endlage groß. Wird nun dieser zusätzliche Regelkreis gestört bzw. unterbrochen, bewirkt dies gleichfalls eine erhöhte Kraftstoffeinspritzung. Dies läßt sich gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung gleichfalls vermeiden, wenn sich die Regelspannung umgekehrt proportional zur Regellage des Stellgliedes ändert.In order to enable a stable control loop, it is known to provide a control travel sensor on the actuator that provides a control voltage for a servo amplifier. This control amplifier receives a control voltage from the DC voltage amplifier according to the load-speed characteristic field and delivers a sufficient current to adjust the actuator. In the known arrangements, the control voltage is in the zero position of the actuator small with minimal fuel injection and large in the end position. Now this additional control loop disturbed or interrupted, this also causes an increased fuel injection. This can be according to a Avoid further development of the invention if the control voltage is inversely proportional to the control position of the actuator changes.
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Durch, die abweichend von den eigentlichen Kennwerten sich ändernden Regel- oder Steuerspannungen wird bei einer üblichen Schaltung des Gleichspannungsverstärkers ein erheblicher Mehraufwand erforderlich. Dies läßt sich jedoch vermeiden, wenn der Gleichspannungsverstärker invers betrieben wird, d. h., daß am Ausgang des Gleichspannungsverstärkers eine Steuerspannung entsteht, die zur Einspritzung einer großen Kraftstoffmenge einen kleinen Wert aufweist und bei kleinster Kraftstoffmenge einen maximalen Wert annimmt.By, which deviate from the actual characteristic values changing Regulating or control voltages is a considerable additional expense in a conventional circuit of the DC voltage amplifier necessary. However, this can be avoided if the DC voltage amplifier is operated inversely, i. H., that a control voltage arises at the output of the DC voltage amplifier, which is used to inject a large amount of fuel has a small value and with the smallest amount of fuel assumes a maximum value.
Weitere Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit den nachstehend beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.Further developments and expedient refinements of the invention emerge from the subclaims in conjunction with the embodiments described below and shown in the drawings.
Es zeigen;Show it;
Fig. 1 ein Blockschaltbild mit dem schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung,1 shows a block diagram with the schematic structure of a control device according to the invention,
Pig. 2 das Kennlinienfeld eines Dieselmotors, das den Regelweg eines Stellgliedes in Abhängigkeit von der Drehzahl angibt,Pig. 2 the characteristic field of a diesel engine, which the Specifies the control path of an actuator as a function of the speed,
Fig. 3 das Kennlinienfeld einer in der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung erzeugten Steuerspannung in Abhängigkeit von der Drehzahl,3 shows the family of characteristic curves in the one according to the invention Control device generated control voltage depending on the speed,
Fig. 4· ein Aufbauprinzip der Einrichtung zur Erzeugung eines Kennwertes für die Drehzahl des Dieselmotors,4 shows a structural principle of the device for generating a characteristic value for the speed of the diesel engine,
Fig. 5a und 5b Impulsfolgen aus der in Fig. 4· dargestellten Schaltungsanordnung, undFIGS. 5a and 5b are pulse sequences from that shown in FIG Circuit arrangement, and
Fig. 6 einen Schaltungsauszug mit der Ansteuerung eines erfindungsgemäßen Gleichspannungsverstärkers der6 shows a circuit excerpt with the control of a DC voltage amplifier according to the invention
Regeleinrichtung.Control device.
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In Fig. 1 sind links die Kennwertgeber, in der Mitte die Steuerelektronik und rechts das Stellwerk der Regeleinrichtung für einen Dieselmotor- in einem Kraftfahrzeug dargestellt. Hierbei ergibt sich ein Hauptregelkreis, der im wesentlichen die Drehzahl des Motors bestimmt, die von einem Kennwertgeber 1 erfaßt, in einer Kennspannungserzeugerstufe 2 in eine Regelspannung U umgewandelt wird und einem Gleichstromverstärker 3 in einer Kennlinienerzeugerstufe 4- zugeführt wird. Die in dieser Stufe 4- erzeugte Kennlinienspannung U™. wird in einem Stellverstärker 5 verstärkt und über eine Überdrehzahlsicherung 6 einem elektrisch betätigbaren Stellglied 7 zugeführt, das eine Regelstange 8 einstellt. Je nach Regellage der Regelstange 8 wird in bekannter Weise mehr oder weniger Kraftstoff je Arbeitszyklus durch eine Einspritzpumpe dem Motor zugeführt, wodurch sich je nach Belastung des Motors eine entsprechende Drehzahl ergibt.In Fig. 1, the characteristic value transmitter is on the left, the control electronics in the middle, and the signal box of the control device on the right for a diesel engine shown in a motor vehicle. This results in a main control loop which essentially determines the speed of the motor, which is determined by a characteristic value transmitter 1 detected in a characteristic voltage generator stage 2 in a control voltage U is converted and a DC amplifier 3 is supplied in a characteristic curve generator stage 4-. The characteristic voltage U ™ generated in this stage 4-. is in a servo amplifier 5 amplified and fed via an overspeed safety device 6 to an electrically operated actuator 7, the one Control rod 8 adjusts. Depending on the control position of the control rod 8, more or less fuel per work cycle is used in a known manner fed to the engine by an injection pump, which, depending on the load on the engine, produces a corresponding Speed results.
Der Regellage der Regelstange entspricht hierbei eine annähernd linear proportionale Kraftstoffmenge, die je Arbeitszyklus eingespritzt wird. In der Nullage (O gemäß Pig. 2) wird keine oder nur eine sehr geringe Restkraftstoffmenge dem Motor zugeführt, während in einer Endlage 10 eine Übermenge an Kraftstoff eingespritzt wird, die zum Anlassen des Dieselmotors erforderlich ist. Nach dem Anlaßvorgang bzw. nach Erreichen einer Anlaßdrehzahl 11 wird die Zufuhr der Kraftstoffmenge durch die Regeleinrichtung bestimmt. Je nach Stellung α des Gaspedals 12 soll dann eine von der Drehzahl η abhängige Kraftstoff menge entsprechend der Parameter aQ bis a^ je Arbeitszyklus zugeführt werden, die der im Kennlinienfeld angegebenen Regellage (Regelweg) entsprechen.The control position of the control rod corresponds to an approximately linearly proportional amount of fuel that is injected per working cycle. In the zero position (O according to Pig. 2) no or only a very small amount of residual fuel is supplied to the engine, while in an end position 10 an excess amount of fuel is injected which is required to start the diesel engine. After the starting process or after reaching a starting speed 11, the supply of the amount of fuel is determined by the control device. Depending on the position α of the accelerator pedal 12, an amount of fuel dependent on the speed η is then to be supplied in accordance with the parameters a Q to a ^ per working cycle, which correspond to the control position (control path) specified in the characteristic field.
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In der Nullstellung des Gaspedals 12 stellt sich so schon bei kleiner Last eine kleine Drehzahl gemäß der sogenannten ,"Leerlauf-Abregellinie" 15" ein. Im normalen Fährbetrieb wird, um zu kleinen Drehzahlen bei größerer Last entgegenzuwirken, auch in den Zwischenstellungen α,, bis a^ bei weiterem Absinken der Drehzahl unter eine maximale Leerlaufdrehzahl 14· die Kraftstoff menge stark erhöht, während nach Erreichen einer sehr großen Drehzahl 15 die Eraftstoffmenge sehr stark reduziert wird. Im dazwischenliegenden Drehzahlbereich 16 wird bei steigender Drehzahl die Kraftstoffmenge nur soweit verringert, daß bei konstanter Stellung des Gaspedals und konstanter Last keine Erhöhung der Drehzahl erfolgt bzw. die Drehzahl annähernd unverändert bleibt. Die maximal zuführbare Kraftstoffmenge wird durch die obere Begrenzungslinie 17 festgelegt, die der Rauchgrenze 18 des betreffenden Dieselmotors angepaßt ist. Im unteren Drehzahlbereich genügt es hierbei häufig, eine feste Regelendlage 19 nicht zu überschreiten, während im oberen Drehzahlbereich eine zusätzliche Vollastangleichung 20 vorgesehen werden muß, welche die maximal zuführbare Kraftstoffmenge stärker begrenzt.In the zero position of the accelerator pedal 12 is so even at low load a small rotational speed in accordance with the so-called, "idle cut-off curve" 15 "a. In normal ferry is to counteract at low speeds with larger load α in the intermediate positions ,, until a ^ when the speed falls further below a maximum idle speed 14 · the amount of fuel is greatly increased, while the amount of fuel is greatly reduced after reaching a very high speed 15. In the speed range 16 in between, the amount of fuel is reduced only to the extent that the speed increases with constant position of the accelerator pedal and constant load there is no increase in speed or the speed remains almost unchanged. The maximum amount of fuel that can be supplied is determined by the upper limit line 17, which is adapted to the smoke limit 18 of the diesel engine in question. In the lower speed range, it is often sufficient , a fixed final position 19 is not to be exceeded, while an additional full load adjustment 20 must be provided in the upper speed range, which limits the maximum amount of fuel that can be fed.
Um eine dem Kennlinienfeld entsprechende Steuerspannung für das Stellglied 7 erzeugen zu können, wird der Kennlinienerzeugerstufe 4 ein weiterer Kennwert für die Stellung des Beschleunigungshebels bzw. des Gaspedals 12 zugeführt, der keine beweglichen Kontakte enthält, sondern mit einem induktiven Weggeber versehen sein kann, der eine Wechselspannung konstanter Amplitude und Frequenz aua einem Oszillator 21 erhält. Damit die Grenzwerte des Kennwertsignals für die Stellung des Gaspedals 12 von den mechanischen Anschlägen unabhängig sind, wird dieses Signal Über eine Endwerteinsteilstufe 22 der Kennlinienerzeugerstufe 4- zugeführt.To obtain a control voltage for To be able to generate the actuator 7, the characteristic curve generator stage 4 becomes a further characteristic value for the position of the accelerator lever or the accelerator pedal 12, which does not contain any movable contacts, but with an inductive one Displacement transducer can be provided, which receives an alternating voltage of constant amplitude and frequency from an oscillator 21. So that the limit values of the characteristic value signal for the position of the accelerator pedal 12 are independent of the mechanical stops are, this signal is transmitted via a final value adjustment stage 22 the characteristic curve generator stage 4- supplied.
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Zur Stabilisierung des Hauptregelkreises (in Fig. 1 durch verstärkte Verbindungen gekennzeichnet) wird im allgemeinen ein zweiter Regelkreis erforderlich. Dieser führt über einen mit der Regelstange 8 mechanisch verbundenen Regelweggeber 23 zum Stellverstärker 5· Der Regelweggeber 23 liefert eine von der Regellage der Regelstange abhängige Kennwertspannung und kann ähnlich wie der Geber für die Stellung des Gaspedals 12 aufgebaut sein und gleichfalls eine stabile Wechselspannung aus dem Oszillator 21 erhalten.To stabilize the main control loop (in Fig. 1 by reinforced Connections marked), a second control loop is generally required. This leads over one with the control rod 8 mechanically connected control travel sensor 23 to Amplifier 5 · The control path transmitter 23 supplies one of the The control position of the control rod is a function of the characteristic value voltage and can be constructed in a manner similar to that of the transmitter for the position of the accelerator pedal 12 and also receive a stable AC voltage from the oscillator 21.
Damit gemäß der Erfindung ein Hochregeln des Motors bei Störungen oder Unterbrechungen vor allem in den Zuleitungen zu den Gebern weitgehend vermieden wird, werden die Kennwertgeber derart aufgebaut, daß sie Spannungen liefern, die im Störungsfall nach Möglichkeit ein Herabregeln der Kraftstoff menge bewirken. Um mit derartigen Kennwertspannungen ohne großen Aufwand eine Steuerspannung entsprechend dem Kennlinienfeld von Fig. 2 erzeugen zu können, ist die Kennlinienerzeugerstufe 4 derart aufgebaut, daß an ihrem Ausgang eine Steuerspanung Ug gemäß Fig. 5 entsteht, wobei sich die Steuerspannung weitgehend umgekehrt proportional zum Regelweg ändert.Thus, according to the invention, the motor can be increased in the event of malfunctions or interruptions, especially in the supply lines The transmitters are largely avoided, the characteristic value transmitter are constructed in such a way that they supply voltages which, in the event of a malfunction, cause the amount of fuel to be reduced if possible. In order to generate a control voltage according to the characteristic field of To be able to generate FIG. 2, the characteristic curve generator stage 4 is constructed in such a way that a control voltage Ug according to FIG. 5, the control voltage changing largely inversely proportional to the control path.
Die Kennspannung für die Stellung des Gaspedals 12 weist in der Nullstellung einen kleinen Wert auf, der am Ausgang der Kennlinienerzeugerstufe 4- eine große Ausgangsspannung liefert, durch die das Stellglied bei mittleren und großen Drehzahlen in die Nullage gestellt wird. Fehlt diese Kennspannung infolge einer Störung oder einer Unterbrechung, so wird eine Steuerspannung erzeugt, die der Nullstellung des Gaspedals 12 entspricht. The characteristic voltage for the position of the accelerator pedal 12 has a small value in the zero position, which is at the output of the Characteristic curve generator stage 4- delivers a large output voltage through which the actuator at medium and high speeds is set in the zero position. If this characteristic voltage is missing as a result of a fault or an interruption, a control voltage is used generated, which corresponds to the zero position of the accelerator pedal 12.
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Die Erzeugung der Kennwertspannung für die Drehzahl des Dieselmotors erfolgt gemäß Fig. 4 mit Hilfe eines induktiven Drehzahlgebers 24, der eine Impulsspannung liefert» deren Frequenz sich proportional mit der Drehzahl ändert. Diese Impulsspannung gelangt über einen Kondensator 25 auf einen Schmitt-Trigger 26, der Schaltimpulse mit steilen Impulsflanken an einen monostabilen Multivibrator 27 mit gleicher Frequenz weitergibt. Der Multivibrator 27 erzeugt an seinem ersten Ausgang 28 Impuls3, deren Frequenz gleichfalls der Drehzahl entspricht und eine konstante Impulsbreite sowie Impulsamplitude aufweisen. Für die Erzeugung der Kennwertspannung wird nun jedoch die am zweiten, invertierten Ausgang 29 anliegende Impulsspannung (Fig. 5a und b) verwendet, die Impulse mit konstanter Amplitude und Impulslücken 30 aufweist, die konstant gehalten sind. Bei einer kleinen Drehzahl (Fig. 5a) ergeben sich breite Impulse, die mit steigender Drehzahl immer schmaler werden (Fig. 5^). In einem nachgeschalteten Filter 31 mit mehreren RC-Gliedern wird der jeweilige Gleichspannungsmittelwert 32 herausgesiebt, der eine annähernd umgekehrt proportionale Größe zur Drehzahl aufweist. Dieser GleichvSpannungswert 32, über einen Impedanzwandler 53 bzw. Verstärker gegeben, ergibt den gewünschten Kennwert U , der sich umgekehrt proportinal mit der Drehzahl ändert.The generation of the characteristic voltage for the speed of the diesel engine takes place according to FIG. 4 with the aid of an inductive speed sensor 24 which supplies a pulse voltage Frequency changes proportionally with speed. This pulse voltage arrives at a capacitor 25 via a capacitor 25 Schmitt trigger 26, the switching pulses with steep pulse edges to a monostable multivibrator 27 with the same frequency passes on. The multivibrator 27 generates pulse 3 at its first output 28, the frequency of which is also the Speed and have a constant pulse width and pulse amplitude. For generating the characteristic voltage however, the pulse voltage present at the second, inverted output 29 (Fig. 5a and b) is now used, which has pulses with constant amplitude and pulse gaps 30, which are kept constant. At a low speed (Fig. 5a) there are broad pulses that increase with increasing speed become ever narrower (Fig. 5 ^). In a downstream Filter 31 with several RC elements is the respective mean DC voltage 32 screened out, which has an approximately inversely proportional size to the speed. This DC voltage value 32, via an impedance converter 53 or Given amplifier, results in the desired characteristic value U, which changes inversely proportionally with the speed.
In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Kenaliniünerzeugerstufe 4 dargestellt, die mit dem Kennwert U für die Drehzahl und dem Kennwert Uqt} für die Stellung des Beschleunlgungshebels eine Steuerspannung U^ gemäß dem Kennlinien; jld von Fig. 3 liefert. Dort wird tdn (Ueieliüpaimungsverutai'kar 35» der als integrierter Operationsverstärker aufgebaut aein kann, über einen Eingangswiderstand 36 von der Kennwcrfcspannung U angesteuert. Die Verstärkung des Gleich-In Fig. 6 an embodiment of a Kenaliniünerzeugerstufe 4 is shown, with the characteristic value U for the speed and the characteristic value Uqt } for the position of the acceleration lever, a control voltage U ^ according to the characteristics; jld of Fig. 3 supplies. There, tdn (Ueieliüpaimungsverutai'kar 35 », which can be constructed as an integrated operational amplifier, is controlled by the characteristic voltage U via an input resistor 36. The amplification of the DC voltage
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Spannungsverstärkers 35 ist im wesentlichen vom Verhältnis dieses Eingangswiderstandes 36 zu einem Rückführwiderstand abhängig.Voltage amplifier 35 is essentially proportionate this input resistance 36 is dependent on a feedback resistance.
Am Anschluß 38 für die Kennwertspannung TJ _ liegen neben dem Eingangs widerstand 36 die Enden zweier Spannungsteiler 39 und 40 aus je zwei Widerstänlen, wobei das andere Ende des ersten Spannungsteilers 39 an Masse und das andere Ende des zweiten Spannungsteilers 40 am positiven Pol 41 einer Betriebsspannungsquelle liegt. Am Abgriff 42 des ersten Spannungsteilers liegt die Kathode einer Diode 45, deren Anode über einen Widerstand 44 und eine entgegengesetzt gepolte zweite Diode 45 am Eingang 46 des Gleichspannungsverstärkers 35 angeschlossen ist. Auch der Abgriff 47 des zweiten Spannungsteilers 40 liegt über eine erste Diode 48, einen Widerstand 49 und eine zweite, entgegengesetzt gepolte Diode 50 am Eingang 46 des Gleichspannungsvers barkers 35» wobei hier jedoch die Dioden 48 und 50 eine entgegengesetzte Polung gegenüber den Dioden 43 und 45 aufweisen. Die Dioden 43 und 48 sind jeweils über einen Widerstand 51 v®& 52 in Durchlaßrichtung vorgespannt, wobei der Widerstand 51 zwischen der Anode der Diode 43 und dem Pluspol 41 und der Widerstand 52 zwischen der Kathode der Diode und Masse liegt. Diese beiden Dioden 43 und 48 dienen der Temperaturkompensation der Diode 45 und 50» die js nach anliegender KennwertspaniiuBg U in den Durchlaß- oder Sperrbereieh gesteuert werden.At the terminal 38 for the characteristic voltage TJ _ are next to the input resistor 36, the ends of two voltage dividers 39 and 40 each consisting of two resistors, the other end of the first voltage divider 39 to ground and the other end of the second voltage divider 40 to the positive pole 41 of an operating voltage source lies. The cathode of a diode 45 is connected to the tap 42 of the first voltage divider, the anode of which is connected to the input 46 of the DC voltage amplifier 35 via a resistor 44 and a second diode 45 of opposite polarity. The tap 47 of the second voltage divider 40 is also connected via a first diode 48, a resistor 49 and a second, oppositely polarized diode 50 to the input 46 of the DC voltage booster 35 ', but here the diodes 48 and 50 have an opposite polarity to the diodes 43 and 45 have. The diodes 43 and 48 are each forward-biased via a resistor 51 v® & 52, the resistor 51 being between the anode of the diode 43 and the positive pole 41 and the resistor 52 between the cathode of the diode and ground. These two diodes 43 and 48 serve to compensate the temperature of the diode 45 and 50, which are controlled in the forward or blocking range according to the applied characteristic value range U.
Bei kleinen Drehzahlen mit großer positiver Keimwertspannung U ist die Diode 45 in den. Durchlaßbereich gesteuert. Hierdurch werden dem !Ingangftwiderstand 36 zwei in Reihe geschaltete Widerstände parallel gelegt, die aus dein niederohinigeiiAt low speeds with a large positive seed value voltage U, the diode 45 is in the. Passband controlled. As a result, two series-connected resistors are placed in parallel with the starting resistor 36,
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Widerstand 44· und dem an der Kennwertspannung U liegenden niederohmigen Widerstand des Spannungsteilers 39 bestehen. Hierdurch ergibt sich eine erhöhte Verstärkung des Gleichspannungsverstärkers 35 mit einer Steilheit, die den jeweiligen Leerlaufabregellinien 54· im Kennlinienfeld Fig. 3 entsprechen. Ab einer ausreichend großen Drehzahl n,. sinkt die Spannung U soweit ab, daß die Diode 4-5 sperrt und im wesentlichen nur noch der Eingangswiderstand 36 wirksam ist. Ist der an Masse liegende Widerstand 55 einstellbar ausgebildet, läßt sich das Ende der Leerlaufabregellinien der jeweils günstigen Drehzahl des betreffenden Dieselmotors anpassen. Resistor 44 · and the one at the characteristic value voltage U. low resistance of the voltage divider 39 exist. This results in an increased gain of the DC voltage amplifier 35 with a steepness that corresponds to the respective Idle regulation lines 54 in the characteristic curve map in FIG. 3 correspond. From a sufficiently high speed n ,. the voltage U drops so far that the diode 4-5 blocks and essentially only the input resistance 36 is effective. If the resistor 55 connected to ground is adjustable, can be the end of the idle limit lines of each adapt to a favorable speed of the diesel engine concerned.
über einen größeren Drehzahlbereich (n,- bis n^) bleibt nur der Widerstand 36 wirksam, der derart bemessen werden kann, daß bei steigender Drehzahl die Kraftstoffmenge je Arbeitszyklus gerade soweit gedrosselt wird, daß bei gleicher Last und gleicher Stellung des Gaspedals 12 sich keine Erhöhung der Drehzahl ergibt.Over a larger speed range (n, - to n ^) only the resistor 36 remains effective, which can be dimensioned in such a way that with increasing speed, the amount of fuel per working cycle is throttled just enough that, with the same load and the same position of the accelerator pedal 12, none Increase in speed results.
Ab einer sehr großen Drehzahl n~ ist die Kennwertspannung U_n soweit abgesunken, daß die Diode 50 in den Durchlaßbereich gesteuert wird und dem Eingangs widerst and 36 der Widerstand 4-9 mit dem Widerstand 46 des Spannungsteilers 40 parallelgeschaltet wird, der am Anschlußende des zweiten Spannungsteilers an die Kennwertspannung U angeschlossen ist. Durch die hierbei einsetzende große Verstärkung des Gleichstromverstärkers wird bei weiterem Ansteigen der Drehzahl die Kraftstoffeinspritzung sehr rasch bis auf einen geringfügigen Restwert gesperrt und hierdurch einem weiteren Ansteigen der Drehzahl entgegenwirkt. Auch der Widerstand 56 sollte einstellbar ausgebildet sein, um den Einsatzpunkt der entsprechenden Drehzahl np des betreffenden Motors angleichen zu können.From a very high speed n ~, the characteristic value voltage U_ n has dropped so far that the diode 50 is controlled in the pass band and the input is resisted and the resistor 4-9 is connected in parallel with the resistor 46 of the voltage divider 40, which is at the connection end of the second Voltage divider is connected to the characteristic value voltage U. As a result of the large amplification of the direct current amplifier that sets in here, the fuel injection is blocked very quickly down to a slight residual value when the speed continues to increase, and this counteracts a further increase in the speed. The resistor 56 should also be designed to be adjustable in order to be able to match the starting point of the corresponding speed np of the relevant motor.
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Neben der· Kennwertspannung U für die Drehzahl wird dem Eingang 46 noch die Kennwertspannung U^p für die Stellung α des Gaspedals zugeführt. Hierzu wird die von einem induktiven Weggeber abgegebene Wechselspannung Uop auf eine Diode 70 gegeben, die mit ihrer Kathode über einen Ladekondensator an Masse liegt. Am Ladekondensator 71» dem ein Entladewiderstand 72 parallelgeschaltet ist, entsteht bei einer Nullstellung OLq des Gaspedals 12 eine kleine und in der Endstellung eine große positive Gleichspannung, die an die Basis eines npn-Transistors 73 angelegt ist, dessen Kollektor am positiven Pol 41 der Betriebsspannungsquelle liegt und dessen Emitter am Abgriff eines Spannungsteilers 74, 75 angeschlossen ist, der zwischen dem Pluspol 41 und Masse liegt. Am Abgriff des Spannungsteilers 74, 75 liegt weiterhin die Basis eines pnp-Transistors 76, der mit seinem Kollektor an Masse und mit dem Emitter am Abgriff eines weiteren Spannungsteilers 77 t 78 angeschlossen ist, der gleichfalls zwischen dem Pluspol 41 und Masse liegt. Der Emitterausgang des Transistors 76 ist mit einem Ende eines weiteren Spannungsteilers verbunden, dessen Abgriff am Eingang 46 des Gleichspannungsverstärkers 35 angeschlossen ist.In addition to the characteristic value voltage U for the speed, the input 46 is also supplied with the characteristic value voltage U ^ p for the position α of the accelerator pedal. For this purpose, the alternating voltage Uop emitted by an inductive displacement transducer is applied to a diode 70, the cathode of which is connected to ground via a charging capacitor. At the charging capacitor 71, with which a discharge resistor 72 is connected in parallel, when the accelerator pedal 12 is in zero position OLq, a small positive DC voltage and a large positive DC voltage in the end position, which is applied to the base of an npn transistor 73, whose collector is connected to the positive pole 41 of the operating voltage source and whose emitter is connected to the tap of a voltage divider 74, 75, which is between the positive pole 41 and ground. At the tap of the voltage divider 74, 75 is the base of a pnp transistor 76, which is connected with its collector to ground and the emitter to the tap of a further voltage divider 77 t 78, which is also between the positive pole 41 and ground. The emitter output of the transistor 76 is connected to one end of a further voltage divider, the tap of which is connected to the input 46 of the DC voltage amplifier 35.
Die Spannungsteiler 74·» 73 und 77t 78 an den Emittern der beiden Transistoren sind nun derart bemessen, daß erst nach einer bestimmten kleineren Anfangsspannung der Transistor öffnet und bei einem oberen Grenzwert der Transistor 76 stromlos wird. Ist bei zu kleinen Spannungen der Transistor 73 stromlos, wird die am Abgriff des Spannungsteilers 74, 75 festliegende Spannung als untere Grenzwertspannung und bei stromlosem zweiten Transistor 76 die am Abgriff des Spannungsteilers 77, 76 anliegende Spannung als obere Grenzwertspannung wirksam. Hierdurch wird vermieden, daß die Grenz-The voltage divider 74 · »73 and 77t 78 at the emitters of the two transistors are now sized to open only after a certain smaller initial voltage of the transistor and is de-energized at an upper limit value of the transistor 76th If the transistor 73 is de-energized when the voltages are too low, the voltage at the tap of the voltage divider 74, 75 acts as the lower limit voltage and, when the second transistor 76 is de-energized, the voltage present at the tap of the voltage divider 77, 76 acts as the upper limit voltage. This avoids that the border
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wertspannungen von den mechanischen Anschlägen des Gaspedals abhängig sind.value voltages are dependent on the mechanical stops of the accelerator pedal.
Während die Einstellung des Stellgliedes für gesperrte Kraftstoffzufuhr durch eine entsprechende Überspannung des oberen Grenzwertes 58 sichergestellt werden kann, sollte der untere Grenzwert 59 für die Vollastbegrenzung sehr genau eingehalten werden, damit die Rauchgrenze nicht überschritten wird. Diese Aufgabe übernimmt ein Ausgangsspannungsteiler 60, 61, der aus einem einstellbaren, am Pluspol 41 liegenden Widerstand 60 und einem zweiten, an Masse liegenden Widerstand 61 gebildet ist. Der Abgriff dieses Spannungsteilers liegt über eine Ausgangsdiode 62 am Ausgang 63 des Gleichspannungsverstärkers, der über einen Arbeitswiderstand 64 gleichfalls am Pluspol 41 angeschlossen ist.During the setting of the actuator for blocked fuel supply can be ensured by a corresponding overvoltage of the upper limit value 58, the lower Limit value 59 for the full load limitation must be adhered to very precisely so that the smoke limit is not exceeded. These The task is taken over by an output voltage divider 60, 61, which consists of an adjustable resistor 60 and located on the positive pole 41 a second resistor 61 connected to ground is formed. The tap of this voltage divider is via an output diode 62 at the output 63 of the DC voltage amplifier, which is also connected to the positive pole 41 via an operating resistor 64 connected.
Sinkt nun infolge eines erhöhten Stromflusses durch den Arbeitswiderstand 64 die Spannung am Ausgang 63 des Gleichspannungsverstärkers unter den am Abgriff des AusgangsSpannungsteilers 60, 61 eingestellten Grenzwert 65 ab, öffnet die Ausgangsdiode 62 und am Ausgang 66 des Kennlinienerzeugers 4 liegt der eingestellte Grenzwert 65· Um diesen Grenzwert unabhängig von Betriebsspannungsschwankungen und Temperaturschwankungen konstanthalten zu können, empfiehlt es sich, die Spannung der Betriebsspannungsquelle in einer besonderen, nicht dargestellten Stabilisationsstufe konstant zu halten, wobei die konstante Spannung auch für die Stufen zur Erzeugung und Verarbeitung der Kennwertspannungen verwendet werden sollte.Now decreases as a result of an increased current flow through the working resistance 64 the voltage at the output 63 of the DC voltage amplifier below that at the tap of the output voltage divider 60, 61 from the set limit value 65, the output diode 62 opens and at the output 66 of the characteristic curve generator 4 the set limit value is 65 · Around this limit value regardless of operating voltage fluctuations and temperature fluctuations To be able to keep constant, it is recommended to keep the voltage of the operating voltage source in a special, to keep stabilization stage, not shown, constant, the constant voltage also for the stages for generation and processing of the characteristic stresses should be used.
Wie in Pig. 2 dargestellt, wird die Rauchgrenze bei hohen Drehzahlen häufig schon bei einem kleineren Regelweg erreicht, so daß bei hohen Drehzahlen der Grenzwert 59 zusätzlich be-Like in Pig. 2, the smoke limit is often reached at high speeds with a smaller control path, so that at high speeds the limit value 59 is additionally
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grenzt werden muß, wenn man eine optimale Anpassung erzielen will. Diese Anpassung der Voll as tbe grenzung bei hohen Drehzahlen wird durch das Parallelschalten eines weiteren einstellbaren Widerstandes 80 zu dem einstellbaren Widerstand 60 des Ausgangsspannungsteilers bewirkt. Dieser Widerstand 80, der mit einem Ende am Pluspol 41 liegt, ist über die Anoden-Kathoden-Strecke einer Diode 81 an den Abgriff des Ausgangsspannungsteilers und über die'Anoden-Kathoden-Strecke einer weiteren Diode 82 am Kollektor eines npn-Transistors 83 angeschlossen, φ Dem Transistor 83, dessen Emitter über einen Widerstand 84 an Masse liegt, ist über eine weitere Diode 85 ein Seil der Kennwertspannung ü für die Drehzahl aus dem Abgriff eines Spannungsteilers 86 zugeführt, dessen Enden an Masse und dem Anschluß 38 für die Kennwertspannung U_n liegen. Die Diode 85 ist über· einen von der Anode der Diode 85 zum Pluspol 41 liegenden Widerstand 79 in den Durchlaßbereich vorgespannt und dient der Temperaturkompensation des Transistors 83- Zwischen Basis und Kollektor des Transistors 83 liegt e,in einstellbarer Rückführwiderstand 87 und am Kollektor ist weiterhin ein Arbeitswiderstand 88 zum Pluspol geführt.must be limited if one wants to achieve an optimal fit. This adaptation of the full as tbe limitation at high speeds is brought about by connecting a further adjustable resistor 80 in parallel to the adjustable resistor 60 of the output voltage divider. This resistor 80, one end of which is connected to the positive pole 41, is connected via the anode-cathode path of a diode 81 to the tap of the output voltage divider and via the anode-cathode path of a further diode 82 to the collector of an npn transistor 83 , φ The transistor 83, the emitter of which is connected to ground via a resistor 84, is fed via a further diode 85 with a cable of the characteristic value voltage ü for the speed from the tap of a voltage divider 86, the ends of which are connected to earth and the connection 38 for the characteristic value voltage U_ n lie. The diode 85 is biased into the conduction range via a resistor 79 lying from the anode of the diode 85 to the positive pole 41 and serves to compensate the temperature of the transistor 83 - there is an adjustable feedback resistor 87 between the base and collector of the transistor 83, and an adjustable feedback resistor 87 at the collector a working resistor 88 led to the positive pole.
. Bei kleineren Drehzahlen mit größerer positiver Kennwertspan- * nung TJ ist der Transistor 83 leitend und der Spannungsabfall am Arbeitswiderstand 88 derart groß, daß die Diode 81 sperrt und der Ausgangsspannungsteiler 60, 61 unbeeinflußt bleibt. Sinkt die Spannung U^n bei hohen Drehzahlen ab, fließt nur noch ein kleiner Strom durch den Transistor S3 und die Diode 81 wird in den Durchlaßbereich gesteuert, wobei der Widerstand 80 parallel zum Widerstand 60 gelegt wird. Während der Grenzwert 89 für sehr große Drehzahlen dursh Verändern des Widerstands 80 einstellbar ist, wird durch Verändern des Rückführwiderstands 87 &±e Steilheit des Einsatzes 90 der Vollastangleichung festgelegt. Auch bei einer Störung in dieser Stufe erfolgt in ©rater Linie eine Verringerung £.er Vollast.. * Drying at low speeds with larger positive Kennwertspan- TJ, the transistor 83 is conductive and the voltage drop across the load resistor 88 so large that the diode blocks 81 and the output voltage divider 60, remains unaffected 61st If the voltage U ^ n drops at high speeds, only a small current flows through the transistor S3 and the diode 81 is controlled into the pass band, the resistor 80 being placed in parallel with the resistor 60. While the limit value 89 can be set for very high speeds by changing the resistance 80, by changing the feedback resistance 87 & ± e slope of the insert 90, the full load adjustment is established. Even in the event of a fault in this level, there is a reduction in the full load in line with the figure.
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Wie in Fig. 1 dargestellt, gelangt die Steuerspannung U^ über einen Stellverstärker 5 auf eine Überdrehzahlsicherung 6, die ein Relais enthalten kann ,das bei einer ausreichenden Kennwertspannung U bzw. bei Drehzahlen unter dem maximalen Wert η einen Stellstrom an das Stellglied liefert und dieses aus seiner Ruhelage heraus, z. B. gegen die Kraft einer Feder, verstellt. Hierdurch wird eine Regelstange 8 eingestellt, deren Regelweg durch einen'Regelweggeber 23 überwacht wird. Der Regelweggeber 23 liefert in der Nullstellung der Regelstange (Ruhelage; Kraftstoffeinspritzung gesperrt) eine große Kennwertspannung an den Stellverstärker 5» während in der Endstellung eine kleine Kennwertspannung zurückgeführt wird. Wird dieser Hilfsregelkreis unterbrochen und hierdurch keine Spannung dem Stellverstärker 5 zurückgeführt, so simuliert dieser Fehler eine Regellage in der Endstellung, wodurch ein Zurückstellen des Stellgliedes erfolgt.As shown in Fig. 1, the control voltage U ^ passes an amplifier 5 to an overspeed protection 6, the may contain a relay that with a sufficient characteristic value voltage U or at speeds below the maximum value η supplies an actuating current to the actuator and outputs it its rest position, z. B. against the force of a spring adjusted. This sets a control rod 8, the control path of which is monitored by a control path transmitter 23. Of the Control travel sensor 23 delivers when the control rod is in the zero position (Rest position; fuel injection blocked) a large characteristic value voltage to the servo amplifier 5 »while in the end position a small characteristic value voltage is fed back. If this auxiliary control loop is interrupted and thereby none Voltage fed back to the control amplifier 5, so simulated this error a normal position in the end position, whereby a reset of the actuator takes place.
Zum Starten des Dieselmotors kann die Spannung Ug aus der Kennlinienerzeugerstufe z. B. durch eine Startautomatik kurzzeitig und drehzahlabhängig kurzgeschlossen werden, d. h. die untere Grenzwertspannung 59 wird zu Null, bis die Anlaßdrehzahl 11 erreicht ist.To start the diesel engine, the voltage Ug can be taken from the characteristic curve generator stage z. B. short-circuited by an automatic starter and depending on the speed, d. H. the lower one Limit voltage 59 becomes zero until the starting speed 11 is reached.
Durch eine Störung im Stellglied 7 oder an der Regelstange 8, wie z. B. ein Federbruch in der Rückstelleinrichtung oder einem Verklemmen der Regelstange 8, ist es möglich, daß keine Rückstellung erfolgt und der Motor die maximale Drehzahl überschreitet. Um dies zu verhindern, kann getrennt vom Stellwerk 7» 8 eine zusätzliche Abstellvorrichtung vorgesehen werden, welche die Kraftstoffzufuhr sperrt, sobald die maximale Drehzahl überschritten wird. Diese Vorrichtung kann durch eine zusätzliche Uberdrehsahlsicherung gesteuert oder von der überdrehzahlsicherung 6 mitgesteuert werden. β A malfunction in the actuator 7 or on the control rod 8, such. B. a spring break in the resetting device or jamming of the control rod 8, it is possible that no resetting takes place and the motor exceeds the maximum speed. To prevent this, an additional shut-off device can be provided separately from the signal box 7 »8, which blocks the fuel supply as soon as the maximum speed is exceeded. This device can be controlled by an additional overspeed safety device or controlled by the overspeed safety device 6. β
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Claims (1)
tionale Gleichspannung als Kennspannung (U ) für die Drehzahl liefert.v
delivers a tational DC voltage as a characteristic voltage (U) for the speed.
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |