DE2055903C3 - Vorrichtung zur Erzielung einer gleichmäßigen Belastung mehrerer parallel arbeitender Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzielung einer gleichmäßigen Belastung mehrerer parallel arbeitender Brennkraftmaschinen mit zusammengekoppeltem Abtrieb, wobei jeder Brennkraftmaschine ein eigenes Regelsystem mit einer Brennstoffzumeßeinrichtung zugeordnet ist, das von einer ersten Steuergröße über ein allen Brennkraftmaschinen gemeinsames Bedienungsglied und von einer die Stellung der betreffenden Brennstoffzumeßeinrichtung berücksichtigenden zweiten Steuergröße beeinflußt wird.

Zweck der Erfindung ist es, den Betrieb von mehreren Brennkraftmaschinen auf einen gemeinsamen Abtrieb zu verbessern und Überlastungen und damit verbundenen vorzeitigen Verschleiß einzelner Brennkraftmaschinen zu verhindern.

Die ungleichmäßige Belastung der parallel geschalteten Brennkraftmascninen entsteht dadurch, daß die einzelnen Regler nicht so hergestellt und aufeinander abgestimmt werden können, daß über den ganzen Betriebsbereich der Brennkraftmaschinen und während der gesamten Betriebszeit übereinstimmende Einstellungen der Brenastoffzumeßeinrichtungen verwirklicht werden können. Wird z. B. allen Brennkraftmaschinen durch eine Steuerzentrale eine Be- «riebsdrehzahl vorgeschrieben, so wird durch den Regler einer ersten Brennkraftmaschine die sich einstellende Drehzahl als zu hoch gemessen und dementsprechend die Brennstoffzufuhr zu dieser ersten Maschine gedrosselt, während der Regler einer zweiten, parallel laufenden Maschine die Drehzahl als zu niedrig mißt und deshalb, um die vorgeschriebene Drehzahl zu erreichen, die Brennstoffzufuhr zu dieser zweiten Maschine auf volle Füllung einstellt.

Der Unterschied zwischen zwei derartig parallellaufenden Brennkraftmaschinen ist um so größer, je kleiner aus regeltechnischen Gesichtspunkten der gesamten Anlage der Ungleichförmigkeitsgrad (Proportionalbereich) der Regeler eingestellt werden muß.

Es wurde versucht, diesen Schwierigkeiten dadurch zu begegnen, daß man für alle Regler genau ausgewogene Reglerfedern, Teile mit gleichen Passungen usw. verwendet. Diese Maßnahmen sind jedoch aufwendig und teuer und führen überdies nur teilweise zu einer gleichmäßigen Belastung aller Brennkraftmaschinen, weil im Betrieb durch unterschiedliches Setzen der Federn und Veränderungen in den Reibverhältnissen durch ungleichmäßige Vergrößerung der Passungsabmaße usw. erneute Abweichungen auftreten. Besonders ungünstig werden die Verhältnisse, wenn nicht nur zwei, sondern noch mehr Brennkraftmaschinen parallel geschaltet werden, von denen überdies für Leistungsreserve oder zur Überholung einzelne stillgesetzt sind.

Es ist eine Antriebsanlage mit mehreren parallel arbeitenden Brennkraftmaschinen mit zusammengekoppehem Abtrieb bekannt (deutsche Offenlegungsschrift 1 526 518), bei der oie gleichmäßige Belastung alW Brennkraftmaschinen dadurch sicherge-acllt ist, daß nur der Regler einer Führungsmasdiine einen Soll-Ist-Vergleich der Drehzahl durchführt und der daraus ermittelte Füllungs-Sollwert an alle beteiligten Brennkraftmaschinen gleichermaßen weitergegeben wird. Bei Unterbrechung der mechanischen Verbindung zwischen den einzelnen Brennkraftmaschinen und dem gemeinsamen Abtrieb, z. B. durch Wellenbruch oder bei einem Defekt an der Kupplung, besteht jedoch hierbei die Gefahr des Durchgehens für die betreffende Brennkraftmaschine.

Es ist ferner eine Antriebsanlage mit zwei parallel arbeitenden Brennkraftmaschinen bekannt (deutsche Offenlegungsschrift 1 957 409), bei der eine gleichmäßige Belastung beider Brennkraftmaschinen durch Messung des Abtriebsmomentes der einen Brennkraftmaschine und Vergleich mit dem Abtriebsmoment der anderen Brennkraftmaschine herbeigeführt wird. Das aus dem Vergleich gebildete Drehmoment-Soll-Signal wird neben dem Drehzahl-Soll-I st-Vergleich zur Bildung des Füllungs-Sollwertes herangezogen. Die zuverlässige und genaue Messung der Artriebsmomente ist jedoch nur mit verhältnismäßig großem Aufwand durchzuführen und bei mehr als zwei beteiligten Brennkraftmaschinen ist ein Vergleich auf die angeführte Art nicht zu verwirklichen.

Es ist außerdem eine Antriebsanlage mit mindestens zwei parallel auf einen gemeinsamen Abtrieb prbeitenden Brennkraftmaschinen bekannt (deutsche Patentschrift 460 303), bei der jede Brennkraft-

maschine ihren eigenen Regler besitzt, der jedoch nicht nur auf das FüllungsgesiUnge der eigenen, sondern auch auf das Füllungs?estänge der. parallel angeordneten Brennkraftmaschinen einwirkt. Mit dieser Anordnung werden alle Füllungsgestänge z. B. immer auf den kleinsten, von einem beteiligte;« Regler eingestellten Wert gemeinsam eingestellt. Besondere Probleme treten bei dieser Art von gemeinsamer Steuerung jedoch immer dann auf, wenn eine der Maschinen stillgesetzt werden soll, z. B. zu Reparaturzwecken. Auch ist die für zwei Brennkraftmaschinen dargestellte mechanische Übertragung bei mehr als zwei Anlagen aus räumlichen Gründen nicht mehr zu verwirklichen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, dafür zu sorgen, daß auch bei einer größeren Anzahl von parallel geschalteteii Brennkraftmaschinen die einzelnen Brennkraftmaschinen gleichmäßig belastet werden, wobei sichergestellt sein muß, das einzelne Brennkraftmaschinen ohne Umbauten an den einzelnen Reglern aus dem Verbund der antreibenden Maschinen gelöst werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zumindest die erste Steuergröße in jeder Brennstoffzumeßeinrichtung vorgeschaltete Drehzahlregler eingegeben wird und daß auf jedes Regelsystem eine die Stellungen der Brennstoffzumeßeinrichtungen aller Brennkraftmaschinen berücksichtigende dritte Steuergröße einwirkt.

Durch die Erfindung werden Abweichungen der Einstellungen der einzelnen Brennstoffzumeßeinrichtungen voneinander fortlaufend ermittelt und gleichzeitig diese Abweichungen ausgeglichen, so daß alle Brennkraftmaschinen über den gesamten Betriebsbereich immer gleichmäßig belastet sind.

Die Erfindung kann sowohl bei Druckmittel- als auch bei elektrischen Steuerungen angewendet werden. Für die verbreitete Druckmittelsteuerung mit einem Hauplsteuerventil in einer Steuerzentrale und je einem jeden Regler einstellenden Stellzylinder ergibt sich beispielsweise eine einfache Ausführungsmöglichkeit dadurch, daß von der Brennstoffzumeßeinrichtung jeder Brennkraftmaschine je ein Feinregelventil betätigt wird, das einen der Füllung der Brennkraftmaschine entsprechenden Druck aussteuert, der einerseits auf die eine Seite eines mit dem Stellzylinder zusammenwirkenden Kolbens wirkt und andererseits mit Hilfe von Wechselventilen mit den ausgesteuerten Drücken der übrigen Brennkraftmaschinen verglichen wird, wobei der höchste der ausgesteuerten Drücke die andere Seite aller mit den Stellzylindern zusammenwirkenden Kolben beaufschlagt.

Es ist dabei von Vorteil, daß als dritte Steuergröße der höchste der ausgesteuerten Drücke verwendet wird. Damit ist es ohne weitere Maßnahmen möglich, daß bei Abkupplung einer Brennkraftmaschine von dem gemeinsamen Abtrieb die Wirkung der Vorrichtung für diese Brennkraftmaschine aufgehoben wird und die Brennkraftmaschine für sich abgiregelt, stillgesetzt oder wieder angefahren werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an einer Schiffsantriebsanlage mit Druckmittelsteuerung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:

Dieselmotoren 1, 2 und 3 arbeiten über Wellen 5, Kupplungen 6 und ein gemeinsames Sammelgetriebe 7 auf eine Schiffsschraube 8. Ein Fahrventil 9 in einer nicht dargestellten Steuerzentrale bildet aus dem anstehenden Druck einer Versorgungsleitung 10 einen Fahrdruck in einer Leitung 11, der sich entsprechend der Stellung eines Fahrhebels 12 einstellt. Dieser Fahrdruck wirkt je Motor auf einen Stellzylinder 13 und stellt dadurch den Drehzahlsollwer? an je einem Drehzahlregeler 14 ein. Entsprechend dem Drehzahlistwert wird V(Jn jedem Drehzahlregler eine Regelstange 15 betätigt, die wiederum die nicht dargestellten Einspritzgeräte der Dieselmotoren verstellt. Die Stellung der Regelstange 15 ist ein Maß für die Füllung und damit für die Belastung der einzelnen Motoren. Durch die Regelstange 15 wird je ein Feinregelventil 16 verstellt, das, entsprechend seinem Stellweg, in einer Leitung 17 einen Druck aufbaut. Dieser Druck wirkt einerseits auf die eine Seite eines mit dem Stellzylinder 13 zusammenwirkenden Kolbens 18 und wird andererseits zu Wechsel ventilen 19 geleitet. Dort wird er mit den entsprechenden Drücken der anderen Motoren verglichen und jeweils der höhere Druck wei tergeleitet, bis schließlich der höchste der ausgesteuerten Drücke über eine Leitung 20 und über Umschaltventile 21 auf die andere Seite aller Kolben 18 wirkt. Dadurch werden die Stellungen aller Regelstangen und damit die Füllungen aller Motoren fortwährend aneinander angeglichen. Sobald die Füllung eines der Motoren unter dem Wert der übrigen Motoren liegt, wird über den Kolben 18 dem Regler des betreffenden Motors ein höherer Sollwert vorgegeben und dadurch die Füllung so lange vergrößert, bis die Übereinstimmung mit den anderen Füllungen wieder hergestellt ist und alle Motoren gleichmäßig belastet sind.

Es ist natürlich auch möglich, daß an anderer Stelle in das Regelsystem eingegriffen wird. Es könnte an Stelle des Sollwertes die .Stellgröße des Rcgelsystems, in vorliegendem Beispiel also die Stellung der einzelnen Regelstangen selbst, durch die die Stellung der Brennstoffzufuhreinrichtungen berücksichtigenden Steuergrößen beeinflußt werden.

Soll ein Motor vom gemeinsamen Abtrieb abgekuppelt werden, z. B. zum Durchführen von Überholungsarbeiten, so wird durch einen die entsprechende Kupplung 6 im Sammelgetriebe 7 lösenden Steuerdruck über eine Leitung 22 das Umschaltventil 21 betätigt, der Raum vor und hinter dem Kolben 18 verbunden und der maximal ausgesteuerte Druck in der Leitung 20 für diesen Motor abgesperrt. Damit ist für ihn die Wirkung der Ausgleichs-Vorrichtung aufgehoben. Über ein Absperrventil 23 kann nun der Motor stillgesetzt und auch wieder angefahren.werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzielung einer gleichmäßigen Belastung mehrerer parallel arbeitender Brennkraftmaschinen mit zusammengekoppeltern Antrieb, wobei jeder Brennkraftmaschine ein eigenes Regelsystem mit einer Brennstoffzumeßeirarichtung zugeordnet ist, das von einer ersten Steuergröße über ein allen Brennkraftmaschinen gemeinsames Bedienungsglied und von einer die Stellung der betreffenden Brennstoffzumeßeinrichtung berücksichtigenden zweiten Steuergröße beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die erste Steuergrölie in jeder Brennstoffzumeßeinrichtung vorgeschaltete Drehzahlregler eingegeben wird und daß auf jedes Regelsystem eine die Stellungen der Brennstoffzumeßeinrichtungen aller Brennkraftmaschinen berücksichtigende dritte Steuergröße einwirkt. üo

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, für eine mit Druckmittel betätigte Brennkraftmaschinen- * steuerung mit einem Hauptsteuerventil in einer Steuerzentrale und je einem jeden Regler einstellenden Stellzylinder, dadurch gekennzeichnet, daß von der Brennstoffzumeßeinrichtung jeder Brennkraftmaschine (1, 2, 3) je ein Feinregelventil (16) betätigt wird, das einen der Füllung der Brennkraftmaschine entsprechenden Druck aussteuert, der einerseits auf die eine Seite eines mit dem Stellzylinder (13) zusammenwirkenden Kolbens (18) wirkt und andererseits mit Hilfe von Wechsel-Ventilen (19) mit den ausgesteuerten Drücken der übrigen Brennkraftmaschinen verglichen wird, wobei der höchste der ausgesteuerten Drücke die andere Seite aller mit den Stellzylindern (13) zusammenwirkenden Kolben (18) beaufschlagt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abkupplung einer Brennkraftmaschine von dem gemeinsamen Abtrieb die Wirkung der Vorrichtung für diese Brennkrau maschine aufgehoben wird und die Brennkraftmaschine für sich abgeregelt, stillgesetzt oder wieder angefahren werden kann.

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