DE2363047A1 - Anlass- und betriebsueberwachungssystem fuer eine brennkraftmaschine mit fortwaehrender verbrennung wie eine gasturbine - Google Patents

Description

Patentanwälte
Dipl.-Ing. W.Beyer Dipl.-Wirtseh.-Ing, B.Jochem

Frankfurt am Main Staufenstrasse 36

In Sachen:

Eord-Werke Aktiengesellschaft 5 Köln/ Bhein' Ottoplatz 2

Anlaß- und Betriebsüberwachungssystem für eine Brennkraftmaschine mit fortwährender Verbrennung wie eine Gasturbine.

Die Erfindung betrifft ein Anlaß- und Betriebsüberwachungssystem für eine Brennkraftmaschine mit forwährender Verbrennung wie eine Gasturbine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem Anlaßschalter, einer elektromagnetischen steuerbaren Brennstoffzuführeinrichtung, einer Zündeinrichtung für den zugeführten Brennstoff, einer Andrehvorrichtung für die Brennkraftmaschine, einem elektrisch reagierenden Verbrennungswechsler sowie mindestens einem bei einer bestimmten Drehzahl elektrisch reagierenden Drehzahlwächter,

Bisher bekannte Anlaßüberwachungssysteme für Brennkraftmaschinen mit fortwährender Verbrennung enthalten üblicherweise eine Vielzahl relaisbetätigter Schalter sowie druckgeschwindigkeitsüberwachender Schalter, welche den Anlaßvorgang bestimmen und ebenso einen Wiederzündvorgang für den Fall eines Erlöschens der Verbrennungsflamme bestimmen. Derartige Eelai-s haben einen beträchtlichen Strombedarf und stellen somit eine erhebliche Belastung der unabhängigen Energiequelle eines Kraftfahrzeugs dar. Einige der

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relaisbetätigten Schalter sind wegen der erforderlichen hohen Strombelastbarkeit und der großen Zahl von Schaltzykien, die für eine brauchbare Lebensdauer des Steuersystems abverlangt -werden, verhältnismäßig teuer. Die Schalter neigen außerdem bei mechanischen Stößen, wie sie häufig in Kraftfahrzeugen auftreten, zu einem plötzlichen Versagen; ein solches plötzliches Versagen kann das gesamte Steuersystem außer Betrieb setzen, wenn ein solcher vom Versagen betroffener Schalter ein entscheidendes Eelais steuert, das im Fehlerfall falsch erregt oder entregt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anlaß- und Betriebsüberwachungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das sie entgegen den bekannten Systemen durch eine minimale elektrische Stromaufnahme und eine Vereinfachung sowohl Kostensenkung in den elektrischen Schaltern auszeichnet. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine den Anlaßschalter mit den übrigen Ein- bzw. Vorrichtungen des ÜberwaGhungssystem verbindende logische Schaltung mit elektronischen Festkörper-Bauelementen zur Steuerung der Erregung und Entregung der Brennstoffzuführeinrichtung, der Zündeinrichtung und der Andrehvorrichtung in Abhängigkeit von den Verbrennungswächtern, dem Drehzahlwächter und dem AnIaßsehalter.

Logische Schaltelemente, die aus elektronischen Festkörper-Bauelementen bestehen, haben eine extrem große Lebensdauer, und der sehr geringe Strombedarf derartiger logischer Schaltungselemente und der damit zusammenarbeitenden Schalter ergibt.ein außerordentlich dauerhaftes Überwachungssystem.

Die für die logische Schaltung gemäß der Erfindung verwendeten Festkörper-Bauelemente können ODER-Gatter, NICHT/ODER-Gatter _ sog. NOR-Gatter - TOID-Gatter und

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KICHd?/IMD-Gatter - sog. NAND-Gatter - sein. Ausgangssteuerkreise werden mit der logischen Schaltung derart verknüpft, daß sie.die notwendigen Ströme zur Betätigung der verschiedenen Relais, Warnlampen und Elektromagnet^ bereitstellen. Im Rahmen der Erfindung wird eine logische Schaltung unter Verwendung von NOR-Gattern wegen der verminderten Kosten, des geringen Strombedarfs und der großen Zuverlässigkeit bevorzugt. Der gesamte Strömbedarf eines Steuersystems gemäß der Erfindung mit NOR-Gattern einschließlich dem Strombedarf für die Steuerstromkreise beträgt etwa 0,7 Ampere bei 12 Volt, was gegenüber einem Strombedarf von 4,1 Ampere, wie er bei einem vergleichbaren bekannten System in Relaisausführung erforderlich ist, als sehr gering angesehen werden muß.

Der erfindungsgemäß verwendete Verbrennungswächter kann ein nach dem Temperaturdifferenzprinzip arbeitender Schalter sein oder ein von einem Lichtfühler betätigter Schalter, der auf das bei der Verbrennung erzeugte Licht anspricht.

Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung'näher erläutert, in welcher die logische Schaltung eines Anlaß- und Betriebsüberwachungssystems der Erfindung dargestellt ist.

Gemäß der Darstellung in der Zeichnung enthält das Überwachungssystem eine Batterie 10, die als elektrische Energiequelle dient. Die positive Klemme der Batterie ist über eine Sicherung 12 und einen herkömmlichen Kraftfahrzeug-Zündschalter mit einer HauptStrangleitung 14 verbunden. Eine Masseleitung 16 ist mit der negativen Klemme der Batterie 10 verbunden. Es verdient Beachtung, daß die Masseleitung 16 sich an der rechten Seite des Schaltplans nach unten und dann an der Unterseite entlang

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nach links und von dort wieder nach aufwärts innerhalb der Hauptstrangleitung 14 erstreckt. Eine (nicht dargestellte) elektrische Brennstoffpumpe ist gleichfalls über den Schalter 13 an die Batterie 10 angeschlossen und erhält ' Strom, sowie die elektrische Energie auch der Hauptstrangleitung 14 zugeführt wird.

Ein Widerstand 18 verbindet die Haupt Strangleitung 14 mit einer Eingangsklemme 20 eines NOR-Gatters 22 in Form eines Festkörper-Bauelements. Ein Brennstoffdruck-Überwachungsschalter 24, der bei Brennstoffdrücken unterhalb eines vorbestimmten Wertes offen ist, verbindet die Klemme 20 mit der Masseleitung 16 bei Brennstoffdrücken oberhalb dieses Wertes. Die Ausgangsklemme des NOR-Gatters 22 ist über einen Steuerstromkreis 26 an die Parallelschaltung eines Anlasserrelais 28 und einer bei Anlasserbetätigung aufleuchtenden Warnlampe 30 angeschlossen. Das Anlasserrelais schaltet einen (nicht gezeigten) Andrehmotor für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ein«

Ein Widerstand 32 verbindet die HauptStrangleitung 14 mit einer Eingangskiemme 3^ eines NOR-Gatters 36. Die Ausgangsklemme des NOR-Gatters 36 ist mit der Eingangsklemme eines NOR-Gatters 38 verbunden, und die Ausgangsklemme dieses NOR-Gatters 38 ist wiederum mit der Eingangsklemme eines NOR-Gatters 40 verbunden. Von der Ausgangsklemme des NOR-Gatters 40 führt eine Leitung zu einer Eingangklemme eines NOR-Gatters 41, dessen andere Eingangsklemme 42 ständig an Masse liegt. Die Ausgangsklemme des NOR-Gatters 41 ist mit der anderen Eingangsklemme des NOR-Gatters 22 verbunden. Ein Drehzahlüberwachungsschalter 26, welcher bei einer Turbinendrehzahl von etwa 10% der Nenndrehzahl öffnet und darunter schließt, dient zur Verbindung der Eingangsklemme 3^ des NOR-Gatters 36 mit der Masseleitung 16.

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Ein von Hand betätigbarer Anläßschalter 50 verbinden die Eauptstrangleitung 14 mit der einen Eingangskiemme eines NOR-Gatters 52. Die Ausgangsklemme des NOR-Gatters 52 ist mit der Eingangsklemme eines NQR-Gatters 36, einer Eingangsklemm'e eines NOR-Gatters 5^· und. einer Eingangsklemme eines NOR-Gatters 84 verbunden. Das NOR-Gatter 54 ist mit seiner anderen Eingangsklemme unmittelbar an die" Masseleitung 16 angeschlossen. Die Ausgangsklemme des NOR-Gatters 54 ist mit der anderen Eingangsklemme des NOR-Gatters 52 verbunden und bildet damit einen Regelkreis, welcher das Ausgangssignal des NOR-Gatters 52 nach einer kurzzeitigen Betätigung des Anlaßschalters 50 festlegt.

Eine Eingangsklemme des NOR-Gatters 56 ist mit der Eingangsklenae 34 des NOR-Gatters 36 und die andere Eingangsklemme des KOR-Gatters 56 unmittelbar mit der Masseleitung 16 verbunden. Die Ausgangsklemme des NOR-Gatters 56 ist an die Eingangsklemme eines NOR-Gatters 58 angeschaltet·. Ein Widerstand 60 verbindet eine andere Eingangsklemme des NOR-Gatters 58 mit der Hauptstrangleitung 14, und ein Drehzahlüberwachungsschalter 64, der oberhalb einer Turbinendrehzahl von etwa 44% der Nenndrehzahl offen ist, schließt bei geringeren Drehzahlen und verbindet die Klemme 62 mit der Masseleitung 16. Ein Widerstand 66 verbindet die Eingangsklemme 68 eines NOR-Gatters 70 mit der Hauptstrangleitung 14. Ein Schalter 72, der offen ist, wenn keine Verbrennung innerhalb der Maschine gemeldet wird, schließt, wenn die Meldung einer solchen Verbrennung erfolgt und verbindet die Eingangsklemme 68 mit der Masseleitung 16. Die andere Eingangsklemme des NOR-Gatters 70 ist unmittelbar mit der Masseleitung 16 verbunden, und die Ausgangsklemme des NOR-Gatters 70 ist an eine Eingangskleüime 71 eines NOR-Gatters 58 angeschlossen.

Die verbleibende Eingangsklemme 73 des NOR-Gatters 58 is~t mit der Ausgangsklemme des NOR-Gatters 40 verbunden. Die

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Ausgangsklemme des NOR-Gatters 40 wiederum ist mit einer Eingangsklemme des NOR-Gatters 38, der Eingangskiemme eines Startzeitgebers 74, der Eingangsklemme eines NOR-Gatters 136 und dem SteuerStromkreis 43 vor einem Luftpumpenrelais ' verbunden. Der Start zeitgeber 74 ist ein im Handel verfügbares Schaltungselement, das ein "MILL"-Signal an seinem Ausgang bis zum Ende eines vorgegebenen Zeitintervalls erzeugt, woraufhin dann ein "Eins"-Signal erzeugt wird. Dieser Zeitintervall wird von einem "Eins"-Signal des Startzeitgebers in Lauf gesetzt, und dessen ¹¹NULL"-Ausgangssignal kann durch ein "NULL"-Signal zurückgestellt werden, das seinem Eingang aufgegeben wird. Die Ausgangskleinme des Starrzeitgebers 74 ist mit einem Eingang eines NOR-Gatters 76 verbunden«, Die Ausgangskiemine des M)R-Gatters 76 ist mit der Eingangsklemme eines NOR-Gatters 78 verbunden, deren Ausgangsklemme mit der anderen Eingangsklemme des NOR-Gatters 76 verbunden ist und dadurch einen Regelkreis mit den KOP-Gattera 52 und 54 bildet. Das NOS-Gatter 78 ist außerdem mit seinem Ausgang an eine Eingangsklemme eines NOR-Gatters 40 und einer Eingangsklenme eines NOR-Gatters 80 angeschlossen.

Eine andere Eingangsklemme des I,OR-Gatters 40 und eine andere Eingangsklemme des NOR-Gatters 80 sind mit der Eingangsklemme 62 des NOR-Gatters 58 verbunden. Auf diese Weise verbindet der Schalter 64, wenn er geschlossen ist, die Eingangskiemmen der NOR-Gatter 40, 58 und 80 mit der Kasseleitung 16. Das NOR-Gatter 80 ist mit seiner ,Ausgangsklemme an eine Eingangsklenme eines NOR-Gatters 82 angeschlossen, deren Ausgangskiemme mit einer Eingangski ecime eines NOR-Gatters 84'verbunden ist. Die Ausgangsklerjne des NOR-Gatters 84 ist mit einem Steuerkreis 86 verbunden, der vor dem Berätigungsmagneten 88 eines Brennstoff Ventils geschaltet ist. Das NOR-Gatter 84 ist außerdem mit seiner Ausgangsklemme an eine Eingangsklemme eines NOR-Gatters 90 angeschlossen, und dieses NOR-Gatter 90

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ist mit seiner Ausgangsklemme an die eine Eingangskiemme des NOR-Gatters 84 angeschlossen und bildet dadurch einen weiteren Regelkreis. Ein einpoliger Umschalter liegt mit seinem Schaltarm 92 an der anderen Eingangskiemme des NOR-Gatters 90. Der Schaltarm 92 kann einmal gegen einen Festkontakt 94- bewegt 'werden, der mit der Ausgangsklemme des NOR-Gatters 40 verbunden ist, und zum anderen mit einem Festkontakt 96. Wenn der Schalt arm 92 am Festkontakt 94 anliegt, ist ein Wiederzünden verhindert. Wenn hingegen der- Schaltarm 92 am Festkontakt 96 anliegt, kann das Wiederzünden vonstatten gehen.

Die Ausgangsklemme des NOR-Gatters 58 ist mit der Eingangsklemme eines Wiederzünd-Zeitgebers 100 verbunden. Der Wiederzünd-Zeitgeber 100 arbeitet ähnlich wie der Startzeitgeber 74. Der Ausgang des Wiederzünd-Zeitgebers 100 ist an eine Eingangsklemme eines NOR-Gatters 102 angeschlossen. Der Ausgang des NOR-Gatters 102 ist mit einer Eingangsklemme eines NOR-Gatters 104· verbunden, und die Ausgangsklemme dieses NOR-Gatters 104 ist mit der Eingangsklemme des NOR-Gatters 102 verbunden und bildet einen Regelkreis. Das NOR-Gatter 104 ist weiterhin mit seiner Ausgangsklemme an eine Eingangsklemme des NOR-Gatters 40 und an das NOR-Gatter 80 angeschlossen. Die anderen Eingangsklemmen der NOR-Gatter 78, 82 und 104-sind an die Ausgangsklemme des NOR-Gatters 70 angeschlossen, Das NOR-Gatter 70 ist außerdem mit seiner Ausgangsklemme über eine Warnlampe 106 an die Kasseleitung 16 angeschlossen.

Ein Widerstand 108 verbindet die HauptStrangleitung 14 mit einer Eingangsklemme 110 eines NOR-Gatters 112. Die Eingangsklemme 110 ist über eine Warnlampe 114- mit der Masseleitung 16 verbunden. Ein normalerweise geschlossener Schalter 116 öffnet, wenn die Maschinentemperatur und die Maschinendrehzahl vorbestimmte Werte überschreiten, und

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verbindet dann die Eingangsklemme 110 mit der Masseleitung 16. Die Eingangsklemme 110 ist -weiterhin mit einer Eingangsklemme des NOR-Gatters 84· verbunden. Die Ausgangs-. klemme des ITOE-Gatters 112 ist mit der Eingangsklemme eines NOR-Gatters 118 verbunden, und die Ausgangsklemme dieses NOR-Gatters 118 ist mit einer Eingangsklemme des NOR-Gatters 112 zur Bildung eines "Regelkreises verbunden. Das NOR-Gatter 118 hat ferner eine Verbindung seiner Ausgangsklemme mit einer Eingangsklemme des NOR-Gatters 84.

Die Hauptstrangleitung 14- ist über einen Widerstand 120 mit einer Eingangsklemme 121 eines NOR-Gatters 122 verbunden. Ein normalerweise offener Hilfsaggregatschalter 114-schließt im Pail einer Hilfsaggregatestörung und verbindet die Eingangsklemme 121 des NOR-Gatters 122 mit der Kasseleitung 16. Die andere Eingangsklemme des NOR-Gatters 122 ist unmittelbar mit der Masseleitung 16 verbunden, und die Ausgangsklemme des NOR-Gatters 122 ist an eine Eingangsklemme des NOR-Gatters 84- angeschlossen. Das NOR-Gatter 118 ist mit seiner anderen Eingangsklemme mit der Eingangsklemme 62 des NOR-Gatters 58 verbunden. Ein NOR-Gatter 126 hat eine Eingangsklemme mit der Klemme 62 und die andere Eingangsklemme unmittelbar mit der Masseleitung 16 verbunden. Die Ausgangsklemme des NOR-Gatters ist über einen Steuerstromkreis 128 und eine Diode 130 an eine Zündeinrichtung 132 angeschlossen. Sie ist ferner mit der Klemme 96 und einem Steuerkreis 14-2 und einer Meldelampe 144 verbunden.

Ein Widerstand 134- verbindet die Haupt Strangleitung 14- mit der einen Eingangsklemme 135 eines NOR-Gatters 136. Ein normalerweise offener Schalter 138 schließt entweder bei geringem Öldruck oder hoher öltemperatur und verbindet dann die Klemme 135 des NOR-Gatters 136 mit der Masseleitung 16. Eine Warnleitung 140 verbindet ferner die

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Klersse 135 mit &e^r Masseleitung 16. Die Ausgangskiemme des KOS-Gatters 136 ist an die zuletzt verbleibende Eingangsklemme des IiOR-Gatters 84- angeschlossen.

Arbeitsweiser

Die ΙίΌΗ-Gatter der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung sind binäre Logikelemente, in denen die Gatter nur zwei elektrische Potentialstufen berücksichtigen, die als "XJLL"-Wert und-"Eins"-Wert bezeichnet werden können. Ein "MJLL"-Wert entspricht dem Potential in der Masseleitung und ein "Eins"-Wert entspricht einem Potential₅ das etwas unter den der HauptStrangleitung 14 liegt« Eine "Eins" an irgendeiner Eingangsklemme eines NOR-Gatters erzeugt ein "ITULL"«Signal , an dessen Ausgangsklemme. Wenn alle Eingangskieznnen eines KÖR-Gatters auf "MJLL"'-Mveau liegen, erscheint an äer JLiisgangsklemme dieses KOR-Gatters eine "Eins". Die Widerstände 16, ?2₃ 60, 66, 10S_s 120 und Laben charakteristischer-weise sine Größe von etwa 100 Ohm. Jedem Widerstand ist ein Schalter zugeordnet_s bei aessei: Schließen der Widerstand an die .Masseleitung 16 gelegt wird, z.B. ist der Schairer 24- dem Widerstand 18 zugeordnet usw. Wenn sein zugeordneter Schalter offen ist, führt der Widerstand die Spannung; der HauptStrangleitung 1A- zu der Eiiif^angsklesKne eines i\^:OH-Gai;ters, mit welchem der Widerstand verbunden ist, und erzeugt dadurch eine "Eins" an dessen Eingangski erase. Ein Schließen des dein Widerstand zugeordneten Schalters vermindert das Spannungsniveau an der Eingang ski e nun e auf ¹¹IJULL".

In der nachfolgenden Beschreibung sind die Eingangsklessen, der einzelnen KOH-Gatter, auf welche bezug genommen wird, als erste Eingansskieiame, zweite Eingangsklemme us*/, bezeichnet. Die erste Eingangsklemme ist die oberste in der Zeichnung, die Zweite die nächste darunter USVi ·

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Ein Anlaßvorgang .für eine Gasturbine läuft in folgender Weise ab'. Der Fahrer schließt Inirzzeitig den Anlaßschalter 50 und gibt damit eine "Eins⁸¹ an die eine Eingangskiemme des NGE-Gatters 52. Das EOR-Gatter 52 erzeugt eine "MJLL" an seiner Ausgangsklemmen das !«OR-Gatter 5^- &at dann eine "IaJLL" an ,neder seiner Eingangsklemmen und erzeugt deshalb eine "Eins" an seiner Ausgangsklemme. Die "Eins" von der Ausgang ski esine des liOR-Gatters 52 wird der anderen Eingangski ernme des NOR-Gatters 52 aufgegeben und verriegelt dadurch das ITOR-Gatter 52 in eines Zustand, in welchem der Ausgang des NQR-Gatters 52 auf "JHJLL-"-Hiveau bleibt«

Da sich die Turbine 121 Stillstand befindet«, ist der Dreh-» sahlüberivi-chungsschalter- 46 geschlossen, und an jeder EingangsklenLse des IiOR-Gatters 36 erscheint eine "IiULL" „ Das NOR-Gatter 3& erzeugt eine "Eins" 'an einer Eingangs— kler.se des ITGÄ-Gstters 3S₃ "οΐιά das NOR-Gatter 38 seinerseits gibt eine ^ftIIULL" auf die eine Eingangskieciae des l'iQR-Qs.tzers 4-0 * Der Drehzahlüberwachungsscharn er 60 isr geschlossen und gibt eine ^!ϊΗϋϋ^:Γ zur zweiten Singangsklenmie des ItöR-Gatters 40· Der Start zeitgeber 74 hat ein "KULL"-Signal am Ausgang., das an der ersten Eingangsklense des NOR-Gatterε ?6 erscheint. Die andere Eingangski ensie des KOR-Gatters /6 befindet sich ebenso auf "riiJLL"-liiveau, so α aß das KOR-Gattei"* 7& eine "Eins" zum Eingang des NOR-Gatters 78 liefert.

Bas ΓΤΟΞ-Gatrer 78 seinerseits gibt eine "ITULL" sur dritten Eingang ski eisn e des ITOR-Ga tters 40. In ähnlicher Weise erscheint, da -der Schalter innerhalb des Wiedersünd-Zei'jgebers 100 offen isr_s eine "ITULL ⁿ an ,jeder Eingangski ensie des irCR-Gatters Ί02, die eine "Eins" sur Eingangsklemiae des ICOR-Satiers 104 liefert» Las 1TOR-Gat"ex· gibt dadurch eine ^fiEÜLL^s: sur vierten una letzten Eingangs™ klenne des ITOR-Gatters ^O _β Ds r'eae der- Eingang ski eiainen des

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NOR-Gatters 40 sich, auf "KUIiL"-Niveau befindet, erzeugt das NOR-Gatter 40 eine "Eins" an seiner Ausgangskiemme und erregt damit den Steuerkreis 43 und betätigt dadurch, das Luftpumpenrelais 44.

Der Breimstoffdruck-Überwachungsschalter 24 schließt, wenn der Brennstoffdruck an der Einspritzdüse innerhalb der Brennkammer einen vorbestimmten Minimalwert erreicht,, und gibt dann eine "EULL" an die Eingangsklemme 20 des KOR-Gatters 22. Die "Eins" an der Ausgangsklemme des NOR-Gatters 40 wird der einen Eingangsklemme des NOR-Gatters zugeführt, das eine "NULL" der Eingangsklemme des NOR-Gatters 22 aufgibt. Das NOR-Gatter 22 hat damit eine "NULL" an Jeder Eingangskiemne und liefert eine "Eins" zum Steuerkreis 26. Der Steuerkreis 26 erregt das Starterrelais und schaltet die Warnlampe 30 ein. (Es ist zu beachten, daß der geschlossene Schalter 64 eine "NULL" zu einer Klemme des NOR-Gatters 126 liefert, an deren anderer Eingangskiemme immer ein "NULIASignal anliegt, so daß das NOR-Gatter 126 eine "Eins"' dem Steuerkreis 128 zuführt und dadurch die Zündeinrichtung 132 und den Steuerkreis 142 zur Einschaltung der Meldelampe 144 erregt).

Das Magnetventil 88 ist aufgrund des folgenden Ablaufs offen. Das "Eins"-Niveau am Ausgang des NOR-Gatters wird über den Festkontakt 96 und den Schaltarm 92 zur zvreiten Eingangsklemme des NOR-Gatters 90 geführt, !•as NOR-Gatter 90 drückt somit eine "NULL" dem ersten Eingang des NOR-Gatters 94 auf. Das NOR-Gatter 52 liegt mit seinem Ausgang auf "NULL" fest und liefert eine "NULL" zur zweiten Eingangskleinme des NOR-Gatters 84. Der dritte Eingang des NOR-Gatters 84 ist "NULL" weil es sich dabei um den Ausgang des NOR-Gatters 82 handelt, der eine "Eins" an seiner ersten Eingangskiemme als Folge von lauter "!TOLLEN" hat, die den drei Eingangsklemmen des KOR-Gatters 80 aufgegeben sind. Diese drei "NULL'I-Eingänge

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zum NOR-Gatter 80 sind der "NULL"-Ausgang des MOE-Gatters 78 , der "ITULL"-Ausgang des NOR-Gatters 104 und das "MJLL'¹-Ausgangssignal des Drehzahlüberwachungsschalters 64* Der vierte Eingang zum NOR-Gatter 84 ist ein "NULL"-Signal, ■welches von dem normalerweise geschlossenen Hochtemperatur/ Hochdrehzahl-Schalter 116 erhalten wird. Der fünfte Eingang zun NOR-Gatter 84 ist ein "NULL"-Ausgang vom NOR-Gatter 118. Das Ausgangssignal am NOR-Gatter 118 ist eine "NULL", weil dessen erster Eingang eine "Eins" als Ausgang des NOR-Gatters 112 ist, welche die "NULL" vom Schalter an seinem ersten Eingang und die "NULL" des NOR-Gatters an seinem zweiten Eingang hat. Das NOR-Gatter 122 hat eine "ITULL"-Ausgäbe, weil eine "Eins" an seinem ersten Eingang von dem Hilfsaggregatschalter 184- anliegt, solange keine Störung an den Hilfsaggregaten vorliegt. Die NULL-Ausgabe des NOR-Gatters 122 bildet den sechsten Eingang zum NOR-Gatter 84·. Der siebente Eingang zum NOR-Gatter ist eine "ITULL", die als Ausgabe des NOR-Gatters 136 erhalten wird, welches die Ausgabe "Eins" des an seinen ersten Eingang geführten NOR-Gatters 40 hat«

In Zusammenfassung der vorstehenden Beschreibung läßt sich somit feststellen^ daß das vorübergehende Niederdrücken des AnIaßschaIters 50 das Startrelais 28, das Luftpumpenrelais 44 und die Zündeinrichtung 132 erregt und das Brennstoffmagnetventil 88 öffnet. Ferner wird das "Eins"-Signal des NOR-Gatters 40 dem Startzeitgeber aufgegeben und veranlaßt den J&nlauf eines Zeitintervalls wie fünf Sekunden, an dessen Ende ein "Eins"-Signal an dessen Ausgang erscheint und dem ersten Eingang des NOR-Gatters 76 aufgegeben wird. Verbrennung in der Brennkammer wird durch Schließen des Schalters 72 gemeldet, der somit ein Verbrennungswächter ist« Dies führt zum Anstehen einer "NULL" am ersten Eingang des NOR-Gatters 70, und der Ausgang des NOR-Gatters 70 schaltet von "IiULL" auf "Eins" um_? weil sein zweiter Eingang immer "NULL"

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ist. Das "Eins"-Signal am Ausgang des NOR-Gatters 70 wird durch entsprechenden zweiten Eingängen der NOR-Gatter 78, 82 und 104 aufgegeben und hemmt Änderungen in deren auf "ITULL" befindlichen Ausgängen. Wenn somit der Startzeitgeber ?4 abgelaufen ist und eine "Eins" zum ersten Eingang des NOR-Gatters 76 liefert, um dessen Ausgang auf "NULL" umzuschalten, bleibt die Ausgabe des NOR-Gatters 78 auf "NULL". In ähnlicher Weise bleiben die Ausgaben der NOR-Gatter 105 und 82 auf "NULL". .

Das Auftreten einer Verbrennung erlaubt der Maschine zu beschleunigen. Wenn die Maschinendrehzahl etwa 10% der Nenndrehzahl erreicht, öffnet der Brehsahlüberwachungsschalter 46 und gibt eine "Eins" an die ersten Eingänge der NOR-Gatter 36 und 56. Die Ausgaben dieser Gatter werden "NULL". Bei Maschinendrehzahlen oberhalb etwa 44% der Nenndrehzahl öffnet auch der'Drehzahlüberwachungsschalter 64 und gibt eine "Eins" auf den zweiten Eingang des NOR-Gatters 40, Dies führt am Ausgang des NOR-Gatters 40 zu einer "MJLL", die ihrerseits den Steuerkreis 43 und das Luftpunpenrelais 44 entregt und eine "NULL" dem zweiten Eingang des NOR-Gatters 41 zuführt, wodurch dessen Ausgang auf eine "Eins" umgeschaltet wird. Die "Eins"-Ausgabe des NOR-Gatters 41 wird dem zweiten Eingang des NOR-Gatters aufgegeben, schaltet dessen Ausgabe auf "NULL" um und führt zur Entregung des Startrelais 28. Das "Eins"-Signal, das erhalten wird, wenn der -Drehzahlüberwachungsschalter 64 öffnet, wird weiterhin dem ersten Eingang des NOR-Gatters 126 aufgegeben. Dies schaltet dessen Ausgabe auf "NULL" um, entregt den Steuerkreis 128 für die Zündeinrichtung 132 und den Steuerkreis 142 für die Meldelampe 144.

Es sei nun angenommen, daß das Anfahren der Maschine durch kurzzeitiges Niederdrücken des Startschalters 50 eingeleitet worden ist, jedoch keine Verbrennung durch den. Verbrennungswächter festgestellt wird. Dies bedeutet,

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daß der Verbrennungsüberwachungsschalter 72 nicht schließt. Auch hierbei erscheint nach etwa fünf Minuten eine "Eins" am Ausgang des Start Zeitgebers 74- und wird dem ersten Eingang des NOR-Gatters 76 aufgegeben. Die Ausgabe des NOR-Gatters 76 wird zu "NULL", welche dem ersten Eingang des NOR-Gatters 78 aufgegeben wird. Die zweite Eingabe des NOR-Gatters 78 ist ebenso eine "NULL", weil diese Eingabe von der Ausgabe des NOR-Gatters 70 erhalten wird, welches an seinem ersten Eingang die "Eins" von dem Verbrennungsüberwachungsschalter 72 hat. Deshalb gibt das NOR-Gatter 7Q eine "Eins" aus. Dieses Signal wird dem NOR-Gatter 80 zugeführt, dessen Ausgabe auf "NULL" umschaltet. Die "NÜLI/'-Ausgabe des NOB-Gatters 80 wird dem ersten Eingang des NOR-Gatters 82 zugeführt, und die zweite Eingabe des STOR-Gatters 82 ist gleich der "NULL"-Ausgabe vom NOR-Gatter 70. Als Folge hiervon ist die Ausgabe des NOR-Gatters 72 eine "Eins", die dem dritten Eingang des NOR-Gatters 82 zugeführt wird. Die Ausgabe des NOR-Gatters 84 wird zu einer "NULL", und der Steuerkreis 86 für das Brennstoffmagnetventil 88 wird entregt und führt zum Schließen des Ventils. Es verdient Beachtung, daß das "Eins"-Signal am Ausgang des NOR-Gatters 7d im dritten Eingang des NOR-Gatters 40 zugeführt wird und an dessen Ausgang eine "NULL" erzeugt. Eine "NULL" an dieser Stelle entregt das Startrelais 28 und das Luftpuarpenrelais 44 in vorbeschriebener Weise.

Es sei nun angenommen, daß ein normales Anlassen der Haschine stattgefunden hat und daß die Maschine eine Leerlaufdrehzahl von etwa 35% der Nenndrehzahl erreicht hat, daß aber ein Erlöschen der Flammen (Abbrechen der Verbrennung) nachfolgend auftritt. In solch einem Fall werden die Drehzahlüberwachungsschalter 46 und 64 beide bereits geöffnet haben, wenn die Maschine die Leerlaufdrehzahl erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt liegt am Startzeitgeber 74- ein "ITULL"-Signal an dessen Ausgang, weil der

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Startzeitgeber durch eine "NULL" zurückgestellt worden ist, die seinem Eingang von dem Ausgang des NOR-Gatters 40 aufgegeben worden ist. Somit hat das NOR-Gatter 7'6 eine "NULL" an beiden Eingängen und erzeugt eine "Eins" an seinem Ausgang. Der BrennstoffÜberwachungsschalter 72 Öffnet, wenn die Verbrennung nicht langer festgestellt wird. Eine "NULL" erscheint am Ausgang des NOR-Gatters 70 und wird dem vierten Eingang des NOR-Gatters 58 und den zweiten Eingängen der NOR-Gatter 48, 82 und 104 aufgegeben. Der Ausgang des NOR-Gatters 78 bleibt auf "NULL"· und dieser Wert wird dem ersten Eingang des NOR-Gatters 80 zugeführt. Weil der Geschwindigkeit süberwachungsschalter 64 offen ist, liefert der eine "Eins" zum dritten Eingang des NOR-Gatters 80. Das Ergebnis ist eine "NULL*¹ am Ausgang des NOR-Gatters 80, und diese "NULL" wird dem ersten Eingang des NOR-Gatters aufgegeben. Die Aufgabe der vorerwähnten "NULL" auf den zweiten Eingang des NOR-Gatters 82 beim Erlöschen der Flammen erzeugt deshalb eine "Eins" an dessen Ausgang, die im dritten Eingang des NOR-Gatters 84 zugeführt wird. Dies schaltet die Ausgabe des NOR-Gatters 84 auf "NULL" um und entregt den Steuerkreis 86 für das Brennstoffmagnetventil 88 zur Unterbrechung der Brennstoffzufuhr. Die "IuJLL"-Ausgabe des NOR-Gatters 84 wird dem ersten Eingang des NOR-Gatters 90 aufgegeben. Weil die zweite Eingabe zum NOR-Gatter 90 eine vom NOR-Gatter 126 erhaltene "NULL" ist, ist die Ausgabe des NOR-Gatters 90 eine "Eins", die dem ersten Eingang des NQR-Gatters 84- aufgegeben wird und dessen Ausgang auf "NULL" verriegelt.

Im Zeitpunkt des Erlöschens der Flammen ist eine "NULL" am Ausgang des NOR-Gatters 40 vorhanden und wird dem ersten Eingang des NOR-Gatters 58 aufgegeben. Die zweite Eingabe des NOR-Gatters 58 ist eine "NULL", die vom Ausgang des NOR-Gatters 56 erhalten wird, welches seinerseits von den Geschwindigkeitsüberwachungsschalter 46 gesteuert wird. Die vierte Eingabe zum NOR-Gatter 58 ist eb.enso

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eine "NULL" als Folge des vorstehend erwähnten öffnens des Verbrennungsüberwachiingsschalters 72· Nur am dritten Eingang des NOR-Gatters 58 liegt ein "Eins"-Signal an, das von der Offenstellung des Drehzahlüberwachungsschalters 64- herrührt. Das Erlöschen der Flammen bewirkt jedoch ein Abfallen der Ma.schinendreh.zahl bis zu einem Wert, bei welchem der Drehzahlüberwachungsschalter 64- schließt« Dann erscheint eine "NULL" am dritten Eingang des NOR-Gatters 58, eine "Eins" wird an dessen Ausgang erzeugt, und der Widerzünd-Zeitgeber 100 wird in Lauf gesetzt. Seine .Aufgabe schaltet von "NULL" auf "Eins" am Ende der gegebenen Zeit ab. Im selben Zeitpunkt, in welchem die Wiederzündzeit in Lauf gesetzt wird, wird die durch Schließen des Drehzahlüberwachungsschalters 64· erzeugte "NULL" dem ersten Eingang des NOR-Gatters 126 aufgegeben, was zu einem "Eins"-Signal an dessen Ausgang führt, welches den Steuerkreis 128 für die Zündeinrichtung 132 erregt. Die vom Schließen des Drehzahlüberwachungsschalters 64- erzeugte "NULL" wird ferner dem .dritten Eingang des NOR-Gatters 80 aufgegeben, das dann "NULLEN" an allen seinen Eingängen hat und demzufolge eine "Eins" an seinem Ausgang erzeugt. Eine "Eins" am Ausgang des NOR-Gatters 80 bewirkt eine "NULL" am Ausgang des NOR-Gatters 82, die dem dritten Eingang des NOR-Gatters 84 aufgegeben wird. Weiterhin wird die "Eins"-Ausgabe des NOR-Gatters 126, die zur Erregung der Zündeinrichtung verwendet wurde, dem zweiten Eingang des NOR-Gatters 90 zugeführt. Es ist bemerkenswert, daß, wenn der Schaltarm 92 gegen den Festkontakt 94- bewegt wird, dann die zweite Eingabe zum NOR-Gatter 90 eine "ITULL" ist und ein Wiederzünden verhindert wird. Die Ausgabe des NOR-Gatters 90 wird eine "NULL", die dem ersten Eingang des NOR-Gatters 84- aufgegeben wird. In diesem Augenblick sind alle Eingaben zum NOR-Gatter 84- "NULLEN", dessen Ausgabe somit eine "Eins"wird, und der Steuerkreis 86 für das Brennstoffmagnetventil 88 wird von neuem erregt

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und gibt die Zufuhr von Brennstoff zur Maschine frei.

Wenn der vorgeschriebene Versuch, ein Wiederzünden durch Betätigung der Zündeinrichtung und erneutes Zuführen von Brennstoff erfolgreich ist, wird dies durch Schließen des Verbrermungsüberwachungsschalters 72 gemeldet. Ein Schließen dieses Schalters ruft eine "Eins" am Ausgang des KOR-Gatters ?Ö hervor. Die "Eins"-Ausgabe des NOR-Gatters 70 wird den zweiten Eingängen der NOR-Gatter 7&i 62 und 104 augeführt und hält dadurch deren Ausgangssignale auf "NUEL"-Niveau. Mit der Ausgabe des NOR-Gatters 82 bei "NULL" bleibt die Brennstoffzufuhr zur Maschine aufrechterhalten. Auch wenn eine "Eins" am Ausgang des Wiederzünd-Zeitgebers 100 erscheint, hat dies keine. Wirkung auf den Ausgang des NOR-Gatters 104. Die Maschine beschleunigt bis zu einer Drehzahl oberhalb des Wertes, bei welchem der Drehzahlüberwachungsschälter 84 öffnet. Das öffnen des Drehzahlüberwachungsschalters 64 führt zur Aufgabe einer "Eins" zum ersten Eingang des NOR-Gatters 126 und erzeugt an dessen Ausgang eine "MJLL", durch welche der Steuerkreis 128 für die Zündeinrichtung 132 entregt wird.

Wenn der Wiederzünd-Zeitgeber 100 abläuft, bevor die Verbrennung wieder hergestellt ist, wird die an seinem Ausgang erzeugte "Eins" dem ersten Eingang des NOR-Gatters aufgegeben, schaltet dessen Ausgabe auf "NULL" um, und die Ausgabe des IIOR-Gatters 104, dessen Eingänge nunmehr zwei "MJLL"-Eingaben haben, wird eine "Eins". Die "Eins"-Ausgabe des ITOR-Gatters 104 wird dem zweiten Eingang des NOR-Gatters 80 zugeführt und schaltet dessen Ausgabe auf "NULL" um. Dies ändert die Ausgabe des NOR-Gatters 82 in eine "Eins", die ihrerseirs die Ausgabe des NOR-Gatters 84 auf "NULL" umschaltet und den Erregerkreis 86 für das Brennstoffisagnetventil 88 entregt.

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Die Überwachungsschaltung enthält verschiedene Schaltereingänge, die im Falle eines Fehlverhaltens der Maschine dazu verwendet werden, unmittelbar oder mittelbar "Eins"-Signale zu den Eingängen des NOR-Gatters 84 zu liefern. Eine "Eins" an irgendeinem dieser Eingänge ruft eine "NULL" am Ausgang des NOE-Gatters 84 hervor, welche den Steuerkreis 86 für das Brennstoffmagnetventil 88 entregt. Im Fall des Schalters 116 veranlaßt entweder eine unzulässige tJbertemperatur oder eine unzulässig hohe Drehzahl das öffnen dieses Schalters und damit die Erzeugung eines "Eins"-Signals, das dann unmittelbar dem vierten Eingang des NDR-Gatters 8^ eingegeben wird. Venn ein Hilfsaggregat ausfällt, schließt der Schalter 184- und führt ein ^BKÜLL"-Signal zum ersren Eingang des NOR-Gatters 122, und es wird an dessen Ausgang eine "Eins" erzeugt, weil eine "KULL" zu jeder Zeit an allen anderen Eingängen ansteht. Dieses "Eins"-Signal wird dem sechsten Eingang des HQR-Gatters 84 zugeführt. In Bezug auf den Schalter 138 führt entweder niedriger Öldruck oder hohe ölteinperatur zum Schließen dieses Schalters.. Dies ergibt eine "NULL" am zweiten Eingang des KOR-Gatters 136. Am ersten Eingang des XOR-Gatters 136 steht ebenso eine "MJLL" an (ausgenommen, das IvOR-Gatter 40 erzeugt eine "Eins" an seinem Ausgang während des Anlassens der Maschine). Dies führt zu einer "Eins" am Ausgang des KOR-Garters 136, die dem siebenten Eingang des XOR-Gatters 84 eingegeben wird.

Patentansprüche /

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Claims (9)

Patentansprüche

1./ Anlaß- und Betriebsüberwachungssystem für eine Brennkraftmaschine mit fortwährender Verbrennung wie eine Gasturbine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem AnlaSschalter, einer elektromagnetisch steuerbaren Brennstoffzufuhreinrichtung, einer Zündeinrichtung für den zugeführten Brennstoff, einer Andrehvorrichtung für die Brennkraftmaschine, einem elektrisch reagierenden Verbrennungswechsler sowie mindestens einem bei einer bestickten Drehzahl elektrisch reagierenden Drehzahlwächter, gekennzeichnet durch eine den AnlaßschaTter (50) nit den übrigen Ein- bzw. Vorrichtungen (88; 132; 28; 72; 46, 64, 116) des Überwachungssystems verbindende logische Schaltung mit elektronischen Festkörper-Bauelementen zur Steuerung der Erregung und Entregung der Brennstoffzuführeinrichtung (88), der Zündeinrichtung (132) und der Andrehvorrichtung (28) in Abhängigkeit von den Verbrennungsviäcater (72), dem Drehzahlwächter (46, 64, 116) und den Anlaßschalter (50).

2. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die logische Schaltung einen Startzeitgeber (74) und einen Wiederzündzeitgeber (100) enthält.

3. Überwachungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die logische Schaltung Kittel (58) zur Betätigung des Wiederzundzeitgebers (100) im Fall des Aufhörens der Verbrennung und des Absinkens der Kaschinendrehzahl unter einem bestimmten Wert enthält.

4. Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Startvorrichtung (28), die Brennstoff zuführeinrichtung (88) und die Zündeinrichtung (132) mit $e einem elektrischen Steuerkreis (26 bzw. 86 bzw. 128) versehen sind, daß zwei elektrische Drehzahlwächter (46, 64) vorgesehen sind, die bei einer ersten bzw, einer zweiten vorgegebenen Drehzahl ansprechen, und daß in der logischen Schaltung minde&tens folgende Kittel enthalten sind: erste Mittel aur Erregung der Steuerkreise (26, 86, 1-28) für die 'Andrehvorrichtung (28),die Brennstoffzuführeinrichtung (88) und die Zündeinrichtung (132), wenn der AnlaBschaiter (50) betätigt wird und die Drehzahl der Maschine unterhalb des ersten überwachten Wertes liegt, zweite Schaltungsmittel · zur Entregung des Steuerkreises (26) für die Andrehvorrichtung (28)5 "wenn die Drehzahl der Maschine den zweiten überwachten Wert übersteigt, und dritte Schaltungsmittel zur Entregung der Steuerkreise (26j 86, 128) für die Andrehvorrichtung (28) die,Brennstoffzuführeinrichtung (88) und die Zündeinrichtung (132), Tue&n der Verbrennungswächter (72) am Ende einer bestimmten, durch den 'Anlaßschaltsr (50) in Lauf gesetzte Zeitspanne keine Verbrennung meldet.

5. uben^aehungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet ₉ daß die logische Schaltung «eitere Schaltungsmittel zur Entregung des Steuerkreises (86) für die Brennstoffzuführeinrichtung (88) aufweist, wenn der Verbrennungswächter (72) beim übersteigen der zweiten überwachten Drehzahl keine Verbrennung meldet.

6. überwachungssystem nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung einen Wiederzündkreis sur Erregung der Steuerkreise (86, 128) für die Brennstoffzuführeinrichtung.(88) und die Zündeinrichtung (132) aufweist, wenn beim Überschreiten der ersten Drehzahl der Yerbrennungswächter (72)

"keine Verbrennung meldet _a ⁵ ■ .

098"? 7 / Q > 8

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"Cl"

7. Üb erwachungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die logische Schaltung Schaltungsmittel zur Begrenzung der Erregung der Steuerkreise (86, 128) für die Brennstoffzuführeinrichtung (88) und die Zündeinrichtung (132) aufweist, wenn beim Überschreiten der ersten, zu überwachenden Drehzahl der Verbrennungswächter (72) bis zum Ablauf der vom Anlaßschalter (50) in Lauf gesetzten Zeitspanne keine Verbrennung meldet.

8. Überwachungssystem nach Anspruch 5_t dadurch gekennzeichnet , daß die logische Schaltung einen Wiederzündkreis zur Erregung der Steuerkreise (86,128) für die Brennstoffzufuhreinrichtung (88) und die Zündeinrichtung (132) aufweist, wenn der Verbrennungswächter (72) . beim Überschreiten der ersten überwachten Drehzahl keine Verbrennung meldet.

9. Überwachungssystem nach Anspruch 8, d. adurchgekennzeichnet , daß die logische Schaltung weitere Schaltungsmittel zur Begrenzung der Erregung der Steuerkreise (86, 128) für die Brennstoffzuführeinrichtung (88) und die Zündeinrichtung (132) aufweist, wenn der Verbrennungswächter beim Überschreiten der zweiten überwachten Drehzahl bis zum Ablauf der vom Anlaßschalter' in Lauf gesetzten Zeitspanne keine Verbrennung meldet·

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