DE2435361A1

DE2435361A1 - Antriebsanlage, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2435361A1
Application number: DE2435361A
Authority: DE
Inventors: Charles Albert Amann; David Carl Sheridan
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1973-08-30
Filing date: 1974-07-19
Publication date: 1975-03-27
Also published as: FR2245500A1; SE7410951L; DE2435361B2; JPS5050509A; SE405577B; US3886729A; FR2245500B1; GB1451265A; CA1028508A

Description

W/Vh-3058 * -¹^ General Motors Corporation, D e t r ο· i t, Mich., V_-St.A

Antriebsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die einen hydrod^-nainischen Drehmomentwandler mit einem feststehenden Gehäuse, einem von einem Antriebstriebwerk angetriebenen Pumpenrad, einem mit einem Verbraucher verbundenen !Turbinenrad, und einem Leitrad enthält, dessen Umlaufmenge durch eine Stelleinichtung abhängig von Betriebsbedingungen veränderlich einstellbar ist.

Die erfindungsgemässe Antriebsanlage ist besonders für ein Gasturbinentriebv/erk enthaltende Antriebsanlagen geeignet.

Brennkraftmaschinen haben je nach ihrer Art als Hubkolben-Brennkraftmaschinen_fZwei- oder Einwellen-Gasturbinen u.dgl. jeweils besondere Betriebskennlinien, wobei sich die

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Leistung und das Drehmoment in Bezug auf die Drehzahl unterschiedlich ändern, wodurch sich Einflüsse auf die Beschleunigung und den Antrieb eines Fahrzeugs ergeben. Derartige Brennkraftmaschinen sehen eine Höchstleistung vor, die mit zunehmender Drehzahl ansteigt, wobei die Nennleistung bei der Nenndrehzahl bei voll geöffneter Drosselklappe bzw. maximaler Brennstoffzufuhr erreicht wird, während geringere Leistungen durch geringere Drosselklappenöffnungen oder zugeteilte Brennstoffmengen eingestellt werden können. Die Brennkraftmaschine wird bei ' stetigen Betriebsbedingungen nur die Leistung aufbringen, die das nachgeschaltete Getriebe aufnehmen kann, wird also durch dessen Leistungsaufnahmemöglichkeit begrenzt. Eis wird daher ; die Leistung der Antriebsmaschine mittels der Brennstoffregeleinrichtung undÜer Steuereinrichtung für die Aufnahmefähigkeit des Getriebes gesteuert. Das Getriebe hat hierzu Einrichtungen, um die Leistungsaufnahmefähigkeit mit zunehmender Antriebsmaschinendrehzahl oder Getriebeeingangsdrehzahl in gleicher Weise zu regeln, wie sich die Leistung der Antriebsmaschine mit deren Drehzahl ändert, so dass die gesamte Antriebsmaschinenleistung an das Getriebe zum Antrieb eines Fahrzeugs abgegeben werden kann. Es v/erden daher Steuereinrichtungen für die Aufnahmefähigkeit von Getrieben verwendet, die auf Parameter der Antriebsmaschine ansprechen, wie beispielsweise die Antriebs-

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Antriebsmaschinendrehzahl uncl die Drehmomentanforderung der/maschine, die durch die Einstellung der Drosselklappe gegeben ist, um eine im wesentlichen übereinstimmende Abhängigkeit zur Leistung der Antriebsmaschine in Abhängigkeit von der zunehmenden Drehzahl der Antriebsmaschine zu erhalten. Eine genaue Übereinstimmung ist hierbei zweckmässig bei der Nennleistung,, bei Nenndrehzahl vorzusehen. Bei kleineren Leistungen und Drehzahlen ist eine Leistungsaufnahmefähigkeit des Getriebes zweckmässig, die etwas kleiner ist als der verfügbaren Antriebsmaschinenleistung entspricht.

Bei Einwellen-Gasturbinentriebwerken sind die Kennlinien bezüglich der maximalen Leistung und des maximalen Drehmoments durch die höchstzulässige Temperatur der Turbine begrenzt und sind nicht besonders geeignet für die übertragung der Leistung auf normale Antriebsanlagen von Kraftfahrzeugen, d-a sich die maximale Leistung zunächst verhältnismässig schneller steigert und bei höheren Turbinendrehzahlen weniger schnell als die Aufnahmefähigkeit eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers, der dem Getriebe zugeordnet ist. Es wäre daher zu bevorzugen, um die Aufnahmefähigkeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers an die Leistungskurve der Turbine anzupassen, lediglich eine Abhängigkeit von der Turbinendrehzahl zu verwenden. Der hydrodynamische Drehmomentwandler hat bei der

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Nenndrehzahl der Turbine eine maximale Leistungsaufnahmefähigkeit, die der Leistung der Turbine bei Nenndrehzahl unter stetigen Betriebsbedingungen entspricht, so dass die Antriebsmaschinenleistung voll aufgenommen und damit ausgenutzt werden kann. Wird die Turbinenleistung und die Drehzahl verringert, so liegt die Aufnahmefähigkeitskurve des hydrodynamischen Drehmomentwandlers nur wenig unter der Leistungskurve der Turbine, solange der Betrieb im höheren Drehzahl- und Leistungsbereich erfolgt, so dass dort im wesentlichen die Turbinenleistung für den Antrieb ausgenutzt werden kann. Im niedrigen Leistungsund Drehzahlbereich jedoch ist die Aufnahmefähigkeit des hydrodynamischen Drehmoments grosser als die Maschinenleistung, so dass die Turbine überlastet würde. Bei Überlastbetrieb würde eine Erhöhung der Turbinenleistung zu übermässigen Turbinentemperaturen führen. Wenn die Brennstoffregeleinrichtung auf Übertemperaturen ansprechend eine derartige Erhöhung der Turbinenleistung verhindert, führt die Überbelastung zum Abwürgen der Turbine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanlage der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, dass diese Nachteile vermieden sind, dass sie also eine erhöhte Anpassungsfähigkeit an die Betriebsbedingungen erhält.

Diese Aufgabe wird bei einer Antrietaanlage der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass die Stelleinrichtung

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für die die Umlaufmen&e des hydrodynamisehen Drehmomentwandlers bestimmenden Elemente zwischen einer Stellung für eine Umlaufmenge entsprechend der Nennleistung und einer Stellung für eine kleinste Umlaufmenge einstellbar i«t, und die Umlaufmenge vom Kleinstwert nach einer Funktion der Kingangsdrehzahl über einen Hittelwert bis zum Höchstwert gesteigert wird, dass eine Drosselklappen-Einstelleinrichtung zwischen einer Stellung, in der Brennstoff für den Leerlauf zugespeist wird, und einer Stellung, in der Brennstoff für die Nennleistung zugespeist w^rird, einstellbar ist und die dem Pumpenrad von dem Antriebstriebwerk zugeleitete Leistung nach einer anderen Funktion der Eingangsdrehzahl steuert, dass ein mit der Eingangswelle verbundener Regler ein Drehzahlsignal liefert, und dass die Stelleinrichtung, die Drosselklappeneinstelleinrichtung und der Regler so zusammenarbeiten, dass abhängig von Bewegungen der Drosselklappen-Einstelleinrichtung und dein Drehzahlsignal die Umlaufmenge des hydrodynamischen Lrehmomentwandlers aui die dem Eingangsglied zugeführte Leistung abgestimmt ist, wenn die J ingangscirehzahl von der Leerlauf drehzahl auf die ilennarehzahl ansteigt.

weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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Vorteile der erfindungsgemässen Anordnung werden im Anschluss an die Figurenbeschreibung bei der Beschreibung der Arbeitsweise erläutert.

Eine Antriebsanlage nach der Erfindung wird

anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Antriebsanlage nach der Erfindung, bestehend aus einem Gasturbinentriebwerk und einem Wechselgetriebe,

Fig. 2 eine graphische Darstellung von Kennlinien, äer Antriebsanlage, nämlich der Leistung über der Drehzahl der Brennkraftmaschine, Fig. 3 eine graphische Darstellung, in der die

Einstellung von Leitradschaufeln des hydrodynamischen Drehmomentwandlers und die Brennkraftmaschinendrehzahl über der Einstellung der Drosselklappe aufgetragen ist

und Fig. 4 eine schematicche Darstellung der Steuer

einrichtung für die Antriebsanlage geinäss Fig. 1.

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Die in Fig. 1 dargestellte Antriebsanlage besteht aus einem Gasturbinentriebwerk 11 und einer nachgeschalteten Getriebeeinheit 12 veränderlicher Versetzung.

Ein übliches Einwellen-Gasturbinentriebwerk

weist auf einer gemeinsamen Welle 17 einen Verdichter 14 und eine Turbine 16 auf. Einem Treibgaserzeuger 18 ist eine Brennstoffdüse 19 und eine Zündeinrichtung 21 zugeordnet. Übliche Gehäuse enthalten die Strumungswege der Gase, die durch Pfeile in der Zeichnung angedeutet sind, frischluft 22 tritt in den Verdichter ein und wird als verdichtete Luft 23 dem Treibgaserzeuger zugeleitet, aus dem heisse Treibgase 24 zur Turbine treten, in dieser entspannt werden und als Abgase 26 ausgestossen werden.

Die Leistung des Gasturbinentriebwerks wird

über ein ins Langsame übersetzendes Getriebe 31, das aus einem auf der Welle 17 sitzenden Ritzel 32 und einem Zahnrad 33 besteht, da» auf einer Hohlwelle 34 sitzt, auf die Getriebeeinheit 12 übertragen. Die Hohlwelle 34 ist die Eingangswelle der Getriebeeinheit 12, die aus einem hydrodynamischen Drehmomentwandler 36 und einem Wechselgetriebe 37 besteht, das als stufenlos veränderliches Reibungs- oder hydrostatisches Getriebe oder als Stufenwechselgetriebe mit Handschaltung oder

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automatischer Schaltung ausgebildet sein kann. Der hydrodynamische Drehmomentwandler 56 besteht aus einem .pumpenrad 58, das über eine Nabe 59 mit der }ingangswelle 54 verbunden ist und von dieser angetrieben wird. Ein Turbinenrad 45 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers erhält Arbeitsflüssigkeit von dem Pumpenrad 58, die in einem toroidalen Arbeitsraum umläuft und hierbei durch Schaufeln 44 eines Leitrades tritt. Die Leistungsaufnahmefähigkeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers wird durch seine Umlaufmenge dargestellt, die von der Eingangsdrehzahl und nahezu unabhängig von seiner Ausgangsdrehzahl ist. Bei einem aus drei Elementen bestehenden hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem radial einwärts durchströmten Turbinenrad, einem Pumpenrad mit erhöht vorwärts gekrümmten Schaufeln am Austrittsende und einem Leitrad, dessen Schaufeln einen Vorwirbel vor dem Pumpenrad entgegengesetzt der Pumpenraddrehrichtung erzeugt, hat eine Umlaufmenge, die im wesentlichen von der Eingangs dreh ζ aiii abhängig ist. Ebenso hat ein aus drei Elementen bestehender hydrodynamischer"Drehmomentwandler mit einem radial auswärts durchströmten Turbinenrad, einem Pumpenrad mit rückwärts gekrümmten Schaufeln am Austrittsende und einem Leitrad mit Schaufeln, die einen Vorwirbel vor dem Pumpenrad in Richtung der Pumpenraddrehrichtung erzeugen, eine Umlaufmenge, die im wesentlichen von der Eingangsdrehzahl abhängig ist. Die Schaufeln 44 des Leitrades sind so angeord-

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net, dass sie zu einem Schwenkzapfen 46 bei mittleren Betriebsbedingungen hydrodynamisch ausgeglichen sind. Jeder Schwenkzapfen 46 erstreckt sich radial einwärts und ist drehbar in einem festen hohlen Träger 4? gelagert, der an einer Tragachse 48 sitzt, die sich durch die hohle Eingangswelle 34 erstreckt und mit einem Teil 49 des Gehäuses verbunden ist, um dem L-eitrad eine Abstützung zu geben. Jeder Schwenkzapfen 46 trägt ein Kegelrad 51 innerhalb des hohlen Trägers und sämtliche Kegelräder 51 kämmen mit einem gemeinsamen Kegelrad 52, das auf einer sich durch die Tragachse 48 erstreckenden Steuerwelle 53 sitzt, die zu einer Regeleinrichtung 56 für die Brennstoffzufuhr und zu einer Steuereinrichtung 57 für das Leitrad führt. Die Steuereinrichtung 57 dreht die Steuerwelle 53,um den Anstellwinkel der Leitradschsufeln 4-!· zu ändern, wodurch die Umlaufmenge und damit die Leistungsaufnahmefehigkeit des hydrodynamischen Drelxmomentwandlers geändert wird. Das Turbinenrad^ ist mit einer Ausgangswelle 42 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers verbunden, die die endgültige Ausgangswelle der Antriebsanlage sein kann oder über das nachgeschaltete Ivechselgetriebe 37 mit einer Ausgangswelle 45 verbunden ist. Bei Schubbetrieb des Fahrzeugs arbeitet das Turbinengehäuse 41 über eine Freilaufkupplung 50 auf das " ingangsglied 34, um Motorbremsung zu erzielen.

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Die Steuereinrichtung 56, 57 enthält eine übliche Brennstoffregeleinrichtung 58, die Brennstoff aus einem Brennstoffbehälter 59 über eine Leitung 61 erhält und über eine Brennstoffleitung 62 zur Brennstoffdüse 19 steuert. Die Brennstoffregeleinrichtung 58 und die Steuereinrichtung 56 für die Leitschaufeln des hydrodynamischen Drehmomentwandlers werden beide durch einem Drosselklappenhebel 63 betätigt, der in üblicher Weise durch ein nicht dargestelltes Gestänge willkürlich vom Fahrer, beispielsweise über ein pedal, betätigbar ist. Eine Antriebswelle 64 für einen Regler ist über einen Kegelrädersatz 66 von der Turbinenwelle 17 angetrieben. Die übliche Brennstoffregeleinrichtung 58 bewirkt bei einer Verstellung des Drosselklappenhebels zur Vergrösserung der Drosselklappenöffnung einen Anstieg der Turbinenleistung gemäss der Kurve A in Fig. 2 bis zur maximalen Leistung, die sich bei der höchst zugelassenen Einlasstemperatur an der Turbine bei stetigem Betrieb ergibt. Die Nennleistung des Gasturbinentriebwerks wird am oberen Ende der Kurve A im Punkt U bei der Nenndrehzahl des Gasturbinentriebwerks erreicht. Wird die BrennstoffZuteilung zur Verringerung der Einlasstemperatur an der Turbine vermindert, so entwickelt das Gasturbinentriebwerk eine geringere Leistung«, Bei einer bestimmten Temperatur unterhalb der Höchstleistung wird eine mittlere Leistung erzielt, die sich mit der Turbinen-

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drehzahl gemäss der Kurve B ändert. Bei einer niedrigen Temperatur am Einlass der Turbine infolge einer weiteren Zurücknahme der BrennstoffZuteilung wird eine kleine Leistung erzielt, die sich mit der Turbinendrehzahl gemäss der Kurve C ändert. Die Kurven für die mittlere und für die kleine Leistung steigen mit zunehmender Drehzahl langsamer an als die für maximale Leistung. Es kann somit ein Gasturbinentriebwerk gebildet werden, das bei ste-tigen Betriebsbedingungen jegliche Kombination zwischen Leistung und Drehzahl unterhalb der die maximalen Werte darstellenden Kurve A aufweisen kann, indem die Einlasstemperatur der Turbine durch entsprechende Beeinflussung der Brennstoffregeleinrichtung vorgenommen wird. Dies kann durch eine automatische Steuereinrichtung erfolgen oder auch von Hand mit automatisch bestimmten Grenzwerten. Derartige Steuereinrichtungen sind im näheren in der Veröffentlichung der Society of Automotive Engineers No. 720 750 vom 11. bis l4.Septterrter 1972 unter dem Titel "Acceleration of a Passenger Car Powered by a Fixed Geometry Single Shaft Gas Turbine Engine" beschrieben (Verfasser: S G. Liddle, D.C. Sheridan and C.A.Amann).

Derart übliche Brennstoffregeleinrichtungen werden mit Signalen versorgt, die die Drosselklappenstellung, die Turbinendrehzahl, die Einlasstemperatur an der Turbine, den Aussenluftdruck und die Aussentemperatur fortschreitend zur

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steuerung der Brennstoffzufuhr verwenden, um eine vorgegebene Drehzahl der Turbine durch eine entsprechende Einstellung der Drosselklappe aufrecht zu erhalten. Befindet sich der Drosselklappenhebel 65 zwischen der Stellung für geschlossene Drosselklappen und einer Zwischenstellung, so hält der Regler die Leerlaufdrehzahl der Turbine aufrecht, während sich die Turbinenleistung erhöht, wenn die Leitradschaufeln des hydrodynamischen Drehmomentwandlers aus einer Schließstellung S (Fig. 3) in eine Zwischenstellung T verstellt werden. Da ein Bewegen der Leitradschaufeln in die Offenstellung die Aufnahmeföhigkeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers erhöht, veranlasst diese Verstellung den Regler, die BrennstoffZuteilung zur Turbine zur Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl zu erhöhen. Wird der Drosselklappenhebel über die Zwischenstellung T hinweg in die Stellung U für volle Drosselklappenöffnung bewegt, so ändert sich der Anstellwinkel der Leitradschaufeln wie auch die Turbinendrehzahl in Abhängigkeit von der Drosselklappeneinstellung. Die Brennstoffregeleinrichtung schützt die Turbine gegen übermässige Einlasstemperaturen an der Turbine und bestimmt damit die Kurve A maximaler Leistung. Sie hält ferner die ordnungsgemässe Brennstoffzuteilung beim Beschleunigen₍bei Fehlzündungen beim Verzögern und bei Änderungen der Aussenbedingungen sowie beim Anlaufen des Triebwerks,

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Ein Beispiel einer für diese Zwecke geeigneten Brennstoffregeleinrichtung ist der US-i-S 2 689 606 zu entnehmen.

Die in Fig. 4 dargestellte Steuereinrichtung 56 wird über den vom Fahrer willkürlich betätigbaren Drosselklappenhebel 63 und durch einen Regler 88, der die Turbinendrehzahl anzeigt, beeinflusst. Der DrosselKlappenhebel 63 ist in einem Gehäusel77 um einen Zaofen 71 schwenkbar angeordnet und ist zwischen einer Stellung für geschlossene Drosselklappe und einer Stellung für volle Drosselklappenöiinung schwenkbar, wobei in beiden Richtungen vorgesehene Anschläge 72 und ,3 am Gehäuse 177 die Schwenkbewegung begrenzen. Die Versorgung der Steuereinrichtung, mit Arbeitsmittel kann von der Steuereinrichtung des Triebwerks abgezweigt sein und zugleich den Speisekreis für den hydrodynamischen Drehmomentwandler enthalten. Im Ausführungsbeispiel ist eine von dem Gasturbinentriebwerk angetriebene Pumpe 76 vorgesehen, die von der Antriebswelle des Reglers angetrieben Flüssigkeit aus einem Sumpf 77 über eine Saugleitung 78 ansaugt und in eine Hauptnetzleitung 79 fördert, in der der Druck durch ein Druckregelveritil 81 geregelt wird, dessen überströmende Flüssigkeitsmenge einer Speiseleitung 82 für den hydrodynamischen Drehmomentwandler 36 zugeleitet wird. Der Druck im Arbeitsraum des hydrodynamischen Drehmomentwandlers wird durch ein Überströmventil 83 in einerAuslassleitung 84 des hydrodynamischen Drehmomentwandler gesteuert. In der

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Ausslassleitung 84 kann ein Kühler eingegliedert und eine Schmieranlage angeschlossen sein, wobei die gesamte abströmende Flüssigkeit schliesslich in den Sumpf 77 zurückgeleitet wird. Die Pumpe 76 könnte in abgewandelter Weise auch innerhalb des Getriebes vorgesehen sein und von der Getriebeeingangswelle angetrieben v/erden. Die Hauptnetzleitung 79 versorgt den von der Welle 64 angetriebenen Regler 88, der in einer Leitung 89 einen Reglerdruck liefert, der sich proportional dem Quadrat der Drehzahl der Turbine bzw. der Eingangswelle des Getriebes ändert.

Ein Regler 90 für ein drosselabhängiges Signal hat einen im Gehäuse 177 befestigten Ventilkörper 91, in dem eine .'.inlasskammer 92 und eine /uslaskammer 93 von einer mittleren Trennwand 94 voneinander getrennt sind. Eine Ventilstange ist abgedichtet verschieblich in einer Bohrung 97 in einer Stirnwand 98 der Einlasskammer 92 geführt und mit ihrem einen Ende über eine Zapfenschlitzverbindung 99 mit dem Drosselklappenhebel 63 verbunden. Die stange 96 trägt am anderen Ende ein profiliertes Ventilgiied 101, das eine Drosselöffnung 102 in der Trennwand 94 steuert. Die Hauptnetzleitung 79 ist über eine Zweigleitung 100 an die Einlasskammer 92 angeschlossen. Der Drosselklarrpenhebel 63 bestimmt die Lage des Ventilglieds 101 in der Öffnung 102 und steuert damit veränderlich den

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Durchstrom durch die Drosselstelle, so dass sich in der Auslasskammer 93 ein drosselabhängiger Signaldruck bildet, der sich in Funktion der Drosselklappenhebelstellung ändert, und zwar ansteigt, wenn der Drosselklappenhebel aus der Stellung f'Ar geschlossene Drosselklappe in die für geöffnete Drosselklappe bewegt wird. Diese Abhängigkeit wird durch die Profilierung des Ventilglieds 101 bestimmt. Der drosselabhängige Signaldruck wird über eine Leitung 103 einer drosselabhängigen Stelleinrichtung 157 zugeleitet, die die Leitradschaufeln 44 in den Bereich zwischen den Punkten S und T der Kurve VO in Fig. 3 verstellt.

Der Drosselklappenhebel 63 hat auch eine mit Spiel arbeitende Zapfenschlitzverbindung 106 zu einer Stange 107, die mit einem Kniehebel 108 verbunden ist. Der Kniehebel 108 ist mit seinem mittleren Punkt schwenkbar im Gehäuse gelagert und mit seinem andören Ende mit der Brennstoffregeleinrichtung 58 verbunden. Der Kniehebel 108 ist in eine Leerlaufstellung durch eine Rückstellfeder 109 gegen einen Leerlaufanschlag am Gehäuse 177 gehalten und bleibt in dieser Stellung, wenn der Drosselklappenhebel 63 aus seiner Zwischenstellung in die Stellung für geschlossene Drosselklappe bewegt wird, während bei einer Bewegung des Drosselklappenhebels 63 aus der Zwischenstellung in die Stellung für volle Drosselklappenöffnung ein

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Steuereinfluss von dem Drosselklappenhebel 63 auf die Brennstoffregeleinrichtung 58. übertragen wird.

Eine Steuereinrichtung 116 für das Drehzahlsignal erhält den von dem Regler gelieferten Signaldruck aus der Leitung 89 und liefert ein modifiziertes Drehzahlsignal zu einer Leitung 117. Die Regeleinrichtung II6 hat in dein Ventilgehäuse 91 eine zylindrische Bohrung 118, eine daran anschliessende Kammer 119 kleineren Durchmessers und eine Führungsbohrung mit kleinem Durchmesser. Die Kammer 119 ist durch eine abgedichtete Trennwand 122 neben der Bohrung 118 und eine Trennwand 123 auf der der Pührungsbohrung 121 zuge\irandten Seite unterteilt. Lin Ventilglied 126 besteht aus einem Kolben 127, der abgedichtet in der Bohrung 118 verschieblich ist, wobei eine Schulter 128 zwischen der zylindrischen Bohrung 118 und der Kammer 119 auf der einen Seite und eine Schulter 129 auf der anderen Seite den Iiub des Kolbens begrenzt. Die Schulter 129 wird durch die Stirnfläche einer zylindrischen Büchse 131 gebildet, die in die Z3rlind.erb0h.rung 118 eingesetzt ist. Der Kolben 127 ist mit einer Kolbenstange 132 verbunden, die sich abgedichtet durch eine Bohrung 133 der Trennwand 123 erstreckt und, hinter dieser einen Ventilkörper 134 trägt, der zusammen mit einer Drosselöffnung 136 in der Trennwand 123 eine veränderliche Drosselstelle bestimmt» Der Ventilkörper 134 ist jorofiliert und

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hat an seinem kolbenseitif;en /snde 137 kleineren DurciiinesGer als an der dem Kolben ab gewandt en Seite 138. An dieser »Seite- ist das Ventilglied durch eine Stange 15S' verlängert, die in der Führungsbohrung 121 geführt ist. Die Ruckse.i te der Führungsbohrung 121 ist über einen Kanal 141 entlastet, wobei durch die Drosselwirkung eine DLlmpfung erzielt wird. Die gleiche ¥irkung könnte aber auch durch ein entsprechendes tpiel der ,'itange 139 in der Führungsbohrung 121 erzielt v/erden.

Ein Deckel 142, der mit dem Ventilgehäuse verbunden ist, verschüesst die zylindrische Bohrung 118 und sichert die Lage der Büchse 131. Gleichzeitig stellt er eine Abstützung für eine Feder 143 dar, die den Kolben 12V in seine die Drosselöffnung vergrössernde Stellung belastet. Die Feuerkammer ist durch einen Auslass 14-': belüftet. Zwischen der Trennwand ■ 122 und dem Kolben 127 ist eine Steuerkaiamer 146 gebildet, der Reglerdruck aus einer Zweigleitung 147 der Leitung 5$9 zugeleitet wird., wobei ein Durchstrom durch einen gedrosselten Auslass 148 aufrechterhalten wird, so dass bei einer Verringerung des Kammervolumens infolge einer Bewegung des Kolbens 127 keine Drucksteigerung eintritt. Der Reglerdruck in der öteuerkammer 146 wirkt auf den Kolben 127 in Richtung der Schließbewegung für die Drosselstelle. Eine Einlasskaminer 151 zwischen den l'rennwänden 122 und 123 erM.lt Reglerdruck über

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eine Zweigleitung 152 der Leitung 89, v/ob ei ein gesteuerter Durchstrom äurch die von dem Ventilglied 134· gesteuerte Öffnung 13ü zu einer Auslasskammer 153 erfolgt, in der ein modulierter Drehzahlsignaldruck gebildet wird, der in gesteuerter Weise sich mit zunehmender Turbinendrehzahl ändert bzw. erhöht. Der modulierte Drehzahlsignaldruck wird über eine Leitung 117 einer drehzahlabhängigen Stelleinrichtung zugeleitet, die die Verstellung der Leitradschaufeln 44 in dem Bereich zwischen den Punkten T-W-U der Kurve VO in Fig.3 bewirkt.

Die drosselabhängige stelleinrichtung 157 bewirkt in Verbindung mit der drehzahlabhängigen Stelleinrichtung die Einstellung der Leitradschaufeln in Abhängigkeit von der Dros s eikla_t;pene ins teilung und der Turbinendr ehzahl, um die umlaufmenge des hydrodynamischen Drehmomentwandlers auf die Turbinenleistung abzustimmen. Die drosselabhängige Stelleinrichtung 157 hat einen Zylinder 161 mit einer mittleren Bohrung 162 und stirnseitigen Bohrungen 163 und 164 kleineren Durchmessers, durch die Schultern 166 und 167 gebildet sind, die die Begrenzung eines in der Bohrung 162 verschieblichen Kolbens 168 bewimen. Die Schulter 167 wird durch die Stirnfläche einer in die Bohrung 162 eingesetzten Büchse 156 gebildet. Ein Deckel 171 verschliesst den Bohrungsteil 163 und begrenzt mit dem Kolben eine Steuerkammer 172 für den drosselabhängigen ,Signal-

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druck. Der Decicel 171 hat auf der Aussenseite ein Auge in das ein Stift 174 tritt, so dass der Deckel mit dem Gehäuse 17? verbunden ist. F.iii Deckel l?o am anderen Ende d.er Ventilbohrung entliMt eine Führung 179 für eine mit dem Kolben 168 verbundene Kolbenstange.' Zwischen dem Deckel 178 und dem Kolben 168 ist eine Feder 182 angeordnet, die den Kolben in Richtung auf die Schließstellung der Leitschaufeln in Anlage gegen die Schulter 166 drückt. Die Federkammer ist durch einen Auslass 183 entlüftet, um Störungen des Betriebes durch Lecu'flüssigKeit zu unterbinden. An die bteuerkammer 172 ist die den drosselabhMngigen Steuerdruck führende Leitung 103 angeschlossen, so dass der Kolben 168 in Richtung auf die Offenstellung der Leitschaufeln beaufschlagt ist, -wobei ein gedrosselter Auslass 184 vorgesehen ist, um Druckschwankungen infolge von Volumenänderungen der Steuerkammer zu unterbinden. Die Hauptnetzleitung 79 ist über eine Zweigleitung 186 über ein normalerweise geschlossenes Magnetventil 187 mit der Steuerkammer 172 verbunden.

Die drehzahlabhängige Stelleinrichtung 158 hat einen Zylinder 191 mit einer mittleren Bohrung 192, in der ein Kolben 193 verschieblich ist. Stirnseitig ist zur Bildung einer Schulter 195 am einen Ende eine Bohrung 194 kleineren Durchmessers vorgesehen,, während in das andere Ende eine

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Büchse I96 eingesetzt ist, deren Stirnfläche einen .Anschlag in der anderen Richtung bildet. Die Bohrung 194 Ist durch einen Deckel 198 verschlossen, der mit den Kolben 193 eine Steuerkammer 199 begrenzt, i-lit einem Gewinde 201 und einer

Sicherungsmutter ist die Kolbenstange 181 der drosselabhänfiigen Stelleinrichtung mit dem Deckel 198 des Zylinders I9I verbunden.

An dem anderen jnde des Zylinders 19I ist dieser mit einem Deckel 202 verschlossen, mit dem auch die Büchse I96 verbunden ist, und der eine Führung 203 für eine mit dem Kolben 193 verbundene Kolbenstange 204 enthält. Zwischen dem Deckel und dein Kolben 193 Ist eine Feder 206 angeordnet, die den Kolben in einer die Leitschaufeln In die Schließstellung bewegenden Richtung belastet, An die Steuerkaramer 199 1st die den modulierten Drehzahlsignaldruck führende Leitung 117 angeschlossen, so dass der Kolben 193 in Richtung auf Offnen der Leitradschaufeln beaufschlagt ist. Die f.teuerkammer 199 Ist auch mit einer Auslassleitung 207 verbunden, die ein normalerweise geschlossenes Magnetventil 208 zu einem gedrosselten Auslass 209 umgeht. Hierdurch werden Druckschwankungen In der Steuerkammer bei ¥olumenänderungen der Kammer verhindert. Die Feuerkammer ist durch einen Auslass 211 belüftet. Die Kolbenstange 204 der drehzahlabhangigen Stelleinrichtung ist gelenkig über einen Stift 212 mit einem Stellarm 213 verbunden, der um

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einen Zapfen 214 im Gehclu.se 117 .schwenkbar ir.t. Ein üblicher Stellmotor 216 ist in dem Ge.aMuf-e 177 vorgesehen, der Druciiilüssigkeit von der Hauptnetzloitung 'J'J erhält und eine Eingangsstange 217 aufweist, die über eine Zayienschlitzverbindung 218 mit dem Stellarm 2Ii; betätigt i.-.t, uu ein Stellmotorventil zu betätigen. Hierdurch wird eine Aus gangs stange 219 betütigt, die über eine Zapfenschlitzverbindurig 221 uit einem Stellhebel 222 verbunden ist, der auf der ,Jteusrwelle 53 befestigt ist. Ein derartiger üblicher Stellmotor 21b ist auf den leiten 3-37, Fig. 3, Punkt 3-L in Control Engineers' iTandbooÄ b3^r John G.Truxal beschrieben (1953 bei McGrat.⁷ Hill Book Comoany erschienen).

Der Stellmotor betätigt den otellhebel 222 durch die Stelleinrichtung 15o und verhindert, dass Reaktionskr. fte von den Leitschaufeln auf die stelleinrichtung übertragen werden. Das Ende der Kolbenstange 2ü4 bewegt sich nach einem Bogen, so dass die koaxial zueinander angeordneten .Einstelleinrichtungen 15ö und 157 etwas uia den Zapfen 174 schwenken, der parallel zum Zapfen 214 und zur ..Vbeusr.velle 53 angeordnet ist. lis müssen daher auch die Druckleitungen 103 und 186, 117 und 207, die sich von dem ortsfesten Steuerventilen zu den Stelleinrichtungen erstrecken, nachgiebig ausgebildet sein. Das Magnetventil 2ü8 kann an der Stelleinrichtung 138 befestigt sein und über einen nachgiebigen elektrischen Leiter angeschlossen sein. Die Aus-

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lässe 183, 134 und 211 lassen.Ol zum Sumpf abströmen. Die stelleinrichtung 157 Icönn.te in abgewandelter Weise ortsfest angeordnet werden und die drehzahlabhängige Stelleinrichtung 158 axial verschieblicL·. in einer axialen Führung und einem radialen Schlitz im Stellarm 213 angeschlossen sein.

Die Magnetventile 187 und 208 werden von einer Gleichstromquelle gespeist, die durch eine an Masse liegende batterie 225 gebildet wird, die in Reihe mit einem drehzahlabhängigen Schalter 227 und einem drosselabhängigen Schalter 228 an einem Leiter 229 liegt, der parallel zu den normalerweise geschlossenen Magnetventilen 187 und 208, die an. Masse liegen, verbunden ist. Der drehzahlabhängige Schalter weist eine normalerweise den Schalter schliessende druckabhängige Steuereinrichtung

231 auf. Diese besteht aus einer federbelasteten Membran, die noriiialerweise den Schalter 227 gegen einen niedrigen Reglerdruck geschlossen hält, der von der Leitung 89 einer Kammer zugeleitet ■wird. Bei einem vorgegebenen ΐ-ert des Reglerdruckes bei einer vorgegebenen Turbinendrehzahl wird die Membran gegen die Kraft der Feder bewegt und öffnet den drehzäiabhängigen Schalter 227. ; Die kammer ist dauernd über einen gedrosselten Auslass 232 entlüftet, um ein schnelles Schalten zu gewährleisten. Der drosselabhängige Schalter 228 hat einen Kontakt am Drosselklappenheoel 63, der gegen einen festen Kontakt zur Anlage kommt, wenn

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sich der Drosselklappenhebel in der strichpunktierten Lage für volle Drosselklappenstellung "befindet.

Arbeitsweise

Die Abhängigkeit zwischen Leistung und Drehzahl des Einwellen-Gasturbinentriebwerks 11 gem"".ss Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt. Die voll ausgezogenen Kurven A, B und C stellen die Änderung der Leistung "bei veränderlichen Drehzahlen dar, wobei unterschiedliche, jedoch jeweils konstante Einlasstemperaturen an der Turbine eingehalten sind. Die Kurve A ergibt sich bei der höchst zulässigen Einlassteiiioeratur und ergibt unter stetigen Betriebebedingungen eine Erhöhung der Leistung bis zum lunkt U, bei dem die Höchstleistung bei der Nenndrelizahl erzielt ivird. ¥ird die Brennstoffzufuhr zur Turbine verringert, um die ■ inlasstemperatur an der Turbine herabzusetzen, so wird eine geringere Leistung erzielt, n'rjnlich eine beliebige Kombination zwiscnen Leistung und Drehzahl unterhalb der Kurve A. J3ei konstanten ι inlasstemoeraturen, die unterhalb der höchst zulässigen Tem jeratur liegen, ist als Beispiel ein Zwischenzustand gemäs^der iLurve B dargestellt sowie bei noch waiter herabgesetzter Einlasstemoeratur an der Turbine die Kurve C. Bei Leerlaufdrehzahl der vom Regler gesteuerten Brennstoffregeleinrichtung kann die Leerlaufleistung sich zwischen den jAjnkten S und T der Kurven C und B ändern, wenn eine derar±±^Leistung von dem Getriebe gefordert wird.

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lst die Turbine jedoch mit dem Drehmomentwandler J!; verbunden, so iiann sie bei einer gegebenen Drehzahl leo.ifj.ich die Leistung bringen, die das Eingangselement des hydrodynamischen Drehmomentwandler.¹.:., dessen rurn^enrad Z><J>, aufnehmen kann. oomit bestimmt die Aufnahmef hicrkeit des hydrodynamischen Lrehmomentwandlers, d.h. seine UmIaufmenge, den stetigen Verlauf der Turbinenleistung, !befinden sich die Leitradschcufeln k-k des hydrodynamischen Drebinoinentv/andlers in der Ux'zensteilung, also ί j i":ia:.:iniale Üulauiiienge, so ergibt sich f„r diese die gestrichelte kurve Vi. Die Uralr.uirieiige dieses hydrodynamischen Drehmomentwandler ε ist ganz oder doch im wesentlichen ganz von der Eingangsdrehzahl abhängig und von der äug gangs drehzahl unabh.^;ngig oder im wesentlichen unabhängig. Lixu't die Turbine mit lienndrehzahl, so ist die Auinahmef hig^ieit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers genau der Turbinenleistuiig ents -rechend, da die oberen ; nden der Kurven Δ und Ii den gemeinsamen Punkt U (i'"ig. 2) haben, Im niedrigen Drehzahlbereich der Turbine verlangt das kiiigangselement 3o des hydrodynamischen Drehmomentwandlers eine gr^ssere Leistung als die Turbine aufbringen ;:ann, ohne die zulässige Einlasstemp:eratur zu überschreiten. Fig. 2 zeigt dies, indem die Kurve Vi oberhalb der Kurve A liegt, Die Leitradschaufeln-des hydrodynamischen Drehmomentwandlers sind durch Drehen der .Steuerwille mit Hilfe des DrehzahlregO-ers etwas geschlossen, so dass die Dmlaufmenge des

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hydrodynamiochen Drehmomentwandler κ der i-.urve II folirt, die geringere Iverte aufweist. Bei veiter em ücLliescen o.er Leitradschaufeln wird die Umlaufmenge des hydrodynamischen Drehmomentwandler.^ bis auf die niedrigere '.verte auiweißende kurve ".' verringert. Durch genaue .Steuerung der Leitradschaufein des hydrodynamischen Drehinoaentwandlcrs i;ann dessen Umlaufmenge mit den Kennlinien der Turbine und den lirf orderni;,sen des Fahrzeugs in Übereinstimmung gebracht werden. \.^rird dor Drosselidaujenhebel ö3 aus der et ellung für peschloi-sone iivozsei^la:· <e bewegt, so steigt die Turbinenieir.tung ailm hlich nacn den voll ausgezogenen Linien L bei Leerlaux'drehzahl und dann bei weiter ansteigender Turbinenlei.stung in verschieden starkem Ausmasse entsprechend den gestrichelt eingezeichneten Teilen der Kurve L, abhängig von der Turbinendreuzahl, uiu ein weiches Anlaufen des Fahrzeugs zu ermöglichen.

Bei stetigen Betriebsbedingungen werden hierbei

die Leitschaufel entsprechend der iäirve /ü in Fig. ^ verstellt, in der die Abhängigkeit zwicchen der Leitscnaufeleinsteilung und der .Stellung des uroGselklapYjenhebels dargestellt ist. Die entsprechende änderung: der Turbj.nendrehzahl wird durch die Kurve ES im oberen Teil der Fi.?;. 5 dargestellt, in der die Turbinendrehzanl über der Dru^sellcla ^enüfi'nung aufgetragen ist. Ausgehend vom rechten Endpunkt der Kurve VO und der Kurve j7&

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BAD ORIGINAL

in F:^;.g. 3, in der sich die Turbine "bei voll geöffneter Drossel-Klappe mit i.ienna.rehzah.1 dreht, er$bt sich der Punkt maximaler Leistung Li. Die ¹I¹Ur"bine hat also maximale Drehzahl und maximale Leistung, vr.hrend die Leitschaufeln auf volle Offenstellungeingestellt sind. Ls ergiut sich damit die Übereinstimmung der werte der Kurven A und M in Fig. 2 im Punkt U. Wird die Drosselklappe zur Verringerung der Turbinenleistung und der Turbinendrehzahl in ,schließ st ellung bewegt, so verbleiben die Leischaufeln des hydrodynamischen Drehmomentwandlers anfänglich in ihrer bisherigen Stellung und der hydrodynamische Drehmomentwandler zwingt die Turbine entsprechend der Abhängigkeit der Kurve ii in Fig. 2 zu folgen. Dieser Teil wird durch die horizontal verlaufenden Linienteile U-W der Kurve VO in Fig. ~-j dargestellt. NVliert sich die Turbinendrehzahl der Leer-Laufdrehzahl, so würde der hydrodynamische Drehmomentwandler bei der niarimalen Offene teilung der Leitschaufeln die Turbine dazu zwingen, mit -berteaseratur zu arbeiten. Urn dies zu vermeiden, bewirbt die Stelleinrichtung f.r die Leitschaufeln ein teilweises ochiiessen in Abhängigkeit von der Drehzahl . ents .rechend dem Teil Iv-T der Kurve ES und der Kurve VO. Eine solche Verringerung der Drehzahl und der Öffnung der Leitschaufein im Drehmomentwandler bewirkt eine Absenkung der Aufnahmefähigkeit des hydrodynamischen Drehmoinentwandlers und

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dainit der Turbine unter die Kurve i-I (Fig. 2), so dass diese der gestrichelten Kurve W-T folgt, um bei Leeriauidrehzahl den \vert der Kurve W zu erreichen, bei der die Turbinenleistung der Aufnahmefähigkeit des hydrodynamic chen Lrehmomentwandlers ents jriciit. Im runkt T entwickelt bei kleiner Drehzahl die Turbine noch eine ausreichende .Leistung, um ein merkbares Kriechen oder einen langsamen in trieb des Fahrzeugs zu bewirken, da die Aufnahmefähigkeit des hydrοdynamischcn Drehmomentwandlers im lunkt T zwar klein ist, aber noch nicht den Kleistwert erreicht hat. wird ein otillctano. gewJnccht, so wird der Dro.ssel^lajyenhebel weiter in oteilung auf voll geschlossene Drosselklap je zum -unkt V. in Fipr. 3 verstellt, wobei die Brennstoi'iregeleinrichtung die Turbine aux einer konstanten Leerlaui'tirehzahl h'.'.lt, \: hrend die Leitschaui'eln des h3rdrod3^;naraisehen Drehmomeiitwandlers weiter gedreht werden, bis bei Erreichen des Punktes S auf der Kurve VO die Aufneihrnef.hig^eit des hydrodynamisehen Drehmomcntwandlers auf den Kleinstwert gebracht ist, wobei die Leistung der Turbine senkrecht von T auf 3 in Fig. 2 bis zum Schnitt mit der Kurve ¥ fällt.

Zusätzlich zu den beschriebenen stetigen Betriebsbedingungen der Steuereinrichtung gibt es mehrere nicht stetige Betriebszu&tVnde. Beim Anlassen der Gasturbine befindet sich

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die Drosselklappe in der schließεteilung,- wobei die Brennstoffzufuhr unmittelbar von der Brennstoffregeieinrichtung f-Lir Leerlauf drehzahl gesteuert wird, wie dies durch den i-un^t b in der Kurve KS angedeutet wird. Die Leitschaufeln des hydrodynamischen Drehmomentwandler© sind geschlossen, so dass also der Punkt S in der Kurve VO gilt, um die Belastung des Anlassers zu verringern, wie dies durch den iunkt S auf der Kurve P in Fig. 2 ersichtlich ist. w'ird die Drosselklappe zum Teil geöffnet, um eine maximale Beschleunigung zu erzielen-, so werden die Leitradschaufeln sofort in eine Zwischenstellung entsprechend den 1-unkt V umgestellt und bewirken eine anfängliche verringerte Umlaufmenge, die durch die gestrichelten Linien F oder F¹ zur Kurve N in Fig. 2 dargestellt ist. Hit zunehmender Drehzahl steigt!; die Aufnahmefähigkeit gcmf.iss der Kurve 1.' bis zum Puni-ct V. Durch Schliessen der Leitradschauieln, beispielsweise 45 von der normalen Stellung fr grösste Umlaufmenge (Kurve M gegen Kurve N in Fig. 2),legt das Fahrzeug in einer bestimmten Zeit eine gr .ssere Entfernung zurück . Nachdem die Nenndrehzahl erreicht ist, werden die Leitradschaufeln unmittelbar von der Stellung V in die Stellung U in Fig. 3 umgeschaltet entsprechend eines Übergangs von der Kurve N zur Kurve M in Fig.- 2.

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Beim Haschinenbremsen gibt das im ,'jCJLuüoetrieb

befindliche Fahrzeug Leistung ^;lber das Drenmonentwandlergeh uae '•':1 über die Freilaufkupplung yO ab, wodurch die -'ciirzeugr der mit der Turbinenwelle geku'-.eit werden, so dass der verdichter des Gasturbinentriebweriis als Bremse wirnt.

Die in Fig. ^; im einzelnen dargestellte ο teuereinrichtung56 fir die Leitradechauxeln dreht die Gteusrv/elle 523 und damit die Leitradschauxeln ''Ut in üoh 'ngigkeit von der Turbinen-dreiizahl und der Drorjselklap'oen-Jxxnung, um die ooen beschriebene Verstellung der Leitradschaufeln zu bewirken. Diese Steuereinrichtung ist im gleichen Gehäuse untergebracht v/ie die Brennstofiregeleinrichtung 58 und die Druckmittelquelle 76 f." r den Hau.-tnetzdrucx:, den Regler und den Drorcelkla^ enhebel, die beide die jirennstofxregeleinrichtung und die Steuer-· einrichtung fur die Leitschaufeln beeinflussen. Der Fahrer betätigt dafj Tr^ibwerk durch einen Handhebel oder ein Pedal, das mit dem DroGseiklappenhebei 63 verbunden ist. Der Drossel-Klappenhebel 63 bewegt sich zur Steuerung der ,Steuereinrichtung 56 aus der Stellung f"-r geschlossene Drosselklappe in die Zv/ischensteilung, um die LeitradscLauxein aus der ochliesslage in die Zv/isciienoteilung zu verstellen und die Brennstoff regeleinrichtung 58 verbleiDt in der Leerlaufstellung. Die toten Gärig aufweisende Za fenschlitzverbindung T-)6 zwischen den

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Drosseli:laji_,enhebel 63 und dem ¥inkelhebel 100 bewiriit, dass die Z-reiin ^üfiregeleinrichtung vom Drosselkla . ^enhebel 63 während dieser Bewegung aus der Lage für geschlossene Drosselkla--.-e bin zur Zwisch ens teilung unbeeinflusst bleibt. Bei einer bewegung des DrosselUila -enheüels 63 über die Zwischenstellung hinaus in Richtung auf die Stellung für volle DrosseJ-klapijenüffiiung bewegt sich mit dem Drosselkla ; .-enhebel 63 auch der Yilnkeihebel lob, wobei ein auf den Drehzahlregler wirkendes Eingangssignal gegeben wird, das in Verbindung mit einer Temjeraturregeleinrichtung und einer auf die Aussenteraperatur ansprechenden Regeleinrichtung die Brennstoffzuteilung zur Turbine so einstellt, dass die Leistung nach der Kurve A oder einc;r darunter liegenden Leistung verlauft.

Die Steuereinrichtung 5b stellt die Leitradschaufeln 4'! des hydrodynamischen Drehmomentwandler entsprechend der iäirve Vü in i''ig. 3 ein. Bei geringer Turbinenleistung erfordert dies eine Änderung der Leitschaufeleinstellung bei Drosselkla...penstej.lungen zwischen S-T, um die Aufnahmef „higkeit dec ϊιγάτ ο dynamischen 'Drehmomentwandlers bei konstanter Leerlaufdrehzahl zu erhöhen, wobei die Leerlaufdrehzahl durch die Brennstoffregeleinrichtung 58 gesteuert ist. Bei vergrösaerter Drosselkla^penöffnung und erhöhter Turbinenleistung erhöht sich die Turbinendrehzanl und die Stellung der Leitradschaufeln

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^ J-

des hydrodynaraischen Drelimomentwandlers wird eine FunKtion der Turbinendrehzahl , wie dies der Bereich T-K der Kurve VO zeigt, wodurch die Aufnahmefähigkeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers e-ntsprechend der Kurve M in dem Bereich T-W-U angepasst vri.rd.

Für maximale Fahrgeschwindigkeit, die durch Bewegen ! des Drosselklappenhebels in die Stellung fur voll geöffnete

: Drosselklappe angezeigt wird, nehmen die Leitradschaufeln eine ¹ feste Stellung ein, die von der Turbinendrehzahl unabhängig ist, wie dies durch V in Fig. 3 angedeutet ist. Erreicht die Turbine die Nenndrehzahl, so werden die Leitradschaufein in die Stellung U geniäss Fig. 3 umgestellt, um eine maximale Höchstleistung zur Übertragung auf das Getriebe zu ermöglichen. Die Arbeitsweise unter stetigen Betriebsbedingungen ist folgende: Bei geringer Leistung und Leerlaufdrehzahl der Turbine ist die Winkelstellung der Steueiwelle 53 so, dass die Leitschaufeln in dem Bereich S-T der Kurve VO durch die drosselabhängige Stelleinrichtung 157 bestimmt wird, die den drosselabhängigen Signaldruck erhält, der abhängig von der Einstellung der Drosselklappe ist und über die Leitung 103 von der Regeleinrichtung 90 geliefert wird. Bei höherer Leistung wird die Winkelstellung der Steuerwelle 53 zur Einstellung der Leitradschaufeln in dem Bereich T-U der Kurve VO durch den drehzahl-

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abhängigen Signaldruck aus der Leitung 117 bestimmt. Bei Einstellungen des Drosselklappenhebels zwischen der Zwischenstellung und der Stellung für volle Drosselklappenoffnung wird eine gleiche Beeinflussung der Leitradschaufeln bewirkt, führt aber normalerweise zu niedrigeren Turbinendrehzahlen, die die Öffnung der Leitradschaufeln verinsgern können. Eine Einstellung des Leitrades für eine Beschleunigung bei voller , Drosselklappenoffnung wird durch Schliessen des drosselab- ; hängigen Schalters 228 bewirkt, wodurch ein Strom durch den normalerweise geschlossenen drehzahlabhängigen Schalter 227 fliesst, so dass dann schnell eine Umstellung auf maximale ^; Leistung erfolgt, wenn die Nenndrehzahl der Maschine erreicht ist, indem der drehzahlabhängige Schalter 227 geöffnet wird.

Die Hauptnetzleitung 79 erhält ül mit konstantem Druck, der von der ölpumpe 76 geliefert und vom Druckregel-

■ ventil 81 gesteuert ist. Die Leitung 89 erhiilt Öl mit Regler-. druck, der dem Quadrat der Turbinendrehzahl proportional ist. ^: Die Steuerung der Leitradschaufeln untersteht den Betriebs-

■ bedingungen bei kleiner Leistung und konstanter Drehzahl und : dann ansteigender Leistung und ansteigender Drehzahl in , folgender V/eise: Die Aufnahmefähigkeit des hydrodynamischen _: Drehmomentwandlers und damit die Turbinenleistung wird erhöht durch Schwenken des Drosselklappenhebels 63 entgegengesetzt

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dem Uhrzeigersinn aus der stellung für geschlossene Drosselklappe in die Zwischenstellung. Diese Bewegung verschiebt die Stange 96 nach rechts und zieht das Yentilglied 101 aus der Öffnung 102. Der konstante Hauptnetζdruck wird über die Zweig-

: leitung 100 der Hauptnetzleitung 79 der Steuerkammer 92 zugeleitet. Ein dauernder Ltroni erfolgt durch die Drosselstelle

• zur Auslasskammer 93 und dann über die Leitung 103 zur Steuerkammer 172 der drosselabhängigen Stelleinrichtung 137 und strömt über den gedrosselten Auslass 18^ ab, der das öl zum

. Sumpf zurückleitet. Die ringförmige Drosselstelle im Bereich

■ des Ventilgliedes 101 drosselt den Druck in der Auslasskainmer

' 93 auf einen v.-ert, der sich bei fortschreitend bewegtem Dpossel-. klappenhebel 63 erhöht. Dieser drosselabMngige Üignaldruck, der also eine Funktion der Drosselkla.penhebelstellung ist, wird der Steuerkammer 172 der drosselabhängigen Stelleinrichtung 157 zugeleitet, um den Kolben I68 nach rechts gegen die Feder 182 zu bewegen. Befindet sich der Drosselklap^enhebel 63 in der Stellung für volle Drosselklappenöffnung, so ist der

• Druck in der Steuerkammer 172 niedrig und die Feder 182 zwingt den Kolben 168 zur Anlage gegen die Schulter 166. Hierdurch wird die Schließstellung der Leitradschaufeln entsprechend

• Funkt S der Kurve VO bei einer entsprechenden Turbinendr eh ζ aiii entsprechend Kurve ES, Fig. 3, eingestellt, so dass sich eine

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Leerlauileistung und Aufnahmefähigkeit des hydrodynamischen Dr eiimomentwandl er s entsprechend Pig. 2 ergibt. Wird der Drossel-, klappenhebel 63 aus der stellung für geschlossene Drosselklappe in die Zwischensteilung bewegt, um eine maximale Offensteilung der Leitradschaufeln bei Leerlaufdrehzahl zu erreichen (Punkt T auf der Kurve VO in Fig. 3), so ist der Druck in der Liteuer-Äammer 172 ausreichend hoch, um den Kolben 168 gegen die andere Schulter 167 in Anlage zu bringen. Eine weitere üffnungsbewegung des Drocselkla^penhebels 63 erhöht weiterhin den drosselabhängigen Signaldruck, hat jedoch keinen Einfluss mehr auf den Kolben 168, der in Anlege gegen die Schulter 167 verbleibt. I.ird der Drosselkla_r'.;.enhebel 63 über die Zwischensteilung in die Stellung £'.<.r volle Drosselklaxjpenöffnung bewegt, so bewirkt die Brennstoffregeleinrichtung 58 eine erhöhte Brennstoffzufuhr zur Erhöhung der Turbinendrehzahl, wobei Überdrehzahlen und Übertemperaturen an der Turbine verhindert sind. Der drehzahlabhängige Signaldruck in der Leitung 89 beginnt nun in Abhängigkeit vom Quadrat der Turbinendrehzahl zu steigen. Der Reglerdruck wird über die Leitung 09 und' ihre Zweigleitung 147 der Kammer 146 und über die Zweigleitung 152 der Leitung 89 der Kammer 151 zugeleitet. Der Druck in der Kammer 146 drückt den Kolben 127 gegen die Kraft der Feder 143 und das Öl aus der Kammer 146 strömt durch den gedrosselten Auslass 148 zum Sumpf ab. Das 01 aus der Kammer 151 tritt durch die Dnossel-

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■stelle 123, die durch das Ventilglied 134 teilweise gesperrt !wird, zur Kammer 153 über. Während der Zeit, in der die Turbine mit Leerlaufdrehzahl läuft, ist die Feder 143 stark genug, um ;den Kolben 122 gegen die Schulter 128 in Anlage zu halten, Während. ■Ίeiner veränderlichen Leistung bei Leer1aufdrehzahl bleibt also : jdas Ventilglied 134 in einer festen Lage zur Drosselstelle 123, : iso dass der Druck in der Kammer 153 konstant bleibt. Sobald ₍ die Turbinendrehzahl ansteigt, erhöht sich der Druck in der [Kammer 146 und drückt den Kolben 127 nach rechts, wodurch die

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,ringförmige Drosselstelle im Bereich des Ventilgliedes 134 geändert ist, wobei das Ventilglied 134 so profiliert ist, dass sich der Druck in der Kammer 153 als Funktion der Turbinen-

I ·

!drehzahl ändert. Dieser Druck- gelangt über die Leitung 117 in die Steuerkammer 199 der drehzahlabhängigen Stelleinrichtung 158, deren Zj^linder 191 mit dem Kolben 168 der Stelleinrichtung !158 durch die Kolbenstange 181 verbunden ist. Da der Kolben 168 _: mit zunehmender Drosselkla.rpenöffnung nach rechts bewegt ist, wie bereits beschrieben wurde, wird der gesamte Zylinder 191 , der Stelleinrichtung 158 gleichzeitig nach rechts bewegt, ] wobei ein Schwenken um den Zapfen 174 eintritt. Mit zunehmendem ^: Druck in der Steuerkammer 199 bei zunehmender Turbinendrehzahl wird der Kolben 193 gegen die Kraft der Feder 201 nach rechts bewegt und bewirkt die Bewegung der Leitradschaufeln in die j

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Offenstellung in dem Kurvenbereich T-Yi der Kurve VO. Die Kolbenstange 204 ist mit dein Stellarm 213 verbunden, und betätigt den Stellmotor 216, um den btellhebel 222 und die Stellwelle 53 im Uhrzeigersinn zu drehen, wodurch die Leitradschaufeln in die Offenlage geschwenkt werden. Im 1unkte V;" kommt der Kolben 193 zur Anlage gegen die Schulter 197 und begrenzt damit die maximale öffnung der Leitradschaufeln, die bis zum Punkt U aufrechterhalten wird. Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 ist erkennbar, dass der Kolben 168 im Punkt S gegen die Schulter und der Kolben 193 in der linken Endlage gegen die Schulter 195 anliegen. Im i'unkt T liegt der Kolben 168 gegen die Schulter 167 an und der Kolben 193 hat seine Lage nicht verändert. In dem : tankten ¥ und U liegt der Kolben 168 gegen die Schulter und der Kolben 193 gegen die Schulter 197 an.

Vorstehend sind die Arbeitsweisen bei Leerlaufbetrieb und stetigem Betrieb bis zur maximalen Leistung beschrieben. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, um ein plötzliches Umschalten der Leitradschaufeln bei Beschleunigung mit voll geJffneter Drosselklappe zu bewirken, die zwischen den Punkten T und U der Kurve VO in Fig. 3 einwirkt, um die Umstellung in die Stellung V zu bewirken. Bei normalen stetigen Betriebsbedingungen schliesst der Druck in der Steuereinrichtung

231 den drehzalilablir.ngig.en Schalter 227. Hierdurch wird ein elektrischer Strom von der Batterie 226 zum Schalter 22S geschlossen. Bei Betrieb mit teilweise geöffneter Drosselklappe

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wird dieser Kreis durch den dro~selabh'npigen Schalter 228 unterbrochen. Bei unterbrochenem Stromkreis durch einen oder beide Schalter 21-.7 und 22d ist das normalerweise geschlossene Magnetventil 187 geschlossen und soerrt die Zweigleitung 186 der Iiauptnetzleitung ab. Ferner ist das normalerweise geschlossene L'agnetventil 208 geschlossen und verhindert einen Auslass aus der --",teuerhammer lyS', der nur Über einen gedro.ssea.-ten Auslass 209 möglich ist. V.-ird der Drosselkla · jenheb ei 6j> in die Stellung f.tr volle Drosselklap ^en^i'fnung bewegt, während die Drehzahl unterhalb der Uenndrehzahl liegt, so ist der Schalter 227 geschlossen, während der schalter 228 nunmehr geschlossen wird, so dasc das i-iagnetventil 1C7 die üv/eigieitung lob !Jfxiiet und aas I .agnetventil 2üo -J:.^net, um einaaun::euro£seiten lianaj. zum Auslass 210 ir ei zugeben. Das ;finen des Magnetventils 187 gestattet, dass HaurtnetzdrucK aus der Leitung unmittelbar in die Steuerkamraer 172 gelangt und den hol υ en loG gegen die Schulter 167 bev/egt. Das üffnen des Lagnet^entils 2öo gestattet den freien Abstrom des üls aus der Steuer,.ammer 199 unmittelbar zum öumof, so dass die Feder 20b den Kolben 193 gegen die Schulter 195 bewegen kann. Die Abmessungen der Stelleinrichtungen sind so gewählt, dass bei Anlegen des Kolbens 168 gegen die Schulter I67 und des Kolbens I93 ^eren die Schulter 197 die jueitradschauf ein die den Punkt V in Fig.

•'ja·

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entsprechende Stellung einnehmen. "Wird die Nenndrehzahl erreicht, so werden die Leitradschaufeln ents ,rechend der Punkte U in Fig. 3 geschlossen, um eine maximale Leistung zu erzielen. Der Keglerdruck in der Leitung 89 oet..tigt bei maximaler Drehzahl die druckauh-^v.ngige steuereinrichtung 231, um den ,.,chaiter 227 zu öiinen, so dass die normalerweise geschlossenen Kapnetνentile 187 und 2.,8 entregt werden und die rteuerelnric.ij.tung in den Zustand i"',r stetige Betriebsbedingungen zurückgebracht wird. Durch die Steuereinrichtung 231 wird ein ülstrom aufrechterhalten, der durch den gedrosselten Auslass 232 abfliesst.

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BAD ORIGIMAL

Claims

-39-Patentansprüche

(ly Antriebsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem feststehenden Gehäuse, einem von einem Antriebstriebwerk angetriebenen Pumpenrad, einem mit einem Verbraucher verbundenen Turbinenrad und einem Leitrad enthält, dessen Umlaufmenge durch eine Stelleinrichtung abhängig von Betriebsbedingungen veränderlich einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (51,52,55) zwischen einer ;^:._; teilung für eine UmI auf menge entsprechend der Nennleistung und einer Stellung für eine kleinste Umlaufmenge einstellbar ist, und die UmIaufmenge vom Kleinstwert nach einer Funktion der Eingangsdrehzahl über einen Mittelwert bis zum Höchstwert gesteigert wird, dass eine Drosselklappen-Einstelleinrichtung (57 - 63) zwischen einer Stellung, in der Brennstoff für den Leerlauf zugespeist wird, und einer Stellung, in der Brennstoff für die Wennleistung zugespeist wird, einstellbar ist und die dem Pumpenrad von dem Antriebstriebwerk zugeleitete Leistung nach einer anderen Funktion der Eingangsdrehzahl steuert, dass ein mit der Eingangswelle verbundener Regler (88) ein Drehzahlsignal liefert, und dass die Stelleinrichtung, die Drosselklappeneinstelleinrichtung und der Regler so

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zusammenarbeiten, dass abhängig von Bewegungen der Drosselklappeneinstelleinrichtung und dem Drehzahl signal die Umlciufmenge des hydrodynamischen Drehmomentwandlers auf die dem Eingangsglied zugeführte .ueistung abgestimmt ist, wenn die F.ingangsdrehzahl von d.er Le er lauf drehzahl auf die Nenndrehzahl ansteigt.

Z. Antriebsanlage nach /nspruch 1, dadurch gekennx zeichnet, dass die Drosselklaopeneinstelleinrichtung (57-63) in der Stellung für volle Drosselklappenöffnung bei unterhalb der Henndrehzahl liegenden Drehzahlen die Stelleinrichtung (51,52,53) im Sinne einer Einstellung der Umlaufmenge auf einen unterhalb des Höchstwerts liegenden ΐ/ert beeinflusst.

3. Antriebsanlage nach Anspruch 1 oder 2, mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, dessen Leitrad einstellbare Schaufeln hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (44) des Leitrades von der Stelleinrichtung (51,52,53) betätigt sind und in der Offenstelllung eine grosse Umlaufmenge und in der Schließstellung eine kleine Umlaufmenge bedingen.

4. Antriebsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappeneinstelleinrichtung (57-63) aus einer Stellung für geschlossene Drosselklappe in eine Zwischenstellung bewegbar ist, um die BrennstoffZuteilung für Leerlauf des Antriebstriebswerks zu bewirken, die bei Bewegen

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der Drosselklappeneinstelleinrichtung über die Zwischenstellung hinaus bis zu der für die Nennleistung erforderlichen brennstoffmenge bei voll geöffneter Drosselklappe erhöht wird.

5. Antriebsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dasκ die Stelleinrichtung (51,52,53) für die Leitradschaufeln (44) bei der .Bewegung der Drosselklaopeneinßtelleinrichtung (57-63) zwischen der Stellung für geschlossene Drosselklappe und der Zwischenstellung die Leitradschaufeln in Funktion dieser Bewegung aus ihrer Schließstellung in eine Zwiscxienstellung für mittlere Umlauf menge einstellt, una beider weiteren Bewegung der DrosseLtclappeneinsteileinrichtung die Leitradschaufein bib in ihre Offenstellung für maximale Urnlaufmenge in Funktion des rrehzahlsignais verstellt werden.

6. Antriebsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Leixrad (s) am ortsfesten üenäuse (49) des Drehrnomentwandlers (12) festlegbar ist, um ein Reaktionsmoment bei angetriebenem i^Jurapenrad (P) zu bilden, so dass sich die auf das Turbinenrad (T) übertragene Leistung nach einer kubischen Ixponentialfunktion der Ilingangsdrehzahl erhöht, die von dem Höchstwert abnimmt, wenn die Leitradschaufeln in ihre Schließstellung bewegt werden, wobei in deren Kittelstellung volle Leerlaufleistung bei Leerlaufdrehzahl und guter V/irkungsgrad bei höheren Drehzahlen erzielt werden.

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7. Antriebsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappeneinstelleinrichtung (57-63) in der ,itellunp für volle Drosselklappenöffnung die Stelleinrichtung (51,^2,55) für die Leitradschaufeln (44) so steuert, dass bei unter der Nenndrehzahl liegenden Jingangsdrehzahlen die Leitradschaufeln in die Mittelstellung für mittlere Umlaufmenge bewegt werden.

8. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangsglied (34) von einer Einwellengasturbine (11) angetrieben wird, deren Leistung sich nach einer veränderlichen Funktion der Triebwerksdrehzahl auf die Nennleistung bei der Nenndrehzahl erhöht. -

9. Antriebcanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitrodschaufelri (44) in der Offenstellung bei angetriebenem Pumpenrad (P) bei Nennleistung und Nenndrehzahl eine der Nennleistung und der Nenndrehzahl entsprechende umlaufmenge des hydrodynamischen Drehmomentwandlers bedingen und der Anstieg der ümlauiYaenge und der dem Eingangsglied zugefllhrten Leistung nach unterschiedlichen Funktionen der Eingangsdrehzahl erfolgt.

10. Antriebsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitrad (ü) am ortsfesten Gehäuse (49) des Dreiünomentwandlers (12) festiegbar ist und die dem Turbinenrad

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(T) zugeleitete Leistung nach einer anderen Punktion der Eingangsdrehzahl ansteigt als die Umlaux'raenge des hydrodynamischen Drehmomentwandlers, wobei die Umlaufmenge bei niedrigen Drehzahlen schwächer und bei höheren Drehzahlen stärker als die Leistung ansteigt, und bei der Nennleistung und Nenndrehzahl einen diesen entsprechenden Wert hat.

11. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 3-9, dadurch gekennzeichnet,, dass die Drosselklappenein.otelleinrichtung (57-63) ein drosselabhängiges .signal (Leitung 105) und der Regler (88) ein drehzahlabhängiges ,' ignal (Leitung 117) liefern, und die Stelleinrichtung (51,52,53) f'ir die Leitradschaufeln in einem Gehäuse (177) eine drosselabhängige stelleinrichtung (157) und eine drehzahlabhängige ,'Stelleinrichtung (158) enthält, die je einen Zylinder (161, 191) zur Aufnahme eines einen begrenzten Hub ausführenden Kolbens (168, 193) aufweisen, wobei der Zylinder der drosselabhängigen stelleinrichtung gelenkig mit dem Gehäuse, die mit deren Kolben verbundene Kolbenstange (181) mit dem Zylinder der drehzahlabhängigen Stelleinrichtung und eine mit deren Kolben verbundene Kolbenstange (204) über einen Stellmotor (216) auf die Leitradschaufeln (44) einwirkt, wobei Rückstellfedern (132, 206) in den Zylindern den durch die drosselabhängigen bzw. drehzahl-

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abhängigen Signale in eine die Offe^htellung der Leitradschaufeln bewirkenden Richtung beaufschlagten Kolben entgegenwirken, und das drosselabhängige Signal (Leitung 103) eine Verstellung der Leitradschaufeln aus der Schließ- bis in die Mittelstellung bewirkt, während das drehzahlabhängige Signal (Leitung 117) die weitere Bewegung in die Offenstellung steuert.

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