DE2835041C2

DE2835041C2 - Drive system with diesel engine and hydrodynamic gearbox

Info

Publication number: DE2835041C2
Application number: DE2835041A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Ing.(Grad.) 7990 Friedrichshafen Meeh
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1978-08-10
Filing date: 1978-08-10
Publication date: 1982-09-16
Also published as: FR2477225B2; GB2027935A; GB2027935B; FR2435602A1; FR2477225A2; FR2435602B3; DE2835041A1

Description

Die Erfindung betrifft ein» Antriebsanlage für Fahrzeuge, bei der ein Dieselmotor direkt oder über eine Zahnradübersetzungsstufe die Pumpen der Kreislaufe eines hydrodynamischen Getriebes antreibt deren Leistungsbedarf abhängig von dem Drehzahlverhältnis zwischen der C »!riebe-Abtriebs- und -Antriebsdrehzahl einen jeweils unterschiedlichen Verlauf über der Getriebe-Antriebsdrehzahl aufweistThe invention relates to a »drive system for vehicles in which a diesel engine directly or via a gear transmission stage drives the pumps of the circuits of a hydrodynamic transmission Power requirement depends on the speed ratio between the gearbox output and drive speed each has a different course over the transmission drive speed

Der Betriebspunkt für die beiden in derartigen Antriebsanlagen zusammenarbeitenden Maschinen mit unterschiedlichen Leistungs-Drehzahl-Kennlinien ist immer der Schnittpunkt dieser Kennlinien im gemeinsamen Kennfeld, denn nur dort stimmen Leistung und Drehzahl beider Maschinen genau überein. Um die installierte Leistung des Dieselmotors ausnutzen zu können, ist es erfordei lieh, daß dieser Schnittpunkt der Kennlinien bei Vollast und bei jeder möglichen Abtriebsdrehzahl des Getriebes mit dem Nennbetriebspunkt des Dieselmotors (Nennleistung bei Nenndrehzahl) zusammen fällt Liegt der Schnittpunkt bei einer kleineren Drehzahl, so läuft der Motor mit sog. gedruckter Drehzahl und kann somit seine volle Leistung nicht erreichen. Liegt der Schnittpunkt bei einer höheren Drehzahl, so beginnt sich die vom Motor-Regler durchgeführte Abregelung der Brennstoffmenge zur Begrenzung der Motordrehzahl auszuwirken und der Motor kann ebenfalls seine volle Leistung nicht an das Getriebe abgeben.The operating point for the two machines that work together in such drive systems different power-speed characteristics is always the intersection of these characteristics in the common Characteristic map, because this is the only place where the power and speed of both machines match exactly. To the To be able to use the installed power of the diesel engine, it is necessary that this intersection of the Characteristic curves at full load and at every possible output speed of the gear unit with the nominal operating point of the diesel engine (rated power at rated speed) coincides lower speed, the motor runs with so-called printed speed and can therefore achieve its full speed Not achieving performance. If the intersection is at a higher speed, the from begins Motor controller carried out a reduction in the amount of fuel to limit the engine speed and the engine cannot deliver its full power to the gearbox either.

Das Zuordnen des Schnittpunktes der Kennlinien zu der Nenndrehzahl des Dieselmotors, das durch die Festlegung der Kreislaufabmessungen oder durch die Wahl der Zahnradübersetzung bei der Auslegung der Anlage durchgeführt wird, kann schon deshalb nicht &o genau sein, weil die Leistungsaufnahme der Pumpe eines hydraulischen Kreislaufes, die etwa der Leistungs- Kennlinie des Getriebes entspricht, nicht nur Von der Pumpendrehzähl, sondern auch noch Von dem Dreh/ zahlverhälfnis zwischen der ebenfalls im hydrodynäntl· sehen Kreislauf angeordneten, mit dem Getriebeabtrieb verbundenen Turbine und der Pumpe abhängt. Dadurch ist die Leistungskennlinie des Getriebes abhängig von dem Drehzahlverhältnis zwischen Getriebeabtrieb und Getriebeantrieb und es ergeben sich im gemeinsamen Kennfeld verschiedene Leistungskennlinien für das Getriebe, die jeweils verschiedenen Turbinendrehzahlen und damit Getriebeabtriebsdrehzahlen bzw. Fahrgeschwindigkeiten zugeordnet sind.Assigning the intersection of the characteristic curves to the nominal speed of the diesel engine, which is determined by the Determining the circuit dimensions or by choosing the gear ratio when designing the Creation is carried out, can therefore not & o be accurate because the power consumption of the pump in a hydraulic circuit is roughly the same as the power curve of the gearbox, not only from the pump rev counter, but also from the rotation / ratio between the also in the hydrodynamic see circuit arranged, with the gearbox output connected turbine and pump depends. As a result, the performance curve of the gearbox is dependent on the speed ratio between gearbox output and gearbox drive and it result in the common Characteristic map different performance curves for the gearbox, each of the different turbine speeds and thus transmission output speeds or driving speeds are assigned.

Bei der Auslegung der Anlage kann nur eine dieser Leistungskennlinien des Getriebes durch den Motor-Nennbetriebspunkt gelegt werden. Dafür wird zweckmäßigerweise eine mittlere Leistungskevinlinie ausgewählt Damit erreich, der Motor nur bei uer dieser Leistungskennlinie zugeordneten Getriebeabtriebsdrehzah! bzw. Fahrgeschwindigkeit seine volle Nennleistung. Bei allen übrigen Betriebszuständen muß eine Motorminderleistung in Kauf genommen werden. Es gibt hydrodynamische Kreisläufe (z. B. Anfahrdrehmomentwandler), die eine zuerst ansteigende und dann wieder abfallende Leistungsaufnahme über der Turbinendrehzahl aufweisen. Bei diesen Kreisläufen ist eine volle Motorleistung nur in zwei PunLten ihres Betriebsbereiches auszunutzen. Andere hydrodynamische Kreisläufe (z. B. Drehmomentwandler für den oberen Abtriebsdrehzahibereich^ weisen ds^<Tc^tyen eine konstante Leistungsaufnahme über einen größeren Betriebsbereich und daran anschließend einen steilen Anstieg auf. Bei diesen Kreisläufen kann die Auslegung zwar so durchgeführt werden, daß in dem größeren Betriebsbereich die Nennleistung des Dieselmotors ausgenutzt werdei kann. Durch den daran anschließenden steilen Anstieg der Leistungsaufnahme ist jedoch nicht nur immer weniger die Ausnutzung der vollen Motornennleistung möglich, sondern es ergibt sich auch noch ein insbesondere für aufgeladene Dieselmotoren ungünstiger Betrieb bei sog. stark gedruckter Drehzahl. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bei allen Antriebsanlagen mit hydrodynamischen Kreisläufen zu beobachtenden, sich über weite Betriebsbereiche erstreckenden Minderleistungen zu vermeiden und die Ausnutzung der Nennleistung des Dieselmotors im gesamten Abtriebsdrehzahlbereich der Antriebsanlage sicherzustellen.When designing the system, only one of these performance characteristics of the gear unit can be based on the nominal motor operating point. A medium power kevin line is expediently selected for this. or driving speed its full rated power. In all other operating states, a reduced engine power must be accepted. There are hydrodynamic circuits (e.g. starting torque converters) that show an initially increasing and then decreasing power consumption above the turbine speed. With these circuits, full engine power can only be used in two points of their operating range. Other hydrodynamic circuits (e.g. torque converters for the upper output ^{speed range ^ have ds <T} c ^ty en a constant power consumption over a larger operating range and then a steep increase Due to the subsequent steep increase in power consumption, not only is it increasingly less possible to utilize the full rated motor output, but it also results in an operation at so-called strongly printed speed, which is unfavorable, especially for charged diesel engines It is the object of the present invention to avoid the underpower that can be observed in all drive systems with hydrodynamic circuits, which extends over wide operating ranges, and to utilize the nominal power of the diesel engine in the entire output speed range of the drives ensure ebsanlage.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine deratige Auslegung der hydrodynamischen Kreisläufe und/oder der Zahnradübersetzungsstufe, daß das Getriebe bei den Drehzahlverhältnissen mit dem höchsten Leistungsbedarf der Pumpen und bei Motornerindrehzahl eine der Motorneniileistung zugeordnete Getriebe-Eingangsleistung aufzunehmen vermag und daß höhere Getriebe-Antriebsdrehzahlen für Drehzahlverhältnisse mit kleinerem Leistungsbedarf der Pumpen durch Steigerung der Motordrehzahl über die Motomenndrehzahl hinaus ohne Überschreiten der Motornennleistung bei entsprechender Verringerung der Kraftstoff-Einspritzmenge erreicht werden.This object is achieved by such a design of the hydrodynamic circuits and / or the gear ratio stage, that the gearbox at the speed ratios with the highest power requirement of the pumps and at the internal engine speed one Transmission input power assigned to the rated engine power able to accommodate and that higher gear drive speeds for speed ratios with a lower power requirement of the pumps by increasing the motor speed above the motor nominal speed without exceeding the rated engine power with a corresponding reduction in the fuel injection quantity can be achieved.

Durch diese Auslegung der Antriebsanlage und Betriebsweise des Dieselmotors wird die bisher vorhandene Reduzierung des Getriebe-Abtnebsmomentes durch die nahezu über dem gesamten Getricbe-Abtriebsdrehzahlbereich auftretende Minderleistung am Getriebeeingang vollständig vermieden. Bei Fahr zeugantrieben kann dadurch eine dem Verhältnis der Leistungsverbesserung entsprechende Zugkraftvergrößerung erzielt werden,With this design of the drive system and the mode of operation of the diesel engine, the previously existing reduction of the gear output torque due to almost the entire gear output speed range Any reduction in power that occurs at the transmission input is completely avoided. At Fahr As a result, tool drives can achieve an increase in tractive force corresponding to the ratio of the improvement in performance be achieved,

Voraussetzung dazu ist lediglich daß der Dieselmotor über seine Nenndrehzahl hinaus betrieben werden kann. Durch die Verringerung der Kfäftstoffeinspritzmertge bei diesen Überdrehzahlen werden die bei der zulässigen Nennleistung auftretenden Brennraumdrük-The only requirement is that the diesel engine can be operated beyond its rated speed. By reducing the amount of fuel injected at these overspeeds, the combustion chamber pressures occurring at the permissible nominal power are

ke und Triebwerksbeanspruchungen nicht überschritten. ke and engine loads are not exceeded.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß man bei er Auswahl der Zahnradübersetzung am Getriebeeingang großzügiger als bisher verfahren kann, weil selbst bei nicht genau passender Übersetzung entweder die durch die Abregelung oder die durch die sog. Motordrehzahldrückung bisher verursachte Leistungsminderung wegfällt Dadurch kann eine oftmals schon vorhandene, nicht genau passende Zahnrsdübersetzung Verwendung finden und eine durch die Herstellung einer neuen Zahnradübersetzung bedingte Terminverzögerung bei der Auslieferung des Getriebes vermieden werden.Another advantage is that when selecting the gear ratio at the gearbox input can proceed more generously than before, because either the through the curtailment or the reduction in output previously caused by the so-called engine speed reduction no longer applies This means that an often existing, not exactly fitting gear ratio can be used and find one by making a new one Delays in the delivery of the gear unit caused by gear transmission can be avoided.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows

Fig. 1 die Kennlinien einer Antriebsanlage in bisher üblicher Auslegung,Fig. 1 shows the characteristics of a drive system in previously customary interpretation,

Fig.2 die Kennlinien einer Antriebsanlage in erfindungsgemäßer Auslegung.2 shows the characteristics of a drive system designed according to the invention.

In den beiden Figuren ist der Leistungsbedarf der Pumpe eines Kreislaufes eines hydrodynamischen Getriebes über der Getriebe-Antriebsdrehzahl bei verschiedenen, beispielsweise ausgewählten ~)rehzahlverhältnissen zwischen Getriebe-Abtriebs- und -Antriebsdrehzahl eingezeichnet Die Kurve 11 stellt dabei den größten, die Kurven 12 und 13 jeweils einen mittleren und die Kurve 14 den geringsten Leistungsbedarf der Pumpe dar.In the two figures, the power requirement of the pump of a circuit is a hydrodynamic one Gearbox over the gearbox drive speed at different, for example selected ~) speed ratios drawn between gear output and drive speed. The curve 11 represents the largest, curves 12 and 13 each have a medium power requirement and curve 14 has the lowest power requirement of the pump.

Zusätzlich zum Leistungsbedarf der Kreislaufpumpe des Getriebes ist in F i g. 1 eine Motor-Leistungskurve 15 mit einer Abregelkurve 16 in der üblichen Auslegung eingezeichnet. Die volle Motornennleistung kann nur im Motor-Nennbetriebspunkt 17 beim Schnittpunkt mit der Leistungsbedarfskurve 13 der Pumpe und damit nur bei den dieser Leistungsbedarfskurve zugeordneten b Drehzahlverhältnissen erreicht werden. Bei alkn anderen Drehzahlverhältnissen, also fast im gesamten Betriebsbereich dieses Kreislaufes, müssen durch die sog. Motordrehzahldrückung im Schnittpunkt 18 oder 19 oder durch die Abregelung im Schnittpunkt 20In addition to the power requirement of the circulation pump of the transmission, FIG. 1 an engine performance curve 15 is shown with a control curve 16 in the usual design. The full rated motor power can only be achieved in Motor nominal operating point 17 at the intersection with the power requirement curve 13 of the pump and thus only can be achieved with the b speed ratios assigned to this power requirement curve. At alkn other speed ratios, so almost in the entire operating range of this circuit, must through the So-called engine speed reduction at the intersection 18 or 19 or through the regulation at the intersection 20

ίο Leistungsreduzierungen in Kauf genommen werden, die sich auf die Entwicklung des Getriebe-Abtriebsmomentes nachteilig auswirken.ίο Reductions in performance are accepted that adversely affect the development of the transmission output torque.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Auslegung einer Antriebsanlage dargestellt Die Motor-Leistungskurve 21 schneidet im Punkt 22 die Kurve 11 für den größten Leistungsbedarf der Pumpe des hydrodynamischen Kreislaufes. An dieser Stelle erreicht der Motor seine Nenndrehzahl, die auch der Getriebe-Antriebsdrehzahl entspricht Höhere Getriebe-Antriebsdrehzahlen für Drehzahlverhältnisse mit kleinerem Leistungsbedarf der Pumpe werden durch Steigerung der Motordrehzahl über die Motornenndrehzab' hinaus erreicht (Schnittpunkte 23 bis 25). Ein überschreiten der Motornennleistung wird dabei durch entsprechende Verringerung der Kraftstoff-Einspritzmenge verhindert Die endgültige Abregelung erfolgt entsprechend der Abregelkurve 26.In Fig. 2, the inventive design is a Drive system shown The engine power curve 21 intersects the curve 11 for the largest at point 22 Power requirement of the pump of the hydrodynamic circuit. At this point the engine reaches its Nominal speed that also corresponds to the gearbox input speed. Higher gearbox input speeds for Speed ratios with a lower power requirement of the pump are achieved by increasing the motor speed reached beyond the nominal motor speed (intersections 23 to 25). One exceeding the The nominal engine power is prevented by a corresponding reduction in the amount of fuel injected The final curtailment takes place in accordance with curtailment curve 26.

Damit kann bei jeder Getriebeabtriebsdrehzahl trotz variierender Pumpen- bzw. Getriebeeingangsleistung entsprechend den Kurven 11 bis 14 die volle Motor-Nennleistung in den Schnittpunkten 22 bis 25 für die Antriebsanlage zur Verfügung gestellt werden.This means that at any transmission output speed, despite varying pump or transmission input power according to curves 11 to 14, the full rated motor power at intersections 22 to 25 for the propulsion system can be made available.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Drive system for vehicles with a diesel engine directly or via a gear ratio stage drives the pumps of the circuits of a hydrodynamic transmission, their power requirements depending on the speed ratio between the gearbox output and drive speed each has a different course over the transmission drive speed, denotes by such a design of the hydrodynamic circuits and / or the gear ratio stage, that the gearbox at the speed ratios with the highest power requirement of the pumps and at the rated motor speed is a is able to absorb the transmission input power assigned to the rated motor power and that higher Gear drive speeds for speed ratios with lower power requirements of the pumps by increasing the engine speed beyond the engine speed without exceeding the Motornesi.performance with corresponding reduction

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