DE2938706A1 - Fuellungsregelung fuer eine hydrodynamische kupplung - Google Patents

Description

Fiillungsregelung für eine hydrodynamische Kupplung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Füllungsregelung für eine hydrodynamische Kupplung, die einem Gebläseantrieb einer Brennkraftmaschine zugeordnet ist, bestehend aus zumindest einem Temperaturfühler und einem von diesem gesteuerten Ventil zur Durchflußmengensteuerung des Arbeitsmittels der hydrodynamischen Kupplung.

Es ist insbesondere bei luftgekühlten Brennkraftmaschinen bekannt, die Kühlgebläsedrehzahl über eine hydrodynamische Kupplung zu regeln. Hierzu wird ein Dehnstoffühler verwendet, der beispielsweise die Temperatur eines geeigneten Bauteils oder die Abgastemperatur der Brennkraftmaschine ermittelt und ein Ventil in Abhängigkeit der Höhe der Temperatur steuert. Dieses Ventil beherrrscht den Durchfluß des Arbeitsmittels, üblicherweise Schmieröl der Brennkraftmaschine, zur hydrodynamischen Kupplung, deren Füllungsmenge dadurch temperaturabhängig wird.

Eine derartig aufgebaute Regelung kann jedoch nur einen oder maximal zwei Einflußgrößen berücksichtigen.

Untersuchungen haben aber gezeigt, daß die Kühlgebläsedrehzahl dadurch optimiert werden kann, wenn sie abhängig gemacht wird von der Bauteil-, Abgas-, iMotoröl-, evtl. Hydrauliköle Lufttemperatur sowie dem Luftdruck. Werden nämlich alle diese Einflußgrößen berücksichtigt

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zur Regelung der KUhlgebläsedrehzahl, kann dadurch der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine und die Schallemission des Kühlgebläses gesenkt werden, da das Gebläse dann immer die augenblicklich geforderte Drehzahl und Leistung aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Füllungsregelung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß alle gefordertenEinflußgrö'ßen erfaßt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Füllungsregelung elektrisch arbeitende Meßwertgeber vorgesehen sind, die elektrisch mit einer Meßwertverarbeitungseinrichtung verbunden sind, die ein elektrisches Ausgangssignal zu einem elektromagnetisch arbeitenden Ventil liefert, welches den Arbeitsmitteldurchfluß zur hydrodynamischen Kupplung steuert. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß es nunmehr möglich ist, eine Vielzahl von Einflußgrößen, die erforderlich sind, um die Kühlgebläsedrehzahl optimal zu steuern, erfaßt werden können. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß durch die elektrische Verbindung der Meßwertgeber mit der Keßwertverarbeitungseinrichtung diese dort angeordnet v/erden können, wo gemessen werden muß, da es aufgrund der elektrischen Leitungsverbindung möglich ist, sie überall mit der Meßwertverarbeitungseinrichtung zu verbinden. Daneben besteht ein weiterer Vorteil darin, daß die Meßwertverarbeitungseinrichtung, die als Logigschaltung ausgebildet werden sollte, einbaumäßig dort anzuordnen, wo sie den Erfordernissen entsprechend am besten angeordnet werden kann. Dies wirkt sich insbesondere dann vorteilhaft aus, wenn eine derartige Anordnung in Lastkraftfahrzeugen eingebaut wird, wo in dem Motorraum, aufgrund des Einsatzgebietes, sehr starke Temperaturschwankungen sowie Verschmutzung nicht auszuschließen ist.

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Dies könnte unter Umständen die Funktionsfähigkeit der Meßwertverarbeitungseinrichtung beeinträchtigen.

Da es gemäß der Erfindung möglich ist, Jede gewünschte Gebläsedrehzahl zu erlangen, es andererseits aber unerwünscht ist, einen schaltungstechnisch sehr hohen Aufwand zu betreiben, um eine stufenlos geregelte Arbeitsmittelmenge zu erhalten, wird in einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, als elektromagnetisches Ventil ein 2/2-Wegeventil vorzusehen und die Meßwertverarbeitungseinrichtung nach dem Prinzip einer periodisch schaltenden Zwei-Punkt-Regelung auszuführen. Dadurch ist es möglich, ein handelsübliches, elektromagnetisches Ventil zu verwenden. Ebenso wird dadurch der Aufbau der Meßwertverarbeitungseinrichtung wesentlich vereinfacht, da die Meßwertverarbeitungseinrichtung nur noch zwei Ausgangssignale liefern muß. Diese Signale bestehen entweder in "Ventil eingeschaltet" oder "Ventil ausgeschaltet".

Hierbei ist es vorteilhaft zur Erzielung eines ausreichenden gleichmäßigen Arbeitsmittelflußes, das Verhältnis der beiden Ausgangssignale zueinander beliebig zu verändern. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß mit einer derartigen simplen Regelung jede gewünschte Gebläsedrehzahl in Abhängigkeit einer Vielzahl von Parametern erzielt werden kann. Die durch die Regelung auftretenden Druckstöße in dem Arbeitsmittel und in den das Arbeitsmittel führenden Leitungen sind derart gering, daß dadurch kein erhöhter Verschleiß festgestellt werden konnte.

Sollte die Forderung erhoben werden, daß der Arbeitsmittelfluß praktisch absolut pulsationsfrei geschieht, so kann das 2/2-Wegeventil mit einer hydraulischen Dämpfung für beide Bewegungsrichtungen

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ausgeführt werden. Auch diese Ventile sind handelsüblich und allgemein bekannt. Daneben ist es denkbar, die Dämpfung abhängig zu machen von dem Ventilschaltweg.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines schematischen Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1 eine Schemaskizze einer Brennkraftmaschine mit der erfindungsgemäßen Steuerung,

Fig. 2 die Änderung einer Meßgröße über der Zeit,

Fig. 3 das in Abhängigkeit der Meßgröße nach Fig. 2 sich ändernde Steuersignal,

Fig. 4, 5jGebläsedrehzahlen über der Zeit mit un- und gedämpften Ventil

In Fig. 1 ist schematisch eine luftgekühlte Brennkraftmaschine 1 dargestellt, deren Gebläse 2 mit einer hydrodynamischen Kupplung 3 ausgerüstet ist. Die hydrodynamische Kupplung 3 ist über eine Hydraulikleitung 4, in der ein 2/2-Wegeventil 5 eingebaut ist, mit der Druckseite der ölpumpe der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Der Abfluß des Öls aus der hydrodynamischen Kupplung zurück in den ölsumpf der Brennkraftmaschine 1 ist nicht dargestellt. Das 2/2-Wegeventil 5 ist als elektrohydraulisches Wegeventil ausgebildet, welches in seiner stromlosen Stellung auf maximalen Durchfluß schaltet. Dies ist sinnvoll, damit bei Ausfall des Steuersignals für das Ventil 5 dieses nicht die Hydraulikleitung 4 schließt, so daß der Gebläseantrieb stillgesetzt wird.

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Das Ventil 5 ist elektrisch mit einer Meßwertverarbeitungseinrichtung 6 verbunden, an der eingangsseitig eine Vielzahl von Meßwertgebern angeschlossen ist. Diese Meßwertgeber erfassen elektrisch die zur Regelung der Gebläsedrehzahl notwendigen Einflußgrößen.

Die Funktion der Regeleinrichtung sei im folgenden anhand der Änderung einer Meßwertgröße erläutert.

In Fig. 2 ist über die Zeit der mögliche Verlauf einer der Einflußgrößen dargestellt, beispielsweise eine Bauteiltemperatur.

Fig. 5 zeigt hierzu das Ausgangssignal der Meßwertverarbeitungseinrichtung ebenfalls aufgetragen über der Zeit, Fig. 4 die Drehzahl des Gebläses 2. Bei Konstanz der übrigen Meßwertgrößen bedingt die in Fig. 2 angezeigte Temperatur Tl das in Fig. 3 bis ti dargestellte Ausgangssignal. Das Ausgangssignal besteht aus Spannungsimpulsen, die zwischen einer Minimalspannung und einer Maximalspannung variieren. Das Wegeventil 5 wird also über ein Zwei-Punkt-Regelung gesteuert. In der Zeit, in der die volle Höhe des Spannungsimpulses anliegt, ist das Ventil 5 vollständig geschlossen. Je nach dem Verhältnis der Öffnungsdauer zur Schließdauer wird ein mehr oder minder großer ölstrom in die hydraulische Kupplung gelangen.

Erhöht sich nun die Temperatur Tl auf T2 (Fig. 2), so bedeutet dies, daß die Brennkraftmaschine eine erhöhte Kühlleistung benötigt, das Gebläse 2 also schneller drehen muß. Dazu muß die hydrodynamische Kupplung 3 weiter mit öl gefüllt werden. Hierzu ist es erforderlich, daß das Ventil 5 nunmehr relativ lange Zeit die Hydraulikleitung 4 geöffnet hält und diese nur ganz kurz verschließt. Deshalb sind in der Zeit ti- t2, in der eine starke Temperaturänderung erfolgt, die Ausgangsimpulse aus der Meßwertverarbeitungseinrichtung nur sehr kurz, da das Ventil im stromlosen Zustand auf maximalen Durchfluß geschaltet ist. Damit erhöht sich die Durchflußmenge zu der Kupplung, also auch die Gebläsedrehzahl, wie Fig. 4 zeigt.

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Verläuft die Temperaturveränderung zeitlich langsamer (t2 - t3), so wird die Dauer der Ausgangssignale der Meßwertverarbeitungseinrichtung wieder langer, d. h. das Ventil 5 wird wieder langer ausgeschaltet. Dadurch wird die Füllung der Kupplung J> nur noch sehr langsam erhöht.

Ist die geforderte Gebläsedrehzahl erreicht (t3), d. h. die augenblickliche Füllung der hydrodynamischen Kupplung J ^muß beibehalten werden, ändert die Meßwertverarbeitungseinrichtung das Verhältnis der Impulsfolgen wieder derart, daß die Gebläsedrehzahl aufrechterhalten bleibt.

Eine Drehzahlverminderung des Gebläses 2 läßt sich dadurch erreicher daß das Ventil 5 wieder längere Zeit geschlossen wird, indem die Dauer der Spannungsimpulse wieder vergrößert wird, so daß das Ventil langer geschlossen bleibt.

Wird nun gefordert, daß die Drehzahl des Gebläses 2 nahezu pulsationsfrei erfolgt, also ohne die sägezahnartigen Schwankungen gemäß Fig. 4, so wird anstelle des 2/2-Wegeventils 5 ein hydraulisch gedämpftes 2/2-Wegeventil vorgesehen. Aufgrund der Dämpfung reagiert dieses Ventil träger auf die Schaltimpulse, so daß der Durchfluß zur hydrodynamischen Kupplung 2 vergleichmäßigt wird und damit auch die Gebläsedrehzahl.

Eine andere Möglichkeit, den Durchfluß zur hydrodynamischen Kupplung zu vergleichmäßigen, besteht darin, die Frequenz der Taktung, d. h. die Zeitspanne vom Aussetzen eines Impulses bis zum Aussetzen des nächsten Impulses zu verändern, die bei dem Ausgangssignal nach Fig. 5 konstant gehalten wurde. Durch eine hohe Frequenz werden eine Vielzahl von Schaltimpulsen in das Wegeventil geleitet, wodurch es einen Schwebezustand einnimmt, da es nicht mehr mit dem vollen Schaltweg den Schaltimpulsen folgen kann.

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Claims (1)

1. Möckner-Humboidt-Oeutzag /Λifä.sH!Ur3 500C Köln 8θ, den 19. September 1979

   Unser Zeichen: D 79/61 AG-XPB Bü/3i

   Patentansprüche

   \ly/ Füllungsregelung für eine hydrodynamische Kupplung,

   die einem Kühlgebläseantrieb einer Brennkraftmaschine zugeordnet ist, bestehend aus zumindest einem Temperaturfühler und einem von diesem gesteuerten Ventil zur Durchflußmengensteuerung des Arbeitsmittels der hydrodynamischen Kupplung,

   dadurch gekennzeichnet, daß zur Füllungsregelung elektrisch arbeitend Meßwertgeber vorgesehen sind, die elektrisch mit einer Meßwertverarbeitungseinrichtung (6) verbunden sind, die ein elektrisches Ausgangssignal zu einem elektromagnetisch arbeitenden Ventil (5) liefert welches den Arbeitsmittelfluß zur hydrodynamischen Kupplung steuert.

   2. Füllungsregelung nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß als elektromagnetisches Ventil (5) ein 2/2-Wegeventil vorgesehen ist und daß die Meßwertverarbeitungseinrichtung (6) ein periodisches Ausgangssignal nach dem Prinzip der Zwei-Punkt-Regelung liefert.

   J. Füllungsregelung nach Anspruch 1 oder 2,

   dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Dauer der Ausgangssignale der Meßwertverarbeitungseinrichtung (6) zueinander veränderbar ist.

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   MÖckner+kimbold-OeutzAG 2/Λ 1%ΪΓ8 %Jß -2- 19.09.1979

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   4. Füllungsregelung nach einem der vorangegangenen

   Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, daß das 2/2-Wegeventil (5) eine hydraulische Dämpfung für beide Bewegungsrichtungen aufweist.

   5· Füllungsregelung nach einem der vorangegangenen

   Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung des 2/2-Wegeventils (5) abhängig ist von der Größe des Ventilschaltweges.

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