DE3013949A1

DE3013949A1 - Regulator for IC engines - uses gyroscope pair to provide insensitivity to external disturbances of set engine speed or fuel supplied by injection pump

Info

Publication number: DE3013949A1
Application number: DE19803013949
Authority: DE
Inventors: Peter 5000 Köln Rottenbacher
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1980-04-11
Filing date: 1980-04-11
Publication date: 1981-10-15

Abstract

A speed control regulator for the control of engine speed or the flow delivered by a fuel injection pump uses two regulator (1) has two gyroscopes (2,3) mounted on a common axis and each driven in opposite directions by hydraulic motors. The gyroscopes exert a force on a regulator rod (8) that is spring biased into contact and which adjusts the engine or pump control unit. The main drive shaft (7) has a coupling to a hydraulic pump (10) that supplies the hydraulic motors. Control elements (11) vary the flow of oil to the motors.

Description

Regler zum Regeln einer Stellgröße einer Controller for regulating a manipulated variable of a

Maschine Die Erfindung bezieht sich auf einen Regler zum Regeln einer Stellgröße einer Maschine, insbesondere der Drehzahl einer Brennkraftmaschine oder der Einspritzmenge einer Einspritzpumpe, der von der zu regelnden Maschine antreibbar ist und in Abhängigkeit der Drehzahl der Maschine eine Regel stange zum Ausregeln der Stellgröße bewegt. Machine The invention relates to a controller for regulating a Manipulated variable of a machine, in particular the speed of an internal combustion engine or the injection quantity of an injection pump that can be driven by the machine to be controlled is and, depending on the speed of the machine, a rule rod for regulating the manipulated variable moves.

Insbesondere zum Regeln der Drehzahl von Brennkraftmaschinen, die eine einmal vorgewählte Drehzahl unabhängig von der Last konstant halten müssen, ist es bekannt, sogenannte Drehzahlregler zu verwenden. Hierbei sind zwei Arten von Reglern bekanntgeworden. Es werden hierzu entweder mechanisch arbeitende Regler verwendet, die den Vorteil haben, eine hohe Regelgeschwindigkeit aufzuweisen. Der Nachteil hierbei ist, daß sie kein großes Arbeitsvermögen haben und daß sie praktisch nur eine Störgröße erfassen können. Desweiteren sind hydraulische Regler bekanntgeworden. Diese haben den Vorteil eines großen Arbeitsvermögens und der einfachen Zuschaltung von Störgrößen. Nachteilig hierbei ist es, daß sie keine hohe Regelgeschwindigkeit aufweisen.In particular for regulating the speed of internal combustion engines that have to keep a preselected speed constant regardless of the load, it is known to use so-called speed controllers. There are two types made known by regulators. Either mechanically operating controllers are used for this purpose used, which have the advantage of having a high control speed. Of the The disadvantage here is that they do not have a great working capacity and that they are practical can only detect one disturbance variable. Hydraulic regulators have also become known. These have the advantage of a large work capacity and easy connection of disturbance variables. The disadvantage here is that it does not have a high control speed exhibit.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Regler vorzuschlagen, der eine hohe Regelgeschwindigkeit sowie ein großes Arbeitsvermögen und ein einfaches Zuschalten von Störgrößen gestattet.The object of the present invention is therefore to propose a controller which has a high control speed as well as a large work capacity and a simple one Connection of disturbance variables permitted.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Regler aus mindestens zwei gegenläufig sich drehenden Kreiseln besteht, die einerseits mit einem von der zu regelnden Maschine angetriebenen, umlaufenden Gehäuse und andererseits mit der Regelstange gelenkig verbunden sind, wobei die Kreisel im Stillstand koaxial und senkrecht zur Antriebsachse des Gehäuse angeordnet sind. Hierdurch erhält man einen Regler, der sich durch einfache Änderung der beiden Kreiseldrehzahlen an verschiedene Maschinen anpassen läßt.This object is achieved according to the invention in that the controller consists of at least two counter-rotating gyroscopes, on the one hand with one driven by the machine to be controlled, circumferential Housing and on the other hand are hinged to the control rod, the Gyroscope at a standstill coaxially and perpendicular to the drive axis of the housing are. This gives you a controller that can be changed by simply changing the two Can adapt gyro speeds to different machines.

Die Arbeitsgeschwindigkeit des Reglers ist gleich wie bei mechanahen Reglern. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch Änderung der Krdseldrehzahl in Abhängigkeit der Kreiselstellung der bleibende Unförmiqkeitsgrad von einem systembedingten Ausganqswert bis auf Null verstellt werden kann. Ebenso ist eine beliebige Zuschaltung von Störgrößen möglich, allein durch Änderung der Kreiseldrehzahl. Zudem besteht hierbei der Vorteil, daß, da bei diesen Änderungen den Kreiseln Rotationsenergie entzogen oder zugeführt werden muß, diese sehr träge reagieren und deshalb den eigens lichen Regelvorgang nicht beeinflussen, so daß kein Aufschaukeln stattfinden kann. Desweiteren ist es durch den erfindungsgemäßen Regler möglich geworden, die solldrehzahlabhängige Füllungsblockierung so zu gestalten, daß ein Hochfahren des Motors über den gesamten Last- und Drehzahlbereich mit konstantem Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfolgt.The speed of operation of the regulator is the same as that of mechanical ones Regulators. Another advantage is that by changing the drum speed Depending on the position of the gyro, the remaining degree of irregularity depends on a system-related one The output value can be adjusted down to zero. Any connection is also possible of disturbance variables possible, simply by changing the rotor speed. In addition, there is The advantage here is that, as these changes, the gyroscopes have rotational energy must be withdrawn or supplied, they react very slowly and therefore their own do not influence the normal control process, so that no build-up can take place. Furthermore, it has become possible through the controller according to the invention, the target speed-dependent To make filling blockage so that a startup of the engine over the entire Load and speed range with constant air-fuel ratio takes place.

Die Regler werden vorteilhaft - wie eine Weiterhildung der Erfindung vorschlägt - mit je einem hydraulischen oder pneumatischen Antriebsmotor ausgerüstet, der sein Arbeitsmittel von einer von dem Gehäuse angetriebenen Pumpe unter Zwischenschaltung von Steuereinrichtungen erhält. Durch die geeignete Wahl der Steuerelemente und deren Einstellung kann jede beliebige Störgröße berücksichtigt werden. Zu beachten ist lediglich, daß das Steuerelement zur Einstellung des Ungleichförmigkeitsgrades immer am Schluß der Steuerelementenreihe angeordnet ist.The regulators are advantageous - like a further development of the invention suggests - each equipped with a hydraulic or pneumatic drive motor, his working fluid from a pump driven by the housing with the interposition receives from control devices. By properly choosing the controls and its setting, any disturbance variable can be taken into account. To note is just that the control element is used to set the degree of irregularity is always arranged at the end of the row of controls.

Eine anderer Weiterbildung der Erfindung schlägt vor, die Kreisel mit je einem Elektromotor unter Zwischenschaltung von einstell -baren Widerständen zu verbinden. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Pumpe zur Bereitstellung des Arbeitsmittels entfällt. Ebenso ist die Zuführung der elektrischen Energie in das sich drehende Gehäuse einfacher als bei hydraulischem oder pneumatischem Antriebsmotor für die Kreisel.Another development of the invention proposes the gyroscope each with an electric motor with the interposition of adjustable resistors connect to. This arrangement has the advantage that the pump is ready to use of the work equipment is omitted. Likewise, the supply of electrical energy is in the rotating housing is easier than with a hydraulic or pneumatic drive motor for the top.

Da die beiden Kreisel nur in einer Richtung eine Kraft auf die Regelstange ausüben, ist diese üblicherweise zur Zurückstellung mit einer Feder versehen. Die Feder kann dadurch ersetzt werden, daß an der Regelstange ein weiterer Kreisel angeordnet ist, der der Kraftwirkung der anderen Kreisel entgegenwirkt. Damit läßt sich eine einstellbare Gegenkraft an der Regelstange erzeugen, so daß der Regelvorgang noch feinfühliger und exakter auszuführen ist.Since the two gyroscopes only exert a force on the control rod in one direction exercise, this is usually provided with a spring to reset. the Spring can be replaced by arranging another gyro on the control rod that counteracts the force of the other gyroscopes. This can be a Generate adjustable counterforce on the control rod, so that the control process still can be carried out more sensitively and precisely.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of an example.

In der einzigen Abbildung ist schematisch der erfindungsgemäße Regler 1 dargestellt. Er weist zwei Kreisel 2 und 3 mit in diesem Beispiel hydraulischen Antriebsmotoren auf. Die Kreisel sind in einem drehbar gelagerten Gehäuse 4 angeordnet, welches in einem Gestell 5 gelagert ist. Die Anordnung der Kreisel ist so gewählt, daß sie im Stillstand hintereinander auf einer gemeinsamen Rotationsachse 6 liegen. Diese Rotationsachse 6 verläuft im Stillstand senkrecht zur Rotationsachse 7 des Gehäuses 4. Die beiden Kreisel drehen gegenläufig und wirken auf eine Regelstange 8, die von einer Feder 9, der sogenannten Regelfeder, in ihrer Ausgangsstellung zurückgeführt wird, wenn von den Kreiseln keine Kraft auf die Regelstange 8 ausgeübt wird. Die Regelstange ist hierbei in der Rotationsachse 7 des Gehäuses 4 angeordnet.The controller according to the invention is shown schematically in the single figure 1 shown. It has two gyros 2 and 3 with hydraulic in this example Drive motors on. The gyroscopes are arranged in a rotatably mounted housing 4, which is stored in a frame 5. The arrangement of the tops is chosen so that that they lie one behind the other on a common axis of rotation 6 at a standstill. This axis of rotation 6 runs perpendicular to the axis of rotation 7 of the standstill Housing 4. The two gyroscopes rotate in opposite directions and act on a control rod 8, by a spring 9, the so-called control spring, in its starting position is fed back when no force is exerted on the control rod 8 by the gyroscopes will. The control rod is arranged in the axis of rotation 7 of the housing 4.

Die beiden Antriebsmotoren für die Kreiseln 2 und 3 werden von einer Hydraulikpumpe 10, die am Gestell 5 befestigt ist und von der Antriebswelle des Gehäuses 4 anqetrieben wird,aus einem nicht naher dargestellen Ölsumpf mit 01 versorgt. Zwischen der Ölzufuhrstelle an dem Gehäuse 4 und der Ölpumpe 10 sind eine Anzahl von Steuerelementen 11 angeordnet, in denen die Dosierung der Ölmenge und damit die Kreiseldrehzahlen in Abhängigkeit der gewünschten zu-berücksichtigende Störgrößen eingestellt wird. Die überschüssigen Ölmengen werden in den Öl sumpf zurückgesteuert.The two drive motors for gyros 2 and 3 are from one Hydraulic pump 10, which is attached to the frame 5 and from the drive shaft of the Housing 4 is driven, supplied with 01 from an oil sump (not shown). Between the oil supply point on the housing 4 and the oil pump 10 are a number of controls 11 arranged in which the dosage of the amount of oil and thus the gyro speeds depending on the desired disturbance variables to be taken into account is set. The excess oil is fed back into the oil sump.

Das Gehäuse 4 wird von der zu regelnden Maschine angetrieben. Hierbei ist insbesondere bei Verwendung an umsteuerbaren Brennkraftmaschinen zu berücksichtigen, daß entweder die Drehrichtung des Reglers 1 konstant bleibt oder die Drehrichtung der beiden Kreiseln sich ändern muß. Die Regelstange 3 wirkt bei Verwendung als Drehzahlregler für Brennkraftmaschinen direkt auf die Einspritzpumpe, wie an sich bekannt.The housing 4 is driven by the machine to be controlled. Here must be taken into account especially when used on reversible internal combustion engines, that either the direction of rotation of the controller 1 remains constant or the direction of rotation of the two gyroscopes must change. The control rod 3 acts when used as Speed controller for internal combustion engines directly on the injection pump, as per se known.

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Claims

Patent claims controller for regulating a manipulated variable of a machine, in particular the speed of an internal combustion engine or the injection menu Injection pump that can be driven by the machine to be controlled and as a function of it the speed of the machine to be controlled, a control rod for regulating the manipulated variable moves, characterized in that the controller (1) consists of at least two counter-frequent rotating gyroscopes (2, 3), on the one hand in one of the to be regulated Machine-driven, rotating housing (4) and on the other hand with the control rod (8) are articulated, the gyroscopes (2, 3) being coaxial and at a standstill are arranged perpendicular to the axis of rotation (7) of the housing (4).

2. Regulator according to claim 1, characterized in that the gyroscope (2, 3) are each equipped with a hydraulic or pneumatic drive motor, which their working equipment is driven by one of the housing (4) or its drive shaft Pump (10) obtained with the interposition of control devices (9).

3. Regulator according to claim 1 or 2, characterized in that the Gyroscope (2, 3) each with an electric motor with the interposition of adjustable ones Resistors are connected.

4. Regulator according to one of the previous claims, characterized in that then another gyro acts on the control rod (8), the force of which is the the other two circles (2, 3) counteracts.