DE3140737A1

DE3140737A1 - Verfahren zur bestimmung der momentanleistung eines antriebsmotors

Info

Publication number: DE3140737A1
Application number: DE19813140737
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl.-Ing. 8929 Schwabsoien Negele; Satyanarayana Dipl.Ing. 8952 Marktoberdorf Pamidi; Johann Dipl.Ing. Reisch
Original assignee: Xaver Fendt and Co
Current assignee: Xaver Fendt and Co
Priority date: 1981-10-14
Filing date: 1981-10-14
Publication date: 1983-04-28

Description

Verfahren zur Bestimmung der momentanen Leistung eines Antriebs-
motors Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung der momentanen Leistung eines Antriebsmotors nach Patent Ar. (Patentanmeldung P 31 22 362.1).
Ausgehend davon, daß eine Leistung das Produkt aus einem Drehmoment und der über die gleichzeitig gemessene Drehzahl des Antriebsmotors bestimmten Winkelgeschwindigkeit ist, besteht die Aufgabe des Hauptpatentes darin, ein Verfahren zur Bestimmung der momentanen Leistung eines Antriebsmotors zu verbessern und eine entsprechende Einrichtung zu schaffen, die einen geringen Bauaufwand erfordert und auch bei in Betrieh befindlichen Fahrzeugen einsetzbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden folgende Verfahrensschritte vorgeschlagen: a) Die zu bestimmende Leistung wird über Turbokupplung (Föttinger-Kupplung) geleitet, b) die Eingangs- und Ausgangsdrehzahl der Turbokupplung wird gemessen, c) aus den zu b) ermittelten Drehzahlen wird der Schlupf der Turbokupplung errechnet, d) in Abhängigkeit vom Schlupf und der Eingangsdrehzahl der Turbokupplung wird aus einem Speicher das zugehörige von der Turbokupplung übertragene Moment entnommen und e) aus dem zu b) ermittelten Moment und der Eingangsdrehzahl der Turbokupplung wird die Leistung errechnet.
Aufgrund dieser Verfahrensschritte und mit einer entsprechenden Einrichtung kann in vorteilhafter Weise das zur Bestimmung der Momentanleistung eines beliebigen Antriebsmotors benötigte Drehmoment über den Schlupf einer Turbokupplung ermittelt werden. Da zu dessen Bestimmung eine Messung der Eingangs- und der Ausgangsdrehzahl der Turbokupplung genügt, und die gemessene Eingangsdrehzahl darüber hinaus im Zuge der Bestimmung der Momentanleistung noch zwei weitere Male benutzt wird, nämlich zur Bestimmung des von der Turbokupplung übertragenen Drehmoments mit Hilfe des Speichers und zur Errechnung der Momentanleistung als Produkt aus dem Drehmoment und der Winkelgeschwindigkeit (Drehzahl) der Eingangswelle, ist durch die Erfindung des Hauptpatents die Bestimmung der Momentanleistung des Antriebsmotors auf eine reine Drehzahlmessung reduziert.
Diese kann mit einfachen und daher billigen Meßgeräten auch unter rauhen Betriebshedingungen mit genügender Genauigkeit durchgeführt werden.
Nach dem Merkmal d) des Anspruches 1 des Hauptpatents wird das von der Turbokupplung übertragene Moment einem Speicher entnommen, in dem sämtliche von der Turbokupplung übertragenen Momente in Abhängigkeit von der Eingangsdrehzahl der Turbokupplung für eine Vielzahl von Schlupfwerten abgespeichert sind.
Erhalten werden diese Werte durch genaues Durchmessen von Turhokupplungen des betreffenden Typs auf einem Prüfstand, wobei besonderer Wert darauf gelegt wird, daß die Temperatur der zur Drehmomentübertragung innerhalb der Turbokupplung benötigten Flüssigkeit möglichst konstant bei einem vorgegebenen Wert bleibt.
Die mit den gemessenen Werten erstellten sog. 5chlupfparabel-Blätter geben somit die Schlupfwerte für eine bestimmte Flüssig-0 keitstemperatur - in der Regel 50 C - an.
Wegen der Temperaturabhängigkeit der Viskosität der verwendeten Flüssigkeit gelten bei hier-von abweichenden Temperaturen die gemessenen Werte nicht mehr. Allgemein kann gesagt werden, daß je nach verwendeter Flüssigkeit, d. h. Ölscrte, bei einer Temperaturabsenkung von etwa 30 K der wirkliche Schlupf 20 % 0 höher ist als der auf dem Schlupfparabel-Blatt für 50 C angegebene Wert. Für erhöhte Temperaturen der Flüssigkeit gelten ähnliche Verhältnisse, wobei man davon ausgehen kann, daß bei einer Temperaturerhöhung von 40 K - 45 K der wirkliche Wert des Schlupfes etwa 10 % unter dem auf dem Schlupfparabel-Blatt angegebenen Wert liegt. Erschwerend kommt hinzu, daß zwischen diesen Daten in der Regel keine lineare Beziehung besteht.
Daraus ergibt sich, daß bei der Bestimmung der Momentanleistung eines Antriebmotors nach dem im Hauptpatent vorgeschlagenen Verfahren immer dann unrichtige Leistungen ermittelt werden, wenn die Temperatur der Flüssigkeit von der vorgegebenen abweicht.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil mit möglichst einfachen Mitteln zu beseitigen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein weiterer Verfahrensschritt f) vorgeschlagen, nachdem der nach c) errechnete Schlupf s der Turbokupplung 3 einer von der Temperatur der Flüssigkeit in der Turbokupplung 3 abhängigen Korrektur unterzogen wird, durch die fa) bei oberhalb einer vorgegebenen Flüssigkeitstemperatur der errechnete Wert des Schlupfes s heraufgesetzt fb) bei unterhalb der vorgegebenen Flüssigkeitstemperatur der errechnete Wert für den Schlupf s der Turbokupplung 3 herabgesetzt und fc) bei der vorgegebenen Flüssigkeitstemperatur der errechnete Wert des Schlupfes der Turbokupplung 3 unverändert gelassen wird in der Weise, daß der korrigierte Wert des Schlupfes 5 zur Durchführung der Verfahrensschritte d und e verwendet wird.
Eine entsprechende Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daS das Rechenwerk eine Kompensationsschaltung enthält, die mit einem Meßfühler für die Temperatur der Flüssigkeit der Turbokupplung oder einer davon abhängigen Temperatur in Verbindung steht und bei Flüssigkeitstemperaturen oberhalb einer vorgegebenen Temperatur ein Signal liefert, welches im Rechenwerk zu einer Heraufsetzung des errechneten Wertes des Schlupfes, dagegen bei Temperaturen der Flüssigkeit unterhalb der vorgegebenen Temperatur ein Signal liefert, das den errechneten Wert des Schlupfes herabsetzt und bei der vorgegebenen Temperatur der Flüssigkeit den Wert des Schlupfes unverändert läßt.
Auf diese Weise ermöglicht es die Erfindung, einmal abgespeicherte Werte, die an sich nur für eine bestimmte Temperatur gültig sind, auch bei wesentlich davon abweichenden Temperaturen zur Leistungsbestimmung eines Antriebsmotors heranzuziehen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung des Antriebs einer beliebigen Maschine oder eines beliebigen Fahrzeuges näher beschrieben.
Gemäß der Zeichnung ist ein Antriebsmotor 1 über eine Eingangswelle 2 mit der Primärseite 3a einer Turbokupplung 3 verbunden, deren Sekundärseite 3b über eine Ausgangswelle 4 mit einem Getriebe 5 in Verbindung steht, das die Drehzahl des Antriebsmotors 1 entsprechend den Erfordernissen der dem Getriebe 5 nachgeordneten, nicht gezeigten Maschinenteile herauf- oder herabsetzt. Jede der Wellen 2, 4 trägt einen geeigneten Impulsgeber 6, 7, wobei jedem dieser Impulsgeber 6, 7 ein Drehzahlmesser 8, 9 zugeordnet ist.
Beide Drehzahlmesser 8, 9 sind ausgangsseitig mit einem Rechenwerk 10 verbunden, das in der Lage ist, aus den ankommenden, der Eingangsdrehzahl n1 der Eingangswelle 2 und der Ausgangsdrehzahl n2 der Ausgangswelle 4 entsprechenden Signalen den Schlupf s der beiden Wellen 2, 4 aufgrund der Beziehung zu berechnen.
Das so ermittelte Resultat wird über eine Leitung 11, ebenso wie der Meßwert der Drehzahl n1 des Antriebsmotors 1 über eine Leitung 12 einem Speicher 13 zugeführt, in den alle von der Turbokupplung 3 in Abhängigkeit von der Drehzahl n1 und dem Schlupf s übertragbaren Momente M digital eingegeben sind.
Dies erfolgt anläßlich einer einmaligen Messung der Betriebsdaten der Turbokupplung in herkömmlicher Weise.
Da die im Speicher 13 abgespeicherten Daten über die gegenseitige Beziehung der Momente, des Schlupfes und der Eingangsdrehzahl genau nur bei der vorgegebenen Temperatur, also bei 500 C stimmen, ist das Rechenwerk 10 mit einer Kompensationsschaltung ausgerüstet, die mit einem Meßfühler 18 in Verbindung steht. Die Kompensationsschaltung selbst wird als einem zuständigen Fachmann geläufig angesehen und daher im einzelnen nicht beschrieben.
Der Meßfühler 18 befindet sich vorzugsweise im Inneren der Turbokupplung 3 an einer Stelle, an der er ständig mit der Flüssigkeit in Kontakt steht, oder auBerhalb der Turbokupplung an einer Stelle, an der sich die gemessenen Temperaturen möglichst gleichmäßig mit der Temperatur der Flüssigkeit in der Turbokupplung ändern. Als wirksames Element zur Ermittlung der Flüssigkeitstemperatur enthält der Meßfühler 18 in bekannter Weise einen mit konstanter Spannung gespeisten stromdurchflossenen Widerstand, wobei die Große des elektrischen Stromes ein Maß für die Große der Korrektur des vom Rechenwerk 10 errechneten Schlupfes s ist. Da der Schlupf in Abhängigkeit der Temperatur der Flüssigkeit kein lineares Verhalten aufweist, ist der Widerstand in seinem temperaturabhängigen Verhalten so ausgelegt, daß der durch die konstante Spannung hervorgerufene Strom bei jeder möglichen Temperatur die zur Korrektur des errechneten Schlupfes s benötigte Größe besitzt.
Mit dem so korrigierten Schlupf s wird anschießend wie oben bereits beschrieben die gesuchte Momentanleistung des Antriebsmotors ermittelt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1, !Verfahren zur Bestimmung der Momentanleistung eines Anstriebsmotors, bei dem a) die zu bestimmende Leistung über eine Turbokupplung (Föttinger-Kupplung) geleitet wird, b) die Eingangs- und Ausgangsdrehzahl der Turbokupplung gemessen wird, c) aus den zu b) ermittelten Drehzahlen der Schlupf der Turbokupplung errechnet wird, d) in Abhängigkeit vom Schlupf und der Eingangsdrehzahl der Turbokupplung aus einem Speicher das zugehörige von der Turbokupplung übertragene Moment entnommen und e) aus dem zu b) ermittelten Moment und der Eingangsdrehzahl der Turbokupplung die Leistung errechnet wird, nach Patent-Nr. (Patentanmeldung P 31 22 362.1), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß f) der nach c) errechnete Schlupf (s) der Turbokupplung (3) einer von der Temperatur der Flüssigkeit in der Turbokupplung (3) abhängigen Korrektur unterzogen wird, durch die fa) oberhalb einer vorgegebenen Flüssigkeitstemperatur der errechnete Wert des Schlupfes (s) heraufgesetzt fb) unterhalb der vorgegebenen Flüssigkeitstemperatur der errechnete Wert für den Schlupf (s) der Turbokupplung (3) heraboesetzt und fc) bei der vorgegebenen Flüssigkeitstemperatur der errechnete Wert des Schlupfes (s) der Turbokupplung (3) unverändert gelassen wird, in der Weise, daß der korrigierte Wert des Schlupfes (s) zur Durchführung der Verfahrensschritte d) und e) verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Temperatur der Flüssigkeit der Turbokupplung (3)bei der der errechnete Wert des Schlupfes (s) unverändert gelassen wird, identisch ist mit der Temperatur der Flüssigkeit, bei der die nach d) aus einem Speicher (13) entnommenen Werte des in Ahhängigkeit vom Schlupf (s) und der Eingangsdrehzahl der Turbokupplung (3) von der Turbokupplung (3) übertragenen Momente ermittelt wurden.
3. Einrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, bei der in den zu bestimmenden Leistungsfluß eine Turbokupplung angeordnet ist, deren Eingangs- und Ausgangswelle mit je einem Drehzahlmeßgerät zusammenwirkt, deren Ausgänge mit einem Rechenwerk in Uerbindung stehen, das den Schlupf nach der Beziehung errechnet, wobei nl die der Drehzahl des Antriebsmotors entsprechende Eingangsdrehzahl der Turbokupplung und n2 die Ausgangsdrehzahl der Turbokupplung ist, bei der dem Rechenwerk ein Speicher zugeordnet ist, in dem das von der Turbokupplung in Abhängigkeit von der Eingangsdrehzahl der Turbokupplung und dem auftretenden Schlupf übertragene Drehmoment abgespeichert ist, und bei der eine Multiplizierschaltung vorgesehen ist, die ständig aus dem mit Hilfe des Speichers ermittelten Momentanwert des Drehmomentes und der Drehzahl die Momentanleistung nach der Beziehung N = 2min1 errechnet, nach Patent-Nr. (Patentanmeldung P 31 22 362.1), dadurch gekennzeichnet daß das Rechenwerk (10) eine Hompensationsschaltung enthält, die mit einem Meßfühler (18) für die Temperatur der Flüssigkeit der Turbokupplung (3) oder einer davon abhängigen Temperatur in Werbindung steht und bei Flüssigkeitstemperaturen oberhalb einer vorgegebenen Temperatur ein Signal liefert, welches im Rechenwerk (10) zu einer Heraufsetzung des errechneten Wertes des Schlupfes (s), dagegen bei Temperaturen der Flüssigkeit unterhalb der vorgegebenen Temperatur ein Signal liefert, das den errechneten Wert des Schlupfes (s) herabsetzt und bei der vorgegebenen Temperatur der Flüssigkeit den Wert des Schlupfes (s) unverändert läßt.