DE3335259A1

DE3335259A1 - Regelungsanordnung zur temperaturabhaengigen fuellungsaenderung einer hydrodynamischen kupplung

Info

Publication number: DE3335259A1
Application number: DE19833335259
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr. 5024 Pulheim Glöckner; Gerd 5000 Köln Wallenfang
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1983-09-29
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1985-04-18

Description

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RegelungsanoL'dnung zur bemperaturabhängigen Füllungsänderung einer hydrodynamischen Kupplung

Die Erfindung betrifft eine Regelungsanordnung zur temperaturabhängigen Füllungsänderung einer hydrodynamischen Kupplung mit einer steuerbaren Zulaufleitung und einem ständig geöffneten Abfluß von konstantem Querschnitt für den Kühlgebläseantrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem Temperaturgeber an der Brennkraftmaschine, mit einer Regeleinheit zur Meßwertumsetzung und mit einer Durchflußsteuerung im Arbeitsmittelkreis der hydrodynamischen Kupplung. Mit einer Änderung der Zufluß- oder Abflußmenge zur hydrodynamischen Kupplung wird deren mittlerer Füllung'sstand beeinflußt, so daß durch die Änderung ■des Schlupfes an der Kupplung die Drehzahl des zugeordneten Kühlgebläses variiert werden kann.

Aus der DE-OS 29 38 106 ist es bekannt, im Zufluß zur Kupplung ein 2/2-Wegeventil vorzusehen, bei dem die Durchflußmenge durch Variieren der öffnungstakte eingestellt werden kann. Nachteilig ist hierl ^i die relativ komplizierte Steuerung sowie die hohe Anzahl von Schaltvorgängen am Steuerventil, die einen erhöhten Verschleiß und - damit verbunden - eine größere Fehlerwahrscheinlichkeit mit sich bringt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die notwendige Steuerung für die Füllungsregelung zu vereinfachen und die ■ Schaltfreguenz der Anordnung zu vermindern·. Eine Lösung

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besteht in der Kombination mehrerer hydraulisch parallel geschalteter Wegeventile, die in wechselnder Kombination zu untereinander verschiedenen Gesamtquerschnitten ges.chaltet v/erden können. Im Gegensatz zu den bekannten An-Ordnungen kann hierbei zum Einstellen eines mittleren Füllungswertes der hydrodynamischen Kupplung, das bisher ein ständiges Schalten der Regelungsanordnung zum öffnen und Schließen des Ventils mit mittlerer Durchflußdauer erforderlich machte, nunmehr ein einziges Ventil mit entsprechendem Gesamtquerschnitt oder aber eine geeignete Kombination von Ventilen mit geeignetem Querschnitt ständig ohne weitere Schaltvorgänge geöffnet bleiben. Die Vorteile dieser Anordnung liegen auf der Hand, insbesondere wenn berücksichtigt wird, daß bei den Bedingungen an einer Brennkraftmaschine, die durch hohe Temperatur, Verschmutzung und starke Vibrationen gekennzeichnet sind, elektromagnetische Schaltorgane einer starken Störanfälligkeit unterworfen sind. Zur Auswahl des oder der geeigneten Ventilquerschnitte vergleicht die Regelungsanordnung den von einem Meßwertaufnehmer angezeigten Temperaturwert mit einem zugeordnetem Sollwert und bestimmt nach der Sollwertabweichung der Temperatur die Schaltung der Ventile in geeigneter Kombination.

Sofern eine Mehrzahl von Meßwertgebern verwendet wird, ist es möglich, die verschiedenen Meßwerte, wie im Stand der Technik beschrieben, ständig in der Meßwertverarbeitungseinrichtung bei der Bildung der Steuersignale zu berücksichtigen. In einer bevorzugten Ausführung, die anhand der Ausführungsbeispiele unten näher beschrieben wird, können jedoch die Meßwertgeber so ausgestaltet sein, daß sie unter Berücksichtigung des speziellen Temperaturniveaus der einzelnen Meßstelle die Sollwertabweichung anzeigen, wobei dann die einzelnen Sollwertabweichungen in einer Maximal-

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Werterkennungseinheit miteinander verglichen werden. Diese ist so ausgelegt, daß sie ausschließlich den Durchgang der jeweils höchsten Sollwertabweichung ermöglicht, die dann zur Bildung der Steuersignale als signifikante Große herangezogen wird.

Weiterhin kann es günstig bzw. erforderlich sein, die zur Bildung der Steuersignale verwendeten Temperaturwerte durch weitere Betriebsparameter beeinflussen zu lassen. Dies kann entweder in einer integralen Einheit geschehen, wie im Stand der Technik beschrieben, oder aber es kann der Maximalwerterkennungseinheit eine besondere Korrektureinheit in der Regelungsanordnung nachgeschaltet sein.

In einer besonders in konstruktiver Hinsicht bevorzugten .Ausführung der Erfindung werden ausschließlich Ventile gleichen Durchflußquerschnittes verwendet, die in Abhängigkeit vom Betriebszustand bei steigendem Kühlluftbedarf in zunehmender Anzahl geöffnet werden. Neben der Vereinheitlichung der Bauteile hat dies auch den Vorteil einer einfachen Ansteuerungslogik.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Regelungsanordnung, deren Ventilquerschnitte so voneinander abweichen, daß die öffnung jeweils eines einzigen Ventils zur Darstellung des erforderlichen Zuflusses zur hydrodynamischen Kupplung ausreicht, ergibt sich eine besonders einfache Schaltungsanordnung. Zur Darstellung einer geeigneten Kennlinie können hierbei die Querschnittsflächen von Ventil zu Ventil in besonderer Weise abgestuft sein, beispielsweise mit etwa gleichen Differenzen zunehmen.

Bezüglich der Anzahl der erforderlichen Ventile ist es günstiger, wenn diese in ihrem Querschnitt nach der Reihe 35

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2^η Flächeneinheiten mit η = 0,1,2.... abgestuft sind und die Zahl der Kombinationen bei einer Schrittweite von einer Flächeneinheit größer ist als die der benötigten Ventile.

In der Regel ist die überwachung eines einzigen Temperaturwertes an der Brennkraftmaschine nicht ausreichend. Beispielsweise kann sich die Temperatur des Schmiermittels je nach Last und Drehzahl unabhängig von der des Kühlmittels entwickeln. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zur Vereinfachung der benötigten Schaltungsanordnung .bei der Steuerung des Kühlgebläseantriebs unter Berücksichtigung derart verschiedener Meßpunkte, deren Temperaturen auf ganz unterschiedlichem Niveau liegen, zunächst jeder dieser Temperaturwerte mit einem zugeordneten Sollwert zu vergleichen, wobei dann die größte Sollwertabweichung als Regelgröße herangezogen wird. In besonders günstiger Weise sind dabei die Meßwertgeber selber so ausgelegt, daß sie nur die Sollwertabweichung in bezug auf eine vorgegebene Temperatur anzeigen, wobei dann in einer nachgeschalteten Maximalwerterkennungseinheit die größte Sollwertabweichung herausgegriffen wird und ausschließlich zur Bildung der Steuersignale für die Ventile verwendet wird.

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Sofern die Brennkraftmaschine mit weiteren Meßwertaufnehmern versehen ist, kann der signifikante Temperaturmeßwert je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine von weiteren Betriebskenngrößen beeinflußt werden. Durch Berücksichtigung weiterer Einflußgrößen können auch äußere Einflüsse auf die Brennkraftmaschine ausgeglichen werden, wie beispielsweise die Umgebungstemperatur.

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Es kann erfindungsgemäß weiter bei der Auslegung der Regeleinheit berücksichtigt werden, daß sowohl das Steuerventil als auch die hydrodynamische Kupplung kein lineares Verhalten zwischen Ventilstellung und Durchflußmenge bzw. zwischen Kupplungsfüllung und Schlupf aufweisen müssen. Um dennoch zwischen der gemessenen Temperaturgröße und der erwünschten Kühlgebläseleistung ein brauchbares Verhältnis darstellen zu können, kann die Regeleinheit eine Kennlinienanpassungseinheit umfassen.

Der Verzicht auf den dauernden Antrieb des Kühlgebläses, der zum Zwecke der Wirkungsgradverbesserung, der Geräuschminderung und der Optimierung der Betriebstemperatur angestrebt wird, kann gegenüber einem einfachen mechanischen Antrieb die Fehlerquellen erhöhen. Der Ausfall der Kühlung kann dabei schwerste Schaden zur Folge haben. Ursache ist häufig Versagen des Regelsystems bei Stromausfall. Dies gilt insbesondere für Dieselmotoren, deren Betrieb nach dem Start von der Stromversorgung unabhängig ist. Nach einer besonderen erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist daher dafür gesorgt, daß die Regelanordnung bei Stromausfall eine maximale Füllung der hydrodynamischen Kupplung sicherstellt. Es ist erfindungsgemäß im Bypaß zu den Steuerventilen ein Sicherheitsventil vorzusehen, das stromlos öffnet und die max. Füllung der hydrodynamischen Kupplung auch bei stromlos geschlossenen Stellventilen sicherstellt, oder die Steuerventile selbst sind insgesamt oder zum Teil als stromlos öffnende Ventile auszulegen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in schematisierter Darstellung in den Zeichnungen zu sehen.

Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Regelungsanordnung
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Fig. 2 zeigt eine Ausführung der Regelungsanordnung mit Stellventilen mit nach der erwünschten Kennlinie gleichen Querschnittsflächen ·

Fig. 3 zeigt eine Ausführung der Regelungsanordnung mit Stellventilen, deren Quersch
η = 0,1/2...) abgestuft sind

Stellventilen, deren Querschnitte nach der Reihe 2ⁿ (mit

In Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 dargestellt, die ein Kühlluftgebläse 2 aufweist, das von der Sekundärseite einer hydrodynamischen Kupplung 3 angetrieben wird. Die Primärseite der Kupplung 3 ist über einen mechanischen Antrieb 4 mit dem Kurbeltrieb 5 der Brennkraftmaschine in antreibender Verbindung. Vom Kurbeltrieb 5 wird weiterhin eine ölpumpe'6 angetrieben, die über eine Zuflußlei£ung 7 • die hydrodynamische Kupplung mit Arbeitsmittel versorgt. Gleichzeitig weist die hydrodynamische Kupplung einen Konstantabfluß 8 auf. In der Zuflußleitung 7 befindet sich eine Gruppe von hydraulische parallel geschalteten Ventilen 9, 10, 11, die von der Regelungsanordnung 12 angesteuert werden. Die Ansteuerung erfolgt in Abhängigkeit der Meßwerte, die von verschiedenen emperaturfühlern 13, 14, . 15. an der Brennkraftmaschine, beispielsweise im Motorraum (13) am Zylinderkopf (14) und in der ölwanne (15) geliefert werden.

In Fig. 2 sind zwei dieser Geber 13, 15 beispielhaft dargestellt, die die Regelungseinheit· 12 beaufschlagen. Die Regelungseinheit 12 umfaßt eine Mäximalwerterkennungseinheit 16, an der die größte Sollwertabweichung der einzelnen Temperaturgeber die Ausgangsgröße darstellt, die auf einen nachgeschalteten Regler 17 gegeben wird, dessen Ausgangssignal mittels verschiedener Komperatoren 18, 19, 20 verschiedene Endstufen 21, 22, 23 und damit jeweils ein zusätzliches der Ventile 9, 10, 11 ansteuert, wobei die Ventile jeweils einen gleichen Durchflußquerschnitt freigeben.

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i * Pig. 3 entspricht im wesentlichen der Fig. 2 mit gleichen

1 Bezeichnungen/ wobei jedoch anstelle der Komperatoren in

,j der Regelungsanordnung 12 ein Analog-Digital-Umsetzer 24 j ^f tritt, der in. der Lage ist, die Stellventile 9, 10, 11 in j 05 unterschiedlicher Kombination anzusteuern, wobei die Ven-

] tile untereinander abgestufte Durchflußquerschnitte auf-

"I weisen.

- Leerseite -

Claims

Pate ntansprüch e

1.7 Regelungsanordnung zur temperaturabhängigen Füllungsänderung einer hydrodynamischen Kupplung mit einer steuerbaren Zulaufleitung und einem ständig geöffneten Abfluß von konstantem Querschnitt für den Kühlgebläseantrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem Temperaturgeber an der Brennkraftmaschine, mit einer Regeleinheit zur Meßwertumsetzung und mit einer Durchflußsteuerung im Arbeitsmittelkreis der hydrodynamischen Kupplung, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerungsorgane im Ar-IQ beitsmittelkreis mehrere hydraulisch parallel geschaltete 2/2-Wegeventile (9,10,11) vorgesehen sind und daß die Regeleinheit (12) zur wechselnden Ansteuerung der 2/2-Wegeventile in Abhängigkeit von der Sollwertabweichung der erfaßten Temperaturen ausgelegt ist.
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2. Regelungsanordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß Wegeventile (9,10,11) untereinander gleichen Querschnitts vorgesehen sind und daß die Regeleinheit (12) zur Ansteuerung einer veränderlichen Anzahl der Wegeventile ausgelegt ist.

3. Regelungsanordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß Wegeventile (9,10,11) mit untereinander abgestuften Querschnitten vorgesehen sind und daß die Regeleinheit zur Ansteuerung jeweils eines einzigen Wegeventils ausgelegt ist.

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4. Regelungsanordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß Wegeventile (9,10-, 11) mit un^ tereinander abgestuften Querschnitten nach der Reihe 2ⁿ Flächeneinheiten mit η = 0,1,2....vorgesehen sind und daß die Regeleinheit (12) zur Ansteuerung von Kombinationen von Wegeventilen zu Gesamtquerschnittsflächen mit einer Schrittweite von einer Flächeneinheit ausgelegt ist.

5. Regelungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit mehreren Temperaturgebern an der Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsanordnung (12.) zur Bildung einer Sollwertabweichung zu jedem Meßwert in bezug auf einen jeweils vorgegebenen Sollwert und zur Darstellung der Ansteuerung der Wegeventile auf der Basis der größten Sollwertabweichung ausgebildet ist.

6. Regelungsanordnung mit weiteren Meßwertaufnehmern für Betriebsparameter einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsanordnung (12) zur Korrektur der Sollwertabweichungen der Temperatur in

Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern und zur Darstellung der Ansteuerung der Wegeventile (9,10,11) auf der Basis der korrigierten Sollwertabweichungen ausgebildet ist.
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7. Regelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegeventile (9,10,11) bei stromloser Schaltung geöffnet sind.

8. Regelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein stromlos geöffnetes Sicherheitsventil in einem Bypaß zu den Wegeventilen (9,10,11) vorgesehen ist.

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