DE3928800A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Begrenzung der Leistung einer Brennkraftmaschine, ins­ besondere nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 9.

Aus der gattungsbildenden DE-OS 32 10 903 ist eine Anord­ nung bekannt, bei der eine variable Vollastbegrenzung der Regelstange einer Einspritzpumpe im gesamten Betriebsbe­ reich einer Dieselbrennkraftmaschine abhängig von lastab­ hängigen Motormeßgrößen vorgesehen ist. Bei dieser Anord­ nung wird die Vollastbegrenzung immer spontan dem jeweili­ gen Wert der lastabhängigen Motormeßgröße angepaßt. Nun kann aber bei Dieseibrennkraftmaschinen und bei Ottobrenn­ kraftmaschinen mit mechanischen Einspritzpumpen, die mit wechselnder Last und Drehzahl betrieben werden, die höchstzulässige Leistung für eine bestimmte Zeit genutzt werden, ohne die Lebensdauer des Motors unzumutbar zu sen­ ken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein variable Vollastbegrenzung zu schaffen, die die zulässige Dauer der Höchstleistung einer Brennkraftmaschine auszunutzen ge­ stattet, ohne die Dauerhaltbarkeit der Brennkraftmaschine zu gefährden.

Die Aüfgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist zwar auch eine ständige Veränderung der Vollastbegren­ zung gegeben, jedoch nicht spontan sondern schleichend, so daß die erhöhte Leistung über eine gewisse zulässige Zeit zur Verfügung steht. Dadurch kann das Leistungspotential der Brennkraftmaschine voll ausgenutzt werden, ohne deren Lebensdauer zu mindern.

Diesem Zweck dient auch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, durch die eine Überlastung der Brennkraft­ maschine verhindert und eine größtmögliche Leistungsaus­ beute ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird dafür Sorge getragen, daß bei Uber­ schreiten der Dauerlast die Vollastbegrenzung auf Dauer­ leistung zurückgenommen und bei Unterschreiten die Vol­ lastbegrenzung auf Kurzleistung aufblockiert wird, wobei sich durch die erfindungsgemäße Anordnung die Geschwindig­ keit der Korrektur entsprechend der Größe und Richtung der Sollwertabweichung gestaltet.

Durch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist eine besonders einfache, in beiden Verstellrichtungen kon­ stante Verstellgeschwindigkeit vorgesehen. Dadurch genügt eine einfache Ja-Neinschaltung zur Steuerung der Vollast­ begrenzung.

Die zur Steuerung der Verstellung der Vollastbegrenzung erfindungsgemäß benutzten Motormeßgrößen sind insbesondere bei luftgekühlten Brennkraftmaschinen zum Teil ohne dies vorhanden bzw. können mit geringem Zusatzaufwand ergänzt werden.

Der erfindungsgemäße Antrieb für die Vollastbegrenzung bietet den Vorteil, daß zu seiner Steuerung eine an der Brennkraftmaschine schon vorhandene Steuereinheit Verwen­ dung finden kann, wodurch der Bauaufwand erheblich redu­ ziert wird. Die Steuereinheit kann je nach Aufbau der an der Brennkraftmaschine vorhandenen Elektronik entweder als Teil dieser Elektronik oder als Aufschaltgerät benutzt werden. Dieser Vorteil gilt für beide der erfindungsgemä­ ßen Antriebsarten nebst deren unterschiedlicher Steuerung.

Eine besonders einfache Steuerung der Bewegung des Vol­ lastanschlags ist erfindungsgemäß durch die Betätigung ei­ ner Schaltvorrichtung in Gestalt eines Mikroschalters durch die Regelstange gegeben, der beim Überschreiten der Dauerleistung ein- und beim Unterschreiten ausgeschaltet wird.

Eine Sicherung gegen ungewolltes Aufblockieren der Ein­ spritzpumpe ist erfindungsgemäß dadurch gegeben, daß bei Ausfall des Motormeßgrößensignals automatisch die Dauer­ leistung eingestellt wird. Diese Vorkehrung tritt alier­ dings nicht in Kraft, wenn die Brennkraftmaschine abge­ stellt wird. In diesem Fall bleibt die zuletzt eingenomme­ ne Stellung der Vollastbegrenzung als für den Einsatzfall der Brennkraftmaschine typisch erhalten.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung verhindert, daß der elektrische Antrieb in den Endpunkten der Verstel­ lung des Vollastanschlages Schaden nimmt.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß erfindungsgemäß die Lauf­ zeit der Brennkraftmaschine im Leistungsbereich oberhalb der Dauerieistung speicherbar ist. Aus diesen Werten kön­ nen Wartungshinweise abgeleitet werden.

In die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorteilhafterweise eine Sicherheitseinrichtung integriert, die bei Bauteil­ temperaturen, wie sie bei ungewöhnlich hohen Umgebungstem­ peraturen auftreten können, anspricht.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der fol­ genden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, daß bei einer mit wechselnder Last und Drehzahl betriebenen Brennkraftma­ schine auf der einen Seite die Verfügbarkeit einer mög­ lichst hohen Motorleistung sicherstellt, auf der anderen Seite aber eine hohe Lebensdauer der Brennkraftmaschine gewährleistet. Dazu ist für die Regelstange der Einspritz­ pumpe ein variabler Anschlag vorgesehen, der zwischen der Stellung für Kurzleistung und der für Dauerleistung sich dauernd mit geringer und konstanter Geschwindigkeit hin und her bewegt.

Der Anschlag wird von einem Schrittmotor angetrieben, der von einem elektronischen Steuergerät beaufschlagt wird. Die konstante Geschwindigkeit erlaubt ein besonders ein­ faches Schaltelement, da nur die Richtung der Bewegung festgelegt werden muß.

Die Richtung der Bewegung wird durch ein Schaltelement, beispielsweise einen Mikroschalter bestimmt, der von der Regelstange betätigt wird. In der Schaltstellung A, die einer Leistung oberhalb der Dauerleistung entspricht, wird der Anschlag in Richtung Dauerleistung bewegt. In der Schaltstellung B, die der Dauerleistung und darunter ent­ spricht, wird der Anschlag in Richtung Kurzleistung ver­ stellt.

Die Verstellgeschwindigkeit beträgt 60 Minuten pro gesam­ tem Verstellweg. Diese Verstellgeschwindigkeit wirkt sich in folgender Weise auf die Höchstleistung aus: Die kurzzeitig zulässige Höchstleistung sei gleich 100 ge­ setzt. die zulässige Dauerieistung z.B. gleich 90. Ange­ nommen, ein Abfall der Leistung von 100 auf 99 sei unwe­ sentlich und praktisch nicht bemerkbar, dann steht mit ei­ nem Zeitparameter von 60 Minuten ab Eintritt der Regel­ stange in den Bereich A die kurzzeitig zulässige Höchst­ leistung 6 Minuten lang ohne wesentlichen Abfall zur Ver­ fügung. Bei Rückgang in den Bereich B der Regelstange wird die Reduzierung mit demselben Zeitparameter in 6 Minuten wieder völlig freigegeben. Bei rasch veränderlichen Last­ kollektiven mit 50% der Betriebsdauer im Bereich A und 50% der Betriebsdauer im Bereich B bleibt die kurzzeitig zulässige Höchstleistung praktisch immer verfügbar. Erst wenn die Beanspruchung noch härter wird, bleibt allmählich nur noch die zulässige Dauerleistung verfügbar.

Die elektronische Steuereinheit gestattet, die Verweilzeit im Bereich A zusätzlich zur gesamten Betriebsdauer in ei nem getrennten Betriebsstundenzähler zu zählen. Diese Zu­ satzinformation über das Lastkollektiv kann für Wartungs­ vorschriften benutzt werden.

Die elektronische Steuereinheit ist so geschaltet, daß bei Ausfall eines Motormeßgrößensignals die Brennkraftmaschine auf die zulässige Dauerleistung blockiert wird. Dadurch gelingt es, zu verhindern, daß eine mit der Kurzleitung betriebene Brennkraftmaschine durch Ziehen des Meßwertka­ bels überlastet wird.

Bei extremer Motortemperatur wird die Schalterfunktion A bzw. B überbrückt und der Vollastanschlag wird mit hoher Verstellgeschwindigkeit in Richtung niedriger Leistung zu­ rückgefahren. Auf diese Weise soll die Brennkraftmaschine vor Übertemperatur geschützt werden. Dieser Zustand wird durch ein akustisches und optisches Signal angezeigt.

Bei elektronisch geregelten Brennkraftmaschinen wird die variable Vollastanschlagsteuerung in das elektronische Kontrollsystem integriert, bei mechanisch geregelten Brennkraftmaschinen muß eine zusätzliche elektronische Steuereinheit vorgesehen werden.

Claims (18)

1. Verfahren zur Begrenzung der Leistung einer Brenn­ kraftmaschine, die mit wechselnder Last und Drehzahl be­ trieben wird und die eine Kraftstoffeinspritzpumpe an­ treibt, deren maximale Fördermenge über eine Vollastbe­ grenzung einer Regelstange verstellbar ist, wobei die Ver­ stellung im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftma­ schine in Abhängigkeit von lastabhängigen Motormeßgrößen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß Richtung und Größe der Ver­ stellgeschwindigkeit der Vollastbegrenzung abhängig von momentanen Werten lastabhängiger Motormeßgrößen praktisch ständig verändert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vollastbegrenzung zwischen einem Grenzwert für Kurzleistung und einem Grenzwert für Dauerleistung liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Vollastbegrenzung bei ei­ nem Motormeßgrößenniveau unterhalb der Dauerleistung in Richtung Kurzleistung und bei einem Motormeßgrößenniveau entsprechend der Dauerleistung und darüber in Richtung Dauerleistung verstellt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellgeschwindigkeit mit der Abweichung der Motormeßgrößen vom Niveau der Dauerleistung zunimmt und im Bereich zwischen beispiels­ weise 6 und 180 min/pro gesamtem Verstellweg liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellgeschwindigkeit zusätzlich von der Verstellrichtung abhängt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellgeschwindigkeit im gesamten Bereich der Motormeßgrößen in beiden Verstell­ richtungen konstant ist und vorzugsweise 60 min/pro gesam­ ten Verstellweg beträgt.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lastabhängige Motormeßgrö­ ße eine Bauteiltemperatur, vorzugsweise eine Zylinderkopf­ temperatur ist.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lastabhängige Motormeßgrö­ ße die Stellung der Regelstange ist.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Be­ grenzung der Leistung einer Brennkraftmaschine insbesonde­ re nach den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung der Vollastbe­ grenzung ein elektrischer Antrieb vorgesehen ist, der in Wirkverbindung mit einer elektronischen Steuereinheit steht, die alle Schalt- und Steuerfunktionen wahrnimmt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Antrieb ein Stellmagnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Antrieb ein Schrittschaltmotor ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellgeschwindigkeit des Schrittschaltmotors durch Variation der Impulsfrequenz oder Impulsdauer variierbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Regelstange beim Durchlaufen ihrer Dauerleistungsstellung betätigte Schalt­ vorrichtung angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einer der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall der lastabhängigen Motormeßgröße der eiektrische Antrieb die Vollastbegren­ zung auf Dauerleistung verstellt, während bei Stillstand der Brennkraftmaschine die zuletzt eingenommene Stellung der Vollastbegrenzung erhalten bleibt.

15. Vorrichtung nach einer der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittschaltmotor eine Vorrichtung zur Endabstellung in den beiden Endstellungen der Vollastbegrenzung aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischen Speicher an­ geordnet ist, der die Laufzeit der Brennkraftmaschine oberhalb der Dauerleistung erfaßt.

17. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer überhöhten Bau­ teiltemperatur die Vollastbegrenzung mit maximaler Ver­ stellgeschwindigkeit zumindest auf Dauerleistung zurückge­ stellt wird und zugleich ein optisches und/oder akusti­ sches Warnsignal ertönt.

18. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Steuergerät als Aufschaltgerät oder als Teil einer Gesamtelektronik ausgebildet ist.