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Brennkraf tmaschinenanlage mit einer Einrichtung zur feinstufigen
Einstellung von Regelorganen Die Erfindung bezieht sich auf eine Bren?ikraftmaschinenanlage,
insbesondere zum mittelbaren Antrieb von Fährzeugen, mit einer Einrichtung zur feinstufigen
Einstellung von Regelorganen von einem Steuerstand aus, die eine Anzahl Grundverstellelemente
aufweist, von denen jedes, vom Steuerstand aus erregt, ein Einstellglied in einer
ihm zugeordneten Grundstufenstellung zu halten vermag. Mit Vorrichtungen der beschriebenen
Art ist es möglich, für das Regelorgan so viele Zwischenstufen zu erhalten, als
Grundverstellelemente vorhanden sind. Die Erfindung bezweckt, das Regelglied nicht
nur .in der Ausgangsstellung und in den jedem Grundverstellglied entsprechende n
Stufenstellungen zu 'halten, sondern .auch in diesen Hauptstellungen zugeordnete
Zwischenstufenstellungen und in eine der letzten Hauptstellung zugeordnete Endstufenstellung
einstellen zu können.
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Die Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Zwischenelement, welches,
ebenfalls vorn Steuerstand aus erregt, das Einstellglied in Zwischenstufenstellungen
zwischen-den Grundstufenstellungenhaltenkann. Mitdiesemeinen Zwischenelement wird
die für das Regelorgan erreichbare Stufenzahl gerade verdoppelt. Die Grundverstellelemente
und das Zwischenverstellelement können derart auf zwei Drehpunkte eines zweiarmigenHebelswirken,
daß der dritte Drehpunkt nicht nur in der Ausgangsstellung und in den jedem Grundverstellglied
entsprechenden Stufenstellungen, sondern auch in diesen Hauptstellungen zugeordneten
Zwischenstufenstellungen bzw. in der einer letzten Hauptstellung zugeordneten Endstellung
gehalten wird.
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Ein weiteres Zwi.schenverstellelement kann die Zahl der Stufenstellungen
des Einstellgliedes verdoppeln.
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Die elektrische Regelung der Drehzahl von Fahrzeugbrennkraftmaschinen
kann in der Hauptsache kontinuierlich oder stufenweise erfolgen.
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Die bekannten kontinuierlichen Regelsysteme sind :entweder so ausgebildet,
daß der Fahrer nur einen Hebel für Erhöhung, Konstanthaltung und Verminderung der
Drehzahl !besitzt oder aber jeder Stellung des Kontrollorgans eine bestimmte Drehzahl
entspricht. Die ersteren Systeme haben den Vorteil einer geringen Anzahl von Steuerleitungen,
jedoch den Nachteil, daß -der Fahrer beim Einsteller. einer bestimmten Drehzahl
immer das Tachometer beobachten muß, bis es die gewünschte
Drehzahl
zeigt. Bei V ielfachsteuerung besteht dabei gegebenenfalls sogar die Möglichkeit,
daß nicht alle Breniikraftmaschinen gleich schnell laufen. Die bisher bekanntgewordenen
Svst; ine init kontinuierlicher Drehzählrgel.ung nach dem zweiten System- kommesi
:war ebenfalls mit einer geringen Anzahl von Steuerleitungen aus, benötigen aber
eine verhältnismäßig umständliche Apparatur.
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Die bekannten Systeme mit stufenweiser Drehzahlregelung brauchen annähernd
so viel Steuerleitungen. wie Regelstufen vorhanden sind.
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Die Regelvorrichtung nach der Erfindung erlaubt demgegenüber, mit
einer verhältnismäßig geringen Anzahl von Steuerleitungen eine feinstufige Regelung
,der Drehzahl zu erreichen. Es ist bekannt, die'Drehmomentregeiung von Übertragungssystemen
in Abhängig-]zeit von der Drehzahlverstellvorrichtung vor-Z, Die Anwendungsmöglichkeit
der bisher vorgeschlagenen Lösungen war aber beschränkt, weil die Leistungsabstufung
mit nur einem Drehmoment pro Drehzahl bei einer bestimmten Steuerleitungszahl zu
grob war. Die Tatsache, daß nun mit b Steuerleitungen 2 b Drehzahlen erreicht werden
können, macht es in den meisten Fällen möglich, ohne zusätzliche Drehmomentregelung
auszukommen.
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Es war bisher auch bekannt, einer Drehzähl mehr als eine konstant
gehaltene Leistung zu-. zuordnen,bzw. Drehzahl und Drehmoment unabhängig zu'regeln.
Da es sich aber als zweck mäßig erwiesen hat, die Kraftmaschinen bei niedrigen Drehzahlen
mit kleineren Drehniomenten zu betreiben als bei hohen, konnten die entsprechenden
Drehmomentstufen nicht über den ganzen Drelizahlberei.ch ausgenutzt werden. Wenn
aber jeder Drehzahl ein :bestimmtes Grunddrehmoment zugeordnet wird, kann nach der
Erfindung durch eine zusätzliche Drehmomentstufe bei jeder Drehzahl außer dein Grunddrehmoment
noch ein u.n: einen bestimmten Werterhöhtes Drehmom:en' vorgesehen werden, wodurch
mit einer einzigen weiteren Steuerleitung die Anzahl der Regelstufen verdoppelt
wird.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, Fig.
i stellt ein Ausführungsbeispiel für,die Regelung einer Brennkraftmaschine für vier
Grunddrehzahlen und vier Zwischendrehzahlen dar.
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Fig. 2 veranschaulicht -die Lage des Drehzahlv erstellgestänges bei
den verschiedenen Fahrschalterstufen.
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Fig. 3 stellt die Grunddrehzahlsteuerkolben einzeln dar.
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Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei deni aufer der Drehzahlregelung
auch eine >rehniomentregelung verwendet wird. Fig. 5 veranschaulicht schließlich
ein Bespiel, bei dem eine Drehmomentstufe einer jeden Drehzahlstufe zugeordnet ist:
DieBrennl;raftmaschine i nach Fig. i treibt eiri Getriebe 38 an. Der Drehzahlregler
? beeinflußt über das Gestänge 3 die Brennstoffpumpe -.. Der vom Schieber 7 gesteuerte
Ko'.-ben 6 stellt durch Veränderung der Spannunder Feder 5 die vom Regler :2 konstant
gehalteiie Drehzahl ein. Mit Hilfe des Fahrsehalters 22werden über die elektropneumati
-schen Ventile 29-32 und die Rohrleitungen 33 bis 36 die zu:r Versteldu g d@erDrelizahl
dienenden Kolben 18 und 11-F3 (Fig. 3) gesteuert.
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In der gezeichneten Nullstellung des Fahrschalters wird von der Batterie
37 her über die Leitung 23, den Belag 24 und die SteuerlCitung 25 lediglich das
Ventil 29 erregt. Das Ende 2o des Hebels 19 wird dadurch in die obereEndlage gedrückt.
DieKolben 11-13 befinden sich, da die zugehörigen Ventile 30-32 nicht erregt
sind, in der unteren Endlage, somit auch das Querhaupt 14. Der Hebel 19 steht dabei
so, .daß sein Endpunkt 9 durch den Zug der Feder 1o in die unterste Lage i (Fig.
2) kommt. Der Abschlußstellung des Schiebers 7 entspricht die oberste Stellung des
Kolbens 6, und der Motor läuft mit der niedrigsten Drehzahl %.
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Bei Drehung des Fahrschalters 22 auf Stellung i des Belags 24 ändert
sich nichts an der Drehzahl. Diese Fahrschalters tellung mag lediglich zur Einschaltung
der Belastung durch Betätigung einer nicht gezeichneten Vorrichtung dienen.
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Dreht man den Fahrschalter weiter auf die Stellung 2 des Belags 24,
so wird das Ventil 20 entregt. Der Kolben 18 wird durch dieFeder 2 i nach unten
gedrückt, das Hebelende 20 geht in die untere Endlage. Da das Querhaupt 1.4 in der
unteren Endlage geblieben ist, wandert der Endpunkt 9 des Hebels 19 in die Lage
2 (Fi:g. @), wodurch der Schieber ; so lange nach oben aus der Abschlußlage heraus
gebracht wird, bis dem Kolben 6 so viel Steuermittel zugeflossen ist, daß er in
d.ie.der Drehzahl u. entsprechende Stellung hinuntergeht. Dadurch bringt er den
Schieber; «-i;-der in die Abschlußlage.
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In Stellung 3 des Belags 24 verschieben sich der Kolben 18 und das
Hebelende 2o wieder nach oben. Gleichzeitig wird aber auch das Ventil 30 erregt,
so daß der Kolben 11 nach oben geht und denAnschlag 15 bzw. das Querhaupt 14 um
einen gewissen Weg nach oben schiebt. Der Endpunkt 9 =eilt dann in die Stellung
3 (Fig. 2), und die Drehzahl wird weiterhin erhöht.
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Die Stellung 4 (Fig. 2) des Endpunktes <) (Fig. i) wird erreicht,
wenn .auf der Fahrschalterstellung 4 durch Entregen des Ventil
29
der Kolben 18 und das Hebelende 20 wieder nach unten kommen, das Querhaupt 14. aber
am gleichen Ort bleibt. Auf den Fahrschalterstellungen 5, 6 bzw. 7, 8 (Belag 24)
werden statt des Ventils 3o die Ventile 31 bzw. 32 erregt. Da die Stößel der Kolben
12 und 13 je um bestimmte Werte länger sind, wird das Cuerhaupt 14 mit .dem Anschlag
16 bzw. i; immer mehr nach oben geschoben, so daß die Grunddrehzahlen fortwährend
steigen. Duich abwechslungsweises Ein- und Ausschalten des Ventils 29 wird zu jeder
Grunddrehzahl auf die bereits beschriebene Weise eine Zwischendrehzal eingestellt.
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In Fig. 4 entsprechen die bereits beschriebenen Teile mit Ausnahme
des Getriebes 38, an dessen Stelle ein die Triebmotoren 41 speisender Generator
39 mit Erregermaschine 4o vorgesehen ist, den Teilen nach Fig. 1 und 2. Es ist noch
eine Lenstungsreeelvarr ichtung für den Generator 39 vorgesehen, die aus einem vom
Regler z über das Gestänge 42, 43 gesteuerten Servomotor 44, 45 und dem Reeelvi.derstand
46, 47 besteht. Mit Hilfe dieser zusätzlichen Vorrichtung soll auf bekannte Art
erreicht werden, daß die Erregung des Generators 39 immer dem gerade herrschenden
Generatorstrom entspricht, so daß die Belastung der Brennkrafttn.aschine i konstant
bleibt, und zwar auf einem Wert, welcher derjenigen Stellung des Reglers 2 entspricht,
bei welcher der Schieber -.4 sich in Abschlußlage befindet. Solange der Endpunkt
g an dergleichen Stelle bleibt, ist auch die der Abschlußlage des Schiebers 44 entsprechende
Stellung des Reglers :2 unver ändert. Geht aber der Drehpunkt 9 nach oben, was,
wie beschrieben, bei steigendem Wert der eingestelltenDrehzahl derFall ist, so stellt
der Regler z bei Abschlußlage des Schiebers 4.4 eine größere Brennstoffmengee:in.
Auf ,diese Weise wird die Abhängigkeit des Drehmomentes von der eingestellten Drehzahl
erreicht.
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In Fig. 5 ,ist zwischen dem Schieber 44 und dessen Gehäuse noch ein
Zwischenschieber 48 vorgesehen, der vom Fahrschalter 22 aus über die Steuerleitung
49, 'das Ventil 5o, die Rohrleitung 51 und die Feder 52 gesteuert wird. Der Zwischenschieber
kann in zwei. Endlagen gebracht werden. Wird der Schieber 48 in eine andere Stellung-,eebracht,
so wird der Kolben 45 immer so lange mit Druckmittei beaufschlagt, bis sich die
Belastuncr in dem Maße verändert hat, daß der Regler a den Schieber 44 wieder in.
Abschlußlage bringt.
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In der oberen Stellung des Schiebers 48, die den un.erregten Ventil
50 entspricht, ist die vom Regler :2 eingestellte Brennstofmen.ge niedriger
als in der unteren Stellung, welche dem über die Steuerleitung 49 erregten Ventil
5o und dem mit Druckmittel beaufschlagten Schieber 48 entspricht. Jeder Drehzahl,
die von den Kolben i i bis 13 und 18 auf diie beschriebene Weise eingestellt werden
kann, können somit mittels des Zwischenschiebers 48 zwei verschiedene Drehmomentstufen
zugeordnet werden, so :daß die Anzahl Leistungsstufen gegenüber der Ausführung nach
Fig. 3 verdoppelt :ist.
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In d @en Figuren ist der Drehzahlregler 2 als unimittelbar wirkender
Regler .dargestellt. Selbstverständlich kann aber .auch ein mittelbar, beispielsweise
mit Hilfe eines 01-druck-Servomotors wirkender Regler oder irgendein anderer Regler
bekannter Ausführung verwendet werden, z. B. ein rein hydraulischer.