-
Vorrichtung zum Einstellen der Fahrleistung für Fahrzeuge mit Brennkraftmaschine
und elektrischer Leistungsübertragung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
Einstellung der Fahrleistung für Fahrzeuge mit Brennkraftmaschine und elektrischer
Leistungsübertragung, bei welcher die Bretinkraftmaschine mit Aufladting, lZegelung
auf konstante Drehzahl und Einstellung der Solldrehzahl arbeitet, während der von
ihr angetriebene Generator eine steile Belastungscharakteristik aufweist.
-
Es ist bekannt, die Belastungscharakteristik eines Generators eines
durch eine Brennkraftmaschine mit elektrischer Leistungsübertragung angetriebenen
Fahrzeuges so auszubilden, daß die Spannung sich mit zunehmendem Strom stank senkt,
so daß die Belastung der Brennkraftmaschine sich nur wenig ändert. Bei derartigen
Steuerungen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, zur Regelung der Leistung
der Brenakraftmaschine die Solldrehzahl der Brennkraftmaschine durch Belasten der
Regelfedern einzustellen und dabei für jede eingestellte Drehzahl eine bestimmte
Begrenzung der von den Brennstoffpumpen einzuspritzenden, maximalen Brennstoffmenge
zuzuordnen.
-
Es ist dabei bekannt, den Widerstand im Stromkreis der Nebenschlußerregung
des Hauptgenerators
so einzustellen, daß bezüglich der Zuordnung
von Leistung, Drehzahl und Belastung die günstigsten Verhältnisse entstehen.
-
Ebenso ist es bekannt, mit der Vorrichtung zur Einstellung der Solldrehzahl
der Brennkraftmaschine eine solche zur ungefähren Konstanthaltung der Hilfsgeneratorspannung
zu kombinieren. Wenn nun eine solche Reguliervorrichtung für eine mit Aufladung
arbeitende Brennkraftmaschine verwendet wird, besteht die Gefahr, daß bei einem
großen Drehzahlabfall ein einer wesentlich höheren Drehzahl entsprechendes Belastungsmoment
auftritt, welches bei dem in dem Zeitpunkt herrschenden Aufladedruck nicht mehr
zulässig ist. Gemäß der Erfindung wird deshalb nicht nur eine in Abhängigkeit von
der Solldrehzahl arbeitende Begrenzungsvorrichtung, sondern außerdem eine in :Zhhängigkeit
vom Aufladedruck arbeitende Begrenzungsvorrichtung für die einzuspritzende Brennstoffmenge
vorgesehen.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt.
-
Fig. i stellt eine Brennkraftmaschinenanlage mit elektrischer Leistungsübertragung
dar; Fig. 2 zeigt eine Variante eines Details nach Fig. i ; Fig.3 ist ein Diagramm,
welches den Verlauf des Drehmomentes in Funktion der Drehzahl unter dem Einfluß
der verschiedenen Begrenzungsvorrichtungen zeigt.
-
In Fig. i treibt die Brennkraftmaschine i den Hauptgenerator 2, welcher
die Triebmotoren 3 speist, und den Hilfsgenerator -1 an. Der Generator 4 ist durch
die Wicklung 5 im Nebenschluß erregt und speist die Fremderregerwicklung 6 des Hauptgenerators
2 über die Regelvorrichtung 7 bis 9 und das Schütz io. Der Hauptgenerator 2 hat
ferner noch eine Nebenschlußerregung mittels der Wicklung i i, die mit der Regelvorrichtung
12-i4 geregelt wird. Der Geschwindigkeitsregler 15
dient zum Konstanthalten
der eingestellten Solldrehzahl der Brennkraftmaschine i und stellt die von den Brennstoffpumpen
16 zugeführte, einzuspritzende Brennstoffmenge ein. Mittels des Handrades 17, der
Welle 18 und des Getriebes i9 wird der obere Federteller 20 verstellt, wodurch die
Spannung der Feder 21 eingestellt wird. Auf der Welle i8 sind nebst den Kontakthebeln
8 und 13 der Regelvorrichtungen 7 und 12 eine Kontaktwalze 22 'zur Betätigung des
Erregerschützes io und ein Kontakthebel 23 der Regelvorrichtung 24 mit (lern Regelwiderstand
25 für den Hilfsgenerator 4 angebracht. Im Stromkreis der Regelvorrichtung 24 ist
auch ein Regler 2f> zur Konstant'haltung der Spannung des Hilfsgenerators 4 vorgesehen.
-
Mit dem Getriebe i9 des Federtellers 20 ist ein Hebel 27 gekuppelt,
der Tiber das Gestänge 28-33 den Begrenzungsanschlag 34 für die Brennstoffregelstange
35 in Abhängigkeit der Solldrehzahl einstellt. Der Anschlag 34 begrenzt die Verstellung
der Brennstoffregelstange 35 durch den Geschwindigkeitsregler 15 bei ihrer Bewegung
nach links im Sinne einer Erhöhung der eingespritzten Brennstoffmenge, so daß die
einzuspritzende Brennstoffmenge nur bis zu einem bestimmten, je nach der eingestellten
Solldrehzahl veränderten, maximalen Wert erhöht werden kann. Der Schalt'he@el 36,
der Magnet 37 und die Stange 38 ermöglichen, den Begrenzungsanschlag 34 vom Federglied
39 im Gestänge 35 zwischen dem Regler 15 und den Brennstoffpumpen 16 beim
Anlassen der Brennkraftmaschine i abzuheben.
-
Der Begrenzungsanschlag 4o arbeitet in Abhängigkeit vom Druck der
Aufladeluft, die im Raum 41 die Membran 42, welche im Innern mit der Umgebung in
freier Verbindung steht, entgegen der Feder 43 belastet. Der Anschlag 4o begrenzt
ebenfalls die Bewegung der Brennstoffregelstange 35 nach links. Die Aufladeluft
wird im Aufladegebläse 44 verdichtet und über die Leitung 45 den Brennkraftzylindern
der Brennkraftmaschine i zugeführt. Dabei kann der erhöhte Auslaßgegendruck der
Brennkraftmaschine i in einer Abgasturbine ausgenutzt werden, welche entweder zum
Antrieb des Gebläses 44 dient oder ihre Leistung an die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine
i abgibt.
-
Die Wirkungsweise ist die folgende: In Fig. i ist das Handrad 17 in
einer mittleren Stellung eingestellt. In der Ausgangsstellung des Handrades 17,
wenn es entgegen der Richtung des Pfeils 45 zurückgedreht ist, befindet sich der
Federteller 2o in der obersten Stellung. Sobald die Brennkraftmaschine infolge der
Einstellung des Schalthebels 36 in die Anlaßstellung I durch Betätigung einiger
nicht gezeichneter Anlaßorgane angelaufen ist, läuft sie bei der niedrigsten Solldrehzahl
im Leerlauf. Der Hilfsgenerator 4 erregt sich, der Widerstand 25 ist vollkommen
kurzgeschlossen und der Spannungsregler 26 hält die Spannung des Hilfsgenerators
4 konstant. Die Kontaktwalze 22 ist noch nicht auf die Kontakte 46 aufgelaufen,
so daß das Schütz io noch offen ist und der Hauptgenerator 2 noch nicht erregt wird.
Der Widerstand 14 ist kurzgeschlossen, während der Widerstand 9 vollständig eingeschaltet
ist.
-
Beim Drehen des Handrades 17 in der Richtung des Pfeils 45 werden
zunächst die Kontakte 46 geschlossen und das Schütz io eingeschaltet, so daß der
Hauptgenerator 2 fremd erregt wird, wobei der Erregerstrom durch den vollständig
eingeschalteten Widerstand 9 bestimmt wird. Beim Weiterdrehen des Handrades
17 senkt sich der Federteller 20, und die Drehzahl der Brennkraftinaschine
i steigt. Gleichzeitig wird ein Teil des Widerstandes 25 eingeschaltet, nm den Arbeitsbereich
des Spannungsreglers 26 auf das Konstant@halten der Spannung bei Belastungsschwankungen
zu beschränken.
-
Die gleichzeitig erfolgende Reduktion des Widerstandes 9 hat eine
Verstärkung der Fremderregung des Generators 2 zur Folge und damit eine Erhöhung
seiner Spannung. Infolgedessen steigt auch der die Triebmotoren 3 durchfließende
Strom und die Zugkraft des Fahrzeuges. Außerdem wird ein Teil des Widerstandes i@
eingeschaltet, wodurch der Sättigungsgrad des Generators 2 der steigenden Drehzahl
angepaßt - wird. Mit dem
Federteller 20 senkt sich auch der Hebel
27 und infolgedessen dreht sich der dreiarmige Hebel 33
im L'hrzeigersinn,
so daß der Begrenzungsanschlag 3.1 sich nach links bewegt und einen größeren Regelbereich
der Brennstoffregelstange 35 für die l?irrstelltrng durch den Geschwindigkeitsregler
15 freigibt. Auf diese `'eise kann das Handrad 17 in der lZichtung des Pfeils 45
bis in seine Endstellung gedreht werden, ohne daß sich an den beschriebenen Funktionen
grundsätzlich etwas ändert.
-
Solange die durch die Charakteristik des Generators 2 gegebene Belastung
der Brennkraftrnaschine t diejenige Leistung nicht übersteigt, bei welcher (las
Federgehäuse 39 den Begrenzungsanschlag 3d bei der eingestellten Solldrehzahl gerade
berührt, hält der Geschwindigkeitsregler 15 die eingestellte Solldrehzahl konstant.
Die Zuordnung (lies-er jeweiligen maximalen Leistung der lirennkraftmaschine t zur
jeweiligen Solldrehzahl wird durch die Ausbildung des Gestänges 27-33 usw. so vorgenommen,
(laß der vom Aufladegebläse 4-t erzeugte :ltifladedruck hoch genug ist, daß die
lirennstoftregelstange 35 nicht vor dem Anliegen des Federgliedes 39 an den Anschlag
3.4 zum Anliegen an den Anschlag4o kommt. Verschieben sich die Iietriebsverhä ltnissewährend
der Fahrt so, (laß der Generator 2 in einem Bereich der Charakteristik arbeitet,
in welchem die Belastung gr<iI:ter wird als die maximal einzustellende Leistung
der Brennkraftmaschine i, so gehen die Gewichte des Geschwindigkeitsreglers
15 stark zusamrnen, und die Feder des Federgliedes 39 wird zusammengedrückt.
Somit fällt die Drehzahl bei ungefähr konstant bleibendem Drehmoment stark ab und
liegt iri Fig. 3 zwischen den Punkten A und B bzw. .-Ir. B, usw.
-
Ist nun aller die Drehzahl der Brennkraftmaschine t wesentlich verringert,
so genügt die ebenfalls verringerte Abgasmenge nicht mehr, den Druck der :\ttfladeluft
in der Leitung 45 aufrechtzuerhalten, der für das der Brennstoffmenge entslirechende
Drehmoment _11d notwendig ist. Deshalb sind die Feder 43 und der Membrankörper 42
so bemessen, (laß der Anschlag 4o die weitere Bewegung der ßrennstoffregelstange
35 nach links begrenzt, sobald im Diagramm (Fig. 3) die Drehzahl rr lrei ungefähr
konstant bleibendem Drehmornent .Ild die Linie x erreicht. Danach nimmt bei weiterem
Sinken der Drehzahl n das Drehmoment :Ild gemäß der Linie x bis zum Punkt C ab.
Wenn nämlich die Drehzahl .ra die Linie x erreicht, wird die Stellung der Stange
35 nur durch den Anschlag 1o bestimmt, indem dann das FedergliV(I 39 vorn Anschlag
34 abgehoben bleibt.
-
bei C ist ein I)relitnoment 'hld erreicht, das bei einem :\trflttdeiilierdrtick
n bei jeder beliebigen Solldrehzahl rr eingehalten werden kann. Infolgedessen verläuft
das Drehmoment 'fId dann bei einer weiteren Verringerung der Drehzahl
n über n, hinaus längs der Linie 1@.
-
Heini Anlassen der Brennkraftmaschine i wird der :\rilaßhel)el 36
in die Stellung für Anlassen I gebracht. In dieser Stellung werden außer dem Magneten
37 andere nicht gezeichnete Organe zum Anlassen infolge des Einschaltens der Kontakte
47 betätigt. Gleichzeitig wird der Magnet 37 an die Steuerstromquelle angeschlossen
und dadurch die Stange 38 bis zum Anschlag angehoben. Die Feder 31 wird dann
zusammengedrückt, der Anschlag 30 hebt sich vom Gehäuse 29 ab, und der Begrenzungsanschlag
34 gilbt die Stange 35 frei, so -daß der Regler 15 zum Anlassen so viel Brennstoff
einstellen kann, als der Anschlag 4o der Aufladeschutzvorrichtung 4o-43 zuläßt.
-
Statt der direkten Verbindung der Stange 32 und des Anschlages 34
mittels des dreiarmigen Hebels 33 (Fig. i) ist in Fig. 2 eine Nockenbahn 48 vorgesehen,
die mit der Rolle 49 an dem den Anschlag 34 tragenden Hebel zusammenarbeitet. Dadurch
ist es möglich, die Brennstoffbegrenzung nach einem beliebigen Gesetz der eingestellten
Drehzahl zuzuordnen. Der vom Anlaßhebel 36 betätigte Magnet 37 wirkt nunmehr unmittelbar
auf die Stange 32. Wird der Anlaßhebel 36 betätigt, so wird die Feder 31, wie vorher
beschrieben, zusammengedrückt, bis der Anschlag 5o der Stange 32 zum Anliegen kommt
und der Anschlag 34 den ganzen Regelbereich der Stange 35 freigibt.
-
Anstatt die weitere Vorrichtung zum Aufheben der Begrenzung des einzuspritzenden
Brennstoffes, in Fig. i und 2 der Magnet 37, mit einem Anlaßorgan zu kuppeln, kann
diese Vorrichtung auch mit einem Steuerorgan zum Belasten der Brennkraftmaschine
gekuppelt werden. Dies ist z. B. dadurch möglich, daß das Schütz io mit einem Hilfskontakt
versehen wird, welcher bei ausgeschaltetem Schütz den Stromkreis für den Magnet
37 schließt, .bei eingeschaltetem Schütz ihn öffnet. Dadurch würde der Anschlag
34 die Bewegung der Stange 35 immer dann freigeben, wenn die Brennkraftmaschine
i nicht belastet wird. Da das Schütz auch beim Anlassen der Brennkraftmaschine i
ausgeschaltet ist, würde dann auch beim Anlassen die Brennstoffbegrenzung durch
den Anschlag 34 aufgehoben.