DEP0041293DA - Regelung von Fahrzeugmotoren insbesondere für Langstreckenfahrzeuge - Google Patents

Description

Bei Motoren von Fahrzeugen, die für Langstrecken eingesetzt werden, wie z.B. Fernlastzüge und Fern-Omnibusse, ist mit Rücksicht auf die Wirtschaftlichkeit eine möglichst geringe Abnützung anzustreben. Dies erfordert, insbesondere zur Erzielung geringer Zylinderabnützungen, verhältnismässig niedrige Drehzahlen. Andererseits ist es jedoch erwünscht, zur Erzielung einer hohen Beschleunigung sowie einer genügenden Leistung bei Bergfahrten möglichst hohe Drehzahlen der Maschine zu erreichen und damit gute Fahreigenschaften des Fahrzeugs zu gewährleisten.

Um diese zunächst einander widersprechenden Forderungen miteinander in Einklang zu bringen, sieht die Erfindung eine Regelung der Maschine derart vor, dass die vom Motor erreichbare Höchstdrehzahl in Abhängigkeit von der zwischen Motor und Fahrzeug eingeschalteten Gangübersetzung geregelt wird, insbesondere derart, dass die vom Motor erreichbare, im allgemeinen also die von einem Drehzahlregler zugelassene Höchstdrehzahl der Maschine mit Erhöhung der Gangübersetzung erniedrigt wird. Der die Leistung der Maschine regelnde Drehzahlregler wird zu diesem Zweck in Abhängigkeit von der Schaltung der Getriebeübersetzung auf Ansprechen bei einer höheren oder niederen Drehzahl, z.B. durch Änderung der Federspannung, beeinflusst.

Zweckmässig ist die Regelung bzw. die Bemessung der Maschine derart vorgesehen, dass während in den unteren Gängen bzw. einem unteren Gange bei der vom Regler zugelassenen Höchstdrehzahl die nach dem Leistungsdiagramm des Motors erreichbare Höchstleistung erreicht wird, in dem obersten Gange bzw. in den oberen Gängen die vom Regler zugelassene erniedrigte Höchstdrehzahl noch oberhalb derjenigen Drehzahl liegt, bei welcher der Motor das höchste Drehmoment entwickelt. Die höheren Gänge sind demgemäss in der Regel derart zu übersetzen, dass zur Erzielung der gewünschten Höchstgeschwindigkeiten nur die erniedrigte Motordrehzahl erforderlich ist. Durch diese Regelung ist Gewähr dafür gegeben, dass der Motor einerseits bei eingeschalteten niederen Gängen rasch beschleunigt werden bzw. bei Bedarf - z.B. bei Bergfahrten - eine hohe Leistung entwickeln kann und andererseits in den höheren Gängen, bei schonender und brennstoffsparender Drehzahl, noch eine gewisse Leistungsreserve besitzt. Kommt beispielsweise der Wagen bei eingeschalteten höheren Gängen an eine Steigung, so erhöht sich bei Abnahme der Drehzahl zunächst noch das Drehmoment, welche es dem Wagen erlaubt, die Steigung mindestens noch teilweise zu befahren, ohne dass sofort auf einen niedrigeren Gang geschaltet werden muss.

Die Erniedrigung der vom Regler zugelassenen Höchstdrehzahl kann gewünschtenfalls nur in dem höchsten bzw. in einem Teil der höheren Gänge oder auch in allen höheren Gängen vorgesehen werden. Die Erniedrigung kann von Gang zu Gang, von Ganggruppe zu Ganggruppe oder bei stufenloser Schaltung kontinuierlich erfolgen, derart, dass die Höchstdrehzahl umsomehr erniedrigt wird, je höher die Gangübersetzung ist.

Gegebenenfalls kann auch eine Einrichtung vorgesehen sein, durch welche die Erniedrigung der vom Regler zugelassenen Höchstdrehzahl unwirksam gemacht werden kann.

Der Unterschied der erfindungsgemässen Regelung gegenüber den bisherigen Anordnungen besteht also im wesentlichen darin, dass man es nicht der Auswiegung durch Luft- und Fahrwiderstand überlässt, um im höchsten Gange zu einer Drehzahlbegrenzung des Motors zu gelangen, sondern dass eine zusätzliche Abwärtsregelung der Höchstdrehzahl in Abhängigkeit von der Gangschaltung vorgenommen wird. Hierdurch ist in jedem Falle die gewünschte Drehzahlbegrenzung in zuverlässiger Weise gewährleistet. Der Motor wird geschont und Brennstoff gespart.

In der Zeichnung zeigt an einem Ausführungsbeispiel

Abb. 1 das Leistungs- und Drehmoment-Diagramm eines Fahrzeugmotors und

Abb. 2 ein Schema für die erfindungsgemässe Regelung an einem Fahrzeugdieselmotor.

In Abb. 1 sind über der Drehzahl n die Leistung N und das Drehmoment M aufgetragen. Das Fahrzeuggetriebe diene beispielsweise zur Schaltung von 5 Vorwärtsgängen (I bis V). In den ersten 3 Gängen werde durch den Regler eine maximale Drehzahl von n(sub)I (z.B. 2700 Umdrehungen pro Min.) zugelassen. Bei dieser Drehzahl werden eine Leistung N(sub)I = N(sub)max erreicht. Das Drehmoment ist bei dieser Drehzahl M(sub)I.

Im 4. Gang wird der Regler derart beeinflusst, dass nur noch eine Drehzahl von n(sub)IV (z.B. 2300) und damit eine Leistung N(sub)IV zugelassen wird. Das Drehmoment ist M(sub)IV. Wird auf den 5. Gang umgeschaltet, so erniedrigt sich weiterhin die zugelassene Höchstdrehzahl auf n(sub)V (z.B. 1800-2000) und die Leistung auf N(sub)V. Die Drehzahl n(sub)5 ist hierbei derart gewählt, dass sie noch genügend hoch über der Drehzahl n(sub)o liegt, bei welcher das Drehmoment M(sub)o ein Maximum erreicht. Fährt also der Wagen bei eingeschaltetem 5. Gang auf eine Steigung auf, so kann sich die

Drehzahl noch von n(sub)V auf n(sub)o (bzw. die Leistung von N(sub)V auf N(sub)o) verringern, ohne dass auf den nächstniedrigeren Gang umgeschaltet werden muss.

Im Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 wird von der Brennstoffeinspritzpumpe 1, welche durch die Antriebswelle 2 vom Motor angetrieben wird, ein Regler 3 angetrieben, welche eine Schaltmuffe 4 gegen die Wirkung einer Reglerfeder 5 verstellt. In die Schaltmuffe 4 greift mittels des Zapfens 6 ein Hebel 7 ein, dessen anderes Ende das Regelglied 8, z.B. eine die Pumpenkolben verdrehende und damit die Brennstoffeinspritzmenge verändernde Regelzahnstange verstellt. Der Drehpunkt 9 des Hebels ist an einen Hebel 10 angeschlossen, der über ein Gestänge 11 z.B. durch den Beschleunigerhebel 12 vom Fahrer verschwenkt werden kann.

Die Regelfeder 5 stützt sich ferner gegen eine Federauflage 13, die durch einen Hebel 14 in Achsrichtung der Feder verstellbar ist. Die Verschwenkung des Hebels 14 erfolgt durch einen Kolben 15, der in dem Zylinder 16 gleitet. Die Bewegung des Kolbens 15 gegen die Feder 5 (welche z.B. durch weitere unmittelbar auf den Kolben 15 wirkende zusätzliche Feder unterstützt werden kann) wird beispielsweise durch Öldruck bewirkt. Eine Pumpe 17 saugt zu diesem Zweck Öl aus einem Behälter 18 an und drückt es über eine Leitung 19 in den Zylinder 16. Der Zylinder 16 steht durch drei Öffnungen 20, 21, 22 mit dem Zylinder 23 in Verbindung, in welchem ein Schieber 24 mit der Querbohrung 25 gleitet. Eine Nut 26 auf der den Bohrungen 20, 21 und 22 gegenüberliegenden Seite des Zylinders 23 steht mit einer zum Behälter 18 zurückführenden Leitung 27 in Verbindung. Ein Überdruck-Ventil 28 ist aus Sicherheitsgründen vorgesehen.

Der Schieber 24 ist durch ein Gestänge 29 mit einem Hebel 30 verbunden, welcher als Winkelhebel ausgebildet ist und (wie schematisch dargestellt) einen zweiten kurvenförmig gestalteten Hebelarm 31 besitzt. Dieser legt sich normalerweise unter der Wirkung einer Feder 32 gegen einen Anschlag 33 an (Stellung I' des Hebelarmes 31) und ragt in der nachfolgend beschriebenen Weise in den Bereich einer Schaltkulisse 34 hinein, in welcher ein im Querschnitt angedeuteter und im Bereiche des Hebelarmes 31 mit einem Nocken, einer Rolle 35 o.dgl. versehener Schalthebel 36 geführt wird. Die einzelnen Schaltstellungen des Schalthebels sind hierbei mit I bis V für die 5 Vorwärtsgänge und mit R für den Rückwärtsgang angedeutet.

Befindet sich der Schalthebel 36 in den Schaltstellungen R oder I bis III der Kulisse, so liegt, wie bereits erwähnt, der Hebelarm 31 am Anschlag 33 an (gestrichelt angedeutete Stellung I'). Der Schieber 24 befindet sich in seiner linken Stellung, sodass die Bohrungen 20 und 21 gesperrt und nur die Bohrung 22 durch die Querbohrung 25 mit der Nut 26 in Verbindung steht. Das von der Pumpe 17 geförderte Öl drückt daher den Kolben 15 so weit zurück, dass es über die Bohrungen 22 und 25 in die Leitung 27 zurückfliessen kann. In dieser linken Endstellung des Kolbens 15 befindet sich der Federteller 13 in seiner rechten Endstellung, sodass die Feder 5 unter höchster Spannung steht. Der Regler 3 wird daher erst bei einer hohen Drehzahl (z.B. 2700) ausschlagen und damit erst bei dieser Drehzahl das Regelglied 8 in Absperrstellung bringen.

Wird auf den 4. Gang (IV) umgeschaltet, so wird der Hebelarm 31 durch den Nocken oder die Rolle 35 in die (voll ausgezeichnete) Stellung IV' verschwenkt. Die Querbohrung 25 verbindet in diesem Falle die Bohrung21 mit der Rückleitung 27, wodurch der Kolben 15 bis in die (in der Zeichnung dargestellte) mittlere Stellung zurückgeht. Die Regelfeder 5 wird entspannt und der Regler 3 regelt bereits bei einer niederen Drehzahl (z.B. 2300) auf geringere Brennstoffmenge.

Bei Schaltung auf den 5. Gang (V) wird der Hebelarm 31 noch weiter verschwenkt (Stellung V'), wobei die Bohrung 20 durch die Querbohrung 25 mit der Nut 26 bzw. der Rückleitung 27 in Verbindung gebracht wird. Der Kolben 15 gelangt in seine rechte Endstellung, der Federteller 13 in seine linke Endstellung. Der Regler regelt bei noch niedrigeren Drehzahlen (z.B. 1800-2000) auf geringere Brennstoffmenge.

Die Abwärtsregelung des Reglers ist hierbei lediglich von der Drehzahl abhängig, gleichgültig in welcher Stellung sich das Regelglied 8 befindet. Wird der Betätigungshebel 12 als stillstehend angenommen, so verschwenkt sich der Hebel 7 um das Gelenk 9 als Drehpunkt. Bei willkürlicher Regelung durch den Fahrer (z.B. durch das Pedal 12) wird der Hebel 7 um den Zapfen 6 als Drehpunkt geschwenkt, sodass die willkürliche Regelung unabhängig vom Regler erfolgen kann, solange die von diesem zugelassene Höchstdrehzahl nicht erreicht ist.

Natürlich kann die willkürliche und selbsttätige Regelung auch durch besondere unabhängige Regelglieder erfolgen. Ferner kann der Regler in beliebiger anderer Weise, z.B. auch als hydraulischer oder pneumatischer Regler, ausgebildet sein. Anstelle einer Beeinflussung des Reglers über einen Servo-Motor (Schieber 24 und Kolben 15) kann auch eine direkte Beeinflussung des Reglers vorgesehen sein, sofern die Regelkräfte in anderer geeigneter Weise aufgenommen werden können. Auch kann die Beeinflussung der zugelassenen Höchstdrehzahl, z.B. durch einen Drehschieber erfolgen, welcher einerseits die einzelnen Gangstellungen für das Getriebe und andererseits die entsprechende Reglerbeeinflussung steuert. Insbesondere in diesem Falle lässt sich auch eine Beeinflussung des Reglers in allen höheren Drehzahlen auf einfache Weise erreichen.

Um gewünschtenfalls die Erniedrigung der Höchstdrehzahl unwirksam zu machen, kann z.B. eine vom Fahrersitz oder von einer sonstigen geeigneten Stelle zu betätigende Einrichtung vorgesehen sein, welche den Schieber 24 zusätzlich und unabhängig von dem Winkelhebel 30, 31 zu verstellen gestattet. In dem Gestänge 29 ist z.B. in diesem Falle eine federnde Einrichtung angeordnet, welche es erlaubt, auch bei eingeschaltetem 4. oder 5. Gang, d.h. bei in den Stellungen IV' und V' festgehaltenem Hebelarm 31, den Schieber 24 derart zu verstellen, dass die Querbohrung 25 mit der Bohrung 22 in Verbindung gebracht wird.

Claims (8)

1.) Regelung von Fahrzeugmotoren, insbesondere für Langstreckenfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Motor erreichbare Höchstdrehzahl in Abhängigkeit von der zwischen Motor und Fahrzeug eingeschalteten Gangübersetzung geregelt wird.

2.) Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Motor erreichbare Höchstdrehzahl mit Erhöhung der Gangübersetzung (Übergang in höheren Gang) erniedrigt wird.

3.) Regelung nach Anspruch 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Leistung der Maschine regelnder Drehzahlregler in Abhängigkeit von der Schaltung der Getriebeübersetzungen auf Ansprechen bei einer höheren oder niederen Drehzahl, z.B. durch Änderung der Federspannung, beeinflusst wird.

4.) Regelung nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass im obersten Gange bzw. in den oberen Gängen die vom Regler zugelassene erniedrigte Höchstdrehzahl noch oberhalb derjenigen Drehzahl liegt, bei welcher der Motor das höchste Drehmoment entwickelt.

5.) Regelung nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erniedrigung der vom Regler zugelassenen Höchstdrehzahl nur in dem höchsten bzw. nur in einem Teil der höheren Gänge vorgesehen ist.

6.) Regelung nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erniedrigung der vom Regler zugelassenen Höchstdrehzahl gegenüber dem niedersten Gange in allen höheren Gängen vorgesehen ist.

7.) Regelung nach Anspruch 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erniedrigung der vom Regler zugelassenen Höchstdrehzahl in mehreren oder allen höheren Gängen die Höchstdrehzahl von Gang zu Gang bzw. von Ganggruppe zu Ganggruppe bzw. bei stufenloser Schaltung kontinuierlich umso mehr erniedrigt wird, je höher die Gangübersetzung ist.

8.) Regelung nach Anspruch 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung vorgesehen ist, durch welche die Erniedrigung der vom Regler zugelassenen Höchstsdrehzahl unwirksam gemacht werden kann.