SE428720C - Sett att styra en borbrenningsmotor med effektreglage for reglering av motorns varvtal och en hydrostatisk transmission med variabelt utvexlingsforhallande - Google Patents

Description

7707987-9 l0 15 20 25 30 35 40 mission. - x enlighet hämea ha: uppfinningen erhållit ae kanneteeken som framgår av patentkravet l.

Till förtydligande av uppfinningen skall denna beskrivas närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. l är ett diagram för âskådliggörande av den i sättet enligt uppfinningen utnyttjade matematiska funktionen, fig. 2 är ett blockschema för âskådliggörande av principen för sättet enligt uppfinningen, varvid med streckade linjer är mar- kerad en modifikation eller påbyggnad i det fall att såväl hyd- raulpump som hydraulmotor är ställbar, samt fig. 3 är ett block- schema över en praktisk tillämpning av sättet enligt uppfinning- en. ' Den matematiska styrfunktion, enligt vilken förbrännings- motorns effektreglage inställes i beroende av hydraultrycket i den hydrostatiska transmissionen, kan ha det principiella utse- endet x= fm där 7 x = förbränningsmotorns varvtal och y = önskat effektuttag.

Grafiskt kan denna funktion âskâdliggöras enligt fig. l, där varv- talet x är angivet på abskissan och effektuttaget,y på ordinatan. kurvan kan vara kontinuerlig över hela sin längd men den kan ock- så ha ett område, som man av en eller annan anledning inte vill utnyttja, exempelvis för undvikande av resonansvarvtal, och detta område har i fig. l åskådliggjorts som en streckad del av kurvan mellan två vertikala streckade linjer vid varvtalen xl och xz.

Matematiskt kan x alltså vara en kontinuerlig eller diskontinu- erlig funktion av y.

Om den driftstorhet som man vill optimera genom tillämpning av sättet enligt uppfinningen är exempelvis förbränningsmotorns bränsleförbrukning, innebär funktionen x = f(y) rent praktiskt att för varje dellastuttag, d v s för varje effektuttag mellan 0 och full effekt, endast ett alldeles bestämt varvtal hos för- bränningsmotorn ger lägsta möjliga (optimala) bränsleförbrukning.

Det finns alltså en idealisk kurva i analogi med vad som visas i 10 15 20 25 30 35 40 7707987-9 fig. l, efter vilken förbränningsmotorns varvtal skall styras, om man vill hålla lägsta möjliga bränsleförbrukning inom för- bränningsmotorns hela effektområde.

Som nämnts inledningsvis, är hydraultrycket i en hydrosta- tisk transmission direkt beroende av det utgående momentet. Mo- mentet gånger varvtalet eller - ifråga om ett fordon - hastig- heten är lika med effekten, och genom att mäta hydraultrycket i den hvdrostatiska transmissionen och multiplicera med ett varv- tal eller en hastighet får man sålunda fram enïeffekt. På samma _sätt som man genom att mäta ett ärvärde på varvtalet kan erhålla ett ärvärde på den uttagna effekten, kan man genom att frambringa ett av förutbestämda betingelser beroende börvärde på varvtalet erhålla ett börvärde på den uttagna effekten. När det sålunda er- hållna börvärdet på effekten ger ett enligt den valda styrfunk- tionen idealiskt varvtal hos förbränningsmotorn, ställes samti- digt krav pâ en bestämd utväxling i den hydrostatiska trans- missionen mellan förbränningsmotorn och den axel, där det utgå- ende momentet räknas, och denna utväxling kan beräknas genom att förbränningsmotorns varvtal divideras med den nämnda axelns varvtal.

De ovan nämnda räkneoperationerna leder till det i fïg: 2 med heldragna linjer visade blockschemat för utövning av sättet enligt uppfinningen, varvid förutsatts att den hydrostatiska trans- missionen innefattar en variabel hydraulpump, exempelvis en axial- kolvpump med ställbar vickskiva, och en eller flera hydraulmotorer med fast deplacement.

I fig. Z betecknar A en signal, som representerar det önska- de varvtalet hos den axel eller de axlar, där momentet (drivef- fekten) uttages, och denna signal tillföres dels en funktionsen- het 10, dels en funktionsenhet ll. Funtionsenheten l0 tillföres förutom signalen A även en signal B, vilken representerar transmissionens utgående moment. I funktionsenheten lD åstad- kommes multiplicering av signalerna A och B, och produkten av dessa båda signaler, betecknad med signal C, representerar den erfoderliga effekten för uppnående av önskat varvtal, allt i enlighet med vad som angavs ovan. I Signalen C tillföras en funktionsenhet l2, vilken är prog- rammerad enligt D = C x f(y), där D är förbränningsmotorns varv- tal och f(y) är den styrfunktion(fig D som valts för optimering 770?987-9 10 15 20 25 30 35 av gförbränningsmotorns bränsleförbrukning vid olika laster.

Funktionsenhetenlz läxnnar .sâlundaen signal 'n , som represente- rar förbränningsmotorns:varvtal, och denna signal tillföras furflrtionsenhétenflll, där den divideras med »s-ignalen A, som rep- resenterar det önskade varvtalet, för erhållande av en signal E, vilken representerar den utväxling i den hydrostatiska transmissionen., som erfordras för att vid varvtalet D hos förbränningsmotorn skall erhållas den av signalen C represen- terade uteffekten. ' Z Signalen D kan sålunda utnyttjas i lämpligt servodon för inställning av förbränningsmotorns effektreglage, exempelvis förgasartrottel eller ihsprutningspump, för erhållande av det l systemet beräknade varvtalet hos förbränningsmotorn, represente- rat av signalen D, medan signalen E kan användas för inställning av ett servodon, medelst vilket åstadkommes större eller mindre deolaoement hos hydraulpumpen i den hydrostatiska transmissionen, d v s större eller mindre utvinkling av vickskivan hos hydraul- pumpen, om denna utgöres av en axialkolvpump, för erhållande av den utväxling i den hydrostatiska transmissionen, som beräknats i kretssystemet och som representeras av signalen E.

Om även hydraulmotorn eller hydraulmotorerna i den hšdro- statiska transmissionen har variabelt deplacement, d v s ställ- bar vickskiva i det fall att dessa motorer utgöres av axialkolv- motorer, måste man, för att kunna mäta det utgående momentet, som representeras av signalen B i fig. 2, via en firyckkännare, som mäter hydraultrycket i transmissionen, känna till det vid varje mättillfälle aktuella deplacementet hos hydraulmotorn el- ler hydraulmotorerna.

Om den signal som representerar det i den hydrostatiska transmissionen förekommande hydraultrycket, mätt medelst tryck- kännare, betecknas Bo, mäste denna signal sålunda korrigeras eller modifieras, innan den tillföres funktionsenheten 10, i beroende av den förekommande utväxlingen i den hydrostatiska transmissionen, vilken är beroende inte bara av hydraulpumpens inställning (deplacement) utan även av hydraulmotorns eller hyd- raulmotorernas inställning (deplacement). Denna korrigering el- ler modifiering åstadkommas enligt den med streckade linjer i fig. 2 visade påbyggnaden av systemet i en funktionsenhet 13, som tillföres dels signalen BO, dels signalen E. Enhetens 13 funktion är därvid så beräknad att den från enheten 13 erhållna _...._...._...__.,_..._...__... , _ , .__ 10 15 20 25 30 35 40 5 l 1701987-9 signalen utgöres av den tidigare nämnda signalen B, vilken rep- resenterar det utgående momentet. Matematiskt kan den nämnda kor- rigeringen utföras på flera sätt, främst i beroende av hur sig- nalerna BO och E är uttryckta, men resultatet av korrigeringen skall alltid vara att signalen B vid varje tillfälle, oavsett vilket deplacement hydraulmotorn eller hydraulmotorerna är in- ställda pâ, skall representera det utgående momentet.

I praktiken kan funktionsenheterna 10 - 13 vara mekaniska, pneumatiska, hydrauliska, elektromekaniska, elektroniska eller av vilken annan beskaffenhet som helst som förekommer inom mo- dern reglerteknik.

Styrning av en förbränningsmotor efter en bestämd matema- tisk styrfunktion behöver inte kräva just den uppkoppling som visats schematiskt i fig. 2. Styrfunktionen kan göras mera komp- licerad genom att hänsyn tages till flera påverkande faktorer i form av insignaler.

I fig. 3 är uppfinningen åskådliggjord med tillämpning på en traktordrivtransmission, innefattande en förbränningsmotor 14 med effektreglage 15, exempelvis en dieselmotor med ställbar in- sprutningspump, en av förbränningsmotorn driven hydraulpump 16 med ställbar vickskiva, och en till hydraulpumpen ansluten hyd- raulmotor l7, likaledes med ställbar vickskiva, varvid hydraul- motorn är kopplad exempelvis till traktorns körhjul, vilket är markerat med en pil 18, som symboliserar effektuttaget från den visade drivtransmissionen. Flera hydraulmotorer än en kan vara anordnade, exempelvis en för varje körhjul på traktorn.

Styrsystemet enligt uppfinningen vid den beskrivna driv- transmissionen antages i föreliggande fall vara uppbyggt av elektroniska komponenter, och detta system innefattar de tidi- gare nämnda funktionsenheterna 10, ll och 12 samt även funktions- enheten 13, son1ifig.3 är visad mera i detalj och kommer att be- skrivas mera ingående. Från den hydrauliska förbindelsen mellan hydraulpump l6 och hydraulmotor 17 uttages den signal som är re- presentativ för trycket i den hydrostatiska transmissionen och är betecknad Bo, och denna signal tillföres funktionsenheten 13, vil- ken i sin tur genom modifiering med signalen E avger signalen B till funktionsenheten 10. Signalen A erhålles från en potentio- meter 19, som är manuellt inställbar och som inställes av trak- torföraren på ett värde som motsvarar önskad körhastighet, d v s önskat utgångsvarvtal, betecknat A. Potentiometern 19 är sålunda 15%: 7707987-9 l0 15 20 25 30 35 traktorns “gasreg1age" och.kan vara kopplad till en pedal, spak eller annat lämpligt don. Signalen från potentiometern 19 till- föres dels funktiansenneten. io; dels fum-.ionsenheten 11 på ti- digare angivet sätt. Signalen'C, som anger den erforderliga ef- fekten, tillföres funktionsenheten l2, och denna avger signalen D, som representerar börvärdet på förbränningsmotorns varvtal, till funktionsenheten ll, som i sin tur avger signalen E till funktionsenheten 13 för beräkning av signalen,B'och.till servo- arivna sesuaan för v-.Laekivm s. nyaranpmeen 16 šesp nyaraunwmm 11.

Den från funktionsenheten 12 avgivna signalen D tillföres en komparator 20, som tillföres även en signal D', vilken repre- senterar ärvärdet på förbränningsmotorns 14 varvtal och uttages från en på förbränningsmotorns utgångsaxel anordnad.tachometer- givare 21. Komparatorn 20 jämför börvärdet D och ärvärdet D' på förbränningsmotorns varvtal och avger en styrsignal D" till effekt- reglaget 15 för inställning av detta i sådant läge att ärvärdet D' på varvtalet blir lika med börvärdet D.

För inställning av uteffekten 18 kan den hydrostatiska transmissionen styras i beroende av signalen E på sådant sätt att utväxlingen regleras från fullt utvinklad hydraulmotor Knot- svarande största deplacement) och fullt invinklad hydraulpump (motsvarande minsta deplacement), genom att hydraulmotorn först utvinklas successivt till fullt deplacement och Hydraulmotorn därefter invinklas successivt till minsta deplacemènt. Exempel- vis kan signalen E varieras mellan 0 och 22 V, där spänningen 0 V innebär en utväxling på lzw och spänningen ll V motsvarar fullt utvinklad pump och motor, medan variation av spänningen E från ll till 22 V innebär att motorns deplacement varieras från maximum till minimum. I det här visade exemplet är motorns maximideplacement tre gånger så stort som dess minimideplace- ment; uttryckt i siffror är alltså maximideplacementet K ' 3 och minimideplacementet K ° 1, där K är en konstant.

För beräkning av signalen B i beroende av signalen Bo och signalen E enligt det principiella utförande av styrsystemet enligt uppfinningen, som är visat genom den med streckade linjer inritade påbyggnaden pâ blockschemat i fig. 2, tillföres funktions- kretsen 13 signalen E, vilken som nämndes ovan varieras mellan 0 och 22 V.

Signalen E tillföres en funktionsenhet 22, vilken beräknar signalen f enligt relationen 7707987-'9 7 *l, "'..

L-i+1,avs f=1-å-l-í3'-É- 16,5 Via en begränsare 23 avges signalen f till en funktionsenhet 24, som beräknar signalen B som Bo ° f på samma sätt som tidigare 5 angivits.

För undvikande av att dieselmotorn 14 blir överbelastad, är det lämpligt att ge signalen D prioritet över'signalen E.

Claims (3)

lO lS 20 25 30 7707987-9 PATENTKRAV

1. Sätt att styra en förbränningsmotor (14) med effekt- reglage (l5) för reglering av motorns varvtal, och en hydro- statisk transmission (lö, 17) med variabelt utväxlingsför- hållande, innefattande en av förbränningsmotorn driven hydraulpump (l6) och åtminstone en därtill hydrauliskt an- sluten hydraulmotor (17), vars utgångsaxel avger uteffekten (y), varvid förbränningsmotorns effektreglage och den hydro- statiska transmissionens utväxlingsförhållande inställes automatiskt och kontinuerligt i beroende av ett manuellt inställt värde (A) på det önskade varvtalet hos den hydro- statiska transmissionens utgångsaxel (l8) och ärvärdet (B) på vridmomentet på den hydrostatiska transmissionens ut- gångsaxel och varvid en första signal (D“) alstras för auto- matisk inställning av förbränningsmotorns effektreglage och en andra signal (E) alstras för automatisk inställning av den hydrostatiska transmissionens utväxlingsförhållande, k ä n n e t e c k n a t av att signalen (D“) för automatisk inställning av förbränningsmotorns (l4) effektreglage (15) g samt signalen (E) för automatisk inställning av utväxlings- förhållandet hos den hydrostatiska transmissionen (16, l7) regleras i,beroende av en signal (D), vilken alstras för satisfiering av en förutbestämd matematisk relation (x = f(y)) mellan uteffekten (y) på den hydrostatiska* transmissionens utgångsaxel och förbränningsmotorns varvtal (X)-

2. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av 10 7707987-9 att den matematiska funktionen är bestämd efter en önskad driftstorhet hos förbränningsmotorn (14) eller den hydro- statiska transmissionen (16, 17).

3. Sätt enligt krav l eller 2 vid en hydrostatisk transmission med såväl ställbar hydraulpump (16) som ställbar hydraulmotor (17), k ä n n e t e c k n a t av att en hydraultrycket i den hydrostatiska transmissionen represen- terande signal (Bo) modifieras i beroende av den aktuella utväxlingen i den hydrostatiska transmissionen.