DE2257658A1 - Einrichtung zum regeln der brennstoffzufuhr zu einer brennkraftmaschine zum antrieb eines schienenfahrzeuges - Google Patents

Einrichtung zum regeln der brennstoffzufuhr zu einer brennkraftmaschine zum antrieb eines schienenfahrzeuges

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DE2257658A1
DE2257658A1 DE19722257658 DE2257658A DE2257658A1 DE 2257658 A1 DE2257658 A1 DE 2257658A1 DE 19722257658 DE19722257658 DE 19722257658 DE 2257658 A DE2257658 A DE 2257658A DE 2257658 A1 DE2257658 A1 DE 2257658A1
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DE19722257658
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Hans Hoves
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K28/00Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions
    • B60K28/10Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the vehicle 
    • B60K28/16Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the vehicle  responsive to, or preventing, skidding of wheels

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

  • Einrichtung zum Regeln der Brennstoffzufuhr zu einer Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Schienenfahrzeugs Zusatz zur Patentanmeldung P 18 09 722.8-13 Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Regeln der Brennstoffzufuhr zu einer Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Schienenfahrzeugs über einen Drinomentenwandler~, bei welcher ein Drehzahlmesser den Istwert an der Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle und ein Drehzahlmesser den Istwert an den Antriebsrädern des Fahrzeugs messen und der Drehzahl-Istwert an der Abtriebswelle in einen Drehzahlregler für das Brennstoffzumeßglied eingeht, wobei eine Sollwert-Eingabe für die Zugkraft vorgesehen ist, welche die Führungsgröße.für die Drehzahl-Regelung der Brennkraftmaschine beeinflußt, nach Patentanmeldung Aktz. 18 09 722.8-13.
  • Die Anfahrzugkraft und die Zugkraft im niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereich kann die durch Reibung zwischen den Rädern der Treibachsen und den Schienen bei normalen Reibwerten übertragbare Kraft übersteigen, wenn eine zu große Motorleistung abgegeben wird. Bei Diesellokomotiven ist nur dann ein optimaler Anfahrvorgang möglich, wenn die vorhandene Reibungszugkraft voll ausgenutzt und auch nicht überschritten wird. Dies ist möglich, wenn die Dieselmotorleistung in Abhängigkeit der Geschwindigkeit so gestetRrt wird, daß die Zugkraft konstant bleibt.
  • Nach dem Hauptpatent'wird die Drehzahl-Führungsgröße durch eine Kleinstwertauswahl-Einrichtung ermittelt, in welcher eine von dem Sollwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit und eine von dem Sollwert für die Zugkraft abhängige Stellgröße verglichen werden.
  • Nach der DT PS 1 101 480 ist eine Einrichtung zum Regeln des Brennkraftmaschinen-Antriebs von Schienentriebfahrzeugen bekannt, bei dem ein an sich bekannter auf das Brennstoffmengenverstellglied der Brennkraftmaschine einwirkender Regler, der das Getriebe-Abtriebsmoment unterhalb einer bestimmten Mindestfahrgeschwindigkeit, von der ab das volle Getriebe-Abtriebsmoment durch die Radreibung auf die Schiene übertragen werden kann, auf einen etwa konstanten Wert begrenzt, mit einem weiteren bekannten, ebenfalls auf das Brennstoffmengen-Verstellglied einwirkenden Regler, der die Brennstoffmenge bei oberschreiten einer bestimmten, oberhalb der im Normalbetrieb auftretenden Beschleunigung liegenden Maximalbeschleunigung auf der Getriebe-Abtriebsseite oder in an sich bekannter Weise bei Überschreiten einer bestimmten Differenz zwischen den Drehzahlen der Treib- und der Laufachsen unabhängig von dem geschwindigkeitsabhängigen Regler verrtgert zusammenwirkt.
  • Die bekannte Steuerung genügt den Anforderungen jedoch nicht, wenn die vorgesehene Geschwindigkeit erreicht ist. Nach Erreichen der vorgesehenen Geschwindigkeit verläuft die Widerstandskurve eines Zuges bekanntlich sehr flach.
  • Nach der DT AS 1 059 946 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Regeln der Leistung von Brennkraftmaschinen in Schienentriebfahrzeugen, insbesondere in Diesellokomotiven, durch Beeinflussen der Brennstoffzufuhr bekannt, wobei ohne betriebliche Behinderung im Einsatz lediglich ein Minimum an Brennstoffverbrauch gewährleistet sein soll. Nach diesem Vorschlag wird bei Überschreiten einer vorbestimmten Geschwindigkeit, sofern die fahrplanmäßige Sollzeit eingehalten ist, die Brennstoffzufuhr gedrosselt. Ist die fahrplanmäßige Soilzeit nicht eingehalten, so soll trotz Überschreitens der vorbestimmten Geschwindigkeit die Drosselung der Brennstoffzufuhr ausgesetzt werden. Der Vorschlag bezieht sich auf eine zeitweise wirkende Geschwindigkeitsregelung bzw. -begrenzung, die nach einem vom Fahrplan abhängigen Programm durchgeführt wird. Offengelassen ist die Frage, nach welcher Maßgabe die Brennstoffzufuhr geregelt wird.
  • Durch das ältere Patent 1 451 958 wird eine Steuervorrichtung für eine mit einer Brennkraftmaschine und einem Verstellpropeller ausgerüstete Schiffsantriebsanlage vorgeschlagen, bei der von einem Handbedienungselement am Eingang zwei Ausgangssteuersignale abgeleitet werden. Hierbei wird eine GröBtwertauswahl vorgenommen. Mittels eines Ventils, das den höchsten der ankommenden Drücke weiterleitet, wird nach der bekannten Vorrichtung die Einrichtung für die Drehzahlbeeinflussung beaufschlagt zwecks Vermeidung einer Überlastung der Brennkraftmaschine, wobei die Lastbegrenzung einstellbar ist. Die bekannte Vorrichtung ist nicht geeignet. bei Schienentriebfahrzeugen die Zugkraft einer Brennkraftmaschine auch im Teillastbereich optimal an der Grenze des Reibwerts zwischen den Antriebsrädern und der Schiene zu halten.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Einrichtung zum Regeln zu schaffen, mittels der ein optimales Fahren bei einer automatischen Betriebsweise bewirkbar ist.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Drehzahlstellgröße durch eine Kleinstwertauswahl-Einrichtung ermittelt wird, in welcher eine von einem Sollwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit und eine von dem Sollwert für die Zugkraft abhängige Stellgröße verglichen werden.
  • Durch die Erfindung ist erreichbar, daß die Zugkraft des Motors auch im Teillastbereich stets optimal nahe an der Grenze des Reibwerts zwischen den Antriebsrädern und der Schiene bleibt, d.h. es kann mit Sicherheit verhindert werden, daß die Drehzahl und damit die Leistungsabgabe des Dieselmotors auch nur geringfügig höher oder niedriger liegt, als es die günstigste Ausnutzung der Maschinenleistung für die jeweils gegebene Geschwindigkeit zwischen dem Anfahren und der Höchstgeschwindigkeit verlangt.
  • Erfindungsgemäß ist gegenüber der Losung nach dem Hauptpatent erreichbar, daß infolge der Ermittlung der Drehzahlstellgröße durch Kleinstwertauswahl Im Zustand der Geschwindigkeitsregelung der Hilfsregelkreis für die Drehzahl nicht mehr wirksam ist und somit eine dynamisch günstigere und direkte Geschwindigkeitsregelung erfolgen kann.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung läßt die volle Ausnutzung des auf eine hohe Leistung ausgelegten Dieselmotors bei optimaler Wirtschaftlichkeit zu. Es ist somit gewährleistet, auch beim Fahren mit niedrigen Geschwindigkeiten die höchstmögliche Zugkraft auf die Schienen zu bringen.
  • Bekanntlich werden beim Durchdrehen der Antriebsräder die Triebwerksteile außerordentlich hohen Belastungen ausgesetzt. Aufgrund der Erfindung ist es möglich, den Lokführer zu entlasten und damit einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung der Sicherheit zu leisten.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt: Abb. 1 ein Zugkraftdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäß bewirkbaren Effekts, Abb. 2 eine Lok-Steuerung in Blockdarstellung, Abb. 3 einen Funktionsblock.
  • Die horizontale Linie in Abb. 1 stellt die Zugkraft mit Zugkraftsteuerung dar, während die vertikale Linie den Verlauf bei Geschwindigkeitsregelung wiedergibt. Die Kurve zeigt die höchste Leistung, welche die Antriebsräder abgeben können.
  • In Abb. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Lok-Steuerunq in Dlockdarstellurig beschrieben mit folgenden Erklärungen: Motordrehzahl, Getriebeeingangsdrehzahl, n -na = Getriebeausgangsdrehzahl V = Fahrgeschwindigkeit Z = Zugkraft t = Zeit K = Umrechnungskonstante Indices: soll = Sollwerte, Führungsgrößen ist = Istwerte s = ausgewählte Größe min = Motorleerlauf Die Darstellung des Funktionsblocks nach Abb. 3, der den Funktionsblöcken 11, 12, 18 und 20 nach Abb. 2 entspricht, zeigt den statischen funktionellen Zusammenhang zwischen der Eingangsgröße xe und der Ausgangsgröße xa.
  • Einem Dieselmotor 1 ist ein Getriebe 2, z.B. ein hydraulisches Getriebe nachgeschaltet. Regelstange und Einspritzpumpe 3, die mit dem Dieselmotor 1 zusammenwirken, sind vereinfacht dargestellt. Die Motordrehzahl n wird auf die Getriebeausgangsdrehe zahl na übersetzt, die der Umfangsgeschwindigkeit V der Antriebsräder 4 proportional ist. Mittels eines Drehzahlmessers 5 wird der Motordrehzahl-Istwert ne, ist einem Drehzahlregler 6 zugeleitet, welcher außerdem eine von dem Sollwert für die Zugkraft Z abhängige Drehzahlführungsgröße ne soll erhält. Aus der Ausgangsgröße des Drehzahlreglers 6 und der von dem Sollwert für die Fahrgeschwindigkeit abhängigen Stellgröße ne (v) wird in der Kleinstwertauswahl-Einrichtung 16 eine Drehzahlstellgröße gebildet, welche über den Regelstangenweg 19 unmittelbar die Einspritzpumpe beeinflußt. Die Drehzahlführungsgröße n soll wird im e, soll Summierungspunkt 9 nach folgender Beziehung aus dem Beschleunigungswert und der Stellgrcße ne(Z,na) gebildet: Im Funktionsblock 18 (Begrenzung) wird die so gebildete Führungsgröße ne, soll auf die Leerlaufdrehzahl n min und auf die maxie imin male Drehzahl ne, max des Motors begrenzt.
  • e,max Der Drehzahlmesser 7 gibt einen Wert ab, der ein Maß ist sowohl für die Getriebeausgangsdrehzahl na als auch für die Fahrgeschwindigkeit V. Dieser Wert geht als Istwert d(r Fahrgeschwindigkeit Vist in den Geschwindigkeitsregler 10, ebenso der Sollwert der Fahrgeschwindigkeit Vsoll(L), der sich nach einer im Block 13 vorgegebenen zeitlichen Anstiegsfunktion Vsoll(t) auf den von Hand vorgewählten Betrag Vsoll einstellt. Die von Hand vorgewählt und gewüçnschte Zugkraft Z stellt sich in ähnlicher Weise nach einer in Block 14 vorgegebenen Zeitfunktion Z(t) ein. Die Große Z(t) und der vom Drehzahlmesser 7 abgegebene na entsprechende Wert geht in die Recheneinrichtung 15; die von dieser abgegebene Stellgröße ne(z,na) gelangt zum Summierungspunkt 9. Der na entsprechende Wert geht auch in die Differenzierungseinrichtung 8, die daraus den Beschleunigungswert bildet. Dieser Beschleunigungswert löst in der Vergleichs- und Schalteinrichtung 12 bei Überschreiten eines über der im Normalbetrieb auftretenden Beschleunigung liegenden Werts eine vorübergehendc Schaltung aus, die bewirkt, daß die vom Geschwindigkeitsregler 10 abgegebene Stellgröße ne(V) auf die Motordrehzahl ne,min herabgesetzt e wird.
  • Liegt die Ist-Gesehwindigkeit Vist über der Soll-Geschwindigkeit Vsoll, obwohl der Motor bereits mit Leerlaufdrehzahl nu min läuft, so liegt die vom Geschwindigkeitsregler 10 abgegebene Stellgröße ne(V) unterhalb des Werts ne,min, d.h. ne(V) kann auch negativ werden. Die Schalteinrichtung 11 bewirkt in Abhängigkeit vom Signal ne (v) eine Ein- und Ausschaltung des Getriebes 2, und zwar bei Schaltpunkten, die zwischen ne = ° e und ne'min Dadurch wird vermieden, daß das Getriebe bei Schub mit voller Füllung mitläuft und sich stark erwärmt.
  • Die in diesem Betriebszustand vom Geschwindigkeitsregler 10 gebildete negative Stellgröße n (V) kann als Steuersignal für die Bremsen verwandt werden. Die Begrenzung 20 soll andeuten, daß sinnvollerweise nur negative Beträgc von ne(-V) auf die Bremsensteuerung 17 einwirken dürfen.
  • Es ist denkbar, zwischen Dieselmotor 1 und Getriebe 2 eine nicht näher bezeichnete Trennkupplung anzuordnen.

Claims (1)

  1. Patentanspruch
    Einrichtung zum Regeln der Brennstoffzufuhr zu einer Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Schienenfahrzeugs über einen Drehmomentwandler, bei welcher ein Drehzahlmesser den Istwert an der Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle und ein Drehzahlmesser den Istwert an den Antriebsrädern des Fahrzeugs messen und der Drehzahl-Istwert an der Abtriebswelle in einen Drehzahlregler für das Brennstoffzumeßglied eingeht, wobei eine Sollwerteingabe für die Zugkraft vorgesehen ist, welche die Führungsgröße für die Drehzahlregelung der Brennkraftmaschine beeinflußt, nach Patentanmeldung Aktz. P 18 09 722 i3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl-Stellgröße durch eine Kleinstwertauswahl-Einrichtung ermittelt wird, in welcher eine von einem Sollwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit und eine von dem Sollwert für die Zugkraft abhängige Stellgröße verglichen werden.
    L e e r s e i t e
DE19722257658 1972-11-24 1972-11-24 Einrichtung zum regeln der brennstoffzufuhr zu einer brennkraftmaschine zum antrieb eines schienenfahrzeuges Pending DE2257658A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0535349A2 (de) * 1991-09-30 1993-04-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Antriebsschlupfregelung

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0535349A2 (de) * 1991-09-30 1993-04-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Antriebsschlupfregelung
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