DE2645827C2 - Fahrzeugantrieb, insbesondere für Ackerschlepper o.dgl. mit einer einwelligen Gasturbinenanlage - Google Patents
Fahrzeugantrieb, insbesondere für Ackerschlepper o.dgl. mit einer einwelligen GasturbinenanlageInfo
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Description
Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockdiagramm des Fahrzeugantriebes gemäß der Erfindung mit einer einwelligen Gasturbinenanlage,
Fig.2 ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung
zur Verwendung bei dem Fahrzeugantrieb nach Fig. 1,
F i g. 3 bis 9 jeweils den Schaltkreis für die in F i g. 2 gezeigten Funktionselemente Fi bis Fl und
Fig. 10 ein Blockdiagramm eines Belastungsmeß- und -anzeigekreises zur Verwendung bei dem Fahrzeugantrieb
nach F i g. 1.
Der in F i g. 1 gezeigte Fahrzeugantrieb 10 besteht aus einer einwelligen Gasturbinenanlage 14, einer
Steuereinrichtung 12 und einem Antriebskraftweg mit den dem Fahrer zur Verfügung stehenden Belätigungs-
und Überwachungseinrichtungen. Der Antriebskraftweg weist zwischen der Gasturbinenanlage 14 und
einem vorzugsweise schlupffrei arbeitenden Fahrgetriebe 26 mit stufenlos verstellbarem Übersetzungsverhältnis
folgende Elemente auf:
Es sind vorgesehen ein Planetenrad-Untersetzungsgetriebe 16, das einem Getriebe 18 zum Antreiben von
für den Betrieb der Turbine und des Fahrzeugs unbedingt notwendigen Zubehöreinrichtungen, wie
Brennstoff- und Schmiermittelpumpen, Servobrems- oder Servolenkeinrichtungen od. dgl., vorgeschaltet ist.
Ferner ist im Antriebskraftweg eine vom Fahrer unabhängige, automatisch arbeitende Trennkupplung
20 vorgesehen, der ein Getriebe 22 für weitere, nicht unbedingt ständig benötigte Hilfseinrichtungen, z. B.
Kompressoren und Kühlgebläse, nachgeschaltet ist. Diesen folgen eine vom Fahrer betätigbare Fahrkupplung
24 und das Fahrgetriebe 26. Von diesem gelangt die Antriebskraft zu einem Differential und von dort zu den
Laufrädern des Fahrzeugs.
Dem Fahrer dienen zur Steuerung eine die Drehzahl der Gasturbine steuernde Einrichtung 28, eine die
Fahrgeschwindigkeit steuernde Einrichtung 30, ein Belastungsmeß- und -anzeigekreis 32, ein Fahrgeschwindigkeitsmeßgerät
34 sowie ein Rücksteüschalter 33, der vom Fahrer betätigt werden kann, zur
Verfügung.
Die Gasturbinenanlage der in Frage stehenden Art besitzt eine Abhängigkeit des Drehmomentes von der
Gasturbinendrehzahl entsprechend einer Kurve, die relativ steil zu einer schmalen Spitze ansteigt Die
Gasturbinenanlage muß daher innerhalb eines relativ schmalen Drehzahlbereiches betrieben werden, um eine
ausreichende Leistung zu erhalten. Die Drehzahl wird in üblicher Weise durch Verstellen der Brennstoffzuspeisung
in Abhängigkeit von einem Brennstoffbedarfssignal gesteuert, welches normalerweise proportional der
Differenz zwischen einem vorgegebenen (Sollwert) und einem tatsächlichen Wert (Istwert) der Drehzahl der
Gasturbine ist Wenn das Brennstoffbedarfssignal an Größe zunimmt, steigt auch die Brennstoffzufuhrgeschwindigkeit,
so daß die Gasturbinenanlage 14 eine höhere Leistung erbringt Wenn die Belastungsbedingungen
es zulassen, veranlaßt die zunehmende Leistung die Gasturbine zu beschleunigen, bis eine Abnahme
eines Fehlersignals eine Herabsetzung des Brennstoffbedarfssignals und damit der Brennstoffzufuhrgeschwindigkeit
veranlaßt Drei wesentliche, den Zustand der Gasturbinenanlage bestimmende Signale werden
von der Gasturbinenanlage 14 der Steuereinrichtung 12 zugeleitet Hierbei handelt es sich um ein Temperatursignal
Π für die angesaugte Luft, ein Temperatursignal T5 für die Abgase sowie ein Signal Ni für den Istwert
der Drehzahl, welches Signal von einem entsprechenden Tachometer geliefert wird.
Das Planetenraduntersetzungsgetriebe 16 dient dazu, die normale Drehzahl (die nachfolgend mit 100%
angenommen wird) von 60 000 bis 70 000 U/min am Ausgang der Gasturbinenanlage 14 unter Vergrößerung
des Drehmomentes im Verhältnis von etwa 5 :1 auf eine Drehzahl von annähernd 12 000 bis 14 000 U/min
herabzusetzen.
Die Steuerung der Trennkupplung 20 erfolgt durch ein Kupplungsauslösesignal, das durch die Steuereinrichtung
12 erzeugt wird. Unter normalen Arbeitsbedingungen ist die Trennkupplung 20 eingerückt. Bei
Auftreten eines Kupplungsauslösesignals wird die Trennkupplung 20 gelöst. Dieses Steuersignal kann z. B.
erzeugt werden während des Startens und Hochfahrens der Gasturbinenanlage oder bei Überlastungszuständen.
Beim Hochfahren der Gasturbinenanlage muß diese üblicherweise bis auf eine Drehzahl von
annähernd 55% der maximalen Solldrehzahl beschleunigt werden, bevor sie selbständig weiterläuft Durch
Lösen der Trennkupplung 20 werden hierbei alle von der Kupplung abhängigen Zubehöreinrichtungen von
der Gasturbine abgekuppelt. Die Trennkupplung 20 kann auch dann gelöst werden, wenn die Gefahr eines
Stillstandes der Gasturbine (Abwürgen) durch Überlastung besteht. Wenn angenommen wird, daß die
Steuereinrichtung 12 die Drehzahl der Gasturbine auf einen vorbestimmten Wert einsteuern soll, wird ein
Kupplungsauslösesignal zum Lösen der Trennkupplung 20 erzeugt, sofern die Drehzahl auf einem Wert nahe
der Abwürgedrehzahl der Gasturbine von z. B. 55% des maximalen Drehzahl-Soilwertes abnimmt Durch Ausrücken
der Trennkupplung 20 wird so die Überlast von der Turbine abgekuppelt, so daß diese nicht abgewürgt
wird und wieder beschleunigen kann. Um ein zyklisches Schließen und Lösen der Trennkupplung 20 bei
Eintreten eines Überlastungszustandes zu vermeiden, ist die Steuereinrichtung 12 so ausgebildet daß ein
erneutes Einrücken der Trennkupplung 20 dann, wenn diese ausgerückt worden ist, erst möglich ist wenn vom
Fahrer ein Kupplungsrückstellsignal über den Rückstellschalter 33 erzeugt wird. Der Rückstellschalter 33
kann als Teil eines normalen Zündschalters des Fahrzeugs ausgebildet sein.
Das Fahrgetriebe 26 liefert an die Steuereinrichtung 12 ein Ist-Signal G1 für die Fahrgeschwindigkeit Ist ein
festes Übersetzungsverhältnis zwischen dem Ausgang des Fahrgetriebes 26 und dem angetriebenen Laufrad
des Fahrzeugs vorgesehen, so ist das Signal Gl der
Drehzahl am Ausgang des Fahrgeiriebes 26 direkt
proportional. Wenn dagegen das Fahrgetriebe 26 das
Laufrad über ein System mit variablem Übersetzungsverhältnis antreibt, ist es erforderlich, entweder das
Signal G1 an einer anderen Stelle zu gewinnen oder das
Signal in Abhängigkeit von dem ausgewählten Übersetzungsverhältnis zu modifizieren. Im dargestellten
Beispiel ist angenommen, daß das Fahrgetriebe 26 ein stufenlos veränderbares Übersetzungsverhältnis liefert
Die Steuereinrichtung 12 gibt ein entsprechendes Steuersignal J? für das Übersetzungsverhältnis vor. Das
Fahrgetriebe 26 weist eine Ansprechzeit auf, die im Vergleich zu der Ansprechzeit der Steuereinrichtung 12
klein ist Der Fehler zwischen dem Steuersignal R und dem Istwert des Übersetzungsverhältnisses ist daher
sehr klein (kleiner als 5%). Bei der Ausbildung der
Steuereinrichtung 12 kann man daher davon ausgehen, daß der Istwert des Übersetzungsverhältnisses mit dem
durch das Steuersignal R vorgegebenen Sollwert übereinstimmt. Ist diese Voraussetzung jedoch nicht
mehr gegeben, kann die Anordnung so getroffen sein, daß der Steuereinrichtung 12 auch ein entsprechendes
Istwert-Signal für das Übersetzungsverhältnis an dem Fahrgetriebe 26 zugeleitet wird.
Die Drehzahlsteuereinrichtung 28 für die Gasturbine 14 arbeitet in einer Weise analog einer Drosseleinrichtung
eines üblicherweise mittels Hand gesteuerten Fahrzeugs. Ihr ist ein Wählschalter für manuelle und
automatische Steuerung zugeordnet, der ein M- oder Α-Signal erzeugt. Dabei wird eine automatische
Steuerung (Α-Signal) angezeigt, wenn die Drehzahlsteuereinrichtung 28 ausgeschaltet ist. Ein die Handsteuerung
anzeigendes M-Signal wird erzeugt, wenn die Drehzahlsteuereinrichtung 28 wirksam ist. Bei ihrer
Betätigung liefert die Drehzahlsteuereinrichtung 28 ein Soll-Signal A/lsfür die Drehzahl der Gasturbinenanlage
14 an die Steuereinrichtung 12. Diese ist bestrebt, die Drehzahl der Gasturbine auf diesem Sollwert zu halten.
Die Fahrgeschwindigkeitssteuereinrichtung 30 kann entweder unabhängig oder in Verbindung mit der
Drehzahlsteuereinrichtung 28 betätigt werden. In Abhängigkeit davon liefert die Fahrgeschwindigkeitssteuereinrichtung 30 ein Sollwert-Signal G Is- Bei
Handbetätigung der Drehzahlsteuereinrichtung 28 wirkt das Sollwert-Signal G Is im wesentlichen als ein
Steuersignal für das Getriebevei hältnis. Das Fahrgetriebe
26 und die Steuereinrichtung 12 arbeiten in der Weise, daß das Getriebeverhältnis und damit die
Fahrgeschwindigkeit im Verhältnis zu dem Sollwert-Signal Gis bleibt Diese Werte werden automatisch
vermindert, wenn die Gasturbinenanlage 14 keine ausreichende Leistung liefert, um die eingestellte
Fahrgeschwindigkeit bei der vorgegebenen Turbinendrehzahl zu verwirklichen.
Bei der automatischen Steuerung ist die Drehzahlsteuereinrichtung 28 ausgeschaltet Das Fahrzeug wird
daher ausschließlich durch die Fahrgeschwindigkeitssteuereinrichtung 30 gesteuert Hierbei wirkt das
Sollwert-Signal G Is ausschließlich als Sollwert-Signal für die Fahrgeschwindigkeit Wenn ausreichend Antriebskraft
zur Verfügung steht, sorgt die Steuereinrichtung 12 dafür, daß das Fahrzeug entlang einer
vorbebestimmten Beschleunigungskurve bis auf die vorgegebene Fahrgeschwindigkeit beschleunigt wird.
Bei der automatischen Arbeitsweise kontrolliert die Steuereinrichtung 12 gleichzeitig das Getriebeverhältnis
und die Turbinendrehzahl, so daß db Gasturbinenanlage
14 möglichst nahe einem Arbeitspunkt von größter Effekiiviiäi für einen vorgegebenen Belastungszustand
arbeitet Es ist dabei nicht vorgesehen, daß irgendeine bestimmte Turbinendrehzahl aufrechterhalten werden
muß. Wenn also nicht genügend Antriebsleistung aufgebracht wird, gestattet es die Steuereinrichtung 12,
daß der Istwert der Fahrgeschwindigkeit bis um 50% gegenüber dem Sollwert absinkt Wenn eine Verminderung
der Fahrgeschwindigkeit darüber hinaus, z. B. im Hinblick auf die zur Verfugung stehende Maschinenleistung,
erforderlich wird, läßt die Steuereinrichtung 12 einen Überlasrungszustand zu. Die Begrenzung der
Abnahme der Fahrgeschwindigkeit ist eine Sicherheitsmaßnahme,
welche verhindert, daß eine unachtsame Verstellung der Fahrgeschwindigkeitssteuereinrichtung
30 in Richtung auf relativ hohe Sollwerte erfolgt, während das Fahrzeug aufgrund schwerer Belastung
tatsächlich nur eine relativ niedrige Fahrgeschwindigkeit zuläßt. Wenn eine große Differenz zwischen dem
Sollwert und dem Istwert der Fahrgeschwindigkeit zugelassen würde, könnte das Fahrzeug dann, wenn die
Überlastung entfällt, plötzlich und rasch in Richtung auf den vorgegebenen hohen Sollwert beschleunigen. Eine
solche plötzliche Beschleunigung kann einen Unfall verursachen. Die Begrenzung für den Abfall der
Fahrgeschwindigkeit stellt somit sicher, daß eine plötzliche Geschwindigkeitsänderung von mehr als im
Verhältnis von 2 :1 nicht auftreten kann, ohne daß die Fahrgeschwindigkeitssteuereinrichtung 30 dazu durch
die Bedienungsperson betätigt werden müßte.
Ein Fahrgeschwindigkeitsmeßgerät von üblicher Ausführung ist vorgesehen und zeigt die Fahrgeschwindigkeit
an, und zwar in Abhängigkeit von dem Signal G1. Die Belastungsmeß- und -anzeigeeinrichtung 32 ist
dagegen ein relativ kompliziertes Instrument, das kombinierte Anzeigen von der Turbinendrehzahl und
der Turbinenbelastung liefert, die abhängig von den jeweiligen Betriebszuständen sind. Dieses Instrument
wird im einzelnen weiter unten erläutert.
Es wird darauf hingewiesen, daß in der Darstellung nach Fi g. 2 selbst solche Teile nicht dargestellt sind, die
für den Betrieb des Fahrzeugs, nicht aber für die Erläuterung der Erfindung notwendig sind. Hierzu
gehören z. B. Starteinrichtung oder Leerlaufkontrolle oder für die Schaltkreise Verstärkungselemente, wie
Leistungsverstärker od. dgl.
Bei der manuellen Betriebsweise wird an der Drehzahlsteuereinrichtung 28 ein Hebel verstellt und
dabei ein Sollwert-Signal NI5 für die Turbinendrehzahl
in der Leitung 35 erzeugt. Zusammen mit einem Temperatursignal aus der Leitung 36 ergibt sich ein
unkompensiertes Drehzahlsteuersignal in der Leitung 37, welches einem Verzögerungskompensator 38
zugeführt wird, der ein Signal in der Leitung 39 erzeugt. Zur Erzielung einer besseren Stabilität paßt der
Verzögerungskompensator 38 die Änderungsgeschwindigkeit des Steuersignals in der Leitung 39 eng an die
Beschleunigungsfähigkeit der Gasturbine 14 an. Bei manueller Kontrolle kann ein die Steuerungsart
bestimmender Steuerschalter 40, z. B. ein Relais oder ein elektronischer Schalter, durch das M-Signal in einem
offenen Zustand gehalten werden, so daß das Signal in der Leitung 39 im wesentlichen die Stellung des Hebels
an der Drehzahlsteuereinrichtung 28 wiedergibt und diese Information an die Steuereinrichtung 12 weiterleitet
Eine negative Rückführungsschleife zur Steuerung der Turbinendrehzahl wird dadurch vervollständigt, daß
die Differenz zwischen dem Istwert-Signal der Turbinendrehzahi und dem modifizierten Sollwert-Signal in
der Leitung 39 gebildet wird. Dadurch erhält man ein unkompensiertes Drehzahifehlersignal in der Leitung
42. Ein Kompensator 44 modifiziert das Fehlersignal in der Leitung 42, und zwar entweder durch eine
proportionale Verstärkung oder vorzugsweise durch eine proportionale Verstärkung zuzüglich einem Zeitintegral
über das unkompensierte Fehlersignal in der Leitung 42. Dadurch wird ein Drehzahlfehlersignal
erzeugt, welches die Turbinendrehzahl direkt über die Brennstoffmenge steuert, die der Gasturbinenanlage 14
unter den normalen Arbeitsbedingungen zugespeist wird.
Eine Auswahleinrichtung 50 empfängt mehrere verschiedene Steuersignale- Dazu gehört ein Drehzahifehlersignal
Nip. Die Auswahleinrichtung 50 leitet
dasjenige der empfangenen Steuersignale weiter, welches den kleinsten Wert aufweist, und zwar als
Brennstoff-Steuersignal in der Leitung 52. Dieses gelangt über eine weitere Auswahleinrichtung 53 für das
größte Signal zur Gasturbinenanlage 14. Das Drehzahlfehlersignal Nip dient der eigentlichen Steuerung der
Gasturbinenanlage, während die anderen Signale vor allern Sicherheitsfunktionen erfüllen. Beispielsweise
kann das Funktionselement 54 mit der Funktion F1 ein
Drehzahl-Istwert-Signal N1 vom Tachometer empfangen
und ein Signal für maximale Brennstoffmenge in der Leitung 55 erzeugen, und zwar in Übereinstimmung mit
einem vorbestimmten, den maximalen Brennstoffverbrauch bestimmenden Schema, welches die Geschwindigkeit
begrenzt, mit der der Brennstoff der Gasturbinenanlage 14 bei der jeweilig vorgegebenen Turbinendrehzahi
N iszugeführi werden kann. Da beispielsweise
das maximale Brennstoffzuführungsschema einen Grenzwert liefert und nicht einen normalen Steuerwert,
kann man das Funktionselement 54 durch einen Schaltkreis verwirklichen, wie er in F i g. 3 dargestellt
ist. Dieser weist Leistungsverstärker 56a und 56b auf, die als umgekehrt aufsummierende Verstärkerkreise ausgebildet
sind. Da der Aufsummierverstärker 56a den Rückführungswiderstand R1 an eine Spannung anlegt,
welche den Knotenpunkt 57 auf Erde hält, ist die Ausgangsspannung
V56a=-(Nl+ VFl).
Das Signal für maximale Brennstoffmenge in der Leitung 55 beträgt dann
V56a=(RFb/R 2) zu (N 1 + FV1).
Selbstverständlich kann ein komplizierteres Programm für die maximale Brennstoffmenge nach Wunsch
entwickelt werden.
Gemäß F i g. 2 wird durch ein weiteres Funktionselement
60 mit der Funktion F2 ein durch die Temperatur begrenztes Brennstoffmengensignal in der Leitung 58
erzeugt, und zwar in Abhängigkeit von Signalen, welche die Turbinentemperatur wiedergeben. Ein Temperaturfühler
64 fühlt sowohl die Abgastemperatur als auch die Temperatur der zugeführten Frischluft. Hierbei wird ein
die Abgastemperatur wiedergebendes Temperatursignal Γ 5 und ein die Temperatur der Frischluft
wiedergebendes Signal Ti erzeugt Das Signal T 5 kann
ein wenig durch das Signal Π verringert werden, wenn die angesaugte Luft in ihrer Temperatur ansteigt. Dies
ermöglicht es, daß die Gasturbinenanlage 14 an besonders heißen Tagen bei etwas höherer Temperatur
arbeitet Das Funktionselement 60 verhindert eine Überhitzung der Gasturbinenanlage 14. Hierzu wird
gemäß F i g. 4 ein Signal V1250, z. B. entsprechend einer
Temperatur voit 6770C, von dem eingestellten Abgastemperatur-Signal
T5ADJ abgezogen. Die Differenz wird dann von einer Niedrigtemperatur-Ausgangsspannung
VlOW abgezogen, jedoch nur dann, wenn die Differenz positiv ist Beispielsweise kann das durch die
Temperatur begrenzte Brennstoffmengensignal in der
Leitung 58 bei einem maximalen Wert VlOW verbleiben, bis das Signal T5ADJ eine angepaßte
Abgastemperatur von 677° C anzeigt. Wenn dagegen die Abgastemperatur zunimmt, kann das durch die
Temperatur bestimmte Brennstoffmengensignal in der Leitung 58 proportional abgesenkt werden, um
schließlich die gesamte Brennstoffzufuhr zur Gasturbinenanlage 14 zu unterbrechen, wenn das die Turbinentemperatur
anzeigende Signal so ansteigt, daß eine voreingestellte Abgastemperatur von beispielsweise
7040C vorliegt. Der Schaltkreis für das die Funktion F2
aufweisende Funktionselement 60 ist in F i g. 4 dargestellt. Ein Leistungsverstärker 58a ist so geschaltet, daß
er das Temperatursignal Tl der Frischluft empfängt und ein Ausgangssignal mit einer Spannung V58a gleich
-Ti(R 4a/R 4) erzeugt, welches dazu verwendet wird, das Abgastemperatursignal Γ5 einzustellen. Die Einstellung
wird durch die Verstärkung RAa/RA bestimmt.
ίο Wenn die Verstärkung im Verhältnis 1 :2 erfclgt, wie es
bei dem Beispiel angenommen wird, kann die Abgastemperatur TS um jeweils '/2° für jedes volle Grad, das
die Einlaßgastemperatur ΓΙ zunimmt, ansteigen.
Ein Leistungsverstärker 586 in Form eines Summier-Verstärkers erzeugt eine Ausgangsspannung
- TSADJ** -(TS+ V58)= -(TS- Ti(RAaZRA))
zu erzeugen. Ein Leistungsverstärker 58c, ebenfalls in Form eines Summierverstärkers, erzeugt eine Ausgangsspannung
V58 = -(~T5ADJ+Vi250)RAc/RA
- R Ac/R A(TSADJ- V1250),
- R Ac/R A(TSADJ- V1250),
wobei die Diode D 4 im Moment außer acht gelassen ist Die Spannung V1250 ist so gewählt, daß sie das Signal
TSADJ bei einer eingestellten Abgastemperatur von 677° C ausgleicht, bei der die Rückstellung der
zugeführten Brennstoffmenge beginnt Die Verstärkung R Ac/R A wird so gewählt, daß die Ausgangsspannung
V58c durch eine Spannung geändert wird, die gleich einer Spannung VlOw ist, wenn das Signal TSADJ sich
in Abhängigkeit von einer Änderung der Abgastemperatur um 100C ändert Eine Diode DS blockiert im
wesentlichen das Ausgangssignal V58a wenn nicht das Signal TSADJ anzeigt, daß eine Abgastemperatur
größer als 677° C vorliegt
Ein weiterer Leistungsverstärker 58cf in Form eines
Summierverstärkers erzeugt ein temperaturbegrenztes Kraftstoffsignal
58= -(V5&C- VlOw;= VlOw- V58c.
Bei niedrigen Abgastemperaturen ist das Ausgangssignal V58cannähernd gleich 0, während das temperaturbegrenzte
Brennstoffsignal 58= VlOw ist, um eine nennenswerte Brennstoffströmung zuzulassea Wenn
die eingestellte Abgastemperatur über den Wert von 677° C ansteigt, wird das Signal
58= VlOw- V58c= VlOw
-R Ac/R 4(T5ADJ- V1250).
Aus F i g. 2 geht hervor, daß die Auswahleinrichtung
53 das normalerweise steuerwirksame größte Brenn-Stoffmengensteuersignal in der Leitung 52 empfängt
Die Auswahleinrichtung 53 empfängt weiterhin ein die minimale Brennstoffströmung betreffendes Programmsignal
und leitet das größere dieser beiden Signale als ein modifiziertes Brennstoffsteuersignal zur Steuerung
der Brennstoffströmung weiter. Das zusätzliche Signal erhält die Auswahleinrichtung 53 von einem Funktionselement 65 mit der Funktion FlA Dieses ermöglicht
eine angemessene Brennstoffströmung beim Anlassen der Turbine und im Leerlauf. Obwohl die Funktion
etwas komplizierter gestaltet werden kann, kann das Programmsignal für die minimale Brennstoffströmung
linear mit der Turbinendrehzahl zunehmen bzw. abnehmen, wenn die Frischlufttemperatur 7*1 zunimmt
Eine typische funktionell Beziehung ist folgende:
MFS = (M) (Ni)+ P(Q-Ti)
Hierin ist MFS das Sollsignal für den minimalen Brennstoffstrom, und es sind M, Fund ζ>
Konstanten, die für die beste spezielle Verbrennung und Arbeitsweise der Gasturbinenanlage bestimmend sind. Das Funktionselement
65 mit der Funktion FlA kann mit Aufsummier- und Verstärkerkreisen ähnlich denen
ausgerüstet sein, wie sie für das funktionelle Element 54 mit der Funktion Fl vorgesehen und in Fig.3 gezeigt
sind.
Ein im Notfall ansprechendes Abschaltelement 66 prüft Bedingungen, die zu Schäden an der Gasturbinenanlage
führen können. Das Abschaltelement erzeugt ein entsprechendes Steuersignal in der Leitung 68. Dieses
weist normalerweise einen hohen Wert auf, fällt jedoch auf den Wert 0 ab, um die Gasturbinenanlage 14
abzuschalten, wenn eine Notsituation festgestellt wird. Das Abschaltelement 66 kann beispielsweise das
Abschalten der Gasturbinenanlage auslösen, wenn die Abgastemperatur zu hoch wird, wenn eine geordnete
Startfolge nicht gewährleistet ist, wenn ein Zustand von zu hoher Drehzahl (z.B. Oberdrehzahl von 110% des
maximalen Sollwertes) eintritt, wenn der Öldruck nachläßt oder wenn andere Notsituationen eintreten,
die überwacht werden. Das Signal in der Leitung 68 gelangt zu einem Solenoidventil 69, das so geschaltet ist,
' daß es die Brennstoffzufuhr unterbricht, wenn es durch die Abnahme des Signals in der Leitung 68 ausgeschaltet
wird.
Die Drehzahlsteuereinrichtung 28 arbeitet somit in einer manuellen Arbeitsweise der Art, daß die
Turbinendrehzahl im wesentlichen unabhängig von allen anderen Fahrzeugbedingungen gesteuert wird. Die
Drehzahlsteuerung kann vorteilhafterweise auch dazu verwendet werden, eine abnehmbare Kraft zu liefern,
wenn das Fahrzeug stillsteht Diese Kraft kann bei einem Ackerschlepper od. dgl. zum Beispiel an der
Zapfwelle abgenommen werden. Sie kann auch zur Betätigung einer Kippeinrichtung eines Kippfahrzeugs
verwendet werden. Wenn jedoch gleichzeitig die Fahrgeschwindigkeitssteuereinrichtung 30 eingeschaltet
wird, kann die Drehzahlsteuereinrichtung 28 dazu verwendet werden, die Fahrzeuggeschwindigkeit durch
Steuerung der Turbinendrehzahl zu variieren. Bei einer Gasturbinenanlage mit einer einzigen Welle erreichen
die Ausgangsleistung und das Drehmoment der Turbine ein Maximum, wenn die Turbine mit dem 100%igen
oder maximalen vorgegebenen Sollwert für die Drehzahl arbeitet Dagegen nehmen diese Werte rasch
ab, wenn die Turbinendrehzahl diesen optimalen Wert übersteigt oder unter diesen abfällt Eine gute Kontrolle
der Turbinendrehzahl ist daher sehr wichtig, um ein Fahrzeug der in Frage stehenden Art optimal steuern zu
können.
Wenn die Fahrgeschwindigkeitssteuereinrichtung 30 z. B. durch Verstellen eines Hebels betätigt wird, wird
bei der manuellen Betätigungsart ein Fahrgeschwindigkeits-Sollwert-Signal G is in der Leitung 76 erzeugt,
und zwar proportional zu der Stellung des Hebels. Dieses Signal betätigt bei der manuellen Betätigungsweise
eine Auswahleinrichtung für das Übersetzungsverhältnis. Das Signal in der Leitung 76 gelangt zu
einem Funktionselement 78 mit der Funktion F3. Dieses liefert ein die Fahrgeschwindigkeit bestimmendes
Fahrsignal G If in der Leitung 80. Das Funktionsele-
ment 78 gestattet es, daß das Signal in der Leitung 80 annähernd dem Signal in der Leitung 76 folgt, jedoch
mit der Ausnahme, daß das Fehlersignal in der Leitung 80 in der Amplitude nur mit einer Flankenfunktion von
vorbestimmter Neigung zunehmen kann. Die Flankenneigung wird in Abhängigkeit von der Fähigkeit der
Gasturbinenanlage 14 eingestellt, das Fahrzeug zu beschleunigen. Solange die Leistung der Gasturbinenanlage
14 nicht überschritten wird, bestimmt diese die Beschleunigung des Fahrzeugs. Fig.5 zeigt einen
Schaltkreis, der die beschriebene Signalbeziehung herstellt. Wenn die Spannung des Signals in der Leitung
76 sich äiidert, veranlassen die Dioden Z3A oder Z3B
den Verstärker A 3Λ, eine Bezugsspannung über den Widerstand RS 3- oder RS 3+ in Abhängigkeit von
der Polarität zu erzeugen. Das Ausgangssignal des Verstärkers A3B verändert sich dann mit einer
Neigung von
dl·'
di
ZV
-0,6
RS3C
RS3C
RS3
Dadurch wird die Neigung einer positiv verlaufenden Flanke bestimmt, während RS 3— die Neigung einer
negativ verlaufenden Flanke bestimmt. Indem man den Wert von RS3-C ausreichend klein wählt, kann
erreicht werden, daß das Signal in Leitung 80 den Veränderungen des Signals in Leitung 76 im wesentlichen
unmittelbar folgt. ZV ist die Zener-Abreißspannung zuzüglich eines Spannungsabfalls an den Dioden
Z3A und Z3B. Der Verstärker A 3Cliefert lediglich ein negatives Rückführungssignal in einer äußeren Leitungsschleife,
so daß das Signal in Leitung 80 dem Signal
/? Jh "X
in Leitung 76 mit einer Verstärkung —■ unter
konstanten oder stetigen Zustandsbedingungen folgen kann.
Das Signal in Leitung 80 gelangt gemäß F i g. 2 zur Aufsummierungsstelle 82. Eine negative Rückführungsschleife
zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses wird durch Abziehen des Steuersignals R für das
Übersetzungsverhältnis erzeugt. Bei Fehlen anderer Faktoren nimmt somit das Signal in Leitung 80 mit einer
vorbestimmten Flankenneigung zu, wenn die Fahrzeug geschwindigkeitssteuereinrichtung 30 betätigt wird. Die
Steuerschleife veranlaßt, daß das Obersetzungsverhältnis annähernd mit einer Neigung ansteigt, die durch das
Signal in Leitung 80 bestimmt wird. Wenn die Turbinendrehzahl während dieser ansteigenden Periode
konstant gelassen wird, wird die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in annähernder Übereinstimmung mit
dieser Neigung vergrößert Es kann jedoch sein, daß das Fahrzeug eine ungewöhnlich schwere Last zu ziehen hat
oder daß die Drehzahlsteuereinrichtung 28 so eingestellt ist, daß nicht die volle Turbinenleistung zur
Verfugung steht Unter solchen Umständen kann es sein, daß die Turbinenenleistung nicht ausreicht, das
Fahrzeug mit der durch das Signal in der Leitung 80 bestimmten Beschleunigungskurve zu beschleunigen.
Bei Fehlen anderer Steuersignale würde also die Turbine 14 nicht in der Lage sein, den Leistungsbedarf
zu befriedigen. Sie würde'abgewürgt werden.
Es wird jedoch ein zusätzliches negatives Feedback-Signal dem Aufsummierpunkt 82 zugeführt, um das
Übersetzungsverhältnis zu vermindern und somit auch den Leistungsbedarf, wenn die benötigte Leistung
diejenige übersteigt, welche die Gasturbinenanlage ΛΛ
liefern kann. Ein Funktionselement 84 mit der Funktion
F4 spricht auf das Signal in der Leitung 39 an, das die Turbinen-Solldrehzahl wiedergibt, und erzeugt ein
modifiziertes Steuersignal für die Turbinendrehzahl in der Leitung 86. Plötzliche Verminderungen im Übersetzungsverhältnis
werden aus Gründen der Stabilität vermieden, indem man das modifizierte Steuersignal in
der Leitung 86 nur· entsprechend einer bestimmten Neigungsfunktion ansteigen läßt Das modifizierte
Signal in der Leitung 86 kann rasch einer stufenförmigen Abnahme des Signals in Leitung 39 folgen. Die
Konstruktion des Funktionselementes 84 kann im wesentlichen die gleiche sein wie die des Funktionselementes
78 in Fig.5. Eine Aufsummierstelle 90 nimmt das Signal in Leitung 85 als positives Eingangssignal auf,
während das Drehzahl-Istwert-Signal Nl als negatives
Feedback-Eingangssignal der Aufsummierstelle 90 zugeführt wird. Diese erzeugt ein Fehlersignal in dur
Leitung 92, welches zur Kontrolle des Übersetzungsverhältnisses dient und Störungen von der Turbinendrehzahl
her anzeigt.
Ein Funktionselement 94 mn der Funktion F5 übernimmt das Fehlersignal in Leitung 92 auf und
erzeugt ein das Übersetzungsverhältnis herabsetzendes Signal in Leitung 96. Dieses Signal kann niemals negativ
werden, so daß es auch nie dazu tendieren kann, das Übersetzungsverhältnis anzuheben. Aus Gründen der
Stabilität folgt das die Übersetzung herabsetzende Signal in Leitung 96 dem Fehlersignal in Leitung 92 mn
dati... wenn das Fehlersignal in Leitung 92 posnv ist und
einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt. Das Signal in Leitung 96 hat sonst die Größe 0 unri
beeinflußt nicht das Übersetzungsverhältnis. Eirumögliche Ausbildung des Funktionselementes 94 ; ; ■
Fig.6 gezeigt. Wenn das Signal in Leitung 92 den
Schwellwert überschreitet, schließt c τ Schmitt-Trigger den Schalter SW5. Es wurde festgestellt, daß eine
hinreichende Stabilität und eine gute \nsprechcharakteristik erhalten werden, wenn der Schwellwert
annähernd 2% beträgt. Das bedeutet, daß das das Übersetzungsverhältnis herabsetzende Signal in Leitung
96 dann wirksam wird, wenn die tatsächliche Turbinendrehzahl Nl kleiner als 98% des Sollwertes
Λ/ls ist, wie dies durch das modifizierte Signal in
Leitung 86 angezeigt wird. Die Folge ist, daß dann, wenn der Leistungsbedarf die tatsächliche Leistung der
Gasturbinenanlage 14 übersteigt, die Turbinendrehzahl gegenüber dem Sollwert absinkt, so daß das Signal in
Leitung % auftritt, um das Übersetzungsverhältnis entsprechend zu vermindern.
Das tatsächliche Übersetzungsverhältnis wird durch das Steuersignal R gesteuert, welches als Ausgangssignal
einer Auswahleinrichtung 100 für das maximale Signal erzeugt wird. Unter normalen Umständen wird
das Steuersignal R durch eine lineare Verstärkung eines Fehlersignals in Leitung 102 erzeugt, welches als
Summe der Eingänge an der Aufsummierstelle 82 entsteht. Die Auswahleinrichtung 100 ist ein Kreis, der
mehrere Eingangssignale empfängt und ein Ausgangssignal entsprechend dem einen Eingangssignal erzeugt,
welches die größte Amplitude besitzt. Eine Betätigungseinrichtung innerhalb des Fahrgetriebes 26 folgt dem
Steuersignal R, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die im Vergleich zum Beschleunigungsverhältnis für die
Gasturbinenanlage 14 groß ist. Das Steuersignal R wird als genaue Wiedergabe sowohl des Sollwertes als auch
des Istwertes des Übersetzungsverhältnisses zugrunde gelegt.
Bei der automatischen Steuerung der Turbinendrehzahl nimmt das Signal in der Leitung 35 den Wert 0 an und der Schalter bleibt kontinuierlich geschlossen, so daß das temperaturabhängige Signal in Leitung 36 die Turbinendrehzahl steuern kann. Das Signal in der Leitung 36 wird durch ein Funktionselement 120 mit der Funktion F6 in Abhängigkeit von dem eingestellten Abgastemperatursignal T5ADJ erzeugt, das von dem Funktionseiement 60 geliefert wird.
Bei der automatischen Steuerung der Turbinendrehzahl nimmt das Signal in der Leitung 35 den Wert 0 an und der Schalter bleibt kontinuierlich geschlossen, so daß das temperaturabhängige Signal in Leitung 36 die Turbinendrehzahl steuern kann. Das Signal in der Leitung 36 wird durch ein Funktionselement 120 mit der Funktion F6 in Abhängigkeit von dem eingestellten Abgastemperatursignal T5ADJ erzeugt, das von dem Funktionseiement 60 geliefert wird.
Das Funktionselement 120 ist so ausgebildet, daß zur
ίο Erzielung einer guten Brennstoffökonomie die Gasturbinenanlage
14 mit einer Abgastemperatur bei oder nahe der maximalen Temperatur von z. B. annähernd
677° C arbeitet.
In einer ersten Funktion entsprechend der Kurve F6 in F i g. 7 ist dem temperaturabhängigen Steuersignal in
Leitung 32 ein erster Wert bei 60% des größten Sollwertes zugeordnet, wenn eine Abgastemperatur
von oder unter 316° C vorliegt Unter diesen Umständen
läßt man die Gasturbinenanlage 14 im Leerlauf bei 60% der ausgelegten Drehzahl laufen. Wenn das die
Abgastemperatur anzeigende Signal zunimmt, und zwar auf einen Wert übei 316°C, wird das temperaturabhängige
Steuersignal in Leitung 36 proportional bis auf eine Größe angehoben, dio ausreicht, um eine Drehzahl von
100% der inaxin.dlen Soll-Drehzahl auszulösen, wenn
das von der Abgastemperatur abhängige Signal den maximal zulässigen Temperaturwert von annähernd
677°C erreicht. Eine optimale Brennstoffausnützung, d. h., ein minimaler spezifischer Grundverbrauch an
Brennstoff tritt auf, wenn die Abgastemperatur ihren maximalen Wert erreicht. Dies gestattet es, die
Gasturbinenanlage automatisch nahe der höchsten Abgastemperatur bei optimalem Brennstoffverbrauch
auch bei nennenswerter Last arbeiten zu lassen.
Wenn eine Zunahme der Last auftritt und die Turbine sich im Leerlauf oder unter Teillast befindet, nimmt die
Abgastemperatur zu. Entsprechend wird eine erhöhte Drehzahl befohlen. Da die befohlene Drehzahl die
tatsächliche Arbeitsdrehzahl übersteigt, wird ein Drehzahlfehlersignal
N1F erzeugt, welches dafür sorgt, daß
der Gasturbinenanlage mehr Brennstoff zugeführt wird. Die Maschine spricht durch Beschleunigung an, bis die
Abgastemperatur abnimmt, um auch eine entsprechende Abnahme der befohlenen Drehzahl zu veranlassen.
Die Gasturbinenanlage 14 strebt somit eine zunehmende Drehzahl an, und zwar derart, daß die Ausgangsleistung
jeweils dem erhöhten Leistungsbedarf Rechnung trägt.
Ein Ausführungsbeispiel für das Funktionseiement 120 ist in F i g. 8 gezeigt. Ein Kraftverstärker 121 ist in einer Aufsummierschaltung vorgesehen, um ein Ausgangssignal folgender Größe zu erzeugen:
Ein Ausführungsbeispiel für das Funktionseiement 120 ist in F i g. 8 gezeigt. Ein Kraftverstärker 121 ist in einer Aufsummierschaltung vorgesehen, um ein Ausgangssignal folgender Größe zu erzeugen:
F6 = RF6/R6(-Vö0%+(-T5ADJ+V6O0))
= RF6/R 6(V60% + T5ADJ- V600).
Dieses Signal wird erzeugt, wenn die eingestellte Abgastemperatur zwischen 316°C und 6770C Hegt.
Unterhalb 316° C hat das Signal -TSADJ keine
Wirkung auf den Schaltungskreis, da die Diode D 6 entgegen vorgespannt ist und die Ausgangsspannung
F6 bei F6 = (RF6/R6) V 60% blockiert ist Oberhalb
6770C wirken der Widerstand AL 6 und die Zenerdiode
ZDl dahingehend, daß die Ausgangsspannung an der Zenerabbruchspannung blockiert ist, die so ausgewählt
sein sollte, daß sie dem Sollwert der 100%igen Turbinendrehzahl entspricht. Die Verstärkung RF6/R 6
sollte so ausgewählt werden, daß die Verstärkung das Ausgangssignal von 60% auf 100% Turbinendrehzahl
überführt, wenn — TSAD] von einer Anzeige von
316° C auf eine Anzeige von 677° C wandert Die Spannung - V 60% sollte im Hinblick auf die
Verstärkung so gewählt werden, daß ein Ausgangssignal für den minimalen Wert vr>n 60% erzeugt wird. Die
Spannung der Batterie B 6 plus dem Spannungsabfall an der Diode D 6 entsprechend V600 sollte gleich der
Spannung des Signals — T5ADJ bei einer eingestellten
Abgastemperatur von 316° C sein.
Wenn man die Kurve FS steiler gestaltet, wie dies
durch die Kurve FS' in Fig.7 gezeigt ist, kann die
Turbinendrehzahl einem einer noch höheren Temperatur entsprechenden Arbeitspunkt zustreben. Dadurch
kann die Brennstoffausnutzung noch etwas verbessert werden. In diesem zweiten Fall wird die Verstärkung
RF6/R 6 des Funktionselementes 120 gesteigert, wobei die Spannung F600 bis auf den Wert des Signals
-T5ADJ bei einer Temperatur von etwa 649° C ansteigt In diesem zweiten Fall kann man den
Brennstoffverbrauch bei konstantem Lauf und Teillast der Gasturbinenanlage noch verbessern, indem die
Gasturbinenanlage noch näher bei der Grenztemperatur der Abgase unter Teillastbedingungen arbeitet
Jedoch vermindert die erhöhte Verstärkung die Stabilität des Arbeitspunktes, und die Gasturbinenanlage
14 unterliegt häufigeren Beschleunigungen und Abbremsungen. Bei einem dritten Fall handelt es sich
um einen Kompromiß zwischen der maximalen Ausnutzung des Brennstoffes unter mäßiger Last gemäß
der Kurve F6' und der besseren Stabilität der ersten Kurve FS. Dieser dritte Fall ist durch die Kurve F6" in
F i g. 7 wiedergegeben. Die dort gezeigte funktioneile Beziehung kann man dadurch angenähert erreichen, daß
man in Fi g. 8 die Batterie BS und die Diode D 6 durch
die Schaltungselemente in F i g. 9 ersetzt. Ein Leistungsverstärker 121a ist als Umkehrverstärker geschaltet, um
die Verstärkung des Signals - T5ADJ zu ändern, so daß
man eine negative Spannung am Eingang des Verstärkers 121a erhält. Der Anfang liegt bei 0 Volt, und
zwar wenn die eingestellte Abgastemperatur über einen Wert von 316° C ansteigt. Die Verstärkung RF'Sa/R 6
des Verstärkers 121a wird so gewählt, daß die Ausgangsspannung kleiner oder gleich etwa 1,2 V ist,
und zwar bei einer Temperatur von 677° C. Der Ausgang des Verstärkers 121a ist durch zwei Dioden
DSa und DSb an den Eingang eines weiteren Umkehrverstärkers 1216 angeschlossen. Die genannten
Dioden lassen einen Stromfluß zu, der eine exponentiel-Ie Beziehung zu der Ausgangsspannung des Verstärkers
121a besitzt. Ein Rückführungswiderstand RFSb steuert
den Verstärker 1216. Dieser erzeugt eine Ausgangsspannung, die dem Stromfluß durch die Dioden D 6a
und DSb proportional ist. Der Widerstand RFSb sollte
so gewählt werden, daß seine Ausgangsspannung mit der Spannung an der Anode der Diode D6 in Fig.8
zusammenfällt, wenn das Temperatursignal eine Temperatur von 6770C anzeigt. Unabhängig von dem
Funktionselement 120 sorgt die automatische Steuerung der Gasturbinenanlage 14 für eine Arbeitsdrehzahl,
welche eine relativ hohe Abgastemperatur und eine gute Brennstoffausnutzung bei einer vorgegebenen
Lastbedingung gestattet. Dies steht im Gegensatz zu einer manuell gesteuerten konstanten Drehzahl in
Abhängigkeit von der Drehzahlsteuereinrichtung 28, bei der unabhängig von der Brennstoffausnutzung einer
vorgegebenen Turbinendrehzahl gefolgt wird.
Wenn ein MA-Signal vorliegt, wird der Schalter 130 in F i g. 2 geschlossen, um eine äußere Fehlerschleife für
die Fahrgeschwindigkeit in dem das Übersetzungsverhältnis steuernden Steuerkreis zur Wirkung zu bringen.
Hierbei wird der Istwert G1 der Fahrgeschwindigkeit
von dem zugehörigen Sollwert-Signal GIs in der
Leitung 76 abgezogen und die Differenz einem positiven Eingangssignal in der Leitung 132 an der
Aufsummierstelle 82 zuaddiert Die Größe des sich dabei ergebenden Fehleragnals G If ist relativ klein im
Vergleich zu der Größe des Steuersignals in der Leitung 80 und des das übersetzungsverhältnis herabsetzenden
Signals in der Leitung 96. Das bedeutet, daß das Fehlersignal G If während der Übergangsbedingungen
nur eine kleine Einwirkung auf das Übersetzungsverhältnis besitzt Wenn jedoch ein Zustand eintritt, bei
dem eines der genannten Signale etwa dem Steuersignal R für das Übersetzungsverhältnis annähernd entspricht,
wirkt das Fehlersignal G\f als Feinabstimmsignal.
Dadurch wird eine noch bessere und präzisere Kontrolle über die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit
erhalten.
Ein Funktionselement 134 mit der Funktion Fl
arbeitet mit der Auswahleinrichtung 100 für das maximale Signal zusammen, um eine zusätzliche
Sicherheitseinrichtung für den Fahrzeugantrieb 10 zu schaffen. Unter Vollastbedingungen wird die Fahrgeschwindigkeit
durch Einstellung des Übersetzungsverhältnisses gesteuert, wobei die Turbinenleistung der
Fahrzeuglast angepaßt wird. Beispielsweise kann die Fahrgeschwindigkeit eines Ackerschleppers, der zum
Pflügen auf schwerem Boden eingesetzt ist, durch die Fahrgeschwindigkeitssteuereinrichtung 30 so eingestellt
sein, daß die Fahrgeschwindigkeit etwa 28 km/h beträgt. Die zur Verfügung stehende Leistung sollte jedoch nur
eine Fahrgeschwindigkeit von etwa 1,6 km/h zulassen. Hierbei kann es möglich sein, daß der Fahrer irrtümlich
annimmt, daß die Fahrgeschwindigkeitssteuereinrichtung 30 für eine andere Geschwindigkeit von z. B.
4,8 km/h eingestellt ist, während er den zugehörigen Einstellhebel aus Versehen in eine Einstellung entsprechend
einer Geschwindigkeit von 28 km/h verschoben hat Wenn unter solchen Umständen die bestehende
Last von dem Ackerschlepper plötzlich weggenommen wird, z. B. durch Ausheben des Pfluges, würde der
Ackerschlepper mit größter Beschleunigung auf eine Geschwindigkeit von 28 km/h beschleunigt werden.
Diese plötzliche und für den Fahrer unerwartete Beschleunigung kann dazu führen, daß der Ackerschlepper
außer Kontrolle gerät, was zu schweren Schaden führen kann.
Diese Möglichkeit wird durch einen Begrenzungskreis vermieden, in dem ein Übersteuerungssignal in der
Leitung 136 erzeugt wird, das ein Übersetzungsverhältnis vorgibt, welches zu einer tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit
von 50% derjenigen Fahrgeschwindigkeit führt, die durch das Steuersignal in der Leitung 80
bei dem Sollwert von 100% der Turbinendrehzahl angezeigt wird. Die Auswahleinrichtung 100 für das
maximale Signal arbeitet so, daß das Übersteuerungssignal in der Leitung 136 nur dann wirksam wird, wenn
seine Größe die Größe des Übersetzungsverhältnisses übersteigt, das in Abhängigkeit vom Fehlersignal 102 für
das Übersetzungsverhältnis erzeugt wird.
Eine Ausgestaltung des Funktionselementes 134 kann zwei gleiche Widerstände sowie eine Diode aufweisen,
die hintereinander zwischen der Leitung 80 und Erde geschaltet sind. Das Signal 136 wird dabei von dem
gemeinsamen Verbindungspunkt der beiden Widerstände abgenommen. Die Diode liefert eine kleine
230 234/245
Versetzung, um die Arbeitscharakteristik nahe der Null-Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu verbessern.
Unter normalen Umständen liefert die Gasturbinenanlage 14 eine ausreichende Leistung, um das Fahrzeug bei
mehr als der Hälfte der befohlenen Fahrgeschwindigkeit anzutreiben. In diesen Fällen hat der Kreis für die
Untergeschwindigkeit auf das Fahrzeug keine Wirkung. Wenn jedoch das Fahrzeug einer starken Belastung
unterworfen wird, wird infolge der Herabsetzung des Übersetzungsverhältnisses durch den Begrenzungskreis
für die Untergeschwindigkeit auf 50% der befohlenen Fahrgeschwindigkeit der Abfall der Fahrgeschwindigkeit
entsprechend begrenzt Unter solchen Umständen ist die Gasturbinenanlage 14 nicht mehr imstande, ein
ausreichendes Drehmoment zu erzeugen, um die Belastung zu überwinden, so daß die Turbinendrehzahl
an den Zustand des Abwürgens heranreicht, sofern nicht der Sollwert für die Fahrgeschwindigkeit herabgesetzt
wird.
Wenn, wie in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, ein stufenlos verstellbares Übersetzungsverhältnis für
das Fahrgetriebe 26 vorgesehen ist, und zwar bei schlupffreier Arbeitsweise, muß die Fahrkupplung 24
zum Anhalten des Fahrzeugs eingesetzt werden. Dabei muß Vorsorge dafür getroffen werden, daß zwischen
der Gasturbine und den Antriebsrädern des Fahrzeugs ein unbegrenztes Drehmomentverhältnis auftritt In
diesem Fall ist ein Eingangssignal mit fester Spannung R—MIN vorgesehen, das über die Auswahleinrichtung
100 für das maximale Signal zu einer unteren Begrenzung für das Übersetzungsverhältnis sorgt Diese
untere Grenze soll so gelegt werden, daß die Betätigung der Servo-Bremse des Fahrzeugs zum Anhalten ohne
Ausrücken der Fahrkupplung zur Folge hat, daß die Gasturbinenanlage 14 in den überlastungszustand gerät
und so abgewürgt wird, bevor eine mechanische Beschädigung des Kraftantriebsweges auftritt
Die automatisch arbeitende Trennkupplung 20 wird in Abhängigkeit von einem Kupplungsauslösesignal 152
betätigt Dieses Signal wird von einem Auslösekreis 154 in Abhängigkeit von dem Istwert-is'ignal Nl der
Turbinendrehzahl erzeugt. Jedesmal dann, wenn dieser Istwert bis unter 55% des maximalen Sollwertes absinkt,
welche Drehzahl nahe dem Abwürgezustand der nicht belasteten Gasturbine liegt, spricht der Auslösekreis 154
auf diesen Zustand an und erzeugt das Kupplungsauslösesignal 152, welches die Trennkupplung 20, die in
F i g. 2 mit 150 bezeichnet ist, ausrückt. Beim Ausrücken der Trennkupplung 20 wird die Gasturbinenanlage 14
von dem Großteil der Belastung abgetrennt, so daß sie auf die normale Leerlaufdrehzahl von 60% des
maximalen Drehzahlsollwertes beschleunigen kann. Ein Gedächtniskreis, z. B. ein Flip-Flop in dem Auslösekreis
154, wird immer dann eingeschaltet, wenn das Kupplungsauslösesignal 152 die Trennkupplung 20
ausrückt. Dieser Gedächtniskreis bleibt eingeschaltet um zu verhindern, daß die Trennkupplung 20 wieder
einrücken kann, bevor der Fahrer ein Kupplungsrückstellsignal zum Rückstellen des Gedächtniskreises
erzeugt Dadurch wird ein instabiler Zustand der Gasturbinenanlage im Bereich der Abwürgedrehzahl
ausgeschaltet. Das Kupplungsrückstellsignal kann bei einer Ausführungsform über den Zündschalter erzeugt
werden, der zugleich dafür sorgt, daß der Auslösekreis 154 für die Trennkupplung 20 beim Starten der
Gasturbinenanlage zurückgestellt wird. Der Startkreis kann über das Istwert-Signal N1 abgeschaltet werden,
damit dann, wenn die Trennkupplung 20 betätigt worden ist, bei Erzeugung des Kupplungsrückstellsignals
auch die Zündung der Gasturbinenanlage betätigt wird. Die Trennkupplung 20 verhindert somit ein
Abwürgen der Gasturbinenanlage und den Zeitaufwand, der für ein erneutes Starten notwendig ist Auch
schont diese Maßnahme die Fahrzeugbatterie und den Starterkreis.
In Fig. 10 ist der Belastungsmeß- und -anzeigekreis 32 wiedergegeben. Dieser umfaßt ein Anzeigemeßgerät
18C mit einem Zeiger 182, dessen Winkelstellung durch
einen Drehantrieb 184 gesteuert wird. Dieser arbeitet so, daß die Winkelstellung proportional dem Strom ist,
der durch die Einrichtung 186 erzeugt wird. Diese als Stromtreiber ausgebildete Einrichtung 186 erzeugt
einen Strom proportional einem Belastungssignal 188, das über einen Schalter 190 übertragen wird. Der
Schalter 190 spricht auf die Erzeugung des M-Signals an, um das Belastungsjignal an den Istwert Nl der
Turbinendrehzahl während der manuellen Betriebsweise anzukoppeln. Der Belastungsmeß- und -anzeigekreis
32 dient somit als Standardtachometer, um die Turbinendrehzahl über einen Bereich von 0 bis 100%
der ausgelegten Drehzahl bei der manuellen Betriebsweise anzuzeigen. Bei automatischem Betrieb wird der
Schalter 190 so geschaltet, daß er das Belastungssignal in der Leitung 188 von einer Aufsummierstelle 192
ableitet Diese Aufsummierstelle hat als Eingänge das Fahrgeschwindigkeitsfehlersignal GIr das Turbinendrehzahlfehlersignal
NIf sowie ein abgewandeltes Turbinendrehzahlsignal NlC Während Teillast- und
Vollastbedingungen ist ein Schalter 194 durch eine Betätigungseinrichtung 196 in einer Stellung gesteuert,
um der Aufsummierstelle 192 das Haltesignal NlC zuzuführen entsprechend dem Istwert-Signal Nl der
Turbinendrehzahl. Bei Teillastbedingungen arbeitet damit der Belastungsmeß- und -anzeigekreis 32 als
Tachometer, um die Turbinendrehzahl in einer Weise anzuzeigen, die etwa der bei der manuellen Betriebsweise
entspricht
Wenn die Belastung zunimmt veranlaßt die Steuereinrichtung 12, daß die Turbinendrehzahl auf den
100%igen Sollwert ansteigt Der Zeiger 182 wird dabei über den Winkelbereich 198 gedreht, um so die
Turbinendrehzahl anzuzeigen. Bei steigender Belastung des Fahrzeugs kann die Ausgangsleistung der Gasturbinenanlage
14 nicht mehr weiter gesteigert werden. Der zusätzlichen Belastung wird durch Verminderung des
Übersetzungsverhältnisses Rechnung getragen, um so die Fahrgeschwindigkeit auf einen Wert kleiner als den
Sollwert einzustellen. Dadurch entsteht ein Fahrgeschwindigkeitsfehlersignal GIf, welches an der Aufsummierstelle
192 zu dem maximalen Sollwert-Signal N Is zuaddiert wird. Die Folge ist daß der Zeiger 182 im
Uhrzeigersinn über den Winkelbereich 198 hinaus in einen Winkelbereich 200 wandert, der eine Überlast
anzeigt Die Verstärkung des Fehlersignals G If wird im
Zusammenwirken mit der Lage des Winkelbereiches 200 so gewählt, daß der Zeiger 182 diesen Winkelbereich
erreicht, wenn die Fahrgeschwindigkeit; auf einen Wert von 50% des Sollwertes der Fahrgeschwindigkeit
abgesunken ist.
In diesem Zustand wird das Funktionselement 134 mit der Funktion F7 wirksam und die Auswahleinrichtung
100 für das maximale Signal, um jeden weiteren Abfall der Fahrgeschwindigkeit zu unterbinden. Bei weiterer
Zunahme der Belastung des Fahrzeugs wird die Gasturbinenanlage 14 überlastet mit der Folge einer
Abnahme der Drehzahl. Hierbei nimmt das Turbinen-
drehzahlfehlersignal NtFzu. Wenn dieses Signal einen
relativ kleinen Schwellwert überschreitet, wird über die Einrichtung 196 ein Schalter 194 in eine Stellung gelegt,
in der das Haltesignal NiC einen Spannungswerr
annimmt, der der Spannung des Signals bei 100%iger Turbinendrehzahl entspricht Die Auf summierstelle 192
erhält so ein Haltesignal JVlC, dessen Größe ausreicht,
um den Zeiger 182 in die Stellung 198 entsprechend dem 100%igen Drehzahlwert zu bewegen. Außerdem
empfängt die Aufsummierstelle das Fehlersignal S Ir
dessen Größe ausreicht, den Zeiger 192 über die Stellung iS8 in die Stellung des Winkelbereiches 200
weiterzugeben. Außerdem empfängt die Aufsummierstelle 192 das Fehlersignal N If, das den Zeiger 182 im
Uhrzeigersinn übet den Winkelbereich 200 in eine Stellung 202 bewegt Diese zeigt den Abwürgezustand
und den Augenblick der Betätigung der Trennkupplung 20 an. Die Verstärkung des Signals N If sowie die Lage
der Winkelstellung 202 sind so gewählt, daß der Zeiger diese Stellung erreicht, wenn die Drehzahl der
Gasturbine auf den Abwürgewert bei Überlast absinkt Dieser Drehzahlwert liegt etwa bei 55% der ausgelegten
Soll-Drehzahl und entspricht somit einem Drehzahlfehlersignal von 45%. In dem Winkelbereich 202 wird
das normale Ausrücken der Trennkupplung 20 bewirkt. Der rote Anzeigebereich 204 neben der Anzeigestellung
202 zeigt die Zunahme der Oberlast für den Fall an, daß die Trennkupplung 20 nicht ausreicht, die Turbine
hinreichend zu entlasten. In dieser Stellung würgt die Gasturbinenanlage selbsttätig ab.
Um dem Fahrer die Übersicht zu erleichtern, sind weitere mit Farbe hervorgerufene Bereiche auf der
Anzeigeskala 180 vorgesehen. Auch können die Drehzahlmarkierungen in kürzeren Intervallen als
dargestellt vorgesehen sein. So kann eine weiße, dem Startvorgang zugeordnete Zone 206 zwischen 0 und
40% der Drehzahl vorgesehen sein. Bei 15% der maximalen Soll-Drehzahl wird normalerweise die
Brennstoffzufuhr eingeschaltet (während des Startens) bzw. abgeschaltet (beim Abstellen der Gasturbinenanlage).
Der Winkelbereich 208 zeigt die Brennstoffzufuhr im Bereich zwischen der Abschaltstellung 15% und der
Abwürgestellung von 55% an und kann mit roter Farbe hervorgehoben sein. In diesem Bereich wird dem Fahrer
angezeigt, daß die Brennstoffzufuhr erfolgt, die Turbinendrehzahl aber nicht zum Aufrechterhalten des
Betriebes ausreicht Die rote Farbe kann dabei ähnlich wie die der Überlastungszone 204 anzeigen, daß die
Drehzahl unter einen für den Betrieb unter Belastung notwendigen Wert absinkt Eine gelb angelegte Zone
210 kann zwischen dem Abwürgepunkt von 55%, an dem die Trennkupplung 20 ausrückt und dem Wert von
60% vorgesehen sein, der dem Leerlaufzustand entspricht Ein weiterer Geschwindigkeitsbereich 212
zwischen der Leerlaufstellung von 60% und dem maximalen Wert der Drehzahl von 100% kennzeichnet
den normalen Arbeitsbereich der Gasturbinenanlage 14. Dieser kann z. B. grün angelegt sein. Zwischen dem
Punkt 198 und dem Punkt 202 der Skala können zwei weitere, durch den Punkt 200 getrennte Farbfelder
unterschiedlicher Farbe vorgesehen sein.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Fahrzeugantrieb, insbesondere für Ackerschlepper od. dgl., bestehend aus einer einwelligen
Gasturbinenanlage, Getrieben zum Antreiben jeweils von für den Betrieb des Fahrzeuges notwendigen
Zubehöreinrichtungen bzw. nicht unbedingt ständig benötigten Hilfseinrichtungen, einem vorzugsweise
schlupffrei arbeitenden Fahrgetriebe mit stufenlos verstellbarem Übersetzungsverhältnis und
gegebenenfalls vorgeschalteter Fahrkupplung, Fühlern zum Feststellen der Istwerte von Gasturbinendrehzahl,
Abgastemperatur und Fahrgeschwindigkeit, sowie einer Steuereinrichtung, welche das
Anlaufen der Gasturbinenanlage sowie die Gasturbinendrehzahl und das Übersetzungsverhältnis des
Fahrgetriebes in Abhängigkeit von Fehlersignalen entsprechend der Abweichungen der festgestellten
Istwerte von den Sollwert-Kommandos des Fahrers bezüglich Drehzahl und/oder Fahrgeschwindigkeit
sowie von vorgegebenen, an die Turbinencharakteristik angepaßten Zustandsänderungen steuert, wobei
in einer ersten Betriebsweise der Fahrer Sollwerte für die Gasturbinendrehzahl und für die
Fahrgeschwindigkeit vorgeben kann und die Steuereinrichtung entsprechende, die Gasturbinendrehzahl
steuernde Fehlersignale erzeugt, und in einer zweiten Betriebsweise die Steuereinrichtung in
Abhängigkeit von der Turbinenabgastemperatur ein Drehzahlfehlersignal erzeugt, über das die Abgastemperatur
bei Zunahme der Turbinendrehzahl bis zu einem vorgegebenen maximalen Temperaturwert
anhebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (12) bei Vorliegen eines
Drehzahlfehlersignals (NIf) und eines Sollwert-Signals
(G Is) für die Fahrgeschwindigkeit ein Steuersignal (R) für das Übersetzungsverhältnis des
Fahrgetriebes (26) erzeugt, welches der Differenz aus Sollwert-Signal (G Is) der Fahrgeschwindigkeit
und dem Drehzahlfehlersignal (NIf) proportional
ist, daß das Steuersignal (R) bei Überschreiten der maximal zulässigen Turbinenabgastemperatur (T5)
bis zum Erreichen eines vorbestimmten Grenzwertes des Fahrgeschwindigkeitsfehlersignals (GIf), «
insbesondere in Höhe von 50% des Fahrgeschwindigkeits-Sollwertes (G is), herabsetzbar ist, daß die
Steuereinrichtung (12) bei Erreichen des vorbestimmten Grenzwertes des Fahrgeschwindigkeitsfehlersignals
(G 1 f) diesen Grenzwert konstant hält und gleichzeitig das Drehzahlfehlersignal (NIf)
anwachsen läßt, daß ein Belastungsmeß- und -anzeigekreis (32) vorgesehen ist, der bei der ersten
Betriebsweise der Steuereinrichtung (12) mit dem Drehzahl-Istwert (N 1) speisbar ist und bei Umschaltung
auf die zweite Betriebsweise selbsttätig umschaltbar ist und in einem unteren Anzeigebereich
den Drehzahl-Istwert (Ni) anzeigt, in einem mittleren Bereich die Summe aus vorbestimmtem
Drehzahlwert und dem Fahrgeschwindigkeitsfehlersignal (GXf) anzeigt und in einem oberen Anzeigebereich
einen durch die Belastung bedingten unzulässigen Drehzahlabfall anzeigt, und daß im
Antriebsweg zwischen der Gasturbinenanlage (14) und den Getrieben (22) für die nicht unbedingt
ständig benötigten Hilfseinrichtungen bzw. dem Fahrgetriebe (26) eine von den Kommandos des
Fahrers unabhängige Trennkupplung (20) vorgesehen ist, die außer bei Anlaufbedingungen durch ein
Kuppiungsauslösesignal (152) eines auf die Gasturbinendrehzahl ansprechenden, die Auslösung der
Trennkupplung (20) bewirkenden Steuerkreises (154) der Steuereinrichtung (12) in Abhängigkeit
vom Unterschreiten eines vorbestimmten unteren Drehzahlwertes der Gasturbinenanlage (14) ausrückbar
ist
2. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Belastungsmeß- und -anzeigekreis
(32) bei Umschaltung auf die zweite Betriebsweise automatisch mit einer Aufsummierstelle
(192) verbindbar ist, der ein auf den Belastungszustand der Gasturbinenanlage (14) ansprechender
Umschaltkreis (194, 1%) derart zugeordnet ist, daß die Anzeigeeinrichtung (182, 184,
186, 188) des Belastungsmeß- und -anzeigekreises (32) in einem Teillastbereich der Gasturbinenanlage
mit einem dem Drehzahl-Istwert (N 1) entsprechenden Signal speisbar ist, nach Erreichen eines
vorbestimmten Drehzahlwertes, insbesondere der Nenndrehzahl der Gasturbinenanlage (14), mit
einem aufsummierten Signal aus dem vorbestimmten Drehzahlwert und dem Fahrgeschwindigkeitsfehlersignal
CGIf) speisbar ist und nach Erreichen
des Grenzwertes des Fahrgeschwindigkeitsfehlersignals, insbesondere in Höhe von 50% des
Fahrgeschwindigkeits-Sollwertes, mit einem aufsummierten Signal aus Drehzahl-Istwert (Ni),
Fahrgeschwindigkeitsfehlersignal (GXf) und Drehzahlfehlersignal
(NiF) speisbar ist.
3. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung
(12) das Kuppiungsauslösesignal (152) in Abhängigkeit vom Unterschreiten der Leerlaufdrehzahl,
insbesondere in Abhängigkeit vom Unterschreiten eines Drehzahl-Istwertes in der Höhe von 55% der
Nenndrehzahl, erzeugt.
4. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf die Gasturbinendrehzahl
ansprechender Auslösekreis (154) für das Kuppiungsauslösesignal (152) einen Gedächtniskreis
aufweist, der auf das Ausrücken der vom Fahrer unabhängigen Trennkupplung (20) anspricht und das
erneute Einrücken der Trennkupplung bei Überschreiten des Grenzwertes erst nach manuellem
Auslösen (Rückstellschalter 33) eines Kupplungsrückstellsignals zuläßt.
5. Fahrzeugantrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinrichtung (12) auf einen auf ein Anwachsen des Fahrgeschwindigkeitsfehlersignals (G 1 f) auf
einen vorbestimmten Wert bei Nenndrehzahl der Gasturbinenanlage (14) ansprechenden Begrenzungskreis
(Funktionselement 134) aufweist, der ein das Steuersignal (R) für das Übersetzungsverhältnis
des Fahrgetriebes (26) übersteuerndes Signal (136) zur Begrenzung des Übersetzungsverhältnisses
erzeugt.
6. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzungskreis (Funktionselement
134) ein übersteuerndes Signal (136) für das Übersetzungsverhältnis in Abhängigkeit von
dem eingestellten Fahrgeschwindigkeits-Sollwert (G is) erzeugt.
7. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das übersteuernde Signal (136)
der Hälfte des Steuersignals (R) für das Überset-
Zungsverhältnis des Fahrgetriebes (26) entspricht, welches dem vom Fahrer eingestellten Fahrgeschwindigkeits-Sollwert
(Gis) bei einer der maximalen Belastung entsprechenden Turbinendrehzahl zugeordnet ist
Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugantrieb nrt den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Ein solcher Antrieb ist aus der »SAE-Veröffentlichung«
Nr. 710 551 vom Juni 1971 der Society of Automotive Engineers Inc., New York, bekannt.
Einwellige Gasturbinenanlagen sind an sich für Fahrzeugantriebe im Vergleich zu zweiwelligen Gasturbinenanlagen
weniger geeignet, da sie ungünstige Drehmomentverhältnisse zeigen. Für Fahrzeugantriebe
können einwellige Gasturbinenanlagen praktisch nur •unter Verwendung eines Fahrgetriebes mit stufenlos
verstellbarem Übersetzungsverhältnis eingesetzt werden.
Dabei wird das Übersetzungsverhältnis des Fahrgetriebes so gesteuert, daß die Gasturbinenanlage
unter vollen Lastbedingungen den maximalen Sollwert der Drehzahl oder die Nenndrehzahl erreicht. Bei
Teillastbedingungen kann das Übersetzungsverhältnis kontinuierlich verändert werden, und zwar unabhängig
von der Fahrzeuggeschwindigkeit so, daß ein optimaler und der Teillast entsprechender Kraftstoffverbrauch
vorliegt. Dabei ist zu beachten, daß der von der Starteinrichtung für die Gasturbinenanlage beim Starten
aufzubringende Energieaufwand ganz erheblich ist, da eine einwellige Gasturbinenanlage typischerweise
auf einen Wert von 55% der Nenndrehzahl beschleunigt werden muß, bevor sie einen selbständigen Betriebszustand
erreicht. Ferner gerät eine solche automatisch gesteuerte Gasturbinenanlage bei hohen Belastungen
leicht in den Abwürgebereich. 1st die Gasturbinenanlage abgewürgt, ist ein erheblicher Zeitaufwand notwendig,
um sie wieder zu starten und in den Arbeitsbereich hochzufahren. Auch ist die Überwachung und Steuerung
eines solchen Fahrzeugantriebes für den Fahrer sehr erschwert, da er nicht jederzeit einen ausreichenden
Überblick über die Arbeitsweise des Antriebes and den Betriebszustand besitzt Bei üblichen Brennkraftmaschinen
liegen die Verhältnisse einfacher, da dort eine hinreichende Beziehung zwischen der Drehzahl der
Antriebsmaschine und der Fahrzeugbelastung besteht. Damit kann über einen einfachen Tachometer eine
adäquate Anzeige für den jeweiligen Betriebszustand erreicht werden. Bei einem Fahrzeugantrieb mit
einwelliger Gasturbinenanlage und einem Fahrgetriebe mit stufenlos verstellbarem Übersetzungsverhältnis ist
der Zusammenhang zwischen der Gasturbinendrehzahl und der Fahrzeugbelastung nur relativ lose.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Fahrzeugantrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1
so weiterzubilden, daß die zum Starten der Turbine notwendige und vom Startkreis aufzubringende Energie
klein gehalten wird und das Abwürgen der Gasturbinenanlage bei hohen Belastungen und der damit verbundene
hohe Zeitaufwand für das erneute Starten der Gasturbinenanlage ohne Schaden für die Gasturbinenanlage
und die damit antriebsmäßig verbundenen Teile weitgehend vermieden wird und der Fahrer zugleich
ständig und für die verschiedenen Betriebszustände eine ausreichend umfassende Anzeige über die Betriebszustände
des Fahrzeugantriebes erhält
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Es ist aus der DE-OS 24 35 361 ein Fahrzeugantrieb mit einer einwelligen Gasturbinenanlage bekannt, bei
dem im Kraftweg ein hydrodynamischer Drehmomentwandler vorgesehen ist Dieser wird so gesteuert, daß
seine Leistungsaufnahme bei Betrieb in einem höheren Drehzahl- und Leistungsbereich der Gasturbinenanlage
nur wenig unter deren Leistungskurve liegt In einem
ίο niedrigeren Bereich von Drehzahl und Leistung wird
dagegen der Drehmomentwandler so gesteuert, daß dieser nicht aufgrund seiner höheren Leistungsaufnahme
im Vergleich zur Gasturbine zum Abwürgen der Gasturbinenanlage führt. Die Steuerung erfolgt dabei
durch eine Verstellung des Leitrades des Drehmomentwandlers sowohl in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen
als auch willkürlich vom Fahrer. Dabei erfolgt die Verstellung des Leitrades möglichst so, daß
die Turbinen-Istdrehzahl dem eingestellten Sollwert entspricht, während die Zufuhr des Brennstoffes zur
Gasturbinenanlage so gesteuert wird, daß die Arbeitstemperatur der Gasturbine bei allen Betriebszuständen
konstant bleibt (vgl. hierzu auch die US-PS 34 86 329).
Demgegenüber wird bei dem neuen Fahrzeugantrieb ein Absinken der Drehzahl der Gasturbine zugelassen und aus der Abweichung zwischen Istwert und Sollwert der Drehzahl und dem Sollwert der Fahrgeschwindigkeit das stufenlos verstellbare Übersetzungsverhältnis des vorzugsweise schlupffrei arbeitenden Fahrgetriebes in vorbestimmter Weise gesteuert. Dabei kann dieses das Übersetzungsverhältnis steuernde Signal automatisch in vorbestimmter Weise herabgesetzt werden, wenn durch Überschreiten der maximal zulässigen Belastung der Turbine das Fahrzeug oder den Fahrer gefährdende Betriebszustände auftreten können. Wesentlich für die Steuerung ist dabei, daß der Istwert der Drehzahl erheblich gegenüber dem Sollwert schwanken kann, wobei das dadurch bedingte Fehlersignal zur automatischen Steuerung beiträgt. Durch die vom Fahrer unabhängige Trennkupplung im Antriebskraftweg wird dabei gewährleistet, daß bei Annäherung des Betriebszustandes an den Zustand eines Abwürgens die Gasturbine schlagartig durch Lösen der Trennkupplung von einem Großteil der Belastungen befreit wird, so daß sie in den meisten Fällen ohne Abwürgen wieder auf die Leerlaufdrehzahl beschleunigen kann. Dadurch wird der sonst übliche Vorgang des erneuten Startens und Beschleunigens der Gasturbine aus dem Stillstand vermieden. Außerdem erhält die Bedienungsperson eine umfassende Orientierung über die jeweiligen Betriebszustände des Fahrzeugantriebs. Hierzu dient der
Demgegenüber wird bei dem neuen Fahrzeugantrieb ein Absinken der Drehzahl der Gasturbine zugelassen und aus der Abweichung zwischen Istwert und Sollwert der Drehzahl und dem Sollwert der Fahrgeschwindigkeit das stufenlos verstellbare Übersetzungsverhältnis des vorzugsweise schlupffrei arbeitenden Fahrgetriebes in vorbestimmter Weise gesteuert. Dabei kann dieses das Übersetzungsverhältnis steuernde Signal automatisch in vorbestimmter Weise herabgesetzt werden, wenn durch Überschreiten der maximal zulässigen Belastung der Turbine das Fahrzeug oder den Fahrer gefährdende Betriebszustände auftreten können. Wesentlich für die Steuerung ist dabei, daß der Istwert der Drehzahl erheblich gegenüber dem Sollwert schwanken kann, wobei das dadurch bedingte Fehlersignal zur automatischen Steuerung beiträgt. Durch die vom Fahrer unabhängige Trennkupplung im Antriebskraftweg wird dabei gewährleistet, daß bei Annäherung des Betriebszustandes an den Zustand eines Abwürgens die Gasturbine schlagartig durch Lösen der Trennkupplung von einem Großteil der Belastungen befreit wird, so daß sie in den meisten Fällen ohne Abwürgen wieder auf die Leerlaufdrehzahl beschleunigen kann. Dadurch wird der sonst übliche Vorgang des erneuten Startens und Beschleunigens der Gasturbine aus dem Stillstand vermieden. Außerdem erhält die Bedienungsperson eine umfassende Orientierung über die jeweiligen Betriebszustände des Fahrzeugantriebs. Hierzu dient der
. Belastungsmeß- und -anzeigekreis, der je nach der Wahl der beiden Betriebsweisen unterschiedliche, jeweils für
den Betriebszustand der Gasturbinenanlage charakteristische Anzeigewerte liefert, wobei in der zweiten
Betriebsweise selbst nochmals unterschiedliche Betriebswerte zur Anzeige gebracht werden. Damit kann
der Fahrer mit einem Blick den Betriebszustand des Fahrzeugantriebes erfassen und wesentüch schneller
und genauer überwachen.
Der Belastungsmeß- und -anzeigekreis ist vorteilhafterweise gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2
ausgebildet, um in der zweiten Betriebsweise in Abhängigkeit von den Anzeigebereichen die gewünschten
unterschiedlichen Anzeigen zu liefern.
Die weiteren Unteransprüche enthalten weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Fahrzeugantriebes
gemäß der Lehre des Anspruchs 1.
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