DE3041776A1

DE3041776A1 - Antriebs- bzw. steuersystem

Info

Publication number: DE3041776A1
Application number: DE19803041776
Authority: DE
Inventors: Sydney Lake Bluff Ill. Himmelstein
Original assignee: S HIMMELSTEIN AND Co
Current assignee: S HIMMELSTEIN AND Co
Priority date: 1979-11-05
Filing date: 1980-11-05
Publication date: 1981-06-11
Also published as: JPS5676751A; US4381684A; JPH037526B2

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing! H.'Weickmännv Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. ß. HUQEr, Dk. Ing. H. L.SKA ₃₀4177©

XI

8000 MÜNCHEN 86, DEN "5. NOV. 1980

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

S. Himmelstein and Company

2490 Pembroke Avenue

Hoffmann Estates, Illinois 60195, V.St.A.

Antriebs- bzw. Steuersystem

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Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Wetckmann; dYpl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dk. Inc. H. L.ska 3Q41776

8000 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Beschreibung-

Die Erfindung bezieht sich auf Antriebs- bzw. Steuersysteme und insbesondere auf Einrichtungen zur Steuerung der Energieeingabe in ein Antriebs- bzw. Steuersystem,· um bei diesem den maximalen Wirkungsgrad zu erzielen.

Es wird zunehmend kritischer, den maximalen Wirkungsgrad hinsichtlich der Energieausnutzung beim Betrieb von Antriebs- bzw. Steuersystemen zu erzielen. Es ist seit langem bekannt, daß einzelne Antriebseinrichtungen, wie Brennkraftmaschinen und dgl., leicht bestimmbare Betriebseigenschaften aufweisen, so daß ein optimaler Betrieb der Antriebseinrichtung für eine gegebene Leistungsbelastung und Drehzahl bestimmt werden kann. Obwohl derartige Antriebseigenschaften verfügbar sind, ist man bisher jedoch nicht imstande gewesen, eine geeignete Steueranordnung zur wirksamen Ausnutzung derartiger bestimmbarer Eigenschaften zu entwickeln.

Die bekannten Systeme zur Steigerung des Wirkungsgrades bei der Ausnutzung von Antriebseinrichtungen haben insbesondere einen großen Bereich von verschiedenen Vorrichtungen und Verfahren bezüglich der verschiedenen Parameter des jeweiligen Antriebssystems benutzt, wobei bestenfalls ein Wirkungsgrad erzielt wurde, der niedriger war als der maximale Wirkungsgrad der betreffenden Antriebseinrichtungen. Zur Veranschaulichung sei angemerkt,

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daß Veränderungen im Zylinderaufbau.einer Brennkraftmschine, in den Kompressionsverhältnissen, in der Kraftstoffzerstäubung, etc., zum Zwecke der Steigerung des Wirkungsgrades beim Betrieb der betreffenden Antriebseinrichtungen, wie Brennkraftmaschinen, vorgenommen worden sind. Außerdem sind Kraftübertragungseinrichtungen entwickelt worden, die höhere Getriebegeschwindigkeitsverhältnisse benutzen, um einen Lastantrieb bei hoher Drehzahl bzw. Geschwindigkeit unter verminderten Leistungsanforderungen zu ermöglichen, bei denen der Motor oder die Antriebsmaschine bei verminderten Drehzahlen läuft.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie ein Antriebs- bzw. Steuersystem der eingangs betrachteten Art auszubilden ist, um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die in den Patentansprüchen erfaßte Erfindung.

Die vorliegende Erfindung umfaßt ein verbessertes System, cit dessen Hilfe der maximale Wirkungsgrad beim Betrieb einer Antriebseinrichtung wirksam erzielt wird. Das verbesserte Antriebssystem eignet sich in vorteilhafte^¹ Weise für den Einsatz zur Steuerung des Betriebs einer Brennkraftmaschine; es ist somit in vorteilhafter Weise dazu geeignet, den Wirkungsgrad bei der Ausnutzung von Kraftfahrzeugmotoren zu verbessern.

Bei einer Ausführungsform verwendet das Antriebs- bzw. Steuersystem Einrichtungen zur Einstellung der variablen Kraftübertragung des Systems in Übereinstimmung mit einer Festlegung der Last-Leistung, der Last-Drehzahl und des erforderlichen eingestellten Drehzahlverhältnisses der Kraftübertragung, damit die Drehzahl der

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Antriebseinrichtung bei einem minimalen Wert hinsichtlich der Abgabe der gewünschten Last-Leistung und Lastdrehzahl liegt.

Bei einer weiteren Ausführungsform, bei der die Antriebseinrichtung eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine umfaßt, erfolgt die Einstellung der Antriebseinrichtung dadurch, daß die Anzahl der aktiven Zylinder in der betreffenden Brennkraftmaschine eingestellt wird, d.h. die Anzahl der Zylinder, an die im Betrieb Kraftstoff abgegeben wird.

Um die erwähnte Festlegung zu treffen, werden die bestimmten Lastparameter mit Informationen, korreliert, die sich auf die Betriebseigenschaften der Maschine oder sonstigen Antriebseinrichtungen beziehen, so daß die Steuerung des Antriebssystems dadurch bewirkt wird, daß dessen Betrieb zum Punkt optimalen Wirkungsgrades hingebracht wird, wie er durch die gespeicherten Eigenschaften festgelegt bzw. bezeichnet ist.

Bei einer noch weiteren Ausführungsform wird der spezifische Bremsenergieverbrauch konstant bei Ausnutzung des Antriebssystems überwacht, und außerdem erfolgt eine Festlegung dahingehend, ob der spezifische Bremsenergieverbrauch momentan abnimmt oder zunimmt. Als Ergebnis einer derartigen Bestimmung wird die Antriebseinrichtung derart eingestellt, daß das Getriebeübersetzungsverhältnis entweder zunimmt oder abnimmt. Wenn die Einstellung eine Herabsetzung des spezifischen Bremsenergieverbrauchs bewirkt, dann wird die Einstellung in derselben Richtung fortgesetzt, bis die betreffende Einstellung in umgekehrter Richtung eine Zunahme des spezifischen Bremsenergieverbrauchs bewirkt, woraufhin wiederum die Einstellung umgekehrt wird. Derartige Einstellungen können kontinuierlich vorgenommen werden, um das Antriebssystem wirksam unter Betriebsbedingungen mit maximalem Wirkungsgrad zu halten.

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Das Antriebs- bzw. Steuersystem eignet sich für den Einsatz bei Belastungen, bei denen die Leistungsanforderungen sich bei einer konstanten Drehzahl ändern, sowie in den Fällen, in denen sich die Belastungs-Lei stungsanf orderungen und die Drehzahl bzw. Geschwindigkeit gemeinsam ändern. Das Antriebs- bzw. Steuersystem eignet sich in vorteilhafter Weise nun nicht nur für den Einsatz in Verbindung mit Otto-Zündermotoren, sondern in gleicher Weise auch in Verbindung mit Diesel-Motoren oder Motoren mit Kompressionszündung.

Das Antriebs- bzw. Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist extrem einfach und wirtschaftlich im Aufbau, obwohl es einen hinsichtlich des Energie-Wirkungsgrades stark verbesserten Betrieb derartiger Anlagen in einer neuen und einfachen Weise mit sich bringt.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm ein die Erfindung veiülcörperndes Antriebs- bzw. Steuersystem. Fig. 2 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm eine modifizierte Ausführungsform des die Erfindung verkörpernden Antriebs- bzw. Steuersystems. Fig. 3 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm eine weitere modifizierte Ausführungsform des die Erfindung verkörpernden Antriebs- bzw. Steuersystems.

Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung ist ein Antriebsbzw. Steuersystem 10 gezeigt, welches einen generell mit 11 bezeichneten Kraftantrieb umfaßt, mit dessen Hilfe eine generell mit 12 bezeichnete variable Last gesteuert wird. Bei der dargestellten Ausführungsform umfaßt der Antrieb 11 eine Antriebseinrichtung 13 mit einer Brenn-

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kraftmaschine und mit einem generell mit 14 bezeichneten variablen einstellbaren Übersetzungsgetriebe. Wie oben bereits angedeutet, kann die Maschine 13 einen Zündungsmotor, einen Dieselmotor, etc. umfassen.

Wie in Fig. 1 gezeigt, kann die Ausgangsgröße der Maschine bzw. des Motors in normaler Art und Weise mittels einer Drossel 15 gesteuert werden, wobei die Eingangsgröße 16 für die betreffende Drosselklappe durch eine herkömmliche manuell betätigbare Einrichtung bereitgestellt werden kann, wie durch ein Fußpedal in einem Kraftfahrzeug. Alternativ dazu kann der Eingangskreis durch ein System mit geschlossener Regelschleife gebildet sein, bei dem ein Servomechanismus oder dgl. benutzt wird, was ohne weiteres einzusehen sein dürfte. Bezüglich eines Verständnisses der Erfindung dürfte es jedoch genügen, die Drosselklappe 15 als Einrichtung zu betrachten, die in geeigneter Weise eingestellt wird, um die Drehzahl des Motors 13 in irgendeiner gewünschten V/eise einzustellen. In entsprechender Weise bildet die Struktur bzw. der Aufbau der Brennkraftmaschine keinen Teil der vorliegenden Erfindung, wobei ersichtlich sein dürfte, daß irgendeine geeignete Antriebseinrichtung verwendet werden kann. Darüber hinaus bildet in entsprechender Weise der spezielle Aufbau des einstellbaren Übersetzungsgetriebes keinen Teil der Erfindung. Es dürfte vielmehr einzusehen sein, daß irgendein-geeignetes einstellbares Übersetzungsgetriebe zur Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.

Wie weiter aus Fig. 1 hervorgeht, enthält das Antriebssystem einen Belastungswandler, der die Last-Leistung und die Lastdrehzahl ermittelt. Wie an sich bekannt, stehen viele Formen von Drehmoment-Meßeinrichtungen zur Verfügung, um das jeweilige augenblickliche Lastdrehmoment zu bestimmen, und außerdem stehen viele

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Formen von Drehzahl-Meßeinrichtungen zur Verfügung, um die jeweilige augenblickliche Lastdrehzahl zu bestimmen.

Wie in Fig. 1 ferner dargestellt, stellen das jeweils ermittelte Lastdrehmoment und die jeweils ermittelte Lastdrehzahl Parameter für einen Rechner 18 von herkömmlichem Aufbau dar, der aus diesen eingangsseitigen Lastdrehmoment- und Lastdrehzahl-Parametern die Leistung bestimmt. Derartige Rechner sind an sich bekannt, weshalb hier darauf nicht weiter eingegangen zu werden braucht.

Die die ermittelte Belastungs-Kraft bzw. -Leistung betreffende Größe wird einem Rechner 19 zugeführt, der zur Festlegung eines optimalen Getriebeübersetzungsverhältnisses dient. Der Rechner 19 kann einen herkömmlichen Rechner umfassen, welcher in seinem Speicher 20 Informationen bezüglich der Motoreigenschaften unter verschiedenen Drehzahl- und Lastbedingungen gespeichert hat. Wie oben bereits erläutert, sind derartige Motoreigenschaften mit Hilfe herkömmlicher Einrichtungen leicht bestimmbar, wie sie auf dem vorliegenden Gebiet an sich bekannt sind; die betreffenden Eigenschaften können ohne weiteres mit Hilfe herkömmlicher und ..-standardisierter Programmierungsverfahren in dem Speicher des herkömmlichen Rechners 19 untergebracht bzw. bereitgestellt werden.

Wie außerdem bereits bekannt ist, können derartige Rechner dazu herangezogen werden, Eingabedaten mit gespeicherten Eigenschafts-Daten zu vergleichen und ein einen bestimmten Motorbetriebszustand entsprechendes Ausgangssignal als Funktion der Eingangssignale abzugeben. Wie in Fig. 1 veranschaulicht, wird ein von dem Last-Wandler 17 bereitgestelltes Lastdrehzahl-

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Bestimmungssignal dem Rechner 19 zusammen mit dem Last-Leistungsbestimmungs-Signal für die Durchführung eines korrelierten Vergleichs mit den abgespeicherten Motoreigenschaften abgegeben, die in dem Rechner untergebracht sind, um auf der generell mit 21 angedeuteten Signalleitung ein Ausgangsverhältnis-Befehlssignal abzu geben. Dieses Befehlssignal kann an das einstellbare Getriebe 14 abgegeben werden, wie über einen geeigneten Wandler 22, um eine geeignete Einstellung des betreffen den Getriebes als Funktion der Richtung bzw. des Vorzeichens und der Größe des genannten Befehlssignals zu bewirken.

Damit werden bei dem in Fig. 1 dargestellten Antriebsbzw. Steuersystem 10 die festgelegten konstanten Werte des Lastdrehmoments und der Lastdrehzahl für einen Vergleich mit den Motoreigenschaften ausgenutzt, so daß stets eine geeignete Einstellung des Getriebes hervorgerufen wird. Dadurch wird ein Getriebeverhältnis eingestellt bzw. erzielt, welches das optimale Verhältnis zur Erzielung eines maximalen Wirkungsgrades beim Betrieb der Brennkraftmaschine ist, und zwar bei sämtlichen Lastdrehmoment- und Lastdrehzahlanforderungen über den Betriebsbereich des Systems.

Das System bestimmt wirksam zu sämtlichen Zeitpunkten den niedrigsten spezifischen Brems-Kraftstt>ffverbrauch für den in Betrieb befindlichen Motor als Funktion der zuvor bestimmten Motoreigenschaften (Speicher 20).

Nunmehr sei auf Fig. 2 Bezug genommen, in der eine weitere Ausführungsform des die Erfindung verkörpernden, generell mit 110 bezeichneten Antriebs- bzw. Steuer systems gezeigt ist. Dieses System umfaßt ein Antriebssystem, welches dem Antriebssystem 10 generell ähnlich ist, jedoch eine modifizierte Einrichtung verwendet,

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mit deren Hilfe die gewünschte Einstellung des Übersetzungsgetriebes bestimmt wird. Dabei ist die Forderung eliminiert, eine Information bezüglich der Motoreigenschaften zu erhalten. Das dargestellte Antriebssystem 110 entspricht dem Antriebssystem 10 hinsichtlich der Ausnutzung einer Drosselklappe 115, um die Abgabegröße einer Brennkraftmaschine 113 zu steuern, die eine Last 112 über ein Getriebe 114 mit einstellbarem Übersetzungsverhältnis antriebt. Ein Lastwandler dient dabei dazu, das Lastdrehmoment und die Lastdrehzahl jeweils augenblicklich zu ermitteln und diese Information einem generell mit 123 bezeichneten Rechner zuzuführen, der den spezifischen Brems-Kraftstoffverbrauch ermittelt. Der Rechner 123 erhält ferner eine Information bezüglich der Kraftstoff-Strömungsrate von einem die Kraftstoff-Strömungsrate ermittelnden Wandler 124 zugeführt, der die von einer Kraftstoffabgabeeinrichtung 125 an die Maschine bzw. den Motor 113 abgegebene KraftstoffStrömungsrate ermittelt. Derartige Wandler sind bereits bekannt, wobei der spezielle Aufbau des verwendeten Wandlers keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.

Der Rechner 123 umfaßt einen herkömmlichen programmierten Rechner, mit dessen Hilfe die Eingangssignale des Lastdrehmonentes, der Lastdrehzahl und der Kraftstoffströmungsrate derart korreliert werden, daß der augenblickliche spezifische Brems-Kraftstoffverbrauch des Systems ermittelt wird.

Der das optimale Getriebeübersetzungverhältnis bestimmende bzw. berechnende Rechner 119 nimmt die Ausgangssignale von dem Rechner 123 auf, die den momentanen spezifischen Brems-Kraftstoffverbrauch festlegen. Der Rechner 119 liefert ein Übersetzungsverhältnis-Befehlssignal 121,

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welches über einen Wandler 122 wirkt und das Getriebe 114 hinsichtlich der Richtung und Größe des Signals einstellt. Der Rechner 119 ist jedoch so programmiert, daß eine Fortsetzung des Verhältnis-Befehlssignals in derselben Richtung solange auftritt, bis das spezifische Brems-Kraftstoffverbrauch-Signal abnimmt. Bei der dargestellten Ausführungsform würde der Rechner 119 die Abgabe eines Verhältnis-Befehlssignals 121 fortsetzen, um das Getriebe 114 derart einzustellen, daß ein Betrieb des Motors 113 bei niederer Drehzahl ermöglicht ist, um den Betrieb bei der gewünschten Belastung hervorzurufen.

Wenn jedoch die fortgesetzte Einstellung des Getriebes dahingehend festgelegt ist, daß eine momentane Erhöhung des an den Rechner 119 abgegebenen spezifischen Brems-Kraftstoffverbrauchssignals bewirkt wird, dann veranlaßt der Rechner das Verhältnis-Befehlssignal 121, in der Richtung umzukehren, so daß eine Einstellung des Getriebes in der entgegengesetzten Richtung bewirkt wird, was bei der dargestellten Ausführungsform zu einer Zunahme der Drehzahl des Motors 113 führen würde, um den gewünschten Belastungsbetrieb zu bewirken.

Infolgedessen bewirkt der Rechner 119 ein Hin- und-; Herschwingen des Getriebes um die optimale Einstellung, um die Motordrehzahl wirksam am Punkt maximalen Motorwirkungsgrades zu halten.

Damit unterscheidet sich das Antriebssystem 110 von dem Antriebssystem 10 dadurch, daß es die Forderung nach Bestimmung der Motoreigenschaften beseitigt und daß stattdessen eine konstante Überwachung des spezifischen Brems-KraftstoffVerbrauchs erfolgt, wobei die Einstellung des Antriebssystems in geeigneter Weise bewirkt wird, um den spezifischen Brems-Kraftstoffverbrauch

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weitgehend auf seinem Minimalwert zu halten. Infolgedessen wird der Betrieb der Antriebsmaschine beim Antrieb der variablen Last 112 kontinuierlich bei optimalem Wirkungsgrad gehalten.

Nunmehr sei auf die Auführungsform gemäß Fig. 3 Bezug genommen, in der ein Antriebssystem generell 210 dargestellt ist, welches ein dem Antriebssystem 10 generell entsprechendes Antriebssystem umfaßt, wobei Jedoch die Einstellung des Antriebs ohne die Forderung nach einem Getriebe mit einstellbarem Übersetzungsverhältnis bewirkt wird. Bei der Darstellung dieser Ausführungsform der Erfindung ist das System mit einer Speichereinrichtung 220 veranschaulicht, in der Motoreigenschaften gespeichert sind. Die betreffende Speichereinrichtung wird dabei in der Weise ausgenutzt wie die Motoreigenschaften speichernde Speichereinrichtung 20 des Systems 10. Dabei dürfte verständlich sein, daß das System in gleicher Weise statt der Verwendung der Speichereinrichtung mit der spezifischen Brems-Kraftstoffverbrauch-Steuerung betrieben werden kann.

In Fig. 3 ist somit die Brennkraftmaschine 213 als Mehrzylinder-Brennkraftmaschine angedeutet, die Zylinder 213a, 213b, 213c, etc., bis einschließlich des Zylinders 213d umfaßt.

Bei der Ausführungsform des Antriebssystems 210 erfolgt die Steuerung des betreffenden Antriebssystems durch selektiv gesteuerte Abgabe des Kraftstoffs von der Kraftstoffabgabeeinrichtung 225 an die betreffenden Zylinder. Wie in Fig. 3 veranschaulicht, kann der Kraftstoff an die verschiedenen Zylinder mittels geeigneter Einrichtungen, wie durch Kraftstoff-Bemessungspumpen 226 abgegeben werden. Die selektive Abgabe des an die Zylinder gepumpten Kraftstoffs kann durch Ventile gesteuert

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werden, die generell mit 227 bezeichnet sind und die beispielsweise einen Kraftstoff-Strömungsregulierungsteil 227a und einen Austritts-Regulierungsteil 227b aufweisen können. Demgemäß ermöglicht der Kraftstoff-^r Strömungsregulierungsteil selektiv einen Kraftstofffluß von der zugehörigen Pumpe zu dem Zylinder hin oder er verhindert eine derartige Kraftstoffströmung, und der Austritts-Regulierungsteil 227b ist mit dem Kraftstoff-Strömungsteil derart koordiniert, daß der Auslaß aus dem Zylinder dann erfolgt, wenn die Kraftstoffabgabe an den Zylinder unterbrochen ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform kann jederZylinder 213 direkt mit der Pumpeneinrichtung 226 verbunden sein, womit beispielsweise stets zumindest für einen Einzelzylinder-Betrieb der Maschine beim Lastantrieb gesorgt ist.

Bei dem Antriebssystem 210 ermittelt der Lastwandler das Lastdrehmoment und die Lastdrehzahl; er gibt diese Information an den Leistungs-Rechner 218 ab, der ausgangsseitig die errechnete Leistung an den für die optimale Motorzylinder-Abgabe dienenden Rechner 219 abgibt, der außerdem ein Lastdrehzahl-Signal als Eingangssignal zugeführt erhält.

Der Rechner 219 gibt ein Ausgangs-Verhältnis-Befehlssignal 221 ab, mit dessen Hilfe die Öffnungs- und Schließzustände der Ventile 227 selektiv gesteuert werden. Wenn der Rechner 219 durch Vergleichen der momentanen Lastdrehzahl und Lastleistung mit den gespeicherten Motoreigenschaften feststellt, daß die Leistungsfähigkeiten des Motors herabgesetzt werden können, dann wird insbesondere das Signal 221 ein Schließen eines oder mehrerer der Ventile 227a bewirken, so daß der Betrieb des Motors beim optimalen

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Wirkungsgrad oder nahe des optimalen Wirkungsgrades hinsichtlich der Bereitstellung des gewünschten Lastdrehmomentes und der gewünschten Lastdrehzahl erfolgt.

In Verbindung mit der Ausführungsform des Antriebssystems 210 kann darauf hingewiesen werden, daß die Einstellung des Motors in diskreten Schritten als Funktion der Anzahl der verschiedenen Zylinder erfolgt, die aktiv oder inaktiv sind, und zwar infolge der Steuerung der betreffenden Ventile 227. In diesem Zusammenhang dürfte einzusehen sein, daß die Getriebeeinrichtungen 14 und 114 der Antriebssysteme 10 bzw. 110 Getriebe umfassen können, die in diskreten Schritten einstellbar sind, wie dies für herkömmliche gestufte Zahnradgetriebe von Kraftfahrzeugen zutrifft. Alternativ dazu kann erforderlichenfalls das Getriebe ein unendlich variabel einstellbares Getriebe irgendeiner herkömmlichen Konstruktion sein. Darüber hinaus können die Getriebe unendlich variable Teile, wie herkömmliche Drehmomentwandler, enthalten, die in Verbindung mit herkömmlichen Getriebeschaltungen auf dem Kraftfahrzeuggebiet verwendet werden.

Das Antriebssystem 210 arbeitet in entsprechender Weise wie das oben bereits erläuterte Antriebssystem 10 hinsichtlich der Erzielung des optimalen Betriebs des Motors durch konstante Überwachung der das Drehmoment und die Drehzahl betreffenden Lastparameter. Die Steuerung der Maschine kann dadurch bewirkt werden, daß diese Parameter mit den abgespeicherten Motoreigenschaften verglichen werden, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht ist, oder dadurch, daß gegebenenfalls die für den momentanen spezifischen Brems-Kraftstoffverbrauch vorgesehene Rechneranordnung verwendet wird, wie sie bei dem Antriebssystem 110 verwendet ist.

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Wie ferner ohne weiteres ersichtlich sein dürfte, können zur Vermeidung eines übermäßigen Hin- und Herlaufes in der automatischen Steuerung bzw. Regelung, wie sie durch die Verwendung des Rechners 123 bewirkt wird, geeignete Bandbereiche in das Rechnerprogramm einbezogen sein, um durch den Rechner 119 das Verhältnis-Befehlssignal zu erzeugen.

Bei den in den Zeichnungen dargestellten verschiedenen Ausführungsformen sind einander entsprechende Elemente durch entsprechende Bezugszeichen bezeichnet worden, die jeweils um 100 voneinander verschieden sind. Wie oben ausgeführt, arbeiten die verschiedenen Antriebssysteme mit Ausnahme der speziell erläuterten Funktion in entsprechender Vie is e.

Durch die Erfindung ist also ein energie-wirksames Antriebssystem mit einer Vorrichtung geschaffen, welche die Lastleistung, die Lastdrehzahl und die erforderliche Einstellung des Antriebssystems bestimmt, um einen minimalen spezifischen Brems"-Energieverbrauch zu erzielen. Das Antriebssystem enthält eine Anordnung zur Einstellung des Antriebs in Übereinstimmung mit der bestimmten Einstellung. Bei einer Ausführungsform umfaßt das Antriebssystem ein Getriebe mit variabler' Drehzahl, wobei die Einstellung des Antriebssystems dadurch bewirkt wird, daß das Getriebe in Übereinstimmung mit einer Festlegung des erforderlichen eingestellten Drehzahlverhältnisses eingestellt wird, um zu bewirken, daß die Antriebseinrichtungsdrehzahl ein Minimum ist. Bei einer Ausführungsform ist die Antriebseinrichtung eine Brennkraftmaschine. Die Einstellung des Antriebssystems zur Erzielung maximalen Wirkungsgrades kann alternativ dadurch bewirkt werden, daß die Anzahl von wirksamen Zylindern der Maschine festgelegt wird. Die Bestimmung kann durch Bezugnahme auf eine

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Eingangsinformation bezüglich der Eigenschaften der Antriebseinrichtung erfolgen. Bei einer modifizierten Ausführungsform wird die Einstellung dadurch bewirkt, daß der spezifische Brems-Energieverbrauch konstant überwacht wird und daß daraus eine Einstellung des Antriebssystems vorgenommen wird, um fortwährend den niedrigsten spezifischen Brems-Energieverbrauch zu suchen.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

Dr. Ing. H. Liska λλ/ λ η η <*

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Patentansprüche

/ 1JAntriebs- bzw. Steuersystem mit einem Antrieb, der auf eine variable Eingangsenergie anspricht und der eine Last bei variabler Geschwindigkeit bzw. Drehzahl unter maximalem Wirkungsgrad durch Ausnutzung der Eingangsenergie dadurch anzutreiben gestattet, daß mit minimalem spezifischen Brems-Energieverbrauch gearbeitet wird, der zur Erzeugung einer gewünschten Lastdrehzahl und Lastleistung erforderlich ist, dadurch gekennzeichnet,

daß Einrichtungen (20; 220) vorgesehen sind, die die Lastleistung, die Lastdrehzahl und die erforderliche Antriebseinstellung dadurch zu bestimmen gestatten, daß der spezifische Brems-Energieverbrauch hinsichtlich der Erzielung der gewünschten Lastleistung und Lastdrehzahl auf ein Minimum gebracht wird,

und daß Einstelleinrichtungen C 14; 114,224) vorge-sehen sind, die eine Antriebseinstellung in Übereinstimmung mit der betreffenden bestimmten Einstellung unter Erzielung eines Antriebs-Betriebs mit minimalem spezifischen Brems-Energieverbrauch vornehmen.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brennkraftmaschine vorgesehen ist und daß der spezifische Brems-Energieverbrauch durch den spezifischen Brems-Kraftstoffverbrauch gegeben ist.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bremmkraftmaschine vorgesehen ist und daß zwischen

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der Brennkraftmaschine und der Last ein Getriebe mit veränderlicher Übersetzungsdrehzahl vorgesehen ist, daß der spezifische Energieverbrauch durch den spezifischen Brems-Kraftstoffverbrauch gegeben ist und daß die Einstelleinrichtungen zur Antriebseinrichtungs-Einstellung eine Einrichtung zur Einstellung des Getriebes umfassen.
4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brennkraftmaschine (213) mit einer Vielzahl von Zylindern (213a bis 213d) vorgesehen ist, daß der spezifische Brems-Snergieverbrauch durch den spezifischen Brenn-Kraftstoffverbrauch gegeben ist und daß die Antriebseinstelleinrichtungen Einrichtungen (227a) zur Einstellung der Anzahl wirksamer Zylinder umfassen.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer Kraftantriebseinrichtung, die auf eine veränderbare Singangsenergie unter Lieferung einer veränderbaren Antriebsdrehzahl bei maximalem Wirkungsgrad der Ausnutzung der Eingangsenergie anspricht, die beim Betrieb der Kraftantriebseinrichtung bei minimaler Drehzahl erhältlich ist, welche zur Lieferung der gewünschten Lastdrehzahl und Lastleistung erforderlich ist, wobei eine veränderbare Getriebeeinrichtung··vorgesehen ist, die das Verhältnis der Kraftantriebs-Drehzahl zur Lastdrehzahl zu ändern gestattet,-dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, welche die Lastleistung, die Lastdrehzahl und das erforderliche Einstellungs-Drehzahlverhältnis derart zu bestimmen gestatten, daß der . Drehzahl der Kraftantriebseinrichtung ein Minimum unter Erzielung der gewünschten Lastleistung und Lastdrehzahl gegeben wird,

und daß Einstelleinrichtungen vorgesehen sind, die das Getriebe in Übereinstimmung mit dem eingestell-

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ten Drehzahlverhältnis derart einzustellen gestatten, daß ein Betrieb der Kraftantriebseinrichtung bei minimalem spezifischen Brems-Energieverbrauch erzielt ist.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftantriebseinrichtung eine Brennkraftmaschine ist.
7. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Bestimmung des erforderlichen DrehzahLjrerhältnisses eine Vergleichereinrichtung umfassen, welche die festgelegte Leistungsund Lastdrehzahl mit den Betriebseigenschaften der Kraftantriebseinrichtung vergleicht.
8. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Bestimmung des erforderlichen Drehzahlverhältnisses eine Vergleichseinrichtung umfassen, die die festgelegte Leistungs- und Lastdrehzahl mit den Betriebseigenschaften der Kraftantriebseinrichtung vergleicht, wobei die Betriebseigenschaften in den genannten Einrichtungen gespeichert sind.
9. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Einrichtungen das momentane Lastdrehmoment und die momentane Lastdrehzahl zu bestimmen gestatten und diese Größen in eine entsprechende momentane Lastleistung umzusetzen gestatten.
10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, die auf eine variable Eingangsenergie hin mit einer variablen Drehzahl reagiert und die mit maximalem Wirkungsgrad die Eingangsenergie bei minimaler Drehzahl

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ausnutzt, die zur Lieferung der gewünschten Lastdrehzahl und Lastleistung erforderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Lastleistung und Lastdrehzahl bestimmenden Einrichtungen die erforderliche Anzahl der Zylinder zu bestimmen gestatten, die für den Fall wirksam sind, daß die Motordrehzahl bei einem Mimimum die gewünschte Lastleistung und Lastdrehzahl liefert, .und daß die Einstelleinrichtungen die Anzahl der aktiven Zylinder in Übereinstimmung mit dem eingestellten Drehzahlverhältnis derart einzustellen gestatten, daß ein Motorbetrieb bei minimalem spezifischen Brems-Kraftstoffverbrauch erzielt ist.
11. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtungen die Kraftstoffströmung zu den jeweils wirksamen Zylindern selektiv zu steuern gestatten.
12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtungen den Auslaß jedes Zylinders selektiv zu steuern gestatten, zu welchem die Kraftstoffströmung hin unterbrochen ist.
13. System nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Bestimmung der erforderlichen Anzahl von aktiven Zylindern eine Vergleichereinrichtung enthalten, welche die bestimmte Leistungs- und Lastdrehzahl mit den Betriebseigenschaften der Brennkraftmaschine vergleicht.
14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebseigenschaften in den genannten Einrichtungen zur Bestimmung der einzelnen Größen gespeichert sind.

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15. System nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Bestimmungseinrichtungen das jeweilige augenblickliche Lastdrehmoment und die jeweilige augenblickliche Lastdrehzahl zu bestimmen gestatten und diese Größen in eine entsprechende momentane Lastleistung umzusetzen vermögen.
16. System nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Bestimmungseinrichtungen kontinuierlich die momentane Lastleistung, die Lastdrehzahl, die Energieeingaberate an die Kraftantriebseinrichtung und das erforderliche Einstellungs-Drehzahlverhältnis für die Getriebseinrichtung derart kontinuierlich einstellen, daß der spezifische Brems-Energieverbrauch unter Erzielung der gewünschten Lastleistung und Lastdrehzahl bei einem Minimum gehalten ist,

und daß die genannten Einstelleinrichtungen die Getriebeeinrichtung in Übereinstimmung mit dem eingestellten Drehzahlverhältnis derart einzustellen gestatten, daß kontinuierlich ein Betrieb der Kraftantriebseinrichtung bei minimalem spezifischen Brems-Energieverbrauch erzielt ist.
17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftantriebseinrichtung eine Brennkraftmaschine ist und daß die Energieeingabe die Kraftstoff ab gäbe an die Brennkraftmaschine umfaßt, wobei der spezifische Brems-Energieverbrauch den spezifischen Brems-Kraftstoffverbrauch umfaßt.
18. System nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Bestimmungseinrichtungen weitgehend kontinuierlich festzustellen gestatten, ob der spezifische Brems-Energieverbrauch

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abnimmt oder zunimmt,

und daß Einstelleinrichtungen vorgesehen sind, welche die Einstellung des Getriebes in dem Fall fortsetzen, daß der spezifische Energieverbrauch als abnehmend ermittelt ist, während eine Einstellung des Getriebes in entgegengesetzter Richtung in dem Fall erfolgt, daß der spezifische Brems-Energieverbrauch als zunehmend ermittelt ist.
19. System nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Bestimmungseinrichtungen das jeweils ermittelte momentane Lastdrehmoment und die jeweils ermittelte momentane Lastdrehzahl in eine entsprechende momentane Lastleistung umzusetzen gestatten.

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