DE3041776A1 - Antriebs- bzw. steuersystem - Google Patents
Antriebs- bzw. steuersystemInfo
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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
130024/0720
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 (19)
- Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. FinckeDipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDr. Ing. H. Liska λλ/ λ η η <*3ÜH I / /O8000 MÜNCHEN 86, DENPOSTFACH 860 820MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22Patentansprüche/ 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 zwischen130024/0720 0R1Q,NAL 1NSPECTEDder 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-130024/07203041771ten 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 Drehzahl130024/07203041778ausnutzt, 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.130024/0720
- 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-Energieverbrauch130024/0720304177gabnimmt 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.130024/0720
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