DE3335259A1 - Control arrangement for the temperature-dependent filling change in a hydrodynamic coupling - Google Patents
Control arrangement for the temperature-dependent filling change in a hydrodynamic couplingInfo
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Abstract
Description
A
Klöckner-Humbold» Dout? AG Δ Λ iJ-XhtU^.^.-Z . I I ~ ,.1 . .". A.
Klöckner-Humbold »Dout? AG Δ Λ iJ-XhtU ^. ^ .- Z. I I ~, .1. . ".
"'bCfÖO KÖin"80, a*en*t)5.09.1983 D. 83/45 AE-ZPB Nm/Ro "'bCfÖO KÖin" 80, a * en * t) 5.09.1983 D. 83/45 AE-ZPB Nm / Ro
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RegelungsanoL'dnung zur bemperaturabhängigen Füllungsänderung einer hydrodynamischen Kupplung Control solution for temperature-dependent change in filling of a hydrodynamic coupling
Die Erfindung betrifft eine Regelungsanordnung zur temperaturabhängigen Füllungsänderung einer hydrodynamischen Kupplung mit einer steuerbaren Zulaufleitung und einem ständig geöffneten Abfluß von konstantem Querschnitt für den Kühlgebläseantrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem Temperaturgeber an der Brennkraftmaschine, mit einer Regeleinheit zur Meßwertumsetzung und mit einer Durchflußsteuerung im Arbeitsmittelkreis der hydrodynamischen Kupplung. Mit einer Änderung der Zufluß- oder Abflußmenge zur hydrodynamischen Kupplung wird deren mittlerer Füllung'sstand beeinflußt, so daß durch die Änderung ■des Schlupfes an der Kupplung die Drehzahl des zugeordneten Kühlgebläses variiert werden kann.The invention relates to a control arrangement for temperature-dependent Filling change of a hydrodynamic coupling with a controllable feed line and a constantly open drain of constant cross-section for the cooling fan drive of an internal combustion engine with at least a temperature sensor on the internal combustion engine, with a control unit for converting measured values and with a Flow control in the working medium circuit of the hydrodynamic coupling. With a change in the inflow or outflow for the hydrodynamic coupling, its mean filling level is influenced, so that the change ■ the slip on the clutch the speed of the assigned Cooling fan can be varied.
Aus der DE-OS 29 38 106 ist es bekannt, im Zufluß zur Kupplung ein 2/2-Wegeventil vorzusehen, bei dem die Durchflußmenge durch Variieren der öffnungstakte eingestellt werden kann. Nachteilig ist hierl ^i die relativ komplizierte Steuerung sowie die hohe Anzahl von Schaltvorgängen am Steuerventil, die einen erhöhten Verschleiß und - damit verbunden - eine größere Fehlerwahrscheinlichkeit mit sich bringt.From DE-OS 29 38 106 it is known to provide a 2/2-way valve in the inflow to the coupling, in which the flow rate can be set by varying the opening cycle. The disadvantage here is that it is relatively complicated Control and the high number of switching operations on the control valve, which increases wear and - thus connected - brings with it a greater probability of errors.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die notwendige Steuerung für die Füllungsregelung zu vereinfachen und die ■ Schaltfreguenz der Anordnung zu vermindern·. Eine LösungThe invention is based on the object to simplify the necessary control for the filling regulation and the ■ to reduce the switching frequency of the arrangement ·. A solution
AGAG
_ 4 _ ^^'ίς^ςΟ 05.09.1983 ^JbZby D 83/45_ 4 _ ^^ 'ίς ^ ςΟ 05.09.1983 ^ JbZby D 83/45
besteht in der Kombination mehrerer hydraulisch parallel geschalteter Wegeventile, die in wechselnder Kombination zu untereinander verschiedenen Gesamtquerschnitten ges.chaltet v/erden können. Im Gegensatz zu den bekannten An-Ordnungen kann hierbei zum Einstellen eines mittleren Füllungswertes der hydrodynamischen Kupplung, das bisher ein ständiges Schalten der Regelungsanordnung zum öffnen und Schließen des Ventils mit mittlerer Durchflußdauer erforderlich machte, nunmehr ein einziges Ventil mit entsprechendem Gesamtquerschnitt oder aber eine geeignete Kombination von Ventilen mit geeignetem Querschnitt ständig ohne weitere Schaltvorgänge geöffnet bleiben. Die Vorteile dieser Anordnung liegen auf der Hand, insbesondere wenn berücksichtigt wird, daß bei den Bedingungen an einer Brennkraftmaschine, die durch hohe Temperatur, Verschmutzung und starke Vibrationen gekennzeichnet sind, elektromagnetische Schaltorgane einer starken Störanfälligkeit unterworfen sind. Zur Auswahl des oder der geeigneten Ventilquerschnitte vergleicht die Regelungsanordnung den von einem Meßwertaufnehmer angezeigten Temperaturwert mit einem zugeordnetem Sollwert und bestimmt nach der Sollwertabweichung der Temperatur die Schaltung der Ventile in geeigneter Kombination.consists in the combination of several hydraulically parallel Switched directional control valves that switch in alternating combinations to form different overall cross-sections v / can ground. In contrast to the known arrangements, it is possible to set an average filling value the hydrodynamic coupling, which previously required a constant switching of the control arrangement to open and Closing the valve with medium flow time made it necessary, now a single valve with a corresponding Total cross-section or a suitable combination of valves with a suitable cross-section constantly without further switching operations remain open. The advantages of this arrangement are obvious, especially if it is taken into account that under the conditions on an internal combustion engine, which are caused by high temperature, pollution and strong vibrations are characterized, electromagnetic switching devices are highly susceptible to failure are subject. The control arrangement compares the selection of the suitable valve cross-section (s) the temperature value displayed by a transducer with an assigned setpoint and determined according to the Setpoint deviation of the temperature the switching of the valves in a suitable combination.
Sofern eine Mehrzahl von Meßwertgebern verwendet wird, ist es möglich, die verschiedenen Meßwerte, wie im Stand der Technik beschrieben, ständig in der Meßwertverarbeitungseinrichtung bei der Bildung der Steuersignale zu berücksichtigen. In einer bevorzugten Ausführung, die anhand der Ausführungsbeispiele unten näher beschrieben wird, können jedoch die Meßwertgeber so ausgestaltet sein, daß sie unter Berücksichtigung des speziellen Temperaturniveaus der einzelnen Meßstelle die Sollwertabweichung anzeigen, wobei dann die einzelnen Sollwertabweichungen in einer Maximal-If a plurality of transducers is used, it is possible to use the various measured values, as in the prior art Technique described, to be constantly taken into account in the measured value processing device in the formation of the control signals. In a preferred embodiment, which is described in more detail below with reference to the exemplary embodiments, can However, the transducers should be designed so that they take into account the special temperature level of the individual measuring point display the setpoint deviation, whereby the individual setpoint deviations are then in a maximum
20000 5.82 pg ■ F 360/120000 5.82 pg ■ F 360/1
Klöckner-Humbolcft-Deuiz AG Zm\ k V« U' J e."j5»> - - ·Klöckner-Humbolcft-Deuiz AG Zm \ k V «U 'J e." J5 »> - - ·
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- 5 - 3335259 05.09.19s3 - 5 - 3335259 05.09.19s3
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Werterkennungseinheit miteinander verglichen werden. Diese ist so ausgelegt, daß sie ausschließlich den Durchgang der jeweils höchsten Sollwertabweichung ermöglicht, die dann zur Bildung der Steuersignale als signifikante Große herangezogen wird.Value recognition unit are compared with one another. This is designed so that it only allows the passage of the allows the highest setpoint deviation in each case, which is then used to form the control signals as a significant variable is used.
Weiterhin kann es günstig bzw. erforderlich sein, die zur Bildung der Steuersignale verwendeten Temperaturwerte durch weitere Betriebsparameter beeinflussen zu lassen. Dies kann entweder in einer integralen Einheit geschehen, wie im Stand der Technik beschrieben, oder aber es kann der Maximalwerterkennungseinheit eine besondere Korrektureinheit in der Regelungsanordnung nachgeschaltet sein.Furthermore, it can be advantageous or necessary to determine the temperature values used to generate the control signals to influence other operating parameters. This can either be done in an integral unit, as in Prior art described, or the maximum value recognition unit can have a special correction unit be connected downstream in the control arrangement.
In einer besonders in konstruktiver Hinsicht bevorzugten .Ausführung der Erfindung werden ausschließlich Ventile gleichen Durchflußquerschnittes verwendet, die in Abhängigkeit vom Betriebszustand bei steigendem Kühlluftbedarf in zunehmender Anzahl geöffnet werden. Neben der Vereinheitlichung der Bauteile hat dies auch den Vorteil einer einfachen Ansteuerungslogik.In a particularly preferred embodiment of the invention from a structural point of view, only valves the same flow cross-section is used, which depends on the operating state with increasing cooling air requirement be opened in increasing numbers. In addition to standardizing the components, this also has the advantage of simple control logic.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Regelungsanordnung, deren Ventilquerschnitte so voneinander abweichen, daß die öffnung jeweils eines einzigen Ventils zur Darstellung des erforderlichen Zuflusses zur hydrodynamischen Kupplung ausreicht, ergibt sich eine besonders einfache Schaltungsanordnung. Zur Darstellung einer geeigneten Kennlinie können hierbei die Querschnittsflächen von Ventil zu Ventil in besonderer Weise abgestuft sein, beispielsweise mit etwa gleichen Differenzen zunehmen.In the implementation of the control arrangement according to the invention, the valve cross-sections of which differ from one another in such a way that the opening of a single valve is shown in each case the required inflow to the hydrodynamic coupling is sufficient, the result is a particularly simple one Circuit arrangement. The cross-sectional areas of the valve can be used to represent a suitable characteristic curve be graduated to valve in a special way, for example increase with approximately the same differences.
Bezüglich der Anzahl der erforderlichen Ventile ist es günstiger, wenn diese in ihrem Querschnitt nach der Reihe 35With regard to the number of valves required, it is more advantageous if these valves follow one another in terms of their cross-section 35
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2η Flächeneinheiten mit η = 0,1,2.... abgestuft sind und die Zahl der Kombinationen bei einer Schrittweite von einer Flächeneinheit größer ist als die der benötigten Ventile. 2 η area units with η = 0,1,2 .... and the number of combinations with a step size of one area unit is greater than that of the required valves.
In der Regel ist die überwachung eines einzigen Temperaturwertes an der Brennkraftmaschine nicht ausreichend. Beispielsweise kann sich die Temperatur des Schmiermittels je nach Last und Drehzahl unabhängig von der des Kühlmittels entwickeln. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zur Vereinfachung der benötigten Schaltungsanordnung .bei der Steuerung des Kühlgebläseantriebs unter Berücksichtigung derart verschiedener Meßpunkte, deren Temperaturen auf ganz unterschiedlichem Niveau liegen, zunächst jeder dieser Temperaturwerte mit einem zugeordneten Sollwert zu vergleichen, wobei dann die größte Sollwertabweichung als Regelgröße herangezogen wird. In besonders günstiger Weise sind dabei die Meßwertgeber selber so ausgelegt, daß sie nur die Sollwertabweichung in bezug auf eine vorgegebene Temperatur anzeigen, wobei dann in einer nachgeschalteten Maximalwerterkennungseinheit die größte Sollwertabweichung herausgegriffen wird und ausschließlich zur Bildung der Steuersignale für die Ventile verwendet wird.As a rule, a single temperature value is monitored not sufficient on the internal combustion engine. For example, the temperature of the lubricant can be develop independently of the coolant depending on load and speed. According to a preferred embodiment of the Invention is to simplify the required circuit arrangement. In the control of the cooling fan drive under Consideration of such different measuring points, the temperatures of which are at completely different levels, initially to compare each of these temperature values with an assigned setpoint value, in which case the largest setpoint value deviation is used as a control variable. In a particularly advantageous way, the transducers themselves are designed in such a way that that they only display the setpoint deviation with respect to a given temperature, then in one downstream maximum value recognition unit, the largest setpoint deviation is picked out and exclusively is used to generate the control signals for the valves.
..
Sofern die Brennkraftmaschine mit weiteren Meßwertaufnehmern versehen ist, kann der signifikante Temperaturmeßwert je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine von weiteren Betriebskenngrößen beeinflußt werden. Durch Berücksichtigung weiterer Einflußgrößen können auch äußere Einflüsse auf die Brennkraftmaschine ausgeglichen werden, wie beispielsweise die Umgebungstemperatur.If the internal combustion engine with further transducers is provided, the significant measured temperature value can, depending on the operating state of the internal combustion engine, from further Operating parameters are influenced. External influences can also be taken into account by taking into account other influencing factors be compensated for on the internal combustion engine, such as the ambient temperature.
Klöckner-Humbcldt-DeuizAG /><& Ii-^uKi?z'J Klöckner-Humbcldt-DeuizAG /><& Ii- ^ uKi? Z'J
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Es kann erfindungsgemäß weiter bei der Auslegung der Regeleinheit berücksichtigt werden, daß sowohl das Steuerventil als auch die hydrodynamische Kupplung kein lineares Verhalten zwischen Ventilstellung und Durchflußmenge bzw. zwischen Kupplungsfüllung und Schlupf aufweisen müssen. Um dennoch zwischen der gemessenen Temperaturgröße und der erwünschten Kühlgebläseleistung ein brauchbares Verhältnis darstellen zu können, kann die Regeleinheit eine Kennlinienanpassungseinheit umfassen.According to the invention, it can also be used in the design of the control unit it must be taken into account that both the control valve and the hydrodynamic coupling are not linear Behavior between valve position and flow rate or between clutch filling and slip. Around nevertheless a useful relationship between the measured temperature variable and the desired cooling fan output To be able to represent, the control unit can comprise a characteristic curve adjustment unit.
Der Verzicht auf den dauernden Antrieb des Kühlgebläses, der zum Zwecke der Wirkungsgradverbesserung, der Geräuschminderung und der Optimierung der Betriebstemperatur angestrebt wird, kann gegenüber einem einfachen mechanischen Antrieb die Fehlerquellen erhöhen. Der Ausfall der Kühlung kann dabei schwerste Schaden zur Folge haben. Ursache ist häufig Versagen des Regelsystems bei Stromausfall. Dies gilt insbesondere für Dieselmotoren, deren Betrieb nach dem Start von der Stromversorgung unabhängig ist. Nach einer besonderen erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist daher dafür gesorgt, daß die Regelanordnung bei Stromausfall eine maximale Füllung der hydrodynamischen Kupplung sicherstellt. Es ist erfindungsgemäß im Bypaß zu den Steuerventilen ein Sicherheitsventil vorzusehen, das stromlos öffnet und die max. Füllung der hydrodynamischen Kupplung auch bei stromlos geschlossenen Stellventilen sicherstellt, oder die Steuerventile selbst sind insgesamt oder zum Teil als stromlos öffnende Ventile auszulegen.The waiver of the permanent drive of the cooling fan, which for the purpose of efficiency improvement, the noise reduction and the optimization of the operating temperature aimed at can increase the sources of error compared to a simple mechanical drive. The failure of the cooling can result in very serious damage. The cause is often the failure of the control system in the event of a power failure. this applies in particular to diesel engines whose operation is independent of the power supply after starting. After a special embodiment according to the invention is therefore ensured that the control arrangement in the event of a power failure ensures maximum filling of the hydrodynamic coupling. According to the invention, it is in bypass to the control valves to provide a safety valve that opens without current and also the maximum filling of the hydrodynamic coupling with normally closed control valves ensures, or the control valves themselves are in whole or in part designed as normally open valves.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in schematisierter Darstellung in den Zeichnungen zu sehen.Embodiments of the invention can be seen in a schematic representation in the drawings.
Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen
Regelungsanordnung
35Fig. 1 shows an internal combustion engine with a control arrangement according to the invention
35
Klöckner-Humboldt-Deuiz AGKlöckner-Humboldt-Deuiz AG
05.09.1983 D 83/4505.09.1983 D 83/45
Fig. 2 zeigt eine Ausführung der Regelungsanordnung mit Stellventilen mit nach der erwünschten Kennlinie gleichen Querschnittsflächen ·Fig. 2 shows an embodiment of the control arrangement with Control valves with the same cross-sectional areas according to the required characteristic
Fig. 3 zeigt eine Ausführung der Regelungsanordnung mit Stellventilen, deren Quersch
η = 0,1/2...) abgestuft sindFig. 3 shows an embodiment of the control arrangement with control valves, the cross-cut
η = 0.1 / 2 ...) are graduated
Stellventilen, deren Querschnitte nach der Reihe 2n (mitControl valves with cross-sections according to row 2 n (with
In Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 dargestellt, die ein Kühlluftgebläse 2 aufweist, das von der Sekundärseite einer hydrodynamischen Kupplung 3 angetrieben wird. Die Primärseite der Kupplung 3 ist über einen mechanischen Antrieb 4 mit dem Kurbeltrieb 5 der Brennkraftmaschine in antreibender Verbindung. Vom Kurbeltrieb 5 wird weiterhin eine ölpumpe'6 angetrieben, die über eine Zuflußlei£ung 7 • die hydrodynamische Kupplung mit Arbeitsmittel versorgt. Gleichzeitig weist die hydrodynamische Kupplung einen Konstantabfluß 8 auf. In der Zuflußleitung 7 befindet sich eine Gruppe von hydraulische parallel geschalteten Ventilen 9, 10, 11, die von der Regelungsanordnung 12 angesteuert werden. Die Ansteuerung erfolgt in Abhängigkeit der Meßwerte, die von verschiedenen emperaturfühlern 13, 14, . 15. an der Brennkraftmaschine, beispielsweise im Motorraum (13) am Zylinderkopf (14) und in der ölwanne (15) geliefert werden.In Fig. 1, an internal combustion engine 1 is shown, which has a cooling air fan 2, which is from the secondary side a hydrodynamic coupling 3 is driven. The primary side of the clutch 3 is via a mechanical drive 4 with the crank mechanism 5 of the internal combustion engine in driving connection. The crank mechanism 5 continues an oil pump 6 is driven, which via an inflow line 7 • supplies the hydrodynamic coupling with working fluid. At the same time, the hydrodynamic coupling has a constant outflow 8 on. In the inflow line 7 there is a group of hydraulic valves connected in parallel 9, 10, 11, which are controlled by the control arrangement 12. The control takes place depending on the Measured values obtained from various temperature sensors 13, 14,. 15. on the internal combustion engine, for example in the engine compartment (13) on the cylinder head (14) and in the oil pan (15) will.
In Fig. 2 sind zwei dieser Geber 13, 15 beispielhaft dargestellt, die die Regelungseinheit· 12 beaufschlagen. Die Regelungseinheit 12 umfaßt eine Mäximalwerterkennungseinheit 16, an der die größte Sollwertabweichung der einzelnen Temperaturgeber die Ausgangsgröße darstellt, die auf einen nachgeschalteten Regler 17 gegeben wird, dessen Ausgangssignal mittels verschiedener Komperatoren 18, 19, 20 verschiedene Endstufen 21, 22, 23 und damit jeweils ein zusätzliches der Ventile 9, 10, 11 ansteuert, wobei die Ventile jeweils einen gleichen Durchflußquerschnitt freigeben.In FIG. 2, two of these transmitters 13, 15 are shown by way of example, which act on the control unit 12. the Control unit 12 includes a maximum value recognition unit 16, at which the largest setpoint deviation of the individual Temperature sensor represents the output which is given to a downstream controller 17, the output signal of which by means of different comparators 18, 19, 20 different output stages 21, 22, 23 and thus one in each case also controls the valves 9, 10, 11, the valves each having the same flow cross-section release.
Klöckner-Humboldt-Deutz AGKlöckner-Humboldt-Deutz AG
" 9 - 3335259 05.09.1983 " 9 - 3335259 09/05/1983
i * Pig. 3 entspricht im wesentlichen der Fig. 2 mit gleicheni * Pig. 3 corresponds essentially to FIG. 2 with the same
1 Bezeichnungen/ wobei jedoch anstelle der Komperatoren in1 designations / but instead of the comparators in
,j der Regelungsanordnung 12 ein Analog-Digital-Umsetzer 24 j f tritt, der in. der Lage ist, die Stellventile 9, 10, 11 in j 05 unterschiedlicher Kombination anzusteuern, wobei die Ven-, j of the control arrangement 12 an analog-to-digital converter 24 j f occurs, which is able to control the control valves 9, 10 , 11 in j 05 different combinations, the valve
] tile untereinander abgestufte Durchflußquerschnitte auf-] tile flow cross-sections graduated from one another
"I weisen."I wise.
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Claims (8)
151.7 Control arrangement for the temperature-dependent change in the filling of a hydrodynamic coupling with a controllable inlet line and a constantly open outlet of constant cross-section for the cooling fan drive of an internal combustion engine with at least one temperature sensor on the internal combustion engine, with a control unit for converting measured values and with a flow control in the working medium circuit of the hydrodynamic coupling, characterized that several hydraulically parallel 2/2-way valves (9,10,11) are provided as control organs in the Ar-IQ beitsmittelkreis and that the control unit (12) for alternating control of the 2/2-way valves depending on the setpoint deviation of the detected Temperatures is designed.
15th
25Dependence on further operating parameters and to represent the control of the directional control valves (9,10,11) is designed on the basis of the corrected setpoint deviations.
25th
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| DE19833335259 Withdrawn DE3335259A1 (en) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | Control arrangement for the temperature-dependent filling change in a hydrodynamic coupling |
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