Gerät zur drehzahlabhängigen Regelung von Maschinen Die Erfindung
stellt ein Gerät dar, das die Wirkungsweise einer Maschine oder eines Maschinenteils
abhängig von der Drehzahl so automatisch beeinflußt, daß ein bestimmter vorgeschriebenerZusammenhang
zwischen Drehzahl und Maschinenfunktion gewährleistet ist. Zur Erläuterung des Gerätes
möge folgendes Beispiel dienen: Bei einem Ottomotor mit Einspritzpumpe soll die
eingespritzte Kraftstoffmenge stets so gewählt werden, daß bei allen Betriebszuständen
ein bestimmtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingehalten wird. Durch mechanische Kopplung
von Drosselklappenstellung und Stellung des Regelorgans der Einspritzpumpe wird
dies auch grob erreicht. Die Abhängigkeit der angesaugten Luftmenge von der Motordrehzahl
verlangt aber a) eine drehzahlabhängige Korrektur dieser vorgewählten Einspritzpumpenstellung,
und zwar bei wachsender Drehzahl eine Verstellung nach kleineren Mengen.Device for speed-dependent control of machines The invention
represents a device that the operation of a machine or a machine part
so automatically influenced depending on the speed that a certain prescribed relationship
between speed and machine function is guaranteed. To explain the device
the following example may serve: In a gasoline engine with an injection pump, the
injected fuel amount can always be selected so that in all operating conditions
a certain air-fuel ratio is maintained. By mechanical coupling
of the throttle valve position and the position of the control element of the injection pump
this also roughly achieved. The dependence of the amount of air sucked in on the engine speed
but requires a) a speed-dependent correction of this preselected injection pump position,
with increasing speed an adjustment for smaller quantities.
Die erforderliche Mengenänderung ist b) außerdem bei verschiedenen
Drosselklappenstellungen nicht konstant. Sie wird um so kleiner; je mehr die Drosselklappe
geöffnet ist. Schließlich ist c) der Zusammenhang zwischen Drehzahl und Pumpenstellung
nicht linear, sondern soll einer empirisch gefundenen Kurve folgen: Aus diesen drei
Forderungen ergibt sich .unter Berücksichtigung des in der Zeichnung .dargestellten
Ausführungsbeipiels folgende Regelautomatik: Von der mit Motordrehzahl laufenden
Antriebswelle i der
Einspritzpumpe 2 wird ein Magnet 3 proportional
dieser Drehzahl angetrieben. Zwischen seinen Polschuhen .4 befindet sich ein rKurzschlußläufer
5. Das rotierende Magnetfeld nimmt in bekannter Weise den Kurzsclilüßläüfer mit.
Das entstehende drehzahlabh.ängige Moment wird über einen Seilzug 6 am Wellenstumpf
7 abgenommen, und die drehzahlabhängige Kraft P = f (n) greift an einer Seilscheibe
8 an. Die Winkeländerung der Seilscheibe, die mit dem Regelorgan der Pumpe kraftschlüssig
ist, ist proportional der Einspritzmenge. Sie nimmt mit einer Drehung entgegen dem
Uhrzeiger ab. Andererseits ist die Seilscheibe über eine gegen das Seil um i8o°
versetzte Zugfeder 9 mit der Drosselklappe io mechanisch verbunden.The required change in quantity is b) also not constant with different throttle valve positions. It becomes all the smaller; the more the throttle valve is open. Finally, c) the relationship between speed and pump position is not linear, but should follow an empirically found curve: From these three requirements, the following automatic control results, taking into account the exemplary embodiment shown in the drawing: From the drive shaft i of the injection pump 2 running at engine speed a magnet 3 is driven proportionally to this speed. A short-circuit rotor 5 is located between its pole pieces .4. The rotating magnetic field takes the short-circuit rotor with it in a known manner. The resulting torque dependent on the rotational speed is picked up by a cable 6 on the stub shaft 7, and the rotational speed dependent force P = f (n) acts on a pulley 8. The change in angle of the pulley, which is frictionally connected to the control element of the pump, is proportional to the injection quantity. It decreases with a counter-clockwise turn. On the other hand, the pulley is mechanically connected to the throttle valve 10 via a tension spring 9 offset against the cable by 180 °.
In einem bestimmten Betriebszustand, z. B. Drehzahl ra und Drosselklappenstellung
h (nahezu volle Öffnung), sei die Pumpenhebelstellung h so, daß annähernd die Höchstmenge
gefördert wird (gestrichelte Stellung der Seilscheibe). In diesem Zustand heben
sich Federkraft und Kraft P des Kurzschlußläufers gerade auf, so daß sich eine stabile
Pumpenstellung ergibt. Bei wachsender Drehzahl nimmt P zu, die augenblickliche Kraft
der Gegenfeder 9 überwiegt und dehnt diese etwas weiter aus. Die Seilscheibe bewegt
sich also entgegen dem Uhrzeiger, die geförderte Kraftstoffmenge sinkt wie unter
a) gefordert. Die Abstimmung von Federkraft zu P läßt dabei jede gewünschte Mengenänderung
zu.In a certain operating state, e.g. B. speed ra and throttle position
h (almost full opening), let the pump lever position h such that approximately the maximum amount
is promoted (dashed position of the pulley). Lift in this state
spring force and force P of the squirrel cage just up, so that a stable
Pump position results. As the speed increases, P, the instantaneous force, increases
the counter spring 9 predominates and extends it a little further. The pulley moves
So counterclockwise, the amount of fuel delivered sinks like below
a) required. The adjustment of the spring force to P allows any desired change in quantity
to.
In der soeben beschriebenen Stellung V greift die Gegenfeder 9 senkrecht
zum Drehhebel der Einspritzpumpe an, es kommt also die volle Federkraft zur Wirkung.
Bei DrosselklappenstellungLl (Drosselklappe nahezu geschlossen, ganz ausgezogen
dargestellt) greift die Gegenfeder winkelig zum Drehhebel an. Es kommt nicht mehr
die volle Federkraft zur Wirkung, und bei derselben. Drehzahländerung ergibt sich
eine größere Winkeländerung der Seilscheibe entsprechend der Forderung b). Das Moment
am Kurzschlußläufer nimmt mit wachsender Drehzahl zunächst linear zu, um später
in einer gekrümmten Linie einem Höchstmoment bei einer bestimmten Drehzahl.zuzustreben.
Bei:weiterer Drehzahlerhöhung nimmt das Moment wieder ab. Durch Variation von Luftspalt
zwischen Polschuh und Läufer sowie durch Änderung des elektrischen Widerstandes
des Läufers läßt sich die Steilheit des Anstieges der Kurve P = f (n) und
die Drehzahl für das Maximalmoment verändern. Man wählt diese Variabelen so, daß
die Nutzdrehzahl noch im gekrümmten Teil der Kurve P = f (n) liegt. Damit
und durch entsprechende Ausbildung der Seilscheibe, z. B. variabler Radius, kann
man die gewünschte Kurvenform der Funktion Pumpenstellung = f (n) nachbilden und
erfüllt Forderung c).In the position V just described, the counter spring 9 acts perpendicularly to the rotary lever of the injection pump, so the full spring force comes into effect. In throttle position L1 (throttle valve almost closed, shown fully extended), the counter spring acts at an angle to the rotary lever. The full spring force is no longer effective, and with the same. A change in speed results in a greater change in the angle of the pulley in accordance with requirement b). The torque on the squirrel cage rotor initially increases linearly with increasing speed, in order to strive later in a curved line to achieve a maximum torque at a certain speed. With: further increase in speed, the torque decreases again. By varying the air gap between the pole piece and the rotor and by changing the electrical resistance of the rotor, the steepness of the rise in the curve P = f (n) and the speed for the maximum torque can be changed. These variables are chosen so that the useful speed is still in the curved part of the curve P = f (n) . So and by appropriate training of the pulley, z. B. variable radius, you can simulate the desired curve shape of the function pump position = f (n) and meets requirement c).
Die am Regulierhebel der Pumpe wirksame Verstellkraft kann man durch
Wähl des Verhältnisses von Seilscheiben zu Wellenstumpfdurchmesser, auf dem sich
das Seil aufwickelt, beliebig verstärken, da ja der Kurzschlußläufer für einen bestimmten
Verstellwinkel mehrere Umdrehungen machen kann. Die Kraftverstärkung geht dabei
auf Kosten der Verstellgeschwindigkeit. Wenn man aber berücksichtigt, daß z. B.
bei n = 3000 U/min fünf volle Umdrehungen i/io Sek. beanspruchen, so kann
man ziemlich weit gehen, bis sich eine störende Trägheit des Reglers bemerkbar macht.The adjusting force acting on the regulating lever of the pump can be increased as required by choosing the ratio of pulley to shaft stub diameter on which the rope winds, since the squirrel cage can make several revolutions for a certain adjustment angle. The force gain is at the expense of the adjustment speed. But if you take into account that z. B. claim five full revolutions i / 10 seconds at n = 3000 rpm, you can go quite a long way until a disturbing sluggishness of the controller becomes noticeable.