DE69007866T2

DE69007866T2 - Anlage, um eine Pumpvorrichtung zu steuern.

Info

Publication number: DE69007866T2
Application number: DE69007866T
Authority: DE
Inventors: Naoyuki Moriya; Makoto Sameshima
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 1989-06-21
Filing date: 1990-06-20
Publication date: 1994-10-27
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: CA2019420C; CA2019420A1; JP2752501B2; EP0404540A1; JPH0396671A; EP0404540B1; DE69007866D1; DE404540T1; US5111789A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Steuerung des Drehmoments einer Pumpe eines häufig in Baumaschinen und anderen ähnlichen Maschinen verwendeten Typs, in welchen Regler von einer oder mehreren Pumpen getrieben werden.
Die Fig. 6 ist eine Schemazeichnung, welche die Konfiguration einer herkömmlichen Vorrichtung mit zwei Pumpen darstellt. Ein Motor 1 treibt Pumpen 2a und 2b variabler Förderleistung, welche Taumelscheiben 3a und 3b zur Anderung der Förderströme enthalten. Die Taumelscheiben 3a und 3b werden durch Regler 4a und 4b getrieben. Ein Betätigungshebel 5 stellt einen sich proportional zu seiner Öffnungsposition ändernden Steuerdruck über Leitungen 6a und 6b an die Regler 4a und 4b bereit, so daß eine oder beide der Taumelscheiben 3a und 3b in Abhängigkeit von der Einstellung des Betätigungshebels 5 getrieben werden können.
Die Taumelscheiben 3a und 3b werden außerdem entsprechend dem förderdruck der Pumpen 2a und 2b gesteuert. Eine Positionsänderung der Taumelscheiben ist so begrenzt, daß die Positionsänderung nicht bewirkt, daß der Leistungsbedarf der Pumpe die abgegebene Leistung des Motors bei Belastung, d.h. bei einem hohen förderdruck, übersteigt.
Nunmehr sei auf die fig. 3 verwiesen, in der eine Kennlinie des Motorausgangsdrehmoments dargestellt ist. Im herkömmlichen fall ist die gesamte Förderleistung einer Pumpe innerhalb einer Spanne (über) der abgegebenen Auslegungsleistung des Motors eingestellt. Dies gestattet dem Motor, innerhalb eines Regelbereichs zu arbeiten. Der Regel bereich ist derjenige Bereich der Anderung des Ausgangsdrehmoments des Motors, der die Motordrehzahl über einen relativ engen Bereich steuern kann.
Punkt B liegt am oberen Grenzwert des Regelbereichs. Unterhalb von Punkt B kann die Motordrehzahl durch eine variierende Zahnstangenauslenkung gesteuert werden (d.h. Steuerung der Kraftstoffversorgung), sofern die Zahnstangenauslenkung kleiner bleibt als die maximale Zahnstangenauslenkung. Bei maximaler Zahnstangenauslenkung liegt die Drehzahl in einem Bereich abfallender Drehzahl bzw. in einem Verzögerungsbereich.
Die Kennlinie des Kraftstoffverbrauchs (in der Figur bedeutet eine höhere Drehzahl einen weniger wirtschaftlichen Kraftstoffverbrauch) ist bei der Motordrehzahl in Punkt B nicht günstig, was darauf schließen läßt, daß der Motor nicht effizient arbeitet.
Die Förderleistung jeder Pumpe ist ein fester Wert. Deshalb wird weniger als die halbe Motorleistung gebraucht, wenn nur eine der beiden Pumpen angetrieben wird.
Der Stand der Technik ist mit folgenden Nachteilen behaftet:
(1) Der Motor wird unter ungünstigen hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs unwirtschaftlichen Bedingungen betrieben, und
(2) die verfügbare Motorleistung wird nicht voll genutzt.
Ein weiteres Beispiel einer Steuerungseinrichtung wird in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 50686/1988 beschrieben, in welcher die festlegung einer Pumpenkennlinie der aufgenommen Leistung (Leistungsbedarf) gefordert wird, so daß die Pumpe auf Basis der Motordrehzahl einen bestimmten Arbeitsumfang leistet. Dies erreicht man durch Steuerung der Pumpentaumelscheiben (mit anderen Worten, des Pumpenförderstroms) entsprechend der Pumpenkennlinie des Leistungsbedarfs bzw. der aufgenommenen Leistung und des Pumpenförderdrucks.
Wie aus der fig. 3 ersichtlich ist, ändert sich die Kennlinie der abgegebenen Motorleistung erheblich, je nachdem, ob die Motordrehzahl innerhalb des Regelbereichs, in dem die Motordrehzahl ungeachtet einer geringen Aenderung des Motorausgangsdrehmoments auf einem mehr oder weniger konstanten Niveau gehalten werden kann, oder im Verzögerungsbe reich liegt, wo eine derartige Steuerung unwirksam ist. Deshalb löst die in der obigen japanischen Offenlegungsschrift Nr. 50686/1988 beschriebene Steuerungseinrichtung das Problem nicht, obwohl es erforderlich ist, das von der Pumpe aufgenommene Drehmoment entsprechend demjenigen Bereich zu steuern, in dem die Zahnstangenauslenkung stattfindet.
Ein weiterer Hinweis auf den Stand der Technik findet sich in der GB-2 171 757, auf die sich der Oberbegriff des Anspruchs 1 bezieht.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Steuerung einer Pumpvorrichtung bereitzustellen, welches die dem Stand der Technik innewohnenden obengenannten Probleme verringert.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein System bereitzustellen, welches den Motor unter optimalen Bedingungen betreibt.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung des Drehmoments in einem Motor- und Pumpensystem bereit, in welchem der Motor zum Antrieb einer Vielzahl von Pumpen mit veränderlicher Förderleistung gekoppelt ist, wobei der Motor eine Kraftstoff- Einspritzpumpe besitzt, welche umfaßt: einen Gashebel, eine auf den Gashebel ansprechende Einstelleinrichtung zur Einstellung der Soll-Motordrehzahl, einen Ist-Motordrehzahlsensor, einen auf die Soll-Motordrehzahl ansprechenden Motorausgangsdrehmoment-Rechner, dadurch gekennzeichnet, daß folgendes vorgesehen ist: eine erste Korrekturschaltung mit einer Unterdrehzahl-Einstelleinrichtung, einem ersten Summierer, einer ersten Proportional-Integral-Steuerung zur Berechnung eines ersten Korrekturdrehmoments entsprechend der Differenz zwischen einer Ziel- bzw. Soll-Motordrehzahl und der Ist-Motordrehzahl, einem zweiten Summierer zur Korrektur des Motorausgangsdrehmoments um das erste Korrektur-Drehmoment im Verzögerungsbereich; eine zweite Korrekturschaltung mit einem auf den Gashebel ansprechenden Stangenbefehlswertgenerator zur Generierung eines Stangenbefehlswertes für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzpumpe, einem dritten Summierer, einer zweiten Proportional-Integral-Steuerung zur Berechnung eines zweiten Korrekturdrehmoments entsprechend der Differenz zwischen einem Ist-Stangenbefehlswert und einem maximalen Stangenbefehlswert, einem Summierer zur Korrektur des Motorausgangsdrehmoments um das zweite Korrekturdrehmoment im Regel bereich, einem Komparator, welcher den Stangenbefehlswert mit einem auf den maximalen Stangenbefehlswert bezogenen vorgegebenen Stangenbefehlswert vergleicht, um einen Schalter zu betätigen, wodurch die Pumpe von der ersten Korrekturschaltung gesteuert wird, wenn der Stangenbefehlswert größer oder gleich dem vorgegebenen Stangenbefehlswert ist, und von der zweiten Korrekturschaltung, wenn der Stangenbefehlswert kleiner als der vorgegebene Wert ist.
In einem Bereich niedriger Leistung, in dem der in den Motor eingespritzte Kraftstoff unterhalb des Maximums liegt, erfolgt die Pumpendrehmomentsteuerung durch Vergleich des verfügbaren Drehmoments mit einem vorgegebenen Drehmomentwert, welcher nahe der maximalen Kraftstoffeinspritzung vorliegen würde. In einem Bereich hoher Leistung, in dem der eingespritzte Kraftstoff mindestens dem Maximum entspricht, erfolgt die Pumpendrehmomentsteuerung durch Vergleich des verfügbaren Drehmoments mit einem Drehmomentwert, der bei einer Kombination aus Soll- und Ist-Motordrehzahl vorliegt. Eine Vorspannungsschaltung versetzt den Betriebspunkt stabiler Drehzahl um einen geringen Betrag unter das maximale Drehmoment, wodurch ein Referenzwert, den man als vorgegebenen Wert bezeichnet, entsteht, so daß sich eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit erzielen läßt. In einem System mit mehr als einer Pumpe veränderlicher Förderleistung erfolgt die Steuerung im Bereich niedriger Leistung, obwohl sämtliche in Betrieb befindlichen Pumpen mit maximalem Kraftstoff versorgt werden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht in dem fall, in dem ein Stangenbefehlswert den vorgegebenen Wert überschreitet, eine Einregelung des erforderlichen Motorausgangsdrehmoments T (entsprechend dem Punkt A in der Fig. 3), welches als Pumpendrehmomentbedarf wirkt und der durch einen Gashebel bestimmten Soll-Motordrehzahl entspricht, auf die Pumpen und gleichzeitig eine weitere Korrektur (d.h. Erhöhung) des Pumpendrehmomentbedarfs, so daß die Ist-Motordrehzahl niedriger als die Soll-Motordrehzahl wird. Somit arbeitet der Motor in einem Bereich größerer Stabilität, und die Kraftstoffverbrauchsrate wird verbessert.
Bei geringer Belastung des Motors ist der Stangenbefehlswert kleiner als der vorgegebene Wert; dies ist deshalb möglich, weil nur eine Pumpe angetrieben wird. Ein relativ kleines Motorausgangsdrehmoment T wird den Pumpendrehmomentbedarf erfüllen. Der Pumpendrehmomentbedarf nimmt zu, bis der Stangenbefehlswert der maximalen Stangenauslenkung entspricht, wodurch die Last auf einen Wert ansteigt, welcher nahezu 100% der Motorleistung beansprucht.
Die obigen sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen, in welchen identische Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, erläutert.
fig. 1 ist ein Blockschema einer Pumpendrehmomentsteuerung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Motorpumpensteuerungs systems mit der obigen Drehmomentsteuerung.
Fig. 3 ist ein Graph mit den Kennlinien des Motordrehmoments und des Kraftstoffverbrauchs.
Fig. 4A-4B und die Fig. 5 sind Graphen der Pumpenleistungskennlinien.
Fig. 6 ist eine schematische Zeichnung des Aufbaus eines herkömmlichen Motorpumpensteuerungssystems.
In der nachfolgenden Beschreibung wird auf eine Erläuterung derjenigen Teile und Elemente, welche identisch mit der dem Stand der Technik entsprechenden Steuerschaltung der Fig. 6 sind, verzichtet.
Kurz zusammengefaßt verwendet die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Vorgabefunktion des bei sämtlichen befehlsgesteuerten Motordrehzahlen verfügbaren Drehmoments als Referenz für den Vergleich mit einem verarbeiteten Fehlersignal, welches den tatsächlich durch die Drehzahleinstellung des Motors erzeugten Drehmomentwert anzeigt. Ein System, welches eine wählbare Anzahl aus einer Vielzahl von Pumpen verwendet, ermöglicht den Betrieb bei einer geringeren als der vollen Motorleistung.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, enthält ein Motor 1 eine Kraftstoffeinspritzpumpe und eine Steuerung 7. Die Steuerung 7 steuert die Steuerzahnstange (hierin im weiteren als die Stange bezeichnet) der Kraftstoffeinspritzpumpe. Eine Pumpendrehmomentsteuerung 8 folgt der Steuerung 7. Eine Ist-Motordrehzahl 11 und ein Stangenbefehlswert 23 werden über eine elektrische Signalleitung von der Steuerung 7 an die Pumpendrehmomentsteuerung 8 geschickt. Ein elektrischer/Öldruckwandler 9 erzeugt einen Pumpendrehmomentbefehl für die Pumpendrehmomentsteuerung 8 über eine elektrische Signalleitung. Der Pumpendrehmomentbefehl wird von den Taumelscheibenreglern 4a und 4b in einen Öldruckbefehl gewandelt.
Die Fig. 1 stellt die Pumpendrehmomentsteuerung 8 dar und zeigt eine Soll-Motordrehzahl 10, welche durch die Einstellung eines Gashebels oder einer anderen Einrichtung vorgegeben ist, sowie eine Ist-Motordrehzahl 11, welche die tatsächliche Umlaufgeschwindigkeit des Motors ist. Die im Verzögerungsbereich (siehe Fig. 3) wirksame Pumpendrehmomentaufnahme-Korrekturschaltung umfaßt eine Unterdrehzahlregelung 12 der Motordrehzahl von Punkt A nach Punkt C in der Fig. 3 (im folgenden hierin als Drehzahlabstand US (für underspeed volume) bezeichnet), Summierer 13 und 14, einen Proportionalverstärkungsfaktor K2 15, einen Integralverstärkungsfaktor K1 16, einen Integralfaktor 17, einen Summierer 18 der Proportional- und Integralfaktoren und einen Umwandlungskoeffizienten K3 19 zur Wandlung der Motordrehzahländerung zu einem Drehmomentänderungssignal TF.
Das vom Motor bei der gewählten Drehzahl bereitgestellte Drehmoment ist das von einer Schaltung 20 erzeugte Motorausgangsdrehmomentsignal TE. Das Motorausgangsdrehmomentsignal TE ist mit dem Pluseingang eines Summierers 21 verbunden. Das von den Pumpen aufnehmbare Drehmoment wird berechnet und an den Minuseingang des Summierers 21 gelegt. Das Signal TE und das von den Pumpen aufnehmbare Drehmoment werden im Summierer 21 voneinander subtrahiert, um den Pumpendrehmomentbefehl zu erzeugen.
Werden nicht alle Pumpen zur Aufnahme des Motordrehmoments herangezogen, so werden die Taumelscheiben als Reaktion auf die Stangenein- und -ausgänge anstelle auf Drehzahlein- und -ausgänge gesteuert. In dieser Situation wird die Steuerung im Regel bereich (fig. 3) gehalten.
Eine im Regel bereich (siehe Fig. 3) arbeitende Pumpendrehmomentaufnahme-Korrekturschaltung umfaßt eine voreingestellte maximale Stangenauslenkung 22, den von der Stangensteuerung 7 übergebenen Stangenbefehlswert 23 (der hierin genannte Stangenbefehlswert ist ein Befehlswert an die Motorstangenregler, und die vorliegende Erfindung fordert die Verwendung dieses Befehlswertes zur Steuerung der Pumpentaumelscheiben), einen Summierer 24 zum Summieren der maximalen Stangenauslenkung 22 und des Stangenbefehlswertes 23, einen Integralverstärkungsfaktor K4 25, einen Integralfaktor 26, einen Summierer 27, ein Produkt K5 28 und einen Summierer 29 zum Aufaddieren des Motorausgangsdrehmoments TE und des Ausgangs des Proportionalverstärkungsfaktors K5 28. Der vom Produkt K5 28 bereitgestellte Proportionalverstärkungsfaktor führt einen erforderlichen Umwandlungskoeffizienten ein, um die Stangenänderung in eine Drehmomentänderung zu wandeln. Das Produkt K5 28 wird hierin im folgenden als Proportionalverstärkungsfaktor K5 bezeichnet.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, schaltet ein Schalter 30 zwischen der im Verzögerungsbereich (Fig. 3) und der im Regel bereich (Fig. 3) arbeitenden Pumpendrehmomentaufnahme-Korrekturschaltung um. Der Kontakt "a" des Schalters 30 wird verwendet, wenn der Stangenbefehlswert 23 größer oder gleich ist dem vorgegebenen Wert (90% des Maximums). In diesem Fall spricht der Regler auf die Motordrehzahl an. Die "b"-Seite des Schalters 30 ist geschlossen, wenn der Stangenbefehlswert 23 kleiner als der vorgegebene Wert ist. In diesem Fall spricht der Regler auf Stangenbefehle und -antworten an.
Der Punkt A in der Fig. 3 ist ein Knickpunkt zwischen dem Regel- und dem Verzögerungsbereich. Die Unstetigkeit der Kurve in Punkt A legt die Vermutung nahe, daß ein stabiler Betrieb in der Umgebung dieses Punktes nicht möglich sein dürfte. Um einen stabilen Betrieb aufrechtzuerhalten, wird deshalb die Betriebsbedingung so beeinflußt, daß sie über Punkt A nach Punkt C wandert. Dieser Regeleingriff geschieht durch den Abschnitt der Pumpendrehmomentsteuerung 8 zwischen der Ist- Motordrehzahl 11 und dem Umwandlungskoeffizienten 19. Der Drehzahlabstand (US) 12 inkrementiert die Soll-Motordrehzahl 10 etwas in negativer Richtung, so daß die an den Summierer 14 gelieferte tatsächliche befehlsgesteuerte Drehzahl in der Nähe des Punktes C in der fig. 3 liegt. Die PI-Steuerung erfolgt mittels einer PI (Proportional- und Integral)-Steuerungseinheit, welche die Abschnitte der Pumpendrehmomentsteuerung 8 vom Proportionalverstärkungsfaktor 15 zum Summierer 18 enthält, um die Abweichung ΔN zwischen der Zieldrehzahl und der Ist- Motordrehzahl 11 gegen Null gehen zu lassen. Da der Ausgang der PI- Steuerung die Einheit der Umlaufgeschwindigkeit trägt, wird dieser Ausgang durch den Umwandlungskoeffizienten 19 in ein Drehmoment gewandelt. Der in diesem Stadium verwendete Integralfaktor 17 der PI-Steuerung hat zur Verbesserung des Regelverhaltens maximale und minimale Werte. Der Ausgang des obigen Umwandlungskoeffizienten 19 wird vom Motorausgangsdrehmoment TE im Summierer 21 subtrahiert, um den Pumpendrehmomentbefehl zu erzeugen.
Die fig. 4A und 4B stellen den Druck in Abhängigkeit von den Förderstrombedingungen für ein System mit zwei Motoren dar. Die Fig. 5 stellt den Druck in Abhängigkeit vom Förderstrom bei Betrieb mit einem Motor dar. Die waagerechten Achsen in diesen Figuren geben die Förderdrücke P1 und P2 der Pumpen an, und die senkrechten Achsen zeigen die Förderströme Q1 und Q2 der Pumpen. Die mit PS1 und PS2 in den Figuren dargestellten Kurven (d.h. Hyperbeln) können zur Berechnung der Pumpenleistung herangezogen werden (P1 x Q1 bzw. P2 x Q2). Die vorliegende Erfindung fordert die Steuerung der Pumpendrehmomentaufnahme (dasjenige Lastmoment, welches die Pumpen vom Motorausgangsdrehmoment in Form des Pumpenförderdrucks multipliziert mit dem Pumpenförderstrom aufnehmen). Dies entspricht der Steuerung der Betriebspositionen entlang der Pumpenleistungskurven PS1 und PS2 in den Figuren. Des weiteren entspricht die hierin angesprochene Leistung dem mit der Motordrehzahl multiplizierten Motordrehmoment. Bei konstanter Motordrehzahl beträgt das Verhältnis von Motorleistung zu Motordrehmoment 1 : 1. Bei zwei Pumpen entspricht die Summe aus der Leistung PS1 der einen Pumpe 2A und der Leistung PS2 der anderen Pumpe 2B der maximalen Motorleistung.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, erhält man im Betrieb bei einer Ist-Motordrehzahl 11 unterhalb der Soll-Drehzahl die Ist-Motordrehzahl links von Punkt C in der fig. 3. Der Motor ist bei dieser Bedingung überlastet. Der Ausgang ΔN des Summierers 13 ist positiv, wodurch der Steuerausgang der PI (Proportional- und Integral)-Steuerung positiv wird. Dieser durch Multiplikation mit dem positiven Umwandlungskoeffizienten K3 zur Erzeugung des Signals TF modifizierte Steuerausgang wird im Summierer 21 vom Motorausgangsdrehmoment TE subtrahiert. Wird der Pumpendrehmomentbefehl auf Basis des obigen Wertes verringert, so bewegt sich die Pumpenleistung entlang der Kurven PS1 und PS2 in Richtung der unteren linken Abschnitte in den Fig. 4A und 4B. Zusammengefaßt bedeutet dies, daß als Reaktion auf die verringerte Motorbelastung die Motordrehzahl allmählich absinken kann.
Wenn dagegen in Punkt C der fig. 3 die Ist-Motordrehzahl 11 höher ist als die Soll-Drehzahl, so ist die Pumpendrehmomentaufnahme geringer als der Sollwert. ΔN ist negativ, und der Steuerausgang multipliziert mit dem Umwandlungskoeffizienten K3 19 legt an den Summierer 21 einen Wert TF, welcher das Motorausgangsdrehmoment TE um einen Betrag gleich dem Umwandlungskoeffizienten K3 übersteigt. Dies veranlaßt die Betriebspunkte, entlang der Pumpenleistungskurven PS1 und PS2 in Richtung des oberen rechten Abschnitts der Fig. 4A und 4B zu wandern. Die resultierende höhere Motorbelastung hat das Bestreben, die Motordrehzahl allmählich zu senken, bis sie im Bereich der Solldrehzahl bei Punkt C eingeregelt ist.
Durch die Darstellung in der Fig. 3 wird offensichtlich, daß die Regelung der Motordrehzahl auf die Solldrehzahl im Punkt C durch die Steuerung der Pumpentaumelscheiben hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit vorteilhaft ist.
Die folgende Erläuterung betrifft den Betrieb, wenn nur eine Pumpe durch den Betätigungshebel gesteuert wird.
Man arbeitet im Einpumpenbetrieb, wenn die Gesamtbelastung des Motors klein ist. Der Stangenbefehlswert 23 von der Stangensteuerung 7 ist kleiner als der vorgegebene Wert, und deshalb wird der Kontakt "b" des Schalters 30 (Fig. 1) gewählt. Der Steuereingriff von der maximalen Stangenauslenkung 22 an den Summierer 29 bewirkt, daß sich der Punkt B in der Fig. 3 dem Punkt A im Regel bereich so weit wie möglich nähert. Auch in diesem Stadium fungiert das obenbeschriebene Ausgangsdrehmoment TE als Basis des Steuereingriffs.
Die maximale Stangenauslenkung 22 entspricht der Stangenauslenkung in Punkt A der fig. 3. Hier bewirkt der vom Integralverstärkungsfaktor 25 abgeleitete und an den Proportionalverstärkungsfaktor 28 gelegte Ausgang der PI-Steuerung, daß der Stangenbefehlswert 23 identisch der maximalen Stangenauslenkung 22 wird. Das heißt, die Differenz ΔR zwischen ihnen nähert sich Null, wodurch die Pumpendrehmomentaufnahme zunimmt. Wie oben beschrieben, stellt der Proportionalverstärkungsfaktor 28 einen faktor zur Umwandlung von der Einheit der Stangenauslenkung in diejenige des Drehmoments bereit.
Der Ausgang des Proportionalverstärkungsfaktors 28 und das Motorausgangsdrehmoment TE, welches der Ausgang der Motorausgangsdrehmoment- Kennlinie 20 ist, werden im Summierer 29 addiert, um den Pumpendrehmomentbefehl zu erzeugen. Der Integralfaktor K4 25 in der PI-Steuerung verfügt über maximale und minimale Werte, welche gewählt werden, um ein Durchgehen des Motors zu verhindern.
Die obige Bedingung wird durch die Leistungskennlinie der fig. 5 dargestellt. Die Darstellung bezieht sich auf das Beispiel, in welchem nur die die Leistungskurve PS1 erzeugende Pumpe 2A wirksam ist. Es sei darauf aufmerksam gemacht, daß die Position der Leistungskurve PS1 in der fig. 5 gegenüber der entsprechenden Kurve in der Fig. 4A erheblich höher und rechts von dieser liegt. Diese Differenz gibt den höheren Leistungsbedarf der Einzelpumpe an. Ungeachtet dessen kann der Betriebspunkt auf der Motorausgangsdrehzahl-Kennlinie der Fig. 3 nicht weit genug verschoben werden, um Punkt A zu erreichen, wenn die maximale Leistung einer Pumpe kleiner als die maximale Leistung des Motors ist. In diesem Fall ist die Rückkehr zum Mehrpumpenbetrieb angezeigt.
Selbst bei Verwendung zweier Pumpen kann bei geringer Betriebslast, wie sie beispielsweise bei Feineinstellungen vorliegt, eine Steuerung ähnlich der obenbeschriebenen Einpumpensteuerung vorgenommen werden, wobei sich der an die beiden Pumpen abgesetzte Pumpendrehmomentbefehl zur Erzeugung einer Leistungssumme der Leistung bei vollbelasteter Einzelpumpe gemäß Fig. 5 annähert. Da die Taumel scheibenregler 4a und 4b ebenfalls durch den Steuerdruck des Betätigungshebels 5 getrieben werden, ist die Fähigkeit der Feineinstellung mit der Implementierung eines Ölhydraulikdruckkreises sichergestellt, welcher dem Steuerdruck Priorität erteilt.
Wie oben beschrieben, gestattet ein der vorliegenden Erfindung entsprechendes Steuerungsverfahren folgendes:
(1) Im Falle starker Belastung, in dem sämtliche Pumpen in Betrieb sind, wird die Motorleistung in vollem Umfang in einem sicheren Bereich genutzt, wobei außerdem der Motor in einem Betriebsbereich arbeitet, in dem sich eine gute Kraftstoffwirtschaftlichkeit erzielen läßt; und
(2) im Falle eines gering belasteten Motors bei Verwendung beispielsweise einer Pumpe wird die Motorleistung in vollem Umfang genutzt.
Mit einem Pumpendrehmoment entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es möglich, nahezu 100% der Motorleistung zu nutzen, um auf eine starke Last zu reagieren, bei welcher alle Pumpen eingesetzt werden. Dieser Betrieb erfolgt bei einer stabilen Motorleistungsbedingung, wodurch der Motor mit einer wirtschaftlichen Kraftstoffverbrauchsrate mittels der Korrektur der Pumpendrehmomentaufnahme, die die Basis der Pumpentaumelscheibensteuerung bildet, in einer solchen Weise betrieben wird, daß die Ist-Motordrehzahl auf einen Wert unterhalb der Soll-Motordrehzahl eingeregelt wird. Bei geringer Belastung werden nahezu 100% der Motorleistung genutzt, indem die Pumpendrehmomentaufnahme in einer solchen Weise korrigiert wird, daß der Stangenbefehlswert nahe der maximalen Stangenauslenkung liegt.

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern des Drehmoments in einem Motor- und Pumpen-System, in dem der Motor (1) zum Antreiben von mehreren Pumpen (2) mit variabler förderleistung gekoppelt ist, wobei der Motor (1) eine Kraftstoff-Einspritzpumpe aufweist, mit:

einem Gashebel,

einer Soll-Motordrehzahl-Einstellvorrichtung (10), die auf den Gashebel anspricht,

einem Ist-Motordrehzahl-Sensor (11),

einem Motorausgangsdrehmoment-Rechner (20), der auf die Soll-Motordrehzahl anspricht,

gekennzeichnet durch

eine erste Korrekturschaltung mit Unterdrehzahl-Einstellmitteln (12, 13), einem ersten Summierer (14), einem ersten Proportional-Integral- Regler (15 bis 18) zum Errechnen eines ersten Korrektur-Drehmomentes (TF) entsprechend der Differenz (N) zwischen einer Soll-Motordrehzahl und der Ist-Motordrehzahl einem zweiten Summierer (21) zum Korrigieren des Motorausgangsdrehmomentes (TE) durch das erste Korrekturdrehmoment (TF) im Verzögerungsbereich;

eine zweite Korrekturschaltung mit einem Stangenbefehlswertgenerator (23), der auf den Gashebel anspricht, zum Erzeugen eines Stangenbefehlswertes zum Steuern der Kraftstoff-Einspritzpumpe,

einem dritten Summierer (24), einem zweiten Proportional-Integral-Regler (25 bis 27) zum Errechnen eines zweiten Korrekturdrehmomentes entsprechend der Differenz (R) zwischen einem Ist-Stangenbefehlswert und einem maximalen Stangenbefehlswert, einem Summierer (29) zum Korrigieren des Motorausgangsdrehmomentes (TE) durch das zweite Korrekturdrehmoment in dem Regel bereich;

ein Komparator, welcher den Stangenbefehlswert mit einem auf den maximalen Stangenbefehl swert bezogenen vorbestimmten Stangenbefehlswert vergleicht, um einen Schalter (30) zu betätigen, wodurch die Pumpe mittels der ersten Korrekturschaltung, wenn der Stangenbefehlswert größer oder gleich dem vorbestimmten Stangenbefehlswert ist, und mittels der zweiten Korrekturschaltung gesteuert wird, wenn der Stangenbefehlswert kleiner als der vorbestimmte Wert ist.