Einrichtung zur zwangläufigen, wirtschaftlichen Regelung der Leistung eines aus Brennkraftmascliine und labilem Generator bestehenden lYlaschinensatzes für Fahrzeuge mit elektrischer Kraftübertragung.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur zwanglÏufigen wirtschaftlichen Regelung eines Maschinensatzes für Fahrzeuge.
Unter zwanglaufiger wirtschaftlieher Rege- lung wird dabei verstanden, dass bei jeder Einstellung der Regeleinrichtung zwangläu- fig den Forderungen der Wirtschaftlichkeit Rechnung getragen wird und daher die eingestellte Leistung der Brennkraftmaschine bei geringstem Brennstoffverbrauch un, d gün- stigsten Betriebsbedingungen abgegeben wird.
DerVorteil derZ, wangläufigkeitbesteht ! darin, dass bei der Regelung die Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers, nicht in Anspruch genommen wird. Bez glich der Wirtschaftlichkeit der Regelung gilt folgende Überlegung : Bei einem Fahrzeug schwankt der Leistungsbedarf je nach der geforderten Zugkraft und Geschwindigkeit in weiten Grenzen. Die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung ist durch Drehmoment und Drehzahl bestimmt. Daher bannzum Beispiel für die halbe Leistung entweder das Drehmoment auf die Hälfte vermindert werden bei voller Drehzahl, oder die Drehzahl auf die Hälfte vermindert bei vollem Drehmoment, oder es werden beide Faktoren vermindert, so dass das Produkt derselben den halben Wert erhält.
Durch Versuche kann die GesetzmäBig- keit festgestellt werden, die bei der Einstellung des Drehmomentes und der Dreiizahl eingehalten werden muss, wenn bei jeder Leistung die günstigsten Bedingungen be züglich Brennstoffverbrauch und Betriebs- sicherheit bestehen sollen. Bei der vorliegen- den Einrichtung wird dieser GesetzmäBigkeit bei jeder eingestellten Leistung Rechnung getragen. Sie hat also den Zweck, die wirtschaftliche Regelung zu erreichen, ohne die Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers in Anspruch zu nehmen.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur zwangläufigen wirtschaftlichen Lei stungsregelung für Fahrzeuge mit elektrischer Kraftübertragung. Hierbei ist vorausgesetzt, dass der mit der Brennkraftmaschine gekuppelte und die elektrische Energie für die Bahnmotoren liefernde Generator als selbsterregter, spannungslabiler Generator gebaut ist. Als spannungslabil wird ein selbsterregter Generator bezeichnet, wenn er infolge geringer SÏttigung des magnetischen Kreises auf dem geradlinigen Teil der Mag netisierungskurve arbeitet, somit auf ein geringes Absinken der Drehzahl mit einem starken Abfall der Spannung reagiert.
Ein derartiger Generator hält innerhalb der nor- malen Arbeitsgrenzen die Drehzahl der Brennkraftmaschine praktisch konstant und gestattet ausserdem eine sehr einfache Einstellung der Drehzahl.
Als Brennkra. ftmaschine wird vorzugs- weise ein Dieselmotor verwendet, dessen Drehmoment direkt an der Brennstoffpumpe durch Veränderung der pro Hub eingespritz- ten Brennstoffmenge eingestellt werden kann.
Den Gegenstand der Erfindung bildet nun eine Einrichtung zur Regelung der Leistung eines für Fahrzeuge bestimmten Ma- schinensatzes, der aus einer Brennkraft- masehine und einem mit dieser gekuppelten selbsterregten, spannungslabilen Generator besteht, welcher seine Leistung einem oder mehreren Bahnmotoren zuführt. GemäB dieser Einrichtung wird das f r die Einstellung des Drehmomentes bestimmte, die Brenn- stofförderung regelnde Organ so mit dem für die Einstellung der Drehzahl bestimmten. die Erregung des spannungslabilen Genera tors regelnden Organ gekuppelt, dass bei jeder Einstellung möglichst günstige Arbeits- bedingungen für das Fahrzeug erzielt werden.
Zweckmässigerweise wird die Einrichtung so getroffen, dass mit den vorerwähnten Orga. nen auch noch ein Einstellorgan für den Drehzahlregler der Brennkraftmaschine verbunden ist, so dass jeder Einstellung der beiden andern Organe ein bestimmter Arbeits- bereich des Drehzahlreglers entspricht. Dies hat den Zweck, bei schwach belasteten oder ganz abgeschalteten Bahnmotoren zu verhindern, dass die im Bereich von Jmin und Jmam durch die Erregung des spannungslabilen Generators bestimmte Drehzahl we- sentlich überschritten und damit die Span- nung und der Erregerstrom des Generators zu hoch werden. Die Erregerwicklung wird damit vor Hberbeanspruchung geschützt.
Ausserdem wird durch das Einstellorgan des Drehzahlreglers für das unbelastet langsamlaufende Aggregat die geringste zulässige Drehzahl eingestellt.
Die Zeichnung zeigt eine beispiels- weise Ausführungsform der Einrichtung im Schema und stellt durch Diagramme das cha- rakteristische Verhalten der verwendeten Maschinen dar.
Fig. 1 zeigt das Verhalten des Generators, wenn er mit einem konstanten Drehmoment angetrieben wird ;
Fig. 2 die charakteristischen Brennstoffverbrauchskurven des damit gekuppelten Dieselmotors,
Fig. & eineschematisoheGesamtanord- nung der Einrichtung und die grundsätz- liche Schaltung der elektrischen Kraftüber- tragung.
Der in Fig. 3 dargestellte Generator ist einNebenschlussgenerator,dessenmagneti- scher Ereis bei der betriebsmässigen Hochet- erregung noch keine wesentliche Sättigung des Eisens aufweist. Er besitzt im Erregerkreis einen Vorschalfwiderstand Wv mit Schaltstufen. Fig. 1 gibt f r diesen Generator den Zusammenhang zwischen Drehzahl und Strom bei vollem Drehmoment der Brennkraftmaschine, das heisst, wenn dem Dieselmotor die volle Brennstoffmenge pro Hub zugeführt wird. Werden dem Dieselmotor nur zwei Drittel dieser Brennstoffmenge zugeführt, so liegen die Kurven um wenige Prozente tiefer.
Die Drehzahl ist angenähert gegeben durch die Formel n=K.We
Es bedeutet : n die Drehzahl, welche der Generator bei einem gegebenen Drehmoment automatisch konstanthält, I'V,) den Widerstand des Erregerstromkreises,
Wf den Widerstand der Erregerwick- I ung,
Wv die Widerstände, welche der Erreger- wicklung vorgeschaltet sind.
Dabei ist
We=Wf+Wv
Da die n-Kurven zwischen Jmin und Jmax einen sehr flachen Verlauf zeigen, bleibt in diesem Bereich auch die Leistung praktisch konstant. Sind Jmin und Jmax die Grenzen der bei den Fahrwiderstanden auftretenden Str¯me, so ist also die Leistung von den Fahrwiderständen praktisch unabhÏngig. Wird aber der Fahrbereich berschritten, so kann an den Punkten a-b, c-d, e-f und g-h die Abschlussbewegung des Drehzahlreglers der Brennkraftmaschine einsetzen und ein Ansteigen der Drehzahl verhindern. Wird der Widerstand Wf gleich
Wv ge gemacht, so kann durch ganzes oder teilweisess Kurzschliessen von Wv die Drehzahl im vorliegenden Falle ungefähr zwischen n1300 und n = 650 geändert werden.
Diese Werte von n werden nur bei den Strumen Jmin und Jmax praktisch eingegehalten, während sich bei allen Zwischen- werten von J Drehzahlen einstellen, die um einen geringen Betrag tiefer liegen. Man ist t daher in der Lage, für Teilbelastungen durch Verkleinerung von We eine geringere Drehzahl einzustellen als jene, welche zur Erreichung der Volleistung notwendig ist.
F r Teilbelastungen wird nun die Drehzahl so reguliert, dass für die Brennkraft maschine die günstigsten Betriebsverhalt- nisse bestehen. Hierfür ist vor allem die wirt schaftliche Forderung nach geringstem Brennstoffverbrauch massgebend, doch kommen auch andere Momente, wie die Vermeidung kritischer Drehzahlen, die Einhaltung einer bestimmten Mindestdrehzahl oder die Forde- rung nach geringstem Verschleiss der Trieb werksteile in Betracht. F r die Einstellung der Drehzahl auf die gewünschte Grosse ist, wie vorstehend auseinandergesetzt wurde, nur die entsprechende ¯nderung von We, bezw. Wv am Generator erforderlich, ohne dass an der Brennkraftmaschine irgend eine Verstellung vorgenommen werden muss.
In Fig. 2 ist nun, der Verlauf der Brenn stoffverbrauchskurven eines 150 PSe Dieselmotors ber der abgegebenen Leistung bei verschiedenen Drehzahlen aufgetragen. Man ersieht beispielsweise aus der Kurve für n =1300, da¯ bei der Volleistung von 150 PS der spezifische Brennstoffverbrauch 230 g/PSeh beträgt, während da. s Minimum des Verbrauches von 200 g/PSeh bei 122 PS liegt. Bei Vollast ist der Gesamtverbrauch 34, 5 kg/h und am wirtschaftlichsten Punkte 24,4 kg/h. Diese wirtschaftliche F'ordermenge entspricht einer Einspritzmenge der Brenn stoffpumpe, die nur etwa 70% der Einspritzmenge bei Vollast beträgt.
Der Betrieb eines Dieselmotors mit höchstem mittleren Kolbendruck entspricht nicht dem g nstigsten Verbrauch pro PSh, da bei der Höchstleistung im allgemeinen schon die unvollkommene Verbrennung beginnt. Der wirtschaftlichste Betrieb, das heisst jener, bei dem der geringste Brennstoffverbrauch pro PSh eintritt, liegt vielmehr bei einer etwas geringeren Belastung und entspricht jenem Verhältnis zwischen angesaugtem Luftgewicht und eingespritzter Brennstoffmenge pro Hub, bei dem der für den thermischen Wirkungsgrad günstigste LuftüberschuB besteht.
Man wird also mit einem Fahrzeug, wel- ches mit wechselnder Belastung betrieben wird, dann am sparsamsten fahren, wenn man bei allen vorkommenden Belastungen eine solche Drehzahl und solche Brennstoffeinspritzmenge wÏhlt, daB die Betriebspunkte auf der Einhüllenden c der Brennstoffverbrauchskurven der Fig. 2 liegen.
Dies kann dadurch verwirklicht werden, da¯ der Füllungsregulierhebel der Brenn stoffpumpe mit der Drehzahlregelung des Generators in geeigneter Weise gekuppelt wird. Entsprechend dem Verlaufe der Ein hüllenden c in der Fig. 2 wÏre also, ausgehend bei der Vollaststellung bei n = 1300, bei fallender Belastung vorerst der Füllungsregulierhebel auf geringere F¯rderung der Brennstoffpumpe zu stellen, wodurch bei ab nehmender Leistung zunächst der spezifische Brennstoffverbrauch günstiger wird.
Ist ! die g nsti Stellung des Füllungshebels erreicht, dann wird zur weiteren Verringerung der Leistung die Drehzahl erniedrigt, indem der Widerstand im Nebenschlusskreis'schritt- weise kurzgeschlossen wird. Jedem eingeschal- teten Widerstande im Nebenschlusskreis entsprich nach Fig. 1 eine bestimmte Drehzahl, die über den ga-nzen Fahrbereich annähernd konstant bleibt. Da gleichzeitig am Füllungs- hebel der Brennstoffpumpe die dem günstig- sten Verbrauche entsprechende Einspritzmenge eingestellt ist, müssen die Teilbelastungen mit grösster Wirtschaftlichkeit erfolgen.
In Fig. 3 ist eine Anordnung dargestellt, bei der ein Dieselmotor Verwendung findet, welcher die in Fig. 2 dargestellten Brennstoffverbrauchswerte aufweist und einen Genera-tor antreibt, dessen charakteristisches Verhalten durch Fig. 1 dargestellt ist. Vom Dieselmotor wird die Brennstoffpumpe 3 und der Drehzahlregler 4 angetrieben. Zur Regelung der Drehzahl des Generators 2 dient der Widerstand Wv, zur Regelung der Fordermenge der Brennstoffpumpe das Füllungs- regelorgan 5, welches bei Bewegung in der Richtung z die Fordermenge verkleinert und bei Bewegung in der Richtung o dieselbe vergrössert. Der Drehzahlregler besitzt eine Feder 6, deren Spannung geändert werden kann, um den Arbeitsbereich desselben zu verstellen.
Erfindungsgemäss sind bei der Einrich- tung die Organe für die Einstellung der Drehzahl am Generator und f r die Einstellung des Drehmomentes an der Brenn stoffpumpe miteinander gekuppelt. Zweek mässigerweise wird mit diesel Organen auch die Einstellung des Arbeitsbereiches des Drehzahlreglers des Dieselmotors verbunden.
In Fig. 3 ist dies in der Weise durehgeführt, dass auf einer Welle 7, welche in Lagern 8 durch den Bedienungshebel 9 gedreht werden kann, die Kurvenscheiben 10, 11 und 12 fest aufgesetzt sind. Diese Kurvenscheiben enthalten die Nuten 1'3,14 und 15, deren Form und gegenseitige Lage dem für die Erreichung höchster Wirtschaftlichkeit geltenden Gesetz entsprechend (bezüglich 13 und 14) und je nach dem gewünsch- ten Arbeitsbereich des Drehzahlreglers (bezüglich 15), gewählt sind.
In Nut 13 greift der Winkelhebel 16 mit dem einen Ende ein, während das zweite Ende durch die Stange 17 mit dem Schiebe- kontakt 18 verbunden ist, welcher über die Kontaktschienen 19 und 20, sowie die Ein zelkontakte 21 bis 28 gleiten kann. Mit den Kontakten 25, 26,27 und 28 sind die Abzweigungen des Vorschaltwiderstandes Wv verbunden.
Die Kontakte 22 bis 24 und die damit verbundenen Widerstände gehören nur für den Ubergang von Leerlauf auf die erste Laststellung und sind fürdieEinrichtung nicht wesentlich. Desgleiehen ist der Kon- takt 21, über welchen der Strom durch die Gegenverbundwicklung 29 geschlossen wird nicht zum Wesen der Erfindung gehörig, da dadurch nur eine bekannte Anordnung dargestellt ist, die zur Unterdrückung des Stromes in der Leerlaufstellung dient. Der Nebenschlusskreis wird von der Generatorklemme 30 über dieNebenschlusswicklung 31, die VorschaltwiderstÏnde, die Kontakte 22 bis 28, den Kontaktschieber 18 und die Schiene 20 zur zweiten Genera. torklemme 32 geschlossen.
Der Hauptstrom des Generators führt von der Ankerklemme 301 zum Anker des Bahnmotors 33, über den Stromwender 34, die Feldwicklung 35, zur Kontaktschiene 19, von wo er durch den Kontaktschieber 18 entweder über die Kontaktschiene 20 oder über den Kontakt 21 und die Gegenverbund- wicklung 29 zur zweiten Generatorklemme 32 zurückkehrt.
In Nut 14 greift der Winkelhebel 36 mit dem einen Ende ein, während sich dessen zweites Ende im Schlitz 37 des Füllungs- regelorganes 5 befindet. Letzteres steht unter Wirkung der Zugfeder 38, welche dasselbe in der Richtung des Pfeils o zu bewegen trachtet.
In Nut 15 greift in ähnlieher Weise der Winkelhebel 39 mit dem einen Ende ein, während dessen zweites Ende die Stellung der Muffe 40 und damit die Spannung der Reglerfeder 6 bestimmt. Der Regler 4 ist imstand, bei einer der Federspannung entsprechenden Drehzahl infolge der Fliehkraft der Gewichte 41, über die Muffe 43, die Hohlwelle 43,dieMuffe44,den doppel ajmigen Hebel 45 und einen in Schlitz 46 ein greifenden Zapfen das Füllungsregelorgan 5 im Sinne des Pfeils z zu bewegen. Die Schlitze 37 und 46 ermöglichen somit, dass sowohl die Kurvenscheibe 11, als auch der Regler 4 voneinander unabhängig die Linksbewegung des Füllungsregelorganes 5 bewirken können.
Mit der Welle 7 konnten bei andern Aus führungsvarianten weitere Regelorgane, zum Beispiel für die Einstellung des Einspritzzeitpunktes bei Dieselmaschinen, für die Einstellung des Ziindzeitpunktes und der Brenn stoffdüse bei Vergasermaschinen, für die Einschaltung von Anzeigevorrichtungen, für die Regelung des Bremsvorganges usw. gekuppelt werden.
Die Einrichtung Fig. 3 arbeitet in folgender Weise : Die Brennkraftmaschine wird zum Beispiel durch Druokluft angeworfen, wobei sich der Bedienungshebel 9 in der Nullstellung befindet. Da die Reglerfeder 6 den Mindestdruck für Leerlauf hat, kann die Brennkraftmaschine die Leerlaufdrehzahl nicht übersteigen, weil die Muffe 44 bei höheren Geschwindigkeiten unter der Wirkung der ausschwingenden Gewichte 41 nach rechts versehoben wird und dadurch das Fül lungsregelorgan 5 die Brennstofforderung verringert. In der Nullstellung kann sich der Generator nicht erregen, weil die Gegenverbundwicklung dem Remanenzstrom ent gegenwirkt.
Um das Fahrzeug in Bewegung zu setzen, wird der Bedienungshebel von der Nullstellung nach links bewegt. Der Erfolg dieser Verstellung ist, daB die Gegenverbundwick- lung am Generator abgeschaltet wird und der Nebenschlu¯widerstand zunächst verrin- gert wird. Gleichzeitig wird die Reglerfeder 6 zusammengepresst und die Drehzahl steigt.
Die Kontakte 22,23 und 24 sind tlbergangs- stufen zur ersten Betriebsstellung am Kon- takt 25, bei welchem der Vorschaltwiderstand Wv im Nebenschlussstromkreis kurzgeschlossen ist. In dieser Stellung hält der Generator ungefähr die Hälfte der Hoohst- drehzahl der Brennkraftmaschine ein, vor- ausgesetzt, dass der Wert des genannten Widerstandes Wv gleich dem Feldwider- stand Wf ist. In der Stellung auf Kontakt 25 mussl natürlich die Reglerfeder 6 so stark zusammengepresst sein, dass die Regler- gewichte bei 650 n noch nicht ausschwingen und die Brennstoffzufuhr verringern.
Bei einer höheren Drehzahl hingegen, etwa in den Punkten g und h soll die Brennstoff- forderung durch den Regler verkleinert werden.
Die Kontakte 26,27 und 28 entsprechen in diesem Beispiel den Kurven der Fig. l, bei welchen der Wert des Vorschaltwiderstandes im Nebenschlusskreis 0,5 Wv, 0,8 Wv und v ist. Der Schiebekontakt 18 erreicht den Kontakt 28 zur selben Zeit wie der Bedienungshebel 9 die Stellung 70. Dieser Stellung entspricht beispielsweise nach der Form der Kurve 14 eine Begrenzung der Einspritzmenge auf 70% jener Menge, welehe zum Betriebe der Brennkraftmaschine mit h¯chstem Drehmoment notwendig ist. Nach dem früher Gesagten wird damit gerade der wirtschaftlichste Betrieb des Dieselmotors erreicht.
Bei einer weiteren Verdrehung des Bedienungshebels 9 wird die Leistung des Dieselmotors allmählich erhöht bis in Stellung 100 die Höchstleistung eingestellt ist. Es ist klar, dass durch die Form, und gegenseitige Lage der Kurven 13,14 und 15 jedes beliebige Gesetz verwirklicht werden kann.
Device for the compulsory, economical regulation of the output of an engine set consisting of an internal combustion engine and an unstable generator for vehicles with electrical power transmission.
The invention relates to a device for the compulsory economic control of a machine set for vehicles.
Inevitable economic regulation is understood to mean that every time the regulating device is set, the requirements of economic efficiency are inevitably taken into account and therefore the set output of the internal combustion engine is output with the lowest fuel consumption, unfavorable operating conditions.
The advantage of the Z, there is no doubt! in the fact that the regulation does not require the driver's attention. With regard to the economic efficiency of the control, the following consideration applies: In a vehicle, the power requirement fluctuates within wide limits depending on the required tractive effort and speed. The power output by the internal combustion engine is determined by the torque and speed. Therefore, for example, for half the power, either the torque can be reduced to half at full speed, or the speed reduced to half at full torque, or both factors are reduced so that the product thereof is half the value.
Experiments can be used to determine the regularity that must be observed when setting the torque and the three-figure, if the most favorable conditions with regard to fuel consumption and operational reliability are to exist for every power output. In the present facility, this regularity is taken into account for every service that is discontinued. So its purpose is to achieve economic regulation without drawing the driver's attention.
The invention relates to a device for inevitable economic Lei stungs control for vehicles with electrical power transmission. A prerequisite here is that the generator, which is coupled to the internal combustion engine and which supplies the electrical energy for the railway motors, is built as a self-excited, voltage-unstable generator. A self-excited generator is called voltage unstable if it works on the straight part of the magnetization curve due to the low saturation of the magnetic circuit, thus reacting to a slight drop in speed with a sharp drop in voltage.
Such a generator keeps the speed of the internal combustion engine practically constant within the normal working limits and also allows the speed to be set very easily.
As a fuel. For the machine, a diesel engine is preferably used, the torque of which can be adjusted directly on the fuel pump by changing the amount of fuel injected per stroke.
The subject matter of the invention is a device for regulating the power of a set of machines intended for vehicles, which consists of an internal combustion engine and a self-excited, voltage-unstable generator coupled to it, which supplies its power to one or more rail engines. According to this device, the element that is intended for setting the torque and regulating the fuel delivery is similar to that intended for setting the speed. the excitation of the voltage-unstable generator is coupled so that the most favorable working conditions for the vehicle are achieved with every setting.
Appropriately, the facility is made so that with the aforementioned Orga. A setting element for the speed controller of the internal combustion engine is also connected, so that each setting of the two other organs corresponds to a specific working range of the speed controller. The purpose of this is to prevent the speed determined in the range of Jmin and Jmam by the excitation of the voltage-unstable generator from being significantly exceeded and thus the voltage and the excitation current of the generator from becoming too high in the case of lightly loaded or completely switched off rail motors. The excitation winding is thus protected from excessive stress.
In addition, the setting element of the speed controller sets the lowest permissible speed for the unloaded, slow-running unit.
The drawing shows an example of an embodiment of the device in the scheme and uses diagrams to show the characteristic behavior of the machines used.
Fig. 1 shows the behavior of the generator when it is driven with a constant torque;
2 shows the characteristic fuel consumption curves of the diesel engine coupled therewith,
Fig. & A schematic overall arrangement of the device and the basic circuit of the electrical power transmission.
The generator shown in FIG. 3 is a shunt generator, the magnetic circuit of which does not yet show any significant saturation of the iron when the high-voltage excitation is normal. It has a pre-switching resistor Wv with switching stages in the excitation circuit. For this generator, FIG. 1 shows the relationship between speed and current at full torque of the internal combustion engine, that is, when the diesel engine is supplied with the full amount of fuel per stroke. If only two thirds of this amount of fuel is fed to the diesel engine, the curves are a few percent lower.
The speed is approximately given by the formula n = K.We
It means: n is the speed which the generator automatically keeps constant at a given torque, I'V,) the resistance of the excitation circuit,
Wf is the resistance of the excitation winding,
Wv the resistors which are connected upstream of the excitation winding.
It is
We = Wf + Wv
Since the n-curves between Jmin and Jmax show a very flat course, the power remains practically constant in this area. If Jmin and Jmax are the limits of the currents occurring in the driving resistances, then the power is practically independent of the driving resistances. However, if the driving range is exceeded, the final movement of the speed controller of the internal combustion engine can start at points a-b, c-d, e-f and g-h and prevent the speed from increasing. The resistance Wf becomes equal
If Wv is made, the speed in the present case can be changed approximately between n1300 and n = 650 by short-circuiting Wv in whole or in part.
These values of n are only practically adhered to for the currents Jmin and Jmax, while for all intermediate values of J speeds are set which are lower by a small amount. One is therefore able to set a lower speed for partial loads by reducing We than that which is necessary to achieve full power.
For partial loads, the speed is now regulated so that the most favorable operating conditions exist for the internal combustion engine. For this, the economic requirement for the lowest possible fuel consumption is decisive, but other factors such as avoiding critical speeds, maintaining a certain minimum speed or the requirement for minimal wear and tear on the engine parts can also be considered. For setting the speed to the desired size, as explained above, only the corresponding change in We, respectively. Wv required on the generator without any adjustment having to be made on the internal combustion engine.
In Fig. 2, the course of the fuel consumption curves of a 150 PSe diesel engine is plotted against the power output at different speeds. For example, one can see from the curve for n = 1300 that the specific fuel consumption is 230 g / PSeh at full power of 150 HP, while there. s minimum consumption of 200 g / PSeh is 122 PS. At full load the total consumption is 34.5 kg / h and at the most economical points 24.4 kg / h. This economical demand corresponds to an injection amount of the fuel pump which is only about 70% of the injection amount at full load.
The operation of a diesel engine with the highest mean piston pressure does not correspond to the most favorable consumption per PSh, since the incomplete combustion generally already begins at the highest output. The most economical operation, i.e. the one in which the lowest fuel consumption per PSh occurs, is rather at a slightly lower load and corresponds to the ratio between the weight of air sucked in and the amount of fuel injected per stroke at which there is the most favorable excess of air for thermal efficiency.
With a vehicle that is operated with changing loads, one will drive most economically if one chooses a speed and such a fuel injection quantity for all occurring loads that the operating points lie on the envelope c of the fuel consumption curves of FIG.
This can be achieved by coupling the charge regulating lever of the fuel pump to the speed control of the generator in a suitable manner. Corresponding to the course of the envelope c in FIG. 2, starting with the full load position at n = 1300, when the load is falling, the charge control lever would initially be set to lower fuel pump delivery, which means that the specific fuel consumption is initially more favorable as the power decreases becomes.
Is! When the favorable position of the filling lever is reached, the speed is then reduced to further reduce the power by short-circuiting the resistor in the shunt circuit step by step. According to FIG. 1, each switched-on resistor in the shunt circuit corresponds to a specific speed which remains approximately constant over the entire driving range. Since the injection quantity corresponding to the most favorable consumption is set at the same time on the filling lever of the fuel pump, the partial loads must be carried out with the greatest economic efficiency.
FIG. 3 shows an arrangement in which a diesel engine is used which has the fuel consumption values shown in FIG. 2 and drives a generator whose characteristic behavior is shown in FIG. The fuel pump 3 and the speed controller 4 are driven by the diesel engine. The resistance Wv is used to regulate the speed of the generator 2, and the filling control element 5 to regulate the delivery rate of the fuel pump, which reduces the delivery rate when moving in the direction z and increases it when moving in the direction o. The speed controller has a spring 6, the tension of which can be changed in order to adjust the working range of the same.
According to the invention, the devices for setting the speed on the generator and for setting the torque on the fuel pump are coupled to one another in the device. Secondly, the setting of the working range of the speed regulator of the diesel engine is connected with these organs.
In Fig. 3 this is carried out in such a way that the cam disks 10, 11 and 12 are firmly placed on a shaft 7, which can be rotated in bearings 8 by the operating lever 9. These cam disks contain the grooves 1'3, 14 and 15, the shape and mutual position of which are selected in accordance with the law applicable to achieving the highest level of economy (with regard to 13 and 14) and depending on the desired working range of the speed controller (with regard to 15) .
One end of the angle lever 16 engages in the groove 13, while the second end is connected by the rod 17 to the sliding contact 18, which can slide over the contact rails 19 and 20 and the individual contacts 21 to 28. The branches of the series resistor Wv are connected to the contacts 25, 26, 27 and 28.
The contacts 22 to 24 and the associated resistances belong only to the transition from idle to the first load position and are not essential for the device. Likewise, the contact 21, via which the current through the mating composite winding 29 is closed, does not belong to the essence of the invention, since it only shows a known arrangement which serves to suppress the current in the idle position. The shunt circuit is from the generator terminal 30 via the shunt winding 31, the ballast resistors, the contacts 22 to 28, the contact slide 18 and the rail 20 to the second generator. gate terminal 32 closed.
The main current of the generator leads from the armature terminal 301 to the armature of the railway motor 33, via the commutator 34, the field winding 35, to the contact bar 19, from where it passes through the contact slide 18 either via the contact bar 20 or via the contact 21 and the mating winding 29 returns to the second generator terminal 32.
One end of the angled lever 36 engages in groove 14, while its second end is located in the slot 37 of the filling control element 5. The latter is under the action of the tension spring 38, which tends to move it in the direction of the arrow o.
One end of the angle lever 39 engages in groove 15 in a similar manner, while its second end determines the position of the sleeve 40 and thus the tension of the regulator spring 6. The controller 4 is able, at a speed corresponding to the spring tension as a result of the centrifugal force of the weights 41, via the sleeve 43, the hollow shaft 43, the sleeve 44, the double ajmigen lever 45 and a pin engaging in slot 46, the filling control member 5 in the direction of the arrow z to move. The slots 37 and 46 thus enable both the cam 11 and the controller 4 to be able to effect the left-hand movement of the filling control element 5 independently of one another.
With the shaft 7, other control elements could be coupled in other design variants, for example for setting the injection timing in diesel engines, for setting the ignition timing and the fuel nozzle in carburetor engines, for switching on display devices, for controlling the braking process, etc.
The device Fig. 3 operates in the following way: The internal combustion engine is started, for example, by compressed air, the operating lever 9 being in the zero position. Since the regulator spring 6 has the minimum pressure for idling, the internal combustion engine can not exceed the idling speed because the sleeve 44 is shifted to the right at higher speeds under the action of the swinging weights 41 and thereby the filling regulating member 5 reduces the fuel demand. In the zero position, the generator cannot be excited because the counter-compound winding counteracts the remanence current.
To set the vehicle in motion, the operating lever is moved from the neutral position to the left. The success of this adjustment is that the mating winding on the generator is switched off and the shunt resistance is initially reduced. At the same time the governor spring 6 is compressed and the speed increases.
The contacts 22, 23 and 24 are transition stages to the first operating position at the contact 25, in which the series resistor Wv is short-circuited in the shunt circuit. In this position, the generator maintains approximately half of the maximum speed of the internal combustion engine, provided that the value of the mentioned resistance Wv is equal to the field resistance Wf. In the position on contact 25, the regulator spring 6 must of course be compressed so much that the regulator weights do not yet swing out at 650 n and reduce the fuel supply.
In contrast, at a higher speed, for example at points g and h, the controller should reduce the fuel demand.
In this example, the contacts 26, 27 and 28 correspond to the curves in FIG. 1, in which the value of the series resistance in the shunt circuit is 0.5 Wv, 0.8 Wv and v. The sliding contact 18 reaches the contact 28 at the same time as the operating lever 9, the position 70. This position corresponds, for example, according to the shape of the curve 14, a limitation of the injection amount to 70% of the amount that is necessary to operate the internal combustion engine with the highest torque . According to what was said earlier, the most economical operation of the diesel engine is achieved.
If the operating lever 9 is turned further, the output of the diesel engine is gradually increased until the maximum output is set in position 100. It is clear that any law can be implemented through the shape and mutual position of the curves 13, 14 and 15.