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DE4238998A1 - Hydrostatic drive for car auxiliaries - has parallel hydromotor circuits for fan and generator with electronic control of pressurised fluid supply from pump - Google Patents

Hydrostatic drive for car auxiliaries - has parallel hydromotor circuits for fan and generator with electronic control of pressurised fluid supply from pump

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Publication number
DE4238998A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
generator
pump
fan
hydraulic motor
hydrostatic drive
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Withdrawn
Application number
DE4238998A
Other languages
German (de)
Inventor
Uwe Dipl Ing Altmann
Heinrich Dipl Ing Loedige
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Priority to DE4238998A priority Critical patent/DE4238998A1/en
Publication of DE4238998A1 publication Critical patent/DE4238998A1/en
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K25/00—Auxiliary drives
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    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H61/0202—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric
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Abstract

A hydrostatic drive in a car for both the cooling fan of a heat exchanger and the generator uses a load pressure-controlled pump driven by the engine. Each circuit uses a hydromotor supplied with pressurised fluid by the pump, the two circuits being in parallel. The generator is run at constant speed. There are solenoid-operated proportional throttle valves (43) for the fluid to the hydromotors fed by an electronic control unit (60), which receives signals from a temperature sensor at the fan and a speed sensor at the generator. The control unit has a pre-defined program of operation. ADVANTAGE - Load on the pump is constantly matched to the requirements of the fan and the generator to maintain max. efficiency at all times.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem hydrostatischen Antrieb nach der Gattung des Anspruchs 1. Bei einer solchen beispielsweise aus der DE-OS 34 10 071 bekannten, lastdruckabhängigen Anlage wird der För­ derstrom für den Hydromotor des Kühlergebläses von einem als 4/2-We­ geventil ausgebildeten Steuerventil bestimmt, das von einem von der Temperatur des Kühlmittels beeinflußten Wärmedehnstoffelement betä­ tigt wird. Der in einem parallelen Stromkreis liegende Hydromotor für das zweite Nebenaggregat wird über ein Prioritätsventil stets bevorzugt mit Druckmittel versorgt. Die bekannte Hydraulikanlage ar­ beitet durch die stetige Anpassung an die auftretende Last mit nie­ drigem Energieverlust, ihre Steuereinrichtung ist jedoch aufwendig.The invention is based on a hydrostatic drive according to the Genus of claim 1. In such a case, for example from the DE-OS 34 10 071 known, load pressure-dependent system, the För derstrom for the hydraulic motor of the radiator fan from a 4/2-We Valve trained control valve determined by one of the Temperature of the coolant influenced thermal expansion element is done. The hydraulic motor in a parallel circuit for the second auxiliary unit is always a priority valve preferably supplied with pressure medium. The well-known hydraulic system ar works with never by the constant adaptation to the occurring load third energy loss, but their control device is complex.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäße hydrostatische Antrieb mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß bei laufender An­ passung der Leistungsaufnahme der Verstellpumpe an die anliegende Last des Generators und an die des Kühlergebläses die Drehzahl des Elektrogenerators stetig im Bereich des maximalen Wirkungsgrades ge­ regelt und die Drehzahl des Kühlergebläses stets an den jeweiligen Bedarf an Kühlerleistung angepaßt wird, wobei zur Regelung der dafür erforderlichen Förderströme zu den beiden Hydromotoren zwei gleich­ artige Stromregeler angeordnet und, was eine vorteilhafte Verein­ fachung der Anlage bedeutet.The hydrostatic drive according to the invention with the characteristic Features of claim 1 has the advantage that with ongoing on Matching the power consumption of the variable pump to the adjacent one Load of the generator and to that of the radiator fan the speed of the  Electric generator constantly in the range of maximum efficiency regulates and the speed of the radiator fan always at the respective Demand for cooler performance is adjusted, being used to regulate it required flow rates to the two hydraulic motors two the same arranged like current regulator and what an advantageous association to multiply the system means.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach dem Hauptanspruch geht aus dem Unteranspruch hervor.Another advantageous embodiment of the invention according to the The main claim arises from the sub-claim.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt, die einen hydrostatischen Antrieb von Nebenaggregaten in einem Kraftfahrzeug in schematischer Darstellung zeigt, und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing represents a hydrostatic drive of auxiliary units in shows a motor vehicle in a schematic representation, and is in following described in more detail.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

In einem Kraftfahrzeug ist mit dessen Brennkraftmaschine 10 eine an sich bekannte LS-Pumpe 11 antriebsmäßig verbunden, die eine ver­ stellbare Pumpe 12 und eine dieser zugeordnete lastabhängige Ver­ stelleinrichtung 13 aufweist. Die LS-Pumpe 11 hat einen mit einem Vorratsbehälter 14 verbundenen Sauganschluß 15, einen mit einer För­ derleitung 16 verbundenen Arbeitsstromausgang 17 sowie einen mit ei­ ner Steuerdruckleitung 18 verbundenen Steuerdruckeingang 19. Die Förderleitung 16 teilt sich in eine zu einem ersten Hydromotor 21 führenden Zweigleitung 23 eines ersten Kreises und in eine zweite zu einem zweiten Hydromotor 22 führenden Zweigleitung 24 eines zweiten Kreises. Von den Hydromotoren 21, 22 führen Rückführungsleitungen 25, 26, 27 über ein Filter 28 zurück zum Vorratsbehälter 14. In a motor vehicle with its internal combustion engine 10 a known LS pump 11 is drivingly connected, which has a ver adjustable pump 12 and a load-dependent adjusting device 13 associated therewith. The LS pump 11 has a suction port 15 connected to a reservoir 14 , a working flow outlet 17 connected to a feed line 16 and a control pressure input 19 connected to a control pressure line 18 . The delivery line 16 is divided into a branch line 23 of a first circuit leading to a first hydraulic motor 21 and into a second branch line 24 of a second circuit leading to a second hydraulic motor 22 . Return lines 25 , 26 , 27 lead from the hydraulic motors 21 , 22 back to the storage container 14 via a filter 28 .

Der erste Hydromotor 21 treibt einen Elektrogenerator 31 oder alter­ nativ zwei kleinere Elektrogeneratoren 31, 32 an, die elektrische Energie für das elektrische Bordnetz des Kraftfahrzeugs erzeugen. Der zweite Hydromotor 22 treibt ein Laufrad 33 an, welches Kühlluft durch einen Wärmetauscher 34 des Kühlmittelkreislaufs der Brenn­ kraftmaschine 10 fördert.The first hydraulic motor 21 drives an electrical generator 31 or, alternatively, two smaller electrical generators 31 , 32 , which generate electrical energy for the electrical system of the motor vehicle. The second hydraulic motor 22 drives an impeller 33 , which promotes cooling air through a heat exchanger 34 of the coolant circuit of the internal combustion engine 10 .

Um die Drehzahl des Elektrogenerators 21 im Bereich des maximalen Wirkungsgrades zu regeln und um die Drehzahl des Laufrades 33 nach der Temperatur des den Wärmetauscher 34 durchströmenden Kühlmittels zu steuern, sind den Hydromotoren 21, 22 je eine gleichartige Strom­ regeleinrichtung 41, 42 vorgeschaltet, die die Volumenströme dem Be­ darf anpassen. Die beiden Stromregeleinrichtungen 41, 42 weisen je ein Proportionaldrosselventil 43 mit einem Betätigungs-Elektromagnet 44 und eine an diesem eine bestimmte Druckdifferenz einstellende Druckwaage 45 auf, die mit dem Proportionaldrosselventil 43 als lastunabhängiger Stromregler zusammenarbeitet. Die Drücke vor dem als 2/2-Wegeventil mit stetigem Übergang ausgebildeten Proportional­ drosselventil 43 und vor dem Hydromotor 21 bzw. 22 wirken über Lei­ tungen 46, 47 auf die Druckwaage 45 steuernd ein, die zusätzlich auf der Seite, auf der der Hydromotoreingangsdruck herrscht, von einer Feder 50 vorbelastet ist. Ferner wirken die Drücke am Eingang der beiden Hydromotoren 21, 22 über Steuerdruckleitungen 48, 49 auf ein Wechselventil 51, mit dessen Ausgang die zum Steuerdruckeingang 19 führende Steuerdruckleitung 18 verbunden ist. Ferner ist ein Druck­ begrenzungsventil 52 zwischen dem Arbeitsstromausgang 17 der LS-Ver­ stellpumpe 11 und der Rückführleitung 27 angeordnet.In order to regulate the speed of the electric generator 21 in the range of maximum efficiency and to control the speed of the impeller 33 according to the temperature of the coolant flowing through the heat exchanger 34 , the hydraulic motors 21 , 22 are each connected to a similar current control device 41 , 42 , which the Adjust volume flows to suit requirements. The two flow control devices 41 , 42 each have a proportional throttle valve 43 with an actuating electromagnet 44 and a pressure compensator 45 which adjusts a certain pressure difference thereon and which cooperates with the proportional throttle valve 43 as a load-independent current regulator. The pressures in front of the proportional throttle valve 43 , which is designed as a 2/2-way valve with a constant transition, and in front of the hydraulic motor 21 and 22 act via lines 46 , 47 on the pressure compensator 45 , which also acts on the side on which the hydraulic motor input pressure prevails is preloaded by a spring 50 . Furthermore, the pressures at the input of the two hydraulic motors 21 , 22 act via control pressure lines 48 , 49 on a shuttle valve 51 , to the output of which the control pressure line 18 leading to the control pressure input 19 is connected. Furthermore, a pressure relief valve 52 is arranged between the working flow output 17 of the LS-Ver pump 11 and the return line 27 .

Zum Regeln bzw. Steuern der Drehzahlen der beiden Hydromotoren 21, 22 ist ferner ein elektronisches Steuergerät 60 vorgesehen, das die Elektromagnete 44 der Proportionaldrosselventile 43 über elektrische Leitungen 61, 62 ansteuert. Die Größe der Steuerströme für die Elek­ tromagnete 44 wird vom Steuergerät 60 aufgrund der Drehzahl bzw. Frequenz des vom ersten Hydromotor 21 angetriebenen Elektrogene­ rators 31 und von der Temperatur des durch den Wärmetauscher 34 fließenden Kühlmittels aufbereitet. Dazu ist das Steuergerät 60 über eine elektrische Leitung 61 mit der sog. W-Klemme des Elektrogene­ rators 31 und über eine elektrische Leitung 65 mit einem Temperatur­ sensor 66 am Ausgang des Wärmetauschers 34 verbunden.To regulate or control the speeds of the two hydraulic motors 21 , 22 , an electronic control unit 60 is also provided, which controls the electromagnets 44 of the proportional throttle valves 43 via electrical lines 61 , 62 . The size of the control currents for the electromagnets 44 is processed by the control unit 60 on the basis of the speed or frequency of the electric generator 31 driven by the first hydraulic motor 21 and the temperature of the coolant flowing through the heat exchanger 34 . For this purpose, the control device 60 is connected via an electrical line 61 to the so-called. W terminal of the electric generator 31 and via an electrical line 65 to a temperature sensor 66 at the outlet of the heat exchanger 34 .

Die beschriebene hydraulische Anlage arbeitet wie folgt:The hydraulic system described works as follows:

Beim Starten der Brennkraftmaschine 10 befinden sich die beiden Ven­ tile 43 in Schließstellung, so daß die Energieaufnahme der Pumpe 12 sehr gering ist. Bei Erreichen der Leerlaufdrehzahl wird das dem Hy­ dromotor 21 des Elektrogenerators 31 zugeordnete Proportional­ drosselventil 43 geöffnet, und zwar so weit, daß der durchfließende Förderstrom den Hydromotor 21 bereits mit der Solldrehzahl antreibt, wobei der angetriebene Elektrogenerator 31 im Bereich mit maximalem Wirkungsgrad arbeitet. Bei steigender Drehzahl bzw. Arbeitsdrehzahl der Brennkraftmaschine 10 steuert das Steuergerät 60 das Proportio­ naldrosselventil 43 im Elektrogeneratorkreis aufgrund des Drehzahl­ signals so an, daß jeweils ein die Solldrehzahl aufrechterhaltender Volumenstrom das Proportionaldrosselventil 43 zum Hydromotor 21 passiert. Ist nach dem Starten die Betriebstemperatur der Brenn­ kraftmaschine 10 erreicht und eine Kühlung erforderlich, was durch den Temperatursensor 66 dem Steuergerät 60 signalisiert wird, wird vom Steuergerät 60 auch das dem Hydromotor 22 zugeordnete Proportio­ naldrosselventil 43 geöffnet. In Abhängigkeit von der Höhe der Tem­ peratur der die Solltemperatur übersteigenden Temperaturdifferenz der Kühlflüssigkeit wird das Proportionaldrosselventil 43 vom Steuergerät 60 so angesteuert, daß sich eine mehr oder minder hohe Förderstromrate einstellt, wobei sich die Drehzahl des Laufrades 33 entsprechend einstellt. Beim Betrieb eines der beiden oder beider Hydromotoren 21, 22 stellt sich an deren Eingang jeweils ein Last­ druck ein, der sich auf das Wechselventil 51 fortpflanzt. Der je­ weils höhere Steuerdruck stellt das Wechselventil 51 durch und wirkt auf den Steuerdruckeingang 19 dar Verstelleinrichtung 13 der LS-Ver­ stellpumpe 11, so daß deren Pumpe 12 auf den erforderlichen Förder­ strom eingestellt wird.When starting the engine 10 , the two Ven tile 43 are in the closed position, so that the energy consumption of the pump 12 is very low. When the idling speed is reached, the proportional throttle valve 43 assigned to the hydraulic motor 21 of the electric generator 31 is opened so far that the flow rate flowing through it already drives the hydraulic motor 21 at the desired speed, the driven electric generator 31 operating in the area with maximum efficiency. With increasing speed and working speed of the internal combustion engine 10, the controller 60 controls the proportio naldrosselventil 43 in the electric generator circuit due to the rotational speed signal in such a way that in each case a the target speed-maintaining volume flow passes the proportional throttle valve 43 to the hydraulic motor 21st If the operating temperature of the internal combustion engine 10 is reached after starting and cooling is required, which is signaled to the control unit 60 by the temperature sensor 66, the control valve 60 also opens the proportional throttle valve 43 associated with the hydraulic motor 22 . Depending on the height of the temperature of the temperature difference of the coolant exceeding the target temperature, the proportional throttle valve 43 is controlled by the control device 60 so that a more or less high flow rate is set, the speed of the impeller 33 being adjusted accordingly. When operating one of the two or both hydraulic motors 21 , 22 , a load pressure is set at the input, which propagates onto the shuttle valve 51 . The ever higher control pressure sets the shuttle valve 51 and acts on the control pressure input 19 is adjusting device 13 of the LS-Ver pump 11 , so that its pump 12 is set to the required flow rate.

Die LS-Verstellpumpe 11 hat vorzugsweise eine maximale Förder­ leistung, die etwas kleiner ist als die maximale Aufnahmeleistung der beiden Hydromotoren 21, 22 zusammen. Bei normalem Betrieb der Brennkraftmaschine 10 ist die gewählte Förderleistung der LS-Ver­ stellpumpe 11 völlig ausreichend. Mitunter ist zeitweise aber eine Kühlleistung erforderlich, bei der der Hydromotor 22 des Laufrades 33 auf maximale Leistung gebracht werden muß. Läuft in einem solchen Fall der Hydromotor 21 bereits im Bereich mit hoher Maximalleistung, steuert das Steuergerät 60 das Proportionaldrosselventil 43 für den Hydromotor 21 des Elektrogenerators 31 so an, daß das Proportional­ drosselventil 43 die Förderrate für den Hydromotor 21 soweit zu­ rücknimmt, so daß die Maximalleistung des Hydromotors 22 für das Kühlergebläse 33 aufrechterhalten werden kann. In diesem Fall wird die fehlende Elektroenergie abhängig von der Zuschaltung der elek­ trischen Verbraucher von der Batterie der Elektro-Ausrüstung des Kraftfahrzeugs entnommen. Durch ein solches Leistungs-Management zwischen Generator- und Kühlergebläseantrieb ist eine LS-Verstell­ pumpe 11 mit einer maximalen Förderleistung ausreichend, die ge­ ringer ist als die Gesamtaufnahmeleistung der beiden Hydromotoren 21, 22.The LS variable displacement pump 11 preferably has a maximum delivery capacity which is somewhat less than the maximum absorption capacity of the two hydraulic motors 21 , 22 together. During normal operation of the internal combustion engine 10 , the selected delivery capacity of the LS variable displacement pump 11 is completely sufficient. Occasionally, however, a cooling capacity is required, in which the hydraulic motor 22 of the impeller 33 must be brought to maximum capacity. Runs in such a case, the hydraulic motor 21 already in the field with a high maximum power, the control device 60 of the electric generator 31 controls the proportional throttle valve 43 for the hydraulic motor 21 in such a way that the proportional to back takes throttle valve 43, the feed rate for the hydraulic motor 21 so far, so that the Maximum power of the hydraulic motor 22 for the radiator fan 33 can be maintained. In this case, the missing electrical energy is taken from the battery of the electrical equipment of the motor vehicle, depending on the connection of the electrical consumers. Such a power management between the generator and cooler blower drive makes an LS variable displacement pump 11 with a maximum delivery capacity sufficient, which is lower than the total input power of the two hydraulic motors 21 , 22 .

Claims (2)

1. Hydrostatischer Antrieb eines Kühlergebläses an einem Wärme­ tauscher und eines anderen Nebenaggregats in einem Kraftfahrzeug mit einer von dessen Brennkraftmaschine angetriebenen, lastdruckgeregel­ ten Verstellpumpe, mit zwei von dieser mit Druckmittel versorgten, in parallelen Kreisen liegenden Hydromotoren und mit den Hydromo­ toren zugeschalteten Regeleinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Nebenaggregat ein bevorzugt auf konstante Drehzahl gere­ gelter Elektrogenerator (31) ist, daß die den Hydromotoren (21, 22) zugeschalteten Regeleinrichtungen gleichartige Stromregeleinrich­ tungen (41, 42) sind, welche je ein elektromagnetisch betätigtes Proportionaldrosselventil (43) und je eine Druckwaage (45) auf­ weisen, und daß die Proportionaldrosselventile (43) von einem elek­ tronischen Steuergerät (60) beeinflußt werden, das Signale von einem dem Kühlergebläse (33) zugeordneten Temperatursensor (66) und von einem Drehzahlsensor (63) am Elektrogenerator (31) erhält und nach einem vorgegebenen Programm verarbeitet. 1. Hydrostatic drive of a radiator fan on a heat exchanger and another auxiliary unit in a motor vehicle with a driven by its internal combustion engine, load pressure-regulated variable displacement pump, with two of these supplied with pressure medium, in parallel circles hydraulic motors and with the hydromotors connected control devices, thereby characterized in that the other ancillary unit is preferably a constant-speed gelled electric generator ( 31 ), that the control devices connected to the hydraulic motors ( 21 , 22 ) are similar current control devices ( 41 , 42 ), each of which is an electromagnetically operated proportional throttle valve ( 43 ) and each have a pressure compensator ( 45 ), and that the proportional throttle valves ( 43 ) are influenced by an electronic control unit ( 60 ), the signals from a cooler fan ( 33 ) associated temperature sensor ( 66 ) and a speed sensor ( 63 ) on the electrical generator ( 31 ) receives and processed according to a predetermined program. 2. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Steuergerät (60) die Stromregeleinrichtung (42) des Hydromotors (22) für das Kühlergebläse (33) auf eine be­ stimmte Temperatur des Kühlmittels und die Stromregeleinrichtung (41) des Hydromotors (21) für den Elektrogenerator (31) auf eine be­ stimmte Solldrehzahl ansteuert, und daß bei angeforderter hoher Stromrate für den Hydromotor (22) des Kühlergebläses (33) die Strom­ rate für den Hydromotor (21) des Elektrogenerators (31) der maxima­ len Förderleistung der Verstellpumpe (11) angepaßt wird.2. Hydrostatic drive according to claim 1, characterized in that the electronic control device ( 60 ), the flow control device ( 42 ) of the hydraulic motor ( 22 ) for the radiator fan ( 33 ) to a certain temperature of the coolant and the flow control device ( 41 ) of the hydraulic motor ( 21 ) for the electric generator ( 31 ) controls to a certain target speed, and that when a high current rate is requested for the hydraulic motor ( 22 ) of the radiator fan ( 33 ), the current rate for the hydraulic motor ( 21 ) of the electrical generator ( 31 ) is the maximum delivery rate the variable pump ( 11 ) is adjusted.
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