AT511148A2

AT511148A2 - Arbeitsfahrzeug, arbeitsmaschine und verfahren zur reduktion parasitärer lasten während des anlaufens

Info

Publication number: AT511148A2
Application number: ATA185/2012A
Authority: AT
Original assignee: Deere & Co
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2012-09-15
Also published as: US8899031B2; AT511148A3; US20120204548A1; CA2766860C; CA2766860A1

Abstract

Die parasitäre hydraulische Last an einem Verbrennungsmotor wird während Kaltstarts wesentlich reduziert, indem ein Entlastungsventil verwendet wird, um die Strömung von Hydraulikfluid von einer Hydraulikpumpe zu einer hydraulischen Betätigungseinrichtung, d.h. einer Lastquelle, abzulenken, wobei das Hydraulikfluid zwischen der Hydraulikpumpe und dem Entlastungsventil rezirkuliert wird.

Description

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Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf hydraulische Entlastungsventile und insbesondere auf hydraulische Entlastungsventile, die zum Abbauen von Druck von einer Hydraulikpumpe und dadurch von einem Motor unter bestimmten Bedingungen, wie z.B. Kaltstarts, geeignet sind.

Hintergrund der Erfindung

Gelandegängige Vorrichtungen, wie Dieselarbeitsfahrzeuge, können manchmal Schwierigkeiten beim Durchführen von Kaltstarts bei kalten Temperaturen, wie z.B. Temperaturen von weniger als 0 °C, haben. Dies kann sich unter anderem durch eine Kombination ergeben von: (1) größeren Schwierigkeiten, einen entlastenden Verbrennungsmotor bei kalten Temperaturen zu starten; und (2) der zusammenhängenden Aufbringung von Parasitärlast (z.B. hydraulischer Last) auf den Verbrennungsmotor beim Anlaufen. Da die Verbrennungsmotoren immer mehr auf die Arbeitserfordernisse des Fahrzeuges feinabgestimmt werden, d.h. gebaut und abgestimmt werden, um die Arbeitseffizienz, sowie die Energieeffizienz zu maximieren, können schwierige Startbedingungen eine kritischere Aufgabe für alle werden. *2 • «* *2 • «* • * • ·

Zusammenfassung der Erfindung

Hier wird eine Erfindung beschrieben, die die Bedingungen, unter welchen Kaltstarts durchgeführt werden, verbessert, indem die Parasitärlast am Verbrennungsmotor wesentlich verringert wird. Diese Parasitärlast wird durch Reduzieren der hydraulischen Lasten am Motor über Entlastungsventile verringert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein veranschaulichendes Beispiel eines Arbeitsfahrzeugs, an welchem die Erfindung für Kaltstarts verwendet werden kann;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Hydraulikpumpe mit integriertem Entlastungsventil;

Fig. 3 ist eine beispielhafte Ansicht eines Hydraulikreises, der die Erfindung benutzt; und

Fig. 4 veranschaulicht ein beispielhaftes Funktionsschema für die Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Fig. 1 veranschaulicht ein Arbeitsfahrzeug 10 mit einem Führerstand 18 und Bodeneingriffsmittel 20, das die Erfindung eingebaut haben kann, um Kaltstarts zu verbessern. In solchen Fahrzeugen können viele parasitäre hydraulische Lasten, z.B. Pumpen für Hydrauliklüfter, hydrostatische Ladepumpen, usw., vorgesehen sein. Parasitäre hydraulische Lasten können wesentlich über die Verwendung von Entlastungsventilen, um hydraulische Lasten in Bereichen abzubauen, wo die Funktionalität, die solche hydraulischen Lasten erfordert, zu dem Zeitpunkt nicht wesentlich sein kann, reduziert werden. Fig. 2 veranschaulicht eine exemplarische integrierte Hydrauliklüfterpumpe 100 mit einem Pumpenabschnitt 110 und einem Entlastungsventilabschnitt 120. Obwohl Entlastung in nicht integrierterWeise durchgeführt werden kann, kann eine solche Integration durch ihre Kompaktheit wertvollen Raum sparen, die Verlässlichkeit erhöhen, indem die Anzahl exponierter und verbundener Teile reduziert wird und die Effizienz erhöht werden, indem die Laufstrecke von Hydraulikö! reduziert wird,

Fig, 3 ist eine Veranschaulichung eines Systems, das eine exemplarische Ausführungsform der integrierten hydraulischen Pumpe 100 zeigt, die operativ mit einem Verbrennungsmotor 160 verbunden ist, was in dieser Ausführungsform übereine herkömmliche mechanische Verbindung zu einem Getriebe 125 erfolgen kann; und operativ mit einer Fahrzeugsteuereinheit (VCU) 140 verbunden ist, die mit einem Temperatursensor 140a, der in einem Hydraulikfluidbehälter 150 angeordnet ist, um die Temperatur des Hydraulikfluids 151 zu erfassen, und einem

Verbrennungsmotorgeschwindigkeitssensor 140b, der in dieser Ausführungsform im Verbrennungsmotor 160 angeordnet sein kann, in elektrischer Verbindung sein kann. Wie dargestellt, kann die integrierte Hydrauliklüfterpumpe 100 einen Pumpenabschnitt 110 mit einem Einlass 110a und einem Auslass 110b und einen Entlastungsventilabschnitt 120 enthalten. Der Entlastungsventilabschnitt 120 kann eine geschlossene Position 120a, eine offene Position 120b, eine Betätigungseinrichtung, welche in diesem Fall eine Spule 120c ist, und eine Vorspannungsvorrichtung, welche in dieser Ausführungsform eine Feder 120d ist, haben. Wie dargestellt, kann der Entlastungsventilabschnitt 120 in die geschlossene Position 120a über die Feder 120d oder eine andere Vorrichtung vorgespannt sein; er kann sich in die offene Position 120b bewegen, nachdem er durch ein elektrisches Signal von der VCU 140 an seine Spule 120c oder über ein anderes Verfahren mit Energie versorgt wurde. Wie dargestellt, kann ein Hydrauliklüfter 130 mit einem Hydrauliklüftermotor 131 und Lüfterflügeln 132 durch unter Druck gesetztes Hydraulikfluid 151 vom Auslass 110b mit Energie versorgt werden. Die VCU 140 kann kontinuierlich den Eingang vom Temperatursensor 140a und dem Verbrennungsmotorgeschwindigkeitssensor 140b überwachen. Ebenfalls in dieser Ausführungsform enthalten ist eine herkömmliche Zündung (nicht dargestellt) mit Ein- und Auspositionen, und ein herkömmlicher Starter für den Verbrennungsmotor. In dieser Ausführungsform wird der Verbrennungsmotor 160 über herkömmliche Mittel gestartet.

Wie dargestellt, kann, wenn der Entlastungsventilabschnitt 120 standardmäßig in der geschlossenen Position 120a ist, das vom Pumpenabschnitt 110 druckbeaufschlagte Hydraulikfluid 151 direkt zum Hydrauliklüftermotor 131 strömen, wobei das System, d.h. die integrierte Hydraulikpumpe 100 zu herkömmlichen Fahrzeugbetriebsbedingungen, d.h. größeren hydraulischen Lasten, vorgespannt wird, wenn der Entlastungsventilabschnitt 120 nicht mit Energie versorgt wird.

Wenn die Zündung an ist, ist der Verbrennungsmotor 160 aus, d.h. wenn die vom Geschwindigkeitssensor 140b erfasste Verbrennungsmotorgeschwindigkeit geringer als ein vorgegebener Geschwindigkeitswert (300 UPM in dieser Ausführungsform) ist, und die Temperatur des Hydraulikfluids, wie sie durch den Temperatursensor 140a erfasst wird, geringer als ein vorgegebener Temperaturwert von z.B. 0 °C wie in dieser Ausführungsform ist, signalisiert die VCU 140 dem Entlastungsventilabschnitt 120 sich in die offene Position 120b zu bewegen, wodurch dem Hydraulikfluid 151 erlaubt wird, durch den Entlastungsventilabschnitt 120 zu strömen. Diese Anordnung kann den Einlass 110a und den Auslass 110b zum Pumpenabschnitt offen lassen, aber erlauben, dass eine wesentliche Menge Hydrauliköl, das vom Pumpenabschnitt 110 bewegt wird, zwischen dem Pumpenabschnitt 110 und dem Entlastungsventilabschnitt 120 zirkuliert, und dadurch die hydraulische Last vom Lüftermotor 131 signifikant reduziert wird, da Fluide den Weg des geringsten Widerstands zu gehen pflegen, welcher in diesem Fall der Weg zwischen dem Pumpenabschnitt 110 und dem Entlastungsventilabschnitt 120 sein kann.

Wenn der Verbrennungsmotor 160 eine Geschwindigkeit größer 850 UPM erreicht hat, wie es durch den Verbrennungsmotorgeschwindigkeitssensor 140b erfasst wird, oder das Hydraulikfluid 151 eine Temperatur hat, die größer als oder gleich 0 °C ist, wie es durch den Temperatursensor 140a erfasst wird, stoppt die VCU 140 das Energieversorgungssignal an den Entlastungsventilabschnitt 120, wodurch erlaubt wird, dass der Entlastungsventilabschnitt 120 sich in die geschlossene Position 120 bewegt Sobald der Entlastungsventilabschnitt 120 in der geschlossenen Position 120b ist, kann das Hydraulikfluid aufhören, zwischen dem Pumpenabschnitt 110 und dem Entlastungsventilabschnitt 120 zu rezirkulieren, und dem neuen Weg geringsten Widerstands folgen, d.h. sich vom Pumpenabschnitt 110 zum Hydrauliklüftermotor 131 bewegen. Der Entlastungsventilabschnitt 120 kann in der geschlossenen Position verbleiben, bis die folgenden drei Bedingungen erfüllt sind: (1) die Zündung ist an; (2) die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit ist geringer als 300 UPM; und (3) die erfasste Temperatur des Hydraulikfluids 151 ist geringer als 0 °C.

Die obigen Aktionen sind in der Logik des Programms / der Routine 200 erfasst, die von der VCU 140 befolgt wird, wie es im Funktionsschema der Fig. 4 dargestellt ist. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, wenn die Zündung bei 210 an ist, und der Verbrennungsmotor aus ist, d.h. die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit geringer als 300 UPM bei 220 ist und die Temperatur des Hydraulikfluids 151 geringer als 0 °C bei 230 ist, wird der Entlastungsventilabschnitt 120 mit Energie versorgt, um bei 240 zu öffnen. Wie dargestellt, wird das Entlastungsventil 120 mit Energie versorgt, um offen zu bleiben, bis der Verbrennungsmotor 160 eine Verbrennungsmotorgeschwindigkeit größer als die vorgegebene Geschwindigkeit von 850 UPM erreicht. Sobald die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit größer als 850 UPM ist, wird der Entlastungsventilabschnitt 120 energielos gemacht und es wird ihm erlaubt bei 260 zu schließen, d.h. die VCU 140 hört auf, den Entlastungsventilabschnitt 120 mit Energie zu versorgen. Wenn bei 220 die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit größer als oder gleich 300 UPM ist, oder bei 230 die Temperatur des Hydraulikfluids 151 größer als oder gleich 0 °C ist, wird das Entlastungsventil 120 aufgeschlossen gesetzt.

Nachdem die bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, wird klar, dass verschiedene Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie sie in den angeschlossenen Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Die Erfindung wurde als eine integrierende Anordnung von Hydraulikpumpe und Ventil beschrieben, würde jedoch auch arbeiten, wenn der Pumpenabschnitt 110 und der Entlastungsventilabschnitt 120 nicht eingebaut, d.h. physisch getrennt, jedoch in Fluidverbindung miteinander wären.

Claims

Patentansprüche 1. Arbeitsfahrzeug mit einem Führerstand und Bodeneingriffsmitteln, mit: einer Zündung; einem Verbrennungsmotor; einem hydraulischen Motor; einer integrierten hydraulischen Pumpe mit einem Pumpenabschnitt und einem Ventilabschnitt, wobei der Ventilabschnitt eine erste Position für das Befördern von druckbeaufschlagtem Fluid von der Pumpe zum hydraulischen Motor, eine zweite Position, die dem hydraulischen Fluid erlaubt, zwischen dem Pumpenabschnitt und dem Ventilabschnitt zu rezirkulieren, und eine Betätigungseinrichtung zum Bewegen des Ventilabschnitts in die zweite Position hat, und wobei der Pumpenabschnitt operativ mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist; einem Verbrennungsmotorgeschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Verbrennungsmotorgeschwindigkeit; einem Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur des hydraulischen Fluids; und einer Fahrzeugsteuereinheit in Kommunikation mit dem Verbrennungsmotorgeschwindigkeitssensor, dem Temperatursensor und der Betätigungseinrichtung, wobei die Fahrzeugsteuereinheit die Betätigungseinrichtung mit Energie versorgt und den Ventilabschnitt von der ersten Position zur zweiten Position bewegt, wenn (1) die Zündung an ist, (2) die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit geringer ist als eine erste vorbestimmte Verbrennungsmotorgeschwindigkeit und (3) die für das Hydraulikfluid erfasste Temperatur unter einem vorgebenen Temperaturwert ist, die Fahrzeugsteuereinheit aufhört, die Betätigungseinrichtung des Ventilabschnitts mit Energie zu versorgen und dem Ventilabschnitt erlaubt, in die erste Position zurückzukehren, wenn die erfasste Verbrennungsmotorgeschwindigkeit über einem zweiten vorgegebenen Verbrennungsmotorgeschwindigkeitswert ist, der höher ist, als die erste vorgegebene Verbrennungsmotorgeschwindigkeit.
2. Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Position eine geschlossene Position ist.
3. Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Position eine offene Position ist,
4. Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung ein Solenoid ist.
5. Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Feder enthält, die den Ventilabschnitt in die erste Position vorspannt,
6. Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste vorgegebene Verbrennungsmotorgeschwindigkeit 300 UPM ist.
7. Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite vorgegebene Verbrennungsmotorgeschwindigkeit 850 UPM ist.
8. Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Temperaturwert 0 °C ist.
9. Arbeitsmaschine enthaltend: eine Zündung: einen Verbrennungsmotor; einen hydraulischen Motor; • · · eine integrierte hydraulische Pumpe mit einem Pumpenabschnitt und einem Ventilabschnitt, wobei der Ventilabschnitt eine erste Position für das Befördern druckbeaufschlagten Fluids von der Pumpe zum hydraulischen Motor, eine zweite Position, die dem hydraulischen Fluid erlaubt, zwischen dem Pumpenabschnitt und dem Ventilabschnitt zu rezirkulieren, und eine Betätigungseinrichtung hat, um den Ventilabschnitt zur zweiten Position zu bewegen, und wobei der Pumpenabschnitt operativ mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist; einen Verbrennungsmotorgeschwindigkeitssensor zur Erfassung der Verbrennungsmotorgeschwindigkeit; einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur des Hydraulikfluids; und eine Fahrzeugsteuereinheit in Kommunikation mit dem Verbrennungsmotorgeschwindigkeitssensor, dem Temperatursensor und der Betätigungseinrichtung, wobei die Fahrzeugsteuereinheit die Betätigungseinrichtung mit Energie versorgt, um den Ventilabschnitt von der ersten Position zur zweiten Position zu bewegen, wenn (1) die Zündung an ist, der Verbrennungsmotor aus ist, und (2) die erfasste Temperatur unter einem vorgegebenen Temperaturwert ist, wobei der Ventilabschnitt zur ersten Position zurückkehrt, wenn die erfasste Verbrennungsmotorgeschwindigkeit über einem vorgegebenen Verbrennungsmotorgeschwindigkeitswert liegt.
10. Arbeitsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Position eine geschlossene Position ist.
11. Arbeitsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Position eine offene Position ist.
12. Arbeitsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung ein Solenoid ist.
13. Arbeitsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Feder enthält, die den Ventilabschnitt in die erste Position vorspannt.
14. Verfahren zur Reduktion parasitärer Lasten während eines Anlaufens eines Arbeitsfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, einem Verbrennungsmotorgeschwindigkeitssensor, einem Temperatursensor, einem Hydraulikmotor, einer Hydraulikpumpe, einem Hydraulikventil in Nähe der Hydraulikpumpe und mit einer offenen Position und einer geschlossenen Position und einer Fahrzeugsteuereinheit, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a. Verwendung des Verbrennungsmotorgeschwindigkeitssensors, um festzustellen, ob die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit unter einem ersten vorgegebenen Geschwindigkeitswert liegt; b. Verwendung des Temperatursensors, um zu bestimmen, ob die Temperatur des Hydraulikfluids unter einem vorgegebenen Temperaturwert liegt; und c. Verwendung des Hydraulikventils, um zu bewirken, dass das von der Hydraulikpumpe bewegte Hydraulikfiuid vom Hydraulikmotor abgelenkt wird, und zwischen der Hydraulikpumpe und dem Hydraulikventil rezirkuliert, wenn die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit unter dem vorgegebenen Geschwindigkeitswert in Schritt a liegt, und die Temperatur unter dem vorgegebenen Temperaturwert von Schritt b liegt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner enthält, das Verwenden des Hydraulikventils, um die Rezirkulation des Hydraulikfluids zwischen der Hydraulikpumpe und dem Hydraulikventil zu beenden, um zu bewirken, dass das von der Hydraulikpumpe druckbeaufschlagte Hydraulikfluid dem Hydraulikmotor zugeführt wird, wenn die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit übereinerzweiten vorgegebenen Geschwindigkeit liegt, die größer als die erste vorgegebene Geschwindigkeit ist.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste vorgegebene Verbrennungsmotorgeschwindigkeit 300 UPM ist. * * •ΐο
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite vorgegebene Verbrennungsmotorgeschwindigkeit 850 UPM ist.

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