CN103958253A - 机器动力传动系和方法 - Google Patents

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Abstract

一种机器动力传动系包括与变矩器和变速器可操作地连接的发动机。与变矩器相关的开关提供指示变矩器的锁止或未锁止状态的锁止信号。与节气门相关的节气门传感器提供节气门信号。电子控制器接收锁止信号和节气门信号，并且至少部分地基于节气门信号和锁止信号控制发动机的运转。电子控制器基于锁止信号判定是否存在变矩器的锁止或未锁止状态，基于节气门信号判定是否存在部分节气门运转状态或全节气门运转状态，并且当存在部分节气门运转状态时以及当变矩器从未锁止状态切换到锁止状态时选择降低功率曲线。

Description

机器动力传动系和方法
技术领域
本专利公开文本总体上涉及发动机调速器，并且更具体地涉及用于控制包括变矩器和变速器的动力传动系中的发动机的发动机调速器。
背景技术
公知具有经由变矩器连接到变速器的发动机的动力传动系。变矩器是用于将旋转动力从诸如内燃发动机的原动机传递到旋转的被驱动负载的装置，典型地为液力耦合器。对于陆地车辆而言，被驱动负载可以是经差速器或其它齿轮装置连接到车辆的一个或多个车轮或其它驱动机构的传动轴。
变矩器的一个特征是它们在从发动机输入变矩器的速度与变矩器输出到变速器的输出速度之间存在差异时使转矩倍增的能力。一些变矩器还包括锁止机构，该锁止机构在没有显著的转矩放大或速度变化的情况下将发动机速度直接传递到变速器。
当变矩器与多速变速器结合使用时，变矩器在不同变速期间的锁止状态会在燃料效率方面以及在不平稳的(rough)发动机运转(尤其是在变速期间)方面影响发发动机的运转。对于某些车辆应用如轮式装载机以及其它重型土方和施工设备而言，期望燃料效率和平稳的发动机运转。在这些应用中，某些应用可能长时间以全节气门运转状态运转，变矩器的锁止机构的接合可被限制为仅选择以充分接近的发动机和变速器速度运转的变速器的少数传动比，以避免在换档期间机器的接地部件处的功率变化。然而，这些对机器可进行的档位选择的限制总体上会引起机器的燃料消耗增加。
解决了至少一些与改善重型机械中的燃料效率和发动机工作不平稳相关的问题的动力传动系控制的一个示例可以在授予Ferrier等人的在2011年3月8日公告且整体转让给位于美国伊利诺伊州皮奥里亚(Peoria,Illinois)的卡特彼勒公司的题为“Automatic Transmission WithPart-Throttle Shifting(具有部分节气门换档的自动变速器)”的美国专利7,901,321(’321专利)中找到，该专利的内容整体通过引用并入本文中。尽管’321专利中公开的系统和方法在改善机器的燃料效率和运转平稳性方面是有用的，但这些益处无法针对机器的所有传动比实现，从而未开拓潜在效率。此外，用于所有变速器传动比的锁止离合器的接合或分离可能引起机器的车轮的明显功率变化，尤其是对于具有带节气门锁止控制装置的发动机的大型机器而言，这意味着发动机的运转有时基于速度控制。这些和其它问题可被解决如下。
发明内容
在一个方面，本公开文本描述了一种具有动力传动系的机器。该动力传动系至少部分地由节气门控制且包括与具有锁止能力的变矩器可操作地连接的发动机。变矩器连接到具有一个或多个可选择的传动比的变速器。该机器还包括与变矩器相关且构造成提供指示变矩器的锁止或未锁止状态的锁止信号的开关。节气门传感器与节气门相关且提供节气门信号。电子控制器配置成接收锁止信号和节气门信号，并且构造成通过基于锁止信号判定是否存在变矩器的锁止或未锁止状态、基于节气门信号判定是否存在部分节气门运转状态或全节气门运转状态以及当存在部分节气门运转状态时并且当变矩器从未锁止状态切换到锁止状态时选择降低(derated)功率曲线来至少部分地基于节气门信号和锁止信号而控制发动机的运转。
在另一方面，本公开文本描述了一种用于减小从变矩器传动模式转换到直接传动模式期间动力传动系中的功率变化的方法。该动力传动系包括经变矩器连接到变速器的发动机。变矩器构造成在变矩器传动模式期间在未锁止状态下运转且在直接传动模式期间在锁止状态下运转。变速器包括一个或多个可选择的前进和后退传动比。发动机由电子控制器控制。该方法包括提供指示变矩器的锁止或未锁止状态的锁止信号，以及提供指示发动机节气门命令的节气门信号。锁止信号和节气门信号在电子控制器中被接收，并且发动机的运转至少部分地基于锁止信号和节气门信号而被控制。这样，基于锁止信号判定是否存在变矩器的锁止或未锁止状态，且基于节气门信号判定是否存在部分节气门运转状态或全节气门运转状态。当变矩器从未锁止状态切换到锁止状态时，随后针对部分节气门运转状态选择降低功率曲线。
在又一方面，本公开文本描述了一种用于减小在变矩器的锁止期间动力传动系中的功率变化的方法。该动力传动系包括经变矩器连接到变速器的发动机。变速器具有一个或多个可选择的前进和后退传动比。发动机由电子控制器控制。该方法包括可操作地配置具有数据存储装置和通信信道的处理器。在通信信道上提供指示变矩器的锁止或未锁止状态的锁止信号。此外，在通信信道上提供指示发动机节气门命令的节气门信号。采用执行存储在有形的计算机可读介质上的计算机可执行指令的处理器来实施处理。处理包括基于锁止信号判定是否存在变矩器的锁止或未锁止状态、基于节气门信号判定是否存在部分节气门运转状态或全节气门运转状态、以及当变矩器从未锁止状态切换到锁止状态时针对部分节气门运转状态选择降低功率曲线。
附图说明
图1是根据本发明的机器的概略图。
图2是根据本发明的动力传动系的示意图。
图3是根据本发明的控制的框图。
图4是示出基线部分节气门运转状态的曲线图。
图5是示出根据本发明的全节气门运转状态的曲线图。
图6是示出根据本发明一个实施例的用于部分节气门运转状态的降低功率曲线的曲线图。
图7是示出根据本发明另一实施例的负荷控制功率曲线的曲线图。
图8是根据本发明的用于减小变矩器锁止期间动力传动系中的功率变化的方法的流程图。
具体实施方式
本发明总体上涉及具有自动变速器的车辆动力传动系，并且更具体地涉及包括自动变速器和变矩器的动力传动系，该变矩器能够在变速器的任何档位设定下直接和选择性地将发动机的输出与变速器连结。本文中示出和描述的示例性实施例涉及轮式装载机，但应该理解的是，所公开的系统和方法具有普遍适用性且适于其它类型的车辆，例如公路和野外卡车、反铲装载机、压实机、收割机、平地机、牵引车/拖拉机、铺路机、铲运机/刮土机、滑移转向和履带式车辆以及其它车辆。
图1示出作为用于车辆或机器100的一个示例的轮式装载机的概要。图2是车辆100的动力传动系200的示意图。参考这些图，车辆100包括发动机框架部102，其通过铰接接头106连接到非发动机框架部104。发动机框架部102和非发动机框架部104均包括连接到一组车轮108的相应车轴202。发动机框架部102包括发动机110，该发动机具有连接到变矩器206的输出轴204。变矩器206又经由连接轴210连接到变速器208。变速器208的输出轴212连接到为两个传动轴216(车轴202各一个)提供动力的分割装置214。各传动轴216将动力经由相应的差速器218传递到车轮118，使得在发动机输出轴204处提供的旋转动力有效地传递到车轮108。尽管示出两个被驱动的车轴202，但根据所使用的车辆类型，可以使用单个车轴或多于两个车轴。此外，尽管示出车轮，但可以使用其它类型的接地部件，例如履带。
车辆100还包括容纳各种机器控制装置的操作员室130。如图2所示，这些装置包括具有加速器踏板传感器(APS)222的加速器踏板220和具有杆编码器226的档位选择杆。APS222和杆编码器226可构造成提供指示操作员在使用期间命令的车辆100的期望地面速度的信号。
现在返回图1，所示的实施例的车辆100包括工作机具，这种情况下该工作机具是在一对提升臂114的端部连接的铲斗122，所述一对提升臂在铰链116处枢转地连接到车辆100的非发动机框架部104。
如图2所示，发动机100具有连接到通信信道230的接口228以与发动机调速器232通信。发动机调速器232操作成通过经通信信道230接收信息和向各种发动机构件传送命令来监视和控制各种发动机系统的功能，例如监视来自各种发动机传感器的传感器读数、控制发动机速度和负荷输出，等等。如图所示，发动机调速器232或连接到调速器232的另一控制器还连接到能控制发动机的运转的各种车辆构件。在所示的实施例中，调速器232是包括处理器的电子控制器，所述处理器与诸如数据存储装置的其它电子元件和各种通信信道可操作地相关。在图2的图示中，节气门通信信道234和档位选择编码器通信信道236连接到调速器232且构造成向调速器232提供指示操作员的命令的信息，例如期望的发动机速度和负荷、期望的档位选择设定等。应该了解的是，调速器232与各种发动机和/或车辆系统之间的附加或替换连接可以存在但出于简化目的而并未示出。
调速器232还构造成接收指示动力传动系200的其余部分的运转的信息。这样，调速器232经由发动机速度通信信道240连接到发动机输出轴速度传感器238，经由变矩器通信信道244连接到变矩器锁止状态传感器242，并且经由地面速度通信信道248连接到车辆地面速度传感器246。
所示实施例中的动力传动系200包括构造成控制变速器208的运转的变速器控制器250。因此，变速器控制器250经由变速器通信信道254连接到变速器208的接口252。接口252可包括这样的结构，所述结构可以响应于来自变速器控制器250的命令而选择性地使变速器208的各种齿轮组接合和分离，以及向变速器控制器250提供指示变速器208的当前齿轮接合状态的信息及其它信息，例如经变速器208传递到车轮108的动力、输出轴212的速度、连接轴210的速度等。在操作期间，变速器控制器250可基于用于升档和降档变化的预定的连接轴210速度阈值来命令变速器208换档。
在所示的实施例中，可经由数据总线256在发动机调速器232与变速器控制器250之间交换信息，但应该了解的是，尽管将发动机调速器232和变速器控制器250示出为单独的构件，但它们可替换地集成在单个控制单元中或者分为多于两个控制单元。因而，发动机调速器232和/或变速器控制器250中的任一者可以是单个控制器或者可包括多于一个配置成控制机器的各种功能和/或特征的控制器。例如，用于控制机器的总体运转和功能的主控制器可与用于控制发动机110的马达或发动机控制器协作地实现。在此实施例中，术语“控制器”或“调速器”意味着包括可与机器100相关并且可协作控制机器100(图1)的各种功能和操作的一个、两个或多个控制器。虽然在接下来的各图中仅出于说明的目的被概念性地示出为包括各种分散功能，但这些装置的功能可在与所示的分散功能不相关的硬件和/或软件中实现。因此，尽管在以下各图中针对动力传动系的构件描述了控制器的各种接口，但这些接口并非意在限制相连接的构件的类型和数量，也非意在限制所描述的控制器的数量。
发动机控制300的框图在图3中示出。控制300可在如图2所示的发动机调速器23内操作，但可替换地也可在另一控制器中操作。发动机控制300还可与为了简单而未示出的其它控制方案或算法相结合或协作地操作。对于本发明，发动机控制300操作成根据机器运转的类型而且还根据变速器和变矩器的运转状态而选择适合的一组发动机功率曲线。更具体地，发动机控制300接收机器——包括发动机110、变矩器206和变速器208——的指示动力传动系200的当前运转状态的各种操作参数。在图3所示的示例性实施例中，指示发动机110的运转状态的参数包括发动机速度(RPM)302和发动机负荷304。指示变矩器206和变速器208的运转状态的参数包括变矩器206的锁止状态306和变速器208中接合的当前传动比308，而指示机器的运转的参数一般由节气门设定310、地面速度312和手动或自动变速模式指示器314——其代表机器操作员进行的手动变速设定或自动变速设定——提供。尽管某些参数在图3的框图中被示出，但也可酌情使用另外的参数。
现在参考图3，发动机速度和负荷输入302和304可以是经由发动机通信信道230从发动机调速器232取得或提供给控制300的信号。发动机转速302可代表以转每分(RPM)为单位的当前或期望的发动机速度，而发动机负荷304可代表以功率如马力(hp)为单位表达的发动机的当前、预测或预期负荷。变矩器206的锁止状态306可以是指示变矩器206的输入轴和输出轴之间的锁止或未锁止状态的二进制值。当前传动比308可以是指示当前接合或在执行升档或降档换档之后接合的变速器208的当前档位设定的信号。在所示的实施例中，用于控制300中的当前齿轮比308可以是代表变速器208的四个可能的传动比中选定的一个传动比的整数并且可包括分别代表由锁止状态306信号提供的变矩器206的未锁止或锁止状态的又一名称，例如“CD”或“DD”。这样，例如，变矩器206未锁止时变速器208的第三档的接合可被命名为“3CD”，而变矩器锁止时(例如，锁止离合器接合时)时被直接驱动的第三档可被命名为“3DD”，等等。这些档位名称将用于接下来的描述，但应该了解的是，变矩器的锁止状态的名称可从当前传动比308指示被省略并且可作控制300中的单独信号或参数306而被提供。指示机器的前进或后退行驶方向的另外的名称也可使用但为了简单在此不详细讨论。
控制300包括运转状态选择功能316，其接收各种输入以确定用于在动力传动系200的变矩器传动运转模式和直接传动运转模式之间转换时使用的适合的发动机转矩曲线。更具体地，相继的档位选择可包括在变矩器传动运转模式(“CD”)下经变矩器启动或者在变矩器锁止时在直接传动运转模式(“DD”)下从发动机直接启动的变速器的档位设定。在所示的实施例中，用于动力传动系200的升档和降档序列可以是：
1CD→2CD→2DD→3CD→3DD→4CD→4DD (升档)
4DD→4CD→3DD→3CD→2DD→2CD→1CD (降档)
其中数字1-4代表变速器的档位设定，“CD”表示变矩器未锁止时的变矩器传动模式，且“DD”代表变矩器锁止时的直接传动模式。如从这些变速序列可以看到，未锁止的变矩器可在沿所提出的示例性变速序列的升档和降档方向上操作为变速器的某些相继的传动比之间的桥接器。当在锁止状态和未锁止状态之间切换时，从发动机经变矩器到变速器的功率变化可能足够大而导致不平稳的机器运转。用于示出一种示例性运转状态下的这种功率变化的转矩曲线集合在图4中示出。
图4是示出在用于上述变速序列中的各传动比和变矩器锁止状态的约60％节气门设定下的发动机功率曲线集合的曲线图。图4所示的功率曲线是对以英里每小时(mph)为单位的机器地面速度和以马力(hp)为单位表达的轮边功率(rim power)绘制的。如从图4的曲线图可见，从第二档下的未锁止变矩器传动(2CD)转换为同一档位下的锁止变矩器传动或直接传动(2DD)在根据该变速序列的这两条曲线的交点A处引起功率变化P1。在另一示例中，从直接传动模式下的第二档(2DD)转换为未锁止变矩器传动模式下的第三档(3CD)将在交点B引起又一功率变化P2。已发现，功率变化P1和P2以及升档和降档事件期间的不同传动比之间存在的其它功率变化在机器移动期间会是急剧的，因为用于不同传动比的对应的功率曲线成钝角或甚至直角交叉，如在图4中可见。
除在部分节气门运转状态下变速时会发生功率变化外，各种应用在直接传动模式下的运转期间也可具有不同要求。例如，一些机器如大型轮式装载机等可采用速度控制方式运转，这意味着机器操作员通过设定期望的发动机速度来控制机器，而其它机器如汽车或中型装载机等可采用负荷控制的方式运转，这意味着操作员通过设定期望的发动机负荷或功率输出设定来控制机器。速度控制机器和负荷控制机器两者在全节气门下可采用相似的方式操作，因为发动机将在这些状态下输出最大功率。包括用于全节气门操作的曲线集合的示例性曲线图在图5中示出。与前面一样，图5示出用于上述各传动比的曲线，所述曲线是对沿水平轴线以英里每小时(mph)为单位表达的地面速度和沿竖直轴线以马力(hp)为单位表达的轮边功率绘制的。当比较图4和5中的曲线时可以看出，尽管直接传动(DD)模式下的操作不论节气门设定如何都相当相似，但在各种档位设定下的变矩器传动模式(CD)下的操作将根据节气门设定而改变。
对于速度控制机器而言，在部分节气门运转状态下的运转可能需要在不同负荷但在预先选择的发动机速度下的发动机运转。类似地，对于负荷控制机器而言，在部分节气门运转状态下的运转可能需要在不同的发动机速度但在预先选择的发动机功率输出下的发动机运转。然而，在比较图4和5时看到的两种机器中的运转在直接传动模式下不会改变。此外，不论不同机器应用的发动机速度或功率要求如何，在部分节气门运转状态下的变速时的功率变化仍可引起如上所述的不平稳运转，该不平稳运转可以如下文进一步讨论的那样来解决。
在很好地适于速度控制机器的本发明的一个实施例中，当机器在直接传动模式下运转时可以降低发动机功率，如图6的曲线图中所示。图6示出根据本发明的用于约60％的部分节气门运转状态的功率曲线集合，其中在直接传动模式下最大发动机功率或轮边功率被限制以确保最大限度地减小从变矩器传动模式转换为直接传动模式(反之亦然)时的功率变化。更具体地，呈现了用于在各变矩器传动(CD)模式和直接传动(DD)模式下的每个传动比的曲线。与图4和5中的曲线图中一样，图6的曲线图是对沿水平轴线以英里每小时(mph)为单位的地面速度和沿竖直轴线以马力(hp)为单位表达的轮边功率绘制的。如从示出了各种驱动齿轮比的该曲线图可见，代表直接传动档(2DD、3DD和4DD)的曲线已被截断至与变矩器传动档(1CD、2CD、3CD和4CD)的轮边功率水平相当的功率水平。当比较图4和图6的两个曲线图时可以了解，图6所示的降低曲线集合与图4所示的用于部分节气门运转状态的基线曲线集合之间的相似性和差别。
更具体地，提供了图4中的功率变化P1的2CD和2DD传动比之间的交点“A”现在将提供很小的功率变化，甚至不提供功率变化，如图6中可见的。类似地，2DD和3CD传动比之间的交点“B”也将提供很小的可观测功率变化，甚至不提供可观测功率变化，因为各种相邻的传动比之间的交点处的角度很浅。
尽管如上所述变矩器在部分节气门运转状态下锁止(直接传动模式)时减小发动机轮边功率在发动机速度受控的应用中是用于最大限度地减小或消除变速期间的功率变化的有效方案，但它对于发动机功率而不是发动机速度受控的应用而言在类似的部分节气门运转状态下不是有效的方案。
因此，在更适于负荷控制机器的本发明的一个实施例中，在部分节气门运转状态下可以降低发动机功率并朝较低的发动机速度转换，如图7的曲线图中所示。图7示出用于约60％的部分节气门运转状态的功率曲线集合，其中在维持期望功率且变矩器处于直接传动模式的同时允许发动机速度在最小和最大阈值(最小-最大运转)之间变动。当变矩器未处于直接传动模式时，即，当变矩器正在提供传动比时，则发动机以速度控制模式而非负荷控制模式运转。
现在来看图7的曲线图，可见直接传动曲线1DD至4DD具有减小的总体高度且与水平轴线不交叉。这是因为，在该运转模式下，发动机速度被限制在最小和最大极限内，当达到该最小或最大极限时将引起变速器分别执行降档或升档换档。因而，在运转期间，在变矩器处于直接传动模式时需要负荷控制的机器中，发动机控制将随着变矩器转入和转出直接传动模式而在速度控制模式与负荷控制模式之间切换。
已描述了在功率控制模式或速度控制模式下的部分节气门运转状态下的机器运转，现在参考图3所示的控制300。控制300包括部分节气门选择功能316，其接收节气门信号310且基于所命令的节气门的大小确定控制300将用以控制发动机的适合的数据。更具体地，控制300可包括与特定的部分节气门运转状态对应的各种数据组(未示出)。例如，控制300可包括10组包含发动机曲线的表格，每组表格与0％与100％之间的节气门设定的10％增量差异对应。这样，可通过利用与特定设定对应的特定数据组的控制(或如果节气门设定处在相邻的两组数据之间，则通过对这两组数据中包含的数据进行插值)来解释任何节气门设定。在所示的实施例中，为了简单已省略了各数据组，并且仅示出一组数据，例如与约60％的节气门设定对应的数据组。控制300的输出是一个或多个发动机命令318，该发动机命令可包括所命令的发动机速度和/或发动机负荷，视情况而定。
在所示的实施例中，部分节气门选择功能316部分地基于节气门信号310确定要选择的适当数据组。也接收模式信号314的切换功能320通过将由选择功能316接收的适当参数发送到处于随后存在的运转状态下的发动机的适当功率曲线来选择用于发动机的适当的功率曲线集合。例如，当操作员命令全部或100％节气门时，如节气门信号310所示，从一组全节气门功率曲线322选择发动机命令318，所述一组全节气门功率曲线可与用于基于速度控制和负荷控制的两种应用的对于图5示出和前文描述的那些相似。然而，当存在部分节气门运转状态时，切换功能320可基于机器是否在速度控制模式或负荷控制模式下运转并且还基于所命令的部分节气门的大小来选择适当的功率曲线。
更具体地，当速度控制机器应用的操作员提供例如约60％的部分节气门命令时，切换功能320将选择与约60％的节气门设定对应的部分节气门、速度控制降低功率曲线324。降低功率曲线324可与对于图6所示和上文描述的功率曲线相似。这种状态下，发动机命令318将从降低功率曲线324提取，使得当变矩器处于直接传动模式时发动机降低功率，如上所述。变矩器的锁止状态的指示由锁止信号306提供。
类似地，对于以部分节气门运转状态——为说明起见为约60％——运转的负荷控制机器应用而言，切换功能320将选择与约60％的节气门设定对应的部分节气门、负荷控制功率曲线326。负荷控制功率曲线326可与对于图7所示和上文描述的功率曲线相似。在此状态下，发动机命令318将从负荷控制功率曲线326提供，使得发动机降低功率并且发动机功率相对于基线发动机曲线——例如对于图4示出和上文说明的功率曲线——朝更高的发动机速度转换。
当控制300在操作时，发动机命令318可以是适合机器的特定运转状态的特定发动机速度和负荷。因此，功率曲线322、324和326可提供与特定运转模式314、档位选择308、指示变矩器206的锁止状态的锁止信号306参数、节气门设定310以及可选地当前车速312、发动机速度302和发动机负荷304对应的特定发动机速度和负荷。此外，如上所述，应该理解的是，尽管在图3中示出一个60％的部分节气门运转状态，但控制300中包括用于其它部分节气门设定的对应的功率曲线。这些其它部分节气门设定——其中每一个都包括对应的功率曲线如所示的功率曲线322、324和326——可以由切换功能320以与基于为控制300提供的参数选择本文中说明的功率曲线相同的方式选择。
工业适用性
本发明适用于在具有连接到变速器的变矩器的应用中控制发动机的发动机调速器或其它发动机控制器类型。本文中描述了涵盖具有基于速度控制或负荷控制的发动机控制的机器应用的两个主要实施例。
用于根据本发明一个实施例在速度控制机器中控制发动机运转的方法的流程图在图8中示出。参考该流程图，在402取得机器的节气门设定。在404考虑节气门设定以判定是否已命令全节气门或部分节气门设定。当已命令全节气门时，处理在406继续，其中使用全节气门发动机曲线来运转发动机，并且处理在402继续重复以用于后续的节气门设定。
当在404判定存在部分节气门命令时，在408取得指示变矩器的锁止状态的信号。在410考虑变矩器的锁止状态，以判定变矩器是锁止(其指示机器的动力传动系在直接传动模式下运转)还是变矩器未锁止(其指示机器的动力传动系在变矩器传动模式下运转)。当机器的动力传动系在直接传动模式下运转时，在412作出机器是否在速度控制模式或负荷控制模式下运转的判定。当判定机器在速度控制模式下运转时，在414通过至少部分地减小发动机的最大转矩或功率容量来使发动机降低功率。当在412判定机器在负荷控制模式下运转时，在416通过允许发动机速度在最小值和最大值之间变动来运转发动机，所述最小值和最大值可以是预先确定的或基于一个或多个发动机或机器运转参数计算。现在返回在410的判定，当机器在变矩器传动模式下运转时，在418使发动机在速度控制模式下运转。
本文中公开的方法可以通过任何适合的模式且以任何适合的次序执行。例如，如本文中所述的用于减小变矩器锁止期间动力传动系中的功率变化的方法可以基于在机器的通信信道上提供的传感器信息来提供。此外，可通过采用电子控制器内的处理器来执行各种处理。该处理器可配置成用于执行存储在有形的计算机可读介质上的计算机可执行指令，如众所周知。
应指出的是，前述系统和方法可允许其中可以作出对速度控制或负荷控制的选择的机器运转模式下的灵活性。然而，应该理解的是，对于期望全时速度控制的特定机器应用而言，可以省略与本文中描述的基于负荷的控制有关的功能。类似地，在期望基于负荷的控制的机器应用中，例如，当变矩器锁止且机器动力传动系在直接传动模式下运转时，可以省略基于速度的功能。
应了解，前面的描述提供了所公开的系统和技术的示例。然而，可以预期，本发明的其它实施方案可在细节方面不同于前面的示例。所有对本发明或其示例的参考旨在就这一点参考所讨论的具体示例，且并非旨在更一般地对本发明的范围加以任何限制。对某些特征的区别和贬低的所有语言旨在表示这些特征不是优选的，但并不将此类特征完全排除在本发明的整体范围之外，除非另外指出。
文中对数值范围的叙述仅旨在用作单独参考处在该范围内的各单独的数值的简便方法，除非文中另外指出，并且将各单独的数值结合在说明书中，就如它在文中被单独叙述一样。文中所述的所有方法可采用任何合适的次序执行，除非文中另外指出或否则明显与上下文抵触。

Claims (10)

1.一种机器(100)，所述机器具有至少部分地由节气门控制的动力传动系(200)，所述动力传动系(200)包括与具有锁止能力的变矩器(206)可操作地连接的发动机(110)，所述变矩器(206)连接到具有一个或多个可选择的传动比的变速器(208)，所述机器(100)包括：
开关(242)，所述开关与所述变矩器(206)相关且构造成提供指示所述变矩器(206)的锁止或未锁止状态的锁止信号；
节气门传感器(222)，所述节气门传感器与所述节气门相关且构造成提供节气门信号(310)；
配置成接收所述锁止信号和所述节气门信号(310)的电子控制器，所述电子控制器构造成至少部分地基于所述节气门信号(310)和所述锁止信号(306)控制(300)所述发动机(110)的运转，所述电子控制器构造成：
基于所述锁止信号判定是否存在所述变矩器(206)的锁止或未锁止状态；
基于所述节气门信号(310)判定是否存在部分节气门运转状态或全节气门运转状态；以及
当存在所述部分节气门运转状态时并且当所述变矩器(206)从所述未锁止状态切换到所述锁止状态时，选择用于所述发动机(110)的降低功率曲线(324)。
2.根据权利要求1所述的机器(100)，其中，所述电子控制器还包括多于一条降低功率曲线(324)，每条功率曲线对应于特定的部分节气门运转状态。
3.根据权利要求2所述的机器(100)，其中，所述控制器在节气门设定处于两个特定的部分节气门运转状态之间时通过在对应的两条降低功率曲线(322)之间进行插值来选择所述降低功率曲线(324)。
4.根据权利要求2所述的机器(100)，其中，每条所述降低功率曲线(322)包括与对应于每条降低功率曲线(324)的所述特定的部分节气门运转状态关联的被截断的最大发动机(110)功率。
5.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100)，其中，当所述节气门信号(310)指示存在全节气门运转状态时，通过所述电子控制器选择全节气门功率曲线。
6.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100)，其中，与所述部分节气门运转状态对应的所述降低功率曲线(324)的选择引起与基线功率变化相比较小的在所述变速器(208)的换档期间的功率变化。
7.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100)，其中，所述电子控制器构造成基于发动机转速(302)设定来控制所述发动机(110)。
8.一种用于减小在从变矩器传动模式转换到直接传动模式期间如前述权利要求中任一项所述的机器(100)的动力传动系(200)中的功率变化的方法，所述方法包括：
提供指示变矩器(206)的锁止或未锁止状态的锁止信号(306)；
提供指示发动机(110)节气门命令的节气门信号(310)；
在电子控制器中接收所述锁止信号和所述节气门信号；
至少部分地通过以下方式至少部分地基于所述锁止信号和所述节气门信号使用所述电子控制器控制所述发动机(110)的运转：
基于所述锁止信号判定是否存在所述变矩器(206)的锁止或未锁止状态；
基于所述节气门信号(310)判定是否存在部分节气门运转状态或全节气门运转状态；以及
当所述变矩器(206)从所述未锁止状态切换到所述锁止状态时，选择用于所述部分节气门运转状态的降低功率曲线(324)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，选择降低功率曲线(324)包括选择多条功率曲线(322)中的一条功率曲线，所述多条功率曲线(322)包括与特定的部分节气门运转状态对应的降低功率曲线(324)，并且每条功率曲线(322)包括与对应于每条功率曲线的所述特定的部分节气门运转状态关联的被截断的最大发动机(110)功率。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，选择与所述部分节气门运转状态对应的所述降低功率曲线(324)引起与基线功率变化相比较小的在所述变速器(208)的换档期间的功率变化。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108639046A (zh) * 2017-03-17 2018-10-12 马自达汽车株式会社 车辆的控制装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8801571B2 (en) * 2011-11-28 2014-08-12 Caterpillar Inc. Machine powertrain and method
JP6005082B2 (ja) * 2014-02-04 2016-10-12 日立建機株式会社 建設機械
US9551131B2 (en) 2014-12-10 2017-01-24 Caterpillar Inc. Power system having clutch-based fuel control modes
US10246848B2 (en) 2016-01-11 2019-04-02 Caterpillar Inc. Upper hinge design for a bucket
CN108194217B (zh) * 2017-12-26 2020-03-27 徐工集团工程机械股份有限公司 一种摊铺机用柴油机的转速控制方法
US10934950B2 (en) 2019-01-22 2021-03-02 Caterpillar Inc. System and method to control powertrain during directional shift

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5226502A (en) * 1990-03-28 1993-07-13 Mazda Motor Corporation Differential limiter for vehicle
JP2004237767A (ja) * 2003-02-03 2004-08-26 Iseki & Co Ltd 動力車両の変速装置
CN1540190A (zh) * 2003-04-22 2004-10-27 �ղ��Զ�����ʽ���� 传动设备驱动模式转换控制系统
JP2009024522A (ja) * 2007-07-17 2009-02-05 Komatsu Ltd 作業車両
US20100056335A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 James Thomas Ferrier Automatic transmission with part-throttle shifting

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3302390A (en) * 1963-05-10 1967-02-07 Gen Motors Corp Transmission
US3273344A (en) * 1963-05-10 1966-09-20 Gen Motors Corp Transmission
JP2525412B2 (ja) * 1987-06-11 1996-08-21 マツダ株式会社 エンジンのスロットル弁開度検出装置
JP3318945B2 (ja) 1992-03-02 2002-08-26 株式会社日立製作所 自動車用制御装置、自動車制御システム及び自動車の制御方法
US7044885B2 (en) 2004-03-05 2006-05-16 Ford Global Technologies, Llc Engine system and method for enabling cylinder deactivation
US7204085B2 (en) 2004-08-26 2007-04-17 Caterpillar Inc Power source derating component protection system
US8050856B2 (en) 2007-04-18 2011-11-01 Chrysler Group Llc Methods and systems for powertrain optimization and improved fuel economy
US8095285B2 (en) 2007-06-29 2012-01-10 Caterpillar Inc. Method for derating a power source to limit damage
US7552712B1 (en) * 2007-12-13 2009-06-30 Caterpillar Inc. Part-throttle performance optimization
US8788424B2 (en) * 2011-04-22 2014-07-22 Allison Transmission, Inc. Method of setting transmission shift points in real-time based upon an engine performance curve

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5226502A (en) * 1990-03-28 1993-07-13 Mazda Motor Corporation Differential limiter for vehicle
JP2004237767A (ja) * 2003-02-03 2004-08-26 Iseki & Co Ltd 動力車両の変速装置
CN1540190A (zh) * 2003-04-22 2004-10-27 �ղ��Զ�����ʽ���� 传动设备驱动模式转换控制系统
JP2009024522A (ja) * 2007-07-17 2009-02-05 Komatsu Ltd 作業車両
US20100056335A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 James Thomas Ferrier Automatic transmission with part-throttle shifting

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108639046A (zh) * 2017-03-17 2018-10-12 马自达汽车株式会社 车辆的控制装置
CN108639046B (zh) * 2017-03-17 2021-06-22 马自达汽车株式会社 车辆的控制装置

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AU2012346422A1 (en) 2014-05-22

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