CN109424743A - 用于运行机动车的动力总成系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车的动力总成系统(1)的方法，其中，动力总成系统包括驱动机组(2)和传动设施(4)，传动设施具有爬行档组(8)以及用于驱动至少一个辅助输出轴(13)的动力输出轴传动模块(11)，其中，检测在爬行档组(8)中的爬行档的挂入。为了在识别到爬行档传动比的情况下防止传动设施(4)过载，基于检测到爬行档的挂入，由驱动机组(2)输出的驱动扭矩自动降至运行扭矩，其中，在探测到动力输出轴传动模块(11)运行的情况下确定在至少一个辅助输出轴(13)上的待驱动负载的存在，其中，取决于所确定的负载地执行对由驱动机组(2)输出的驱动扭矩的调整。

Description

用于运行机动车的动力总成系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行机动车尤其是农用或市政(kommunalen)商用车的动力总成系统的方法，该动力总成系统包括驱动机组、传动设施，其具有爬行档组以及用于驱动至少一个辅助输出轴(动力输出轴)的动力输出轴传动模块并且包括输出设备，其中，检测爬行档的挂入。此外，本发明还涉及一种用于机动车动力总成系统的控制器、计算机程序产品以及具有所述计算机程序产品的数据载体。
背景技术
机动车，尤其是农用或市政作业或商用车，往往具有包含以组结构方式构成的传动设施的动力总成系统，其由多个部分传动装置组成。为了能够覆盖这些机动车的宽泛任务范围，这种传动设施必须胜任从作业或耕地运行直至道路行驶运行的大量需求。这要求最慢档级和最快档级之间的大的范围。为此，尤其是爬行档组提供一列档级，它们相应允许非常强烈的转速降速并因而可以实现极缓慢的行驶。对布置在机动车上的悬挂式农具的驱动利用用于驱动辅助输出轴(所谓的动力输出轴)的动力输出轴传动模块来实现。在此，利用悬挂式农具部分地在爬行档中执行作业。尤其是沉重的牵引作业会导致传动设施过载，它们会导致传动方面的损坏。
由DE 10 2009 028 567 A1已知一种根据权利要求1的前序部分的机动车动力总成系统的运行方法。
根据DE 1 016 572 A已知一种机动车，其用于承载悬挂式农具或用于驱动钩挂的设备或车辆并且针对此目的具有行驶速度特别慢的传动装置档级，爬行档。为了排除正常尺寸的传动部件在机动车与加挂或悬挂式农具连接使用时的危险(其中，尤其可能出现非常大的行驶阻力)，设置有具有装置的切换设备，通过该切换设备利用挂入爬行档将用于限制可供给驱动马达的燃油量朝向降低最高量的方向调节。通过限制最大可能的发动机扭矩来避免传动部件的过载危险。
发明内容
从前述现有技术出发，现在本发明的任务是实现一种用于驱动机动车动力总成系统的方法，其在识别到爬行档传动比的情况下提供对传动设施的过载保护并且同时可以灵活地匹配于尤其是辅助动力总成系统的变化的负载状况。
该任务从方法技术的角度从权利要求1的前序部分出发结合其特征性特征解决。从装置技术的角度，该任务的解决通过权利要求8的技术特征实施。相应跟随其后的从属权利要求阐述本发明相应有利改进方案。此外，一种计算机程序产品以及具有该计算机程序产品的数据载体是权利要求10和11的主题。
根据本发明，在一种用于运行机动车尤其是农用或市政商用车的动力总成系统的方法中，其中，动力总成系统包括驱动机组和传动设施，传动设施具有爬行档组以及用于驱动至少一个辅助输出轴(动力输出轴)的动力输出轴传动模块，所述动力输出轴传动模块检测在爬行档组内的爬行档的挂入。机动车优选是农用或市政商用车，尤其是拖拉机或耕地牵引车。
利用挂入爬行档可以实现车速大约等于或低于1km/h。在爬行档中往往通过连接到辅助输出轴上的作业机具实施牵引工作，其中，悬挂式农具(例如用于地面处理)也可以是拖车，例如具有容纳设备的装载车。这种作业机具的运行基于带有不同扭矩需求的不同运行和使用条件地行驶，其在切换至爬行档时导致传动设施过载。
本发明现在包括这样的技术教导，即，基于检测到爬行档的挂入，由驱动机组输出的驱动扭矩自动降至运行扭矩，并且在探测到动力输出轴传动模块的运行时确定在至少一个辅助输出轴上存在待驱动负载，其中，取决于所确定的负载地执行对由驱动机组输出的驱动扭矩的调整。术语负载理解为连接至辅助输出轴的作业机具，其中，其可以是悬挂式农具或拖车。为了保护传动设施，在挂入爬行档时，驱动扭矩自动降至尤其是可调节的运行扭矩。取决于待通过辅助轴输出设备驱动的负载的存在和类型地执行对由驱动机组输出的驱动扭矩的调整，由此获得动力总成系统的高的灵活性，其中，同时确保防止传动设施过载。
用于运行动力总成系统的方法的这种实施方案具有这样的优点，即，基于将扭矩自动降低至运行扭矩避免在挂入爬行档时传动设施过载。优选可以预定运行扭矩的绝对值或相对值，在识别到爬行档传动比时为了保护传动设施而自动降低至所述绝对值或相对值。
根据本发明执行的探测动力输出轴传动模块的运行与确定负载相结合可以实现，在有需求时将驱动扭矩匹配于运行状况，尤其是被提高。当负载基于其运行参数用于几乎完全承受由驱动机组提供的驱动扭矩时，则这种匹配可能是必要的。
相反，在由DE 1 016 572B已知的方法中通过用于限界可供给驱动马达的最大燃料量的设备在挂入爬行档时对应地限制由驱动马达提供的扭矩，其可不超过扭矩的该限制值地变化。
优选可以利用转速监控来实现对爬行档的挂入的检测。为此可以在动力总成系统的位于爬行档组之后的部分中布置转速传感器，评估其信号以确定相应转速。
功率输出轴上的负载的存在可以通过监控接于动力输出轴传动模块之前的动力换档元件确定。为了接通动力输出轴传动模块，动力换档元件通过控制装置来驱控，其通过操作操作元件接收来自机动车操作人员的相应控制信号。
为了确定负载是何种类型的，(即，待驱动的负载可以承受哪样的扭矩)可以监控设计成液压或电液离合器的动力换档元件的切换压力。以此方式可以将轻型和重型作业农具或者说悬挂式农具区别开。考虑该区别用于决定对由驱动机组输出的驱动扭矩的调整。
根据优选改进方案，在辅助输出轴上的负载的存在可以通过提供负载的运行参数来确定，这些运行参数由负载利用总线系统传输。负载和机动车之间的相应通信优选可以通过ISO总线系统实现。由负载传送的运行参数尤其包括关于负载类型和最大扭矩需求(其由机动车提供)的信息。
在本发明的改进方案中规定，在辅助输出轴上的负载的存在通过无线传输或读取数据来确定，这些数据已存储在布置在负载上的数据提供装置内。为此，数据提供装置可以被实施为所谓的“标签”或者“信标”，具有数据存储器的主动发送装置，当其处于有效范围内时，其利用蓝牙低能量无线电技术将数据发送至接收设备。也可以想到应用被设计成作业机具的负载上的QR代码，其利用读取器读入并传输至机动车的控制器用于评估。
在确定了联接至辅助输出轴的负载之后，当超过降低的运行扭矩时可以通过可由负载承受的扭矩将降低的运行扭矩提高至可由工作机组输出的驱动扭矩。在此，可以执行提高至驱动机组的完整的输出扭矩或者取决于负载的特定扭矩需求地逐步提高。而如果没有在辅助输出轴上确定负载或者负载低于扭矩极限值，则维持降低的运行扭矩。扭矩极限值可以取决于驱动机组的运行参数地预定。
在机动车动力总成系统内，根据本发明的方法优选通过控制器调节，该控制器尤其是布置在动力总成系统内的传动设施的控制器，该传动设施具有爬行档组以及用于驱动至少一个辅助输出轴的动力输出轴传动模块。控制器在已安装状态下在控制技术方面可与发动机控制装置相连用于控制或调节驱动扭矩，并且包括用于检测在爬行档组内的爬行档挂入的装置。控制器用于基于检测到的爬行档挂入以如下方式驱控发动机控制装置，即，将驱动扭矩自动降低至减少的运行扭矩。减少的运行扭矩的值是可预定的。此外，控制器包括装置，所述装置在动力输出轴传动模块运行时确定在至少一个辅助输出轴上的待驱动负载的存在，其中，取决于所确定的负载地来进行对由驱动机组输出的驱动扭矩的调整。因而，控制器为了保护尤其是传动设施而与辅助输出轴上的负载的存在无关地驱控发动机控制装置，以便在检测到挂入爬行档时将由驱动机组输出的扭矩降至运行扭矩。此外，在动力输出轴传动模块运行时，由控制器的装置确定在至少一个辅助输出轴上的待驱动负载的存在。
根据本发明的实施方式，控制器在已安装状态下通过CAN总线与发动机控制装置在信号技术方面相连以便对其进行驱控。除了驱控发动机控制装置以在检测到挂入爬行档时降低扭矩之外，当探测到从爬行档切换至例如适用于道路行驶的档位时，以对应的方式驱控发动机控制装置。
控制器为了检测爬行档的挂入可以与在动力总成系统中布置在爬行档组之后的至少一个转速传感器相连，利用其执行转速检测。
为了探测在辅助输出轴上的负载的存在，控制器可以设置用于确定接于动力输出轴传动模块之前的动力换档元件的切换压力。在此，动力换档元件实施为液压或电液离合器。由配属给动力换档元件的压力传感器将信号发送给控制器，所述控制器评估信号以便能够判定辅助输出轴上的负载的存在。
根据本发明的解决方案也可以表现为计算机程序产品，如果在控制器处理器上运行所述计算机程序产品，则其指导处理器根据软件执行归属于本发明主题的方法步骤。与此相关地，前述计算机程序产品可调用地存储在其上的可计算机读取的介质也属于本发明主题。
本发明不局限于从属或独立权利要求的特征的已说明的组合。此外来自权利要求、本发明优选实施方案的以下说明或者直接参引附图的单独特征也可以彼此组合。通过应用附图标记而将附图与权利要求关联不应限定权利要求的保护范围。
附图说明
以下阐述的本发明有利实施方案在附图中示出。图中：
图1是机动车的示意图；
图2是机动车动力总成系统的示意图；以及
图3是运行根据图2的动力总成系统的方法的流程图，对应于本发明一个优选实施方案。
具体实施方案
图1示出机动车30，尤其是拖拉机或牵引车的示意图。动力总成系统1包括机动车30的驱动机组2和接在驱动机组2与输出设备3之间的传动设施4，其按照组结构方式实施。驱动机组2实施为内燃机。输出设备3包括车桥传动装置6以及驱动车桥7，其中，通过车桥传动装置6将驱动机2的由传动设施4转换的驱动运动分布到驱动车桥7的两个车轮32上。此外，还设置有具有车轮31的可转向的前车桥。
传动设施4在所示实施例中包含动力换档组7、爬行档组8以及同步组9，其中，在爬行档组8和同步组9之间接有起动离合器10，其也被称为主离合器。起动离合器10可由驾驶员优选通过离合器踏板操作。起动离合器10然而也可以是自动的或自动化操作的离合器。在动力总成系统1的布置在爬行档组8之后的部分中给起动离合器10配属有至少一个转速传感器15。此外，动力总成系统1包括动力输出轴传动模块11，其可通过可液压切换或电液切换的动力换档元件12以传动的方式与驱动机组2相连。给实施成湿运行片式离合器的动力换档元件12配属有压力传感器14。在动力输出轴传动模块11的输出侧布置有辅助输出轴13，其以传动的方式与负载22或者作业机具联接。
图2示出机动车30的动力总成系统1的示意图。给驱动机2、传动设施4、起动离合器10、车桥传动装置6以及动力输出轴传动模块11分别配属各一个控制器17或18或19或20或21，它们连同其它(在此未进一步示出的)控制器和传感器接入机动车30的设计为CAN总线系统的数据总线系统16并彼此通信。在此，设计成发动机控制装置的控制器17调节驱动机2，尤其是可由其输出的驱动扭矩M驱动，与此同时，通过控制器19可以调节起动离合器10的自动化的打开和接合。除了起动离合器10的这种自动化运行之外还存在这样的可能性，即，根据车辆驾驶员的预设来执行起动元件的手动打开和接合，其中，为了实现此目的，控制器19与(此处未进一步示出的)离合器踏板相连。起动离合器10在动力总成系统1的布置在爬行档组8之后的部分中与控制器19信号技术方面相连。备选或附加地，转速传感器可以布置在同步组9和车桥传动装置5之间。利用转速传感器15可以确定爬行档的挂入。
控制器18配属给传动设施4并且可以按照自动化换挡传动装置的类型来调节，其中，此处存在手动模式下根据车辆驾驶员的预设来执行换档过程的可能性。最后，将控制器20配属给车桥传动装置6，将控制器21配属给动力输出轴传动模块11。配属给动力换档元件12的压力传感器14在信号技术方面与动力输出轴传动模块11的控制器21相连。通过压力传感器14探测动力换档元件12的切换，即，动力输出轴传动模块11的接通或断开。此外，按照离合器压力可以确定负载或作业机具22是何种类型，也就是说，待驱动的作业机具22可以承受何种扭矩。
此外，读取和接收器24布置在机动车30上，其用于读取或接收作业机具22的、特定运行的数据，这些数据存在于布置在作业机具22上的数据提供装置23内。为此，数据提供装置23被设计成所谓的“标签”或者“信标”，也就是说，具有数据存储器的主动发送装置，其利用蓝牙低能量无线电技术将数据发送至读取和接收器24，当其处于数据提供装置23的有效范围内。备选地，控制器18或21可以经由ISO总线间接或直接与已联接的作业机具22通信。
基于此背景，通过联接到辅助输出轴13上的作业机具22(例如耕地设备)实施沉重的牵引工作(在挂入爬行档的情况下可能导致传动设施4过载)，发动机控制装置17由控制器18基于检测到的爬行档传动比来驱控。在此，发动机控制装置17由控制器18按照如下方式驱控，即，由驱动机组2输出的驱动扭矩M驱动在检测到爬行档传动比时降低至运行扭矩(M运行)，以保护传动设施4不会因过载而受损。在下一进程中通过控制器18检测，作业机具22是否联接至辅助输出轴13以及作业机具22基于其特殊性具有何种扭矩需求。取决于确定的负载地执行对由驱动机组2输出的驱动扭矩M驱动的调整。为此，控制器18根据图3流程所示的方法来驱控发动机控制装置17：
在方法开始时，在步骤S1中，首先询问，是否已挂入爬行档。对爬行档传动比的检测利用转速监控通过至少一个转速传感器15实施，该转速传感器将其信号发送至起动离合器的控制器19用于评估。评估结果通过数据总线16传输至控制器18。如果是否定的，则返回开始处并不再进一步执行方法直至检测到爬行档传动比。
相反，如果在步骤S1中，结果是肯定的，则基于检测到的爬行档传动比转至步骤S2，在此步骤中，驱动转速M驱动自动执行降低至减小的运行转速M运行。这通过传动设施4的控制器18操控发动机控制装置17实现。尤其是运行转速M运行的相对值为大约50％。与此不同的运行转速M运行值可以取决于驱动机组的特殊性预定。
在步骤S3中检查，动力输出轴传动模块11是否已接入。为此可以检测布置在实施成拖拉机的机动车30的驾驶室内的操作元件的切换位置，通过其操作来驱控动力换档元件10的切换。如果条件在步骤S3中被满足，则转入步骤S4，与此同时在否定情况下跳转至步骤S3之前。
在步骤S4，检查联接至辅助输出轴13的作业机具22的存在。此外，在步骤S4中检查，是轻型还是重型悬挂式农具22。轻型和重型悬挂式农具22之间的区别结合悬挂式农具22运行所需的扭矩M工作来确定。如果悬挂式农具22的所需扭矩M工作小于或等于降低的运行扭矩M运行，则为轻型悬挂式农具22。而如果悬挂式农具22的所需扭矩M工作超过为了保护传动设施4而降低的运行扭矩M运行，则为重型作业机具22。如果步骤S4得到的结果是，轻型作业机具22已连接至辅助输出轴13，则转入步骤S6。在肯定的情况下，也就是说，在识别到重型作业机具22时转入步骤S5。
在步骤S5中，调整对由驱动机组2输出的驱动扭矩M驱动。为此，由驱动机组2提供的扭矩通过由控制器18驱控发动机控制装置17而从降低的运行扭矩M运行提高直至完整的驱动扭矩M驱动。在此可以在步骤S5实施立刻释放完整的驱动扭矩M驱动或者逐步提高。通过识别到重型作业机具22已联接而确保了几乎完整的驱动力矩M驱动由其承受，从而避免在挂入爬行档时传动设施4过载。
紧接步骤S5，在步骤S6中连续检查，是否通过辅助输出轴13输出扭矩。这可以如已在前面实施的那样通过监控操作元件的切换位置或动力换档元件10的离合器压力来实现。如果辅助输出轴13的断开是否定的，则其在步骤S2或步骤S5中通过发动机控制装置驱控由驱动机组2提供的降低的运行扭矩M运行或完整的驱动扭矩M驱动进一步可供使用。
如果实施辅助输出轴13的断开，则转入步骤S7。在步骤S7中，由驱动机组2提供的扭矩在必要情况下降低至减小的运行扭矩M运行。紧接着步骤S7，跳返至步骤S1。
利用根据本发明设计的用于运行机动车的动力总成系统的方法可以避免在同时挂入爬行档时执行牵引工作而造成传动设施过载所导致的损坏，其中，同时可实现灵活匹配于利用重型作业机具的运行。
附图标记列表
1 动力总成系统
2 驱动机组
3 输出设备
4 传动设施
5 车桥传动装置
6 驱动车桥
7 动力换档组
8 爬行档组
9 同步组
10 起动离合器
11 动力输出轴传动模块
12 动力换档元件
13 辅助输出轴
14 压力传感器
15 转速传感器
16 数据总线
17 发动机控制装置
18 控制器
19 控制器
20 控制器
21 控制器
22 作业机具
23 数据提供装置
24 读取和接收器
30 机动车
31、32 车轮
S1至S7 单独步骤
M驱动 驱动扭矩
M运行 运行扭矩
M工作 扭矩

Claims (11)

1.一种用于运行机动车尤其是农用或市政商用车的动力总成系统(1)的方法，其中，所述动力总成系统(1)包括驱动机组(2)和传动设施(4)，所述传动设施具有爬行档组(8)以及用于驱动至少一个辅助输出轴(13)的动力输出轴传动模块(11)，其中，检测在所述爬行档组(8)中的爬行档的挂入，其特征在于，基于检测到爬行档的挂入，由所述驱动机组(2)输出的驱动扭矩(M驱动)自动降至运行扭矩(M运行)，并且在探测到所述动力输出轴传动模块(11)启动的情况下确定至少一个辅助输出轴(13)上的待驱动的负载的存在，其中，取决于所确定的负载地执行对由所述驱动机组(2)输出的驱动扭矩(M驱动)的调整。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助转速检测来执行对挂入爬行档的检测。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过监控接在所述动力输出轴传动模块(11)之前的动力换档元件(12)来确定所述辅助输出轴(13)上的负载的存在。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，监控实施为液压离合器的动力换档元件(12)的切换压力。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过提供所述负载的运行参数来确定所述辅助输出轴(13)上的负载的存在，所述运行参数利用总线系统传输。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过无线传输或读取数据来确定所述辅助输出轴(13)上的负载的存在，所述数据已存储在布置在所述负载上的数据提供装置(23)内。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在超过降低的运行扭矩(M运行)时，通过能由所述负载承受的扭矩(M工作)将降低的运行扭矩(M运行)提高至所述驱动扭矩(M驱动)。
8.一种用于布置在机动车(30)的动力总成系统(1)内的传动设施(3)的控制器(18)，所述传动设施具有爬行档组(8)以及用于驱动至少一个辅助输出轴(13)的动力输出轴传动模块(11)，其中，所述控制器(18)在控制技术方面能够与用于控制或调节驱动扭矩(M驱动)的发动机控制装置(17)连接并且包括用于检测在爬行档组(8)内挂入爬行档的装置(15)，其中，所述控制器(18)设置用于基于检测到挂入爬行档地以如下方式驱控所述发动机控制装置(17)，即，将所述驱动扭矩(M驱动)自动降低至运行扭矩(M运行)，并且所述控制器(18)包括装置，所述装置在所述动力输出轴传动模块(11)启动的情况下确定至少一个所述辅助输出轴(13)上的待驱动的负载的存在，其中，取决于所确定的负载地执行对由所述驱动机组(2)输出的驱动扭矩(M驱动)的调整。
9.根据权利要求8所述的控制器，通过其能够执行根据权利要求2至7中任一项或多项所述的方法。
10.一种用于根据权利要求8或9所述的控制器(18)的计算机程序产品，通过其能够执行根据权利要求1至7中任一项或多项所述的方法，其中，通过相应的、软件中存储的控制指令来实施用于执行所述方法的程序。
11.一种具有根据权利要求10所述的计算机程序产品的数据载体。
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