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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Motorsteuersystem und insbesondere auf ein Motorsteuersystem für eine mobile Maschine.
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Hintergrund
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Eine mobile Maschine, beispielsweise eine Lokomotive ist mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet, der die Bewegungsleistung für die Maschine liefert. Wenn der Motor Fehlfunktionen zeigt, so wird die Lokomotive typischerweise abgeschaltet, um einen kostspieligeren katastrophenartigen Ausfall des Motors zu vermeiden. Das Abschalten des Motors während der Ausführung einer Aufgabe könnte jedoch zu einem Stehenbleiben der Lokomotive mit zugehörigem Zug an einer Stelle führen, wo es schwierig ist, die Wartung des Motors vorzusehen.
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Ein Versuch, das oben beschriebene Problem zu lösen, ist in der
US Patent Veröffentlichung 2013/0067994 (der '994-Veröffentlichung) von Worden und anderen offenbart, wobei diese Veröffentlichung am 21. März 2013 veröffentlicht wurde. Die '994-Veröffentlichung offenbart ein Lokomotivensystem, das in der Lage ist, ein Motorkühlmittelleck zu detektieren. Das Lokomotivensystem weist einen Motordrehzahlsensor, einen Kühlmitteldrucksensor, einen Kühlmittelpegelsensor und eine Steuerung auf, und zwar in Verbindung mit den Sensoren. Die Steuervorrichtung (Steuerung) ist konfiguriert zur Erzeugung eines Druckprofils, basierend auf einem gemessenen Kühlmitteldruck und einem gemessenen Kühlmittelpegel und einer gegebenen Motordrehzahl. Die Steuervorrichtung ist sodann konfiguriert, um Probleme zu diagnostizieren, die beim Motor auftreten, wenn das Profil von einem erwarteten Profil abweicht. Wenn ein Problem diagnostiziert wird, so ist die Steuervorrichtung konfiguriert zur Erzeugung unterschiedlicher Pegel von Niederdruckwarnungen, die ein Benutzer über unterschiedliche Niederdruckkühlmittelbedingungen informieren. Wenn ein gemessener Kühlmitteldruck unter ein kritisches Niveau abfällt, so kann die Motorleistung vermindert werden oder der Motor kann abgeschaltet werden, um zu verhindern, dass schädliche Temperaturen auftreten bis die Wartung ausgeführt werden kann. Die Entscheidung zur Verminderung, zum Abschalten oder zum Fortsetzen des Betriebs, wenn der Kühlmitteldruck außerhalb eines Standarddruckbereichs liegt, wird durch den Benutzer vorgenommen oder durch das Lokomotivensystem basierend auf den gemessenen Drücken und der Temperatur innerhalb des Motors. Obwohl das Lokomotivensystem der '994-Veröffentlichung in der Lage sein kann, einen Lokomotivenmotor gegenüber hohen Temperaturen zu schützen, ohne den Motor stets abzuschalten, kann dieses System noch immer weniger als optimal arbeiten. Speziell offenbart das Lokomotivensystem nicht darüber, was während des Verlustes der Sensordaten zu tun ist oder wie der Motorbetrieb während einer Kühlsystemfehlfunktion beeinflusst ist, wenn die Temperaturen sich noch immer innerhalb akzeptabler Grenzen befinden. Zudem kann das Lokomotivensystem wenig tun, um zu verhindern, dass ein Motor, der sich nahe dem Ausfall befindet, bis zu dem Punkt des Ausfalls verwendet wird, der zu einer umpassenden Zeit und/oder an einer unpassenden Stelle erfolgt.
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Das offenbarte Motorsystem richtet sich auf die Überwindung eines oder mehrerer der oben genannten Probleme.
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Zusammenfassung
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Gemäß einem Aspekt richtet sich die vorliegende Offenbarung auf ein Steuersystem für einen Motor. Das Steuersystem kann einen Kühlmitteldrucksensor aufweisen, und zwar konfiguriert zur Erzeugung eines ersten Signals, das eine Anzeige eines Drucks des Kühlmittels liefert, welches durch den Motor zirkuliert, wobei das Steuersystem ferner einen Öldrucksensor aufweist, der zur Erzeugung eines zweiten Signals konfiguriert ist, welches eine Anzeige eines Drucks des durch den Motor zirkulierenden Öls vorsieht. Das Steuersystem kann auch eine Steuerung in Verbindung mit den Kühlmittel- und Öl-Drucksensoren aufweisen. Die Steuerung kann konfiguriert sein, um die Funktionalität der Kühlmittel- und Öl-Drucksensoren während des Betriebs des Motors zu bestimmen und selektiv den Betrieb des Motors in einer halbgeschützten Betriebsart zu gestatten, wenn der Kühlmitteldrucksensor oder der Öldrucksensor als nicht funktionierend bestimmt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt richtet sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zur Steuerung eines Motors. Das Verfahren kann die Abfühlung eines Druckes des durch den Motor während des Betriebs zirkulierenden Kühlmittels mit einem Kühlmitteldrucksensor umfassen und ferner das Abfühlen eines Druckes des durch den Motor während des Betriebs zirkulierenden Öls, und zwar mittels eines Öldrucksensors. Das Verfahren kann auch die Funktionalität der Kühlmittel- und Öl-Drucksensoren während des Betriebs des Motors bestimmen und selektiv den Betrieb des Motors in einer halbgeschützten Betriebsart gestatten, wenn der Kühlmitteldrucksensor oder der Öldrucksensor als nicht funktionierend bestimmt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt richtet sich die vorliegende Offenbarung auf ein weiteres Steuersystem für einen Motor einer mobilen Maschine. Dieses Steuersystem kann einen Öldrucksensor aufweisen konfiguriert zur Erzeugung eines ersten Signal, welches einen Druck des durch den Motor zirkulierenden Öls, während der Vollendung einer ersten Aufgabe durch die mobile Maschine anzeigt, wobei das Steuersystem ferner eine Steuerung in Verbindung mit dem Öldrucksensor aufweisen kann. Die Steuerung kann konfiguriert sein zum Vergleichen des Drucks des Öls mit einem maximalen Normaldruckwert und einem Abschaltöldruckwert. Die Steuerung kann ferner konfiguriert sein, um selektiv den Beginn einer zweiten Aufgabe oder Mission durch die mobile Maschine zu sperren, wenn der Druck des Öls größer ist als der maximale normale Druckwert und kleiner als der Abschaltöldruckwert, während der Vollendung der ersten Aufgabe bzw. Mission durch die mobile Maschine.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Veranschaulichung einer exemplarisch offenbarten Maschine;
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2 ist eine schematische Veranschaulichung eines exemplarisch offenbarten Steuersystems, das in Verbindung mit der Maschine der 1 verwendet werden kann;
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3 und 4 sind Flussdiagramme, die unterschiedliche exemplarisch offenbarte Verfahren des Betriebs des Steuersystems der 2 veranschaulichen; und
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5 ist eine exemplarisch offenbarte Steuerungsdarstellung (Steuerungskarte), die verwendet werden kann während der Vollendung der einen oder beider Methoden der 3 und 4.
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Detaillierte Beschreibung
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1 veranschaulicht eine exemplarische Maschine 10. Die Maschine 10 kann eine mobile Maschine sein, die irgendeine Art des Betriebs ausführt, der mit einer Industrie assoziiert ist, wie beispielsweise der Transportindustrie, der Farbenindustrie, der Bergwerksindustrie, der Bauindustrie oder irgendeiner anderen bekannten Industrie. Beispielsweise kann die Maschine 10 eine Lokomotive eines Zugs sein. Die Maschine 10 kann unter anderem folgendes aufweisen: einen Fahrzeugkörper 12, der an entgegengesetzt liegenden Enden durch eine Vielzahl von Fahrgestellen 14 getragen ist. Jedes Fahrgestell 14 kann konfiguriert sein, um mit einer Schiene 16 in Eingriff zu stehen, und zwar über eine Vielzahl von Rädern, um einen Rahmen 20 des Wagenkörpers 12 zu tragen. Eine Anzahl von Motoren 22 kann am Rahmen 20 befestigt sein, und zwar untergebracht innerhalb des Wagenkörpers 12 und konfiguriert zum Antrieb eines Generators 24, der Elektrizität für den Antrieb der Räder 18 erzeugt.
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Der Motor 22 kann einen Motorblock 26 aufweisen, der mindestens teilweise eine Vielzahl von Zylindern definiert. Für die Zwecke dieser Offenbarung ist der Motor 22 dargestellt und beschrieben als ein Vier-Taktdieselmotor mit 12 Zylindern, angeordnet in zwei Reihen. Der Fachmann erkennt, dass der Motor 22 jedoch auch irgendeine andere Bauart eines Verbrennungsmotors aufweisen könnte, wie beispielsweise ein Benzinmotor oder ein mit Gas betriebener Motor und/oder dass der Motor 22 eine größere oder kleinere Anzahl von Zylindern aufweisen könnte, und dass die Zylinder in einer Reihenkonfiguration oder in einer V-Konfiguration oder in irgendeiner anderen geeigneten Konfiguration angeordnet sein könnten.
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Wie in 1 ebenfalls dargestellt, kann der Motor 22 mit einem oder mehreren Systemen assoziiert sein, das/die die Leistungserzeugung erleichtern. Insbesondere kann der Motor 22 mit einem Kühlsystem 28 und einem Steuersystem 30 verbunden sein, welches mit Motor 22 und Kühlsystem 28 verbunden ist, um die Kooperation dazwischen zu regulieren. In Ausführungsbeispielen, wo mehr als ein Motor 22 innerhalb der Maschine 10 vorgesehen ist, wird ins Auge gefasst, dass jeder Motor 22 mit seinem eigenen zugewiesenen Kühlsystem 28 oder je nach Wunsch mit einem gemeinsamen Kühlsystem 28 assoziiert sein kann.
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Das Kühlsystem 28 kann Komponenten aufweisen, die zur Kühlung des Motors 22 betrieben werden. Speziell kann das Kühlsystem 28 einen Wärmetauscher 32 (wie beispielsweise einen Radiator oder Kühler), ein oder mehrere Ventilatoren bzw. Gebläse 34 positioniert nahe Wärmetauscher 32 und eine Pumpe 36 aufweisen. Das Kühlmittel, wie beispielsweise Wasser, Glykol, eine Wasser-Glykolmischung, eine gemischte Luftmischung oder irgendein wärmeübertragendes Strömungsmittel können durch Pumpen 36 unter Druck gesetzt werden und durch eine Leitung 38 zum Motor 22 geleitet werden (beispielsweise zum Motorölkühlern, zu Motorzylinderköpfen, zum Motorblock 26, zu Motorturboladern, und/oder anderen Motorkomponenten), um Wärme daraus zu absorbieren. Nach der Inbetriebnahme des Motors 22 kann das Kühlmittel durch eine Leitung 40 zum Wärmetauscher 32 geleitet werden, wo die Absorption und Freigabe erfolgt und sodann an das Kühlmittel zurück durch die Pumpe 36 geführt werden, um den Zyklus wieder zu starten. Eine (nicht gezeigte) Bypass- oder Umgehungsschaltung kann zwischen den Leitungen 38 und 40, wenn gewünscht, verbunden sein und verwendet werden, um selektiv einiges oder das gesamte Kühlmittel von der Leitung 40, um den Wärmetauscher 32 herum direkt zur Leitung 38 zu leiten, und zwar ansprechend auf eine oder mehrere Eingangsgrößen (beispielsweise basierend auf einer Temperatur des Kühlmittels innerhalb der Leitungen 38, 40). Das Gebläse 34 kann dazu verwendet werden, um eine Luftströmung durch den Wärmetauscher 32 zu erzeugen, der Wärme vom Kühlmittel absorbiert. Es wird ins Auge gefasst, dass das Kühlsystem 28 irgendeine andere bekannte gewünschte Form annehmen kann.
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Wie in 2 gezeigt kann das Steuersystem 30 Komponenten aufweisen, die zusammenarbeiten, um den Betrieb des Motors 22 und/oder des Kühlsystems 28 zu steuern, und zwar ansprechend auf unterschiedliche Eingangsgrößen. Speziell kann das Steuersystem 30 eine Lokomotivensteuerung 42 und eine gesonderte Motorsteuerung 44 aufweisen. Die Lokomotivensteuerung 42 kann in oder nahe einer Kabine der Maschine 10 angeordnet sein und konfiguriert sein, um Eingangsgrößen von einem Benutzer bzw. Bediener zu empfangen und darauf ansprechend die Maschinenoperationen zu steuern (beispielsweise eine Soll-Drehzahl des Motors 22 befehlen und/oder eine am Motor 22 vorhandene Last durch Generator 24 einstellen). Die Motorsteuerung 44 kann nahe dem Motor 22 angeordnet sein (beispielsweise innerhalb des Fahrzeugkörpers 12) und kann ferner konfiguriert sein, um die Motoroperationen zu regeln oder zu regulieren (beispielsweise Grenzen hinsichtlich Motordrehzahl und/oder Last festlegen, selektiv das Abschalten des Motors 22 bewirken, spezielle Funktionalitäten ausschalten usw.), und zwar ansprechend auf Befehle von der Lokomotivensteuerung 42 und/oder verschiedene gemessene Leistungsparameter des Motors 22 und/oder des Kühlsystems 28. Es wird ins Auge gefasst, dass die Lokomotiv- und Motorsteuerungen 42, 44 alternativ unterschiedliche Module der gleichen Steuerung verkörpern könnten, wenn dies gewünscht ist.
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Jede der Lokomotiven- und Motorsteuerungen 42, 44 kann einen einzelnen Mikroprozessor oder mehrfache Mikroprozessoren aufweisen, die Mittel umfassen zum Steuern eines Betriebs der zugehörigen Komponenten. Zahlreiche im Handel verfügbare Mikroprozessoren können konfiguriert sein, um die Funktionen der Steuerungen 42, 44 auszuführen. Jede der Steuerungen 42, 44 kann einen Speicher umfassen, eine sekundäre Speichervorrichtung, einen Prozessor, eine Zeitsteuervorrichtung und irgendwelche anderen Komponenten zum Durchführen einer Anwendung. Verschiedene andere Schaltungen oder Kreise können mit den Steuerungen 42, 44 assoziiert sein, wie beispielsweise Leistungsversorgungsschaltungen, Signalkonditionierschaltungen, Elektromagnettreiberschaltungen und andere Schaltungstypen.
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Die durch das Steuersystem 30 empfangenen unterschiedlichen Eingangsgrößen können unter anderem folgendes aufweisen: eine vom Benutzer gewünschte Fahrgeschwindigkeit (beispielsweise eine Nuteneinstellung), einen Bestimmungsort, eine Arbeitszuweisung, ein Ist-Kühldruck, eine Ist-Kühlmitteltemperatur, einen Ist-Motoröldruck, eine Ist-Motoröltemperatur, ein Ist-Kühlniveau, ein Ist-Ölniveau, eine Ist-Motordrehzahl und andere Eingangsgrößen wie sie im Stand der Technik bekannt sind. Die von der Bedienungsperson gewünschte Fahrgeschwindigkeit, der Bestimmungsort und die Aufgabenzuweisung können an die Lokomotivsteuerung 42 geliefert werden durch eine oder mehrere Interfacevorrichtungen 46, die in der Fahrkabine der Maschine 10 angeordnet sind. Der Ist-Kühlmitteldruck, die Kühlmitteltemperatur, der Motoröldruck, die Motoröltemperatur, der Kühlmittelpegel, der Ölpegel und die Motordrehzahl können an die Motorsteuervorrichtung 44 durch eine oder mehrere unterschiedliche Sensoren 48 geliefert werden (beispielsweise einen Öldrucksensor 48a, einen Öltemperatursensor 48b, einen Kühlmitteldrucksensor 48c, einen Kühlmitteltemperatursensor 48d, einen Motordrehzahlsensor 48e und einen oder mehrere Kühlmittelniveau(-pegel)sensoren 48f). Jeder dieser Sensoren 48 kann irgendwo nahe oder innerhalb der zugehörigen Komponenten und Systeme angeordnet sein und konfiguriert sein, um Signale zu erzeugen, die die Ist-Werte der gemessenen Parameter angeben. Diese Signale können zur weiteren Verarbeitung der Motorsteuerung 44 zugeführt werden.
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3 bis 5 sind Veranschaulichungen assoziiert mit unterschiedlichen beispielhaft offenbarten Verfahren des Betriebs. Diese Figuren werden im einzelnen weiter unten diskutiert, um die offenbarten Konzepte weiter zu veranschaulichen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Das offenbarte Steuersystem kann bei jedweder mobilen Maschine Anwendung finden, wo der fortgesetzte Betrieb eines zugehörigen Motors während der Vollendung einer zugewiesenen Aufgabe wichtig ist. Das offenbarte Steuersystem kann einen kontinuierlichen Motorbetrieb auf mindestens zwei unterschiedlichen Wegen vorsehen, einschließlich des Managens der Motorlast basierend auf Öltemperaturen dann, wenn die Kühlmitteltemperaturen erhöht sind, wenn Kühlmittedrücke niedrig sind, und/oder wenn Kühlmitteldaten falsch übertragen werden; und eine Aufgabenzuweisung einer mobilen Maschine kann blockiert werden, wenn der zugehörige Motor sich einem nicht annehmbaren Betrieb annähert. Diese zwei unterschiedlichen Steuerverfahren werden nunmehr unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 erläutert.
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Wie man in 3 erkennt, kann das erste Steuerverfahren damit beginnen, dass die Motorsteuerung 44 die Temperaturen assoziiert mit dem Kühlsystem 28 und dem Motor 22 während der Vollendung einer bereits zugewiesenen Aufgaben überwacht. Speziell kann die Motorsteuerung 44 eine Differenz zwischen einer Ist-Kühlmitteltemperatur (geliefert durch den Sensor 48c) und einer Ist-Öltemperatur geliefert durch den Sensor 48b mit einem Schwellendifferenzwert (Stufe oder Schritt 300) vergleichen. Normalerweise, das heißt, wenn eine signifikante Fehlfunktion nicht aufgetreten ist, sollte die Kühlmitteltemperatur ungefähr gleich der Öltemperatur sein. Beispielsweise sollte die Kühlmitteltemperatur innerhalb ungefähr +/–8°F der Öltemperatur liegen. Wenn jedoch eine signifikante Differenz zwischen den Kühlmittel- und Öltemperaturen existiert, kann die Motorsteuerung 44 darauf schließen, dass eine ernsthafte Fehlfunktion aufgetreten ist und kann dann unmittelbar veranlassen, dass der Motor 22 abgeschaltet wird (Schritt 340). In dem offenbarten Ausführungsbeispiel kann eine signifikante Differenz zwischen den Kühlmittel- und Öltemperaturen als eine Differenz betrachtet werden, die ungefähr 50°F oder größer ist. Es wird ins Auge gefasst, dass die Motorsteuerung 44 eine Flagge (Warnanzeige) zu diesem Zeitpunkt setzen kann (und zu allen anderen Zeiten, wenn der Motor 22 durch die Motorsteuerung 44 abgeschaltet wird) einschließlich der Bedingungen unter denen der Motor 22 zur Verwendung bei der Wartung der Maschine 10 abgeschaltet wurde. Nachdem es bestimmt ist, dass die Differenz zwischen den Kühlmittel- und Öltemperaturen nicht den Schwellendifferenzwert übersteigt, kann die Motorsteuerung 44 einen Ist-Öldruck (der beispielsweise durch den Sensor 48a geliefert wird) mit einem Schwellendruckwert (Schritt 305) vergleichen. Ein niedriger Öldruck könnte eine nicht ausreichende Schmierung und Kühlung bei den Komponenten des Motors 22 vorsehen. Demgemäß kann, wenn der Ist-Öldruck zu niedrig ist (das heißt unterhalb des Schwellendruckwerts) die Motorsteuervorrichtung 44 daraus schließen, dass eine ernsthafte Fehlfunktion aufgetreten ist und kann darauf ansprechend die unmittelbare Abschaltung des Motors 22 (Schritt 340) bewirken.
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Wenn jedoch im Schritt 305 die Motorsteuerung 44 bestimmt, dass der Ist-Öldruck des Motors 22 oberhalb des Schwellendruckwertes liegt, dann kann die Motorsteuerung 44 bestätigen, dass der Öldrucksensor 48a und der Kühlmitteldrucksensor 48c beide ordnungsgemäß funktionieren (Schritt 310). Die Motorsteuerung 44 kann diese Funktionalität bestätigen durch Prüfung, um festzustellen, ob irgendwelche Spannungsfehler aktiv sind und mit dem ein oder anderen der Sensoren 48a, 48c assoziiert sind. Wenn im Schritt 310 die Motorsteuerung 44 bestimmt, dass eine oder mehrere der Drucksensoren 48a oder 48c nicht ordnungsgemäß funktionieren, so kann die Motorsteuerung 44 daraus schließen, dass die Werte der Signale erzeugt durch diese Sensoren nicht für Steuerzwecke zuverlässig verwendet werden können. Dies heißt jedoch nicht, dass der Motor 22 notwendigerweise unmittelbar abgeschaltet werden muss, da keine Evidenz vorliegt, dass der Motor 22 in Gefahr eines Ausfalls infolge fehlender Kühlung oder Schmierung ist. Stattdessen kann die Motorsteuerung 44 eine Zeitsteuerung (Schritt 325) starten, um zu gestatten, dass der Motor für eine diskrete Zeitperiode betrieben wird, und zwar unabhängig von den Signalwerten von den ausgefallenen Drucksensoren. Insbesondere nach Starten der Zeitsteuerung kann die Motorsteuerung 44 kontinuierlich eine vergangene Zeitperiode mit einer zulässigen Zeitperiode (Schritt 330) vergleichen und gestatten, welcher Motor 22 in einer ”halb-geschützten” Betriebsart betrieben werden kann, und zwar basierend auf den Vergleich (Schritt 335). In der halbgeschützten Betriebsart kann die Motorsteuerung 44 Signale von den Drucksensoren 48a, 48c ignorieren. Nachdem die zulässige Zeitperiode abgelaufen ist, kann die Steuerung zum Schritt 340 gehen, bei dem der Motor 28 abgeschaltet ist. In einem Ausführungsbeispiel kann die zulässige Zeitperiode ungefähr fünf Tage betragen. Diese Zeitperiode kann dem Benutzer der Maschine 10 gestatten, sich zu einer bequemeren Abschaltstelle zu bewegen, um die laufende Aufgabe zu vollenden, und/oder zu versuchen und zu diagnostizieren und zu analysieren, die Ursache des Sensorausfalls vor der Motorabschaltung. Es sei bemerkt, dass während des Betriebs in der halbgeschützten Betriebsart andere Schutzstrategien (beispielsweise eine maximale Öltemperaturstrategie) noch immer vorhanden sind.
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Wenn die Motorsteuerung 44 im Schritt 310 bestimmt, dass ein Drucksensorausfall nicht aufgetreten ist, so kann die Motorsteuerung 44 dann bestimmen, ob der Druck im Ölsystem 28 niedrig ist. Das heißt die Motorsteuerung 44 kann das Signal vom Kühlmitteldrucksensor 48c mit einer Niederdruckschwelle vergleichen und feststellen, ob sich ein Niederdruckwert aufgebaut hat, und zwar für mindestens eine minimale Zeitspanne oder Zeitgröße (Schritt 315). in einem Ausführungsbeispiel kann die minimale Zeitspanne ungefähr zwei Minuten sein. Wenn der Kühlmitteldruck oberhalb der Niederdruckschwelle liegt oder ständig niedrig ist, so kann die Motorsteuerung 44 dem Motor 22 gestatten, normal zu arbeiten (Schritt 320).
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Ein Niedrigkühlmitteldrucksignal könnte eine Anzeige sein für ein Kühlmittelleck und eine Unfähigkeit zur ordnungsgemäßen Kühlung des Motors 22. Selbst bei einem niedrigen Kühlmitteldruck könnte es jedoch noch immer möglich sein, den Motor 22 unterhalb eines schädlichen Temperaturpegels zu halten. Demgemäß gilt folgendes: Wenn im Schritt 315 die Motorsteuerung 44 bestimmt, dass der Ist-Kühlmitteldruck niedrig ist, dann kann die Motorsteuerung 44 prüfen, um festzustellen, ob das Signal von dem Öltemperatursensor 48 empfangen wird und gültig ist (beispielsweise innerhalb eines Erwartungsbereichs) (Schritt 345). Wenn das Signal vom Öltemperatursensor 48b nicht empfangen wird und/oder nicht gültig ist, so kann die Motorsteuerung 44 zum Schritt 340 fortschreiten und den Motor 22 unmittelbar abschalten.
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Wenn jedoch im Schritt 345 die Motorsteuerung 44 bestimmt, dass der Öltemperatursensor 48 gültige Signale erzeugt und zur Motorsteuerung 44 sendet, so kann die Motorsteuerung 44 dann prüfen, um festzustellen, ob beide Kühlmittelpegelsensoren 48f ordnungsgemäß funktionieren und ob das Kühlsystem 28 einen verbleibenden Vorrat von Kühlmittel besitzt (Schritt 350). Wenn eine oder die andere dieser Bedingungen nicht erfüllt ist, so kann die Motorsteuerung 44 zum Schritt 340 weiterschreiten und unmittelbar den Motor 22 abschalten, da es nicht möglich sein kann, den Motor 22 adäquat zu kühlen, ohne Kühlmittel und/oder dass das Risiko zu groß sein kann, um zu versuchen, den Motorbetrieb weiter fortzusetzen, ohne Kenntnis des verbleibenden Kühlmittelniveaus. Der Status der beiden Kühlmittelpegelsensoren 48f kann bestimmt werden als eine Redundanzmassnahme, um mitzuhelfen bei der Sicherstellung der ordnungsgemäßen Steuerung der Motortemperaturen. Es wird ins Auge gefasst, dass die Steuerung alternativ basierend sein könnte auf Information von einem einzigen Kühlmittelniveausensors 48f, wenn gewünscht.
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Wenn im Schritt 350 die Motorsteuerung 44 bestimmt, dass beide Kühlmittelpegelsensoren 48f ordnungsgemäß funktionieren und ein adäquater Vorrat an Kühlmittel innerhalb des Kühlsystems 28 (obwohl der Kühlmitteldruck niedrig ist) verbleibt, so kann die Motorsteuerung 44 den Betrieb des Motors 22 einer ”Durchgangs”-(”Ride Through”)-Betriebsart (Schritt 355) gestatten. Die Durchgangsbetriebsart des Betriebs oder der Operation kann einen Vorgang oder eine Operation umfassen, wo eine Last am Motor 22 eng reguliert wird, und zwar direkt basierend auf der gemessenen Öltemperatur unabhängig von Kühlmitteltemperatur oder Druck. Wenn beispielsweise die Motoröltemperatur ansteigt innerhalb des gewünschten Temperaturbereichs, so kann die Motorlast vermindert werden, um so die Motoröltemperatur innerhalb des Bereichs abzusenken und umgekehrt. Die Last des Motors 22 kann selektiv eingestellt werden durch Begrenzung der Laufdrehzahl der Maschine 10 auf eine spezielle Nuteneinstellung entsprechend der Temperatur. Diese Grenze kann unabhängig von den Befehlen geliefert von der Lokomotivensteuerung 42 durch den Benutzer auferlegt werden. Wenn somit die Lokomotivensteuerung 42 eine Drehzahlnuteneinstellung befiehlt, die höher ist als die begrenzte Einstellung gemäß der Benutzeranforderung, so kann die Motorsteuerung 44 die Grenze an die Lokomotivensteuerung 42 übertragen und verweigern, entsprechend dem Befehl zu verfahren. Wenn jedoch zu irgendeinem Zeitpunkt über den Betrieb der Maschine 10 hinweg die Ist-Motoröltemperatur Öl im gewünschten Bereich ansteigt (auf beispielsweise über ungefähr 250°F) so kann die Motorsteuerung 44 den Motor 22 unmittelbar abschalten.
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Unter Verwendung des ersten Verfahrens der Steuerung kann es möglich für die Maschine 10 sein, zu ausgewählten Zeiten den Betrieb fortzusetzen, wenn sie ansonsten normalerweise abgeschaltet wäre. Beispielsweise während einer Öldruckausfallsituation und/oder Kühlmitteldruckausfallsituation kann die Maschine 10 mit einem Fenster an Betriebszeit ausgestattet sein, welches gestattet, dass die Maschine 10 die laufende Aufgabe vollendet, bevor sie abgeschaltet und gewartet wird. Zu dem kann während der Zeiten niedrigen Kühlmitteldruckes, solange die Maschine 22 innerhalb eines gewünschten Temperaturbereichs unterhalb eines maximalen Temperaturpegels gehalten wird, der Betrieb fortgesetzt werden, ggf. auf einem reduzierten Niveau, basierend auf der Ist-Temperatur des Motors 22. Dies kann eine ”Hüpf-Heim” (”limp home”) Funktionalität vorsehen, die die Wahrscheinlichkeit reduziert, dass die Maschine 10 an einer unpassenden Stelle oder Zeit liegen bleibt.
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Das zweite in 4 veranschaulichte Steuerverfahren kann auf das Sperren einer Maschine 10 fokussiert sein, und zwar gegenüber einer Zuweisung oder Aufnahme einer neuen Aufgabe dann, wenn die Wahrscheinlichkeit hoch ist, dass die Maschine 22 ein Überhitzungsereignis während der neuen Aufgabe erfahren würde. Dieses Verfahren kann kontinuierlich über den Betrieb der Maschine 10 hinweg durchgeführt werden (beispielsweise gleichzeitig mit dem ersten oben beschriebenen Verfahren) und kann nicht begrenzt oder überhaupt nicht mit dem ersten Verfahren verbunden sein. Das zweite Verfahren kann, wie in 4 veranschaulicht, beginnen, damit dass die Motorsteuerung 44 den Ist-Öldruck des Motors 22 (gemessen durch Öldrucksensor 48a) mit einem Abschaltöldruckwert (Schritt 400) vergleicht. Wenn der Ist-Öldruck des Motors 22 ungefähr gleich oder kleiner als dem Abschaltöldruckpegel ist, so kann die Motorsteuerung 44 daraus schließen, dass der Motor 22 keine adäquate Kühlung oder Schmierung erhält. In dieser Situation kann die Motorsteuerung 44 den Motor 22 unmittelbar abschalten (Schritt 405) um den Schaden zu begrenzen der am Motor 22 durch die laufenden Bedingungen verursacht wird.
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Solange der Ist-Motoröldruck oberhalb des Abschaltöldruckniveaus liegt, kann die Motorsteuerung 44 die Vollendung der laufenden Aufgabe gestatten. Die Motorsteuerung 44 kann sodann noch immer so konfiguriert sein, um Bedingungen zu detektieren, die einen zukünftigen Niederdruckzustand anzeigen und demgemäß darauf ansprechen. Insbesondere kann die Motorsteuervorrichtung 44 zum Vergleichen des Ist-Motoröldrucks mit einem Normaldruckschwellenwert (Schritt 410) konfiguriert sein. Wie man in einer Steuerdarstellung (Steuerkarte) 500 gemäß 5 sehen kann, ist der Bereich möglicher Öldruckwerte für den Motor 22 in Mehrfach-Gebiete oder -Regionen aufgeteilt. Diese Gebiete oder Regionen umfassen ein Normalgebiet 510, ein Warngebiet 520, und ein Abschaltgebiet 530. Wenn die Ist-Öldruckwerte einen auf der Drehzahl basierenden Abschaltdruckwert übersteigen, fallen die Ist-Öldruckwerte in den Abschaltdruckbereich 530. Solange die Ist-Öldruckwerte unter einem auf der Drehzahl basierenden Normaldruckschwellenwert liegen, fallen die Ist-Druckwerte in den normalen Bereich 510 und keine signifikante Aktion wird durch die Motorsteuerung 44 ergriffen (d. h. abgesehen von einem Rücksetzen einer Zeitsteuerung – Schritt 415, der im Einzelnen unten beschrieben wird). Wenn jedoch die Ist-Öldruckwerte größer sind als der Normaldruckschwellenwert und unterhalb des Abschaltdruckwertes, so fallen die Ist-Öldruckwerte in den Warnbereich 520.
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Wenn die Öldruckwerte in den Warnbereich 520 fallen, so könnten die Öldruckwerte eine Anzeige bilden für ein bevorstehendes Überhitzungsereignis des Motors 22. Demgemäß kann die Motorsteuerung 44 die zusätzliche Aktion oder Vorgehensweise vornehmen und die Wahrscheinlichkeit bestätigen, dass ein Überhitzungsereignis bevorsteht. Speziell kann die Motorsteuerung 44 folgendes vergleichen: die Ist-Öltemperatur des Motors 22 (vorgesehen durch Sensor 48b) mit einem Hochtemperaturschwellenwert und die Ist-Drehzahl des Motors 22 (vorgesehen durch Sensor 48b) mit einem Nieder-Drehzahlschwellenwert (Schritt 420). In dem offenbarten Ausführungsbeispiel kann der Hochtemperaturschwellenwert ungefähr 180°F sein, und der Niedrigdrehzahlschwellenwert von ungefähr 400 upm sein. Wenn die Ist-Öltemperatur des Motors 22 kleiner ist als der Hochtemperaturschwellenwert und die Drehzahl des Motors 22 kleiner ist als der Niederdrehzahlschwellenwert, so ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Motor 22 sich überhitzt niedrig und die Motorsteuerung 44 kann keine weitere Aktion vorsehen. Die Steuerung kann vom Schritt 420 über Schritt 415 zum Schritt 400 fortschreiten.
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Wenn jedoch am Schritt 420 die Motorsteuerung 44 bestimmt, dass die Ist-Öltemperatur größer ist als ungefähr 180°F und/oder die Drehzahl des Motors 22 größer als ungefähr 400 upm ist, so kann die Motorsteuerung 44 eine Zeitsteuerung (Schritt 425) starten und eine Größe an vergangener Zeit mit einem Schwellenzeitwert (Schritt 430) vergleichen. Solange die vergangene Zeit nicht den Schwellenzeitwert überstiegen hat, kann die Steuerung zum Schritt 400 zurückkehren und den oben beschriebenen Zyklus so wiederholen. Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt, während der Wiederholung der Schritte 400–430 der Ist-Öldruck unter den Warnbereich 520 taucht, die Ist-Öltemperatur unter ungefähr 180°F fällt und/oder die Ist-Motordrehzahl unter ungefähr 400 upm absinkt, so kann die Zeitsteuerung gestartet durch Motorsteuerung 44 im Schritt 425 gestopft werden und zurückgesetzt werden. Diese Situation kann anzeigen, dass obwohl gewissen Parameter vom normalen Betrieb abgewichen sind, diese nicht für eine Zeit lang genug abgewichen sind, um ein Problem mit dem Motor 22 anzuzeigen.
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Währen der Vollendung der Schritte 400–430, wenn die vergangene Zeit einen Schwellenzeitwert übersteigt, kann die Motorsteuerung 44 eine Flagge (eine Anzeige) (Schritt 435) erzeugen, die eine Anzeige für die Situation bildet. Diese Flagge kann Information hinsichtlich des Ist-Öldrucks der Ist-Temperatur, der Motordrehzahl und der zugehörigen Zeitspannen enthalten und auch Instruktionen bezüglich einer Wartung, die vor der Zuweisung und/oder dem Beginn einer neuen Aufgabe ausgeführt werden sollte. Wenn die Wartung nicht ausgeführt wird, vor dem Beginn der neuen Aufgabe, so kann die Wahrscheinlichkeit hoch sein, dass der Motor 22 ein Überhitzungsereignis während der neuen Aufgabe erfährt.
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Die Motorsteuerung 44 kann den Status der Flagge erzeugen, im Schritt 435 überwachen, zum Bestimmen, ob die erforderliche Wartung ausgeführt wurde (Schritt 440). In einem Beispiel kann diese Wartung einfach eine Inspektion des Motors 22 und/oder des Kühlsystems 28 und die Entfernung der Flagge umfassen. In einem anderen Beispiel kann die Wartung folgendes umfassen: Ausführung einer Routinewartung und/oder Temperatur oder Ersatz einer ausgefallenen Komponente oder eines ausgefallenen Systems. Unabhängig von der Situation kann die Motorsteuerung 44 nur die Zuweisung und/oder den Beginn einer neuen Aufgabe (Schritt 445) gestatten, nachdem die Flagge erzeugt im Schritt 435 entfernt ist. Ansonsten kann die Motorsteuerung 44 die Zuweisung und/oder den Beginn einer neuen Aufgabe (Schritt 450) sperren. Nach der Vollendung von jedem der Schritte 445 oder 450 kann die Steuerung zum Schritt 400 zurückkehren.
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Unter Verwendung dieses zweiten Steuerverfahrens kann es möglich sein, für die Maschine 10 eine Maschinenabschaltung zu vermeiden, während ein Teil einer Aufgabe erfüllt ist. Speziell kann eine Maschine 10 die mit Wahrscheinlichkeit ein Überhitzungsereignis erfahren wird, vor Beginn einer neuen Aufgabe gesperrt werden, und stattdessen gewartet werden bevor das Ereignis auftreten kann. Dies kann dabei helfen die Maschine 10 daran zu hindern zu einer unpraktischen bzw. unbequemen Zeit und Stelle liegenzubleiben.
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Der Fachmann erkennt, dass verschiedene Modifikationen und Abwandlungen an dem Steuersystem der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden können. Andere Ausführungsbeispiele des Steuersystems sind dem Fachmann bekannt und zwar aus der Betrachtung der Beschreibung und der hier erläuterten Praxis. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei der wahre Bereich der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und ihre Äquivalente angegeben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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