DE112007001729T5

DE112007001729T5 - Verfahren zum Betreiben einer Fluidarbeitsmaschine und eine Fluidarbeitsmaschine

Info

Publication number: DE112007001729T5
Application number: DE112007001729T
Authority: DE
Inventors: Win Dr. Rampen; Onno Kuttler; Niall Dr. Caldwell; Ian Bingham
Original assignee: Sauer Danfoss ApS
Current assignee: Danfoss Power Solutions ApS
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2007-07-23
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2027-07-24
Also published as: CN101495785A; US8347621B2; US20090241530A1; WO2008012577A3; CN101495785B; GB0614630D0; DE112007001729B4; WO2008012577A2

Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Fluidarbeitsmaschine mit: einer Abtriebswelle;
einer Vielzahl von Arbeitskammern mit zyklisch variierendem Volumen;
einem Hochdruckverteiler und einem Niederdruckverteiler;
einem oder mehreren Hochdruckventilen zwischen einer oder mehreren der besagten Arbeitskammern und dem besagten Hochdruckverteiler;
einem oder mehreren Niederdruckventilen zwischen einer oder mehreren der besagten Arbeitskammern und dem besagten Niederdruckverteiler sowie einer Vorrichtung zur Druckverminderung, die mit dem besagten Hochdruckverteiler verbunden ist, wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist:
das Überwachen eines oder mehrerer Parameter, die indikativ für Motoraktivität sind, und das Betätigen der besagten Vorrichtung zur Druckverminderung nach Erkennung eines vorher festgelegten Zustands, wodurch Druckmittel in den besagten Hochdruckzulauf abgegeben wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidarbeitsmaschine und eine Fluidarbeitsmaschine selbst und betrifft insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidarbeitsmaschine und eine Fluidarbeitsmaschine mit direktgesteuerten Ventilen, die Druckmittel steuern.
STAND DER TECHNIK
EP-B-0494236 sieht eine Fluidarbeitsmaschine vor mit einer Vielzahl von Zylindern, einem Hochdruckmittelverteiler, um Hochdruckmittel an die besagten Zylinder zu liefern, einem Niederdruckmittelverteiler, um gebrauchtes Druckmittel von den besagten Zylindern aufzunehmen und es zu einem Sammelbehälter zurückzuführen, einer Vielzahl von Sitzventilen, die mit jeder Kammer und jedem Verteiler verbunden sind, um den Druckmittelfluss in und aus den besagten Zylindern zu steuern. Die Ventile selbst umfassen elektromagnetische Sitzventile, und die Maschine weist ferner einen Mechanismus zum Betätigen der Ventile auf, so dass die Vorkomprimierung und Ausdehnung des Inhalts einer Arbeitskammer eingesetzt werden kann, um einen Motorzyklus der Maschine zu erzeugen. Die Arbeitszylinder der Maschine werden in Echtzeit ausgewählt, so dass die Energie des Druckmittels steuerbar in Wellenkraft und umgekehrt umgewandelt wird, wodurch ein steuerbarer bidirektionaler Energiefluss ermöglicht wird. Die Sitzventile sind so aufgebaut, dass der Druck des Druckmittels auf die Sitzfläche wirkt und eine große Schließkraft aufgebaut wird. Die eingesetzten Ventile müssen in der Lage sein, schnell genug auszulösen, um die Maschine bei hoher Geschwindigkeit umzuschalten, und um dies zu erreichen, müssen sie im Gegensatz zu vorgesteuerten Ventilen direktgesteuert ausgeführt sein. Solche direktgesteuerten Ventile sind auf die Energie von einer sich bereits drehenden Welle angewiesen, die ihr Öffnen gegen den Druck in dem Hochdruckverteiler erleichtert. Diese Anforderung begrenzt zurzeit die Anwendung dieser Technik auf Bedingungen, unter denen die Maschine bereits über einer Schwellenwert-Wellengeschwindigkeit betrieben wird. Für Anwendungen, die das Starten von der Nullgeschwindigkeit erfordern, muss der Motorzyklus durch andere Mittel eingeleitet werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Starten einer Fluidarbeitsmaschine aus einem Ruhezustand zu bieten, indem eine Vorrichtung zur Druckverminderung im Zulaufkreislauf bereitgestellt wird, um den Druck der Fluidzufuhr zu der Fluidarbeitsmaschine zu vermindern, um den Hochdruckmittelzulauf von dort zu trennen und das Zurücksetzen der Maschine in einen Zustand, aus dem das Starten oder erneute Starten möglich ist, zu erleichtern.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren bereit zur Steuerung einer Fluidarbeitsmaschine mit: einer Abtriebswelle; einer Vielzahl von Arbeitskammern mit zyklisch variierendem Volumen; einem Hochdruckverteiler und einem Niederdruckverteiler; einem oder mehreren Hochdruckventilen zwischen einer oder mehreren der besagten Arbeitskammern und dem besagten Hochdruckverteiler; einem oder mehreren Niederdruckventilen zwischen einer oder mehreren der besagten Arbeitskammern und dem besagten Niederdruckverteiler sowie einer Vorrichtung zur Druckverminderung, die mit dem besagten Hochdruckverteiler verbunden ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: das Überwachen eines oder mehrerer Parameter, die indikativ für Motoraktivität sind, und das Betätigen der besagten Vorrichtung zur Druckverminderung nach Erkennung eines vorher festgelegten Zustands, wodurch Druckmittel in dem besagten Hochdruckzulauf abgegeben wird. Eine solche Anordnung gibt Druckmittel in dem besagten Hochdruckzulauf ab, das andernfalls den Neustart der besagten Fluidarbeitsmaschine behindern oder verhindern könnte.
Vorzugsweise weist das Verfahren den Schritt der Druckverminderung des besagten Hochdruckverteilers auf, indem ein Ventil, das zwischen dem besagten Hochdruckverteiler und einer Niederdruckmittelquelle angeschlossen ist, betrieben wird. Alternativ kann dies geschehen, indem ein Ventil, das sich in der Nähe des besagten Motors befindet und zwischen dem besagten Hochdruckverteiler und einer Niederdruckmittelquelle angeschlossen ist, betrieben wird. In einer noch weiteren Anordnung kann dies geschehen, indem die besagte Pumpe reversiert betrieben wird, um dadurch Hochdruckmittel aus der besagten Zulaufleitung zu ziehen und es zu einer Niederdruckmittelquelle zurückzuführen. In einer noch weiteren Anordnung kann dies geschehen, indem die besagte Pumpe veranlasst wird, in einen Zustand „über der Mitte" zu wechseln, wodurch es möglich ist, dass das Druckmittel die besagte Pumpe aus der besagten Zulaufleitung passiert und dass es zu einer Niederdruckmittelquelle zurückgeführt wird.
Vorteilhafterweise werden einer oder mehrere der folgenden Parameter überwacht: Motorwellenposition, Fahrzeugdrosselposition, Fahrzeuggetriebe, Fahrzeugbremse oder Fahrzeugbewegung.
In einer bevorzugten Anordnung weist das Verfahren den Schritt des Bestimmens der neuen beabsichtigten Bewegungsrichtung des Motors auf, was geschehen kann, nachdem die Druckverminderung des besagten Hochdruckverteilers abgeschlossen ist.
Vorteilhafterweise weist das Verfahren den Schritt des Vorpositionierens eines oder mehrerer der besagten Hochdruck- und/oder Niederdruckventile während oder nach dem Schritt der Druckverminderung auf. Dieses Verfahren kann den weiteren Schritt des Vorpositionierens der besagten Ventile im Laufe des nachfolgenden Betriebs aufweisen.
Vorzugsweise weist das Verfahren den Schritt des Deaktivierens der besagten Vorrichtung zur Druckverminderung vor einer nachfolgenden Wiederaufnahme des Druckmittelflusses zu den besagten Zylindern auf.
Praktischerweise weist das Verfahren den Schritt des Einstellens der besagten Hochdruck- und Niederdruckventile auf, um beim Zulauf des Druckmittels zu den besagten Zylindern die Bewegung der besagten Welle in Vorwärtsrichtung zu veranlassen. Dies geschieht vorzugsweise, indem die besagten Hochdruck- und Niederdruckventile so eingestellt werden, dass sie beim Zulauf des Druckmittels zu den besagten Zylindern die Bewegung der besagten Welle in die umgekehrte Richtung veranlassen. Das Verfahren kann den Schritt des Beginnens einer Ventilaktivierungsfolge nach der Druckverminderung aufweisen, einschließlich des Schritts des Betätigens der besagten Ventile in einer Abfolge, die mit der gewünschten Richtung der Wellenbewegung verbunden ist. Die Ventilaktivierung kann getrennt werden, um dadurch eine Überschneidung der Ventilimpulse zu verhindern.
Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fluidarbeitsmaschine bereitgestellt mit: einer Abtriebswelle; einer Vielzahl von Arbeitskammern mit zyklisch variierendem Volumen; einem Hochdruckverteiler und einem Niederdruckverteiler; einem oder mehreren Hochdruckventilen zwischen einem oder mehreren der besagten Arbeitszylinder und dem besagten Hochdruckverteiler; einem oder mehreren Niederdruckventilen zwischen einem oder mehreren der besagten Arbeitszylinder und dem besagten Niederdruckverteiler sowie einer Vorrichtung zur Druckverminderung, die mit dem besagten Hochdruckverteiler verbunden ist. Eine solche Anordnung erleichtert die Abgabe von Druckmittel in dem besagten Hochdruckzulauf, das andernfalls den Neustart der besagten Fluidarbeitsmaschine behindern oder verhindern könnte.
Vorzugsweise umfasst die besagte Vorrichtung zur Druckverminderung ein Ventil, das zwischen dem besagten Zulaufverteiler und einer Niederdruckmittelquelle angeschlossen ist. Alternativ kann die besagte Vorrichtung zur Druckverminderung ein Ventil umfassen, das sich in der Nähe des besagten Motors und entfernt von der besagten Pumpe befindet und zwischen dem besagten Zulaufverteiler und einer Niederdruckmittelquelle angeschlossen ist. In einer weiteren Anordnung kann die besagte Vorrichtung zur Druckverminderung die besagte Pumpe umfassen, wobei die besagte Pumpe reversierbar ist, um dadurch Druckmittel aus dem besagten Zulaufverteiler zurückzuziehen. Alternativ kann die besagte Vorrichtung zur Druckverminderung die besagte Pumpe umfassen, wobei die besagte Pumpe in einen Zustand „über der Mitte" wechseln kann, damit Druckmittel aus dem besagten Zulaufverteiler die besagte Pumpe passieren kann.
Vorteilhafterweise weist die Maschine einen Monitor zur Überwachung eines oder mehrerer der folgenden Parameter auf: Motorwellenposition, Fahrzeugdrosselposition, Fahrzeuggetriebe, Fahrzeugbremse oder Fahrzeugbewegung und kann auch eine Steuerung aufweisen, um überwachte Parameter zu empfangen und den Betrieb der besagten Ventile entsprechend einer vorher festgelegten Betriebsmethode zu veranlassen.
In einer bevorzugten Anordnung umfassen die besagten Arbeitskammern Zylinder mit Kolben, die darin enthalten und beweglich sind und in denen die besagten Kolben mit der besagten Welle für die Drehbewegung der besagten Welle bei Bewegung der besagten Kolben verbunden sind. Alternativ können die besagten Arbeitskammern durch ein bewegliches Diaphragma definiert werden.
Vorteilhafterweise weist die besagte Welle eine exzentrische Nockenoberfläche auf, und die besagten Kolben können damit verbunden betrieben werden, um die besagte Nocke und Welle bei Bewegung der besagten Kolben anzutreiben.
BEZUGNAHME AUF DIE ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird nun rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen genauer beschrieben, wobei:
1 ist eine schematische Darstellung der vorliegenden Vorrichtung, die so angeordnet ist, dass sie ein Straßenrad eines Fahrzeugs antreibt.
2 bis 4 stellen alternative Anordnungen der vorliegenden Erfindung dar; und
5 ist ein Ablaufdiagramm, das die Überwachung und die Startsequenzen darstellt, entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme insbesondere auf 1, umfasst ein System, das allgemein unter 10 dargestellt ist, eine Fluidarbeitsmaschine beispielsweise in Form eines hydraulischen Motors 12 mit einer Vielzahl von Kolben 14 in Zylindern oder Arbeitskammern 16. Eine Antriebswelle 18 ist mit den besagten Kolben verbunden, um von ihnen bewegt zu werden, und in dem dargestellten Beispiel kann die Verbindung über eine exzentrische Nockenoberfläche 20 erfolgen, die auf der besagten Welle vorgesehen ist, gegen welche die untere Oberfläche der Kolben wirkt. Die Änderung des Arbeitsvolumens im Zylinder führt dazu, dass sich der Kolben bewegt und auf die besagte Nocke 20 wirkt und die Drehung der besagten Welle einleitet. Andere Formen der Kolben-Welle-Verbindung werden sich den Fachleuten erschließen. Eine Antriebsvorrichtung beispielsweise in Form eines Verbrennungsmotors oder eines elektrischen Motors wird unter 21 bereitgestellt und ist so verbunden, dass er die besagte Pumpe bei Bedarf antreibt.
Die Antriebswelle ist direkt oder indirekt mit einem angetriebenen Element wie zum Beispiel einem Fahrzeugrad 22 und einer Bremsenanordnung 23, wie hier dargestellt, verbunden. Ein Hochdruckverteiler 24 ist über eine Zulaufleitung 28 mit einer Hochdruckpumpe 26 verbunden, und die Pumpe selbst zieht über eine Sumpfleitung 32 Druckmittel aus einem Sammelbehälter 30. In einer möglichen Konfiguration ist ein magnetgesteuertes Zweistellungsventil 34 mit zwei oder drei Anschlüssen in der Zulaufleitung 28 positioniert und kann so betrieben werden, dass es den Einlass des Hochdruckverteilers 24 entweder mit der Hochdruckzulaufleitung 28 verbindet oder mit einer Sumpfleitung 36, die das Druckmittel auf eine Weise, die im weiteren Verlauf des vorliegenden Dokuments noch ausführlicher beschrieben wird, zurück zu dem besagten Sammelbehälter 30 führt. Ein Hochdruck(einlass)ventil 38 ist in Verbindung mit jedem Zylinder oder jeder Arbeitskammer 14 für die Bereitstellung von Druckmittel dorthin vorgesehen.
Die Ventile selbst können zahlreiche Formen besitzen, sind jedoch vorzugsweise als direktgesteuerte Hochgeschwindigkeitssitzventile ausgeführt, da diese Ventile in der Lage sind, eine schnelle Ventilbewegung bereitzustellen, um einen raschen Druckmittelzulauf zu ermöglichen, während sie gleichzeitig eine ausgezeichnete Abdichtung gegen den Innendruck bieten, der in der Kammer erzeugt wird. In der bevorzugten Anordnung sind die Ventile als elektrische, magnetgesteuerte Ventile ausgeführt, deren elektrischer Betätigungsteil schematisch unter 40 dargestellt ist und der mit einer Steuerungseinheit oder einem Computer 42 verbunden ist, um die Betätigung entsprechend einem festgelegten Steuerungsschema zu veranlassen, was ebenfalls später beschrieben wird. Ein Niederdruck(auslass)ventil 44 wird in Verbindung mit jedem Zylinder oder jeder Arbeitskammer 14 vorgesehen, von denen jeder beziehungsweise jede wiederum mit einem Verteiler in Form eines Niederdruckverteilers 46 verbunden ist. Der Niederdruckverteiler 46 ist über die Leitung 48 direkt mit dem Sammelbehälter 30 verbunden und wirkt, um bei Bedarf Druckmittel dorthin zurückzuführen. Auch hier sind die Niederdruckventile 44 vorzugsweise als elektrische, magnetgesteuerte Ventile ausgeführt, deren elektrischer Betätigungsteil schematisch unter 50 dargestellt ist und der mit einer Steuerungseinheit oder einem Computer 42 verbunden ist, um die Betätigung entsprechend einem festgelegten Steuerungsschema zu veranlassen, was ebenfalls später beschrieben wird. Die Fluidarbeitsmaschine ist außerdem mit einem Absolutpositionssensor 52 versehen, der die Winkelposition der Markierungen 53 auf der Welle 18 erkennt, um dadurch zu bestimmen, welche Zylinder sich auf der Antriebsseite der Nockenoberfläche 20 befinden. Der besagte Sensor ist darüber hinaus über die Leitung 54 angeschlossen, um die Positionsdaten der Welle an die Steuerungseinheit oder den Computer 42 zu liefern.
In 1 sind auch die Steuerleitungen 56, 58 abgebildet, welche die Hochdruck(HP)- und die Niederdruck(LP)-Ventile mit der Steuerung 42 verbinden und die verwendet werden, um Steuerdaten/-signale von der besagten Steuerung an die besagten Ventile zu übertragen. Die andere Seite der Steuerung 42 ist mit einem Fahrzeugdrosselsensor 60, der mit der Drossel 62 verbunden ist, und mit einem Drucksensor 64, der vorgesehen ist, um den Druck in der Zulaufleitung 28 zu erkennen, verbunden. Eine weitere Steuerleitung 65 ist vorgesehen, um den Betätigungsteil 66 des Ventils 34 mit der besagten Steuerung/dem besagten Computer 42 zu verbinden, während die Steuerleitung 67 die Pumpe 26 mit der besagten Steuerung/dem besagten Computer verbindet, um dadurch gesteuert zu werden.
Fachleute werden zu schätzen wissen, dass die Hauptfunktion von Ventil 34 darin besteht, bei Bedarf das Abführen von Hochdruckmittel aus der Zulaufleitung zu ermöglichen, um das „Neustarten" des Motors selbst zuzulassen. Die Funktion des Ventils 34 könnte durch andere Mittel repliziert werden, wie zum Beispiel eine reversierbare Hochdruckpumpe, die in 1 als 26r bezeichnet ist. Wenn eine solche Pumpe eingesetzt wird, muss lediglich ihr reversierter Betrieb veranlasst werden, damit die Pumpe in einen Zustand „über der Mitte" wechseln kann, wenn der Druck in der Zulaufleitung 28 vermindert werden soll, und wodurch Druckmittel über die Pumpe 26r selbst in den Sammelbehälter 30 zurückgeführt wird.
Es wird geschätzt werden, dass alternative Formen der Pumpen- und Ventilanordnungen eingesetzt werden können, von denen einige in den 2 bis 4 dargestellt sind. Unter kurzer Bezugnahme auf 2 lässt sich erkennen, dass es in bestimmten Anwendungen erforderlich sein kann, die Motoren an einer entfernten Position in Bezug zu der Pumpe 26 zu platzieren. in einer solchen Anordnung kann die Länge L der Hochdruckzulaufleitung 28 sehr wichtig sein und infolgedessen kann sie eine große Menge von Druckmittel enthalten, und es würde beträchtliche Zeit dauern, um sie erneut unter Druck zu setzen. In einer solchen Anordnung ist es äußerst wünschenswert, die Vorrichtung zur Druckverminderung 34 so nah wie möglich an dem Motor 12 zu platzieren und es dadurch zu ermöglichen, dass der Druck im größten Teil der Zulaufleitung 28 erhalten bleibt, wenn die Vorrichtung zur Druckverminderung 34 aktiviert wird. In der Anordnung von 2 ist der druckvermindernde Ausgang der Vorrichtung zur Druckverminderung 34 direkt an der Niederdruckrücklaufleitung und daher an dem Sammelbehälter 30 vorgesehen. 3 stellt eine noch weitere Anordnung dar, in der die Vorrichtung zur Druckverminderung in Form des Ventils 34 so positioniert ist und gesteuert wird, dass der Inhalt der Hochdruckleitung 24 einfach zur Niederdruckrücklaufleitung, die gebrauchtes Druckmittel in den Sammelbehälter 30 zurückgeführt, entleert wird. 4 ist eine spezifischere Anordnung, in der die Pumpe 26 selbst von dem Typ ist, der in einen Zustand „über der Mitte" wechseln kann, wodurch es möglich ist, dass Druckmittel in den Leitungen 24 und 28 direkt in den Sammelbehälter 30 entleert wird. Es wird geschätzt werden, dass diese Pumpe und andere, die in dem vorliegenden Dokument beschrieben werden, in einer Reihe von Formen ausgeführt werden können, zum Beispiel als digitale Verstellpumpe/Motor oder als eine konventionellere Anordnung.
Der Betrieb der vorstehend beschriebenen Anordnung wird nun unter besonderer Bezugnahme sowohl auf 1 als auch auf 5 behandelt, wobei letztgenannte Figur ein Betriebsablaufdiagramm ist. Im Betrieb wird die Steuerung 42 von 1 eingesetzt, um die Position der Welle und des Pedals in regelmäßigen Intervallen zu überwachen. Dies kann durch kontinuierliche oder diskontinuierliche Mess-/Überwachungstechniken geschehen, solange deren Position in ausreichend kurzen Intervallen festgestellt wird, damit innerhalb einer akzeptablen Zeitspanne Abhilfemaßnahmen möglich sind. Diese ersten beiden Schritte sind unter 100 beziehungsweise 102 von 5 dargestellt. Abhängig von der Verwendung des Fahrzeugs kann auch der Schritt des Überwachens des Getriebes und/oder der Fahrzeugbremse einbezogen werden, um zu bestimmen, ob in den Rückwärtsgang geschaltet wurde oder das Fahrzeug durch Bremsen zum Anhalten gebracht wurde. Diese Aktionen sind in den Kästen 104 beziehungsweise 106 dargestellt. Wenn die Steuerung unter 108 feststellt, dass sich die Welle immer noch in derselben Richtung dreht und dass keine Maßnahme erforderlich ist, wird die Überwachungsschleife wiederholt, wie dies durch den Pfeil 110 angedeutet ist. Falls die Steuerung jedoch feststellt, dass die Position der Welle und/oder des Pedals ein Eingreifen der Steuerung erforderlich macht, um den Motor 12 „neu zu starten", wird ein Steuersignal an das Entleerungsventil 34 oder die Pumpe 26r gesendet (Schritt 112), und die besagten Komponenten werden betätigt, um die Druckverminderung in der Zulaufleitung 28 auf die oben beschriebene Weise zu veranlassen. Die Steuerung wartet, bis die Druckverminderung in Schritt 114 abgeschlossen ist, bevor sie die beabsichtigte zukünftige Bewegungsrichtung des Fahrzeugs in Schritt 116 bestimmt.
Dies kann geschehen, indem die Gangwahl 104 oder ein anderer geeigneter Indikator überwacht wird. Wenn die Startrichtung vorwärts ist, leitet die Steuerung die Positionierung der Ventile in Schritt 118 ein, um die Vorwärtsdrehung zu ermöglichen. In der Praxis müssen der Schritt 120 der Druckverminderung und ein Durchflussbedarfsschritt 122 durchgeführt werden, und die Ventile, die mit Kolben auf der Antriebsseite der Nockenoberfläche 20 verbunden sind, müssen geöffnet werden, um Druckmittel aus dem HP-Verteiler 46 zu erhalten, und die Ventile auf der anderen Seite der Nocke 20 müssen geöffnet werden, um Druckmittel aus den verbundenen Zylindern in den LP-Verteiler 46 abzulassen. Wie oben erwähnt, kann das System durch die Überwachung des Positionssensors 52 feststellen, welche der Zylinder sich auf der Antriebsseite der Nocke 20 befinden. Das Entleerungsventil 34 wird durch die Aktion der Steuerung 42 deaktiviert, so dass Hochdruckmittel an die Zylinder auf der Antriebsseite der Nocke 20 geliefert werden kann. Alternativ, wenn das System mit einer umkehrbaren Pumpe 26r arbeitet, leitet die Steuerung 42 einfach den normalen Betrieb (Pumpen) der besagten Pumpe 26r ein. Die Steuerung 42 wird dann dazu eingesetzt, um den Durchfluss von der Pumpe 26 oder 26r entsprechend der Benutzeranforderung, die aus der Drossel- oder Pedalposition, die sie überwacht, bestimmt werden kann, anzufordern. Hochdruckmittel wird an die jeweiligen Zylinder entsprechend der Anforderung und einer vorher festgelegten "Zündungs"-Sequenz geliefert, um die Bewegung der Welle 18 und somit der Räder 22 einzuleiten und aufrechtzuerhalten. Falls die Steuerung 42 erkennt, dass die Startrichtung umgekehrt zu der vorherigen Richtung ist, müssen die Ventile in Schritt 124 zurückgesetzt werden, um die umgekehrte Bewegung zu ermöglichen. In der Praxis geschieht dies auf die oben beschriebene Weise, wobei die Ventile auf der Antriebsseite der Nocke 20 geöffnet werden, damit Hochdruckmittel empfangen werden kann und das Entleerungsventil 34 oder der umgekehrte Durchfluss an der Pumpe 26r deaktiviert werden kann, bevor Hochdruckmittel an die Zylinder geliefert wird, um die Kolben, die damit verbunden sind, anzutreiben und die Drehung der Nocke 20 und der Welle 18 zu veranlassen. Wenn das Fahrzeug in dieselbe Richtung wie vorher fahren soll, beginnt die Ventilsequenz wieder wie zuvor.
Während es geschätzt werden wird, dass es eine Reihe möglicher Startsequenzen gibt, für welche die Ventile eingestellt werden können, hat sich herausgestellt, dass die vorstehend genannte Anordnung von einer Anordnung profitieren kann, in der die Ventile jedes Zylinders in der Reihenfolge eingestellt oder „gezündet" werden, in der sie betätigt würden, um die Bewegung der Welle 18 einzuleiten. In dieser Anordnung wird wiederum jedes der Ventile betätigt, damit sie zurückgesetzt werden können, und dies geschieht für einen vollständigen Zyklus oder eine vollständige Umdrehung der Ventilaktivierung. In die Zündungsabfolge kann eine kurze zeitliche Trennung einbezogen werden, um sicherzustellen, dass sich die Ventilimpulse nicht überschneiden. Nachdem dieser Schritt beendet ist, wird jedes der Ventile in eine Position versetzt, die für die Wiederaufnahme der Lieferung von Hochdruckmittel und die Betätigung des Motors selbst geeignet ist. Es wird geschätzt werden, dass die Ventile nicht sequenziell betrieben werden müssen und dass, abhängig von der Verfügbarkeit geeigneter Leistung, sie alle zusammen oder im Wesentlichen zusammen betätigt werden können, um die Ventile neu zu positionieren. Es wird auch geschätzt werden, dass die Steuerung 42 in der Lage ist zu bestimmen, was die geeignete Position eines beliebigen Ventils sein sollte, da sie die Wellenposition überwacht und die Richtung der zukünftigen Drehung bestimmt.
Eine erneute Anwendung von Druck führt unter Umständen nicht dazu, dass sich die Welle 18 wie gewünscht dreht. Dies könnte daran liegen, dass eine Überlastung gegeben ist, dass sich die Welle bewegt, während der Druck der Fluidarbeitsmaschine 12 vermindert wird, oder ähnlichem. Auch wenn eine Bremse 23 auf der Welle 18 verwendet werden kann, um die Drehung während des Druckverminderungsintervalls zu verhindern, ist in einer zusätzlichen Ausführungsform eine Einstellung zum Stoppen vorgesehen. Die Einstellung zum Stoppen bei aufeinander folgenden Startversuchen führt dazu, dass die Arbeitszylinder 14 korrekt verbunden werden, um das maximale Startdrehmoment zu liefern.
Wenn die Fluidarbeitsmaschine 12 in Betrieb ist, ist die Steuerungseinheit 42 in der Lage, die Wellenausgangsposition und die Wellenendposition nach der erneuten Unterdrucksetzung während eines fehlgeschlagenen Startversuchs zu erfassen. Somit kann die Steuerungseinheit 42 bei einem nachfolgenden Startzyklus annehmen, dass dieselbe Winkelwellendrehung während des Druckverminderungsintervalls erfolgt, so dass die Steuerungseinheit 42 das erste und das zweite Sitzventil 38, 44 so anordnet, dass die geeigneten Arbeitszylinder 14 im Hinblick auf die erwartete Position der Welle 18 bei erneuter Unterdrucksetzung mit den richtigen Verteilern 24, 46 verbunden werden. Falls sich die Welle 18 bei der erneuten Unterdrucksetzung nicht in die gewünschte Richtung zu drehen beginnt, ist die Steuerungseinheit 42 in der Lage, über den Wellensensor 52 zu erkennen, dass die Startsequenz fehlgeschlagen ist und dass die Sequenz wiederholt werden muss. Wenn der Druckmittelzulauf in der Fluidarbeitsmaschine 12 auf eine Weise gesteuert wird, dass der Druck der Maschine reguliert wird, wird der Druck in dem Hochdruckverteiler 24 bei jedem aufeinander folgenden Startversuch so eingestellt, dass sich das Drehmoment jedes Mal erhöht und die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Starts zunimmt. Da jeder Startzyklus wahrscheinlich etwa 100 Millisekunden in Anspruch nimmt, würde der Bediener durch die Verzögerung, die durch mehrere Startzyklen entsteht, keine übermäßige Unannehmlichkeit erfahren.
Der Betrieb der Ausführungsformen von den 2 bis 4 wird bis auf einige geringfügige Änderungen im Wesentlichen oben beschrieben. In 2 beispielsweise wird die Vorrichtung zur Druckverminderung 34 betrieben, um den Druck in einem relativ kurzen Abschnitt der Zulaufleitung 28 zu vermindern und dadurch im größten Teil der Leitung den Druck zur zukünftigen Verwendung immer noch zu erhalten. In 3 wird die Vorrichtung zur Druckverminderung 34 einfach betrieben, um den Druck in der gesamten Hochdruckzulaufleitung 28 zu vermindern und Druckmittel darin über die Niederdruckrücklaufleitung 48 zu dem Sammelbehälter 30 zurückzuführen. Der Betrieb der Ausführungsformen in 4 weicht geringfügig ab, indem das Ventil 34 durch eine Pumpe 26 ersetzt wird, die so betrieben werden kann, dass sie in einen Zustand „über der Mitte" wechselt, um es möglich zu machen, dass Hochdruckmittel aus der Leitung 28 die Pumpe selbst zur Niederdruckseite davon passiert, damit es zu dem Sammelbehälter 30 zurückgeführt werden kann.
Es wird geschätzt werden, dass das vorstehend genannte System und Verfahren eine Anordnung bereitstellen, in der eine Fluidarbeitsmaschine einfach und schnell wieder gestartet werden kann, nachdem sie angehalten wurde. Außerdem wird geschätzt werden, dass der Schritt des Neustartens in derselben oder der umgekehrten Bewegungsrichtung wie vorher eingeleitet werden kann. Des Weiteren wird geschätzt werden, dass das Ventil 34 oder die Pumpe 26r beim Betrieb als Druckentleerungssystem tatsächlich ein Mittel zur Druckverminderung ist, und dass eine Reihe von Alternativen möglich ist, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen, die die Druckvermindung der Hochdruckseite des Zulaufs ermöglicht, um die Druckwirkung, die ein solches Hochdruckmittel auf den Motor 12 haben könnte, zu beseitigen.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Steuerung einer Fluidarbeitsmaschine (12) bereit, die eine Vielzahl von Arbeitszylindern (14) mit Kolben (16) darin hat, welche angeordnet sind, um eine Welle (18) anzutreiben, wobei die Zylinder über einen Verteiler (24) mit einem unter Druck stehendem Arbeitsfluid versorgt werden, und wobei deren Inhalt durch eine Vorrichtung zur Druckverminderung abgeführt werden kann, die in einer Reihe von Formen ausgeführt werden kann, z. B. um eine Reaktivierung der Maschine (10) zu erlauben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0494236 B [0002]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Fluidarbeitsmaschine mit: einer Abtriebswelle; einer Vielzahl von Arbeitskammern mit zyklisch variierendem Volumen; einem Hochdruckverteiler und einem Niederdruckverteiler; einem oder mehreren Hochdruckventilen zwischen einer oder mehreren der besagten Arbeitskammern und dem besagten Hochdruckverteiler; einem oder mehreren Niederdruckventilen zwischen einer oder mehreren der besagten Arbeitskammern und dem besagten Niederdruckverteiler sowie einer Vorrichtung zur Druckverminderung, die mit dem besagten Hochdruckverteiler verbunden ist, wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist: das Überwachen eines oder mehrerer Parameter, die indikativ für Motoraktivität sind, und das Betätigen der besagten Vorrichtung zur Druckverminderung nach Erkennung eines vorher festgelegten Zustands, wodurch Druckmittel in den besagten Hochdruckzulauf abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das den Schritt der Druckverminderung des besagten Hochdruckverteilers aufweist, indem ein Ventil, das zwischen dem besagten Hochdruckverteiler und einer Niederdruckmittelquelle angeschlossen ist, betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das den Schritt der Druckverminderung des besagten Hochdruckverteilers aufweist, indem ein Ventil, das sich in der Nähe des besagten Motors befindet und zwischen dem besagten Hochdruckverteiler und einer Niederdruckmittelquelle angeschlossen ist, betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das den Schritt der Druckverminderung des besagten Hochdruckverteilers aufweist, indem die besagte Pumpe reversiert wird, um dadurch Hochdruckmittel aus der besagten Zulaufleitung zu ziehen und es zu einer Niederdruckmittelquelle zurückzuführen.
Verfahren nach Anspruch 1, das den Schritt der Druckverminderung des besagten Hochdruckverteilers aufweist, indem die besagte Pumpe veranlasst wird, in einen Zustand „über der Mitte" zu wechseln, damit Druckmittel aus der besagten Zulaufleitung die besagte Pumpe passieren kann und dass es zu einer Niederdruckmittelquelle zurückgeführt werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem einer oder mehrere der folgenden Parameter überwacht werden: Motorwellenposition, Fahrzeugdrosselposition, Fahrzeuggetriebe, Fahrzeugbremse oder Fahrzeugbewegung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das den Schritt des Bestimmens der neuen beabsichtigten Bewegungsrichtung des Motors aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die besagte Bestimmung nach Abschluss der Druckverminderung des besagten Hochdruckverteilers erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das den Schritt des Vorpositionierens eines oder mehrerer der besagten Hochdruck- und/oder Niederdruckventile während oder nach dem Schritt der Druckverminderung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, das den weiteren Schritt des Vorpositionierens der besagten Ventile im Laufe des nachfolgenden Betriebs aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das den Schritt des Deaktivierens der besagten Vorrichtung zur Druckverminderung vor einer nachfolgenden Wiederaufnahme des Druckmittelflusses zu den besagten Zylindern aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, das den Schritt des Einstellens der besagten Hochdruck- und Niederdruckventile aufweist, um beim Zulauf von Druckmittel zu den besagten Zylindern die Bewegung der besagten Welle in Vorwärtsrichtung zu bewirken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das den Schritt des Einstellens der besagten Hochdruck- und Niederdruckventile aufweist, um beim Zulauf von Druckmittel zu den besagten Zylindern die Bewegung der besagten Welle in die umgekehrte Richtung zu bewirken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, das den Schritt des Beginnens einer Ventilaktivierungsabfolge nach der Druckverminderung aufweist, einschließlich des Schritts des Betätigens der besagten Ventile in einer Abfolge, die mit der gewünschten Richtung der Wellenbewegung verbunden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, das den Schritt des Trennens der Betätigung der besagten Ventile durch einen Zeitraum aufweist, um dadurch die Überschneidung von Ventilimpulsen zu verhindern.
Eine Fluidarbeitsmaschine mit: einer Abtriebswelle; einer Vielzahl von Arbeitskammern mit zyklisch variierendem Volumen; einem Hochdruckverteiler und einem Niederdruckverteiler; einem oder mehreren Hochdruckventilen zwischen einer oder mehreren der besagten Arbeitszylinder und dem besagten Hochdruckverteiler; einem oder mehreren Niederdruckventilen zwischen einem oder mehreren der besagten Arbeitszylinder und dem besagten Niederdruckverteiler sowie einer Vorrichtung zur Druckverminderung, die mit dem besagten Hochdruckverteiler verbunden ist.
Eine Maschine nach Anspruch 16, wobei die besagte Vorrichtung zur Druckverminderung ein Ventil umfasst, das zwischen dem besagten Zulaufverteiler und einer Niederdruckmittelquelle angeschlossen ist.
Eine Maschine nach Anspruch 16, wobei die besagte Vorrichtung zur Druckverminderung ein Ventil umfasst, das sich in der Nähe des besagten Motors und entfernt von der besagten Pumpe befindet und zwischen dem besagten Zulaufverteiler und einer Niederdruckmittelquelle angeschlossen ist.
Eine Maschine nach Anspruch 16, wobei die besagte Vorrichtung zur Druckverminderung die besagte Pumpe umfasst und wobei die besagte Pumpe reversierbar ist, um dadurch Druckmittel aus dem besagten Zulaufverteiler zurückzuziehen.
Eine Maschine nach Anspruch 16, wobei die besagte Vorrichtung zur Druckverminderung die besagte Pumpe umfasst und wobei die besagte Pumpe in einen Zustand „über der Mitte" wechseln kann, damit Druckmittel aus dem besagten Zulaufverteiler die besagte Pumpe passieren kann.
Eine Fluidarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 16 bis 20, die einen Monitor zur Überwachung eines oder mehrerer der folgenden Parameter aufweist: Motorwellenposition, Fahrzeugdrosselposition, Fahrzeuggetriebe, Fahrzeugbremse oder Fahrzeugbewegung.
Eine Fluidarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 16 bis 21, die eine Steuerung aufweist, um überwachte Parameter zu empfangen und um den Betrieb der besagten Ventile entsprechend einer vorher festgelegten Betriebsmethode zu veranlassen.
Eine Fluidarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 16 bis 21, in der die besagten Arbeitskammern Zylinder mit Kolben umfassen, die darin enthalten und beweglich sind, und in denen die besagten Kolben mit der besagten Welle für die Drehbewegung der besagten Welle bei Bewegung der besagten Kolben verbunden sind.
Eine Fluidarbeitsmaschine nach Anspruch 22, in der die besagte Welle eine exzentrische Nockenoberfläche aufweist und die besagten Kolben damit verbunden betrieben werden können, um die besagte Nocke und Welle bei Bewegung der besagten Kolben anzutreiben.