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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Antriebssysteme für
Maschinen und insbesondere auf Antriebssysteme, die einen Motor
aufweisen.
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Hintergrund
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Viele
Maschinen haben ein Antriebssystem mit einem Motor, der Leistung
für verschiedene Aufgaben liefert. Beispielsweise haben
viele Maschinen ein Antriebssystem, welches betreibbar ist, um die Maschine
voranzutreiben. Während der Motor eines solchen Antriebs-
bzw. Leistungssystems Leistung zu anderen Komponenten der Maschine
liefert, um eine oder mehrere Aufgaben auszuführen, können variierende
Betriebsbedingungen bewirken, dass die Temperatur des Abgases, die
vom Motor erzeugt wird, beträchtlich variiert, manchmal
auf unerwünschte Niveaus. Wenn beispielsweise der Motor unter
hoher Belastung arbeitet, kann das Abgas des Motors unerwünscht
hohe Temperaturen erreichen.
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Das
US-Patent 4 715 012 von
Mueller Jr. ("das '012-Patent") zeigt ein Zugmaschinen- bzw. Traktorsteuersystem,
welches die Last auf einem Zugmaschinen- bzw. Traktormotor ansprechend
auf hohe Abgastemperaturen verringert. Das Traktorsteuersystem,
welches vom '012-Patent offenbart wird, steuert ein Getriebe mit
mehreren Bereichen abhängig von der Motordrehzahl und der
Temperatur des Abgases des Motors. Wenn die Motordrehzahl abfällt,
vergleicht das Traktorsteuersystem die Temperatur des Abgases des
Motors mit vorbestimmten Bereichen. Das '012-Patent offenbart, dass,
wenn die Abgastemperatur hoch ist, das Traktorsteuersystem das Getriebe
mit mehreren Bereichen herunterschalten kann.
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Obwohl
das Traktorsteuersystem des '012-Patentes das Getriebe mit mehreren
Bereichen des Traktors ansprechend auf eine hohe Abgastemperatur
herunterschaltet, bestehen gewisse Nachteile. Beispielsweise spricht
das von dem '012-Patent offenbarte Steuersystem nicht die Möglichkeit
an, dass das Abgas uner wünscht niedrige Temperaturen hat.
Dies kann eine unerwünschte Emission von Verunreinigungen
bei manchen Anwendungen und unter manchen Bedingungen verursachen,
weil gewisse Abgasbehandlungsvorrichtungen Abgastemperaturen über
gewissen Niveaus erfordern, um effektiv Verunreinigungen im Abgas
zu verringern.
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Das
Antriebssystem und die Antriebsverfahren der vorliegenden Offenbarung
lösen eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein
offenbartes Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Verfahren
zum Betrieb eines Antriebssystems einer Maschine. Das Antriebssystem
kann einen Motor aufweisen. Das Verfahren kann aufweisen, selektiv
Leistung vom Motor zu einer oder mehreren anderen Komponenten der
Maschine zu liefern. Das Verfahren kann auch aufweisen, während Leistung
vom Motor zu einer oder mehreren anderen Komponenten der Maschine
geliefert wird, ansprechend auf eine bestimmte Temperatur des Abgases des
Motors das Drehmoment zu vergrößern und die Drehzahl
zu verringern, bei welcher der Motor Leistung liefert, um die Temperatur
des Abgases zu vergrößern.
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Ein
anderes Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Leistungs-
bzw. Antriebssystem für eine Maschine. Das Antriebssystem
kann einen Motor, ein Getriebe mit mehreren Übersetzungen,
welches mit dem Motor verbunden ist, und Antriebssystemsteuerungen
aufweisen. Die Antriebssystemsteuerungen können betreibbar
sein, um die relative Wichtigkeit zu bewerten, die mit mindestens
zwei Zielen assoziiert ist. Die Antriebssystemsteuerungen können
auch betreibbar sein, um eine Getriebedrehzahlübersetzung des
Getriebes mit mehreren Übersetzungen abhängig
von zumindest teilweise der relativen Wichtigkeit zu steuern, die
mit jedem der mindestens zwei Ziele assoziiert ist.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Verfahren
zum Betrieb eines Leistungs- bzw. Antriebssystems einer Maschine.
Das Antriebssystem kann einen Motor aufweisen. Das Verfahren kann
aufweisen, selektiv Leistung vom Motor zu einer oder mehreren anderen
Komponenten der Maschine zu liefern. Das Verfahren kann auch aufweisen,
während Leistung vom Motor zu einer oder mehreren anderen
Komponenten der Maschine geliefert wird, ansprechend auf eine bestimmte
Temperatur des Abgases des Motors die parasitäre Leistungsableitung
am Motor zu vergrößern, um die Temperatur des
Abgases zu vergrößern.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels
einer Maschine, die ein Antriebssystem gemäß der
vorliegenden Offenbarung aufweist;
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2A ist
ein erster Teil eines Flussdiagramms, welches ein Verfahren zum
Betrieb eines Antriebssystems gemäß der vorliegenden
Offenbarung zeigt;
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2B ist
ein zweiter Teil eines Flussdiagramms, welches ein Verfahren zum
Betrieb eines Antriebssystems gemäß der vorliegenden
Offenbarung zeigt;
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2C ist
ein dritter Teil eines Flussdiagramms, welches ein Verfahren zum
Betrieb eines Antriebssystems gemäß der vorliegenden
Offenbarung zeigt;
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2D ist
ein vierter Teil eines Flussdiagramms, welches ein Verfahren zum
Betrieb eines Antriebssystems gemäß der vorliegenden
Offenbarung zeigt;
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2E ist
ein fünfter Teil eines Flussdiagramms, welches ein Verfahren
zum Betrieb eines Antriebssystems gemäß der vorliegenden
Offenbarung zeigt;
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3 ist
ein Flussdiagramm, welches ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Verfahrens zum Betrieb eines Antriebssystems gemäß der
vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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1 veranschaulicht
eine Maschine 10 mit einem Antriebssystem 12 gemäß der
vorliegenden Offenbarung. Das Antriebssystem 12 kann einen
Motor 14, ein Auslass- bzw. Abgassystem 15, einen
Antriebsstrang 18, Vortriebs- bzw. Antriebsvorrichtungen 20 und
Antriebssystemsteuerungen 22 aufweisen.
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Der
Motor 14 kann irgendeine Bauart einer Vorrichtung sein,
die betreibbar ist, um Leistung durch Verbrennung von Brennstoff
zu erzeugen. Beispielsweise kann der Motor 14 ein Dieselmotor,
ein Benzinmotor, ein mit gasförmigem Brennstoff angetriebener
Motor oder ein Gasturbinenmotor sein. Der Motor 14 kann
eine Motorbremse 23, einen Turbolader mit variabler Geometrie
(VGT = variable-geometry turbocharger) 24 und Motorsteuerungen 26 aufweisen.
Die Motorbremse 23 kann irgendeine Bauart eines Systems
sein, die betreibbar ist, um selektiv zu bewirken, dass der Motor 14 die
Maschine 10 bremst. Beispielsweise kann die Motorbremse 23 ein
Dekompressionsbremssystem sein. Der Turbolader mit variabler Geometrie
bzw. VGT 24 kann Vorkehrungen zur Einstellung der Position,
der Orientierung und/oder der Form von einer oder mehreren seiner Komponenten
aufweisen, um seinen Betrieb einzustellen.
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Die
Motorsteuerungen 26 können betreibbar sein, um
verschiedene Aspekte des Betriebs des Motors 14 zu steuern,
die die Brennstofflieferung, den Betrieb der Motorbremse 23 und
den Betrieb des Turboladers 24 mit variabler Geometrie
aufweisen, jedoch nicht darauf eingeschränkt sind. In einigen
Ausführungsbeispielen können die Motorsteuerungen 26 eine
Motorsteuervorrichtung 27 aufweisen. Die Motorsteuervorrichtung 27 kann
einen oder mehrere (nicht gezeigte) Prozessoren aufweisen, und eine oder
mehrere (nicht gezeigte) Speichervorrichtungen. Die Motorsteuerungen 26 können
auch einen Abgastemperatursensor (AGT-Sensor) 29 aufweisen,
der betreibbar ist, um ein Signal zu liefern, welches die Temperatur
des Abgases vom Motor 14 anzeigt. Die Motorsteuervorrichtung 27 kann
betriebsmäßig mit dem Abgastemperatursensor 29 verbunden
sein.
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Das
Abgassystem 15 kann eine Turbineneinheit 28 des
Turboladers 24 mit variabler Geometrie, eine Auslass- bzw.
Abgasbremse 25, eine Abgasbehandlungsvorrichtung 30 und
verschiedene Durchlässe aufweisen, die zwischen dem Motor 14 und
der Atmosphäre angeschlossen bzw. angeordnet sind. Die
Abgasbremse 25 kann irgendeine Art einer Vorrichtung sein,
die betreibbar ist, um selektiv den Fluss des Abgases aus dem Motor 14 einzuschränken.
Die Motorsteuervorrichtung 27 kann betriebsmäßig
mit der Abgasbremse 25 verbunden sein, so dass sie steuern
kann, wann und in welchem Ausmaß die Abgasbremse 25 den
Fluss des Abgases aus dem Motor 14 begrenzt. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 30 kann
irgendeine Bauart einer Vorrichtung sein, die betreibbar ist, um
die Menge von einer oder mehreren unerwünschten Substanzen
im Abgas vom Motor 14 zu verringern. Beispielsweise kann
die Abgasbehandlungsvorrichtung 30 eine Mager-NOx-Reduktionsvorrichtung (beispielsweise eine
kohlenwasserstoffbasierte SCR-Vorrichtung (SCR = selektive katalytische
Reduktion), eine NOx-Absorptionsvorrichtung,
ein Oxidationskatalysator, eine Partikelfalle oder irgendeine Kombination
von einer oder mehreren solcher Vorrichtungen sein. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 30 kann
erfordern, dass die Abgastemperatur über einer oder mehreren
Schwellenniveaus ist, um effektiv die Menge von einer oder mehreren
unerwünschten Substanzen aus dem Abgas zu verringern. Beispielsweise
kann die Abgasbehandlungsvorrichtung 30 in einigen Ausführungsbeispielen
eine Abgastemperatur über einem Schwellenniveau erfordern,
wie beispielsweise über ungefähr 200°C,
um die Menge von HC bzw. Kohlenwasserstoffen und CO im Abgas zu
verringern. In ähnlicher Weise kann die Abgasbehandlungsvorrichtung 30 eine
Abgastemperatur über einem weiteren Schwellenniveau erfordern,
wie beispielsweise über ungefähr 250°C,
um NOx im Abgas zu reduzieren.
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Der
Antriebsstrang 18 kann ein Getriebe 38 mit mehreren Übersetzungen
aufweisen, weiter verschiedene andere Komponenten zur Übertragung von
Leistung vom Motor 14 zu den Antriebsvorrichtungen 20 und
einen Antriebsstrangretarder bzw. eine Antriebsstrangverzögerungsvorrichtung 48.
Das Getriebe 38 mit mehreren Übersetzungen kann
ein sich drehendes Eingangsglied 40, ein sich drehendes
Ausgangsglied 42, Vorkehrungen bzw. Mittel zur Übertragung
von Leistung zwischen dem sich drehenden Eingangsglied 40 und
dem sich drehenden Ausgangs glied 42 und Getriebesteuerungen 44 aufweisen.
Das Getriebe 38 mit mehreren Übersetzungen kann
irgendeine Bauart einer Vorrichtung sein, die betreibbar ist, um
Leistung zwischen dem sich drehenden Eingangsglied 40 und
dem sich drehenden Ausgangsglied 42 mit irgendeiner von
einer Vielzahl von Getriebedrehzahlübersetzungen unter
der Steuerung der Getriebesteuerungen 44 zu übertragen.
In dieser Offenbarung bezieht sich der Ausdruck "Getriebedrehzahlübersetzung"
auf das Verhältnis der Drehzahl des sich drehenden Eingangsgliedes 40 zu
jener des sich drehenden Ausgangsgliedes 42.
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Das
Getriebe 38 mit mehreren Übersetzungen kann unterschiedliche
Konfigurationen haben, die unterschiedliche Sätze von verfügbaren
Getriebedrehzahlübersetzungen vorsehen. Das Getriebe 38 mit
mehreren Übersetzungen kann einen endlichen Satz von diskreten
Getriebedrehzahlübersetzungen haben, die es vorsehen kann.
Alternativ kann das Getriebe 38 mit mehreren Übersetzungen
fähig sein, die Getriebedrehzahlübersetzung über
einen kontinuierlichen Bereich einzustellen. In einigen Ausführungsbeispielen
sehen unterschiedliche Betriebszustände des Getriebes 38 mit
mehreren Übersetzungen unterschiedliche Bereiche vor, in
denen es kontinuierlich die Getriebedrehzahlübersetzung
variieren kann.
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Die
Getriebesteuerungen 44 können irgendwelche Komponenten
aufweisen, die betreibbar sind, um zu steuern, ob und mit welcher
Getriebedrehzahlübersetzung das Getriebe 38 mit
mehreren Übersetzungen Leistung zwischen dem sich drehenden
Eingangsglied 40 und dem sich drehenden Ausgangsglied 42 überträgt.
In einigen Ausführungsbeispielen können die Getriebesteuerungen 44 eine
Getriebesteuervorrichtung 46 aufweisen, die einen oder
mehrere (nicht gezeigte) Prozessoren und eine oder mehrere (nicht
gezeigte) Speichervorrichtungen aufweist. Zusätzlich können
die Getriebesteuerungen 44 verschiedene Betätigungsvorrichtungen,
Sensoren, Ventile und/oder andere Steuerkomponenten aufweisen, die
betriebsmäßig mit der Getriebesteuervorrichtung 46 verbunden
sind.
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Der
Antriebsstrangretarder (Antriebsstrangverzögerungsvorrichtung) 48 kann
irgendeine Art einer Vorrichtung sein, die betreibbar ist, um mechanisch
Leistung vom Antriebsstrang 18 abzuziehen und diese Leistung
in eine andere Form um zuwandeln. Beispielsweise kann der Antriebsstrangretarder 48 eine
Strömungsmittelpumpe oder ein elektrischer Generator sein.
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Die
Vortriebs- bzw. Antriebsvorrichtungen 20 können
irgendeine Art einer Vorrichtung sein, die betreibbar ist, um Leistung
an die Umgebung um die Maschine 10 in einer Weise zu liefern,
um die Maschine 10 voranzutreiben. Beispielsweise können
die Antriebsvorrichtungen 20, wie in 1 gezeigt,
Räder sein. Alternativ können die Antriebsvorrichtungen 20 Raupeneinheiten
oder andere Arten von Vorrichtungen sein, die konfiguriert sind,
um Leistung auf den Boden aufzubringen, um die Maschine 10 anzutreiben.
In einigen Ausführungsbeispielen können die Antriebsvorrichtungen 20 Propeller
oder andere Arten von Vorrichtungen sein, die konfiguriert sind,
um die Maschine 10 unter Verwendung von Strömungsmittel
anzutreiben.
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Zusätzlich
zum Antriebsstrang 18 und den Antriebsvorrichtungen 20 kann
das Antriebssystem 12 verschiedene andere Komponenten aufweisen, die
Leistung vom Motor 14 ableiten. Beispielsweise kann das
Antriebssystem 12 einen elektrischen Generator 96,
elektrische Leistungslasten bzw. Antriebslasten 98, die
mit dem elektrischen Generator 96 verbunden sind, eine
Hydraulikpumpe 100 und hydraulische Leistungslasten 102 aufweisen,
welche mit der Hydraulikpumpe 100 verbunden sind. Die Hydraulikpumpe 100 kann
eine Hydraulikpumpe mit variable Verdrängung sein. Der
elektrische Generator 96 und die Hydraulikpumpe 100 können
treibend mit dem Motor 14 verbunden sein. Die elektrischen
Leistungslasten 98 können verschiedene Arten von
Komponenten aufweisen, die betreibbar sind, um Elektrizität
vom elektrischen Generator 98 aufzunehmen und diese Elektrizität
zu verwenden, um einen oder mehrere Aufgaben auszuführen.
Zusätzlich können die elektrischen Leistungslasten 98 eine
oder mehrere elektrische Speichervorrichtungen aufweisen, wie beispielsweise
eine oder mehrere Batterien und/oder einen oder mehrere Kondensatoren.
In ähnlicher Weise können die hydraulischen Leistungslasten 102 verschiedene
Arten von Vorrichtungen aufweisen, die betreibbar sind, um hydraulisches
Strömungsmittel aufzunehmen, welches von der Pumpe 100 gepumpt
wird, und dieses hydraulische Strömungsmittel zu verwenden,
um verschiedene Aufgaben auszuführen. Hydraulische Leistungslasten 102 können auch
eine oder mehrere Energiespeichervorrichtungen aufweisen, die betreibbar
sind, um hydraulisches Strömungsmittel aufzunehmen, welches
von der Hydraulikpumpe 100 gepumpt wurde, und um die Energie
aus diesem hydraulischen Strömungsmittel zu speichern.
Beispielsweise können die hydraulischen Leistungslasten 102 einen
oder mehrere hydraulische Akkumulatoren aufweisen.
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Die
Antriebssystemsteuerungen 22 können Motorsteuerungen 26,
Getriebesteuerungen 44, eine Bedienerschnittstelle 50 und
eine Master- bzw. Hauptsteuervorrichtung 54 aufweisen.
Die Bedienerschnittstelle 50 kann verschiedene Komponenten aufweisen,
die konfiguriert sind, um Bedienereingaben zu anderen Komponenten
der Maschine 10 zu übertragen. Beispielsweise
kann die Bedienerschnittstelle 50 eine Drossel 52 und
verschiedene assoziierte Komponenten aufweisen, um Bedienereingaben bezüglich
der erwünschten Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung
der Maschine 10 an andere Komponenten zu übermitteln.
Zusätzlich kann die Bedienerschnittstelle 50 Steuerungen 104, 106 aufweisen,
um zu anderen Komponenten Bedienereingaben bezüglich des
erwünschten Betriebs der elektrischen Leistungslasten 98 und
der hydraulischen Leistungslasten 102 weiterzuleiten.
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Die
Hauptsteuervorrichtung 54 kann einen oder mehrere (nicht
gezeigte) Prozessoren und eine oder mehrere (nicht gezeigte) Speichervorrichtungen aufweisen.
Die Hauptsteuervorrichtung 54 kann betriebsmäßig
mit der Abgasbremse 25, mit den Motorsteuerungen 26,
mit dem Abgastemperatursensor 29, mit den Getriebesteuerungen 44,
mit dem Antriebsstrangretarder 48 und der Bedienerschnittstelle 50 verbunden
sein. Die Hauptsteuervorrichtung 54 kann auch betriebsmäßig
mit dem elektrischen Generator 96, den elektrischen Leistungslasten 98,
der Hydraulikpumpe 100 und den hydraulischen Leistungslasten 102 verbunden
sein, so dass die Hauptsteuervorrichtung 54 ein oder mehrere
Aspekte des Betriebs dieser Komponenten steuern kann. Zusätzlich
kann die Hauptsteuervorrichtung 54 betriebsmäßig
mit verschiedenen anderen Informationsquellen über die
Betriebsbedingungen der Maschine 10 verbunden sein, wie
beispielsweise mit anderen (nicht gezeigten) Sensoren und/oder anderen
(nicht gezeigten) Steuervorrichtungen. Entsprechend kann die Hauptsteuervorrichtung 54 die
Steuerung der Abgasbrem se 25, des Motors 14, des
Getriebes 38 mit mehreren Übersetzungen und des
Antriebsstrangretarders 48, des elektrischen Generators 96,
der elektrischen Leistungslasten 98, der Hydraulikpumpe 100 und
der hydraulischen Leistungslasten 102 abhängig von
den Eingaben von den Motorsteuerungen 26, dem Abgastemperatursensor 29,
den Getriebesteuerungen 44, der Bedienerschnittstelle 50 und
anderen Informationsquellen koordinieren.
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Das
Antriebssystem 12 ist nicht auf die in 1 gezeigte
Konfiguration eingeschränkt. Beispielsweise kann das Antriebssystem 12 eine
oder mehrere der in 1 gezeigten Komponenten weglassen,
wie beispielsweise die Motorbremse 23 und/oder den Turbolader 24 mit
variabler Geometrie und/oder die Abgasbremse 25 und/oder
den Abgastemperatursensor 29 und/oder den Antriebsstrangretarder 48.
Zusätzlich kann der Antriebsstrang 18 das Getriebe 38 mit
mehreren Übersetzungen mit dem Motor 14 und den
Antriebsvorrichtungen 20 in anderer Weise verbinden, als 1 zeigt.
Weiterhin kann das Antriebssystem 12 ein "Hybridelektrik-Antriebssystem"
mit einem oder mehreren elektrischen Antriebsmotoren sein, die mit
den Vortriebs- bzw. Antriebsvorrichtungen 20 direkt oder über
einen Teil des Antriebsstrangs 18 verbunden sind. Darüber
hinaus können die Antriebssystemsteuerungen 22 eine
andere Konfiguration haben als jene, die in 1 gezeigt
ist. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung in einigen Ausführungsbeispielen
zwei oder mehr der Motorsteuervorrichtung 27, der Getriebesteuervorrichtung 46 und
der Hauptsteuervorrichtung 54 ersetzen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Das
Antriebssystem 12 kann Anwendung in irgendeiner Maschine
finden, welche Leistung erfordert, um eine oder mehrere Aufgaben
auszuführen. In einigen Ausführungsbeispielen
und/oder unter einigen Umständen kann das Antriebssystem 12 Leistung
zum Antrieb bzw. zum Fahren der Maschine 10 liefern. Das
Antriebssystem 12 kann die Maschine 10 vorantreiben,
indem es den Motor 14 betreibt, um Leistung zu erzeugen,
während das Getriebe 38 mit mehreren Übersetzungen
Leistung vom Motor 14 durch das sich drehende Eingangsglied 40 empfängt und
zumindest einen Teil dieser Leistung zu dem sich drehenden Ausgangsglied 42 überträgt,
wodurch die Antriebsvorrichtungen 20 angetrieben werden.
Zusätzlich kann der Motor 14, wenn die Maschine 10 stationär
ist, Leistung zu verschiedenen anderen Komponenten des Antriebssystems 12 liefern,
um verschiedene Aufgaben auszuführen. Beispielsweise kann
das Antriebssystem 12 Leistung vom Motor 14 zum
elektrischen Generator 96 und/oder zur Hydraulikpumpe 100,
zu den elektrischen Leistungslasten 98 und/oder den hydraulischen
Leistungslasten 102 für verschiedene Aufgaben
liefern, wie beispielsweise zum Graben oder zur anderweitigen Bewegung von
Objekten oder Materialien. Während eines solchen Betriebs
kann das vom Motor 14 erzeugte Abgas durch das Auslasssystem 15,
welches die Abgasbehandlungsvorrichtung 30 aufweist, zur
Atmosphäre fließen.
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Während
der Motor 14 Leistung zu einer oder mehreren anderen Komponenten
des Antriebssystems 12 liefert, können die Antriebssystemsteuerungen 22 verschiedene
Aspekte des Betriebs des Antriebssystems 12 abhängig
von Eingaben vom Bediener der Maschine 10 und von anderen
Betriebsbedingungen einstellen, um die Leistungsanforderungen der
Maschine 10 zu erfüllen. Dies kann aufweisen,
den Motor 14 und das Getriebe 38 mit mehreren Übersetzungen
zu steuern, um die Antriebsvorrichtungen 20 mit ausreichend
Leistung zu beliefern, um die Antriebsanforderungen zu erfüllen,
die von einem Bediener durch die Drossel bzw. das Gaspedal 52 übermittelt
werden, während auch ausreichend Leistung zu irgendwelchen
anderen Leistungslasten geliefert wird, die Leistung vom Motor 14 erfordern. Wenn
das Antriebssystem 12 die Maschine 10 für
irgendeine gegebene Geschwindigkeit der Maschine 10 antreibt,
kann die Getriebedrehzahlübersetzung des Getriebes 38 mit
mehreren Übersetzungen die Motordrehzahl vorgeben und somit
das notwendige Drehmoment, um die Leistungsanforderungen der Maschine 10 zu
erfüllen. Unter vielen Umständen können
die Antriebssystemsteuerungen 22 die Leistungsanforderungen
der Maschine 10 mit irgendeiner von einer Vielzahl von
möglichen Kombinationen der Motordrehzahl und des Motordrehmomentes
erfüllen.
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Jedoch
kann jede unterschiedliche Kombination von Motordrehzahl und Motordrehmoment,
welche die Leistungsanforderungen der Maschine 10 erfüllt,
andere Leistungsziele in unterschiedlicher Weise beeinflussen. Beispielsweise
kann das Erfüllen der Leistungsanforderungen der Maschine 10 mit niedriger
Motordrehzahl und hohem Motordrehmoment den Brennstoffwirkungsgrad
begünstigen, kann jedoch auch das Ansprechen des Leistungssystems unterminieren
(d. h. die Fähigkeit, schnell die Leistungsausgabe zu steigern).
Zusätzlich zur Brennstoffausnutzung und dem Ansprechen
des Antriebssystems können die Motordrehzahl und das Motordrehmoment
in manchen Fällen die Emissionen beeinflussen. Wie oben
erwähnt, kann die Temperatur des Abgases aus dem Motor 14 gewisse
Schwellenniveaus überschreiten müssen, damit die
Abgasbehandlungsvorrichtung 30 effektiv unerwünschte
Substanzen im Abgas reduziert. Im Allgemeinen tendiert die Steigerung
der Motordrehzahl und die Verringerung des Motordrehmomentes dazu,
die Temperatur des Abgases aus dem Motor 14 zu verringern.
Somit kann unter manchen Umständen die Kombination von
Motordrehzahl und Motordrehmoment, die verwendet wird, um die Leistungsanforderungen
der Maschine 10 zu erfüllen, beeinflussen, ob
die Temperatur des Abgases aus dem Motor 14 die Schwellenniveaus
erfüllt, die für die Abgasbehandelungsvorrichtung 30 erforderlich
sind.
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Als
eine Folge können die Antriebssystemsteuerungen 22 ein
oder mehrere der Ziele, d. h. niedrige Emissionen, hohe Brennstoffausnutzung und
gutes Ansprechen des Antriebssystems, durch Steuerung der Motordrehzahl
und des Motordrehmomentes in effektiver Weise vorantreiben. Die 2A–2E veranschaulichen
ein Verfahren, welches Antriebssystemsteuerungen 22 ausführen können,
um niedrige Emissionen beizubehalten, eine hohe durchschnittliche
Brennstoffausnutzung vorzusehen, und gutes Ansprechen des Antriebssystems vorzusehen,
falls nötig. 2A zeigt ein Verfahren zum Auswählen
von einem von drei allgemeinen Steueralgorithmen 58, 60, 62. 2B und 2C zeigen
Details des Steueralgorithmus 58. 2D zeigt
Details des Steueralgorithmus 60. 2E zeigt Details
des Steueralgorithmus 62.
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Die
Steueralgorithmen 58, 60, 62 können
unterschiedliche Ziele begünstigen. Der Steueralgorithmus 58 kann
begünstigen, dass eine wünschenswerte Abgastemperatur
beibehalten wird. Der Steueralgorithmus 60 kann das Ansprechen
des An triebssystems begünstigen. Der Steueralgorithmus 62 kann den
Brennstoffwirkungsgrad bzw. die Brennstoffausnutzung begünstigen.
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Bevor
sie zu einem der Steueralgorithmen 58, 60, 62 voranschreiten,
können die Antriebssystemsteuerungen 22 entsprechend
die relative Wichtigkeit bewerten, die mit jedem dieser Ziele assoziiert ist
(Schritt 55). Die Antriebssystemsteuerungen 22 können
auf eine Anzahl von unterschiedlichen Arten die relative Wichtigkeit
bewerten, die mit jedem dieser Ziele assoziiert ist, die das Bestimmen
einer Rangordnung der Ziele und das Gewichten der Ziele bezüglich
einander aufweisen, jedoch nicht darauf eingeschränkt sind.
Die Abgastemperatur kann besonders wichtig sein, wenn der Motor 14 gerade
begonnen hat, Leistung zu erzeugen, und unter anderen Bedingungen,
die dazu tendieren, nicht wünschenswerte Substanzen im
Abgas aus dem Motor 14 zu vermehren. Das Ansprechen des
Antriebssystems kann unter Umständen besonders wichtig
sein, wo der Bediener der Maschine 10 in letzter Zeit oft große
Steigerungen der Leistungsausgabe angefordert hat. Die Brennstoffausnutzung
kann in den meisten anderen Situationen besonders wichtig sein. Nach
der Bewertung der relativen Wichtigkeit, die mit jedem Ziel assoziiert
ist, können die Antriebssystemsteuerungen 22 einen
der Steueralgorithmen 58, 60, 62 abhängig
davon voranstellen, welches der Ziele am Wichtigsten ist (Schritt 56).
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Wie 2B zeigt,
können die Antriebssystemsteuerungen 22 innerhalb
des Steueralgorithmus 58 die Temperatur des Abgases aus
dem Motor 14 mit einer ersten Bezugs- bzw. Referenztemperatur vergleichen
(Schritt 64). In einigen Ausführungsbeispielen
kann die erste Referenztemperatur im Wesentlichen einer Schwellenabgastemperatur
entsprechen, die nötig ist, damit die Abgasbehandlungsvorrichtung 30 ein
oder mehrere Substanzen im Abgas reduziert. Beispielsweise kann
die erste Referenztemperatur im Wesentlichen einer Abgastemperatur entsprechen,
die erforderlich ist, damit die Abgasbehandlungsvorrichtung 30 effektiv
das NOx im Abgas reduziert, was 250°C
sein können. Die Antriebssystemsteuerungen 22 können
die Temperatur des Abgases auf eine Anzahl von Arten bestimmen.
In Ausführungsbeispielen, die den Abgastemperatursensor 29 aufweisen,
kann das Signal vom Abgastemperatursensor 29 gestatten,
dass die An triebssystemsteuerungen 22 direkt die Temperatur
des Abgases bestimmen. Die Antriebssystemsteuerungen 22 können auch
die Abgastemperatur von verschiedenen anderen Informationen ableiten,
wie beispielsweise der Motordrehzahl und dem Brennstoffverbrauch,
oder von verschiedenen anderen Betriebsbedingungen der Maschine 10.
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Wenn
die bestimmte Abgastemperatur über die erste Referenztemperatur
fällt, können die Antriebssystemsteuerungen 22 überprüfen,
ob das Ansprechen des Antriebssystems oder die Brennstoffausnutzung
die nächst höhere Wichtigkeit nach der Abgastemperatur
hat (Schritt 86). Wenn das Ansprechen des Antriebssystems
am zweit wichtigsten ist, können die Antriebssystemsteuerungen 22 zum Steueralgorithmus 60 vorangehen
(2A). Wenn die Brennstoffausnutzung am zweit wichtigsten
ist, können die Antriebssystemsteuerungen 22 zum Steueralgorithmus 62 vorangehen
(2A).
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Wenn
jedoch die bestimmte Abgastemperatur unter die erste Referenztemperatur
fällt, können die Antriebssystemsteuerungen 22 durch
Verringerung der Motordrehzahl und Vergrößerung
des Motordrehmomentes ansprechen, um die Abgastemperatur zu vergrößern.
Während Bedingungen, wo das Antriebssystem 12 die
Maschine 10 antreibt, kann dies auch die Verringerung der
Getriebedrehzahlübersetzung des Getriebes 38 mit
mehreren Übersetzungen mit einbeziehen. Die Antriebssystemsteuerungen 22 können
die Größe dieser Veränderungen auf verschiedenen
Betriebsbedingungen basieren, beispielsweise wie lang und wie weit
die bestimmte Abgastemperatur unter die erste Referenztemperatur fällt.
Um zu verfolgen, wie lang die bestimmte Abgastemperatur unter der
ersten Referenztemperatur bleibt, können die Antriebssystemsteuerungen 22 entsprechend
einen Timer bzw. Zeitgeber laufen lassen (Schritt 66).
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In
einigen Ausführungsbeispielen können die Antriebssystemsteuerungen 22 zusätzlich
die bestimmte Abgastemperatur basierend darauf kategorisieren, wie
weit sie unter die erste Referenztemperatur abfällt. Um
dies zu tun, können die Antriebssystemsteuerungen 22,
wie 2C zeigt, die bestimmte Abgastemperatur mit einer
zweiten Referenztemperatur vergleichen, die unter der ersten Referenz temperatur
ist (Schritt 68). Die zweite Referenztemperatur kann auch
im Wesentlichen einer Abgastemperatur entsprechen, welche nötig
ist, damit die Abgasbehandlungsvorrichtung 30 effektiv
eine oder mehrere Substanzen aus dem Abgas reduziert. Die zweite
Referenztemperatur kann beispielsweise im Wesentlichen einer Abgastemperatur
entsprechen, die nötig ist, damit die Abgasbehandlungsvorrichtung 30 HC und
CO aus dem Abgas entfernt, was 200 Grad Celsius sein können.
Wenn die bestimmte Abgastemperatur über der zweiten Referenztemperatur
liegt, können die Antriebssystemsteuerungen 22 die
bestimmte Abgastemperatur als in einer Schicht bzw. einem Niveau
"Niedrig 1" betrachten (Schritt 70). Wenn sie unter die
zweite Referenztemperatur fällt, können die Antriebssystemsteuerungen 22 die
bestimmte Abgastemperatur als in einer Schicht bzw. einem Niveau "Niedrig
2" ansehen (Schritt 72).
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Nach
dem Kategorisieren der bestimmten Abgastemperatur können
die Antriebssystemsteuerungen 22 Ziel- bzw. Sollgrößen
identifizieren, um die Motordrehzahl zu verringern und das Motordrehmoment
zu vergrößern (Schritt 74). Im Zusammenhang mit
der Bestimmung der Soll-Größen, um die Motordrehzahl
und das Motordrehmoment zu verändern, können die
Antriebssystemsteuerungen 22 auch die Soll-Änderungen
für den Betrieb von verschiedenen anderen Aspekten des
Betriebs des Antriebssystems 12 identifizieren. Wenn beispielsweise
das Antriebssystem 12 die Maschine 10 antreibt,
können die Antriebssystemsteuerungen 22 eine geeignete
Veränderung der Getriebedrehzahlübersetzung bestimmen,
um die Veränderung der Motordrehzahl und des Motordrehmomentes
zu begleiten. Zusätzlich können die Antriebssystemsteuerungen 22 Soll-Veränderungen
im Betriebszustand von verschiedenen anderen Aspekten des Betriebs
des Antriebssystems 12 identifizieren, um die Veränderung
der Motordrehzahl und des Motordrehmomentes auszugleichen. Unter
manchen Umständen und/oder bei manchen Ausführungsbeispielen
können die Antriebssystemsteuerungen 22 beispielsweise
eine Soll-Größe zur Vergrößerung
der Verdrängung der Hydraulikpumpe 100 bestimmen.
Dies kann den Betrieb des Motors 14 mit niedrigerer Drehzahl
und höherem Drehmoment erleichtern, indem mehr Drehmoment
vom Motor 14 mit der Hydraulikpumpe 100 aufgenommen
wird, während die erforderliche Flussrate des hydraulischen Strömungsmittels
beibehalten wird. Natürlich können die Antriebster
der ersten Referenztemperatur geblieben ist).
-
Nach
dem Identifizieren von Soll-Veränderungen der Motordrehzahl
und des Motordrehmomentes und anderer assoziierter Aspekte des Betriebs
der Maschine 10 können die Antriebssystemsteuerungen 22 bestimmen,
ob die gegenwärtigen Betriebsbedingungen die Soll-Veränderungen
gestatten (Schritt 76). Verschiedene Umstände
können verhindern, dass die Soll-Veränderungen
ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Unfähigkeit
des Motors 14, das Soll-Drehmoment bei der Soll-Drehzahl zu
erzeugen, verhindern, dass die Soll-Veränderung der Motordrehzahl
und des Motordrehmomentes ausgeführt wird. Zusätzlich
kann es in einigen Ausführungsbeispielen und/oder unter
einigen Bedingungen nicht möglich sein, den Betrieb von
Antriebslasten auf dem Motor 14 so einzustellen, dass dieser
ein Reaktionsdrehmoment vorsieht, welches gleich dem Soll-Motordrehmoment
ist. Wenn die gegenwärtigen Bedingungen es gestatten, können
die Antriebssystemsteuerungen 22 die Soll-Veränderungen
einrichten (Schritt 78). Falls nicht, können die
Antriebssystemsteuerungen 22 um die maximal möglichen
Größen die Motordrehzahl verringern und das Motordrehmoment
vergrößern (Schritt 80).
-
Wenn
die Antriebssystemsteuerungen 22 die Motordrehzahl und
das Motordrehmoment um weniger als die Soll-Größen
verändern müssen, können die Antriebssystemsteuerungen 22 zusätzlich
unterstützende Maßnahmen verwenden, um die systemsteuerungen 22 auch
Soll-Veränderungen an anderen Komponenten des Antriebssystems 12 identifizieren,
um die Drehmomentlast auf dem Motor 14 einzustellen.
-
In
einigen Ausführungsbeispielen können die Antriebssystemsteuerungen 22 die
Soll-Veränderungen teilweise basierend auf der Schicht
bzw. dem Niveau der Abgastemperatur und dem verstrichenen Zeitverlauf
des Timers identifizieren. In solchen Ausführungsbeispielen
können die Antriebssystemsteuerungen 22 größere
Soll-Veränderungen identifizieren, wenn die bestimmte Abgastemperatur
in das Niveau "Niedrig 2" fällt, als wenn sie in das Niveau "Niedrig
1" fällt. Zusätzlich können die Antriebssystemsteuerungen 22 größere
Soll-Veränderungen identifizieren, je länger der
Timer gelaufen ist (d. h. je länger die bestimmte Abgastemperatur
unter der ersten Referenztemperatur geblieben ist).
-
Nach
dem Identifizieren von Soll-Veränderungen der Motordrehzahl
und des Motordrehmomentes und anderer assoziierter Aspekte des Betriebs
der Maschine 10 können die Antriebssystemsteuerungen 22 bestimmen,
ob die gegenwärtigen Betriebsbedingungen die Soll-Veränderungen
gestatten (Schritt 76). Verschiedene Umstände
können verhindern, dass die Soll-Veränderungen
ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Unfähigkeit
des Motors 14, das Soll-Drehmoment bei der Soll-Drehzahl zu
erzeugen, verhindern, dass die Soll-Veränderung der Motordrehzahl
und des Motordrehmomentes ausgeführt wird. Zusätzlich
kann es in einigen Ausführungsbeispielen und/oder unter
einigen Bedingungen nicht möglich sein, den Betrieb von
Antriebslasten auf dem Motor 14 so einzustellen, dass dieser
ein Reaktionsdrehmoment vorsieht, welches gleich dem Soll-Motordrehmoment
ist. Wenn die gegenwärtigen Bedingungen es gestatten, können
die Antriebssystemsteuerungen 22 die Soll-Veränderungen
einrichten (Schritt 78). Falls nicht, können die
Antriebssystemsteuerungen 22 um die maximal möglichen
Größen die Motordrehzahl verringern und das Motordrehmoment
vergrößern (Schritt 80).
-
Wenn
die Antriebssystemsteuerungen 22 die Motordrehzahl und
das Motordrehmoment um weniger als die Soll-Größen
verändern müssen, können die Antriebssystemsteuerungen 22 zusätzlich
unterstützende Maßnahmen verwenden, um die Abgastemperatur
zu vergrößern. Beispielsweise können die
Antriebssystemsteuerungen 22 die Ableitung von parasitärer
Leistung vom Motor 14 steigern, um die Abgastemperatur
zu vergrößern (Schritt 82). Die Antriebssystemsteuerungen 22 können
die Ableitung von parasitärer Leistung vom Motor 14 durch
Einstellen irgendeines Aspektes des Betriebs des Motors 14 und/oder
anderer Komponenten der Maschine 10 vergrößern,
um die parasitären Verluste im Motor 14 zu vergrößern
und/oder um die Menge der Leistung zu vergrößern,
die andere Komponenten vom Motor 14 abziehen. In einigen
Ausführungsbeispielen können die Antriebssystemsteuerungen 22 den
Abfluss von parasitärer Leistung vom Motor 14 vergrößern, indem
sie eine Abgasabbremsung und/oder eine Motorabbremsung und/oder
eine Antriebsstrangverzögerung bewirken. Die Antriebssystemsteuerungen 22 können
eine Abgasabbremsung mit der Abgasbremse 25 und/oder durch
Steuerung des Turboladers 24 mit variabler Geometrie bewirken,
um den Fluss von Abgas durch das Auslasssystem 15 zu beschränken. Die
Antriebssystemsteuerungen 22 können eine Motorabbremsung
mit der Motorbremse 23 bewirken. Die Antriebssystemsteuerungen 22 können
den Antriebsstrangretarder 48 verwenden, um eine Verzögerung
des Antriebsstrangs vorzusehen.
-
Zusätzlich
können die Antriebssystemsteuerungen 22 die Ableitung
von parasitärer Leistung vom Motor 14 vergrößern,
indem sie bewirken, dass der elektrische Generator 96,
die Hydraulikpumpe 100 und/oder irgendeine andere Leistungslast
auf dem Motor 14 mehr Leistung vom Motor 14 abzieht.
Unter manchen Bedingungen können die Antriebssystemsteuerungen 22 bewirken,
dass die Leistungslasten auf dem Motor 14 mehr Leistung
vom Motor 14 abziehen, als nötig, um die gegenwärtigen
Leistungsanforderungen der Maschine 10 zu erfüllen,
um die Temperatur des Abgases zu vergrößern. Unter
solchen Bedingungen können die Antriebssystemsteuerungen 22 einen
Teil der Leistung, die vom Motor 14 abgezogen wird, zu
einer oder mehreren Energiespeichervorrichtungen zur späteren
Verwendung durch die Maschine 10 ableiten. Beispielsweise
können die Antriebssystemsteuerungen 22 bewirken,
dass der elektrische Generator 96 mehr Elektrizität
mit der Leistung vom Motor 14 erzeugt, und sie können
einen Teil der zusätzlichen Elektrizität oder
die gesamte zusätzliche Elektrizität zu einer
oder mehreren elektrischen Speichervorrichtungen der elektrischen Leistungslasten 98 zur
späteren Verwendung ableiten. In ähnlicher Weise
können die Antriebssystemsteuerungen 22 bewirken,
dass die Hydraulikpumpe 100 mehr Leistung vom Motor 14 abzieht,
und die Antriebssystemsteuerungen 22 können einen
Teil des hydraulischen Strömungsmittels oder das gesamte hydraulische
Strömungsmittel von der Hydraulikpumpe 100 zu
einer oder mehreren Energiespeichervorrichtungen der hydraulischen
Leistungslasten 102 ableiten.
-
Die
Antriebssystemsteuerungen 22 können die Größe
der Zunahme der Ableitung von parasitärer Leistung vom
Motor 14 darauf basieren, wie niedrig die bestimmte Abgastemperatur
ist, und wie lang die bestimmte Abgastemperatur niedrig gewesen
ist. Beispielsweise können die Antriebssystemsteuerungen 22 den
Abfluss von parasitärer Leistung vom Motor 14 um
eine größere Größe steigern,
wenn die bestimmte Abgastemperatur in das Niveau "Niedrig 2" fällt,
als wenn sie in das Niveau "Niedrig 1" fällt. Zusätzlich
können die Antriebssystemsteuerungen 22 den Abfluss
von parasitärer Leistung vom Motor 14 um eine
größere Größe steigern, je länger
der Timer gelaufen ist (d. h. je länger die bestimmte Abgastemperatur
unter der ersten Referenztemperatur geblieben ist).
-
Nach
der Verringerung der Getriebedrehzahlübersetzung, der Verringerung
der Motordrehzahl, der Steigerung des Motordrehmomentes und der
Einleitung von irgendwelchen notwendigen zusätzlichen Vergrößerungen
des Abflusses von parasitärer Leistung vom Motor 14 können
die Antriebssystemsteuerungen 22 für eine Verzögerungsperiode eine
Pause einlegen (Schritt 84). Die Antriebssystemsteuerungen 22 können
dann erneut bewerten, welcher Steueralgorithmus 58, 60, 62 auszuführen
ist (2A, Schritte 55, 56).
-
Wenn
das Ansprechen des Antriebssystems höchste Wichtigkeit
hat, können die Antriebssystemsteuerungen 22 zum
Steueralgorithmus 60 vorangehen. Wie 2D zeigt,
können die Antriebssystemsteuerungen 22 im Steueralgorithmus 60 eine Soll-Kombination
der Motordrehzahl und des Motordrehmomentes identifizieren, um das
Ansprechen des Antriebssystems unter den vorherrschenden Bedingungen
zu maximieren (Schritt 88). In einigen Ausführungsbeispielen
können die Antriebssystemsteuerungen 22 dies tun,
indem sie auf empirische Daten Bezug nehmen, die sich darauf beziehen,
wie unterschiedliche Kombinationen der Getriebedrehzahlübersetzung,
der Motordrehzahl und des Motordrehmomentes das Ansprechen des Antriebssystems
beeinflussen können. Im Zusammenhang mit der Bestimmung
der Soll-Motordrehzahl und des Soll-Motordrehmomentes können
die Antriebssystemsteuerungen 22 geeignete Soll-Werte für
andere Betriebsparameter identifizieren, wie beispielsweise Ziel-
bzw. Soll-Werte für die Getriebedrehzahlübersetzung
und/oder die Verdrängung der Hydraulikpumpe 100.
Die Antriebssystemsteuerungen 22 können dann die
Soll-Motordrehzahl und das Soll-Motordrehmoment einrichten bzw.
einstellen, genauso wie irgendwelche anderen identifizierten Soll-Betriebsparameter
(Schritt 90). Die Antriebssystemsteuerungen 22 können
dann erneut bewerten, welcher Steueralgorithmus 58, 60 oder 62 auszuführen
ist (2A, Schritte 55, 56).
-
Wenn
die Brennstoffausnutzung am Wichtigsten ist, können die
Antriebssystemsteuerungen 22 weiter zum Steueralgorithmus 62 gehen.
Wie 2E zeigt, können die Antriebssystemsteuerungen 22 im
Steueralgorithmus 60 eine Soll-Kombination aus Motordrehzahl
und Motordrehmoment identifizieren bzw. bestimmen, welche den Brennstoffwirkungsgrad
bzw. die Brennstoffausnutzung unter den Umständen maximiert
(Schritt 92). In einigen Ausführungsbeispielen
können die Antriebssystemsteuerungen 22 auf empirische
Daten bezüglich der Brennstoffausnutzung Bezug nehmen,
die unterschiedliche Kombinationen von Getriebedrehzahlübersetzung, Motordrehzahl
und Motordrehmoment vorsehen. Im Zusammenhang mit der Bestimmung
der Soll-Motordrehzahl und des Soll-Motordrehmomentes können die
Antriebssystemsteuerungen 22 geeignete Soll-Werte von anderen
Betriebsparametern identifizieren, wie beispielsweise Soll-Werte
für die Getriebedrehzahlübersetzung und/oder die
Verdrängung der Hydraulikpumpe 100. Die Antriebssystemsteuerungen 22 können
dann die Soll-Motordrehzahl und das Soll-Motordrehmoment einrichten
bzw. einstellen, genauso wie irgendwelche anderen identifizierten
Soll-Betriebsparameter (Schritt 94). Darauf folgend können
die Antriebssystemsteuerungen 22 wieder bewerten, welcher
Steueralgorithmus 58, 60 oder 62 auszuführen
ist (2A, Schritte 55, 56).
-
Die
Verfahren, die die Antriebssystemsteuerungen 22 ausführen
können, um das Antriebssystem 12 zu steuern, sind
nicht auf die oben vorgesehenen Beispiele eingeschränkt.
Die Antriebssystemsteuerungen 22 können unterschiedliche
Verfahren zur Bewertung der relativen Wichtigkeit von unterschiedlichen
Zielen des Antriebssystems 12 einsetzen. In einigen Ausführungsbeispielen
können die Antriebssystemsteuerungen 22 die Wichtigkeit
bewerten, die mit mehr oder weniger als drei unterschiedlichen Zielen
assoziiert ist. Beispielsweise können die Antriebssystemsteuerungen 22 zusätzlich
zur Abgastemperatur, zum Ansprechen des Antriebssystems und zur
Brennstoffausnutzung die Wichtigkeit bewerten, die mit dem Betrieb
des Motors 14 derart assoziiert ist, dass dieser relativ
niedrige Emissionen in das Auslasssystem 15 ausstößt.
In Ausführungsbeispielen, wo die Antriebssystemsteuerungen 22 die
mit anderen Zielen assoziierte Wichtigkeit bewerten, können
die Antriebssystemsteuerungen 22 verschiedene Steuerverfahren
ausführen, um jene Ziele voranzutreiben, wie es ihre relative
Wichtigkeit verlangt.
-
Zusätzlich
können die Antriebssystemsteuerungen 22 ein oder
mehrere der oben besprochenen Handlungen in anderer Reihenfolge
ausführen, als in den 2A–2E gezeigt.
In einigen Ausführungsbeispielen können die Antriebssystemsteuerungen 22 bestimmen,
ob die bestimmte Abgastemperatur niedrig ist, bevor bestimmt wird,
wie wichtig die Abgastemperatur bezüglich der Brennstoffausnutzung
und des Ansprechens des Antriebssystems ist. Die Antriebssystemsteuerungen 22 können
auch unterschiedliche Kombinationen der Getriebedrehzahlübersetzung,
der Motordrehzahl und des Motordrehmomentes identifizieren, die
wünschenswerte Abgastemperaturen, wünschenswertes
Ansprechen des Antriebssystems bzw. wünschenswerte Brennstoffausnutzung
begünstigen würden, bevor die relative Wichtigkeit
dieser Ziele bewertet wird und die assoziierte Kombination eingerichtet
bzw. ausgeführt wird.
-
Die
Antriebssystemsteuerungen 22 können auch eine
oder mehrere der in den 2A–2E gezeigten
Handlungen weglassen, und/oder zusätzliche nicht in den 2A–2E gezeigte
Handlungen ausführen. Beispielsweise kann ein Steuerverfahren
in einigen Ausführungsbeispielen die zusätzliche
Maßnahme der Vergrößerung des Abflusses
von parasitären Leistungen vom Motor 14 weglassen.
Zusätz lich können die Antriebssystemsteuerungen 22 in
einigen Ausführungsbeispielen das Bestimmen der Wichtigkeit
des Haltens von wünschenswerten Abgastemperaturen aufgeben
und den Betrieb des Antriebssystems 12 einstellen, um die
Abgastemperatur jedes Mal dann zu steigern, wenn sie niedrig ist.
Zusätzlich zu den oben besprochenen Maßnahmen können
weiterhin die Antriebssystemsteuerungen 22 andere Maßnahmen
verwenden, um die Abgastemperatur zu steigern, falls nötig.
Beispielsweise können die Antriebssystemsteuerungen 22 auch
Brennstoff zu den Brennkammern des Motors 14 in einer Weise
liefern, um die Abgastemperatur zu steigern. Zusätzlich
können die Antriebssystemsteuerungen 22 verschiedene
Handlungen ausführen, um die Abgastemperatur zu verringern,
wenn sie unerwünscht hoch wird.
-
Darüber
hinaus können die Antriebssystemsteuerungen 22 ein
oder mehrere der oben besprochenen Handlungen in unterschiedlicher
Weise ausführen. Beispielsweise können die Antriebssystemsteuerungen 22 anstatt
feste numerische Werte für die ersten und zweiten Referenztemperaturen
zu verwenden, diese dynamisch als eine Funktion von einer oder mehreren
Betriebsbedingungen berechnen. Alternativ können die Antriebssystemsteuerungen 22 in einigen
Ausführungsbeispielen das Kategorisieren der bestimmten
Temperatur des Abgases aufgeben, und stattdessen den tatsächlichen
bestimmten Wert der Abgastemperatur als einen Faktor bei der Steuerung
des Betriebszustandes des Antriebssystems 12 verwenden.
Anstatt Bezug auf empirische Daten bezüglich des Ansprechens
des Antriebssystems und der Brennstoffausnutzung zu nehmen, wenn
das Antriebssystem 12 gesteuert wird, um diese Ziele voranzutreiben,
können die Antriebssystemsteuerungen 22 zusätzlich
einfach gemäß voreingestellten Strategien arbeiten,
die ausgelegt sind, um diese Ziele voranzutreiben.
-
3 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens, welches
die Antriebssystemsteuerungen 22 bei der Steuerung des
Antriebssystems 12 einrichten können. Anfänglich
können die Antriebssystemsteuerungen 22 die relative
Wichtigkeit einer Vielzahl von Zielen basierend auf den gegenwärtigen Betriebsbedingungen
der Maschine 10 bewerten (Schritt 108). Die Vielzahl
von Zielen kann beispielsweise aufweisen, eine wünschenswerte
Abgastemperatur vorzusehen, das Ansprechen des Antriebssystems zu
begünstigen und die Brennstoffausnutzung zu begünstigen.
Die Antriebssystemsteuerungen 22 können die relative
Wichtigkeit der Vielzahl von Zielen auf eine Anzahl von unterschiedlichen
Arten bestimmen, die das Bestimmen einer Rangordnung der Ziele und
das Gewichten der Wichtigkeit der Ziele relativ zueinander aufweisen,
jedoch nicht darauf eingeschränkt sind.
-
Darauf
folgend können die Antriebssystemsteuerungen 22 für
jedes Ziel ein Betriebsstrategie bestimmen, die das Ziel im maximalen
Ausmaß vorantreiben würde (Schritte 110, 112 und 114).
Beispielsweise können die Antriebssystemsteuerungen 22 eine
Kombination der Motordrehzahl und des Motordrehmomentes bestimmen,
welche die Abgastemperatur optimieren würde, weiter die
Kombination der Motordrehzahl und des Motordrehmomentes, die das Ansprechen
des Antriebssystems optimieren würde, und die Kombination
der Motordrehzahl und des Motordrehmomentes, die die Brennstoffausnutzung
optimieren würde. Die Antriebssystemsteuerungen 22 können
verschiedene andere Verfahren zur Bestimmung von Betriebsstrategien
verwenden, die jedes der unterschiedlichen Ziele im maximalen Ausmaß voranbringen
würde. In einigen Ausführungsbeispielen können
die Antriebssystemsteuerungen 22 Bezug auf Nachschautabellen
bzw. Kennfelder nehmen, die Informationen über Betriebsparameterwerte vorsehen,
welche jedes der unterschiedlichen Ziele im maximalen Ausmaß unter
den vorherrschenden Betriebsbedingungen voranbringen.
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Nach
der Bestimmung der relativen Wichtigkeit der unterschiedlichen Ziele
und der Betriebsstrategien, die jedes Ziel optimieren würden,
können die Antriebssystemsteuerungen 22 diese
Informationen verwenden, um Ziel- bzw. Soll-Betriebsparameter zu bestimmen
(Schritt 116). Beispielweise können die Antriebssystemsteuerungen 22 eine
Soll-Kombination aus Motordrehzahl und Motordrehmoment basierend
auf der relativen Wichtigkeit der Abgastemperatur, des Ansprechens
des Antriebssystems und der Brennstoffausnutzung bestimmen, und
auch basierend auf unterschiedlichen Kombinationen der Motordrehzahl
und des Motordrehmomentes, die bestimmt wurden, um jedes dieser
Ziele zu maximieren. Natürlich können die Antriebssystemsteuerungen 22 im Zusammenhang
mit der Bestimmung einer Soll-Kombination aus Motordrehzahl und
Motordrehmoment Zielwerte für assoziierte Betriebsparameter
bestimmen, wie beispielsweise die Getriebedrehzahlübersetzung
und die Verdrängung der Hydraulikpumpe 100.
-
Die
Antriebssystemsteuerungen 22 können die relative
Wichtigkeit der unterschiedlichen Ziele und Informationen, über
welche die Steuerstrategien jedes der Ziele am Besten auf verschiedene
Weisen voranbringen, verwenden, um Soll-Betriebsparameter zu bestimmen,
wie beispielsweise eine Soll-Motordrehzahl und ein SolI-Motordrehmoment.
In Ausführungsbeispielen, wo die Antriebssystemsteuerungen 22 der
Wichtigkeit der unterschiedlichen Ziele Gewichtungen zuordnen, können
die Antriebssystemsteuerungen 22 diese Gewichtungen verwenden, um
Soll-Betriebsparameter (wie beispielsweise Motordrehzahl und Motordrehmoment)
zu bestimmen, welche die Ziele proportional zu ihrer jeweiligen Wichtigkeit
unter den vorherrschenden Bedingungen voranbringen. Beispielsweise
können die Antriebssystemsteuerungen 22 ein Soll-Motordrehmoment durch
Verwendung der gewichteten Wichtigkeit der unterschiedlichen Ziele
als Gewichtungsfaktoren bestimmen, um einen gewichteten Mittelwert
der Motordrehmomente zu berechnen, die mit einer optimalen Abgastemperatur,
einem optimalen Ansprechen des Antriebssystems und einer optimalen
Brennstoffausnutzung assoziiert sind.
-
Nach
der Bestimmung der Soll-Betriebsparameter können die Antriebssystemsteuerungen 22 sie einrichten
(Schritt 118). Nachdem eine Soll-Kombination der Motordrehzahl,
des Motordrehmomentes und der Getriebedrehzahlübersetzung
bestimmt wurde, können beispielsweise die Motorsteuerungen 26 und
die Getriebesteuerungen 44, die zusammenarbeiten, die Soll-Motordrehzahl,
das Soll-Motordrehmoment und die Soll-Getriebedrehzahlübersetzung einrichten.
Darauf folgend können die Antriebssystemsteuerungen 22 das
Steuerverfahren wiederholen, und zwar beginnend mit der erneuten
Bewertung der relativen Wichtigkeit der unterschiedlichen Ziele (Schritt 108):
Verfahren,
welche die Antriebssystemsteuerungen 22 ausführen
können, um das Antriebssystem 12 zu steuern, sind
nicht auf die in 3 dargelegten Beispiele eingeschränkt.
Wie oben erwähnt, können die Antriebssystemsteuerungen 22 an dere
Ziele als die Abgastemperatur, das Ansprechen des Antriebssystems
und die Brennstoffausnutzung als Faktor berücksichtigen,
wie beispielsweise das Ziel, dass das Antriebssystem 12 in
einer Art und Weise betrieben wird, sodass bewirkt wird, dass der
Motor 14 niedrige Emissionen in das Auslasssystem 15 ausstößt.
Wie oben erwähnt, können die Antriebssystemsteuerungen 22 das
Antriebssystem 12 basierend auf mehr oder weniger als drei
Zielen steuern. Zusätzlich können die Antriebssystemsteuerungen 22 die
in 3 gezeigten Handlungen in anderer Reihenfolge
ausführen, sie können eine oder mehrere der in 3 gezeigten
Handlungen weglassen und/oder zusätzlich nicht in 3 gezeigte
Handlungen ausführen.
-
Die
offenbarten Ausführungsbeispiele können eine Anzahl
von Leistungsvorteilen vorsehen. Das Ansprechen auf eine niedrige
Abgastemperatur durch Verringern der Getriebedrehzahlübersetzung, das
Verringern der Motordrehzahl und das Erhöhen des Motordrehmomentes
kann dabei helfen, die Abgastemperatur ausreichend anzuheben, um
zu gestatten, dass die Abgasbehandlungsvorrichtung 30 effektiv
unerwünschte Substanzen im Abgas aus dem Motor 14 reduziert.
Eine zunehmende Ableitung von parasitärer Leistung vom
Motor 14 kann weiter dieses Ziel vorantreiben. Das Basieren
der Größe dieser abhelfenden Maßnahmen,
darauf, wie niedrig die Abgastemperatur ist und wie lang sie niedrig
gewesen ist, kann dabei helfen, die Abgastemperatur ausreichend
anzuheben, ohne in unmäßiger Weise andere Leistungsziele
zu beeinträchtigen. Eine wiederholte Bewertung einer relativen
Wichtigkeit von diesen und anderen Zielen kann den Antriebssystemsteuerungen 22 dabei
helfen, die richtigen Ziele zu den richtigen Zeiten zu betonen.
-
Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an dem Antriebssystem und an den Verfahren vorgenommen
werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen.
Andere Ausführungsbeispiele des offenbarten Antriebssystems
und der offenbarten Verfahren werden dem Fachmann bei einer Betrachtung
der Beschreibung und einer praktischen Ausführung des Antriebssystems
und der darin offenbarten Verfahren offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt,
dass die Beschreibung und die Bespiele nur als beispielhaft angesehen
werden, wobei ein wahrer Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche
und ihre äquivalenten Ausführungen gezeigt wird.
-
Zusammenfassung
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ANTRIEBSSYSTEM
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Ein
Verfahren zum Betrieb eines Antriebssystems einer Maschine wird
vorgesehen. Das Antriebssystem kann einen Motor aufweisen. Das Verfahren
kann aufweisen, selektiv Leistung vom Motor zu einer oder mehreren
anderen Komponenten der Maschine zu liefern. Das Verfahren kann
auch aufweisen, während Leistung vom Motor zu einer oder mehreren
anderen Komponenten geliefert wird, das Drehmoment zu vergrößern
und die Drehzahl zu verringern, mit welcher der Motor Leistung liefert,
und zwar ansprechend auf eine bestimmte Temperatur des Abgases des
Motors, um die Temperatur dieses Abgases zu vergrößern
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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