DE4137879A1 - Verfahren und vorrichtung zur automatischen steuerung des betriebs einer schwermaschine - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur automatischen steuerung des betriebs einer schwermaschineInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren und
einer Vorrichtung zur automatischen Steuerung des Betriebs einer
Schwermaschine, wie beispielsweise einem Bagger oder ähnlichem.
Es ist bekannt, daß Schwermaschinen dieser Art mit einer Mehrzahl
hydraulischer Pumpen versehen sind, die von einem Dieselmotor an
getrieben werden, um hydraulische Flüssigkeit an eine Mehrzahl
von Betätigungselementen zu liefern. Auf diese Weise kann der ge
wünschte Betrieb der Schwermaschine wirkungsvoll erreicht werden.
Die bekannten Schwermaschinen führen jedoch schnell zu einer Er
müdung der Bedienperson, wodurch die Arbeit mit der Schwer
maschine verschlechtert wird, die Antriebsleistung des Motors
verschwendet wird und die Gefahr besteht, daß beim Betrieb der
Schwermaschine ein Unfall passiert.
Die Antriebsmaschinen der bekannten Schwermaschinen müssen im
allgemeinen vor einem normalen Startvorgang so vorgeheizt werden,
wie dies für Maschinen anderer Vorrichtungen und anderer Fahr
zeuge gilt, um eine gewünschte Betriebstemperatur zu erreichen.
Speziell Schwermaschinen müssen so vor dem normalen Startvorgang
vorgeheizt werden, damit die hydraulische Flüssigkeit, die von
den hydraulischen Pumpen zu den Betätigungselementen gepumpt
wird, eine gewünschte Temperatur erreicht.
Die bekannten Schwermaschinen weisen keine Einrichtungen zur
Erfassung der Temperatur der hydraulischen Flüssigkeit und zur
Erhitzung der Flüssigkeit auf eine gewünschte vorbestimmte
Temperatur auf. Demzufolge muß die Bedienperson aufgrund ihrer
Erfahrung die Temperatur der hydraulischen Flüssigkeit in
Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur der Schwermaschine
abschätzen, und so die hydraulische Flüssigkeit der Schwer
maschine für eine gewisse Zeit vorheizen, um mit der hydrau
lischen Flüssigkeit möglichst die gewünschte Temperatur zu
erreichen. Demzufolge ist es nachteilig an den bekannten
Schwermaschinen, daß der Vorheizvorgang für die hydraulische
Flüssigkeit nicht optimal und in kürzest möglicher Zeit erfolgt,
weil der Vorheizvorgang zufällig für eine bestimmte Zeit durch
geführt wird, wodurch Antriebsleistung des Motors verschwendet
wird. Wenn andererseits der Vorheizvorgang nicht ausreichend lang
ausgeführt wird, kann die hydraulische Flüssigkeit nicht die ge
wünschte Temperatur erreichen, wodurch der Motor der Schwer
maschine aufgrund der niedrigen Temperatur überlastet wird.
Bekannte Schwermaschinen, wie Bagger, sind üblicherweise mit
einer Mehrzahl hydraulischer Pumpen ausgestattet, die direkt mit
der Abtriebswelle eines Motors verbunden sind. Eine Mehrzahl von
Betätigungselementen wird durch die von den hydraulischen Pumpen
abgegebene hydraulische Flüssigkeit betrieben. Die bekannten
Schwermaschinen können in mehreren Betriebsarten gefahren werden,
die jeweils in einer Steuerschaltung vorprogrammiert sind, um der
Bedienperson die Auswahl einer der programmierten Betriebsarten
in Abhängigkeit von einer gegebenen Betriebsbedingung zu ermög
lichen. Die Betriebsgeschwindigkeit der Schwermaschine variiert
deutlich in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen.
Die in der koreanischen Patentanmeldung 90-15 862 der Anmelderin
beschriebene Schwermaschine weist drei Betriebsarten auf, die je
weils in der Steuerschaltung vorprogrammiert sind. In einer Be
triebsart H wird eine maximale Brennstoffmenge zum Motor gelie
fert, so daß dieser mit einer maximalen Rotationsgeschwindigkeit
rotiert, wodurch die Betriebsgeschwindigkeit der Schwermaschine
maximal wird. In einer Betriebsart S wird der Motor mit einer
normalen Rotationsgeschwindigkeit die 10 bis 20% unter der ge
nannten maximalen Rotationsgeschwindigkeit liegt, betrieben, um
eine normale Betriebsgeschwindigkeit der Schwermaschine zu ge
währleisten. In einer Betriebsart L wird die Maschine mit einer
niedrigeren Rotationsgeschwindigkeit, die 10 bis 20% unter der
normalen Rotationsgeschwindigkeit liegt, betrieben, um einen
möglichst leisen Betrieb zu gewährleisten.
Während des Betriebs der bekannten Schwermaschine wählt die Be
dienperson eine der programmierten Betriebsarten, nämlich die
Betriebsarten H, S, mit Hilfe eines Betriebsarten-Auswahlschal
ters aus, der in der Steuerkabine angeordnet ist, wobei die
aktuellen Betriebsbedingungen in Betracht gezogen werden.
Wenn diese Art der Schwermaschine für eine lange Zeit in der
Betriebsart H betrieben worden ist, steigt die Temperatur des
Kühlmittels des Motors und der hydraulischen Flüssigkeit er
heblich an und überschreitet eine vorbestimmte maximal zulässige
Überhitzungstemperatur. Wenn daher die Maschine für eine lange
Zeit in der Betriebsart H betrieben werden muß, muß die Bedien
person auf die jeweilige Temperatur des Kühlmittels des Motors
und der hydraulischen Flüssigkeit überprüfen und ggfs. die
Maschinengeschwindigkeit reduzieren und darüber hinaus den
Betrieb der Schwermaschine zeitweise unterbrechen, um das
überhitzte Kühlmittel für den Motor und die hydraulische
Flüssigkeit abzukühlen oder durch ein neues Kühlmittel und neue
hydraulische Flüssigkeit zu ersetzen. Demzufolge haben die
bekannten Schwermaschinen den Nachteil, daß ein kontinuierlicher
Betrieb aufgrund der Überhitzung nicht durchgeführt werden kann,
wodurch der Wirkungsgrad der Schwermaschine verringert wird und
die Bedienperson mit dem erforderlichen Wechsel des Motor-
Kühlmittels und der hydraulischen Flüssigkeit belastet wird.
Bekannte Schwermaschinen wenden üblicherweise das Startverfahren
für Dieselmotoren an, indem ein Steuerventil für die Brennstoff
zufuhr (ein Drosselventil) zunächst in eine Startposition ge
bracht wird und ein Motorstartschalter (ein Motorstartschlüssel)
von einer Stopposition in eine Startposition gebracht wird, um
die Maschine zu starten. Dann kehrt der Motorstartschalter auto
matisch in die Stopposition zurück, nachdem der Motor gestartet
worden ist. Die bekannten Schwermaschinen weisen jedoch den Nach
teil auf, daß das Starten des Motors oft nicht erfolgreich ist,
beispielsweise aufgrund eines Fehlers in einem Startmotor oder
eines Problems einer Batterie, wodurch mehrere Startwieder
holungen erforderlich sind. Darüber hinaus benötigen Diesel
motoren der bekannten Schwermaschinen einen "Kaltstart" für den
Fall, daß bei niedrigen Temperaturen gestartet werden muß. Beim
"Kaltstart" wird der Motor erst für eine gewisse Zeit vor dem
normalen Starten vorgeheizt, um die Temperatur des Motors auf
eine gewünschte Temperatur zu bringen. Alternativ kann dem Motor
ein Additiv, wie beispielsweise Äther, vor dem Starten zugeführt
werden. Ein Nachteil der bekannten Schwermaschinen besteht daher
darin, daß sie nicht zuverlässig sind und häufig eine erhebliche
Zeit beim Starten ihres Motors benötigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schwer
maschine, wie einem Bagger, die Betriebsbedingungen und den
Startvorgang automatisch und optimal zu steuern.
Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen angegebenen
Steuervorrichten und -verfahren gelöst.
Erfindungsgemäß wird bei einer Schwermaschine die hydraulische
Flüssigkeit von den hydraulischen Pumpen automatisch und wirk
sam vorgeheizt, um in einer relativ kurzen Zeit eine gewünschte
Temperatur zu erreichen, wodurch eine Energieverschwendung auf
grund einer übermäßig langen Vorheizzeit vermieden wird.
Durch die Anordnung von Sensoren für die Erfassung der Tempera
turen der hydraulischen Flüssigkeit und des Motor-Kühlmittels
kann im Fall des Auftretens einer Überhitzung über eine vorbe
stimmte Überhitzungs-Referenztemperatur hinaus aufgrund eines
Betriebs der Schwermaschine in einer Hochgeschwindigkeitsbe
triebsart für eine lange Zeit die Bedienperson alarmiert werden
und automatisch die Betriebsart in eine Betriebsart mit einer ge
ringeren Geschwindigkeit umgeschaltet werden, um das Maschinen-
Kühlmittel und die hydraulische Flüssigkeit abzukühlen, wodurch
diese trotz eines kontinuierlichen Betriebs an einer Überhitzung
gehindert werden.
Die erfindungsgemäße Schwermaschine wird immer unabhängig von den
Umgebungsbedingungen optimal gestartet, woduch die Startzuver
lässigkeit der Schwermaschine verbessert wird.
Die Erfindung soll im folgenden anhand von in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen unter Erläuterung ihrer
Vorteile näher beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Teil-Schaltdiagramm, das eine
hydraulische Grundschaltung zeigt, die mit einem
Steuersystem für die Bedienung einer erfindungs
gemäßen Schwermaschine verbunden ist,
Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung eines
Steuerverfahrens für die automatische Steuerung
einer Vorheizung für die erfindungsgemäße
Schwermaschine,
Fig. 3 ein Flußdiagramm für ein Steuerverfahren zur
automatischen Steuerung der Temperatur einer
Maschinen-Kühlflüssigkeit und einer hydraulischen
Flüssigkeit der erfindungsgemäßen Schwermaschine,
Fig. 4 ein schematisches Blockdiagramm, das den Aufbau
eines Steuerungsgerätes zur automatischen und
optimalen Steuerung des Startvorganges für den
Motor der erfindungsgemäßen Schwermaschine zeigt,
Fig. 5a ein Flußdiagramm für das Steuerverfahren für die
automatische und optimale Steuerung des Startvor
ganges beim Verschieben des Ein/Aus-Schalters des
Motors von der AUS-Stellung in eine EIN-Stellung,
Fig. 5b ein Flußdiagramm für den Teilvorgang des
Vorheizens in Fig. 5a,
Fig. 6 ein Flußdiagramm für ein Steuerungsverfahren zur
automatischen und optimalen Steuerung des Start
vorganges beim Verschieben eines Ein/Aus-Schalters
des Motors von der EIN-Position in eine START-
Stellung und
Fig. 7 ein Flußdiagramm für das Steuerungsverfahren zur
automatischen und optimalen Steuerung des
Startvorganges beim Verschieben des Ein/Aus-
Schalters für den Motor aus der EIN-Stellung in
die AUS-Stellung.
Das in Fig. 1 dargestellte schematische Teil-Schaltdiagramm
zeigt eine hydraulische Grundschaltung, die mit einem
Steuersystem für die Bedienung einer erfindungsgemäßen
Schwermaschine verbunden ist. Die hydraulische Schaltung ist mit
einem Dieselmotor 1 und einem Paar hydraulischer Hauptpumpen
versehen, nämlich einer ersten Pumpe 2 und einer zweiten Pumpe 3,
die jeweils fluchtend mit dem Ausgangsanschluß 1a des Motors 1
verbunden sind, um die hydraulische Flüssigkeit auf jedes
Betätigungselement der Schwermaschine zu leiten. Zusätzlich ist
die zweite hydraulische Hauptpumpe 4 fluchtend mit einer
hydraulischen Hilfspumpe, einer dritten Pumpe 4, verbunden, die
eine hydraulische Steuerflüssigkeit zur Steuerung der Menge des
von den Hauptpumpen 2 und 3 abgegebenen hydraulischen Flusses und
zur Steuerung der Plusrichtung dieses Flusses abgibt. Ein
Steuerventil Block 5 ist mit den Hauptpumpen 2 und 3 verbunden
und umfaßt eine Mehrzahl von Mehrwege-Steuerventilen, die jeweils
die Flußmenge von den Hauptpumpen 2 und 3 und die Flußrichtung
der hydraulischen Flüssigkeit für jedes Betätigungselement
steuern. Der Steuerventilblock 5 ist direkt mit einem Paar
logischer Ventile 6 und einem Paar nachgeschalteter Magnetventile
7 verbunden. Zusätzlich ist die dritte hydraulische Pumpe 4 mit
einem Paar Taumelwinkel-Steuerventilen 2b und 3b verbunden, so
daß die von der dritten hydraulischen Pumpe 4 abgegebene hydrau
lische Flüssigkeit auf die Steuerventile 2b und 3b gelangt, um
einem Paar Taumelwinkel-Einstelleinrichtungen 2a und 3a zu
ermöglichen, die Taumelwinkel der hydraulischen Hauptpumpen 2 und
3 einzustellen. Die erfindungsgemäße hydraulische Schaltung ist
ferner mit einem Magnetventil 14 versehen, das elektrisch mit dem
Ausgang eines Controllers 9 zur Steuerung des voreingestellten
Druckes eines Paars Entlastungsventilen 8 verbunden ist, die
jeweils zwischen dem Steuerventilblock 5 und den hydraulischen
Hauptpumpen 2 und 3 eingeschaltet sind. Die Entlastungsventile 8
sind dafür vorgesehen, daß sich in der hydraulischen Leitung
zwischen den Hauptpumpen 2 und 3 und dem Steuerventilblock 5 kein
Überdruck einstellt.
Der Controller 9 ist elektrisch mit den Taumelwinkel-Steuerven
tilen 2b und 3b verbunden, so daß er auf die Magnetventile 2b und
3b elektrische Steuersignale liefert, um die Taumelwinkel der
Hauptpumpen 2 und 3 zu steuern. Der Controller 9 ist ferner an
seinem Eingang mit einer Mehrzahl von Steuerhebeln/-pedalen 10
verbunden, wodurch mit ihrer Betätigung durch eine Bedienperson
die Arbeitsweise der Betätigungselemente gesteuert wird und ein
elektrisches Signal entsprechend den Betätigungswerten auf den
Controller 9 gelangt. Ein Verstärker 11 ist elektrisch zwischen
den Controller 9 und die Taumelwinkel-Steuerventile 2b und 3b
eingeschaltet, um ein elektrisches Steuersignal zu verstärken,
das vom Controller 9 in Abhängigkeit von den Betätigungswerten
der Steuerhebel/-pedale 10 erzeugt und für die Steuerventile 2b
und 3b aufgegeben worden ist. Der Controller 9 ist elektrisch mit
einem Paar Temperatursensoren verbunden, von denen der erste
Sensor 12a an den Dieselmotor 1 zur Erfassung einer Temperatur
des Motor-Kühlmittels und ein zweiter Sensor 12b an den
hydraulischen Pumpen angeordnet ist, um die Temperatur der
hydraulischen Flüssigkeit der hydraulischen Pumpen 2, 3 und 4 zu
erfassen.
Andererseits ist der Controller 9 elektrisch an seinem Ausgang
mit einer Alarmeinrichtung 13 verbunden, so daß der Controller 9
ein elektrisches Alarmsignal auf die Alarmeinrichtung 13 sendet,
wenn er ein elektrisches Signal von den Temperatursensoren 12a
und 12b empfangen hat, das einer niedrigeren Temperatur des
Motor-Kühlmittels bzw. der hydraulischen Flüssigkeit entspricht,
wodurch die Alarmanlage 13 die Bedienperson im Hinblick auf das
Auftreten einer niedrigen Temperatur alarmiert, die niedriger als
eine vorbestimmte zulässige Minimaltemperatur ist. Das Magnet
ventil 14 ist elektrisch mit dem Ausgang des Controllers 9
verbunden, so daß es selektiv den jeweiligen voreingestellten
Druck der Magnetventile 7 und der Entlastungsventile 8
kontrolliert.
Das in der oben erwähnten Weise aufgebaute Steuersystem ermög
licht ein Verfahren zum automatischen Vorheizen des Motor-
Kühlmittels und der hydraulischen Flüssigkeit, bevor der Motor
normal gestartet wird, um so zu ermöglichen, daß die Temperatur
des Maschinen-Kühlmittels und der hydraulischen Flüssigkeit auf
die jeweils gewünschte Temperatur in relativ kurzer Zeit
ansteigt. Das Verfahren zum Vorheizen ist im Detail im Flußdia
gramm der Fig. 2 dargestellt.
Wie aus dem Flußdiagramm hervorgeht, erhält der Controller 9 in
dem Schritt 30 ein die Temperatur T der hydraulischen Flüssigkeit
der Pumpen 2, 3 und 4 entsprechendes Signal von dem zweiten
Temperatursensor 12b und dann im Schritt 31 ein weiteres Signal,
das den Betätigungswerten Ri für die Betätigungselemente an den
Steuerhebeln/-pedalen 10 entspricht. Danach führt der Controller
9 einen Prüfschritt 32 durch, in dem festgestellt wird, ob die
Temperatur T der hydraulischen Flüssigkeit niedriger als eine
zulässige Minimaltemperatur, nämlich 50°C, ist. Ist die
Temperatur T höher oder gleich der zulässigen Minimaltemperatur
von 50°C, kehrt der Prozeßablauf zum Startschritt zurück. Wenn
jedoch die Temperatur T niedriger als die zulässige Minimal
temperatur von 50°C ist, führt der Controller 9 einen weiteren
Prüfschritt 33 durch, indem bestimmt wird, ob die Betätigungs
werte Ri der Steuerhebel/-pedale 10 Null beträgt. Wenn die
Betätigungswerte Ri der Steuerhebel/-pedale 10 nicht Null sind
wird angenommen, daß die Temperatur T der hydraulischen Flüssig
keit so relativ niedrig ist, daß die Betätigung der Betätigungs
elemente entsprechend den Betätigungswerten Ri nicht wirksam
ausgeführt werden kann. Demzufolge erzeugt der Controller 9 in
einem Schritt 40 ein elektrisches Alarmsignal Ic für die
Alarmeinrichtung 13, um die Bedienperson auf die niedrigere
Temperatur aufmerksam zu machen.
Wenn demgegenüber die Betätigungswerte Ri der Steuerhebel/-pedale
10 Null sind, rückt der Prozeßablauf einfach zu einem nächsten
Schritt 34 vor, in dem ein maximales Steuersignal Imax von dem
Controller 9 auf die Taumelwinkel-Steuerventile 2b und 3b
geliefert wird, um die Taumelwinkel der Hauptpumpen 2 und 3 auf
eine maximale Stellung zu bringen. Demzufolge ist die Menge der
von den hydraulischen Pumpen 2 und 3 gelieferten hydraulischen
Flüssigkeit maximal, Q1max und Q2max. Danach führt der Controller
9 einen Schritt 35 durch, indem der Controller 9 elektrische
Signale Ia und Ib auf die Magnetventile 7 bzw. 14 leitet. Beim
Empfang des Signals Ia verhindert das Magnetventil 7, daß von den
Hauptpumpen 2 und 3 abgegebene hydraulische Flüssigkeit in die
Ablauftanks 15 abläuft. Beim Erhalt des Signals Ib von dem
Controller 9 stellt das andere Magnetventil 14 den vorgewählten
Druck der Entlastungsventile 8 auf 80 kg/cm2 ein, so daß die
Temperatur der hydraulischen Flüssigkeit von den Hauptpumpen 2
und 3 durch den Druckabfall ansteigt, der beim Passieren der
Entlastungsventile 8 auftritt.
Wenn der Controller 9 ein der sich ändernden Temperatur T′ der
hydraulischen Flüssigkeit entsprechendes Signal von dem Sensor
12b in dem Schritt 36 empfangen hat, führt er einen nächsten
Testschritt 37 durch, in dem festgestellt wird, ob die sich
ändernde Temperatur T′ gleich
oder höher einer einstellbaren Betriebstemperatur, 55°C, ist.
Wenn die sich ändernde Temperatur T′ niedriger als die einstell
bare Temperatur (55°C) ist, kehrt der Ablauf zum Schritt 34
zurück, um die Schritte 34 bis 36 zu wiederholen, bis die
Temperatur T′ der hydraulischen Flüssigkeit die einstellbare
Temperatur (45°C) erreicht. Wenn jedoch die sich ändernde
Temperatur T′ gleich oder höher als die einstellbare Temperatur
(55°C) ist, führt der Controller anschließende Schritte 38 und 39
aus, um die Abgabe der elektrischen Signale Ia, Ib und Imax zu
unterbinden, wodurch die erfindungsgemäße hydraulische Schaltung
in ihren Ausgangszustand zurückkehrt.
Wie oben erwähnt, ermöglicht das erfindungsgemäße Steuerungs
system ein Verfahren zur automatischen und optimalen Vorheizung
des Motor-Kühlmittels und der hydraulischen Flüssigkeit der
Schwermaschine vor einem normalen Startvorgang, wodurch der
Vorteil erreicht wird, daß das Motor-Kühlmittel und die
hydraulische Flüssigkeit optimal auf eine voreinstellbare
Betriebstemperatur in einer relativ kurzen Zeit vorheizbar sind.
Zusätzlich stellt das erfindungsgemäße Steuerungssystem ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Erfassung der
Temperaturen jeweils der hydraulischen Flüssigkeit und des Motor-
Kühlmittels im Falle einer Überhitzung zur Verfügung, bei der
eine jeweils voreingestellte Überhitzung-Schwellentemperatur
überschritten wird, woraufhin die Bedienperson im Hinblick auf
das Eintreten der Überhitzung alarmiert wird und gleichzeitig
automatisch die Betriebsweise in eine Betriebsweise mit einer
relativ geringeren Geschwindigkeit geändert wird, um das Motor-
Kühlmittel und die hydraulische Flüssigkeit abzukühlen, wodurch
wirksam verhindert wird, daß das Motor-Kühlmittel und die
hydraulische Flüssigkeit überhitzt wird und wodurch ein
kontinuierlicher Betrieb sichergestellt wird. Das Verfahren und
die Vorrichtung zur Kontrolle der jeweiligen Temperatur des Kühl
mittels und der hydraulischen Flüssigkeit wird im folgenden näher
beschrieben.
Fig. 1 zeigt, daß die Steuervorrichtung mit einer Geschwindig
keitssteuerung zur Erhöhung oder Verminderung der Antriebsge
schwindigkeit des Motors 1 versehen ist. Die Steuereinrichtung
umfaßt einen in den Motor 1 angeordneten Motorwächter 17, der die
dem Motor 1 zugeführte Brennstoffmenge steuert und einen Wächter
motor 18, der zwischen dem Motorwächter 17 und dem Ausgang des
Controllers 9 eingeschaltet ist. Der Wächtermotor 18 beinhaltet
einen Gleichstrommotor oder einen Schrittmotor, der mit einer
Rotationsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Strom eines von
dem Controller 9 gelieferten Steuersignals angetrieben werden
kann.
Zusätzlich ist der Controller elektrisch mit einer Auswahlschal
tertafel 20, die der Bedienperson die Auswahl einer Betriebsart
ermöglicht, und einem Geschwindigkeitssensor 16 verbunden, der am
Ausgangsanschluß 1a des Motors angeordnet ist, um die Abtriebs
rotationsgeschwindigkeit des Motors zu erfassen. Der Geschwin
digkeitssensor 16 ist elektrisch mit einem Eingang des
Controllers 9 verbunden.
Die Schaltertafel 20 ist mit einem Auswahlschalter für die
Betriebsart, um die Betriebsart in Abhängigkeit von den
Betriebsbedingungen auszuwählen, einem Auf-/Ab-Schalter zur
benötigten Erhöhung oder Verringerung der Rotationsgeschwin
digkeit des Motors, einem automatischen Reduktionsschalter
zur Verminderung der Rotationsgeschwindigkeit des Motors auf eine
spezifische Geschwindigkeit (beispielsweise eine Leerlaufge
schwindigkeit) und anderen Schaltern versehen, wobei jeder
Schalter in Reihe auf der Schaltertafel 20 angeordnet ist. Der
Geschwindigkeitssensor 16 umfaßt einen Sensor, wie beispiels
weise einen Getriebesensor, der bei jeder Umdrehung eines
Schwungrades des Motors 1 erzeugte Signale detektieren kann, um
ein der Rotationsgeschwindigkeit des Motors entsprechendes Signal
nach Verstärkung auf den Controller 9 zu leiten. Demgemäß verar
beitet der Controller beim Empfang eines einer ausgewählten Be
triebsart entsprechenden Signals und anderer Signale von der
Auswahlschaltertafel 20 die empfangenen Signalwerte und liefert
dann ein elektrisches Steuersignal auf den Wächtermotor 18 um die
zum Motor 1 gelieferte Brennstoffmenge mit Hilfe des Motor
wächters 17 zu regeln. Darüber hinaus berechnet der Controller 9
eine Differenz zwischen der Abtriebs-Rotationsgeschwindigkeit des
Motors entsprechend dem Ausgangssignals des Geschwindigkeits
sensors 16 und einer vorgewählten Referenzgeschwindigkeit in
jeder Betriebsart. Danach liefert der Controller 9 ein Steuer
signal auf die Taumelwinkel-Steuerventile 2b und 3b über den
Verstärker 11, um die Taumelwinkel der Hauptpumpen 2 und 3 zu
steuern, wodurch die Menge des hydraulischen Flusses geregelt
wird.
Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm für ein Verfahren zur Regelung des
überhitzten Motor-Kühlmittels und der überhitzten hydraulischen
Flüssigkeit, wobei das Verfahren durch die Steuervorrichtung aus
Fig. 1 durchgeführt wird.
In einem ersten Schritt 50 erhält der Controller 9 die Tempera
turwerte TC und TH des Motor-Kühlmittels und der hydraulischen
Flüssigkeit von den Temperatursensoren 12a und 12b gleichzeitig
mit dem Empfang eines Signals einer ausgewählten anfänglichen
Betriebsart Mi von der Auswahlschalttafel 20. Danach führt der
Controller fortlaufende Testschritte 51 und 52 durch, in denen
festgestellt wird, ob die jeweilige Temperatur TC und TH höher
als die jeweilige Überhitzungs-Schwellentemperatur ist, also eine
Schwellentemperatur TA (85°C) für das Kühlmittel und eine weitere
Schwellentemperatur TB (85°C) für die hydraulische Flüssigkeit.
Wenn die jeweilige Temperatur TC und TH nicht höher als die
jeweilige Überhitzungs-Schwellentemperatur TA und TB ist, wird
angenommen, daß der Betrieb der Schwermaschine normal ohne das
Auftreten einer Überhitzung ausgeführt wird. Demgemäß kehrt das
Verfahren zum Startschritt zurück, ohne die Temperatur des
Maschinenkühlmittels und der hydraulischen Flüssigkeit zu regeln.
Wenn jedoch nur eine der jeweiligen Temperaturen TC und TH höher
als die Überhitzungs-Schwellentemperatur TA und TB ist, wird
angenommen, daß die eingestellte Betriebsart der Schwermaschine
nicht adäquat ist, wodurch die Überhitzung auftritt. Demgemäß
wird das Verfahren mit dem nächsten Schritt 53 fortgeführt, in
dem der Controller 9 ein Signal an eine Alarmeinrichtung 13, wie
beispielsweise eine Alarmlampe, einen Alarmsummer o. ä. leitet, um
die Bedienperson bezüglich des Auftretens einer Überhitzung der
Motor-Kühlflüssigkeit oder der hydraulischen Flüssigkeit zu
alarmieren.
Danach schreitet der Prozeß mit den nächsten kontinuierlichen
Testschritten 54 und 55 fort, in denen der Controller 9 fest
stellt, ob die jeweilige Temperatur TC und TH höher als die
jeweilige zulässige Überhitzungstemperatur, daß ist eine zu
lässige Temperatur TAX (95°C) für das Kühlmittel und eine weitere
zulässige Temperatur TBX (95°C) für die hydraulische Flüssigkeit,
ist. Wenn die jeweilige Temperatur TC und TH nicht höher als die
jeweilige erlaubte Überhitzungstemperatur TAX und TBX ist, wird
angenommen, daß der Betrieb der Schwermaschine ohne das Auftreten
einer Beschädigung ausgeführt werden kann. Demgemäß geht das
Verfahren auf den Startschritt zurück, ohne die Temperatur des
Motor-Kühlmittels und der hydraulischen Flüssigkeit zu regeln.
Wenn jedoch eine der Temperaturen TC und TH höher als die zu
lässige Überhitzungstemperatur TAX und TBX ist, wird angenommen,
daß die eingestellte Betriebsweise der Schwermaschine überprüft
werden muß. In einem nächsten Testschritt 56 stellt der
Controller 9 demzufolge fest, ob die vorliegende Betriebsweise M
eine L-Betriebsweise mit einer relativ geringen Geschwindigkeit
ist. Wenn die aktuelle Betriebsweise M nicht die L-Betriebs
weise ist, führt der Controller 9 nacheinander Schritte 57 und 58
aus, um die aktuelle Betriebsweise in die L-Betriebsweise zu
ändern, und gibt dann ein elektrisches Signal IL an den Wächter
motor 18 ab, um den Wächtermotor 18 so zu regeln, daß die Brenn
stoffmenge für den Motor 1 reduziert wird, wodurch die Um
drehungsgeschwindigkeit des Motors 1 ebenfalls reduziert wird.
Wenn dagegen die aktuelle Betriebsweise M bereits die L-
Betriebsweise ist, geht der Prozeß einfach auf den Schritt 59
über.
Dabei kann der Controller 9 jeweilige, den betreffenden
Betriebsweisen H, S und L entsprechende Steuerströme abgeben, die
aus einem voreingestellten Programm resultieren. Demgemäß gibt
der Controller 9 ein elektrisches Steuersignal ab, das von der
Betriebsweise des Wächtermotors 18 abhängt, um so den Wächter
motor 18 so zu steuern, daß die Menge des Brennstoffs für den
Motor 1 geregelt wird.
Aufgrund des Verfahrensablaufs in den Schritten 57 und 58 wird
die Rotationsgeschwindigkeit des Motors allmählich reduziert,
wodurch die Temperatur des Motor-Kühlmittels und der hydrau
lischen Flüssigkeit allmählich abnimmt. Die jeweilige Betriebs
temperatur des Motor-Kühlmittels und der hydraulischen Flüssig
keit wird wiederholt überprüft. Wenn die jeweilige momentane
Temperatur unter eine vorbestimmte Temperatur abgesunken ist,
gibt der Controller 9 ein elektrisches Signal an den Wächter
motor 18 ab, um dessen Betriebsart in die ursprüngliche
Betriebsart zurückzustellen. Mit anderen Worten wird jede abge
senkte Temperatur TC′, TH′ des Kühlmittels und der hydraulischen
Flüssigkeit in einem Schritt 59 von dem Controller 9 erhalten,
die als elektrisches Signal von den Temperatursensoren 12a, 12b
abgegeben worden sind. Gleichzeitig erhält der Controller 9 ein
elektrisches Signal, das der momentanen Betriebsart M entspricht.
Anschließend führt der Controller 9 die nächsten Testschritte 60
und 61 durch, in denen festgestellt wird, ob die jeweilige
Temperatur TC′ und TH′jeweils gleich oder niedriger als die
jeweilige Sicherheits-Betriebstemperatur ist, nämlich eine
Sicherheitstemperatur TSA (80°C) für das Kühlmittel und eine
weitere Sicherheitstemperatur TSB (80°C) für die hydraulische
Flüssigkeit. Wenn nur eine der Temperaturen TC′ und TH′ höher als
die jeweilige Sicherheitstemperatur TSA, TSB ist, steuert der
Controller 9 den Wächtermotor 18 so, daß dieser seine momentane
Betriebsart, nämlich die L-Betriebsart aufrechterhält. Wenn
jedoch die jeweilige Temperatur TC′ und TH′ gleich oder niedriger
als die entsprechende Sicherheitstemperatur TSA′, TSB′ ist, führt
der Controller 9 einen nächsten Testschritt 62 durch, in dem
festgestellt wird, ob die momentane Betriebsart M die anfängliche
Betriebsart Mi ist. Wenn die momentane Betriebsart M nicht die
anfängliche Betriebsart Mi ist, ändert der Controller 9 in dem
Schritt 63 die momentane Betriebsart M in die anfängliche
Betriebsart Mi. Der Controller 9 steuert dann im Schritt 64 den
Wächtermotor 18 so, daß dieser die Rotationsgeschwindigkeit des
Motors 1 erhöht.
Wenn dann der Wächtermotor 18 ein elektrisches Steuersignal IL′
von dem Controller 9 erhält, das der anfänglichen Betriebsweise
Mi entspricht, steuert der Wächtermotor 18 über den Motorwächter
17 die Brennstoffzufuhr für den Motor, wodurch die Rotationsge
schwindigkeit erhöht wird und die Betriebsart M auf die anfäng
liche Betriebsart Mi zurückgeht.
Wie beschrieben ist mit dem erfindungsgemäßen Steuersystem der
Vorteil erzielbar, daß es automatisch die Betriebstemperatur des
Motor-Kühlmittels und der hydraulischen Flüssigkeit mit Hilfe von
Temperatursensoren überprüft und die Bedienperson beim Auftreten
einer Überhitzung mit Hilfe einer Alarmeinrichtung alarmiert,
wenn eine Überhitzung des Kühlmittels und der hydraulischen
Flüssigkeit festgestellt worden ist. Darüber hinaus wird
automatisch die Betriebsart so geregelt, daß die Überhitzung
eliminiert wird, wodurch die Temperatur des Motor-Kühlmittels und
der hydraulischen Flüssigkeit wirksam daran gehindert wird, über
eine vorbestimmte Temperatur anzusteigen.
Darüber hinaus offenbart das erfindungsgemäße Steuersystem ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Steuerung des
Motors einer Schwermaschine so, daß diese immer optimal gestartet
wird. Das Steuerverfahren und die Steuervorrichtung werden anhand
der folgenden Zeichnungen erläutert.
Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer
Steuervorrichtung zur automatischen und optimalen Steuerung des
Startvorganges für den Motor der erfindungsgemäßen Schwer
maschine.
Der Controller 9 weist eine Zentraleinheit (CPU) 77, einen
Eingangsteil und einen Ausgangsteil auf. Der Eingangsteil des
Controllers 9 enthält ein Paar Analog-Digital-Wandler 78 und 80
zur Umwandlung von durch die Steuerhebel/-pedale 10 und die
Temperatursensoren 12 dem Controller 9 zugeführten Signalen. Der
Eingangsteil des Controllers 9 enthält ferner einen Analog-
Digital-Wandler und Zähler 81 zum Wandeln und Zählen eines von
dem Geschwindigkeitssensor 16 des Motors kommenden Signals sowie
eine Eingangsschnittstelle, die elektrisch mit einem EIN/AUS-
Schalter verbunden ist.
Der Ausgangsteil des Controllers 9 enthält ein ROM 82, ein RAM 83
und ein paar Ausgangsschnittstellen, von denen eine erste Aus
gangsschnittstelle 84 elektrisch mit einem ersten und zweiten
Antriebsabschnitt 85, 86 und die zweite Ausgangsschnittstelle 87
elektrisch mit einem Relaisblock 88 verbunden ist. Der EIN/AUS-
Schalter 70 erlaubt der Bedienperson den Betrieb des Motors 1 zu
starten und zu stoppen und gibt ein dem Starten oder Stoppen des
Motors 1 entsprechendes Signal an den Controller 9 weiter. Der
Temperatursensor erfaßt eine Temperatur des Kühlmittels des
Motors 1.
Der Antriebsteil 85 des Controllers 9 ist elektrisch mit einem
Startmotor 72 zum starten des Motors 1 in Abhängigkeit von dem
EIN/AUS-Schalter 70 abgegebenen Startsignal verbunden, während
der zweite Antriebsteil 86 elektrisch mit dem Wächtermotor 18
verbunden ist, der ein Drosselmotor zur Steuerung des Drossel
ventils des Wächters 17 des Motors 1 ist. Der Relaisblock 88 des
Controllers 9 ist elektrisch mit einem Steuerventil 74 für die
Brennstoffzufuhr verbunden und steuert die von einem Brenn
stofftank zum Wächter 17 gelieferte Brennstoffmenge, eine
Gleichspannungsquelle 75, die Gleichspannung für das zugehörige
elektrische System des Motors 1 liefert, eine Vorheizeinrichtung
76 zum Vorheizen des Motors 1 und die Alarmeinrichtung 13 zur
Alarmierung der Betriebsperson beim Auftreten von Problemen in
dem Steuersystem.
Beim Betrieb der Steuervorrichtung mit dem beschriebenen Aufbau
wird bei der Betätigung des Maschinen-EIN/AUS-Schalters 70 durch
Verschiebung des Schalters 70 von der AUS-Position in die EIN-
Position der Drosselmotor 18 so angetrieben, daß er das Drossel
ventil des Motorwächters 17 in eine Startposition einstellt und
gleichzeitig das Steuerventil 74 für die Brennstoffzufuhr ein
schaltet, um die Last des Motors 1 zu minimieren und dadurch den
Startvorgang vorzubereiten.
Beim anschließenden Verschieben des EIN/AUS-Schalters 70 von der
EIN-Position in eine START-Position stellt der Controller 9 fest,
ob sich die Steuerhebel/-pedale 10 jeweils in einer neutralen
Position befinden. Wenn die Steuerhebel/-pedale 10 jeweils nicht
in ihrer neutralen Position sind, erzeugt der Controller 9 ein
Alarmsteuersignal für die Alarmeinrichtung 13, um der Bedien
person zu ermöglichen, die Steuerhebel/-pedale 10 von der
momentanen Betriebsposition in die neutrale Position zu ver
stellen. Wenn der Controller die entsprechende Verstellung der
Steuerhebel/-pedale 10 aus der Betriebsposition in die neutrale
Position feststellt, startet er den Motor 1 mit Hilfe des Start
motors 72. Wenn dabei der Motor 1 nicht sofort startet, steuert
der Controller 9 den Startmotor 72 erneut, um den Motor 1 zweimal
oder mehrfach erneut zu starten. Für den Fall, daß der Motor 1
aufgrund einer zu niedrigen Temperatur des Kühlmittels des Motors
1 nicht gestartet wird, erzeugt der Controller 9 ein Signal an die
Vorheizeinrichtung 76 über die zweite Ausgangsschnittstelle 87
und den Relaisblock 88, um das Kühlmittel des Motors 1 vorzu
heizen, bis seine Temperatur eine gewünschte Temperatur erreicht,
und startet dann den Motor erneut. Das beschriebene Start
steuerungsverfahren gemäß dieser Erfindung wird in Verbindung mit
den Flußdiagrammen der Fig. 5 und 6 erläutert.
Zunächst wird in Verbindung mit den Fig. 5a und 5b ein
Steuerungsverfahren für den Fall beschrieben, daß der EIN/AUS-
Schalter 70 von der AUS-Position in die EIN-Position verstellt
wird.
Wie das Flußdiagramm in Fig. 5a zeigt, schaltet der Controller 9
beim Verstellen des EIN/AUS-Schalters 70 aus der AUS-Position in
die EIN-Position in einem Schritt 90 ein Relais 88 für die
Gleichspannungsversorgung 75 über die zweite Ausgangsschnitt
stelle 87 an, wodurch die Gleichspannungsversorgung 75 einge
schaltet wird. Dadurch wird das elektrische System des Motors 1
mit Gleichstrom von der Gleichspannungsquelle 75 versorgt. Danach
wird ein Relais 88 für das Steuerventil 74 für die Brennstoffver
sorgung in einem Schritt 91 eingeschaltet, ebenfalls über die
zweite Ausgangsschnittstelle 87 des Controllers 9, so daß das
Steuerventil 74 für die Brennstoffversorgung geöffnet wird,
wodurch Brennstoff vom Brennstofftank zum Motorwächter 17
gelangen kann. Danach führt der Controller 9 einen Testschritt 92
durch, in dem er durch Erhalt eines der Rotationsgeschwindigkeit
des Motors 1 entsprechenden Signals von dem Geschwindigkeits
sensor 71 über den Analog-Digital-Wandler und Zähler 81 fest
gestellt wird, ob der Motor 1 nun läuft. Läuft der Motor 1 ist
der Steuerprozeß beendet. Wenn jedoch der Motor 1 nicht läuft,
führt der Controller 9 einen nächsten Schritt 93 durch, in dem
eine Impulsform der Gleichspannung entsprechend der Start
position von der CPU 77 erzeugt und auf die erste Ausgangs
schnittstelle 84 und den zweiten Antriebsteil 86 geleitet wird,
um den beispielsweise als Schrittmotor ausgebildeten Drossel
klappenmotor 73 anzutreiben, wodurch der Wächtermotor, der die
Drosselklappe steuert, in seine Startposition verbracht wird.
Danach führt der Controller 9 als Schritt 94 eine Subroutine zum
Vorheizen des Motors 1 durch, wie sie in dem Flußdiagramm der
Fig. 5b beschrieben ist, woraufhin der Steuerungsprozeß beendet
wird.
Wie in dem Flußdiagramm der Fig. 5b gezeigt ist, bestimmt der
Controller zunächst in einem Schritt 100, ob der Startmotor 72
läuft. Läuft der Startmotor 72, führt der Controller 9 einen
Schritt 105 durch, in dem die Vorheizeinrichtung 76 abgestellt
wird, um den Steuerungsprozeß zu beenden. Wenn jedoch der
Startmotor 72 nicht läuft, führt der Controller 9 einen Schritt
101 durch, in dem festgestellt wird, ob der Motor 1 läuft. Läuft
der Motor 1, schaltet der Controller 9 die Vorheizeinrichtung 76
in einem Schritt 105 aus, um dadurch den Steuerungsprozeß zu
beenden. Wenn jedoch der Motor 1 nicht läuft, empfängt der
Controller 9 in einem nächsten Schritt 102 ein der Temperatur des
Kühlmittels des Motors 1 entsprechendes Signal von dem Tempera
tursensor 12a. Bei Erhalt des Signals der Kühlmitteltemperatur
von dem Sensor 12a stellt der Controller 9 fest, ob die
Temperatur des Kühlmittels gleich oder niedriger als eine vor
bestimmte Temperatur (-10°C) ist. Ist die Temperatur höher als
die vorbestimmte Temperatur (-10°C) führt der Controller 9 den
Schritt 105 durch, um den Steuerungsprozeß zu beenden. Ist jedoch
die Temperatur des Kühlmittels gleich oder niedriger als die vor
bestimmte Temperatur (-10°C) , schaltet der Controller 9 in einem
Schritt 104 die Vorheizeinrichtung 76 ein, um den Motor 1 vorzu
heizen und beendet dann den Steuerungsprozeß für die Vorheizung.
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das einen Steuerungsprozeß für die
automatische und optimale Steuerung des Startvorganges beim Ver
stellen des Motor-EIN/AUS-Schalters 70 aus der EIN-Position in
eine START-Position darstellt.
Das Flußdiagramm läßt erkennen, daß der Controller 9 zunächst in
einem Schritt 110 ein Signal überprüft, das den Betätigungswerten
für die Steuerhebel/-pedale 10 entspricht und über den Analog
Digital-Wandler 78 erhalten worden ist, um festzustellen, ob sich
die Steuerungshebel/-pedale 10 in den neutralen Positionen befin
den. Wenn die Steuerungshebel/-pedale 10 nicht in ihren neutralen
Positionen sind, wird angenommen, daß beim Starten der Motor 1
aufgrund der Menge der hydraulischen Flüssigkeit, die von den
hydraulischen Pumpen 2 und 3 zu den betreffenden Betätigungs
elementen ausgestoßen wird, überlastet werden würde. Daher
produziert der Controller 9 in einem Schritt 111 ein Alarm-
Steuersignal für die Alarmeinrichtung 13, um die Bedienperson auf
die Notwendigkeit der Verstellung der Steuerhebel/-pedale 10 aus
den Betätigungspositionen in die neutralen Positionen aufmerksam
zu machen.
Wenn sich jedoch die Steuerungshebel/-pedale 10 in ihren
neutralen Positionen befinden, führt der Controller 9 einen
nächsten Schritt 112 durch, in dem der Controller 9 den
beispiels-weise als Gleichstrommotor ausgebildeten Startmotor
über die erste Ausgangsschnittstelle 84 und seinen ersten
Antriebsteil 85 einschaltet. Nachdem der Controller 9
anschließend ein der Rotationsgeschwindigkeit des Motors 1
entsprechendes Signal von dem Geschwindigkeitssensor 16 des
Motors 1 empfangen hat, stellt er in einem Schritt 113 fest, ob
die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 1 gleich oder über einer
vorbestimmten Geschwindigkeit (600 UpM) liegt. Ist die
Rotationsgeschwindigkeit des Motors 1 gleich oder liegt sie über
der Geschwindigkeit von 600 UpM, wird der Startmotor 72 in einem
Schritt 114 ausgeschaltet. Danach führt der Controller einen
Schritt 115 durch, indem er feststellt, ob die Vorheizeinrichtung
76 eingeschaltet ist. Ist die Vorheizeinrichtung 76 eingeschal
tet, schaltet der Controller 9 die Vorheizeinrichtung 76 in einem
Schritt 116 aus und beendet dann den Prozeß, während der
Controller 9 den Prozeß einfach abschließt, wenn die Vorheiz
einrichtung 76 ausgeschaltet war.
Ist jedoch die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 1 niedriger
als die Vergleichsgeschwindigkeit von 600 UpM, führt der
Controller 9 einen Schritt 117 durch, indem er feststellt, ob 5
sek. verstrichen sind, in denen die Rotationsgeschwindigkeit des
Motors 1 kontinuierlich unter 600 UpM lag. Wenn die Rotationsge
schwindigkeit des Motors nach 5 sek. gleich 600 UpM ist oder
diese Drehzahl übersteigt, führt der Controller 9 wiederholt den
Schritt 113 durch, während der Controller 9 den nächsten Schritt
118 durchführt, wenn 5 sek. verstrichen sind, in denen die
Rotationsgeschwindigkeit des Motors kontinuierlich unter 600 UpM
liegt. Beim erneuten zweimaligen oder dreimaligen Starten des
Motors 1 stellt der Controller 9 in einem Schritt 118 fest, ob
die Rotationsgeschwindigkeit des Motors gleich 600 UpM ist oder
diese Geschwindigkeit überschreitet. Wenn die Rotationsgeschwin
digkeit des Motors die Drehzahl von 600 UpM erreicht oder über
schreitet nach dreimaligem erneuten Starten, wird der Start
motor 72 in einem Schritt 120 ausgeschaltet. Danach stellt der
Controller in einem nächsten Testschritt 121 fest, ob nach dem
Ausschalten des Startmotors 72 25 sek. verstrichen sind. Sind die
25 sek. verstrichen, kehrt der Prozeß zum Schritt 112 zurück.
Wenn jedoch die 25 sek. nicht verstrichen sind, wird der Schritt
121 wiederholt durchgeführt, bis die 25 sek. abgelaufen sind.
Wenn jedoch die resultierende Rotationsgeschwindigkeit des Motors
unter der Drehzahl 600 RpM trotz des dreimaligen erneuten
Startens des Motors 1 liegt, produziert der Controller 9 in einem
Schritt 119 ein Alarmsteuersignal für die Alarmeinrichtung 13,
die dadurch anschlägt. Der Controller 9 führt dann den Schritt
120 durch.
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, daß das Steuerungsverfahren für den
Startvorgang beim Verstellen des Motor-EIN/AUS-Schalters 70 aus
der EIN-Position in die AUS-Position darstellt. Wie das Flußdia
gramm erkennen läßt, schaltet der Controller 9 in einem ersten
Schritt 130 die Gleichspannungsversorgung 75 aus. Danach wird das
Brennstoffversorgungsventil 74 in einem Schritt 131 abgeschaltet,
um den Motor 1 zu stoppen.
Wie bereits erwähnt bietet das erfindungsgemäße Steuerungssystem
den Vorteil, daß der Motor einer Schwermaschine automatisch ge
steuert wird, so daß er immer optimal startet. Obwohl die bevor
zugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrie
ben worden sind, ist es für den Fachmann klar, daß verschiedene
Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne
den Schutzumfang und die wesentlichen Gedanken der vorliegenden
Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen niedergelegt sind,
zu verlassen.
Claims (5)
1. Steuervorrichtung zum automatischen Steuern des Betriebs
einer Schwermaschine mit einem Motor, einer Mehrzahl von
Betätigungselementen, einem elektronischen Controller zur
Steuerung der Betätigung der Betätigungselemente, hydrau
lischen Hauptpumpen zur Zuführung von hydraulischer
Flüssigkeit zu den Betätigungselementen, einer hydrau
lischen Hilfspumpe zur Zuführung von hydraulischer Steuer
flüssigkeit, an den jeweiligen Betätigungselementen ange
ordneten Positionssensoren zur Erfassung der Positionsver
schiebungswerte der Betätigungselemente, einem mit den
hydraulischen Hauptpumpen und dem elektronischen Control
ler verbundenen Steuerventilblock zur Steuerung der Be
tätigungsrichtung der Betätigungselemente und der Menge
des Flusses der hydraulischen Flüssigkeit, zwischen dem
Controller und den Hauptpumpen angeordneten Steuerventilen
zur Steuerung der Menge des von den hydraulischen Haupt
pumpen abgegebenen hydraulischen Flüssigkeitsflusses,
einem zwischen dem Controller und den Steuerventilen
angeordneten Verstärker zur Verstärkung der von dem
Controller an die Steuerventile abgegebenen elektrischen
Signale und Wegeventilen, die jeweils mit dem Steuerven
tilblock verbunden sind und einem an den Controller und
die Wegeventile angeschlossenen Magnetventil zur selekti
ven Steuerung des vorbestimmten Druckes der Wegeventile,
wobei die Steuervorrichtung ferner aufweist:
- - eine Einrichtung zur Erfassung der jeweiligen Temperatur eines Kühlmittels des Motors und der hydraulischen Flüssigkeit, die an dem Motor bzw. den hydraulischen Pumpen angeordnet ist,
- - eine Alarmeinrichtung zur Alarmierung einer Bedien person beim Auftreten einer Überhitzung in Überein stimmung mit einem Steuersignal von dem Controller in dem Fall, daß eine Temperatur des Kühlmittels und der hydraulischen Flüssigkeit höher als die vorbestimmte Überhitzungs-Vergleichstemperatur ist, wobei die Alarmeinrichtung elektrisch mit dem Controller ver bunden ist,
- - eine Einrichtung zur Erhöhung und Verminderung der Rotationsgeschwindigkeit des Motors, die die Rotationsgeschwindigkeit des Motors verringert, wenn die Temperatur des Kühlmittels und der hydraulischen Flüssigkeit höher als die vorbestimmte Überhitzungs- Referenztemperatur ist, und die die Rotationsge schwindigkeit des Motors erhöht, wenn die Tempera turen des Kühlmittels und der hydraulischen Flüssig keiten niedriger als eine zugehörige vorherbestimmte Sicherheits-Betriebstemperatur ist, wobei die Ein richtung elektrisch mit dem Controller verbunden ist und wodurch die Betriebstemperatur des Kühlmittels des Motors und der hydraulischen Flüssigkeiten auto matisch geregelt wird.
2. Steuervorrichtung zur automatischen Steuerung des Betriebs
einer Schwermaschine nach Anspruch 1, in der die Einrich
tung zur Erhöhung und Verminderung der Rotationsgeschwin
digkeit des Motors einen elektrisch mit dem Controller
verbundenen Regelmotor aufweist, der in Abhängigkeit von
einem von dem Controller ausgegebenen Steuersignal an
treibbar ist und in der ein Wächter an dem Motor der
Schwermaschine angeordnet und elektrisch mit dem Regel
motor zur Steuerung der dem Motor zugeführten Brenn
stoffmenge verbunden ist, um die Rotationsgeschwindigkeit
des Motors zu erhöhen oder zu vermindern.
3. Steuerverfahren zur Steuerung einer Steuervorrichtung zur
automatischen Steuerung des Betriebs einer Schwermaschine
mit einem Motor, einer Mehrzahl von Betätigungselementen
einem elektronischen Controller zur Steuerung der Be
tätigung der Betätigungselemente, hydraulischen Haupt
pumpen zur Zuführung von hydraulischer Flüssigkeit zu den
Betätigungselementen, einer hydraulischen Hilfspumpe zur
Zuführung von hydraulischer Steuerflüssigkeit, an den
jeweiligen Betätigungselementen angeordneten Positions
sensoren zur Erfassung der Positionsverschiebungswerte der
Betätigungselemente, einem mit den hydraulischen Haupt
pumpen und dem elektronischen Controller verbundenen
Steuerventilblock zur Steuerung der Betätigungsrichtung
der Betätigungselemente und der Menge des Flusses der
hydraulischen Flüssigkeit, zwischen dem Controller und den
Hauptpumpen angeordneten Steuerventilen zur Steuerung der
Menge des von den hydraulischen Hauptpumpen abgegebenen
hydraulischen Flüssigkeitsflusses, einem zwischen dem
Controller und den Steuerventilen angeordneten Verstärker
zur Verstärkung der von dem Controller an die Steuerven
tile abgegebenen elektrischen Signale, Wegeventilen, die
jeweils mit dem Steuerventilblock verbunden sind und einem
an den Controller und die Wegeventile angeschlossenen
Magnetventil zur selektiven Steuerung des vorbestimmten
Druckes der Wegeventile, einer Einrichtung zur Erfassung
der jeweiligen Temperatur eines Kühlmittels des Motors und
der hydraulischen Flüssigkeit, die jeweils am Motor und
den hydraulischen Pumpen angeordnet ist, einer Einrichtung
zur Alarmierung der Bedienperson beim Auftreten einer
Überhitzung in Übereinstimmung mit einem von dem
Controller gelieferten Steuersignal, wenn die Temperatur
des Kühlmittels und der hydraulischen Flüssigkeit höher
als die jeweilige vorherbestimmte Überhitzungs
Referenztemperatur ist, wobei die Einrichtung elektrisch
mit dem Controller verbunden ist und einer elektrisch mit
dem Controller verbundenen Einrichtung zur Erhöhung und
Verminderung der Rotationsgeschwindigkeit des Motors, die
die Rotationsgeschwindigkeit des Motors vermindert, wenn
die Temperaturen des Kühlmittels und der hydraulischen
Flüssigkeit höher als die jeweils vorherbestimmte Über
hitzungs-Referenztemperatur ist und die Rotationsgeschwin
digkeit des Motors erhöht, wenn die Temperaturen des
Kühlmittels und der hydraulischen Flüssigkeit niedriger
als die jeweilige vorherbestimmte Sicherheits-Betriebs
temperatur liegen, wobei das Steuerungsverfahren folgende
Schritte aufweist:
- - bei Erhalt der Temperaturen des Kühlmittels und der hydraulischen Flüssigkeit von der Einrichtung zur Erfassung der Temperatur und bei Erhalt eines Signals für eine anfängliche Betriebsart der Schwermaschine Vergleich jeder Temperatur mit der jeweiligen vorbe stimmten Überhitzungs-Referenztemperatur, um ein Alarmsignal für die Alarmeinrichtung abzugeben,
- - bei Erhalt jeder momentanen Temperatur des Kühl mittels und der hydraulischen Flüssigkeit von der Einrichtung zur Erfassung der Temperatur und bei Erhalt eines Signals für die momentane Betriebs art der Schwermaschine Vergleich der momentanen Temperatur mit der jeweiligen vorherbestimmten Sicherheits-Betriebstemperatur und Vergleich der momentanen Betriebsart mit der anfänglichen Betriebs art, wobei die Betriebstemperaturen des Kühlmittels des Motors und der hydraulischen Flüssigkeit automatisch geregelt wird.
4. Steuerverfahren zur Steuerung einer Steuervorrichtung zur
automatischen Steuerung des Betriebs einer Schwermaschine
mit einem Motor, einer Mehrzahl von Betätigungselementen,
einem elektronischen Controller zur Steuerung der Be
tätigung der Betätigungselemente, hydraulischen Haupt
pumpen zur Zuführung von hydraulischer Flüssigkeit zu den
Betätigungselementen, einer hydraulischen Hilfspumpe zur
Zuführung von hydraulischer Steuerflüssigkeit, an den
jeweiligen Betätigungselementen angeordneten Positions
sensoren zur Erfassung der Positionsverschiebungswerte der
Betätigungselemente, einem mit den hydraulischen Haupt
pumpen und dem elektronischen Controller verbundenen
Steuerventilblock zur Steuerung der Betätigungsrichtung
der Betätigungselemente und der Menge des Flusses der
hydraulischen Flüssigkeit, zwischen dem Controller und den
Hauptpumpen angeordneten Steuerventilen zur Steuerung der
Menge des von den hydraulischen Hauptpumpen abgegebenen
hydraulischen Flüssigkeitsflusses, einem zwischen dem
Controller und den Steuerventilen angeordneten Verstärker
zur Verstärkung der von dem Controller an die Steuer
ventile abgegebenen elektrischen Signale, Wegeventilen,
die jeweils mit dem Steuerventilblock verbunden sind und
einem an den Controller und die Wegeventile angeschlos
senen Magnetventil zur selektiven Steuerung des vorbe
stimmten Druckes der Wegeventile, einer Einrichtung zur
Erfassung der jeweiligen Temperatur eines Kühlmittels des
Motors und der hydraulischen Flüssigkeit, wobei diese
Einrichtung jeweils an dem Motor und den hydraulischen
Pumpen angeordnet ist wobei das Steuerungsverfahren
folgende Schritte aufweist:
- - bei Erhalt eines Temperatursignals für die hydraulische Flüsssigkeit von der Einrichtung zur Erfassung der Temperatur und beim Erhalt von Be tätigungswerten für die Betätigungselemente von den Steuerungshebeln/-pedalen Vergleich der Temperatur der hydraulischen Flüssigkeit mit einer vorbestimmten zulässigen Minimaltemperatur und Feststellung, ob die Betätigungswerte Null sind,
- - für den Fall, daß die Temperatur der hydraulischen Flüssigkeit niedriger als die vorherbestimmte zu lässige Minimaltemperatur ist und die Betätigungs werte darüber hinaus Null sind, Abgabe eines Steuerungssignals an die Taumelwinkel-Steuer ventile, um die Menge der hydraulischen Flüssig keit maximal zu machen, und gleichzeitig Abgabe eines Steuerungssignals an die Mehrwege-Magnetventile und das Magnetventil, wodurch eine Temperatur der von den Haupt-Hydraulikpumpen abgegebenen hydraulischen Flüssigkeit ansteigen kann durch einen Druckabfall, der aufgrund eines zwischen der hydraulischen Flüssigkeit und den Entlastungsventilen entstehenden Widerstandes auftritt, wenn die Flüssigkeit durch die Entlastungsventile fließt,
- - nach Vergleich einer beim Passieren der hydraulischen Flüssigkeit durch die Entlastungsventile ansteigenden Temperatur mit einer vorbestimmten, einstellbaren Be triebstemperatur Abschalten der auf die Taumelwinkel- Steuerventile und die Magnetventile gelieferten Steuersignale, wenn die Temperatur der Flüssigkeit höher als die vorbestimmte, einstellbare Betriebs temperatur ist, wobei die Temperatur der hydraulischen Flüssigkeit automatisch vorgeheizt wird, um die vorbestimmte einstellbare Betriebstemperatur zu erreichen.
5. Steuerverfahren zur Steuerung einer Steuervorrichtung
zur automatischen Steuerung des Betriebs einer
Schwermaschine mit einem Motor, einer Mehrzahl von
Betätigungselementen einem elektronischen Controller
zur Steuerung der Betätigung der Betätigungselemente,
hydraulischen Hauptpumpen zur Zuführung von hydrau
lischer Flüssigkeit zu den Betätigungselementen,
einer hydraulischen Hilfspumpe zur Zuführung von
hydraulischer Steuerflüssigkeit, an den jeweiligen
Betätigungselementen angeordneten Positionssensoren
zur Erfassung der Positionsverschiebungswerte der
Betätigungselemente, einem mit den hydraulischen
Hauptpumpen und dem elektronischen Controller
verbundenen Steuerventilblock zur Steuerung der
Betätigungsrichtung der Betätigungselemente und der
Menge des Flusses der hydraulischen Flüssigkeit,
zwischen dem Controller und den Hauptpumpen angeord
neten Steuerventilen zur Steuerung der Menge des von
den hydraulischen Hauptpumpen abgegebenen hydrau
lischen Flüssigkeitsflusses, wobei der Controller
elektrisch mit einem EIN/AUS-Schalter des Motors zur
Abgabe eines dem Starten und Stoppen des Motor
betriebs entsprechenden Signals verbunden ist, einem
Startmotor zum Antreiben des Motors in Abhängigkeit
von einem von dem EIN/AUS-Schalter des Motors
abgegebenen Startsignals, einem Drosselmotor zur
Steuerung eines Drosselventils eines Motorwächters,
einer Einrichtung zur Erfassung der
Rotationsgeschwindigkeit des Motors, einer Ein
richtung zur Erfassung der Temperatur eines Kühl
mittels des Motors, einem Brennstoffzuführungs-
Steuerventil zur Steuerung von Brennstoff, der von
einem Brennstofftank zum Motorwächter beliefert wird,
einer Gleichspannungsquelle zur Lieferung von Gleich
strom an ein elektrisches System des Motors, einer
Vorheizeinrichtung zum Vorheizen des Motors und einer
Alarmeinrichtung zur Alarmgabe an die Bedienperson im
Falle des Auftretens eines Problems, wobei das
Steuerverfahren folgende Schritte aufweist:
- - beim Umschalten des EIN/AUS-Schalters des Motors in eine EIN-Position wird der Drosselmotor ange trieben, um das Drosselventil des Wächters in eine START-Position zu bringen und gleichzeitig wird das Brennstoffzufuhr-Steuerventil einge schaltet,
- - beim Umschalten des EIN/AUS-Schalters in eine START-Position wird festgestellt, ob sich Steuerhebel/-pedale in ihren neutralen Positionen befinden,
- - für den Fall, daß die Steuerhebel/-pedale in ihren neutralen Positionen sind, wird der Startmotor eingeschaltet, um den Motor zu starten, woraufhin anschließend festgestellt wird, ob die Rotationsgeschwindigkeit des Motors über einer vorbestimmten Rotationsgeschwin digkeit liegt,
- - für den Fall, daß die Rotationsgeschwindigkeit des Motors über der vorbestimmten Rotationsge schwindigkeit liegt, wird der Startmotor abge schaltet, um den Startvorgang zu beenden,
- - wird festgestellt, daß der Motor nicht gestartet worden ist, wird der Motor zwei- oder dreimal erneut gestartet und ebenfalls die Vorheizein richtung für den Fall eingeschaltet, daß die Temperatur des Kühlmittels des Motors unter einer vorbestimmten Temperatur liegt.
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