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Technisches
Gebiet
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf Motorsteuersysteme und insbesondere
auf Verfahren und Systeme zur dynamischen Steuerung der Motorleistung
basierend auf parasitären
und/oder intermittierenden Belastungen.
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Hintergrund
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Motoren
sind typischerweise gemäß Betriebsgrenzen
ausgelegt, die mit gewissen Komponenteneigenschaften assoziiert
sind. Beispielsweise können
gewisse Motorspezifikationen, wie beispielsweise die Brennstoffeinspritzzeitsteuerung,
die Strömungsmittelpumpenkonstruktion,
die Kühlsystemeigenschaften
usw., eines Motors mit Betriebsgrenzen ausgelegt sein, die verschiedenen
Parametern entsprechen, wie beispielsweise der Motordrehzahl und dem
Drehmoment. Die Beziehung zwischen den Betriebsgrenzen eines Motors
und ausgewählten
Betriebsparametern werden manchmal als softwarebasierte Leistungskarten
bzw. Kennfelder dargestellt, die eine Motorsteuervorrichtung aufrufen
kann, um Steuersignale zu einem Motor zu liefern, um sicherzustellen,
dass der Motor in den Grenzen arbeitet, die von den Betriebsgrenzen
wieder gespielt werden.
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Eine
Leistungskarte bzw. ein Kennfeld für einen speziellen Motor kann
mehrere unterschiedliche Leistungskurven basierend auf variierenden
Lastbedingungen aufweisen. Beispielsweise kann ein Motor ausgelegt
sein, um einer ersten Motorkalibrierungsleistungskurve zu folgen,
wenn ein Getriebe in einem ersten Satz von ausgewählten Gängen arbeitet,
und kann einer zweiten Motorkalibrierungsleistungskurve folgen,
wenn das Getriebe in einem zweiten Satz von Gängen arbeitet. Wenn somit ein
Fahrzeug unterschiedliche Belastungen erfährt, kann die Steuervorrichtung
geeignete Steuersignale liefern, um die Leistung für den Motor
einzustellen. Obwohl solche elektronischen Motorsteuersysteme gestatten,
dass die Leistung für
einen Motor basierend auf variierenden Lastbedingungen eingestellt
wird, ist die Steuerung auf vorbestimmte Leistungskurven und vorbestimmte Leistungsgrenzen
ein geschränkt.
Beispielsweise kann ein Motor, der mit einer Vielzahl von Motorkalibrierungsleistungskurven
assoziiert ist, nur gesteuert werden, um von einer Kurve zur nächsten "zu springen", wenn er eine Veränderung
der Lastbedingungen erfährt.
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Ein
herkömmliches
Fahrzeugsteuersystem, welches von den Einschränkungen abweicht, die als "Leistungskurvensprung" bekannt sind, ist
das US-Patent 6
173 227, welches an Speicher u. A. ausgegeben wurde. Dieses Patent
beschreibt einen Prozess zur dynamischen Steuerung von Getriebeübersetzungen
in einem kontinuierlich variablen Getriebesystem. Der Prozess bestimmt
einen oberen und unteren Antriebsbereich, der beispielsweise von
oberen und unteren Getriebegangübersetzungen
begrenzt ist, die für
einen Motor ausgelegt sind. Basierend auf den dargestellten Bedingungen
gestattet der Prozess, dass ein Host-Getriebesystem dynamisch in
einem variablen Bereich in den oberen und unteren Übersetzungsgrenzen
gesteuert wird. Der Bereich kann beispielsweise eingestellt werden
durch Absenkung der oberen Grenze und/oder durch das Anheben der
unteren Grenze. Obwohl der dynamische Steuerprozess, der von Speicher
u. A. gelehrt wird, gestattet, dass ein System in einem variablen
Bereich arbeitet, ist der Prozess auf Getriebegangübersetzungsanwendungen
eingeschränkt.
Weiterhin gestatten Speicher u. A. nicht, dass die oberen und/oder
unteren Grenzen über
ihre Auslegungsgrenzen hinaus eingestellt werden, was somit die
Antriebsbetriebszustände
auf Leistungsbereiche begrenzt, die eng in diesen Grenzen definiert
sind.
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Zusätzlich können Motoren
während
des Betriebs eine momentane Einwirkung von Belastungsbedingungen
erfahren, die Betriebsvorgänge
anfordern können,
die die maximalen Leistungsbetriebsgrenzen überschreiten. Ein herkömmliches
Motorsteuersystem, welches versucht, die momentanen Leistungsanforderungen
anzusprechen, wird im US-Patent 5 123 239 beschrieben, welches an
Rodgers ausgegeben wurde. Obwohl das von Rodgers beschriebene Motorsteuersystem
ermöglicht,
dass ein Motor einen momentanen "Drehmomentschub" bzw. eine "Drehmomentsteigerung" auf nimmt, ist das übermäßige Drehmoment,
welches von dem System geliefert wird, auf Startersysteme und Starterbetriebsvorgänge eingeschränkt.
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Weiterhin
sei hingewiesen auf das US-Patent 6 065 446, welches an Engl u.
A. ausgegeben wurde, welches ein Verfahren zur dynamischen Steuerung
von Leistung offenbart, die von einem Motor geliefert wird, der
mit einer Maschine arbeitet. Das erwähnte Verfahren weist auf, einen
ersten Leistungswert für
eine Komponente zu bestimmen; einen parasitären Leistungswert und einen
intermittierenden Leistungswert zu bestimmen; während des Maschinenbetriebs
einen zweiten Leistungswert basierend auf dem parasitären Leistungswert,
dem intermittierenden Leistungswert und dem ersten Leistungswert zu
bestimmen; und den zweiten Leistungswert basierend auf Veränderungen
beim parasitären
Leistungswert und/oder dem intermittierenden Leistungswert einzustellen,
so dass der Motor konsistent die vorbestimmte erste Leistung an
die Komponente liefert.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zur dynamischen Steuerung von Leistung, die
von einem Motor geliefert wird, der in einer Maschine arbeitet,
nach Anspruch 1 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden in den Unteransprüchen
offenbart.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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In
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung von Leistung
vorgesehen, die von einem Motor geliefert wird, der in einer Maschine
arbeitet. Der Prozess kann aufweisen, einen ersten Leistungswert
zu bestimmen, der eine vorbestimmte erste Leistung widerspiegelt,
die von dem Motor zu einer Komponente zu liefern ist, die in der
Maschine arbeitet. Weiterhin kann der Prozess aufweisen, während des
Maschinenbetriebes einen parasitären
Leistungswert, der Leistung widerspiegelt, die von einem parasitären Lastmodul
vom Motor aufgenommen wird, und/oder einen intermittierenden Leistungswert
zu bestimmen, der Leistung widerspiegelt, die von einem intermittierenden
Lastmodul vom Motor aufge nommen wird. Ein zweiter Leistungswert
kann dann bestimmt werden, der eine zweite Leistung widerspiegelt,
die von dem Motor geliefert wird, und zwar basierend auf dem parasitären Leistungswert,
dem intermittierenden Leistungswert und dem Netto-Leistungswert.
Basierend auf Veränderungen
bei dem parasitären
Leistungswert und/oder dem intermittierenden Leistungswert kann
der Prozess den zweiten Leistungswert so einstellen, dass der Motor
konsistent die vorbestimmte Netto-Leistung zu der Komponente liefert.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die in dieser Beschreibung mit eingeschlossen sind
und einen Teil davon bilden, veranschaulichen verschiedene Ausführungsbeispiele
der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der
Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen stellen die Figuren
Folgendes dar:
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1 veranschaulicht
ein beispielhaftes Motorsteuersystem in Übereinstimmung mit gewissen Prinzipien,
die mit Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung in Beziehung stehen;
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2 veranschaulicht
ein Flussdiagramm eines beispielhaften Entwicklungsprozesses in Übereinstimmung
mit gewissen Prinzipien, die mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung in Beziehung stehen;
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3 veranschaulicht
eine beispielhafte Leistungskurve, die als eine Leistungskarte in
einer Steuervorrichtung gespeichert sein kann, und zwar in Übereinstimmung
mit gewissen Prinzipien, die mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung in Beziehung stehen;
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4 veranschaulicht
ein Flussdiagramm eines beispielhaften dynamischen Motorsteuerprozesses
in Übereinstimmung
mit gewissen Prinzipien, die mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung in Beziehung stehen;
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5 veranschaulicht
eine beispielhafte Leistungskurve, die eine dynamische Motorsteuersequenz
widerspiegelt, die in Übereinstimmung
mit gewissen Prinzipien ist, die mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung in Beziehung stehen;
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6 veranschaulicht
eine beispielhafte Leistungskurve, die eine Leistungsschubmotorsteuersequenz
in Übereinstimmung
mit gewissen Prinzipien widerspiegelt, die mit Ausführungsbeispielen der
vorliegenden Erfindung in Beziehung stehen; und
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7 veranschaulicht
ein Flussdiagramm eines beispielhaften auf Einschränkungen
basierenden Motorsteuerprozesses in Übereinstimmung mit gewissen
Prinzipien, die mit Ausführungsbeispielen der
vorliegenden Erfindung in Beziehung stehen.
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Detaillierte
Beschreibung
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Es
wird nun im Detail auf die beispielhaften Ausführungsbeispiele der Erfindung
Bezug genommen, deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht
sind. Wo immer es möglich
ist, werden die gleichen Bezugszeichen in den gesamten Zeichnungen
verwendet, um sich auf dieselben oder auf die gleichen Teile zu
beziehen.
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Es
sei bemerkt, dass die Einheit "PS", die in der folgenden
Beschreibung verwendet wird, in "kW" durch die folgende
Formel umgewandelt werden kann: PS = 0,7457 kW.
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1 veranschaulicht
ein beispielhaftes System 100, in dem Merkmale und Prinzipien
in Übereinstimmung
mit Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung eingerichtet werden können. In einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann das System 100 mit irgendeiner Art einer
Maschine assoziiert sein, wie beispielsweise mit einer Maschine,
die einen Verbrennungsmotor aufweist. Beispielsweise kann das System 100 mit
einem Seefahrzeug, mit einem Landfahrzeug und/oder mit einem Flugzeug
in Verbindung stehen. Weiterhin kann das Fahrzeug speziellen Arbeitsanwendungen
ausgesetzt sein, wie beispielsweise als ein Traktor mit hydraulisch
gesteuerten Zusatzkomponenten (beispielsweise ein Vorderschaufellader).
Alternativ kann das System 100 mit Maschinen assoziiert
sein, die keine Fahrzeuge sind, wie beispielsweise mit einer Maschine,
die einen Motor aufweist, der Herstellungseinrichtungen in einer
produzierenden Fabrik antreibt. Entsprechend kann das System 100 mit
irgendeiner Art einer Maschine assoziiert sein, die verschiedene
Arten von Motoren aufweist, die in unterschiedlichen Umgebungen
arbeiten kann.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann das System 100 eine Steuervorrichtung 110,
einen Motor 120, einen Hauptleistungsempfänger (MPR
= main power recipient) 130, parasitäre Lastmodule 140-1 bis 140-N,
parasitäre
Sensoren 150-1 bis 150-N, Motorsensoren 155-1 bis 155-X,
intermittierende Lastmodule 160-1 bis 160-Y und
intermittierende Sensoren 170-1 bis 170-Y aufweisen.
Die Steuervorrichtung 100 kann ein hardware- und/oder software-basiertes
Verarbeitungsmodul sein, welches konfiguriert ist, um einen oder
mehrere Steuerprozesse basierend auf Daten auszuführen, die
von den Sensoren 150-1 bis 150-N, 155-1 bis 155-X, 170-1 bis 170-Y und/oder von
irgendwelchen anderen Sensoren empfangen wurden, die in dem System 100 arbeiten
können.
Die Prozesse, die von der Steuervorrichtung 110 ausgeführt werden,
können
ein oder mehrere Steuersignale 115 aufweisen, die zum Motor 120 geleitet
werden, um die Betriebsvorgänge des
Motors 120 und/oder des Systems 100 zu steuern.
Weiterhin kann die Steuervorrichtung 110 Steuersignale
an andere (nicht gezeigte) Komponenten liefern, die in dem System 100 vorgesehen
sind. Die Steuervorrichtung 110 kann ein oder mehrere Prozessormodule,
Speichervorrichtungen, Schnittstellenmodule und irgendwelche anderen
Software- und/oder Hardwarebasierte Komponenten aufweisen, die zusammen
verschiedene Arten von Motor/System-Steuerfunktionen ausführen. Beispielsweise
weist die Steuervorrichtung 110, wie in 1 gezeigt,
einen Prozessor 111, eine Speichervorrichtung 112 und
eine Schnittstellenvorrichtung 113 auf.
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Der
Prozessor 111 kann eine Verarbeitungsvorrichtung sein,
wie beispiels weise ein Mikroprozessor oder ein Mikrocontroller,
der Informationen mit dem Speicher 112 und der Schnittstelle 113 ausführen und/oder
austauschen kann, um gewisse Prozesse in Übereinstimmung mit Merkmalen
auszuführen, die
mit der vorliegenden Erfindung in Beziehung stehen. Obwohl ein einziger
Prozessor 111 in 1 gezeigt
ist, würde
der Fachmann erkennen, dass die Steuervorrichtung 110 eine
Vielzahl von Prozessoren aufweisen kann, die zusammenarbeiten, um
Funktionen in Übereinstimmung
mit gewissen Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung auszuführen.
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Der
Speicher 112 kann irgendeine Art einer Speichervorrichtung
sein, die konfiguriert ist, um Informationen zu speichern, die vom
Prozessor 111 verwendet werden. Beispielsweise kann der
Speicher 112 eine oder mehrere Magnetspeichervorrichtungen,
Halbleiter-Speichervorrichtungen, Band-Speichervorrichtungen und/oder optische Speichervorrichtungen
aufweisen, die flüchtig
oder nicht flüchtig
sein können.
Darüber
hinaus kann der Speicher 112 eine oder mehrere Speichervorrichtungen
aufweisen, die in verschiedenen Architekturen konfiguriert sind,
wie beispielsweise redundante Konfigurationen für fehlertolerante Betriebsvorgänge. Die Art,
die Konfiguration und die Architektur des Speichers 112 kann
variieren. In einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann der Speicher 112 Motorleistungskarten
bzw. Kennfelder speichern, die Leistungskurven widerspiegeln, die
mit verschiedenen Spezifikationen assoziiert sind, die mit dem Motor 120 assoziiert
sind. Die Leistungskarten können
im Speicher 112 während
der Entwicklung des Systems 100 vorgesehen werden. Alternativ
können
die Kennfelder bzw. Karten in den Speicher 112 gebracht
werden, nachdem das System 100 entwickelt worden ist und
für Arbeitseinsätze kommissioniert
worden ist.
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Die
Schnittstelle 113 kann eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstellenvorrichtung
sein, die Daten vom Prozessor 111 und von Einheiten außerhalb
der Steuervorrichtung 110 aufnimmt, wie beispielsweise von
den Sensoren 150-1 bis 150-N, 170-1 bis 170-Y und/oder
von den Sensoren 155-1 bis 155-X. Weiterhin kann
die Schnittstelle 113 auch Daten zum Prozessor 111 und
ande ren (nicht gezeigten) Komponenten außerhalb der Steuervorrichtung 110 liefern. Die
Schnittstelle 113 kann ein Modul sein, welches auf Hardware
bzw. Komponenten, auf Software bzw. Programmen oder auf einer Kombination
daraus basiert. Weiterhin kann die Konfiguration der Schnittstelle 113 variieren,
ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise
kann die Schnittstelle 113 getrennte Kommunikationsanschlüsse aufweisen,
die extra dafür
vorgesehen sind, um Daten zu empfangen bzw. zu senden.
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Der
Motor 120 kann irgendeine Art eines Verbrennungsmotors
sein, die in der Technik bekannt ist, wie beispielsweise ein Diesel-Motor,
der Leistung für eine
Maschine (beispielsweise für
das System 100) liefert. Der Motor 120 kann Komponenten
aufweisen, die zusammen die Leistungsmenge (beispielsweise PS) bestimmen,
die zum Hauptleistungsempfänger 130 geliefert
werden kann, beispielsweise durch ein Schwungrad 125. Der
Motor 120 kann beispielsweise Brennstoffeinspritzkomponenten
aufweisen, die gewisse Brennstoffmengen in dynamisch gesteuerten Zeitintervallen
liefern. Die Art der Komponenten, die in dem Motor 120 vorgesehen
sind, kann basierend auf der Art des Motors 120 variieren.
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Der
Hauptleistungsempfänger 130 kann
irgendeine Art eines Moduls, eines Systems, einer Komponente usw.
sein, die Leistung aufnehmen können,
die von dem Motor 120 durch eine Ausgabekomponente geliefert
wird, wie beispielsweise durch ein Schwungrad 125. Der
Hauptleistungsempfänger 130 kann
beispielsweise ein Getriebesystem sein, welches Leistung, die von
dem Schwungrad 125 aufgenommen wurde, zu anderen Komponenten
des Systems 100 überträgt, wie
beispielsweise auf eine Radachse. Alternativ kann der Hauptleistungsempfänger 130 einen
Antriebsstrang darstellen, der mit einem Getriebesystem assoziiert
ist, welches in dem System 100 arbeitet. Entsprechend kann
der Hauptleistungsempfänger 130 ein
System oder eine Komponente davon darstellen, die ausgelegt sein
kann, um einen Teil der Leistung aufzunehmen, die vom Motor 120 geliefert
wird, beispielsweise eine Hydraulikpumpe. In einem Ausführungsbeispiel
kann der Hauptleistungs empfänger 130 konfiguriert
sein, um eine vorbestimmte Netto-Leistung aufzunehmen, die eine
beträchtliche
Menge oder ein Hauptteil der Leistung sein kann, die von dem Motor 120 geliefert
wird, obwohl dies in anderen Ausführungsbeispielen nicht so sein
muss. Die vorbestimmte Netto-Leistung kann ein einziger vorbestimmter
Wert sein, der auf Leistungs- und Konstruktionsgrenzen basiert,
die mit dem Hauptleistungsempfänger 130 assoziiert
sind. Alternativ kann die vorbestimmte Netto-Leistung eine Leistung
sein, die sich dynamisch während
des Motorbetriebs verändern
kann, und zwar als eine Funktion von äußeren Komponenten. Beispielsweise
kann die vorbestimmte Netto-Leistung, die vom Hauptleistungsempfänger 130 vom
Motor empfangen wird sich stark basierend auf von Sensoren und/oder
vom Bediener gesteuerten Eingangssignalen verändern.
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Die
parasitären
Lastmodule 140-1 bis 140-N, wobei N irgendeine
positive ganze Zahl größer als
1 sein kann, können
jeweils irgendeine Art einer Komponente sein, die in dem System 100 arbeitet,
die parasitäre
Leistung vom Motor 120 abzieht. Parasitäre Leistung kann Leistung sein,
die von der Brutto-Leistung weggenommen wird, die vom Motor 120 geliefert
wird. In einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann die Brutto-Motorleistung mit der gesamten Leistung
assoziiert sein, die zum Hauptleistungsempfänger 130 geliefert
wird, und mit der Leistung, die zu irgendwelchen parasitären Lastmodulen
geliefert wird, die in dem System 100 arbeiten. Die parasitären Lastmodule 140-1 bis 140-N können mit
Komponenten assoziiert sein, die in dem System 100 vorgesehen
sind, die ohne eine Einwirkung eines Bedieners (beispielsweise manuell)
arbeiten. Beispielsweise können
die parasitären
Lastmodule 140-1 bis 140-N mit einem elektrisch
basierten System assoziiert sein (beispielsweise mit einem Wechselrichter)
mit einem Kühlsystem
(beispielsweise mit Kühlventilatoren),
mit einem Leistung abnehmenden System (beispielsweise mit Zusatzantriebswellen)
und mit irgendeiner anderen Art einer Zusatzkomponente, die automatisch parasitäre Leistung
vom Motor 120 während
des Betriebs des Systems 100 abziehen kann. Obwohl das System 100 so
gezeigt ist, dass es eine Vielzahl von parasitären Lastmodulen 140-1 bis 140-N aufweist, kann
das System 100 mit einem einzigen Modul 140 konfiguriert
sein.
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Die
Sensoren 150-1 bis 150-N können physikalische Sensoren
sein, die Werte aufnehmen, die mit verschiedenen Betriebsparametern
assoziiert sind, die mit den parasitären Lastmodulen 140-1 bis 140-N assoziiert
sind. In einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung können
die Sensoren 150-1 bis 150-N Signale liefern,
die anzeigen, welche parasitären Lastmodule
während
der Laufzeitbetriebsvorgänge des
Systems 100"an" oder "aus" sind. Weiterhin
können
die Signale Informationen aufweisen, die widerspiegeln, wie viel
Motorleistung von jedem arbeitenden parasitären Lastmodul 140-1 bis 140-N verwendet
wird. Obwohl das System 100 derart gezeigt ist, dass es
entsprechende Sensoren für
jedes parasitäre
Lastmodul aufweist, können
verschiedene Kombinationen von Sensoren 150-1 bis 150-N eingerichtet werden,
wie beispielsweise ein einziger Sensor, der Daten von einer Vielzahl
von parasitären
Lastmodulen aufnimmt.
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Die
Sensoren 155-1 bis 155-X, wobei X irgendeine positive
ganze Zahl größer als
1 sein kann, können
physikalische Sensoren sein, die Werte aufnehmen, die mit verschiedenen
Betriebsparametern assoziiert sind, die dem Motor 120 entsprechen.
Beispielsweise können
die Sensoren 155-1 bis 155-X Daten aufnehmen, die mit der
Motordrehzahl, mit Temperaturen, Drücken, Einspritzcharakteristiken und
irgendeiner anderen Art eines Parameters assoziiert sind, der mit
den Betriebsvorgängen
des Motors 120 assoziiert sein kann. Weiterhin kann das
System 100 konfiguriert sein, um einen oder mehrere getrennte
(nicht gezeigte) Sensoren aufzuweisen, die Betriebsvorgänge direkt
von dem Hauptleistungsempfänger 130 überwachen
und Daten zur Steuervorrichtung 110 basierend auf den überwachten
Betriebsvorgängen
liefern.
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Die
intermittierenden Lastmodule 160-1 bis 160-Y,
wobei Y irgendeine positive Zahl größer als 1 sein kann, können irgendeine
Art von Komponente sein, die zusätzliche
parasitäre
Leistung von der Brutto-Leistung abzieht, die vom Motor 120 erzeugt wird.
Die intermittierenden Lastmodule 160-1 bis 160-Y können Komponenten
sein, die in dem System 100 vorgesehen sind, die basierend
auf menschlicher Einwirkung arbeiten. Beispielsweise kann ein hydraulisch
basiert das System, welches eine Schaufel bzw. ein Schild steuert,
ein intermittierendes Lastmodul sein, welches selektiv von einem
Bediener eines Traktors "an" oder "aus" geschaltet werden
kann. Entsprechend kann ein intermittierendes Lastmodul 160-1 bis 160-Y (beispielsweise
ein hydraulisch basiertes System) von einem Bediener, der mit dem System 100 assoziiert
ist, während
des Systembetriebs "an" oder "aus" geschaltet werden.
Obwohl das System 100 derart gezeigt ist, dass es eine
Vielzahl von intermittierenden Lastmodulen 160-1 bis 160-Y aufweist,
kann das System 100 mit einem einzigen Modul 160 konfiguriert
sein.
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Die
Sensoren 170-1 bis 170-Y können physikalische Sensoren
sein, die Werte sammeln, die mit verschiedenen Betriebsparametern
assoziiert sind, die mit den intermittierenden Lastmodulen 160-1 bis 160-Y assoziiert
sind. In einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung können
die Sensoren 170-1 bis 170-Y Signale liefern,
die anzeigen, welches intermittierende Lastmodul während Laufzeitvorgängen des
Systems 100"an" oder "aus" ist. Weiterhin können die
Signale Informationen aufweisen, die widerspiegeln, wie viel Motorleistung
von jedem arbeitenden intermittierenden Lastmodul 160-1 bis 160-Y verwendet wird.
Obwohl das System 100 derart gezeigt ist, dass es entsprechende
Sensoren für
jedes intermittierende Lastmodul aufweist, können verschiedene Kombinationen
von Sensoren 170-1 bis 170-Y eingerichtet werden,
wie beispielsweise ein einziger Sensor, der Daten von einer Vielzahl
von intermittierenden Lastmodulen aufnimmt.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann ein Entwicklungssystem einen Prozess ausführen, der
Leistungskarten bzw. Kennfelder erzeugt, die mit speziellen Arten
von Motoren assoziiert sind. Das Entwicklungssystem kann mit einer
Einheit assoziiert sein, die das System 100 konstruiert,
entwickelt und/oder herstellt. Alternativ kann das Entwicklungssystem
mit einer Einheit assoziiert sein, die Software einstellt, die in
dem Speicher 112 gespeichert ist, und zwar basierend auf
den Spezifikationen des Motors 120 nach der Entwicklung.
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2 zeigt
ein Flussdiagramm eines Entwicklungsprozesses, der von dem Entwicklungssystem
ausgeführt
werden kann. Wie gezeigt, kann das Entwicklungssystem zuerst eine
Art des Motors 120 bestimmen, die in dem System 100 vorgesehen
ist (Schritt 210). Die Art des Motors 120 kann
mit dem Leistungsverlauf assoziiert sein, der der Konstruktionsspezifikation
des Motors 120 entspricht. Der Leistungsverlauf eines Motors
kann eine Motorcharakteristik sein, die die Auslegungscharakteristiken
eines speziellen Motors beschreibt. In einem Ausführungsbeispiel
können
die Charakteristiken, die einen Leistungsverlauf eines Motors definieren,
mit den Komponenten assoziiert sein, die in dem Motor vorgesehen
sind oder diesen unterstützen.
Beispielsweise kann der Leistungsverlauf des Motors 120 Charakteristiken
definieren, die mit den physikalischen und funktionellen Spezifikationen
von Brennstoffeinspritzvorrichtungen, Turboladerkomponenten, mechanischen
Einspritzeinheiten, Pumpen und anderen Motorkomponenten assoziiert
sind, die in dem Motor 120 vorgesehen sein können. Im
Allgemeinen ist der Leistungsverlauf des Motors 120 mit
irgendwelchen Komponenten assoziiert, die bestimmen, wie viel Leistung
vom Motor 120 erzeugt werden kann. Basierend auf der Bauart
des Motors 120 kann das Entwicklungssystem eine maximale
Maschinenleistungsgrenze bestimmen (beispielsweise berechnen oder
aufnehmen), die vom Motor 120 erzeugt werden kann (Schritt 220).
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Zusätzlich kann
das Entwicklungssystem eine maximale Maschinen-Netto-Leistung (MMN-Leistung)
bestimmen, die mit dem Motor 120 und/oder dem Hauptleistungsempfänger 130 assoziiert
ist (Schritt 230). Beispielsweise kann das Entwicklungssystem,
abhängig
von der Art von System, die der Hauptleistungsempfänger darstellt,
bei verschiedenen Motorumdrehungen (beispielsweise Umdrehungen pro
Minute (U/min)) die maximale Leistungsmenge bestimmen, die der Hauptleistungsempfänger 130 handhaben
kann, ohne zu versagen. Daher kann, wenn der Hauptleistungsempfänger 130 ein
Getriebesystem ist, das Entwicklungssystem bestimmen, dass bei 2100
U/min das Getriebe nicht fähig
sein würde,
eine Leistung von mehr als 74,57 kW zu verarbeiten, die von dem
Schwungrad 125 aufgenommen wird, bevor eine oder mehrere
Komponenten versagen. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird bestimmt, dass die maximale Maschinen-Netto-Leistung auf oder
unter der maximalen Maschinenleistungsgrenze ist, die mit dem Motor 120 assoziiert
ist.
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Weiterhin
kann das Entwicklungssystem die Arten der ausgewählten parasitären Lastmodule 140-1 bis 140-N bestimmen,
die in dem System 100 vorgesehen sind (Schritt 240).
Basierend auf den bestimmten Arten kann das Entwicklungssystem für jedes
ausgewählte
Modul 140-1 bis 140-N die Leistungsmenge bestimmen,
die vom Motor 120 bei speziellen Motordrehzahlen (beispielsweise
U/min) und Betriebsbedingungen abgezogen wird. Beispielsweise kann
ein Kühlsystem
4,47 kW vom Motor 120 bei 2100 U/min abziehen, während eine
Wechselrichter- bzw. Generatorvorrichtung 1,49 kW bei der gleichen Drehzahl
abziehen kann. Die Leistungsableitungsinformationen für jedes
Modul 140-1 bis 140-N können aus Spezifikationen erhalten
werden, die zuvor von Herstellern von jedem Modul bestimmt wurden,
oder können
durch Testen der Module 140-1 bis 140-N bestimmt
werden, beispielsweise während
Testvorgängen
des Systems 100 in einer Testumgebung. Die Art und Weise,
in der das Entwicklungssystem die Art und die Leistungsabfuhr von
jedem Modul 140-1 bis 140-N bestimmt, kann variieren,
ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann das Entwicklungssystem
konfiguriert sein, um eine feste Leistungsableitung (beispielsweise
maximale Leistungsableitung) für
ein oder mehrere ausgewählte Module 140-1 bis 140-N zuzuordnen,
die die Motordrehzahl ignoriert.
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Zusätzlich zu
den parasitären
Lastmodulen kann das Entwicklungssystem die Arten der intermittierenden
Lastmodule 160-1 bis 160-Y bestimmen, die in dem
System 100 vorgesehen sind. Die bestimmte Information über die
Art kann mögliche
Leistungsanforderungen für
jedes Modul 160-1 bis 160-Y aufweisen. Die Leistungsableitungsinformationen
für jedes
Modul 160-1 bis 160-Y können aus Spezifikationen erhalten
werden, die zuvor von Herstellern von jedem Modul bestimmt wurden,
oder können
durch das Testen der Module 160-1 bis 160-Y bestimmt werden,
beispielsweise während
Testvorgängen
des Systems 100 in einer Testumgebung. Die Art und Weise,
in der das Entwicklungssystem die Art und die Leistungsableitung
von jedem Modul 160-1 bis 160-Y bestimmt, kann
variieren, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise
kann das Entwicklungssystem konfiguriert sein, um eine feste Leistungsableitung
(beispielsweise eine maximale Leistungsableitung) für ein oder
mehrere ausgewählte
Module 160-1 bis 160-Y zuzuordnen, die die Motordrehzahl
ignoriert.
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Basierend
auf den bestimmten Informationen über die maximale Maschinen-Netto-Leistung und
die parasitäre
Lastleistungsableitung kann das Entwicklungssystem eine maximale
Maschinen-Brutto-Leistung (MMG-Leistung, MMG = maximum machine gross)
bestimmen, die der Motor 120 bei verschiedenen Drehzahlen
liefern kann (Schritt 250). In einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann die maximale Maschinen-Brutto-Leistung als die
Summe der Leistung, die mit der bestimmten maximalen Maschinen-Netto-Leistung assoziiert
ist, und der geeigneten parasitären
Leistung bestimmt werden, die von den ausgewählten parasitären Lastmodulen 140-1 bis 140-N angefordert
wird. Als eine beispielhafte Gleichung kann die maximale Maschinen-Brutto-Leistung
dargestellt werden als: MMG = MMN + Ptwobei
Pt die Gesamtleistung ist, die eine Summe der gesamten Leistung
widerspiegelt, die von parasitären
Lastmodulen 140-1 bis 140-N angefordert werden
kann (beispielsweise P(140-1) + P(140-2) + ... + P(140-N)).
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3 zeigt
beispielsweise eine Leistungskarte bzw. ein Kennfeld, welches verschiedene
Leistungskurven aufweist, denen der Motor 120 folgen soll.
Jede Leistungskurve kann eine Beziehung zwischen der Motorbelastung
(T) und der Motordrehzahl (N) widerspiegeln, und zwar basierend
auf verschiedenen Belastungen, die der Motor 120 erfahren
kann. Beispielsweise spiegelt die Leistungskurve MMN die Leistungskurve
wieder, welcher der Motor 120 folgen kann, wenn er nur
die maximale Netto-Leistung an den Hauptleistungsempfänger 130 liefert.
Die Leistungskurve MMG andererseits kann die Leistungskurve widerspiegeln,
der der Motor 120 folgen kann, wenn er die Netto-Leistung
(beispielsweise die maximale Maschinen-Netto-Leistung MMN) an den Hauptleistungsempfänger MPR 130 und
Leistung (beispielsweise volle Leistung) an jedes parasitäre Lastmodul 140-1 bis 140-N liefert.
Zwischen den Kurven MMN und MMG kann das Entwicklungssystem eine
Vielzahl von Leistungskurven bestimmen, die mit verschiedenen Kombinationen
von parasitären Belastungen
assoziiert sind, die der Motor 120 erfahren kann. Beispielsweise
kann die Kurve PC1 eine Leistungskurve widerspiegeln, welcher der
Motor 120 gemäß seiner
Auslegung folgen soll, wenn der Motor 120 die maximale
Netto-Leistung an den Hauptleistungsempfänger 130 (MMN) und
Leistung an eine Art eines parasitären Lastmoduls 140-1 bis 140-N,
wie beispielsweise an ein Kühlsystem,
liefert. Die Kurve PC2 kann andererseits mit einer Leistungskurve
assoziiert sein, welcher der Motor 120 folgen kann, wenn
er Leistung zum Hauptleistungsempfänger 130 und zu zwei
vorbestimmten Arten von parasitären
Lastmodulen liefert, beispielsweise zum Kühlsystem und einem Wechselrichter
bzw. Generatorsystem. Zusätzlich
kann das Entwicklungssystem irgendeine Kombination von Leistungskurven PC1–PCN basierend
auf der Anzahl von ausgewählten
parasitären
Lastmodulen 140-1 bis 140-N bestimmen, die im
Schritt 240 bestimmt wurde.
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Das
Entwicklungssystem kann Hardware, Firmware oder Software erzeugen,
die Leistungskarten bzw. Kennfelder widerspiegeln, die die Beziehung
zeigen, die in der erwähnten
einen oder der erwähnten
Vielzahl von Leistungskurven vorgesehen sind (Schritt 260).
Die Software, Firmware usw. kann dann im Speicher 112 in
der Steuervorrichtung 110 gespeichert werden (Schritt 270).
Die Steuervorrichtung 110 kann die Leistungskarten während Laufzeitbetriebsvorgängen verwenden,
um die vom Motor 120 erzeugte Leistung basierend auf den
detektierten parasitären
Belastungen einzustellen, wie unten beschrieben wird. Zusätzlich kann
das Entwicklungssystem Softwarebasierte, Firmware-basierte usw. Prozesse
im Speicher 112 vorsehen, die von der Steuervorrichtung 110 ausgeführt werden
können, um
verschiedene Funktionen auszuführen,
wie beispielsweise die dynamische Bestimmung der Brutto-Motorleistung
basierend auf detektierten parasitären und intermittierenden Belastungen,
um eine konstante Netto-Leistung aufrechtzuerhalten, die zum Hauptleistungsempfänger 130 geliefert
wird. In einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann konstante Netto-Leistung mit einer Netto-Leistung
assoziiert sein, die das gleiche oder im Wesentlichen gleiche Niveau
an Leistung hat. Beispielsweise kann eine Netto-Leistung als konstant
angesehen werden, wenn die Netto-Leistung zwischen einem vorbestimmten
Bereich von akzeptablen Leistungswerten fluktuiert, beispielsweise
plus oder minus 0,25 PS. Wenn somit ein Netto-Leistungsniveau durch
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung als 74,57 kW bestimmt wird, kann eine
akzeptable Variation von 7,46 kW definiert werden. Wenn der Motor 120 daher
74,53 kW für
den Hauptleistungsempfänger 130 erzeugt,
kann die Steuervorrichtung 110 bestimmen, dass dies innerhalb
des akzeptablen Veränderungswerts
von 0,70 kW ist, und kann somit keine Veränderungen zur Einstellung der
Netto-Leistung vornehmen.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung können
die Leistungskurven und die verschiedenen Leistungsbegrenzungswerte,
die im Speicher 112 gespeichert sind, auf den parasitären Lastmodulen 140-1 bis 140-N basieren.
Der Grund hinter diesem Konzept basiert auf der Netto-Leistungsbegrenzung, die
mit dem Hauptleistungsempfänger 130 assoziiert ist.
Weil die maximale Maschinen-Brutto-Leistung, die mit dem Motor 120 assoziiert
ist, eine Funktion der maximalen Maschinen-Netto-Leistungsanforderung
und der parasitären
Leistungsanforderung ist, kann die maximale Maschinen-Brutto-Leistung
nicht die zusätzlichen
Belastungen berücksichtigen,
die von den intermittierenden Lastmodulen 160-1 bis 160-Y erzeugt
werden. Die zusätzlichen
Lasten können
zusätzliche
Leistung von der maximalen Maschinen-Brutto-Leistung abziehen, die vom Motor 120 erzeugt
wird, was die Netto-Leistung beeinflusst, die an den Hauptleistungsempfänger 130 geliefert
wird. Beispielsweise kann das Entwicklungssystem die Leistungsmenge
abschätzen,
die jedes parasitäre
Lastmodul 140-1 bis 140-N anfordern kann, und
zwar basierend auf speziellen Konstruktionsspezifikationen. Basierend
auf den abgeschätzten
Leistungswerten wird die maximale Maschinen-Brutto-Leistung MMG bestimmt
(beispielsweise gilt MMG = MMN + Pt). Wenn das Entwicklungssystem
bestimmt, das ein oder mehrere Module 140-1 bis 140-N weniger Leistung
anfordern als während
des Betriebs aufgenommen, wird entsprechend die Brutto-Leistung
verringert, was wiederum die Netto-Leistung verringern wird, die tatsächlich an
den Hauptleistungsempfänger 130 geliefert
wird. Entsprechend kann die Leistung des Systems 100 verringert
werden. Wenn das Entwicklungssystem bestimmt, dass ein oder mehrere
Module 140-1 bis 140-N mehr Leistung anfordern als
tatsächlich
während
des Betriebs empfangen wird, kann im Gegensatz dazu die Brutto-Leistung gesteigert
werden, was wiederum die Netto-Leistung steigern wird, die zum Hauptleistungsempfänger 130 geliefert
wird. Dies kann die Haltbarkeit des Systems 100 und/oder
des Hauptleistungsempfängers 130 verringern,
genauso wie das Versagen von Komponenten zur Folge haben.
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Entsprechend
berücksichtigt
die maximale Maschinen-Brutto-Leistung, die von dem Entwicklungssystem
bestimmt wird, nicht die Leistung, die von den intermittierenden
Lastmodulen 160-1 bis 160-Y angefordert wird,
um die Risiken zu vermeiden, die mit ungenauen Bestimmungen von
Lastanforderungen assoziiert sind, die dem Motor 120 gestellt
werden. Weil die intermittierenden Lastmodule 160-1 bis 160-N zusätzliche
Leistung von der Brutto-Leistung
des Motors 120 ziehen, kann die Steuervorrichtung 110 mit
Software konfiguriert sein, die, wenn sie ausgeführt wird, eine Brutto-Leistung
basierend nicht nur auf den parasitären Lastmodulen 140-1 bis 140-N sondern
auch auf den intermittierenden Lastmodulen 160-1 bis 160-Y bestimmt,
die in dem System 100 vorgesehen sind. Daher kann die Steuervorrichtung 110 Prozesse
ausführen,
die dynamisch neue Brutto-Leistungsgrenzen NMMG (NMMG = new maximum
machine gross) bestimmen, die mit dem Motor 120 assoziiert
sind, um sicherzustellen, dass die Netto-Leistung, die zum Hauptleistungsempfänger 130 geliefert
wird, auf einem konstanten Niveau bleibt.
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Die
dynamisch bestimmte neue maximale Maschinen-Brutto-Leistung kann
höher sein
als die maximale Maschinen-Brutto-Leistung, die zuvor von dem Entwicklungssystem
bestimmt wurde, und zwar wegen der zusätzlichen Leistung, die von
den intermittierenden Lastmodulen 160-1 bis 160-Y abgezogen
wird. Es sei beispielsweise einen Traktor bzw. eine Zugmaschine
betrachtet, die einen Motor aufweist, ein Getriebe, welches eine
maximale Netto-Leistung
von 74,59 kW (100 PS) vom Motor aufnimmt, ein parasitäres Lastmodul
(beispielsweise ein Kühlsystem),
welches 3,73 kW (5 PS) aufnimmt, und ein intermittierendes Lastmodul
(beispielsweise ein hydraulisch basiertes System), welches 7,46
kW (10 PS) zusätzliche
Leistung vom Motor aufnimmt. Basierend auf den obigen beispielhaften
Leistungswerten kann die Brutto-Leistung des Motors von dem Entwicklungssystem
folgendermaßen
bestimmt werden: MMG = MMN + Pt MMG = 74,59 kW (100 PS) + 3,73 kW (5 PS) = 78,30 kW
(105 PS)
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Während des
Laufzeitbetriebs des Traktors kann jedoch das intermittierende Lastmodul
(beispielsweise das Hydrauliksystem) eingeschaltet werden, was somit
7,46 kW (10 PS) vom Motor abzieht. Daher kann die Steuervorrichtung 110 einen
dynamischen Brutto-Leistungsbestimmungsprozess ausführen, der
eine neue Brutto-Leistung (NMMG) bestimmt, die von folgender Gleichung
widergespielt wird: NMMG = MMN + Pt + It
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Wobei
It die Gesamtleistung ist, die von allen intermittierenden Lastmodulen
abgezogen wird, die in dem System arbeiten, in diesem Fall im Traktor. Daher
gilt, weil It = 7,46 kW und MMN = NMMG – Pt – Itdie
tatsächliche
Netto-Leistung, die zum Getriebe geliefert wird, Folgendes sein
kann: MMN = 78,30 kW – 3,73 kW – 7,46 kW = 67,11 kWwas
7,46 kW (10 PS) weniger ist als das Getriebesystem handhaben kann
(beispielsweise 7,46 kW weniger als die maximale Netto-Leistung
von 74,57 kW). Entsprechend kann die Steuervorrichtung 110 konfiguriert
sein, um die Brutto-Leistung zu steigern, die vom Motor geliefert
wird, um die niedrige Netto-Leistung zu kompensieren, was somit
im Beispiel oben eine Brutto-Leistung
von 85,76 kW erzeugt, um zu gestatten, dass die Netto-Leistung,
die an das Getriebe geliefert wird, Folgendes ist: MMN
= 85,76 kW – 3,37
kW – 7,46
kW = 74,57 kW.
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Zusätzlich kann
die neue maximale Maschinen-Brutto-Leistung, die dynamisch von der
Steuervorrichtung 110 bestimmt wird, niedriger als die
maximale Maschinen-Brutto-Leistung sein. Es sei beispielsweise der
obige beispielhafte Traktor mit einer Getriebe-Netto-Leistungsgrenze
von 74,57 kW betrachtet, und ein intermittierendes Lastmodul, welches
7,46 kW vom Motor abzieht. In diesem Beispiel sei jedoch berücksichtigt,
dass das Entwicklungssystem bestimmt hat, dass das parasitäre Lastmodul
erwartungsgemäß 7,46 kW
abzieht, während
beim tatsächlichen
Betrieb des Traktors das parasitäre
Lastmodul nur 3,37 kW abzieht. Entsprechend kann die Brutto-Leistung, die vom
Entwicklungssystem bestimmt wird und in der Motorsteuerung gespeichert wird,
Folgendes sein: MMG = MMN + Pt (entwickelt) +
It MMG = 74,57 kW + 7,46 kW + 7,46 kW = 89,48
kW.
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Während des
Betriebs ist jedoch die tatsächliche
Netto-Leistung, die zum Getriebe geliefert wird die Folgende: MMN = MMG – Pt
(tatsächlich) – It MMN = 89,48 kW – 3,37 kW – 7,46 kW = 78,30 kWwas
3,37 kW über
der maximalen Netto-Leistung ist, für die das Getriebe vorgesehen
ist. Entsprechend kann die Steuervorrichtung 110 konfiguriert
sein, um dynamisch die neue maximale Maschinen-Brutto-Leistung auf
85,76 kW zu reduzieren, um die Netto-Leistung um 3,37 kW zu verringern,
die zum Getriebe geliefert wird. Somit gilt: NMMN
= NMMG – Pt – It NMMN = 85,76 kW – 3,37 kW – 7,46 kW = 79, 57 kW
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Weiterhin
kann die Steuervorrichtung 110 dynamisch eine neue maximale
Maschinen-Brutto-Leistung bestimmen, die niedriger als die maximale
Maschinen-Brutto-Leistung ist, und zwar basierend darauf, dass ein
intermittierendes Lastmodul 160-1 bis 160-Y während des
Laufzeitbetriebs abgeschaltet wird. Es sei beispielsweise der Traktor
betrachtet, wobei das Getriebe eine maximale Netto-Leistungsfähigkeit
von 74,57 kW hat, wobei ein parasitäres Lastmodul 3,37 kW abzieht,
und wobei ein intermittierendes Lastmodul vorgesehen ist, welches
7,46 kW vom Motor abzieht. Während
des Betriebs kann die Brutto-Leistung, die vom Motor geliefert wird
Folgende sein: Brutto = MMN + Pt + It Brutto = 74,57 kW + 7,46 kW + 7,46 kW = 89,48
kW.
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Wenn
das intermittierende Lastmodul "ausschaltet", kann die Netto-Leistung,
die auf das Getriebe aufgebracht wird, folgende sein: MMN
= 85,76 kW – 3,37
kW = 82, 03 kWwas 7,46 kW über
dem ist, was das Getriebe handhaben kann. Entsprechend kann die
Steuervorrichtung 110 konfiguriert sein, um die Brutto-Leistung NMMG um
7,46 kW zu verringern, um die Netto-Leistung zu verringern, die
an das Getriebe geliefert wird, um eine übermäßige Abnutzung und/oder Versagensfälle zu vermeiden.
Daher kann nach einer solchen Einstellung die maximale Maschinen-Netto-Leistung
folgende sein: MMN = NMMG – Pt MMN
= 78,30 kW – 3,37
kW = 74,57 kW.
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Um
weiter die Ausführungsbeispiele
der dynamischen Brutto-Leistungsbestimmung
der vorliegenden Erfindung zu beschreiben, zeigt 4 ein Flussdiagramm
eines beispielhaften dynamischen Motorsteuerprozesses, den die Steuervorrichtung 110 während des
Laufzeitbetriebs des Systems 100 ausführen kann. Wie gezeigt, können während des Laufzeitbetriebs
des Systems 100 die Sensoren 150-1 bis 150-N und 170-1 bis 170-Y Daten
sammeln, die mit den Betriebsvorgängen der parasitäre Lastmodule 140-1 bis 140-N bzw.
den intermittierenden Lastmodulen 160-1 bis 160-Y assoziiert
sind. Die Sensordaten können
zur Steuervorrichtung 110 beispielsweise durch die Schnittstelle 113 geliefert
werden (Schritt 410). Die Steuervorrichtung 110 kann konfiguriert
sein, um Daten von den Sensoren aufzunehmen, oder alternativ können die
Sensoren konfiguriert sein, um autonom die aufgenommenen Daten zur
Steuervorrichtung 110 zu liefern. Weiterhin können die
Sensoren 155-1 bis 155-X Daten zu der Steuervorrichtung 110 liefern,
die mit verschiedenen Motorbetriebsparametern während des Laufzeitbetriebs assoziiert
sind. Zusätzlich
können
die Sensoren 155-1 bis 155-X Daten, die mit den
Betriebsvorgängen
des Hauptleistungsempfängers 130 assoziiert sind,
beispielsweise basierend auf dem Betrieb des Schwungrades 125,
liefern.
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Sobald
die Sensorsdaten aufgenommen sind, kann die Steuervorrichtung 110 die
Lastbedingungen bestimmen, die auf den Motor 120 aufgebracht
werden (Schritt 420). In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
kann die Steuervorrichtung 110 Prozesse basierend auf der
Software, der Hardware, der Firmware usw. ausführen, die von dem Entwicklungssystem
vorgesehen wird. Die Steuerprozesse können die Daten verwenden, die
von den Sensoren 150-1 bis 150-N und 170-1 bis 170-Y aufgenommen
wurden, um zu bestimmen, wie viel Leistung von den parasitären und
intermittierenden Lasten, falls vorhanden, vom Motor 120 während des Laufzeitbetriebs
aufgenommen wird. Weiterhin kann die Steuervorrichtung 110 die
Netto-Leistung bestimmen, die zum Hauptleistungsempfänger 130 geliefert wird,
und zwar basierend entweder auf den Sensoreingangsgrößen oder
der Brutto-Leistung,
die vom Motor 120 erzeugt wird, und den bestimmten parasitären und
intermittierenden Belastungen. Basierend auf den bestimmten Belastungsbedingungen
kann die Steuervorrichtung 110 dynamisch ein Brutto-Maschinenleistungsniveau
bestimmen, welches der Motor erzeugen sollte, um eine konstante
Netto-Leistung für
den Hauptleistungsempfänger 130 aufrechtzuerhalten
(Schritt 430). In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
kann die Steuervorrichtung 110 Software ausführen, die
sicherstellt, dass die zum Hauptleistungsempfänger 130 gelieferte
Netto-Leistung auf oder nahe der maximalen Netto-Leistung gehalten
wird, die der Hauptleistungsempfänger
ertragen kann, wie zuvor von dem Entwicklungssystem bestimmt. Die
Steuervorrichtung 110 kann auch Software ausführen, die,
beispielsweise in Kombination mit einer Steuerungsvorrichtung, sicherstellen
kann, dass eine vorbestimmte Leistung (beispielsweise die maximale
Maschinen-Netto-Leistung
MMN) für
den Hauptleistungsempfänger 130 nicht überschritten wird.
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Basierend
auf der bestimmten Brutto-Maschinenleistung, der parasitären und
intermittierenden Belastungsleistung und dem Netto-Leistungsniveau
kann die Steuervorrichtung 110 Steuersignale 115 an
ausgewählte
Komponenten im Motor 120 liefern, die die Brutto-Leistung
vergrößern oder
verringern, die vom Motor 120 geliefert wird (Schritt 440). Beispielsweise
können
die Steuersignale 115 Signale aufweisen, die die Brennstoffeinspritzdauer,
den Einspritzzeitpunkt und/oder den Einspritzdruck steuern. Weiterhin
können
die Steuersignale 115, die von der Steuervorrichtung 110 geliefert
werden, konfiguriert sein, um andere Arten von Komponenten im Motor 120 zu
steuern, die dem Fachmann bekannt sind, und zwar ohne vom Umfang
der Erfindung abzuweichen.
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Um
weiter die dynamischen Brutto-Leistungseinstellfunktionen zu veranschaulichen,
die von der Steuervorrichtung 110 während des Laufzeitbetriebs
ausgeführt
werden, zeigt 5 eine Abbildung einer Abfolge
von Motorbetriebsvorgängen,
die die Steuervorrichtung 110 steuern kann, und zwar in
Beziehung zu einer beispielhaften Leistungskurve gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Wie gezeigt, zeigt die Leistungskurve die Leistungskurve der
maximalen Maschinen-Netto-Leistung und der maximalen Maschinen-Brutto-Leistung,
die zuvor von dem Entwicklungssystem bestimmt wurden und als eine
Leistungskarte (Kennfeld) im Speicher 112 gespeichert wurden.
Zusätzlich
zeigt die Leistungskurve in der 5 eine neue
maximale Maschinen-Brutto-Leistungsgrenze, die mit der maximalen Leistung
assoziiert ist, die der Motor 120 liefern kann, wenn jedes
parasitäre
Lastmodul 140-1 bis 140-N und jedes intermittierende
Lastmodul 160-1 bis 160-Y arbeitet, während der
Hauptleistungsempfänger 130 eine
maximale Netto-Leistung beispielsweise vom Schwungrad 125 abzieht.
Weiterhin spiegelt die maximale Maschinen-Brutto-Leistungsgrenze
in 5 die Brutto-Leistung
wieder, die der Motor 120 liefern kann, wenn alle parasitären Lastmodule 140-1 bis 140-N arbeiten,
wenn der Hauptleistungsempfänger
die volle Netto-Leistung empfängt
und kein intermittierendes Lastmodul 160-1 bis 160-Y arbeitet. Weiterhin
spiegelt das maximale Maschinen-Netto-Leistungsniveau in 5 die
Netto-Leistung wieder, die zum Hauptleistungsempfänger 130 geliefert wird,
wenn keine Leistung zu irgendeinem parasitären Lastmodul 140-1 bis 140-N geliefert
wird. Wie in der Figur zu sehen ist, kann die Steuervorrichtung 110 Prozesse
ausführen,
die ermöglichen,
dass der Motor 120 auf Leistungsniveaus über der
maximalen Maschinen-Brutto-Leistung
arbeitet, die zuvor vom Entwicklungssystem bestimmt wurde.
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Beispielsweise
kann bei einem Ereignis E1 die Steuervorrichtung 110 Steuersignal 115 liefern, die
den Motor 120 anweisen, ein Brutto-Leistungsniveau zu liefern,
welches die Betriebsvorgänge
der ausgewählten
parasitären
Lastmodule 140-1 bis 140-N unterstützt, die
verwendet wurden, um die maximale Maschinen-Brutto-Leistung und
die Netto-Leistung zu bestimmen, die von dem Hauptleistungsempfänger 130 angefordert
wird. Bei einem Ereignis E2 kann ein intermittierendes Lastmodul 160-1 bis 160-Y Betriebsvorgänge in dem
System 100 beginnen. Beispielsweise kann beim Ereignis
E2 das System 100 beginnen, ein Hydrauliksystem zu betreiben,
welches zusätzliche
Leistung vom Motor 120 über
der vorbestimmten maximalen Maschinen-Brutto-Leistung erfordert. Entsprechend
kann ein Sensor 170-1 bis 170-Y, der mit dem Hydrauliksystem
assoziiert ist, Signale zu der Steuervorrichtung 110 liefern, die
anzeigen, dass das Hydrauliksystem arbeitet, und die die Leistungsmenge
anzeigen, die vom Motor 120 aufgenommen wird. Basierend
auf den aufgenommenen Signalen kann die Steuervorrichtung 110 ein
neues Brutto-Leistungsniveau bestimmen, welches der Motor 120 liefern
sollte, um sicherzustellen, dass die zu dem Hauptleistungsempfänger 130 gelieferte
Netto-Leistung auf einem konstanten Niveau gehalten wird (beispielsweise
nicht die vorbestimmte maximale Netto-Leistungsgrenze überschreitet
oder darunter abfällt).
Bei einem Ereignis E3 kann das Hydrauliksystem ausgeschaltet werden,
und gleichzeitig kann ein anderes intermittierendes Lastmodul den Betrieb
beginnen. Entsprechend kann die Steuervorrichtung 110 dynamisch
Steuersignale 115 liefern, die die Leistung einstellen,
die vom Motor 120 geliefert wird, und zwar basierend auf
Ereignissen, die mit aktualisierten parasitären und intermittierenden Lastbedingungen
assoziiert sind. Die Steuervorrichtung 110 kann wiederholt
den Motorsteuerprozess basierend auf den sich verändernden
Lastbedingungen ausführen,
um sicherzustellen, dass der Motor 120 beispielsweise eine
konstante Netto-Leistung
an den Hauptleistungsempfänger 130 liefert.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Verfahren
und Systeme in Übereinstimmung mit
gewissen Merkmalen, die mit der vorliegenden Erfindung in Beziehung
stehen, gestatten, dass eine Steuervorrichtung einen Motor anweist,
in einer Host-Maschine zu arbeiten, um eine konstante Netto-Leistung
zu liefern, und zwar durch dynamische Einstellung der Brutto-Leistung,
die von dem Motor erzeugt wird, basierend auf variierenden parasitären und/oder
intermittierenden Lastbedingungen.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann die Steuervorrichtung 110 basierend
auf ausgewählten
Lastbedingungen, die mit dem System 100 assoziiert sind,
konfiguriert werden, um ein "Leistungssteigerungs-Brutto-Maschinenleistungsniveau" zu bestimmen, welches
das neue maximale Maschinen-Brutto-Leistungsniveau für eine vorbestimmte
Zeitperiode überschreiten
kann. In diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann die Steuervorrichtung 110 Daten von
Sensoren aufnehmen, wie beispielsweise von den Sensoren 155-1 bis 155-X, die
einen Zustand anzeigen, der erfordert, dass eine Netto-Leistung
auf dem Hauptleistungsempfänger 130 über einer
vorbestimmten Netto-Leistungsgrenze aufgebracht wird. Beispielsweise
kann sich während
des Laufzeitbetriebs ein Fahrzeug, welches das System 100 darstellt,
einer steilen Steigung nähern, während es
eine große
Materialladung transportiert. Entsprechend kann die Steuervorrichtung 110 Signale
von verschiedenen Sensoren aufnehmen, die anzeigen, dass die Brutto-Leistung,
die vom Motor 120 geliefert wird, nicht ausreichend ist,
um den transienten Zustand handzuhaben, dem der Hauptleistungsempfänger 130 ausgesetzt
ist, welcher ein Getriebesystem sein kann. Beispielsweise kann das
Getriebesystem auf einen niedrigeren Gang schalten, um zu gestatten,
dass das Fahrzeug mit der steilen Steigung fertig wird, ohne die
Systemleistung zu verschlechtern. Basierend auf den aufgenommenen Sensorsignalen
kann die Steuervorrichtung 110 Steuersignale 115 liefern,
die gestatten, dass der Motor 120 temporär ein Brutto-Leistungsniveau
liefert, welches die neue maximale Maschinen-Brutto-Leistung überschreitet,
die mit dem System 100 assoziiert ist. Die Steigerung der
Brutto-Leistung kann gestatten, dass die Netto-Leistung, die zum
Hauptleistungsempfänger 130 geliefert
wird, temporär
ansteigt. Wie in 6 gezeigt, kann beispielsweise
das Ereignis E4 einen transienten Zustand widerspiegeln, der eine
Leistungssteigerung bzw. ein Leistungsschub vom Motor 120 erfordert.
Entsprechend kann die Steuervorrichtung 110 Steuersignale 115 liefern,
die ermöglichen,
dass der Motor 120 eine Brutto-Leistung liefert, die das
neue maximale Maschinen-Brutto-Leistungsniveau für eine vorbestimmte Zeitdauer überschreitet,
wie in 6 von PB gezeigt. Die vorbestimmte Zeitdauer kann
ein Wert basierend auf dem Niveau der Leistungssteigerung und der
Leistungsgren zen sein, die mit dem Hauptleistungsempfänger 130 assoziiert
sind. Die Leistungssteigerungsinformation kann als Leistungssteigerungskarten
im Speicher 112 gespeichert werden, die von der Steuervorrichtung 110 verwendet
werden, um sicherzustellen, dass der Motor 120 nicht einen Leistungssteigerungsbetrieb
für eine
Zeitperiode aufrechterhält,
die einen Schaden an einem parasitären oder intermittierenden
Lastmodul und/oder am Hauptleistungsempfänger 130 oder an irgendeiner von
seinen Komponenten zur Folge haben kann. Entsprechend kann beispielsweise
ein Antriebsstrang, der mit einer bestimmten Netto-Leistungsgrenze
assoziiert ist, temporär
Leistung vom Schwungrad 125 aufnehmen, die die Netto-Leistungsgrenzen
für eine temporäre Zeitdauer überschreitet,
um dem System 100 zusätzliche
Leistung zu geben, um gewisse transiente Bedingungen zu behandeln.
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Weiterhin
kann das Entwicklungssystem die Leistungssteigerungskarten basierend
auf verschiedenen Spezifikationen bestimmen, die mit dem Hauptleistungsempfänger 130 assoziiert
sind. Beispielsweise können
Informationen aufgenommen werden, die zeitlich basierte Versagensgrenzen
für den
Hauptleistungsempfänger 130 widerspiegeln, und
zwar basierend auf der Motordrehzahl und der aufgenommenen Netto-Leistung.
Beispielsweise kann ein Antriebsstrang mit gewissen Auslegungsspezifikationen
eine maximale Maschinen-Netto-Leistungsgrenze von 74,54 kW bei einer
gegebenen Drehzahl haben. Dieses Leistungsniveau kann jedoch für eine gewisse
Zeitdauer überschritten
werden, wie beispielsweise fünf
Sekunden, ohne einen Schaden am Antriebsstrang zu verursachen. Entsprechend
kann das Entwicklungssystem die Leistungssteigerungsinformationen
für die
Bauart des Hauptleistungsempfängers 130 sammeln,
der in dem System 100 vorgesehen sein kann, und kann diese im
Speicher 112 zur Anwendung durch die Steuervorrichtung 110 während eines
Leistungssteigerungsbetriebszustands speichern.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann die Steuervorrichtung 110 konfiguriert
sein, um Steuersignale 115 zu liefern, die einen Pro zentsatz
der Brutto-Leistung widerspiegeln, die der Motor 120 liefern
sollte, um eine konstante Netto-Leistung für den Hauptleistungsempfänger 130 aufrecht
zu erhalten, während
er Leistung an parasitäre
und/oder intermittierende Lastmodule liefert. In diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann das Entwicklungssystem ein maximales Brutto-Leistungsniveau
bestimmen, welches mit dem Motor 120 assoziiert ist, und
zwar basierend auf jeder parasitären
Last und jedem intermittierenden Lastmodul, welches in dem System 100 vorgesehen
ist, genauso wie basierend auf der Netto-Leistung, die von dem Hauptleistungsempfänger 130 angefordert
wird. Während
dem Laufzeitbetrieb kann die Steuervorrichtung 110 Software
ausführen,
die dynamisch ein Brutto-Leistungsniveau bestimmt, welches der Motor 120 liefern
sollte, um die Netto-Leistung aufrecht zu erhalten, die vom Hauptleistungsempfänger 130 angefordert
wird, und zwar basierend auf den detektierten parasitären und
intermittierenden Belastungen, die von den Sensoren 150-1 bis 150-N und 170-1 bis 170-Y aufgenommenen
wurden. In diesem Ausführungsbeispiel
kann das Brutto-Leistungsniveau, welches von der Steuervorrichtung 110 bestimmt
wird, einen Prozentsatz des maximalen Brutto-Leistungsniveaus widerspiegeln, welches
von dem Entwicklungssystem bestimmt wurde. Beispielsweise kann die
Steuervorrichtung 110 basierend auf detektierten parasitären und/oder
intermittierenden Lastbedingungen bestimmen, dass 80% des maximalen
Brutto-Leistungsniveaus erforderlich sind, um die Anforderungen
der parasitären
und/oder intermittierenden Lastmodule zu erfüllen und eine konstante Netto-Leistung
aufrecht zu erhalten, die von dem Hauptleistungsempfänger 130 angefordert
wird.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann die Steuervorrichtung 110 weiter Software
aufweisen, die eine oder mehrere Einschränkungen berücksichtigt, die mit verschiedenen Komponenten
assoziiert sind, die in dem System 100 arbeiten, bevor
sie Signale 115 liefert, die einen Prozentsatz des maximalen
Brutto-Leistungsniveaus darstellen, das von dem Entwicklungssystem
bestimmt wurde. Beispielsweise zeigt 7 ein Flussdiagramm
eines Prozesses, den die Steuervorrichtung 110 während des
Laufzeitbetriebs des Systems gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfin dung ausführen
kann. Wie gezeigt, kann die Steuervorrichtung Daten von den Sensoren 150-1 bis 150-N und 170-1 bis 170-Y aufnehmen
(Schritt 710). Basierend auf den Sensoreingangsgrößen kann
die Steuervorrichtung 110 die geeigneten parasitären und/oder
intermittierenden Lastbedingungen bestimmen, die auf den Motor 120 aufgebracht
werden (Schritt 720). Basierend auf den bestimmten Lastbedingungen
kann die Steuervorrichtung 110 einen Prozentsatz des Maximalen
Brutto-Leistungsniveaus bestimmen, welches der Motor 120 liefern
sollte, um die Anforderungen der parasitären und/oder intermittierenden
Belastungen und des Hauptleistungsempfängers 130 zu erfüllen (Schritt 730).
Vor dem Liefern von Steuersignalen 115, die das bestimmte
prozentuale Leistungsniveau widerspiegeln, kann jedoch die Steuervorrichtung
auf Daten zugreifen, die im Speicher 112 gespeichert sind,
um zu bestimmen, ob es irgendwelche Einschränkungen gibt, die mit Komponenten
des Systems 100 und den bestimmten Lastbedingungen assoziiert
sind (Schritt 740). Die Einschränkungen, die im Speicher 112 gespeichert
sind, können
mit verschiedenen Motorbetriebsbedingungen assoziiert sein, die
die Leistung des Systems 100 beeinflussen können. Beispielsweise
kann eine Einschränkung
mit einer transienten Bedingung assoziiert sein, die eine Veränderung
des Geländes
widerspiegelt, der das System 100 während des Betriebs ausgesetzt
ist (beispielsweise wie die Art und/oder Güte des Geländes), eine Verringerung oder
eine Steigerung des Gewichtes, welches mit Material assoziiert ist,
welches das System 100 während des Betriebs behandelt
bzw. trägt
und mit einer Veränderung
der Umgebungsbedingungen, denen das System 100 ausgesetzt
ist, wie beispielsweise Wetterveränderungen (beispielsweise Steigerungen
der Temperatur, Niederschläge,
Luftdruck usw.). Wenn es keine Einschränkungen gibt, die mit dem detektierten
Belastungszustand assoziiert sind (Schritt 740; Nein) kann die
Steuervorrichtung 110 Steuersignale 115 erzeugen,
die gestatten, dass der Motor 120 den Prozentsatz der maximalen
Brutto-Leistung liefert, der im Schritt 730 bestimmt wurde
(Schritt 750). Wenn es andererseits eine Einschränkung gibt
(Schritt 740; Ja) kann die Steuervorrichtung 110 den
bestimmten Prozentsatz des maximalen Brutto-Leistungsniveaus einstellen,
um die bestimmten Einschränkungen
zu erfüllen
(Schritt 760). Sobald dies eingestellt ist, kann die Steuervorrichtung 110 dann
Steuersignale 115 an den Motor 120 liefern, die
das eingestellte prozentuale Leistungsniveau widerspiegeln, welches
im Schritt 760 bestimmt wurde (Schritt 750).
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Es
sei beispielsweise ein Traktor bzw. eine Zugmaschine betrachtet,
die mit niedriger Motordrehzahl im Leerlauf ist. Der Bediener des
Traktors kann an einem gewissen Punkt entscheiden, eine Aufgabe schnell
auszuführen
und kann darauf folgend die Drossel bzw. das Graspedal des Traktors
auf volle Leistung stellen. Die Steuervorrichtung 110 kann
Daten von ausgewählten
Sensoren in dem System 100 aufnehmen, die die vergrößerte Drosselposition
widerspiegeln, und kann bestimmen, dass eine maximale Brennstoffmenge
zum Motor 120 geliefert werden sollte, um die angeforderte
Leistung basierend auf der Drosselposition zu erzeugen. Jedoch kann der
Motor 120 nicht genügend
Luftfluss in seinem System haben, um die Leistung zu erzeugen, um
die vom Bediener erwünschte
Aufgabe auszuführen.
In einem solchen Beispiel kann der Traktor nur "schwarzen Ruß" erzeugen, bis der Motor die geeignete
Menge an Luft/Brennstoff-Mischung aufnimmt, um die erforderliche
Leistung zu erzeugen. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung
kann die Steuervorrichtung 110 einen Zustand mit "schwarzem Ruß" vermeiden, indem
sie auf Daten im Speicher 112 zugreift, die anzeigen, dass
ein Zustand mit "schwarzem
Ruß" auftreten kann,
und zwar basierend auf den Daten, die von den Sensoren in dem System 100 aufgenommenen
wurden. Entsprechend kann die Steuervorrichtung 110 basierend
auf der detektierten Einschränkung
den Prozentsatz der maximalen Brutto-Leistung verringern, der zuvor
bestimmt wurde, um die Einschränkung
zu erfüllen,
in diesem Fall, um einen Zustand mit "schwarzem Ruß" zu vermeiden. Anstatt den Motor 120 zu
steuern, um 80% der maximalen Brutto-Leistung zu erzeugen, kann
die Steuervorrichtung beispielsweise bestimmen, dass eine Einschränkung erfordert,
dass nur 70% der maximalen Brutto-Leistung vom Motor 120 erzeugt
wird, um eine unerwünschte
Motorleistung zu vermeiden, und sie kann dann die Leistung auf 80%
steigern, wenn die geeignete Luft/Brennstoff-Mischung geliefert wird.
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Weiterhin
können
die Einschränkungsmerkmale,
die mit diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung assoziiert sind, auf andere Ausführungsbeispiele der Erfindung
angewandt werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können die
Ausführungsbeispiele
der dynamischen Leistungssteuerung der Erfindung bestimmen, ob irgendwelche
Einschränkungen
bei dem System 100 vorhanden sind, bevor sie Steuersignale 115 liefern, um
die Brutto-Leistung einzustellen, die vom Motor 120 geliefert
wird. Ebenfalls kann das Ausführungsbeispiel
mit Leistungssteigerung der Erfindung auch gestatten, dass die Steuervorrichtung 110 bestimmt, ob
irgendwelche Einschränkungen
anzuwenden sind, bevor sie ein Steuersignal 115 an den
Motor 120 sendet. Basierend auf der Bestimmung kann die Brutto-Leistung, die vom
Motor 120 geliefert wird, über Steuersignale 115 eingestellt
werden.
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In
noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung kann zusätzlich
oder an Stelle der dynamischen Brutto-Leistungsbestimmungsfunktionen, die
von der Steuervorrichtung 110 ausgeführt werden, das System 100 konfiguriert
sein, um ein Brutto-Leistungsniveau basierend auf den Leistungskurven
zu bestimmen, die für
jedes parasitäre
Lastmodul 140-1 bis 140-N bestimmt wurden, die
in dem System 100 vorgesehen sind. In diesem Ausführungsbeispiel kann
das Entwicklungssystem für
verschiedene Betriebsbedingungen, beispielsweise Motordrehzahlen und/oder
Motorbelastungen, Leistungskurven bestimmen, die mit jedem parasitären Lastmodul 140-1 bis 140-N assoziiert
sind, welches in dem System 100 vorgesehen ist. Das Entwicklungssystem
kann Leistungskarten bzw. Leistungskennfelder erzeugen, die diese
Leistungskurven widerspiegeln, und kann sie in dem Speicher 112 der
Steuervorrichtung 110 speichern. Während des Laufzeitbetriebs
des Systems 100 kann daher die Steuervorrichtung 110 Signale
von den Sensoren 150-1 bis 150-N aufnehmen, die
anzeigen, welche parasitären
Lastmodule während
des Laufzeitbetriebs arbeiten, und kann entsprechende Lastbedingungen
bestimmen. Basierend auf den bestimmten Lastbedingungen kann die
Steuervorrichtung 110 das Brutto-Leistungsniveau bestimmen,
welches der Motor 120 liefern sollte, und zwar basierend
auf den Leistungskurven, die in den gespeicherten Leistungskarten
widergespielt werden. Mit Bezug auf 3 können beispielsweise
die Kurven PC1 bis PCN Leistungskurven widerspiegeln, die mit verschiedenen
Kombinationen von parasitären
Lastmodulen assoziiert sind, die während des Laufzeitbetriebs
des Systems 100 arbeiten. Basierend auf detektierten parasitären Lastbedingungen kann
die Steuervorrichtung 110 Steuersignale 115 liefern,
die gestatten, dass der Motor 120 auf oder nahe einer jeweiligen
Leistungskurve arbeitet. Wenn ein ausgewählter Satz von parasitären Lastmodulen 140-1 bis 140-N arbeitet,
kann entsprechend die Steuervorrichtung 110 auf die Leistungskarten
bzw. Leistungskennfeldern zugreifen, um die geeignete Leistungskurve
zu bestimmen, auf der der Motor 120 arbeiten sollte, und
kann Steuersignale liefern, um den Motor 120 entsprechend
zu betreiben. Weiterhin kann die Steuervorrichtung 110 Interpolationsfunktionen
ausführen,
um die Brutto-Leistungsniveaus
zu bestimmen, die zwischen die Leistungskurven PC1 bis PCN fallen.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung können
die Leistungskarten, die in der Steuervorrichtung 100 gespeichert
sind, Leistungskurven widerspiegeln, die mit Brutto-Leistungsniveaus
assoziiert sind, und zwar basierend auf den Belastungen der parasitären Lastmodule 140-1 bis 140-N und
der intermittierenden Module 160-1 bis 160-Y,
die in dem System 100 vorgesehen sind. In diesem Ausführungsbeispiel
kann das Entwicklungssystem Leistungskurven für verschiedene Kombinationen
von parasitären
und/oder intermittierenden Belastungen bestimmen, die auf das System 100 aufgebracht
werden. Basierend auf den detektierten parasitären und intermittierenden Belastungszuständen während des
Laufzeitbetriebs kann die Steuervorrichtung 110 Steuersignale 115 liefern,
die gestatten, dass der Motor 120 ein Brutto-Leistungsniveau
auf oder nahe einer jeweiligen Leistungskurve erzeugt. Wenn ein
ausgewählter
Satz von parasitären
und intermittierenden Belastungsmodulen während des Laufzeitbetriebs
arbeitet, kann entsprechend die Steuervorrichtung 110 auf
die Leistungskarten zugreifen, um die geeignete Leistungskurve zu
bestimmen, auf oder nahe der der Motor 120 arbeiten sollte, und
kann Steuersignale 115 liefern, die gestatten, dass der
Motor 120 ein Brutto-Leistungsniveau erzeugt, um die geeignete
Leistung zu erfüllen.
Weiterhin kann die Steuervorrichtung 110 Interpolationsfunktionen
ausführen,
um Brutto-Leistungsniveaus zu bestimmen, die zwischen ausgewählte Leistungskurven
fallen.
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Zusätzlich kann
die Steuervorrichtung 110 konfiguriert sein, um sowohl
den Leistungskurvenprozess auszuführen, der direkt oben beschrieben wurde,
als auch den zuvor beschriebenen dynamischen Brutto-Leistungseinstellungsprozess
während des
Laufzeitbetriebs. In diesem Ausführungsbeispiel der
Erfindung kann die Steuervorrichtung 110 einen Analyseprozess
ausführen,
der das Brutto-Leistungsniveau, welches von den Leistungskurven
bestimmt wurde, und die Brutto-Leistungsniveaus vergleicht, die
unter Verwendung der dynamischen Leistungsniveaufunktionen bestimmt
wurden, die mit dem in 4 beschriebenen Prozess assoziiert
sind. Basierend auf dem Vergleich kann die Steuervorrichtung 110 bestimmen,
ob irgendein Prozess innerhalb einer akzeptablen Fehlerschwelle
des anderen ist. Basierend auf dieser Bestimmung kann die Steuervorrichtung 110 ein
Brutto-Leistungsniveau
auswählen,
welches am besten die Leistung darstellt, die vom Motor 120 geliefert
werden sollte. Weiterhin kann die Steuervorrichtung 110 die
Vergleichsergebnisse des Analyseprozesses verwenden, um zu bestimmen,
ob es ein Problem mit der Software gibt, die von der Steuervorrichtung 110 ausgeführt wird,
um die verschiedenen Brutto-Leistungsniveaus zu bestimmen. In dem
Fall, dass die Steuervorrichtung 110 beispielsweise bestimmt,
dass ein Brutto-Leistungsniveau, welches unter Verwendung der im
Speicher 112 gespeicherten Leistungskurven bestimmt wurde, über einem
Schwellenwert ist, der mit einem Brutto-Leistungsniveau basierend
auf einen dynamischen Brutto-Leistungsprozess assoziiert ist, kann ein
Signal erzeugt werden, welches dem System 100 oder einem
Bediener des Systems 100 anzeigt, dass die Software evtl.
eingestellt oder getestet werden muss.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann der dynamische Brutto-Leistungsbestimmungsprozess,
der von der Steuervorrichtung 110 ausgeführt wird,
es einem Motorhersteller oder Motorentwickler ermöglichen,
Software zu verwenden die in der Steuervorrichtung 110 ausgeführt wird, um
eine einzige Bauart eines Motors mit vorbestimmten Leistungsverhaltenscharakteristiken
zu entwickeln, um Betriebsvorgänge
auszuführen,
die herkömmliche
Motorsysteme unter Verwendung von Anwendung spezifischer Software
ausführen
können, die
in einer Steuervorrichtung einprogrammiert ist. Beispielsweise kann
ein beispielhafter Hersteller eine Vielzahl von Motoren mit 223,71
kW mit Steuervorrichtungen entwickeln, die die gleiche Steuersoftware aufweisen.
Jeder Motor mit 223,71 kW kann in einer Host-Maschine bzw. aufnehmenden Maschine
vorgesehen sein, die unterschiedliche Leistungsspezifikationen erfordert,
ohne zu erfordern, dass die Software in einer entsprechenden Steuervorrichtung
eingestellt wird. Beispielsweise kann ein Motor mit 223,71 kW in
einer Maschine vorgesehen sein, die ein Brutto-Leistungsniveau von
149,14 kW erfordert, während
ein anderer Motor mit 223,71 kW in einer Maschine vorgesehen sein
kann, die 216,25 kW erfordert. In jedem der obigen beispielhaften
Motoren kann eine entsprechende Steuervorrichtung die gleiche Software
aufweisen, die den oben beschriebenen dynamischen Brutto-Leistungsniveaubestimmungsprozess
ausführt,
um sicherzustellen, dass die Brutto-Leistung und die Netto-Leistung,
die vom Motor geliefert werden, nicht festgelegte Grenzen überschreiten.
Dies kann eine Verbesserung gegenüber herkömmlichen Motorentwicklungsprozessen
sein, die erfordern, dass eine andere Software in eine Motorsteuervorrichtung
basierend auf der Anwendung des Motors und der aufnehmenden Maschine
programmiert wird. Das heißt,
herkömmliche
Entwicklungsprozesse können
Motoren mit ähnlichen
Leistungsverhaltenscharakteristiken und unterschiedlicher Software
basierend auf der Maschine und basierend auf der erwünschten
Anwendung der Maschine versehen. Dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung gestattet
andererseits, dass Motoren mit ähnlichen Leistungsverhaltenscharakteristiken
mit der gleichen Software versehen werden, die in eine entsprechende
Steuervorrichtung programmiert ist. Dies kann Kosten verringern,
die mit der Entwicklung und/oder Herstellung von Motoren und ihren
jeweiligen Motorsteuersystemen assoziiert sind.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann die vorbestimmte Netto-Leistung,
die vom Hauptleistungsempfänger 130 vom
Motor 120 aufgenommen wird, gemäß ausgewählten Anwendungen des Systems 100 eingestellt werden.
Entsprechend kann die maximale Netto-Leistung, die mit dem Hauptleistungsempfänger 130 assoziiert
ist, als eine Funktion von durch Sensoren und/oder den Bediener
gesteuerten Eingangsgrößen definiert
werden. Daher ermöglichen
es Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung, dass der Hauptleistungsempfänger 130 mit
dem Bediener und/oder mit der Arbeit in Beziehung stehende anwendungsspezifische
Leistungsgrenzen hat. Beispielsweise kann ein Vorderausleger oder
Ausleger eines Baggers ausgelegt sein, um verschiedene Spannungsniveaus
zu ertragen. Viele Faktoren können
die Spannung im Ausleger beeinflussen, wie beispielsweise die Art
des ausgegrabenen Materials, die Geschwindigkeit des Auslegers,
die Position des Auslegers usw. Wenn der Bagger loses Material (beispielsweise
Sand) bewegt, ist entsprechend der Widerstand des Materials niedrig,
und die Netto-Leistung, die vom Motor 120 geliefert wird,
kann gesteigert werden, ohne nachteilig die Auslegerspannung zu
beeinflussen. Wenn kompaktes oder dichtes Material von dem Bagger
bewegt wird, kann die Netto-Leistung, die zum Motor 120 geliefert
wird, verringert werden, um die Auslegerspannung zu begrenzen. Entsprechend
können
beispielsweise die Sensoren 155-1 bis 155-X konfiguriert
sein, um Sensorssignale zur Steuervorrichtung 110 zu liefern,
die die Spannungsniveaus widerspiegeln, die mit dem Hauptleistungsempfänger 130 assoziiert
sind, und die vom Motor 120 gelieferte Netto-Leistung kann entsprechend
eingestellt werden. Sobald die Netto-Leistungsgrenze wieder definiert
ist, kann die Steuervorrichtung 110 konfiguriert sein,
um die Motorsteuerprozesse gemäß gewissen
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung auszuführen.
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Die
Merkmale, Ausführungsbeispiele
und Prinzipien der vorliegenden Erfindung können in verschiedenen Umgebungen
eingerichtet werden. Solche Umgebungen und verwandte Anwendungen können speziell
zur Ausführung
der verschiedenen Prozesse und Betriebsvorgänge der Erfindung aufgebaut
sein. Die hier offenbarten Prozesse sind nicht inhärent mit
irgendeinem spe ziellen System in Beziehung und können durch eine geeignete Kombination von
elektrisch basierten Komponenten eingerichtet werden. Andere Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung
und aus einer praktischen Ausführung der
hier offenbarten Erfindung offensichtlich. Es ist beabsichtigt,
dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen
werden, wobei ein wahrer Umfang und Kern der Erfindung durch die
folgenden Ansprüche
gezeigt wird.