EP1899205A1 - Verfahren und computerprogramm zum regeln eines antriebs - Google Patents

Verfahren und computerprogramm zum regeln eines antriebs

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EP1899205A1
EP1899205A1 EP07724051A EP07724051A EP1899205A1 EP 1899205 A1 EP1899205 A1 EP 1899205A1 EP 07724051 A EP07724051 A EP 07724051A EP 07724051 A EP07724051 A EP 07724051A EP 1899205 A1 EP1899205 A1 EP 1899205A1
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EP
European Patent Office
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determined
hydraulic pump
hydraulic
hydraulic motor
drive
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07724051A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Behm
Karlheinz Vogl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brueninghaus Hydromatik GmbH
Original Assignee
Brueninghaus Hydromatik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Brueninghaus Hydromatik GmbH filed Critical Brueninghaus Hydromatik GmbH
Publication of EP1899205A1 publication Critical patent/EP1899205A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02T10/84—Data processing systems or methods, management, administration

Definitions

  • the invention relates to a method and computer program for controlling a drive with a drive machine and a hydrostatic transmission.
  • the invention has the object to provide a method for controlling a drive, in which the overall efficiency is improved.
  • Hydromotors determined.
  • the method according to the invention is based on the finding that different settings of the hydraulic pump and the hydraulic motor are possible for a given transmission ratio of the hydrostatic transmission to achieve this predetermined transmission ratio and these different settings lead to different efficiencies on the part of the hydrostatic transmission. While maintaining the predetermined transmission ratio, that operating point of the hydrostatic transmission is therefore sought, which allows optimum overall efficiency.
  • optical in connection with the delivery and absorption volumes or the efficiencies to be determined and subsequently included include those operating points which do not correspond to the maximum of the respective value For example, it may be necessary to operate the operating point of an axial piston machine, for example, to achieve improved cooling outside the most economically favorable operating point and therefore to set a delivery and displacement volume which is increased in terms of efficiency.
  • a control unit of the hydrostatic transmission at least one
  • At least a first pressure value and a second pressure value are measured in the hydraulic circuit and a pressure difference is calculated. This is taken into account when determining the optimal absorption volume and the optimal delivery volume.
  • the volumetric efficiency of the hydraulic pump and the hydraulic motor is taken into account.
  • both the mechanical hydraulic efficiency and the volumetric efficiency and additionally the line pressure loss in the hydraulic circuit is taken into account in determining the optimum displacement volume or the optimal delivery volume at a given transmission ratio. Since the efficiency curves partly compensate each other over the broad, conceivable adjustment range of the delivery volume and the absorption volume, an improved overall efficiency of the hydrostatic transmission can thus be set at a specific set transmission ratio, taking into account all three contributions to efficiency. In this way, for example, in traction drives of commercial vehicles savings of
  • Fig. 1 is a schematic representation of a drive for carrying out the method according to the invention for controlling such a drive;
  • Fig. 2 is a diagram for explaining the setting of a hydraulic transmission ratio
  • 4 shows a flow chart for carrying out the method according to the invention
  • 5 shows a characteristic diagram of a diesel internal combustion engine for determining the operating point of the engine
  • FIG. 6 is a characteristic diagram of the hydrostatic transmission for determining a delivery volume to be set and a volume of intake to be set.
  • a drive 1 is shown in which by means of a drive machine, which is designed in the illustrated embodiment as a diesel engine 2, a hydrostatic transmission 3 is driven.
  • the hydrostatic transmission 3 comprises an adjustable hydraulic pump 4 and an adjustable
  • Hydromotor 5 The hydraulic pump 4 and the hydraulic motor 5 are connected to each other via a first working line 6 and a second working line 7 in a closed hydraulic circuit.
  • a drive torque is generated on a drive shaft 8.
  • the diesel engine 2 is connected to the hydraulic pump 4 via the drive shaft 8, so that the hydraulic pump 4 is driven by the torque generated by the diesel engine 2.
  • pressure medium is conveyed either in the first working line 6 or in the second working line 7 by the hydraulic pump.
  • This produces an output torque in the closed hydraulic circuit as a function of the set intake volume.
  • the output torque is from the hydraulic motor 5 via an output shaft 9, for example, to a driven wheel 10 transmitted.
  • the direct drive of a driven vehicle wheel 10 is represented by the hydraulic motor 5 for the sake of simplicity. However, it is also possible, for example, to retain a power shift transmission to the hydrostatic drive.
  • Motor adjustment device 12 is provided.
  • the pump adjusting device 11 and the motor adjusting device 12 each interact with an adjusting mechanism of the hydraulic pump 4 and the hydraulic motor 5, respectively.
  • both the hydraulic pump 4 and the hydraulic motor 5 are carried out starting from a neutral position adjustable in both directions.
  • the hydraulic pump 4 and the hydraulic motor 5 are preferably swash plate type axial piston machines.
  • an injection pump 13 is given a flow rate by a first control unit 14. For this purpose, a corresponding signal is transmitted via a first signal line 28 from the first control unit 14 to the injection pump 13.
  • the setting of the hydrostatic transmission 3 is carried out by at least a second control unit 15.
  • the second control unit 15 includes a first control unit 16 and a second control unit 17.
  • an integrated construction is preferred in which the first control unit 16 of the hydraulic pump 4 is assigned and the second control unit 17 is associated with the hydraulic motor 5. Accordingly becomes by the first control unit 16 of the
  • Pump adjustment device 11 transmits a control signal.
  • the second control unit 17 transmits the motor adjusting device 12 a corresponding control signal.
  • the pump adjusting device 11 and the motor adjusting device 12 are designed to be electro-proportional. In a manner not shown adjusting pressures are generated by control valves, for example, act on an adjusting piston, which cooperates with the respective adjusting mechanism.
  • the two control units 16, 17 of the second controller 15 have a common interface unit 18. Via the common interface unit 18, those signals are received or output, which are based on the setting of the hydraulic pump 4 and the hydraulic motor 5 in the same way.
  • the second control unit 15 receives a signal of a driving lever 19, which is supplied via a driving signal line 20 to the common interface unit 18.
  • a driving desire for direction and speed is given by an operator.
  • the first control unit 14 and the second control unit 15 are connected via a communication line 25 with each other.
  • a signal via the first signal line 28 is transmitted to the injection pump 13 and set the diesel engine 2 to this predetermined idle speed.
  • the predetermined idle speed is preferably determined by the second control unit 15 by a speed of the diesel engine 2 is set at which the predetermined by the drive lever 19 driving desire of a user can be realized.
  • a difference between the predefined idle speed and the actual speed determined by the speed sensor 21 is calculated, and this so-called depression via the communication line 25 is preferably transmitted to the second control unit 15.
  • a table is stored in which a predetermined idle speed is assigned a pressing value. This table is created in dependence on a map of the diesel engine 2, so that for each a given idle speed a cheap actual speed is stored. To achieve this actual speed or a specific push, the transmission ratio ihydr of the hydrostatic transmission 2 is adjusted accordingly. By the second control unit 15th Consequently, a transmission ratio i h y dr is determined for the hydrostatic transmission.
  • the hydraulic pump 4 and the hydraulic motor 5 are set to their optimal delivery volume and the optimal absorption volume, wherein preferably in addition to the mechanical-hydraulic Wirkgrade ⁇ mh of the two reciprocating engines and the volumetric efficiency ⁇ v and the pressure loss ⁇ P are taken into account in the lines.
  • the efficiency curves are preferably stored in tables in the second control unit. Starting from the first determined
  • Gear ratio i h y dr of the hydrostatic transmission 3, taking into account the pressure drops in the working lines 6, 7 of the hydrostatic transmission 3 calculated from the values of the pressure sensors 23.1 to 23.4 is thus by the first control unit 16 and the second control unit 17, for example when using swash plate machines determines the swivel angle of the swash plate and via a second signal line 26 and a third signal line 27, a corresponding value to the Pumpenverstellvortechnisch 11 and der Motorverstellvoretti 12 exactly.
  • a first operating point a with a maximum delivery volume V g , p of the hydraulic pump 4 and maximum displacement V g , M of the hydraulic motor 5 and with an identical transmission ratio ihy dr an optimal delivery volume and absorption volume at operating point b are shown.
  • Total efficiency ⁇ ges are shown in FIG. 3.
  • the illustration shows the individual efficiency contributions ⁇ i, which contribute to the overall efficiency ⁇ ges , assuming a constant transmission ratio ihy dr and a constant load.
  • the abscissa is scaled with arbitrary units and shows the course in the direction of increasing pressure, ie simultaneously decreasing volume flow in the working lines 6, 7.
  • V, M of the pump and motor deteriorates with increasing pressure, ie decreasing delivery volume, but to a certain extent this is achieved by simultaneously improving the mechanical-hydraulic efficiency ⁇ mh, M and ⁇ mh , P.
  • the curve shown for a specific gear ratio ihy dr thus results for the overall efficiency ⁇ ges of the hydrostatic transmission 3.
  • FIG. 4 shows the method according to the invention in a simplified flow chart.
  • the measurement result of the rotational speed sensor 21 is transmitted to the second control device 15 via the first control device 14 and the communication line 25 (step 32).
  • the optimum operating point of the diesel internal combustion engine 2 is first determined in step 33 with the aid of the characteristic diagram of the diesel internal combustion engine 2.
  • the data describing the map of the diesel engine 2 are stored in a corresponding table in the second electronic control unit 15.
  • the transmission ratio ihy d r is determined.
  • step 34 finally, the efficiency of the hydrostatic transmission 3 is optimized by taking into account the individual influencing factors, namely the individual efficiencies of the hydraulic pump 4 and the hydraulic motor 5 and in addition the line losses for the determined gear ratio ihy dr the optimal flow rate for the hydraulic pump and the optimal displacement of the hydraulic motor 5 are determined.
  • the values determined in this way are transferred to the pump adjusting device 11 in the manner already described
  • FIG. 5 again shows the procedure relating to the diesel internal combustion engine 2 (corresponds to step 33).
  • 5 shows a simplified map of a diesel engine 2.
  • the idle speed is designated by the point 0.
  • the deviation of the actual speed at point 1, 2 from the predetermined idle speed is referred to as Drückung and is directly related to the ratio of the hydrostatic transmission 3.
  • Throttle position of the drive lever 19 is determined and is adapted to the expected power decrease.
  • the operating point is on the full load line 36.
  • step 34 The further procedure (step 34) is shown once again in FIG.
  • the ratio i hydr is plotted.
  • the dashed lines indicate the sum of the operating states with identical efficiency ⁇ hydr .
  • the operating point 2 in the diagram is controlled instead of the operating point 1. This is done without a change in the ratio i hydr of the hydrostatic transmission 3 solely by a corresponding adjustment of both the delivery volume and at the same time the displacement of the hydraulic pump 4 and hydraulic motor. 5
  • the invention is not limited to the illustrated embodiment. Rather, individual features of the method according to the invention can be combined with other features in any desired manner.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Antriebs (1) mit einer Antriebsmaschine (2) und einem hydrostatischen Getriebe (3) mit einer einstellbaren Hydropumpe (4) und einem einstellbaren Hydromotor (5). Die einstellbare Hydropumpe und der einstellbare Hydromotor sind in einem hydrostatischen Kreislauf miteinander verbunden. Zunächst wird ein Betriebspunkt der Antriebsmaschine (2) in einem Kennfeld der Antriebsmaschine (2) ermittelt. Ferner wird bei der Ermittlung des Betriebspunkts ein Übersetzungsverhältnis (i<SUB>hydr</SUB>) des hydrostatischen Getriebe (3) festgelegt. Aus diesem Übersetzungsverhältnis (i<SUB>hydr</SUB>) wird ein optimales Fördervolumen für die Hydropumpe (4) sowie ein optimales Schluckvolumen für den Hydromotor (5) bestimmt.

Description

Verfahren und Computerprogramm zum Regeln eines Antriebs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Computerprogramm zum Regeln eines Antriebs mit einer Antriebsmaschine und einem hydrostatischen Getriebe.
Bei Nutzfahrzeugen, wie beispielsweise Baggern oder Radladern werden häufig Antriebe eingesetzt, bei denen ein hydrostatisches Getriebe durch eine Antriebsmaschine angetrieben wird. Solche Antriebssysteme werden beispielsweise für eine Drehwerksteuerung oder als Fahrantrieb eingesetzt. Üblicherweise wird bei solchen Antrieben ein Drehzahlwert für die Dieselmaschine vorgegeben. Die Motorsteuerung setzt dann die Drehzahl seitens der Antriebsmaschine um. Aus der DE 196 43 924 Al ist es hierzu bekannt, die Genauigkeit, mit der die Dieseldrehzahl eingehalten wird, zu verbessern. Dazu wird ein Drehzahl-Referenzwert der Motorsteuerung mit einem Ist-Drehzahlwert verglichen und ein daraus abgeleiteter Korrekturwert berechnet. Der Korrekturwert wird an einen Schrittmotor ausgegeben, der das Stellglied nachsteuert und so die tatsächliche Drehzahl der Dieselmaschine korrigiert. Solche einfachen Regelungen haben den Nachteil, dass eine Berücksichtigung des Wirkungsgradsverlaufs weder auf Seiten des hydrostatischen Getriebes noch auf der Seite der Steuerung der Dieselmaschine erfolgt. Insbesondere bleiben auch Verluste in den Leitungen des hydrostatischen Kreislaufs unberücksichtigt .
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren zur Regelung eines Antriebs zu schaffen, bei dem der Gesamtwirkungsgrad verbessert ist.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens bzw. ein digitales Speichermedium und ein Computerprogramm mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Regeln eines Antriebs mit einer Antriebsmaschine und einem hydrostatischen Getriebe wird zunächst ein Betriebspunkt der Antriebsmaschine in einem Kennfeld der Antriebsmaschine ermittelt. Ferner wird ein Übersetzungsverhältnis des hydrostatischen Getriebes ermittelt. Erfindungsgemäß wird dann für das ermittelte Übersetzungsverhältnis ein optimales Fördervolumen der Hydropumpe und ein optimales Schluckvolumen des
Hydromotors ermittelt. Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis des hydrostatischen Getriebes zum Erreichen dieses vorgegebenen Übersetzungsverhältnisses unterschiedliche Einstellungen der Hydropumpe und des Hydromotors möglich sind und diese unterschiedlichen Einstellungen zu unterschiedlichen Wirkungsgraden seitens des hydrostatischen Getriebes führen. Unter Beibehaltung des vorgegebenen Übersetzungsverhältnisses wird folglich derjenige Betriebspunkt des hydrostatischen Getriebes gesucht, der einen optimalen Gesamtwirkungsgrad ermöglicht.
Die Verwendung des Begriffs „optimal" im Zusammenhang mit den zu ermittelnden und anschließend einzustellenden Förder- und Schluckvolumina bzw. der Wirkungsgrade schließen solche Betriebspunkte mit ein, die nicht dem Maximum des jeweiligen Werts entsprechen. Dabei können beispielsweise Betriebszustände berücksichtigt werden, die eine Einstellung des Maximalwerts ungünstig erscheinen lassen. Beispielsweise kann es erforderlich sein, den Betriebspunkt einer Axialkolbenmaschine z. B. zum Erreichen einer verbesserten Kühlung außerhalb des wirtschaftlich günstigsten Betriebspunkts zu betreiben und daher ein in Bezug auf den Wirkungsgrad erhöhtes Förderund Schluckvolumen einzustellen.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt. Insbesondere ist es vorteilhaft, den Betriebspunkt der Antriebsmaschine ausgehend von einer vorgegebenen Lehrlaufdrehzahl zu ermitteln, indem eine Abweichung zwischen der vorgegebenen Lehrlaufdrehzahl und einer Ist-Drehzahl ermittelt wird. Diese Abweichung, die auch als Drückung bezeichnet wird, ist vorzugsweise für jede vorgegebene Lehrlaufdrehzahl vorbestimmt .
Vorzugsweise wird in einer Steuereinheit des hydrostatischen Getriebes zumindest eine
Wirkungsgradtabelle abgelegt, die bei der Ermittlung des optimalen Fördervolumens der Hydropumpe sowie des optimalen Schluckvolumens des Hydromotors berücksichtigt wird.
Ferner ist es vorteilhaft, den tatsächlichen Druckverlust in den Leitungen zu berücksichtigen. Hierzu wird in dem hydraulischen Kreislauf zumindest ein erster Druckwert und ein zweiter Druckwert gemessen und eine Druckdifferenz berechnet. Diese wird bei der Ermittlung des optimalen Schluckvolumens sowie des optimalen Fördervolumens berücksichtigt .
Weiterhin ist es vorteilhaft, das Übersetzungsverhältnis des hydrostatischen Getriebes in Abhängigkeit von der
Drückung, also der Abweichung der Ist-Drehzahl von einer vorgegebenen Lehrlaufdrehzahl der Antriebsmaschine zu bestimmen. Ausgehend von diesem Übersetzungsverhältnis ist es weiterhin vorteilhaft, ein optimales Fördervolumen sowie ein optimales Schluckvolumen unter Berücksichtigung des Leitungsdruckverlustes zu ermitteln.
Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, das optimale Schluckvolumen sowie das optimale Fördervolumen unter Berücksichtigung des mechanisch-hydraulischen
Wirkungsgrads der Hydropumpe bzw. des Hydromotors zu ermitteln. Besonders vorteilhaft wird weiterhin der volumetrische Wirkungsgrad der Hydropumpe und des Hydromotors berücksichtigt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird bei der Ermittlung des optimalen Schluckvolumens bzw. des optimalen Fördervolumens bei vorgegebenen Übersetzungsverhältnis sowohl der mechanisch hydraulische Wirkungsgrad als auch der volumetrische Wirkungsgrad und zusätzlich der Leitungsdruckverlust in dem hydraulischen Kreis berücksichtigt. Da sich über dem breiten, denkbaren Einstellungsbereich des Fördervolumens und des Schluckvolumens die Wirkungsgradverläufe teilweise gegenseitig kompensieren, kann somit bei Berücksichtigung aller dreier Beiträge zum Wirkungsgrad ein verbesserter Gesamtwirkungsgrad des hydrostatischen Getriebes bei einem bestimmten festgelegten Übersetzungsverhältnis eingestellt werden. Auf diese Weise sind beispielsweise bei Fahrantrieben von Nutzfahrzeugen Einsparungen des
Kraftstoffs von bis zu 10 % möglich. Bei einem iterativen Vorgehen kann es dann insbesondere vorteilhaft sein, die eingestellte Lehrlaufdrehzahl zu überprüfen bzw. die tatsächlich sich ergebende Drückung nach Einstellen des Fördervolumens bzw. des Schluckvolumens zu korrigieren.
Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Antriebs zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung eines solchen Antriebs;
Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Einstellung eines hydraulischen Übersetzungsverhältnisses;
Fig. 3 Verlauf von Wirkungsgraden bei einem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis ;
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 5 ein Kennfeld einer Dieselbrennkraftmaschine zur Ermittlung des Betriebspunkts der Antriebsmaschine; und
Fig. 6 ein Kennfeld des hydrostatischen Getriebes zur Ermittlung eines einzustellenden Fördervolumens sowie eines einzustellenden Schluckvolumens.
Bevor auf die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im einzelnen eingegangen wird, soll zunächst zum besseren Verständnis der Aufbau eines Antriebs, insbesondere eines Fahrantriebs, anhand der Fig. 1 erläutert werden.
In der Fig. 1 ist ein Antrieb 1 gezeigt, bei dem mittels einer Antriebsmaschine, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Dieselbrennkraftmaschine 2 ausgeführt ist, ein hydrostatisches Getriebe 3 angetrieben wird. Das hydrostatische Getriebe 3 umfasst eine einstellbare Hydropumpe 4 sowie einen einstellbaren
Hydromotor 5. Die Hydropumpe 4 und der Hydromotor 5 sind über eine erste Arbeitsleitung 6 und eine zweite Arbeitsleitung 7 in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf miteinander verbunden.
Von der Dieselbrennkraftmaschine 2 wird an einer Triebwelle 8 ein Antriebsmoment erzeugt. Die Dieselbrennkraftmaschine 2 ist mit der Hydropumpe 4 über die Triebwelle 8 verbunden, so dass die Hydropumpe 4 mit dem durch die Dieselbrennkraftmaschine 2 erzeugten Drehmoment angetrieben wird. Entsprechend dem eingestellten Fördervolumen der Hydropumpe 4 wird durch die Hydropumpe 4 Druckmittel entweder in die erste Arbeitsleitung 6 oder in die zweite Arbeitsleitung 7 gefördert. Damit wird in dem geschlossenen hydraulischen Kreislauf in Abhängigkeit von dem eingestellten Schluckvolumen ein Ausgangsdrehmoment erzeugt. Das Ausgangsdrehmoment wird von dem Hydromotor 5 über eine Abtriebswelle 9 beispielsweise zu einem angetriebenen Rad 10 übertragen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Einfachheit halber der unmittelbare Antrieb eines angetriebenen Fahrzeugrades 10 durch den Hydromotor 5 dargestellt. Ebenso ist es jedoch möglich beispielsweise ein Lastschaltgetriebe dem hydrostatischen Antrieb nachzusehalten.
Zur Einstellung des Fördervolumens der Hydropumpe 4 bzw. des Schluckvolumens des Hydromotors 5 ist eine Pumpenverstellvorrichtung 11 bzw. eine
Motorverstellvorrichtung 12 vorgesehen. Die Pumpenverstellvorrichtung 11 bzw. die Motorverstellvorrichtung 12 wirken jeweils mit einem Verstellmechanismus der Hydropumpe 4 bzw. des Hydromotors 5 zusammen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl die Hydropumpe 4 als auch der Hydromotor 5 ausgehend von einer Neutrallage in beide Richtungen verstellbar ausgeführt. Die Hydropumpe 4 und der Hydromotor 5 sind vorzugsweise Axialkolbenmaschinen in Schrägscheibenbauart.
Zur Einstellung eines Betriebspunkts der Dieselbrennkraftmaschine 2 wird einer Einspritzpumpe 13 eine Fördermenge durch ein erstes Steuergerät 14 vorgegeben. Hierzu wird ein entsprechendes Signal über eine erste Signalleitung 28 von dem ersten Steuergerät 14 an die Einspritzpumpe 13 übermittelt.
Die Einstellung des hydrostatischen Getriebes 3 erfolgt durch zumindest ein zweites Steuergerät 15. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das zweite Steuergerät 15 eine erste Steuereinheit 16 und eine zweite Steuereinheit 17. Es ist jedoch ebenso möglich, zwei separate Steuergeräte vorzusehen, welche der Hydropumpe 4 bzw. dem Hydromotor 5 zugeordnet sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine integrierte Bauweise bevorzugt, bei der die erste Steuereinheit 16 der Hydropumpe 4 zugeordnet ist und die zweite Steuereinheit 17 dem Hydromotor 5 zugeordnet ist. Entsprechend wird durch die erste Steuereinheit 16 der
Pumpenverstellvorrichtung 11 ein Steuersignal übermittelt. Die zweite Steuereinheit 17 übermittelt der Motorverstellvorrichtung 12 ein entsprechendes Steuersignal. Besonders bevorzugt sind die Pumpenverstellvorrichtung 11 und die Motorverstellvorrichtung 12 elektroproportional ausgeführt. In nicht dargestellter Weise werden dabei durch Steuerventile Stelldrücke erzeugt, die beispielsweise auf einen Verstellkolben wirken, der mit dem jeweiligen Verstellmechanismus zusammenwirkt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen die beiden Steuereinheiten 16, 17 des zweiten Steuergeräts 15 eine gemeinsame Schnittstelleneinheit 18. Über die gemeinsame Schnittstelleneinheit 18 werden diejenigen Signale empfangen bzw. ausgegeben, welche der Einstellung der Hydropumpe 4 und des Hydromotors 5 in gleicher Weise zugrunde liegen. Beispielweise wird dem zweiten Steuergerät 15 ein Signal eines Fahrhebels 19 übermittelt, welches über eine Fahrsignalleitung 20 der gemeinsamen Schnittstelleneinheit 18 zugeführt wird. Durch den Fahrhebel 19 wird durch einen Bediener ein Fahrtwunsch nach Richtung und Geschwindigkeit vorgegeben.
Als weitere Eingangsgrößen dienen die Signale von Drucksensoren 23.1 bis 23.4, welche die Drücke jeweils in der Nähe der Anschlüsse der Hydropumpe 4 bzw. des Hydromotors 5 ermitteln und über entsprechende Drucksignalleitungen 24.1 bis 24.4 an das zweite
Steuergerät 15 übermitteln. Aus den Druckwerten, die die Drucksensoren 23.1 bis 23.4 liefern, wird dann der Druckabfall innerhalb der Arbeitsleitungen 6, 7 des hydrostatischen Getriebes 3 ermittelt. Dieser Druckabfall ist bei der Bestimmung des einzustellenden Fördervolumens der Hydropumpe 4 und des Schluckvolumens des Hydromotors 5 zu berücksichtigen, da er in später noch darzustellender Weise in den Gesamtwirkungsgrad des hydrostatischen Getriebes 3 eingeht. Weiterhin wird die Ist-Drehzahl der Triebwelle 8 über einen Drehzahlsensor 21 erfasst, dessen Signal über eine Drehzahlsignalleitung 22 dem ersten Steuergerät 14 übermittelt wird.
Das erste Steuergerät 14 und das zweite Steuergerät 15 stehen über eine Kommunikationsleitung 25 miteinander in Verbindung. So wird über die Kommunikationsleitung 25 durch das zweite Steuergerät 15 eine Lehrlaufdrehzahl vorgegeben und an das erste Steuergerät 14 übertragen. Von dem ersten Steuergerät 14 wird ein Signal über die erste Signalleitung 28 an die Einspritzpumpe 13 übertragen und die Dieselbrennkraftmaschine 2 auf diese vorgegebene Lehrlaufdrehzahl eingestellt. Infolge der durch das hydrostatische Getriebe 3 abgenommenen Last kommt es zu einer Abweichung der Ist-Drehzahl der Dieselbrennkraftmaschine 2 von der vorgegebenen Lehrlaufdrehzahl. Die vorgegebene Lehrlaufdrehzahl wird vorzugsweise durch das zweite Steuergerät 15 ermittelt, indem eine Drehzahl der Dieselbrennkraftmaschine 2 festgelegt wird, bei der der durch den Fahrhebel 19 vorgegebene Fahrwunsch eines Benutzers realisierbar ist.
In dem ersten Steuergerät 14 wird nun eine Differenz zwischen der vorgegebenen Lehrlaufdrehzahl und der durch den Drehzahlsensor 21 ermittelten Ist-Drehzahl berechnet und diese sogenannte Drückung über die Kommunikationsleitung 25 vorzugsweise an das zweite Steuergerät 15 übertragen. In dem zweiten Steuergerät 15 ist eine Tabelle gespeichert, in der einer vorgegebenen Lehrlaufdrehzahl ein Drückungswert zugeordnet ist. Diese Tabelle wird in Abhängigkeit von einem Kennfeld der Dieselbrennkraftmaschine 2 angelegt, so dass für jeweils eine vorgegebenen Lehrlaufdrehzahl eine günstige Ist- Drehzahl abgespeichert ist. Zum Erreichen dieser Ist- Drehzahl bzw. einer bestimmten Drückung wird das Übersetzungsverhältnis ihydr des hydrostatischen Getriebes 2 entsprechend angepasst. Durch das zweite Steuergerät 15 wird folglich ein Übersetzungsverhältnis ihydr für das hydrostatische Getriebe ermittelt.
Zur Festlegung des optimalen Betriebspunkts des hydrostatischen Getriebes ist es erforderlich, sowohl das Fördervolumen der Hydropumpe als auch das Fördervolumen der Hydropumpe 5 einzustellen. Die Hydropumpe 4 sowie der Hydromotor 5 werden auf Ihr optimales Fördervolumen bzw. das optimale Schluckvolumen eingestellt, wobei vorzugsweise neben dem mechanisch-hydraulischen Wirkgraden ηmh der beiden Kolbenmaschinen auch der volumetrische Wirkungsgrad ηv und der Druckverlust ηP in den Leitungen berücksichtigt werden. Die Wirkungsgradverläufe werden vorzugsweise in Tabellen in dem zweiten Steuergerät abgespeichert. Ausgehend von dem zunächst ermittelten
Übersetzungsverhältnis ihydr des hydrostatischen Getriebes 3 unter Berücksichtigung der aus den Werten der Drucksensoren 23.1 bis 23.4 berechneten Druckabfälle in den Arbeitsleitungen 6, 7 des hydrostatischen Getriebes 3 wird somit durch die erste Steuereinheit 16 bzw. die zweite Steuereinheit 17 beispielsweise bei Verwendung von Schrägscheibenmaschinen der Schwenkwinkel der Schrägscheibe ermittelt und über eine zweite Signalleitung 26 bzw. eine dritte Signalleitung 27 ein entsprechender Wert an die Pumpenverstellvorrichtung 11 bzw. die Motorverstellvorrichtung 12 übertragen.
In der Fig. 2 ist der Zusammenhang zwischen den eingestellten Förder- bzw. Schluckvolumina für ein festes eingestelltes Übersetzungsverhältnis des hydrostatischen Getriebes 3 dargestellt. Sowohl für ein großes Fördervolumen durch die Hydropumpe bei gleichzeitig hohem Schluckvolumen des Hydromotors 5 als auch bei einem kleinen Fördervolumen durch die Hydropumpe 4 bei gleichzeitig geringem Schluckvolumen des Hydromotors 5 ergibt sich ein konstantes Übersetzungsverhältnis ihydr des hydrostatischen Getriebes 3. Da jedoch für die unterschiedlich eingestellten Schwenkwinkel der Hydropumpe 4 und des Hydromotors 5 sich unterschiedliche volumetrische Wirkungsgrade als auch mechanisch- hydraulische Wirkungsgrade ergeben, kann unter Beibehaltung eines bestimmten Übersetzungsverhältnisses ihydr eine Optimierung des Gesamtwirkungsgrades ηges erreicht werden. Dabei ist es insbesondere zu berücksichtigen, dass die mechanisch-hydraulischen Wirkungsgrade sowie der volumetrische Wirkungsgrad sich über den Verstellbereich teilweise kompensieren. Im Gegensatz dazu ist der Leitungsverlust in den Arbeitsleitungen 6, 7 mit zunehmendem Volumenstrom in den Leitungen eine monoton steigende Funktion.
In Fig. 2 sind beispielhaft ein erster Betriebspunkt a mit maximalem Fördervolumen Vg,p der Hydropumpe 4 und maximalem Schluckvolumen Vg, M des Hydromotors 5 sowie bei identischem Übersetzungsverhältnis ihydr ein optimales Fördervolumen und Schluckvolumen in Betriebspunkt b gezeigt.
Die Zusammenhänge der Wirkungsgradbeiträge zum
Gesamtwirkungsgrad ηges sind in der Fig. 3 dargestellt. In der oberen Abbildung ist es gezeigt, dass für ein fest vorgegebenes Übersetzungsverhältnis ihydr das eingestellte Fördervolumen bzw. das eingestellte Schluckvolumen der Hydropumpe 4 bzw. des Hydromotors 5 kontinuierlich reduziert wird, ausgehend von dem Maximalwert bei Vg,M, Vg/P=l. Daraus ergeben sich die in der unteren Darstellung gezeigten Wirkungsgradverläufe. Die Darstellung zeigt die einzelnen Wirkungsgradbeiträge ηi , die zum Gesamtwirkungsgrad ηges beitragen, unter der Voraussetzung eines konstanten Übersetzungsverhältnisses ihydr sowie einer konstanten Last. Die Abszisse ist mit willkürlichen Einheiten skaliert und zeigt den Verlauf in Richtung zunehmenden Drucks also gleichzeitig abnehmendem Volumenstrom in den Arbeitsleitungen 6, 7.
Es ist daher gut zu erkennen, dass der durch den Druckverlust in den Leitungen verursacht Wirkungsgradverlauf ηL mit abnehmendem Fördervolumen stetig größer wird.
Gleichzeitig wird der volumetrische Wirkungsgrad ηV/p und I"|V,M von Pumpe und Motor mit zunehmendem Druck, also abnehmendem Fördervolumen schlechter. Bis zu einem gewissen Punkt wird dies jedoch durch die gleichzeitige Verbesserung des mechanisch-hydraulischen Wirkungsgrades ηmh, M und ηmh, P kompensiert. Für eine bestimmte Last ergibt sich somit bei einem bestimmten Übersetzungsverhältnis ihydr der gezeigte Verlauf für den Gesamtwirkungsgrad ηges des hydrostatischen Getriebes 3.
In der Fig. 4 ist das erfindungsgemäße Verfahren in einem vereinfachten Flussdiagramm dargestellt. Nach dem Start des Programms (Schritt 30) wird zunächst eine Lehrlaufdrehzahl ηD, soii für die Dieselbrennkraftmaschine 2 eingelesen (Schritt 31) . Zudem werden die Ergebnisse der Drucksensoren 23.1 bis 23.4 durch das zweite Steuergerät 15 eingelesen und hieraus der Druckabfall Δp in den
Arbeitsleitungen 6, 7 berechnet. An das zweite Steuergerät 15 wird außerdem das Messergebnis des Drehzahlsensors 21 über das erste Steuergerät 14 und die Kommunikationsleitung 25 übertragen (Schritt 32) . Auf Basis dieser Informationen wird dann in Schritt 33 zunächst der optimale Betriebspunkt der Dieselbrennkraftmaschine 2 unter Zuhilfenahme des Kennfelds der Dieselbrennkraftmaschine 2 ermittelt. Hierzu sind die Daten, die das Kennfeld der Dieselbrennkraftmaschine 2 beschreiben, in einer entsprechenden Tabelle in dem zweiten elektronischen Steuergerät 15 abgelegt. In dem zweiten Steuergerät 15 wird das Übersetzungsverhältnis ihydr ermittelt.
In Schritt 34 wird schließlich der Wirkungsgrad des hydrostatischen Getriebes 3 optimiert, indem unter Berücksichtigung der einzelnen Einflussfaktoren, nämlich der Einzelwirkungsgrade der Hydropumpe 4 sowie des Hydromotors 5 und zusätzlich der Leitungsverluste für das ermittelte Übersetzungsverhältnis ihydr die jeweils optimale Fördermenge für die Hydropumpe bzw. das optimale Schluckvolumen des Hydromotors 5 ermittelt werden. Die so ermittelten Werte werden in schon beschriebener Weise an die Pumpenverstellvorrichtung 11 und die
Motorverstellvorrichtung 12 über die zweite und die dritte Signalleitung 26, 27 übertragen. Am Ende dieses Einstellvorgangs wird zum Beginn des Verfahrens zurückgesprungen (35) .
In der Fig. 5 ist das Vorgehen bezüglich der Dieselbrennkraftmaschine 2 noch einmal dargestellt (entspricht Schritt 33) . Die Fig. 5 zeigt ein vereinfachtes Kennfeld einer Dieselbrennkraftmaschine 2. Die Lehrlaufdrehzahl ist mit dem Punkt 0 bezeichnet. Die Abweichung der tatsächlichen Drehzahl am Punkt 1, 2 von der vorgegebenen Lehrlaufdrehzahl wird als Drückung bezeichnet und steht in einem unmittelbaren Zusammenhang mit der Übersetzung des hydrostatischen Getriebes 3. Vorzugsweise wird die Lehrlaufdrehzahl aufgrund einer
Fahrhebelposition des Fahrhebels 19 ermittelt und ist so an die zu erwartende Leistungsabnahme angepasst. Im dargestellten Beispiel liegt der Betriebspunkt auf der Vollastline 36.
Das weitere Vorgehen (Schritt 34) ist in der Fig. 6 noch einmal dargestellt. Auf der Abszisse ist das Übersetzungsverhältnis ihydr aufgetragen. Die gestrichelten Linien geben die Summe der Betriebszustände mit identischem Wirkungsgrad ηhydr an. Durch Berücksichtigung der den Wirkungsgrad des hydrostatischen Getriebes 3 beeinflussenden Komponenten wird anstelle des Betriebspunkts 1 der Betriebspunkt 2 in dem Diagramm angesteuert. Dies erfolgt ohne eine Veränderung der Übersetzung ihydr des hydrostatischen Getriebes 3 allein durch eine entsprechende Anpassung sowohl des Fördervolumens als auch gleichzeitig des Schluckvolumens von Hydropumpe 4 und Hydromotor 5. Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind auch einzelne Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens mit anderen Merkmale in beliebiger Weise kombinierbar.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Regeln eines Antriebs mit einer Antriebsmaschine (2) und einem hydrostatischen Getriebe (3) mit einer einstellbaren Hydropumpe (4) und einem einstellbaren Hydromotor (5) , die in einem hydrostatischen Kreislauf miteinander verbunden sind, umfassend die Verfahrensschritte :
- Ermitteln eines Betriebspunkts der Antriebsmaschine (2) in einem Kennfeld der Antriebsmaschine
- Ermitteln eines Übersetzungsverhältnisses (ihydr) des hydrostatischen Getriebes (3)
- Ermitteln eines optimalen Fördervolumens der Hydropumpe (4) und eines optimalen Schluckvolumens des Hydromotors (5) zur Einstellung des ermittelten
Übersetzungsverhältnisses (ihydr) unter Berücksichtigung der Wirkungsgrade (t|mh,P, ηv,P; r|mh,M, ηv/M) der Hydropumpe (4) und des Hydromotors (5) und eines Wirkungsgrads (ηv) des hydrostatischen Kreislaufs.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet:, dass zum Ermitteln des Betriebspunkts der Antriebsmaschine (2) eine Leerlaufdrehzahl vorgegeben wird und die Größe einer Abweichung der Istdrehzahl von der vorgegebenen Leerlaufdrehzahl festgestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils einer vorgegebenen Leerlaufdrehzahl eine vorbestimmte Abweichung der Istdrehzahl von der vorgegebenen Leerlaufdrehzahl zugeordnet ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Steuereinheit (15) des hydrostatischen Getriebes (3) zumindest eine Wirkungsgradtabelle gespeichert ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet:, dass in dem hydraulischen Kreislauf eine Druckdifferenz (sp) gemessen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Übersetzungsverhältnisses (ihydr) des hydrostatischen Getriebes (3) in Abhängigkeit von einer Abweichung der Istdrehzahl von einer vorgegebenen Leerlaufdrehzahl erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für ein ermitteltes Übersetzungsverhältnis (ihydr) ein optimiertes Fördervolumen und ein optimiertes Schluckvolumen unter Berücksichtigung eines Leitungsdruckverlustes (sp) ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass für ein ermitteltes Übersetzungsverhältnis (ihydr) ein optimiertes Fördervolumen und ein optimiertes Schluckvolumen unter Berücksichtigung von mechanisch- hydraulischen Wirkungsgraden (r|mh,p; r|mh,M) der Hydropumpe (4) und des Hydromotors (5) ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für ein ermitteltes Übersetzungsverhältnis (ihydr) ein optimiertes Fördervolumen und ein optimiertes Schluckvolumen unter Berücksichtigung von volumetrischen Wirkungsgraden (ηv,p/ ηv,M) der Hydropumpe (4) und des Hydromotors (5) ermittelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein erstes Steuergerät (14) für die Antriebsmaschine (2) und zumindest ein zweites Steuergerät (15) für das hydrostatische Getriebe (3) umfasst und das erste Steuergerät (14) die Leerlaufdrehzahl von dem zumindest einen zweiten Steuergerät (15) vorgegeben wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leerlaufdrehzahl in Abhängigkeit von einem Leistungsbedarf festgelegt wird.
12. Digitales Speichermedium mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen, die so mit einem programmierbaren Computer oder digitalen Signalprozessor zusammenwirken können, dass das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgeführt wird.
13. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 durchführen zu können, wenn das Programm auf einem Computer oder einem digitalen Steuerprozessor ausgeführt wird.
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