用于移動(dòng)式機(jī)器的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于供發(fā)動(dòng)機(jī)使用的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可具有配置成產(chǎn)生指示循環(huán)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液的壓力的第一信號(hào)的冷卻液壓力傳感器和配置成產(chǎn)生指示循環(huán)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的油的壓力的第二信號(hào)的油壓傳感器。該控制系統(tǒng)還可具有與冷卻液壓力傳感器和油壓傳感器通信的控制器。該控制器可配置成在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間確定冷卻液和油壓傳感器的工作情況，并且在確定冷卻液壓力傳感器或油壓傳感器不工作時(shí)選擇性地允許發(fā)動(dòng)機(jī)以半保護(hù)模式運(yùn)轉(zhuǎn)。
【專利說(shuō)明】用于移動(dòng)式機(jī)器的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于移動(dòng)式機(jī)器的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]移動(dòng)式機(jī)器如機(jī)車配備有提供用于機(jī)器的原動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，機(jī)車通常停機(jī)以避免發(fā)動(dòng)機(jī)的更昂貴的災(zāi)難性故障。然而，在完成任務(wù)期間使發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)會(huì)使機(jī)車和相關(guān)的列車滯留在難以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)維修的地點(diǎn)。
[0003]2013年3月21日公開的、Worden等人的美國(guó)專利公報(bào)2013/0067994 (’994公報(bào))中公開了一種解決上述問(wèn)題的嘗試。特別地，’994公報(bào)公開了一種能夠檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液泄漏的機(jī)車系統(tǒng)。該機(jī)車系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、冷卻液壓力傳感器、冷卻液液位傳感器和與各傳感器通信的控制器。該控制器構(gòu)造成基于在給定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下測(cè)定的冷卻液壓力和測(cè)定的冷卻液液位來(lái)形成壓力曲線。該控制器則配置成在該曲線偏離預(yù)期曲線時(shí)診斷與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的問(wèn)題。當(dāng)診斷出問(wèn)題時(shí)，控制器配置成產(chǎn)生通知操作員不同的低壓冷卻液狀態(tài)的不同級(jí)別的低壓警告。當(dāng)測(cè)定的冷卻液壓力降至臨界水平以下時(shí)，在可進(jìn)行維護(hù)之前可降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率或者可將發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)以防止破壞性的溫度。當(dāng)冷卻液溫度處在標(biāo)準(zhǔn)壓力范圍之外時(shí)對(duì)減載運(yùn)行、停機(jī)或繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的決定由操作員或機(jī)車系統(tǒng)基于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)測(cè)定的壓力和溫度來(lái)作出。
[0004]盡管’ 994公報(bào)的機(jī)車系統(tǒng)能夠保護(hù)機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)免于高溫而不會(huì)常常使發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)，當(dāng)它依然不是最佳的。具體地，該機(jī)車系統(tǒng)并未公開在失去傳感器數(shù)據(jù)期間應(yīng)該做什么，或者在當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度仍處在可接受的極限內(nèi)時(shí)的冷卻系統(tǒng)故障期間如何影響發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，該機(jī)車系統(tǒng)對(duì)防止就要發(fā)生故障的發(fā)動(dòng)機(jī)用于在不方便的時(shí)間和/或地點(diǎn)的故障點(diǎn)方面收效甚微。
[0005]所公開的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)針對(duì)克服上文陳述的問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可包括配置成產(chǎn)生指示循環(huán)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液的壓力的第一信號(hào)的冷卻液壓力傳感器和配置成產(chǎn)生指示循環(huán)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的油的壓力的第二信號(hào)的油壓傳感器。該控制系統(tǒng)還可包括與冷卻液和油壓傳感器通信的控制器。該控制器可配置成在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間確定冷卻液壓力傳感器和油壓傳感器的工作情況，并且在確定冷卻液壓力傳感器或油壓傳感器不工作時(shí)選擇性地允許發(fā)動(dòng)機(jī)以半保護(hù)模式運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0007]在另一方面，本發(fā)明涉及一種控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。該方法可包括使用冷卻液壓力傳感器感測(cè)在運(yùn)轉(zhuǎn)期間循環(huán)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液的壓力，以及使用油壓傳感器感測(cè)在運(yùn)轉(zhuǎn)期間循環(huán)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的油的壓力。該方法還可包括在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間確定冷卻液壓力傳感器和油壓傳感器的工作情況，并且在確定冷卻液壓力傳感器或油壓傳感器不工作時(shí)選擇性地允許發(fā)動(dòng)機(jī)以半保護(hù)模式運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0008]在又一方面，本發(fā)明涉及另一種用于移動(dòng)式機(jī)器的發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可包括油壓傳感器和與該油壓傳感器通信的控制器，所述油壓傳感器配置成在移動(dòng)式機(jī)器完成第一任務(wù)期間產(chǎn)生指示循環(huán)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的油的壓力的第一信號(hào)。該控制器可配置成將油的壓力與最大正常壓力值和停機(jī)油壓值進(jìn)行比較。該控制器還可配置成當(dāng)在移動(dòng)式機(jī)器完成第一任務(wù)期間油的壓力大于最大正常壓力值且小于停機(jī)油壓值時(shí)禁止移動(dòng)式機(jī)器開始第二任務(wù)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是示例性公開的機(jī)器的概略圖；
[0010]圖2是可以結(jié)合圖1的機(jī)器使用的示例性公開的控制系統(tǒng)的示意圖；
[0011]圖3和4是描繪操作圖2中的控制系統(tǒng)的不同示例性公開的方法的流程圖；以及
[0012]圖5是可在完成圖3和4的方法中的一者或兩者期間使用的示例性公開的控制脈譜圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]圖1圖示了示例性機(jī)器10。機(jī)器10可以是執(zhí)行與諸如運(yùn)輸、耕種、采礦、建筑的行業(yè)或本領(lǐng)域已知的任何其它行業(yè)相關(guān)的某一類型的操作的移動(dòng)式機(jī)器。例如，機(jī)器10可以是列車編組的機(jī)車。機(jī)器10可尤其包括在相對(duì)的端部由多個(gè)轉(zhuǎn)向架14支承的車身12。各轉(zhuǎn)向架14可構(gòu)造成通過(guò)多個(gè)車輪18與軌道16接合，并支承車身12的框架20。任何數(shù)目的發(fā)動(dòng)機(jī)22可安裝在框架20上，容納在車身12內(nèi)，并且配置成驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)車輪18的電力的發(fā)電機(jī)24。
[0014]發(fā)動(dòng)機(jī)22可包括至少部分地限定出多個(gè)缸的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體26。出于本發(fā)明的目的，發(fā)動(dòng)機(jī)22被描繪和描述為具有排列成兩列的12個(gè)氣缸的四沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，發(fā)動(dòng)機(jī)22可以是任何其它類型的燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)，例如汽油或氣態(tài)燃料動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)，和/或發(fā)動(dòng)機(jī)22可包括更大或更小數(shù)目的氣缸，并且氣缸可成“直列”構(gòu)型、“V”形構(gòu)型或任何其它合適的構(gòu)型配置。
[0015]同樣如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)22可與有利于動(dòng)力的產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)相關(guān)。特別地，發(fā)動(dòng)機(jī)22可連接到冷卻系統(tǒng)28以及與發(fā)動(dòng)機(jī)22和冷卻系統(tǒng)28接口以調(diào)節(jié)它們之間的配合的控制系統(tǒng)30。在機(jī)器10內(nèi)包括多于一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)22的實(shí)施例中，如果希望的話，設(shè)想各發(fā)動(dòng)機(jī)22可與其自身的專用冷卻系統(tǒng)28或公共冷卻系統(tǒng)28相關(guān)聯(lián)。
[0016]冷卻系統(tǒng)28可包括用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)22的構(gòu)件。具體地，冷卻系統(tǒng)28可包括熱交換器(例如，散熱器)32、位于熱交換器32附近的一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇34和泵36。諸如水、乙二醇、水/乙二醇混合物、混有空氣的混合物或任何其它熱傳遞流體可由泵36加壓并經(jīng)通路38被引導(dǎo)到發(fā)動(dòng)機(jī)22 (例如，發(fā)動(dòng)機(jī)油冷卻器、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體26、發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器和/或其它發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件)以從其吸熱。在離開發(fā)動(dòng)機(jī)22之后，冷卻液可經(jīng)通路40被引導(dǎo)到熱交換器32，在此所吸收的熱釋放，且然后經(jīng)泵36被收回以重新起動(dòng)該循環(huán)。如果希望的話，旁通回路(未示出)可連接在通路38和40之間，并用于響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)輸入(例如，基于通路38、40內(nèi)的冷卻液的溫度)而選擇性地將一部分或全部冷卻液從熱交換器32周圍的通路40直接引導(dǎo)到通路38。風(fēng)扇34可用于產(chǎn)生從冷卻液吸熱的、通過(guò)熱交換器32的空氣流?？梢韵氲?，如果希望的話，冷卻系統(tǒng)28可采取本領(lǐng)域中已知的另一種形式。
[0017]如圖2所示，控制系統(tǒng)30可包括配合成響應(yīng)于各種不同輸入而調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)22和/或冷卻系統(tǒng)28的運(yùn)轉(zhuǎn)的構(gòu)件。具體地，控制系統(tǒng)30可包括機(jī)車控制器42和單獨(dú)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44。機(jī)車控制器42可位于機(jī)器10的操作室附近并且配置成接收來(lái)自操作員的輸入和響應(yīng)地調(diào)節(jié)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)(例如，指令發(fā)動(dòng)機(jī)22的期望轉(zhuǎn)速和/或調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)24對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)22施加的負(fù)荷)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可位于發(fā)動(dòng)機(jī)22附近(例如，車身12內(nèi))并且構(gòu)造成響應(yīng)于來(lái)自機(jī)車控制器42的指令和/或發(fā)動(dòng)機(jī)22和/或冷卻系統(tǒng)28的各種測(cè)定的性能參數(shù)而調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)(例如，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和/或負(fù)荷加以限制，選擇性地使發(fā)動(dòng)機(jī)22停機(jī)，停止特定功能等)。設(shè)想如果希望的話，機(jī)車和發(fā)動(dòng)機(jī)控制器42、44可以替代地實(shí)施為同一控制器的不同模塊。
[0018]各機(jī)車和發(fā)動(dòng)機(jī)控制器42、44可包括單個(gè)微處理器或多個(gè)微處理器，所述微處理器包括用于控制相關(guān)構(gòu)件的操作的裝置。許多市售微處理器可以配置成執(zhí)行控制器42、44的功能?？刂破?2、44均可包括存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)裝置、處理器、計(jì)時(shí)器和任何其它用于運(yùn)行應(yīng)用程序的構(gòu)件。各種其它回路可以與控制器42、44相關(guān)，例如電源電路、信號(hào)調(diào)節(jié)電路、螺線管驅(qū)動(dòng)器電路和其它類型的電路。
[0019]由控制系統(tǒng)30接收的不同輸入可尤其包括操作員期望的行駛速度(例如，等級(jí)設(shè)定)、目的地、任務(wù)分配、實(shí)際冷卻液壓力、實(shí)際冷卻液溫度、實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)油壓、實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)油溫、實(shí)際冷卻液液位、實(shí)際油位、實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和本領(lǐng)域中公知的其它輸入。操作員期望的行駛速度、目的地和任務(wù)分配可經(jīng)由位于機(jī)器10的操作室內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)接口裝置46提供給機(jī)車控制器42。實(shí)際冷卻液壓力、冷卻液溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)油壓、發(fā)動(dòng)機(jī)油溫、冷卻液液位、油位和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)不同的傳感器48(例如，油壓傳感器48a、油溫傳感器48b、冷卻液壓力傳感器48c、冷卻液溫度傳感器48d、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器48e和一個(gè)或多個(gè)冷卻液液位傳感器48f)提供給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44。這些傳感器48中的每個(gè)傳感器都可布置在相關(guān)的構(gòu)件和系統(tǒng)附近和其內(nèi)的任何位置并且配置成產(chǎn)生指示測(cè)定參數(shù)的實(shí)際值的信號(hào)。這些信號(hào)可被引導(dǎo)到發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44以進(jìn)行進(jìn)一步處理。
[0020]圖3-5是與不同示例性公開的操作方法相關(guān)的圖示。下文將更詳細(xì)地討論這些圖以進(jìn)一步說(shuō)明所公開的思想。
[0021]工業(yè)話用件
[0022]所公開的控制系統(tǒng)可適用于其中相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)在完成所分配的任務(wù)期間繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)很重要的任何移動(dòng)式機(jī)器。所公開的控制系統(tǒng)可提供采用至少兩種不同方式使發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，包括當(dāng)冷卻液溫度升高、冷卻液壓力低和/或冷卻液數(shù)據(jù)被錯(cuò)誤地傳送時(shí)基于油溫來(lái)管理發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷；以及當(dāng)相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)正接近無(wú)法接受的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)禁止對(duì)移動(dòng)式機(jī)器的任務(wù)分配。現(xiàn)在將參考圖3-5說(shuō)明這兩種不同的控制方法。
[0023]如圖3所示，第一控制方法可開始于發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44在完成已經(jīng)分配的任務(wù)期間監(jiān)視與冷卻系統(tǒng)28和發(fā)動(dòng)機(jī)22相關(guān)的溫度。具體地，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可將實(shí)際冷卻液溫度(由傳感器48c提供)與實(shí)際油溫(由傳感器48b提供)之差與臨界差值進(jìn)行比較(步驟300)。正常情況下(B卩，當(dāng)還沒(méi)有發(fā)生大的故障時(shí))，冷卻液溫度應(yīng)該約等于油溫。例如，冷卻液溫度通常應(yīng)該處在油溫的約+/-8° F范圍內(nèi)。然而，當(dāng)冷卻液溫度與油溫之間存在明顯差異時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可推斷已發(fā)生嚴(yán)重故障并立即使發(fā)動(dòng)機(jī)22停機(jī)(步驟340)。在所公開的實(shí)施例中，冷卻液溫度與油溫之間的明顯差異可視為約50° F以上的差異?？梢韵氲桨l(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可在該時(shí)點(diǎn)(和發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44使發(fā)動(dòng)機(jī)22停機(jī)的所有其它時(shí)間)產(chǎn)生指示使發(fā)動(dòng)機(jī)22停機(jī)以對(duì)機(jī)器10進(jìn)行維修的狀態(tài)的標(biāo)記。
[0024]在確定冷卻液溫度與油溫之間的差異不超過(guò)臨界差值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44則可將實(shí)際油壓(由傳感器48a提供)與臨界壓力值進(jìn)行比較(步驟305)。低油壓會(huì)引起提供給發(fā)動(dòng)機(jī)22的構(gòu)件的潤(rùn)滑和冷卻不充分。因此，當(dāng)實(shí)際油壓過(guò)低(即，低于臨界壓力值)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可推斷已發(fā)生嚴(yán)重故障并響應(yīng)地使發(fā)動(dòng)機(jī)22立即停機(jī)(步驟340)。
[0025]然而，當(dāng)在步驟305發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44判定發(fā)動(dòng)機(jī)22的實(shí)際油壓高于臨界壓力值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44然后可確認(rèn)油壓傳感器48a和冷卻液壓力傳感器48c兩者都正常工作(步驟310)。發(fā)動(dòng)機(jī)44可通過(guò)查看任何電壓故障是否有效并與任一傳感器48a、48c相關(guān)來(lái)確認(rèn)該工作情況。
[0026]如果在步驟310發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44判定壓力傳感器48a或48c中的一個(gè)或多個(gè)不正常工作，則發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可推斷不能出于控制目的而依賴于由這些傳感器產(chǎn)生的信號(hào)的值。然而，這并不意味著發(fā)動(dòng)機(jī)22必須立即停機(jī)，因?yàn)闆](méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)22由于冷卻或潤(rùn)滑的缺乏而處于故障危險(xiǎn)之中的證據(jù)。作為替代，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可起動(dòng)計(jì)時(shí)器(步驟325)并且不論來(lái)自失效的壓力傳感器的信號(hào)值如何都允許發(fā)動(dòng)機(jī)22在分散的時(shí)間段運(yùn)轉(zhuǎn)。特別地，在起動(dòng)計(jì)時(shí)器之后，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可繼續(xù)將經(jīng)過(guò)的時(shí)間段與允許的時(shí)間段進(jìn)行比較(步驟330)，并基于該比較來(lái)允許該發(fā)動(dòng)機(jī)22以“半保護(hù)”運(yùn)轉(zhuǎn)模式運(yùn)轉(zhuǎn)。在半保護(hù)運(yùn)轉(zhuǎn)模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可忽略來(lái)自壓力傳感器48a、48c的信號(hào)。在允許的時(shí)間段已經(jīng)過(guò)去之后，控制可轉(zhuǎn)入步驟340，在該步驟發(fā)動(dòng)機(jī)22停機(jī)。在一個(gè)實(shí)施例中，該允許時(shí)間段可為約5天。該時(shí)間段可允許機(jī)器10的操作員移動(dòng)到更方便的停機(jī)地點(diǎn)，完成當(dāng)前任務(wù)，和/或在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)之前嘗試并診斷和解決傳感器故障的誘因。應(yīng)該指出的是，在以半保護(hù)模式運(yùn)轉(zhuǎn)期間，其它保護(hù)策略(例如，最高油溫策略)仍可適用。
[0027]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44在步驟310判定還沒(méi)有發(fā)生壓力傳感器故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44則可判定冷卻系統(tǒng)28的壓力是否低。亦即，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可將來(lái)自冷卻液壓力傳感器48c的信號(hào)與低壓力臨界值進(jìn)行比較并檢查是否至少在最小的時(shí)間量建立低壓力值(步驟315)。在一個(gè)示例中，最低時(shí)間量可為約2分鐘。如果冷卻液壓力高于低壓力臨界值或不是始終低，則發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可允許發(fā)動(dòng)機(jī)22正常運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟320)。
[0028]低冷卻液壓力信號(hào)可指示冷卻液泄漏和無(wú)法正確地冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)22。然而，即使對(duì)于低冷卻液壓力，也依然能充分保持發(fā)動(dòng)機(jī)22低于破壞性的溫度水平。因此，如果在步驟315，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44判定實(shí)際冷卻液壓力低，則發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可查看來(lái)自油溫傳感器48b的信號(hào)是否正被接收并有效(例如，在預(yù)期范圍內(nèi))(步驟345)。如果來(lái)自油溫傳感器48b的信號(hào)未被接收和/或無(wú)效，則發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可轉(zhuǎn)入步驟340并立即將發(fā)動(dòng)機(jī)22停機(jī)。
[0029]然而，如果在步驟345發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44判定油溫傳感器48正產(chǎn)生有效信號(hào)并將其發(fā)送到發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44，則發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可查看兩個(gè)冷卻液液位傳感器48f是否正常工作以及冷卻系統(tǒng)28是否具有殘留冷卻液供給(步驟350)。如果這些條件中的任一條件不真實(shí)，則發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可轉(zhuǎn)入步驟340并立即使發(fā)動(dòng)機(jī)22停機(jī)，因?yàn)樵跊](méi)有冷卻液的情況下無(wú)法充分冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)22和/或在不了解殘留冷卻液液位的情況下使發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)過(guò)大。兩個(gè)冷卻液液位傳感器48f的狀態(tài)可作為冗余測(cè)量確定，以幫助確保對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的適當(dāng)控制。設(shè)想如果希望的話，控制可替代地基于來(lái)自單個(gè)冷卻液液位傳感器48f的信息。
[0030]當(dāng)在步驟350發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44判定兩個(gè)冷卻液液位傳感器48f都正常工作且冷卻系統(tǒng)28內(nèi)保持冷卻液的充分供給(即使冷卻液壓力低)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可允許發(fā)動(dòng)機(jī)22以“穿越”模式運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟355)。該穿越運(yùn)轉(zhuǎn)模式可包括其中不論冷卻液溫度或壓力如何都直接基于測(cè)定的油壓來(lái)精確地調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)22上的負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)油溫在期望的溫度范圍內(nèi)上升，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷可降低以將發(fā)動(dòng)機(jī)油溫降低到該范圍內(nèi)，且反之亦然。可通過(guò)將機(jī)器10的行駛速度限制為與該溫度對(duì)應(yīng)的特定等級(jí)設(shè)定來(lái)選擇性地調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)22的負(fù)荷。不論操作員提供給機(jī)車控制器42的指令如何，都可施加該限制。因此，當(dāng)機(jī)車控制器42根據(jù)操作員要求而指令比限制設(shè)定高的速度等級(jí)設(shè)定時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可將該限制傳送給機(jī)車控制器42并拒絕服從該指令。然而，在貫穿機(jī)器10運(yùn)轉(zhuǎn)的任何時(shí)間，如果實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)油溫上升到期望范圍(例如，上升到約250° F)以上，則發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可立即使發(fā)動(dòng)機(jī)22停機(jī)。
[0031]利用該第一控制方法，機(jī)器10能夠在否則它通常將停機(jī)的選定時(shí)間繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，在油和/或冷卻液壓力故障狀況下，機(jī)器10可設(shè)有運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間窗，其允許機(jī)器10在被停機(jī)和維修之前完成其當(dāng)前任務(wù)。此外，在低冷卻液壓力期間，只要發(fā)動(dòng)機(jī)22可以維持在期望的溫度范圍內(nèi)并低于最高溫度水平，運(yùn)轉(zhuǎn)就可繼續(xù)，即使以基于發(fā)動(dòng)機(jī)22的實(shí)際溫度的降低的水平運(yùn)轉(zhuǎn)。這可提供“跛行模式”功能，這降低了機(jī)器10在不方便的地點(diǎn)或時(shí)間滯留的可能性。
[0032]圖4所示的第二控制方法可致力于當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)22在新任務(wù)期間將經(jīng)歷過(guò)熱的可能性高時(shí)禁止機(jī)器10被分配和從事新任務(wù)。該方法可在機(jī)器10的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中連續(xù)執(zhí)行(例如，與上述第一方法同時(shí)執(zhí)行)，并且可以不受第一方法限制或與第一方法根本不相關(guān)。如圖4所示，第二方法可開始于發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44將發(fā)動(dòng)機(jī)22的實(shí)際油壓(由油壓傳感器48a測(cè)量)與停機(jī)油壓值進(jìn)行比較(步驟400)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)22的實(shí)際油壓約等于或小于停機(jī)油壓值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可推斷發(fā)動(dòng)機(jī)22沒(méi)有受到充分的冷卻或潤(rùn)滑。在此狀況下，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可立即使發(fā)動(dòng)機(jī)22停機(jī)(步驟405)以減小由于當(dāng)前狀態(tài)而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)22造成的損壞量。
[0033]只要實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)油壓高于停機(jī)油壓水平，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44就可允許完成當(dāng)前任務(wù)。然而，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44仍可配置成檢測(cè)指示未來(lái)低壓狀態(tài)的狀態(tài)并相應(yīng)地作出響應(yīng)。特別地，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可構(gòu)造成將實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)油壓與正常壓力臨界值進(jìn)行比較(步驟410)。如在圖5所示的控制脈譜圖500中可見(jiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)22的可能的油壓值的范圍已被分為多個(gè)區(qū)域。這些區(qū)域包括正常區(qū)域510、警告區(qū)域520和停機(jī)區(qū)域530。當(dāng)實(shí)際油壓值超過(guò)基于速度的停機(jī)壓力值時(shí)，實(shí)際油壓值處在停機(jī)壓力區(qū)域530內(nèi)。只要實(shí)際油壓值低于基于速度的正常壓力臨界值，實(shí)際壓力值就處在正常區(qū)域510內(nèi)并且發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44不會(huì)采取明顯的動(dòng)作(即，不會(huì)重置計(jì)時(shí)器-步驟415，這將在下文更詳細(xì)地描述)。然而，當(dāng)實(shí)際油壓值大于正常壓力臨界值并低于停機(jī)壓力值時(shí)，實(shí)際油壓值處在警告區(qū)域520內(nèi)。
[0034]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)油壓值處在警告區(qū)域520內(nèi)時(shí)，油壓值可指示即將發(fā)生的發(fā)動(dòng)機(jī)22過(guò)熱事件。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可采取另外的動(dòng)作以確認(rèn)即將發(fā)生的過(guò)熱事件的可能性。具體地，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可將發(fā)動(dòng)機(jī)22的實(shí)際油溫(由傳感器48b提供)與高溫臨界值進(jìn)行比較并將發(fā)動(dòng)機(jī)22的實(shí)際轉(zhuǎn)速(由傳感器48e提供)與低轉(zhuǎn)速臨界值進(jìn)行比較(步驟420)。在該公開的實(shí)施例中，高溫臨界值可為約180° F，而低轉(zhuǎn)速臨界值可為約400rpm。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)22的實(shí)際油溫低于高溫臨界值且發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速低于低轉(zhuǎn)速臨界值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)22過(guò)熱的可能性低并且發(fā)動(dòng)機(jī)44可以不采取進(jìn)一步的動(dòng)作?？刂瓶蓮牟襟E420經(jīng)步驟415轉(zhuǎn)入步驟400。
[0035]然而，如果在步驟420發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44判定實(shí)際油溫高于約180° F和/或發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速大于約400rpm，則發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可起動(dòng)計(jì)時(shí)器(步驟425)并將經(jīng)過(guò)的時(shí)間量與臨界時(shí)間值進(jìn)行比較(步驟430)。只要經(jīng)過(guò)的時(shí)間還沒(méi)有超過(guò)臨界時(shí)間值，控制就可返回步驟400并重復(fù)上述循環(huán)。如果在步驟400-430重復(fù)期間的任何時(shí)間，實(shí)際油壓降到警告區(qū)域520以下，實(shí)際溫度低于約180° F，和/或?qū)嶋H發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于約400rpm，則可停止并重置由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44在步驟425起動(dòng)的計(jì)時(shí)器。該狀況可表示，盡管某些參數(shù)可能已偏離正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但它們并未偏離到足以表明發(fā)動(dòng)機(jī)22存在問(wèn)題。
[0036]在完成步驟400-430期間，當(dāng)經(jīng)過(guò)的時(shí)間超過(guò)臨界時(shí)間值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可產(chǎn)生指示該狀況的標(biāo)記(步驟435)。該標(biāo)記可包含與實(shí)際油壓、實(shí)際溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和相關(guān)的時(shí)長(zhǎng)有關(guān)的信息，以及與在新任務(wù)的分配和/或開始之前應(yīng)該執(zhí)行的維修有關(guān)的指令。如果在新任務(wù)的開始之前沒(méi)有完成維修，則發(fā)動(dòng)機(jī)22在該新任務(wù)期間將經(jīng)歷過(guò)熱事件的可能性高。
[0037]發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可監(jiān)視在步驟435產(chǎn)生的標(biāo)記的狀態(tài)，以判定是否已執(zhí)行所需的維修(步驟440)。在一個(gè)例子中，該維修可僅包括檢查發(fā)動(dòng)機(jī)22和/或冷卻系統(tǒng)28以及去除該標(biāo)記。在另一個(gè)例子中，該維修可包括執(zhí)行例行維護(hù)和/或發(fā)生故障的構(gòu)件或系統(tǒng)的修理或更換。不論狀況如何，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44都可僅允許在于步驟435產(chǎn)生的標(biāo)記被去除之后分配和/或開始新任務(wù)(步驟445)。否則，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器44可禁止新任務(wù)的分配和/或開始(步驟450)。在步驟445或450中的任一步驟完成之后，控制可返回步驟400。
[0038]利用該第二控制方法，機(jī)器10能避免發(fā)動(dòng)機(jī)在任務(wù)的中途停機(jī)。具體地，可禁止經(jīng)歷該事件的可能性高的機(jī)器10開始新任務(wù)，而是代之以在該事件發(fā)生之前進(jìn)行維修。這可幫助防止機(jī)器10在不方便的時(shí)間和地點(diǎn)滯留。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將顯而易見(jiàn)的是，可以對(duì)本發(fā)明的控制系統(tǒng)作出各種修改和變更。根據(jù)本說(shuō)明書和本文中公開的實(shí)踐，該控制系統(tǒng)的其它實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員說(shuō)將顯而易見(jiàn)。本說(shuō)明書和示例應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為只是示例性的，本發(fā)明的真實(shí)范圍由以下權(quán)利要求和它們的等同物來(lái)表示。
【權(quán)利要求】
1.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)，包括: 冷卻液壓力傳感器，其配置成產(chǎn)生指示循環(huán)通過(guò)該發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液的壓力的第一信號(hào); 油壓傳感器，其配置成產(chǎn)生指示循環(huán)通過(guò)該發(fā)動(dòng)機(jī)的油的壓力的第二信號(hào)；和 控制器，所述控制器與所述冷卻液壓力傳感器和所述油壓傳感器通信且配置成: 確定所述冷卻液壓力傳感器和所述油壓傳感器在所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間的工作情況；和 當(dāng)確定所述冷卻液壓力傳感器或所述油壓傳感器不工作時(shí)，選擇性地允許所述發(fā)動(dòng)機(jī)以半保護(hù)模式運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中: 所述控制器還配置成跟蹤自確定所述冷卻液壓力傳感器或所述油壓傳感器不工作以來(lái)經(jīng)過(guò)的時(shí)間量；和 所述控制器配置成只要所述經(jīng)過(guò)的時(shí)間量小于臨界時(shí)間段，就允許所述發(fā)動(dòng)機(jī)只以所述半保護(hù)模式運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中，所述臨界時(shí)間段是足以允許其中安裝有所述發(fā)動(dòng)機(jī)的移動(dòng)式機(jī)器移動(dòng)到維修地點(diǎn)的時(shí)間段。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制器還配置成當(dāng)所述經(jīng)過(guò)的時(shí)間量約等于所述臨界時(shí)間段時(shí)使所述發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，還包括油溫傳感器，所述油溫傳感器配置成產(chǎn)生指示循環(huán)通過(guò)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的油的溫度的第三信號(hào)，其中所述控制器還配置成: 將所述冷卻液的壓力與臨界壓力值進(jìn)行比較； 判定所述油溫傳感器的工作情況；并且 當(dāng)所述冷卻液的壓力小于所述臨界壓力值時(shí)，直接基于所述第三信號(hào)選擇性地調(diào)節(jié)所述發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)荷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，還包括冷卻液液位傳感器，所述冷卻液液位傳感器配置成產(chǎn)生指示可用于循環(huán)通過(guò)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液的量的第四信號(hào)，其中所述控制器配置成僅在所述第四信號(hào)指示可用冷卻液量大于臨界量時(shí)直接基于所述第三信號(hào)來(lái)選擇性地調(diào)節(jié)所述發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)荷。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其中: 所述冷卻液液位傳感器是第一冷卻液液位傳感器； 所述控制系統(tǒng)還包括第二冷卻液液位傳感器，所述第二冷卻液液位傳感器產(chǎn)生指示可用于循環(huán)通過(guò)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液的量的第五信號(hào)；和 所述控制器配置成僅在所述第四信號(hào)和所述第五信號(hào)兩者都指示可用冷卻液量大于臨界量時(shí)直接基于所述第三信號(hào)來(lái)選擇性地調(diào)節(jié)所述發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)荷。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制器配置成在判定所述冷卻液液位傳感器不工作時(shí)或者在所述第四信號(hào)指示可用冷卻液量小于所述臨界量時(shí)使所述發(fā)動(dòng)機(jī)立即停機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，還包括冷卻液溫度傳感器，所述冷卻液溫度傳感器配置成產(chǎn)生指示循環(huán)通過(guò)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液的溫度的第四信號(hào)，其中所述控制器還配置成在所述冷卻液的溫度與所述油溫之差超過(guò)臨界差值時(shí)使所述發(fā)動(dòng)機(jī)立即停機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制器配置成: 僅在所述冷卻液的壓力小于所述臨界壓力值持續(xù)至少臨界時(shí)間段時(shí)，直接基于所述第三信號(hào)來(lái)選擇性地調(diào)節(jié)所述發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)荷；和 當(dāng)所述冷卻液的壓力小于所述臨界壓力持續(xù)小于所述臨界時(shí)間段的時(shí)間段時(shí)，基于操作員要求的轉(zhuǎn)速來(lái)選擇性地調(diào)節(jié)所述發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)荷。
【文檔編號(hào)】F02B77/08GK104213979SQ201410241800
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月3日
【發(fā)明者】C·W·蒙特戈梅利, D·J·梅拉斯, B·S·西爾弗斯 申請(qǐng)人:易安迪機(jī)車公司