專利名稱：帶換向操縱的機(jī)械控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械(機(jī)器)控制系統(tǒng)，更具體地涉及一種帶換向操縱的機(jī)械控 制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在操作機(jī)械期間，可能希望改變機(jī)械的推進(jìn)方向(即，前進(jìn)或后退)。當(dāng)要求這樣 的方向改變時(shí)，機(jī)械控制系統(tǒng)首先控制動(dòng)力傳動(dòng)系以阻滯(制動(dòng)，減速，retard)在當(dāng)前方 向上的運(yùn)動(dòng)。通常，通過(guò)調(diào)節(jié)變速器(例如降檔)以將動(dòng)力驅(qū)入發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)起動(dòng)該阻滯事件， 從而利用寄生損失來(lái)使機(jī)械減速。將動(dòng)力驅(qū)入發(fā)動(dòng)機(jī)通常致使發(fā)動(dòng)機(jī)速度增加。如果在阻 滯階段期間為發(fā)動(dòng)機(jī)供給燃料，則發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生可能與正被耗散的動(dòng)力沖突的動(dòng)力。這一 點(diǎn)可能降低發(fā)動(dòng)機(jī)的阻滯能力。因此，在阻滯事件期間，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給被降低或切 斷。在機(jī)械開始沿相反方向行駛時(shí)推進(jìn)方向改變事件的阻滯階段終止，而加速階段開 始。在加速階段中，變速器不再將動(dòng)力引入發(fā)動(dòng)機(jī)，而寄生損失使發(fā)動(dòng)機(jī)減速。另外，控制系 統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)施加加速載荷，這使得發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)變速器傳送任何在阻滯階段中吸收的動(dòng)力。這 一點(diǎn)進(jìn)一步有助于發(fā)動(dòng)機(jī)速度的降低。為抵抗發(fā)動(dòng)機(jī)速度的降低并產(chǎn)生充分的轉(zhuǎn)矩以滿足 加速要求，控制系統(tǒng)恢復(fù)或增加對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給。然而，在恢復(fù)或增加燃料與產(chǎn)生足以 滿足加速要求的量的轉(zhuǎn)矩之間存在一遲滯(滯后)。在該遲滯期間，發(fā)動(dòng)機(jī)速度可繼續(xù)減 低，可能甚至落到低于一最小希望速度。在推進(jìn)方向改變事件中，允許發(fā)動(dòng)機(jī)速度落到低于 該希望的最小速度可能不利地影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能。已使用的、在推進(jìn)方向改變事件中阻止發(fā)動(dòng)機(jī)速度落到低于希望的最小發(fā)動(dòng)機(jī)速 度的一種方法，在1988年9月6日授予Narita等人的美國(guó)專利No. 4，769，774 (‘ 774專 利)中公開。在推進(jìn)方向改變事件中，‘774專利中公開的系統(tǒng)判定何時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)速度在加 速并且終止燃料供給。當(dāng)進(jìn)行推進(jìn)方向改變事件時(shí)，系統(tǒng)持續(xù)地監(jiān)測(cè)車輛速度和發(fā)動(dòng)機(jī)速 度。當(dāng)車輛的地面速度接近零或者發(fā)動(dòng)機(jī)速度落到一略大于發(fā)動(dòng)機(jī)熄火速度的預(yù)定速度 時(shí)，系統(tǒng)恢復(fù)燃料供給。這便允許控制系統(tǒng)在車輛沿相反方向推進(jìn)之前恢復(fù)燃料供給。盡管'774專利中公開的系統(tǒng)在沿相反方向發(fā)生任何加速之前恢復(fù)燃料供給，發(fā) 動(dòng)機(jī)性能的改進(jìn)可能受到限制。特別是，控制系統(tǒng)僅利用一個(gè)預(yù)定的閾值速度來(lái)觸發(fā)燃料 供給的恢復(fù)以阻止發(fā)動(dòng)機(jī)速度落到低于一最小希望速度。然而，這樣的閾值可能不是對(duì)于 所有推進(jìn)方向改變事件都是有效的，因?yàn)閷?duì)于不同的方向改變事件，在加速階段中施加給 發(fā)動(dòng)機(jī)的載荷不同。增加的載荷可能在恢復(fù)燃料供給與產(chǎn)生足以滿足所述載荷的轉(zhuǎn)矩之間 引起更大的遲滯。這是因?yàn)樾枰L(zhǎng)的時(shí)間來(lái)產(chǎn)生更大量的轉(zhuǎn)矩。相反，較小的載荷可能 使在恢復(fù)燃料供給與產(chǎn)生足以滿足所述載荷的轉(zhuǎn)矩之間的遲滯最小。本發(fā)明的系統(tǒng)旨在克服一個(gè)或多個(gè)上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
—方面，本發(fā)明涉及一種用于操作動(dòng)力系統(tǒng)的方法。所述方法包括接收一用于推 進(jìn)方向改變的操作者要求。所述方法還包括將動(dòng)力引入一動(dòng)力源以及當(dāng)將動(dòng)力引入所述動(dòng) 力源時(shí)降低對(duì)所述動(dòng)力源的燃料供給。所述方法還包括使第一閾值速度基于通過(guò)向所述動(dòng) 力源引入動(dòng)力產(chǎn)生的動(dòng)力源速度，以及當(dāng)所述動(dòng)力源的速度落到低于所述第一閾值速度時(shí) 增加對(duì)所述動(dòng)力源的所述燃料供給。關(guān)于本發(fā)明的另一方面，提供了一種動(dòng)力系統(tǒng)。該動(dòng)力系統(tǒng)包括可操作地連接到 變速器的動(dòng)力源。動(dòng)力系統(tǒng)還包括至少一個(gè)操作者接口裝置/界面裝置，每個(gè)操作者接口 裝置構(gòu)造成產(chǎn)生一操作者要求。動(dòng)力系統(tǒng)還包括控制器。該控制器構(gòu)造成響應(yīng)于用于推進(jìn) 方向改變的操作者要求，使所述變速器將動(dòng)力引入所述動(dòng)力源。控制器還構(gòu)造成響應(yīng)于用 于推進(jìn)方向改變的操作者要求，當(dāng)所述變速器將動(dòng)力引入所述動(dòng)力源時(shí)降低對(duì)所述動(dòng)力源 的燃料供給?？刂破鬟€構(gòu)造成響應(yīng)于用于推進(jìn)方向改變的操作者要求，使第一閾值速度基 于由引入所述動(dòng)力源的動(dòng)力產(chǎn)生的動(dòng)力源速度。另外，控制器構(gòu)造成響應(yīng)于用于推進(jìn)方向 改變的操作者要求，當(dāng)所述動(dòng)力源的速度落到低于所述第一閾值速度時(shí)增加對(duì)所述動(dòng)力源 的所述燃料供給。


圖1是一示例性的機(jī)械的視圖；圖2是用于圖1的機(jī)械的示例性公開的操作者站的視圖；圖3是圖1的機(jī)械的示例性公開的動(dòng)力系統(tǒng)的概圖；以及圖4是用于操作圖3的動(dòng)力系統(tǒng)的示例性方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出一示例性機(jī)械10，所述機(jī)械具有共同作用以完成任務(wù)的多個(gè)系統(tǒng)和部 件。由機(jī)械10執(zhí)行的任務(wù)可能涉及具體的行業(yè)，如礦業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸、發(fā)電、或現(xiàn)有技 術(shù)中已知的任何其它行業(yè)。例如，機(jī)械10可實(shí)施為移動(dòng)式機(jī)械，如圖1所示的輪式裝載機(jī)、 公共汽車、公路拖運(yùn)卡車、或現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何其它類型的移動(dòng)式機(jī)械。機(jī)械10可包 括操作者站12、一個(gè)或多個(gè)牽引裝置14、用于驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)牽引裝置14的動(dòng)力系統(tǒng)16。如圖2所示，操作者站12可包括這樣的裝置，所述裝置接收來(lái)自機(jī)械操作者的表 示希望的機(jī)械行駛調(diào)度/操縱的輸入。具體地，操作者站12可包括一個(gè)或多個(gè)靠近操作者 座位20的操作者接口裝置18。操作者接口裝置18可通過(guò)產(chǎn)生表示希望的機(jī)械調(diào)度的位移 信號(hào)，來(lái)起動(dòng)機(jī)械10的運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，操作者接口裝置18可包括一左腳踏板22、 一右腳踏板24、以及一前進(jìn)-空檔-后退(FNR)選擇器26。當(dāng)操作者操縱左腳踏板22和 /或右腳踏板24 (即，將左和/或右腳踏板22和24移離空檔位置)時(shí)，操作者可期望和影 響相應(yīng)的機(jī)械行駛運(yùn)動(dòng)。另外，當(dāng)操作者將FNR選擇器26移動(dòng)到前進(jìn)、后退或空檔位置，操 作者可影響相應(yīng)的變速器操作模式，例如前進(jìn)、后退、或怠速?？稍O(shè)想，如希望可將除腳踏 板外的操作者接口裝置，例如操縱桿、操作桿、開關(guān)、旋鈕、盤輪和現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它裝 置，附加地或替代地設(shè)置在操作者站12內(nèi)用于機(jī)械10的行駛控制。另外，可省去FNR選擇 器26，而由其它的操作者輸入裝置影響變速器操作模式。
牽引裝置14(參照?qǐng)D1)可實(shí)施為位于機(jī)械10的每一側(cè)(僅示出一側(cè))的車輪。 或者，牽引裝置14可包括履帶、皮帶或其它已知的牽引裝置?？稍O(shè)想，機(jī)械10上的車輪的 任意組合可被驅(qū)動(dòng)和/或轉(zhuǎn)向。如圖3所示，動(dòng)力系統(tǒng)16可響應(yīng)于各種不同的操作者輸入和環(huán)境輸入驅(qū)動(dòng)牽引裝 置14 (參照?qǐng)D1)。動(dòng)力系統(tǒng)16可包括一動(dòng)力傳動(dòng)系28、一燃料系統(tǒng)30、以及一用于響應(yīng)于 一個(gè)或多個(gè)輸入而調(diào)整動(dòng)力系統(tǒng)16的操作的控制系統(tǒng)32。動(dòng)力傳動(dòng)系28可以是構(gòu)造成產(chǎn)生動(dòng)力并向牽引裝置14傳遞動(dòng)力的一體封裝裝 置。特別是，動(dòng)力傳動(dòng)系28可包括一可操作以產(chǎn)生動(dòng)力輸出的動(dòng)力源34以及一變速器36， 該變速器36被連接從而以有用的方式向牽引裝置14 (參照?qǐng)D1)傳遞動(dòng)力輸出。動(dòng)力源34可包括一內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有多個(gè)共同作用以產(chǎn)生機(jī)械的 或電氣的動(dòng)力輸出的子系統(tǒng)。為本發(fā)明的目的，動(dòng)力源34被圖示和說(shuō)明為四沖程柴油發(fā)動(dòng) 機(jī)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到，動(dòng)力源34可以是任何其它類型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，例如汽 油發(fā)動(dòng)機(jī)或氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。動(dòng)力源34內(nèi)所含的子系統(tǒng)可包括例如空氣進(jìn)入系統(tǒng)、排放系 統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)，或任何其它合適的系統(tǒng)。變速器36可實(shí)施成例如無(wú)級(jí)變速器(CVT)。變速器36可以是任何類型的無(wú)級(jí)變 速器，例如液壓式CVT、液壓機(jī)械式CVT、電氣式CVT、或本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的其它構(gòu) 型。另外，變速器36可包括驅(qū)動(dòng)元件38和從動(dòng)元件40。在圖3的示例性電氣式CVT中，驅(qū)動(dòng)元件38可以是一發(fā)電機(jī)，如交變場(chǎng)式 (alternating field-type)發(fā)電機(jī)，而從動(dòng)元件40可以是一構(gòu)造成從驅(qū)動(dòng)元件38接收動(dòng) 力的電機(jī)，如交變場(chǎng)式電機(jī)。驅(qū)動(dòng)元件38的發(fā)電機(jī)可以被連接以響應(yīng)于被引導(dǎo)至從動(dòng)元件 40的轉(zhuǎn)矩命令、經(jīng)由功率電子裝置42、利用電流驅(qū)動(dòng)從動(dòng)元件40的電機(jī)。在某些情況下，從 動(dòng)元件40的電機(jī)可替代地經(jīng)由功率電子裝置42來(lái)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)元件38的發(fā)電機(jī)?？稍O(shè)想，在 利用液壓式無(wú)級(jí)變速器的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)元件38可以是泵、如可變排量泵，而從動(dòng)元件40 可以是馬達(dá)，如可變排量馬達(dá)。從動(dòng)元件40可以通過(guò)管路流體連接到驅(qū)動(dòng)元件38，所述管 路為驅(qū)動(dòng)元件38和從動(dòng)元件40供給和送回流體，允許驅(qū)動(dòng)元件38通過(guò)流體壓力有效地驅(qū) 動(dòng)從動(dòng)元件40。功率電子裝置42可包括與發(fā)電機(jī)相關(guān)聯(lián)的部件和與電機(jī)相關(guān)聯(lián)的部件。例如，功率 電子裝置42可包括一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)變換器(未示出)，其構(gòu)造成將三相交變電力轉(zhuǎn)換成直流 (direct-phase)電力或者相反地進(jìn)行轉(zhuǎn)換。驅(qū)動(dòng)變換器可具有各種不同的電氣元件，包括絕 緣柵雙極晶體管(IGBT)、微處理器、電容器、存儲(chǔ)器、儲(chǔ)存裝置和任何其它類似的用于操作驅(qū) 動(dòng)元件38和從動(dòng)元件40的元件?？梢耘c驅(qū)動(dòng)變換器相關(guān)聯(lián)的其它部件包括電力供給線路、 信號(hào)調(diào)節(jié)線路、以及螺線管驅(qū)動(dòng)器線路及其它。另外，功率電子裝置42可包括分別與驅(qū)動(dòng)元 件38和從動(dòng)元件40連通的發(fā)電機(jī)熱沉/散熱裝置(未示出)和電機(jī)熱沉(未示出)。每個(gè) 熱沉可從功率電子裝置42的相應(yīng)部件吸收熱量并將所述熱量傳送到冷卻系統(tǒng)(未示出)。變速器36可以至少部分地利用左、右腳踏板22和24控制。亦即，當(dāng)左、右腳踏板 22和24被操作者操縱時(shí)，腳踏板可提供電信號(hào)，所述電信號(hào)以信號(hào)表示希望的從動(dòng)元件輸 出，例如希望的轉(zhuǎn)矩輸出和/或希望的速度界限。例如，左、右腳踏板22和24可具有一最 小位置并且可通過(guò)一位置范圍運(yùn)動(dòng)到一最大位置?？梢苑謩e與左、右腳踏板22和24相關(guān) 地設(shè)置傳感器44和46以感測(cè)其移動(dòng)位置，并響應(yīng)移動(dòng)位置產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)。傳感器44和46可以是任何能夠感測(cè)腳踏板22和24的位移的傳感器，例如開關(guān)或電位計(jì)。來(lái)自各傳感 器44和46的位移信號(hào)可以經(jīng)控制系統(tǒng)32引導(dǎo)到變速器36以控制從動(dòng)元件40的轉(zhuǎn)矩輸出。燃料系統(tǒng)30可包括共同作用以將加壓燃料的射束輸送到動(dòng)力源34的各燃燒室 (未示出)中的部件。具體地，燃料系統(tǒng)30可包括構(gòu)造成保持燃料供給的箱48和構(gòu)造成將 燃料加壓并通過(guò)共軌52將加壓的燃料引導(dǎo)到多個(gè)燃料噴射器(未示出)的燃料泵送裝置 50。燃料泵送裝置50可包括一個(gè)或多個(gè)泵送單元，所述泵送單元起作用以增加燃料 壓力并將一個(gè)或多個(gè)加壓的燃料流引導(dǎo)到共軌52。在一個(gè)示例中，燃料泵送裝置50可包 括串行布置并通過(guò)燃料管線58流體連接的低壓源54和高壓源56。低壓源54可以是一構(gòu) 造成為高壓源56提供低壓供給的傳送泵。高壓源56可以構(gòu)造成接收低壓供給并增加燃料 壓力。高壓源56可以通過(guò)燃料管線60連接到共軌52。可以在燃料管線60內(nèi)設(shè)置止回閥 (未示出)以提供從燃料泵送裝置50到共軌52的燃料單向流動(dòng)。低壓源54和高壓源56中的一個(gè)或二者可以可操作地連接到動(dòng)力源34并由與動(dòng) 力源34相關(guān)聯(lián)的曲軸62驅(qū)動(dòng)。低壓源54和/或高壓源56可以用本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易 見的任何方式與曲軸62連接，其中曲軸62的旋轉(zhuǎn)可引起泵驅(qū)動(dòng)軸的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)。例如，高壓 源56的泵驅(qū)動(dòng)軸64可以經(jīng)一齒輪系66連接到曲軸62。然而，可設(shè)想低壓源54和高壓源 56中的一個(gè)或二者可替代地被電氣地、液壓地、氣動(dòng)地或以任何其它合適的方式驅(qū)動(dòng)。控制系統(tǒng)32可調(diào)整動(dòng)力系統(tǒng)16的操作，并可包括用于感測(cè)不同的、分別表示發(fā)動(dòng) 機(jī)速度、變速器輸出和燃料供給率的參數(shù)的傳感器68、70和72。控制系統(tǒng)32還可以包括 一用于響應(yīng)于操作者要求、環(huán)境輸入以及從傳感器68、70和72接收的信號(hào)來(lái)調(diào)整動(dòng)力系統(tǒng) 16操作的控制器74?？稍O(shè)想，控制系統(tǒng)32可包括感測(cè)其它參數(shù)的附加傳感器，所述其它參 數(shù)可以是對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)16的操作有用的。傳感器68可以與動(dòng)力源34相關(guān)聯(lián)以感測(cè)出該動(dòng)力源的輸出速度，并且可以經(jīng)由 通信線路76與控制器74通信。在一個(gè)示例中，傳感器68可實(shí)施成一電磁拾波器類型的傳 感器，該傳感器與埋入動(dòng)力傳動(dòng)系28的旋轉(zhuǎn)部件、如曲軸62或飛輪內(nèi)的磁體相關(guān)聯(lián)。在動(dòng) 力源34操作期間，傳感器68可感測(cè)出由磁體產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并產(chǎn)生一與動(dòng)力源34的旋轉(zhuǎn) 速度相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。傳感器70可以與變速器36和/或牽引裝置14(參照?qǐng)D1)相關(guān)聯(lián)以感測(cè)出變速 器36的輸出和/或機(jī)械10的行駛速度，并且可以經(jīng)由通信線路78與控制器74通信。在 一個(gè)示例中，傳感器70可實(shí)施成一電磁拾波器類型的傳感器，該傳感器與埋入動(dòng)力傳動(dòng)系 28的旋轉(zhuǎn)部件、如變速器輸出軸80內(nèi)的磁體相關(guān)聯(lián)。在機(jī)械10操作期間，傳感器70可感 測(cè)出由磁體產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并產(chǎn)生一與變速器36的旋轉(zhuǎn)速度和/或機(jī)械10的相應(yīng)行駛速 度相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。傳感器72可以與燃料系統(tǒng)30相關(guān)聯(lián)以感測(cè)出正供給到動(dòng)力源34的燃料流量，并 且可以經(jīng)由通信線路82與控制器74通信。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器72可以是燃料流量傳 感器，該燃料流量傳感器位于燃料系統(tǒng)30內(nèi)或其附近用以監(jiān)測(cè)被噴射到動(dòng)力源34的燃燒 室(未示出)中的燃料流量?？稍O(shè)想，傳感器72可以是任何其它類型的、能夠感測(cè)出一表 示燃料進(jìn)入動(dòng)力源34的速度的參數(shù)的傳感器。
控制器74可響應(yīng)于操作者要求、環(huán)境輸入和從傳感器68、70和72接收的信號(hào)來(lái) 調(diào)整動(dòng)力系統(tǒng)16的操作。操作者要求可包括推進(jìn)幅值、推進(jìn)方向(即，前進(jìn)或后退)、車輛 速度、輸出轉(zhuǎn)矩或任何其它可能影響動(dòng)力傳動(dòng)系28的操作的要求?？梢栽诳刂破?4的存 儲(chǔ)器中存儲(chǔ)多個(gè)脈譜圖、算法、圖表、圖等以對(duì)表示操作者要求的不同信號(hào)進(jìn)行解讀。這種 信號(hào)可以是從FNR選擇器26、傳感器44，46和/或任何其它操作者接口裝置18接收的。在 判定操作者要求時(shí)，控制器74可從傳感器68、70和72接收附加的輸入，和/或可以接收環(huán) 境數(shù)據(jù)以確定用于操作動(dòng)力系統(tǒng)16的作用過(guò)程。一示例性操作者要求可以是機(jī)械10的推進(jìn)方向改變。操作者可通過(guò)致動(dòng)不同的 操作者接口裝置18來(lái)起動(dòng)這樣的要求?？刂破?4可從被致動(dòng)的接口裝置18接收信號(hào)并 將該信號(hào)與上述的脈譜圖、算法、圖表和圖相比較。該比較可使控制器74判定，操作者正在 要求一推進(jìn)方向改變。在這樣地判定后，控制器74可從當(dāng)前操作模式切換到推進(jìn)方向改變 模式。當(dāng)在推進(jìn)方向改變模式中進(jìn)行操作時(shí)，控制器74可使變速器36將動(dòng)力引向動(dòng)力 源34。這種動(dòng)力可以通過(guò)動(dòng)力源34的曲軸(未示出)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)耗散。因此，當(dāng)通過(guò)動(dòng) 力源34耗散動(dòng)力時(shí)，動(dòng)力源速度可增加。如果在推進(jìn)方向改變事件的阻滯階段中向動(dòng)力源 34供給燃料，則可使動(dòng)力源34產(chǎn)生動(dòng)力，這又會(huì)進(jìn)一步增加曲軸的旋轉(zhuǎn)速度。這一點(diǎn)可能 使動(dòng)力源速度增加到可能損害動(dòng)力源34的水平。另外，所產(chǎn)生的動(dòng)力可能與正被耗散以阻 滯機(jī)械10的當(dāng)前推進(jìn)的動(dòng)力沖突，從而降低動(dòng)力源34的阻滯能力。因此，會(huì)希望在推進(jìn)方 向改變事件的阻滯階段中降低或切斷對(duì)動(dòng)力源34的燃料供給。變速器36可繼續(xù)通過(guò)動(dòng)力源34耗散動(dòng)力，直到機(jī)械10達(dá)到一接近零/大致為零 的地面速度并且推進(jìn)改變事件的阻滯階段終止。在不將動(dòng)力引入動(dòng)力源34的情況下，寄生 損失可使動(dòng)力源速度減低。另外，當(dāng)加速階段開始時(shí)，控制器74可對(duì)動(dòng)力源34施加一加速 載荷，從而使動(dòng)力源34向變速器36傳送從阻滯階段剩余的任何動(dòng)力。這一點(diǎn)可進(jìn)一步有 助于降低動(dòng)力源速度。當(dāng)動(dòng)力源速度落到一第一閾值速度，控制器74可恢復(fù)對(duì)動(dòng)力源34 的燃料供給，并且可開始產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩以滿足加速要求。然而，在恢復(fù)燃料(供給)與產(chǎn)生足夠 量的轉(zhuǎn)矩以滿足加速要求之間可能存在遲滯。在該遲滯期間，動(dòng)力源速度可繼續(xù)減低。如 果動(dòng)力源速度落到低于一最小希望速度，動(dòng)力源34的性能會(huì)被破壞。最小希望速度可以是 任何速度，例如，高怠速速度、低怠速速度、熄火速度或任何其它動(dòng)力源速度。為阻止動(dòng)力源速度落到低于所述最小希望速度，可將可以恢復(fù)燃料供給的第一閾 值動(dòng)力源速度設(shè)定成高于動(dòng)力源34的最小希望速度。將第一閾值設(shè)定成較高的速度可使 燃料供給的恢復(fù)在推進(jìn)方向改變事件中較早地發(fā)生并且可以給動(dòng)力源34充分的時(shí)間來(lái)產(chǎn) 生足夠的轉(zhuǎn)矩輸出。在阻滯階段中出現(xiàn)的動(dòng)力源速度幅值可以是表示在加速階段中出現(xiàn)的 加速載荷。因此，第一閾值可以設(shè)定成一基于在阻滯階段中出現(xiàn)的最大動(dòng)力源速度的速度。 例如，如果在阻滯階段中出現(xiàn)的最大動(dòng)力源速度為大約2200rpm，則第一閾值可以設(shè)定為大 約2200rpm。當(dāng)動(dòng)力源速度落到低于大約2200rpm時(shí)恢復(fù)燃料供給可允許動(dòng)力源34足夠早 地恢復(fù)燃料供給以產(chǎn)生一足以滿足加速載荷的轉(zhuǎn)矩輸出并阻止動(dòng)力源速度落到低于最小 希望速度。對(duì)于某些推進(jìn)改變事件，施加給動(dòng)力源34的加速載荷可以是低到足以使在恢復(fù) 燃料供給與產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩之間的遲滯最小。在這種情況下，可能希望將第一閾值速度設(shè)定成最小希望的動(dòng)力源速度。例如，如果動(dòng)力源34的最小希望速度為大約ISOOrpm，則達(dá) 到大約1950rpm的動(dòng)力源速度可引起這樣的加速載荷，該加速載荷可以小到足以使在恢復(fù) 燃料供給與產(chǎn)生足夠轉(zhuǎn)矩之間的遲滯最小。因此，會(huì)希望將第二閾值設(shè)定成大約1950rpm。 如果在阻滯階段中出現(xiàn)的動(dòng)力源速度不超過(guò)第二閾值，則第一閾值可以設(shè)定成最小希望的 動(dòng)力源速度?？刂破?4可實(shí)施成單個(gè)微處理器或多個(gè)微處理器，所述單個(gè)微處理器或多個(gè)微 處理器用于響應(yīng)于不同的接收信號(hào)來(lái)控制動(dòng)力系統(tǒng)16的操作。大量商售的微處理器都可 被構(gòu)造成執(zhí)行控制器74的功能。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，控制器74可容易地實(shí)施成一能夠控制大量 機(jī)械功能的綜合機(jī)械微處理器。控制器74可包括存儲(chǔ)器、二級(jí)儲(chǔ)存裝置、處理器以及用于 運(yùn)行應(yīng)用程序的任何其它部件?？刂破?4可以聯(lián)接到各種不同的其它電路，如電力供給線 路，信號(hào)調(diào)節(jié)線路，螺線管驅(qū)動(dòng)器線路以及其它類型的線路。圖4示出一種用于控制動(dòng)力系統(tǒng)16的示例性方法。特別是，圖4是一表示在推進(jìn) 方向改變模式中使用和操作的示例性方法的流程圖。圖4將在下文中進(jìn)一步討論以更好地 說(shuō)明本發(fā)明的系統(tǒng)及其操作。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的動(dòng)力系統(tǒng)可改進(jìn)在推進(jìn)方向改變事件中的動(dòng)力源性能。特別是，本發(fā)明 的系統(tǒng)可調(diào)節(jié)閾值動(dòng)力源速度，在推進(jìn)方向改變事件的加速階段中，可以在該閾值動(dòng)力源 速度下恢復(fù)燃料供給。閾值動(dòng)力源速度可以被調(diào)節(jié)成，使得在推進(jìn)方向改變事件中足夠早 地恢復(fù)燃料供給以產(chǎn)生充分的轉(zhuǎn)矩，從而阻止動(dòng)力源的速度落到低于一最小希望速度。阻 止動(dòng)力源速度落到低于該最小希望速度可改進(jìn)動(dòng)力源的性能，并減小執(zhí)行方向改變事件所 需的時(shí)長(zhǎng)。下面說(shuō)明用于改變推進(jìn)方向的方法。如圖4所示，所述方法可以起始于控制器74從操作者接收到一表示希望改變推進(jìn) 方向的輸入(步驟200)時(shí)。例如，如果機(jī)械10正沿前進(jìn)方向推進(jìn)，則操作者可希望改變推 進(jìn)方向，并開始沿后退方向推進(jìn)機(jī)械10。這樣的信號(hào)可以在操作者操縱一個(gè)或多個(gè)操作者 接口裝置18時(shí)產(chǎn)生。例如，操作者可通過(guò)操縱左踏板22、右踏板24和/或FNR選擇器26
來(lái)產(chǎn)生信號(hào)。當(dāng)接收到表示改變推進(jìn)方向的信號(hào)時(shí)，控制器74可從當(dāng)前操作模式切換到推進(jìn) 方向改變模式(步驟202)。在切換到推進(jìn)方向改變模式后，控制器74可使變速器36阻滯 沿機(jī)械10正在行駛的當(dāng)前方向的推進(jìn)(步驟204)。這一點(diǎn)可以通過(guò)將動(dòng)力引向動(dòng)力源34、 從而利用寄生損失來(lái)阻滯推進(jìn)來(lái)執(zhí)行。應(yīng)當(dāng)理解，繼續(xù)向動(dòng)力源34供給燃料會(huì)使動(dòng)力源34 產(chǎn)生動(dòng)力。這樣產(chǎn)生的動(dòng)力可與被驅(qū)入動(dòng)力源34的動(dòng)力沖突，從而抵消(offset)或減少 用于阻滯機(jī)械10的當(dāng)前推進(jìn)的寄生損失。因此，在推進(jìn)方向改變事件的阻滯階段中，控制 器74可降低或終止對(duì)動(dòng)力源34的燃料供給。當(dāng)動(dòng)力源34正在耗散動(dòng)力時(shí)，控制器74可從傳感器68接收一表示動(dòng)力源34速 度的信號(hào)(步驟206)?；蛘呖稍O(shè)想，如果希望，控制器74可從其它傳感器接收信號(hào)，所述 信號(hào)涉及機(jī)械10的各種不同的可指示動(dòng)力源速度的參數(shù)。動(dòng)力源速度的幅值可影響到控 制器74在推進(jìn)方向改變事件中怎樣操作動(dòng)力系統(tǒng)16。例如，控制器74可操作動(dòng)力系統(tǒng)16 以將動(dòng)力源速度保持為高于一最小希望速度。該最小希望速度可以是例如高怠速速度、低 怠速速度、熄火速度或任何其它動(dòng)力源速度。
對(duì)于某些推進(jìn)方向改變事件，在加速階段中對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)16施加的加速要求可對(duì) 動(dòng)力源34施加這樣大的載荷，使得在燃料供給恢復(fù)與產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩輸出之間存在明顯 的遲滯。如果控制器74不采取預(yù)防性措施，該遲滯可允許動(dòng)力源速度落到低于第一閾值。 因此，可能希望將恢復(fù)燃料供給的第一閾值速度設(shè)定成一高于最小希望速度的速度。這一 點(diǎn)可使控制器74在推進(jìn)方向改變事件中更早地恢復(fù)對(duì)動(dòng)力源34的燃料供給，并使動(dòng)力源 34有充分的時(shí)間來(lái)產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩輸出。然而，對(duì)于其它推進(jìn)方向改變事件，加速要求可能 低到足以使在燃料供給恢復(fù)與產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩輸出之間的遲滯最小。對(duì)于這些方向改變事 件，可能希望將第一閾值速度設(shè)定成與最小希望速度相同的速度。例如，如果最小希望速度 為大約1800rpm，則當(dāng)在阻滯階段中動(dòng)力源34的速度不超過(guò)大約1950rpm時(shí)，在動(dòng)力源34 的燃料供給與產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩輸出之間的遲滯最小。為了判定是否將第一閾值設(shè)定成最小希望速度，控制器74可判定動(dòng)力源速度是 否超出第二閾值速度(步驟208)。第二閾值速度可以是在推進(jìn)方向改變事件的阻滯階段中 出現(xiàn)的最大動(dòng)力源速度，其可對(duì)應(yīng)于在燃料供給恢復(fù)與產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩輸出之間的最小遲 滯。例如，對(duì)于大約1800rpm的最小希望速度，第二閾值速度可以是大約1950rpm。如果控制器74判定動(dòng)力源速度尚未超出第二閾值速度(步驟208 否)，則控制器 74可判定是否可完成推進(jìn)方向改變事件的阻滯階段(步驟210)。這樣的判定可通過(guò)任意 數(shù)量的方法來(lái)做出。例如，因?yàn)榭梢援?dāng)機(jī)械10的地面速度達(dá)到接近零/近似為零時(shí)完成阻 滯階段，所以該判定可以是基于機(jī)械10的地面速度是否已達(dá)到接近零?？蛇M(jìn)行關(guān)于阻滯階段是否已完成的判定，以明確動(dòng)力源速度是否仍然可能超出第 二閾值速度。例如，如果阻滯階段沒有完成，而動(dòng)力源速度尚未超出第二閾值，則動(dòng)力源速 度仍然可能超出第二閾值速度。因此，如果控制器74判定阻滯階段沒有完成(步驟210 否)，則可以重復(fù)步驟204 (即，控制器74可繼續(xù)阻滯沿機(jī)械10正在行駛的當(dāng)前方向的推 進(jìn))。然而，如果控制器74判定阻滯階段已完成(步驟210:是)，則控制器74可將第一閾 值設(shè)定成最小希望速度(步驟212)。在執(zhí)行步驟208期間，如果控制器74判定動(dòng)力源速度已超出第二閾值(步驟208 是)，則控制器74可將第一閾值設(shè)定成一高于最小希望速度的速度(步驟214)。設(shè)定第一 閾值的速度可以是任何可在推進(jìn)方向改變事件的加速階段中阻止動(dòng)力源速度落到低于最 小希望速度的速度。例如，第一閾值速度可以設(shè)定成在阻滯階段中出現(xiàn)的最大動(dòng)力源速度。在提高第一閾值后，控制器74可判定阻滯階段是否已完成(步驟216)。這樣的判 定可通過(guò)任意數(shù)量的方法來(lái)做出。例如，因?yàn)榭梢援?dāng)機(jī)械10的地面速度達(dá)到接近零時(shí)完成 阻滯階段，所以該判定可以是基于機(jī)械10的地面速度是否已達(dá)到接近零。可進(jìn)行關(guān)于阻滯階段是否已完成的判定，以明確動(dòng)力源速度是否仍然可能繼續(xù)增 加。動(dòng)力源速度的任何增加都會(huì)影響設(shè)定第一閾值的速度。因此，如果控制器74判定阻滯 階段沒有完成(步驟216 否)，控制器74可繼續(xù)阻滯機(jī)械10的當(dāng)前推進(jìn)，并從傳感器68 接收表示動(dòng)力源34速度的信號(hào)(步驟218)。在接收所述信號(hào)后，控制器74可判定動(dòng)力源速度是否正在增加(步驟220)。如果 控制器74判定動(dòng)力源速度正在增加(步驟220 是)，則重復(fù)步驟214 (即，控制器74可將第 一閾值設(shè)定成一高于最小希望速度的速度，例如，在阻滯階段中出現(xiàn)的最大動(dòng)力源速度)。 然而，如果控制器74判定動(dòng)力源速度不是正在增加(步驟220 否)，則重復(fù)步驟216 (即，控制器74可判定阻滯階段是否完成)。一旦阻滯階段完成，變速器36可停止將動(dòng)力引入動(dòng)力源34，寄生損失可使動(dòng)力源 速度減低。另外，隨著加速階段開始，控制器74可對(duì)動(dòng)力源34施加一加速載荷，從而使動(dòng) 力源34向變速器36傳遞任何從阻滯階段留下的動(dòng)力。這一點(diǎn)可進(jìn)一步有助于降低動(dòng)力源 速度。因此，如果控制器74判定阻滯階段已完成(步驟216:是)或在執(zhí)行步驟212(即， 將第一閾值設(shè)定成最小希望速度)后，控制器74可從傳感器68接收表示動(dòng)力源34速度的 信號(hào)(步驟222)。控制器74可分析感測(cè)到的動(dòng)力源速度并判定動(dòng)力源速度是否已達(dá)到第一閾值 (步驟224)。如果控制器74判定動(dòng)力源速度尚未達(dá)到第一閾值(步驟224:否)，則重復(fù)步 驟222 (即，控制器74可繼續(xù)從傳感器68接收表示動(dòng)力源34速度的信號(hào))。然而，如果控 制器74判定動(dòng)力源速度已達(dá)到第一閾值速度(步驟224 是)，則控制器74可恢復(fù)對(duì)動(dòng)力 源34的燃料供給(步驟226)。在恢復(fù)對(duì)動(dòng)力源34的燃料供給后，控制器74可恢復(fù)以初始 操作模式工作(步驟228)，在切換到推進(jìn)方向改變模式之前控制器74以該初始操作模式工 作。一旦恢復(fù)以初始操作模式工作，所述方法終止。對(duì)于大量推進(jìn)方向改變事件，調(diào)節(jié)恢復(fù)燃料供給的閾值可改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)性能。特別 是，對(duì)于大量的、在執(zhí)行不同的推進(jìn)方向改變事件時(shí)可能出現(xiàn)的加速載荷，通過(guò)基于在推進(jìn) 方向改變事件的阻滯階段中出現(xiàn)的動(dòng)力源速度來(lái)設(shè)定閾值，可阻止動(dòng)力源的速度落到低于 最小希望速度。阻止動(dòng)力源速度落到低于最小希望速度可改進(jìn)動(dòng)力源性能。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可對(duì)本發(fā)明的 系統(tǒng)做出各種不同的修改和變型。通過(guò)考慮此處公開的說(shuō)明書，其它實(shí)施例是本領(lǐng)域技術(shù) 人員所能顯見的。說(shuō)明書和示例都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為僅是示例性的，真正的范圍由以下權(quán)利要求及 其等同方案表明。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)力系統(tǒng)(16)，包括可操作地連接到變速器(36)的動(dòng)力源(34)；至少一個(gè)操作者接口裝置(18)，每個(gè)操作者接口裝置構(gòu)造成產(chǎn)生操作者要求；和 控制器(74)，該控制器構(gòu)造成響應(yīng)于一用于推進(jìn)方向改變的操作者要求 使所述變速器將動(dòng)力引入所述動(dòng)力源；當(dāng)所述變速器將動(dòng)力引入所述動(dòng)力源時(shí)降低對(duì)所述動(dòng)力源的燃料供給； 使第一閾值速度基于由引入所述動(dòng)力源的動(dòng)力產(chǎn)生的動(dòng)力源速度；以及 當(dāng)所述動(dòng)力源的速度落到低于所述第一閾值速度時(shí)增加對(duì)所述動(dòng)力源的所述燃料供給。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還構(gòu)造成，當(dāng)由引入所述動(dòng)力 源的動(dòng)力產(chǎn)生的所述動(dòng)力源速度不超出一第二閾值速度時(shí)，將所述第一閾值速度設(shè)定成一 最小速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還構(gòu)造成，當(dāng)由引入所述動(dòng)力 源的動(dòng)力產(chǎn)生的所述動(dòng)力源速度超出一第二閾值速度時(shí)，將所述第一閾值速度設(shè)定成高于 所述最小速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還構(gòu)造成，當(dāng)由引入所述動(dòng)力 源的動(dòng)力產(chǎn)生的所述動(dòng)力源速度超出一第二閾值速度時(shí)，將所述第一閾值速度設(shè)定成由引 入所述動(dòng)力源的動(dòng)力產(chǎn)生的最大動(dòng)力源速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還構(gòu)造成，當(dāng)向所述動(dòng)力源引 入動(dòng)力時(shí)終止對(duì)所述動(dòng)力源的所述燃料供給，而當(dāng)所述動(dòng)力源的速度落到低于所述第一閾 值速度時(shí)恢復(fù)對(duì)所述動(dòng)力源的所述燃料供給。
6.一種用于操作動(dòng)力系統(tǒng)(16)的方法，包括 接收用于推進(jìn)方向改變的操作者要求；將動(dòng)力引入動(dòng)力源(34)；當(dāng)將動(dòng)力引入所述動(dòng)力源時(shí)降低對(duì)所述動(dòng)力源的燃料供給；使第一閾值速度基于通過(guò)向所述動(dòng)力源引入動(dòng)力產(chǎn)生的動(dòng)力源速度；以及當(dāng)所述動(dòng)力源的速度落到低于所述第一閾值速度時(shí)增加對(duì)所述動(dòng)力源的所述燃料供給。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，還包括當(dāng)通過(guò)向所述動(dòng)力源引入動(dòng)力產(chǎn)生的 所述動(dòng)力源速度不超出一第二閾值速度時(shí)，將所述第一閾值速度設(shè)定成一最小速度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，還包括當(dāng)通過(guò)向所述動(dòng)力源引入動(dòng)力產(chǎn)生的 所述動(dòng)力源速度超出一第二閾值速度時(shí)，將所述第一閾值速度設(shè)定成高于所述最小速度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于，還包括當(dāng)通過(guò)向所述動(dòng)力源引入動(dòng)力產(chǎn)生的 所述動(dòng)力源速度超出一第二閾值速度時(shí)，將所述第一閾值速度設(shè)定成通過(guò)向所述動(dòng)力源引 入動(dòng)力產(chǎn)生的最大動(dòng)力源速度。
10.一種機(jī)械(10)，包括 至少一個(gè)牽引裝置(14)；和根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的動(dòng)力系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于操作動(dòng)力系統(tǒng)(16)的方法。所述方法包括接收一用于推進(jìn)方向改變的操作者要求。所述方法還包括將動(dòng)力引入一動(dòng)力源(34)以及當(dāng)將動(dòng)力引入所述動(dòng)力源時(shí)降低對(duì)所述動(dòng)力源的燃料供給。所述方法還包括使第一閾值速度基于通過(guò)向所述動(dòng)力源引入動(dòng)力產(chǎn)生的動(dòng)力源速度，以及當(dāng)所述動(dòng)力源的速度落到低于所述第一閾值速度時(shí)增加對(duì)所述動(dòng)力源的所述燃料供給。
文檔編號(hào)E02F3/34GK102007014SQ200980113542
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
發(fā)明者B·H·海因, J·J·威爾遜, R·P·伯奇, T·A·戈?duì)栠_(dá)默 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司