專利名稱:用來控制車輛的方法和裝置以及用來執(zhí)行該方法的計算機程序的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種用來控制車輛的方法,該車輛包括用于驅動至少一對半軸和驅動至少一個泵的發(fā)動機,該泵用于向具有至少一個液壓元件的液壓系統(tǒng)供給液壓油,根據(jù)該方法,確定由該液壓系統(tǒng)消耗的功率,將該確定的消耗功率與參考值進行比較,如果檢測的消耗功率超過參考值,那么限制該液壓系統(tǒng)的最大可用功率。本發(fā)明還涉及用來執(zhí)行該方法的計算機程序和根據(jù)權利要求22前序部分的裝置。
車輛優(yōu)選地由諸如輪式裝運車或翻斗車的工作機器構成。
存在減小柴油機排出物的愿望。該愿望不僅僅是由于日益嚴厲的立法。這樣的結果是多個發(fā)動機在低發(fā)動機速度時具有很低的扭矩。在傳動線路中具有轉矩變換器的機械裝卸機和用來供給裝卸機負載單元的舉起和傾斜汽缸和鏟斗以及用于駕駛控制的汽缸的液壓系統(tǒng),即使在低發(fā)動機速度時也要求高扭矩。如果司機在低發(fā)動機速度時利用發(fā)動機的功率以驅動車輛的半軸,同時開動液壓系統(tǒng),那么存在發(fā)動機停車或發(fā)動機“卡住”的危險,也就是說,當司機踩下油門踏板時不能增加發(fā)動機速度。當然,司機能夠通過各種控制調節(jié)功率消耗,但是這可能有問題,特別地當發(fā)動機突然停車時。
背景技術:
在US 5 996 701中,描述了一種用于工作車輛的控制裝置,該車輛裝備有用于操作例如鏟斗的部件和用于轉動車輛的液壓系統(tǒng)。該控制裝置的目的是在操作過程中防止發(fā)動機停車。第一液壓泵由車輛的發(fā)動機驅動并且用于升起或降低該部件。具有可變排量的第二液壓泵也是由車輛的發(fā)動機驅動并且用于轉動車輛的車身。檢測在該部件上的負載,當該負載超過預定值時,減小第二泵的最大排量。用這種方法,減小用于車輛轉動的負載,并且防止發(fā)動機停車。換句話說,通過減小第二泵的排量,給車輛部件操作的優(yōu)先級高于車輛的駕駛。
發(fā)明內容
本發(fā)明的第一個目的是實現(xiàn)一種用于控制車輛的方法,其解決發(fā)動機停車的問題并且其可能產(chǎn)生成本效率更合算的操作和/或成本效率更合算的系統(tǒng)。
通過限制該液壓系統(tǒng)中的至少一個流量調節(jié)閥的最大可用位移而執(zhí)行功率限制,從而達到該目的。通過限制閥的位移,意味著它僅能夠移動確定的限定量,或換句話說,限制液壓油流過的開口。在工作車輛的現(xiàn)有液壓系統(tǒng)中,已經(jīng)存在多個可動的流量調節(jié)閥。通過控制這些閥中的一個或多個,可以以簡單的方式達到成本效率合算的系統(tǒng)/車輛。流量調節(jié)閥例如能夠由定向閥構成。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實施例,通過如下方式確定消耗的功率,確定泵供給的的流量,具體說向所述液壓元件供給的流量,并且該確定的流量值乘以特定的壓力值,利用該乘積給出消耗功率的值。流量值和壓力值的確定能夠以比較精確的或不太精確的多種方式實現(xiàn)。
根據(jù)一個實例,檢測諸如控制桿的第一可動控制裝置的位移,該第一可動控制裝置用于調節(jié)所述液壓元件,并且該位移的大小用來確定到所述元件的流量值。更具體地說,來自控制桿的信號被傳送到計算機單元并且在那里進行處理,之后計算機單元向流量調節(jié)閥傳送信號以控制該流量調節(jié)閥。當液壓系統(tǒng)是所謂的負載檢測類型時,這是特別有利的。利用這樣的負載檢測系統(tǒng),整個閥的壓力降低大體上是不變的,這意味著流量僅取決于可動控制裝置的位移。
根據(jù)另一個實施例,測量向所述液壓元件供給的流體中的壓力,并且該測量的壓力用作特定壓力值,用于確定消耗的功率。根據(jù)可選的實施例,利用表示液壓元件特征的壓力值。根據(jù)另一個可選的實施例,根據(jù)操作的應用改變壓力值。另外,估算的平均值能夠用于幾個不同的液壓元件或操作應用。
本發(fā)明的第二個目的是實現(xiàn)用于控制車輛的裝置,其解決發(fā)動機停車的問題并且其可能產(chǎn)生成本效率更合算的操作和/或成本效率更合算的系統(tǒng)/車輛。
通過控制車輛的裝置達到該目的,該裝置包括具有至少一個泵的液壓系統(tǒng),該泵用于向至少第一液壓元件供給液壓油,該泵連接于用于驅動該泵的車輛發(fā)動機,該裝置包括用于確定由該液壓系統(tǒng)消耗的功率的裝置,用于將該確定的消耗功率與參考值進行比較的裝置,以及用于限制該液壓系統(tǒng)的最大可用功率的裝置,所述的功率限制裝置在該液壓系統(tǒng)中由流量調節(jié)閥構成。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實施例,該裝置包括具有軟件的計算機單元,該軟件用于由該液壓系統(tǒng)消耗的功率的所述確定以及用于該確定的消耗功率與參考值的所述比較,該裝置還包括連接于所述第一流量調節(jié)閥的計算機單元。
通過權利要求和下列說明,本發(fā)明其他優(yōu)選的實施例和相關的優(yōu)點是顯而易見的。
下面參考附圖所示的實施例,詳細地描述本發(fā)明,其中圖1以側視圖形式示意地示出輪式裝運車;圖2示意地示出輪式裝運車的傳動線路;以及圖3示出用來控制輪式裝運車的裝置。
具體實施例方式
圖1示出輪式裝運車1。輪式裝運車1的車身包括前車身部分2和后車身部分3,每個部分具有一對半軸12、120。兩個車身部分以互相能夠在樞軸上轉動的方式互相連接。利用兩個以液壓缸4、5的形式設置在該兩部分之間的第一液壓元件,車身部分2、3能夠相互繞著軸線樞轉。因此液壓缸4、5設置成轉動輪式裝運車1。
另外,輪式裝運車1具有負載臂單元6和安裝在該負載臂單元上鏟斗形式7的部件。利用兩個液壓缸8、9形式的第二液壓元件,負載臂單元6能夠相對于車輛的前部2升起或降低,其中每個液壓缸一端連接于車輛前部2,另一端連接于負載臂單元6。利用液壓缸10形式的第三液壓元件,鏟斗7能夠相對于負載臂單元6傾斜,液壓缸10一端連接于車輛前部2并且另一端經(jīng)連桿臂系統(tǒng)連接于鏟斗7。
圖2以簡化圖形式示出輪式裝運車1的傳動線路。車輛1具有柴油發(fā)動機11,其用于驅動前面一對半軸120并且經(jīng)液力變矩器27,變速箱32和差速齒輪33驅動后面一對半軸12。發(fā)動機11還驅動用于供給液壓系統(tǒng)的至少一個泵15。
圖3示出用于控制輪式裝運車1的裝置13。實線示出液力軟管而虛線示出用于電信號的路徑。該控制裝置13包括具有泵15的液壓系統(tǒng)14,該泵15用來向液壓元件4、5、8、9、10供給液壓油。
該液壓系統(tǒng)14包括控制閥形式的第一流量調節(jié)閥16,其用來調節(jié)該控制汽缸4、5。液壓系統(tǒng)14另外包括以裝載閥(loading valve)形式的第二流量調節(jié)閥17,其用來調節(jié)舉起和傾斜汽缸8、9、10。
控制裝置13包括計算機單元18,其連接于所述第一和第二閥16、17,用來控制/移動這些閥??刂蒲b置另外包括一套控制桿形式的手動控制裝置19,它們被設置在輪式裝運車1的駕駛室里面使司機可以接近。可動的控制裝置19連接于計算機單元18。
液壓系統(tǒng)14是負載檢測類型的,這意味著泵15僅在需要時,向需要的地方供油。這意味著剩下更多的發(fā)動機功率用來驅動半軸。另外,這導致燃料消耗的減少。泵15通過往復閥20檢測通過該閥被激活液壓汽缸的壓力。其后該泵設置高于汽缸壓力的特定巴數(shù)的壓力。高出的壓力巴數(shù)在所討論的閥中確定為恒定的壓力降。因此,存在流出汽缸的油流,汽缸的液面依靠激活控制閥的程度被調節(jié)。
另外,液壓系統(tǒng)14包括優(yōu)先級排序裝置21,其用于保證操縱的優(yōu)先權高于裝載的優(yōu)先權,也就是說,如果控制汽缸4、5和負載/傾斜汽缸8、9、10同時使用,控制汽缸具有優(yōu)先權。完全液壓地實施優(yōu)先排序。
在圖3中示出另一個閥22。該閥22用來控制向用于部件的液壓單元供給液壓油,并且經(jīng)優(yōu)先排序的閥21液壓地連接于泵15并且電連接于計算機單元18。在上述的說明中,該部件是鏟斗7,但是,例如它可以由叉或抓臂構成。所述用于該部件的液壓單元,例如可以由用于抓臂的操作油缸組成,用來以互相相對移動這些部件,或者由用于叉的操作油缸組成,用來以互相相對移動兩個叉股。還設置優(yōu)選排序的閥,以在有可能時,給出操作液壓優(yōu)先權高于用于所述部件的液壓裝置的優(yōu)選權。
如上所述,發(fā)動機11驅動兩對半軸12、120和用于液壓系統(tǒng)14的泵15。在特定的運行情況下,希望限制液壓系統(tǒng)14的最大可用功率,以便有足夠的功率用于驅動半軸12、120。因此,計算機單元18包括軟件,其用于確定或估算由液壓系統(tǒng)14即時消耗的功率并將確定的消耗功率與參考值比較。如果檢測到消耗的功率超過參考值,通過限制所述流量調節(jié)閥16、17中至少一個的最大可用位移,來限制用于該液壓系統(tǒng)的最大可用功率。
相應于發(fā)動機的速度用于液壓功率的參考值能增加,或者在試圖加速的情況下至少對發(fā)動機來說不會停車。換句話說,通過液壓功率的參考值能保證發(fā)動機能向半軸提供足夠的功率。所述的參考值也可以包括一組參考值,例如,它們根據(jù)發(fā)動機速度定義功率消耗曲線。
通過流量乘以的壓力獲得液壓功率。根據(jù)第一實施例,假定機器平均以特定壓力運行。這意味著,計算機單元18足以記住哪個流進行不同的功能。如上所述,該機器具有負載檢測系統(tǒng),這意味著,整個閥的壓力降低大體上是不變的。這意味著流量僅取決于控制桿的位移,計算機單元18接收該位移作為來自控制桿19的輸入信號。因此計算機單元18向流量調節(jié)閥送出合適的處理信號。
特別是,在低發(fā)動機速度時,泵的容量不足以用來滿足激活功能??刂蒲b置13包括用來檢測發(fā)動機11速度的裝置23。計算機單元18利用所檢測的發(fā)動機速度和利用控制桿的位移能夠確定泵15的流量,其中所檢測的發(fā)動機速度和泵的預定排量一起,并通過控制桿的位移,給出泵的速度。
壓力值設定為特定平均壓力,其對不同的功能可以設定為不同的值或者對所有功能設定為相同的值。
其后,通過該確定的流量(如果由于泵容量的原因必須減小,該流量由控制桿的位移確定)乘以壓力值,計算機單元18計算消耗的液壓功率。
其后,計算機單元18限制給閥16、17、22的輸出信號,以便所有計算的液壓功率總和不超過特定水平。該特定的水平取決于由發(fā)動機產(chǎn)生的發(fā)動機速度,計算機接收該速度作為來自檢測裝置23的輸入信號。
關于液壓功率的確定,上述實施例的多個進一步的發(fā)展,其能夠用來或者作為對上述方法的補充或者作為對上述方法的備選。
根據(jù)第一個進一步發(fā)展,該裝置包括在液壓系統(tǒng)中的一個或多個壓力傳感器24,用來測量用于計算消耗的液壓功率的壓力值。該壓力傳感器24因此連接于計算機單元18。壓力傳感器24位于,例如在泵的出口。如果使用幾個獨立的泵,那么在每個泵上設置有傳感器。傳感器24能可選地用于這些功能,例如在液壓缸中。
根據(jù)第二個進一步發(fā)展,對于一些功能,例如那些不是電控制的功能,位置傳感器25位于汽缸上或者其他機械地可動的零件上。該位置傳感器25連接于計算機單元18。因此計算機單元18接受功能的位置作為輸入信號并且計算速度,并且因此也計算用于這些功能的流量。
根據(jù)第三個進一步發(fā)展,該裝置包括用來檢測這對半軸12功率消耗的裝置26。該裝置26包括,例如傳感器,用于檢測轉矩變換器27的到達的軸和離開的軸各自的速度。該檢測裝置26連接于計算機單元18。通過該裝置,同時根據(jù)傳輸?shù)募磿r功率消耗,確定液壓系統(tǒng)的最大功率消耗。
根據(jù)第四個進一步發(fā)展,該裝置包括用來檢測以油門踏板的形式安裝在車輛中的節(jié)氣門(throttle)控制的位置的裝置28,。該檢測裝置28連接于計算機單元18。利用該裝置,計算機單元18記錄,司機是否想保持當前的即時發(fā)動機速度,或者司機是否以增加發(fā)動機速度為目的進一步踩下油門踏板。如果司機,例如將油門踏板踩到底,這意味著發(fā)動機非常快地增加它的速度,因此可以增加液壓系統(tǒng)底功率限制。
根據(jù)第五個進一步發(fā)展,該裝置包括用來測量車輛速度的裝置29。該速度測量裝置29連接于計算機單元18。液壓系統(tǒng)功率的限制因此也取決于機器的速度而產(chǎn)生,這意味著,功率限制能間接地根據(jù)操作類型產(chǎn)生。
根據(jù)第六個進一步發(fā)展,該裝置包括用來測量液壓油溫度的裝置30。該溫度測量裝置30連接于計算機單元18。當確定流量時,并且因此當計算液壓功率消耗時,使用液壓油溫度的目的在于獲得更高的精度。
根據(jù)第七個進一步發(fā)展,該裝置包括用來測量潤滑油溫度的裝置31。該溫度測量裝置31連接于計算機單元18。當計算轉矩變換器功率消耗時,利用潤滑油溫度的目在于獲得更高的精度。
車輛計算機單元18包括存儲器,它又包括具有計算機程序段、或程序代碼的計算機程序產(chǎn)品,用來在程序運行時執(zhí)行根據(jù)上述方法的所有步驟。該計算機程序產(chǎn)品可以是用來執(zhí)行該方法的真正軟件或者是一個存儲該軟件的硬盤,即磁盤等。
液壓元件不僅可以是用于直線運動的液壓缸,而且例如,可以是用于旋轉運動的液壓馬達。
本發(fā)明不限于上述的實施例,多種其他的變型和修改可以在下列權利要求的框架中。例如,對車輛來說,可以永久地或暫時地驅動一對半軸。另外,包括具有多于兩對的半軸,例如三對半軸,其是具有傾卸裝置的情況,也就是說鉸接式車輛。
根據(jù)對上述實施例的一種備選方案,通過控制桿能直接機械地或液壓地控制某些功能,而不需經(jīng)過計算機單元。
存在多種用于如何限制一種或多種功能的備選方案。不總是希望限制某些功能或者限制這些功能到某種程度。例如,這樣的功能是機器的操作。因此,計算機初始時把某些功能列為優(yōu)先地位。其后,執(zhí)行第二優(yōu)先地位,并且最后利用相對于最大流量特定百分比,或者利用相對于司機在那種場合所操作的控制桿位移的特定百分比限制剩下的功能。
權利要求
1.一種用于控制車輛(1)的方法,該車輛包括用于驅動至少一對半軸(12、120)和驅動至少一個泵(15)的發(fā)動機(11),該泵用于向包括至少一個液壓元件(4、5、8、9、10)的液壓系統(tǒng)(14)供給液壓油,根據(jù)該方法—確定由該液壓系統(tǒng)消耗的功率,—將該確定的消耗的功率與參考值進行比較,并且如果檢測的消耗功率超過參考值,那么—限制該液壓系統(tǒng)最大可用功率,其特征在于,通過限制該液壓系統(tǒng)中至少一個流量調節(jié)閥(16、17、22)的最大可用位移來實現(xiàn)功率控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,所述閥(16、17、22)用于調節(jié)所述液壓元件(4、5、8、9、10)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法,其特征在于,檢測發(fā)動機(11)的速度。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法,其特征在于,根據(jù)所檢測的發(fā)動機速度確定功率的參考值。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,消耗的功率通過如下方式確定—確定泵供給的流量,以及—利用所確定的流量值乘以特定壓力值,用該乘積給出消耗的功率值。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法,其特征在于,檢測用于調節(jié)所述液壓元件(4、5、8、9、10)的第一可動控制裝置(19)的位移,并且其中利用該位移的大小確定所述液壓元件的流量值。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的方法,其特征在于,利用該泵(15)最大的排量確定流量值。
8.根據(jù)權利要求3和權利要求5至7中任一項所述的方法,其特征在于,利用所檢測的發(fā)動機速度確定流量值。
9.根據(jù)權利要求5至8中任一項所述的方法,其特征在于,該液壓元件(4、5、8、9、10)是具有能夠互相相對移動的部件的類型,檢測這些部件的位置并且利用所檢測的位置來確定流量值。
10.根據(jù)權利要求5至9中任一項所述的方法,其特征在于,測量液壓油的溫度并且利用所測量的溫度來確定流量值。
11.根據(jù)權利要求5至10中任一項所述的方法,其特征在于,測量由該泵供給的流體中的壓力,并且利用所測量的壓力作為特定壓力值來確定消耗的功率。
12.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,所述元件中的第一液壓元件(4、5)用于轉動車輛(1)的車身。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法,其特征在于,所述元件中的第一液壓元件(4、5)由液壓缸構成。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的方法,其特征在于,所述第一液壓元件(4、5)和第二液壓元件(8、9、10)的其中一個的最大可用功率被賦予高于其中另一個的優(yōu)先權。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法,其特征在于,通過限制用于調節(jié)第二液壓元件(8、9、10)的第二流量調節(jié)閥(17)的最大可用位移,實現(xiàn)功率限制。
16.根據(jù)權利要求14或15所述的方法,其特征在于,所述第二液壓元件(8、9、10)用于相對于車輛的車身(2、3)移動安裝在車輛(1)的負載臂單元(6)上的部件(4)。
17.根據(jù)權利要求14至16中任一項所述的方法,其特征在于,所述第二液壓元件(8、9、10)由液壓缸構成。
18.根據(jù)前述權利要求中任一個所述的方法,其特征在于,該車輛包括連接于發(fā)動機(11)的轉矩變換器(27),確定由轉矩變換器消耗的功率,并且依據(jù)由轉矩變換器消耗的確定的功率限制該液壓系統(tǒng)的最大可用功率。
19.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,檢測車輛節(jié)氣門控制的位置,依據(jù)所檢測的節(jié)氣門控制位置限制該液壓系統(tǒng)的最大可用功率。
20.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,測量車輛(1)的速度,依據(jù)所測量的速度限制該液壓系統(tǒng)的最大可用功率。
21.包括計算機程序段的計算機程序產(chǎn)品,用來使車輛(1)中的計算機單元(18)執(zhí)行在權利要求1至20中任一項所述的步驟。
22.一種用來控制車輛(1)的裝置,該裝置包括具有至少一個泵(15)的液壓系統(tǒng)(14),該泵用于向液壓元件(4、5、8、9、10)供給液壓油,該泵連接于用來驅動泵的車輛發(fā)動機(11),該裝置包括—用于確定由該液壓系統(tǒng)所消耗的功率的裝置(18),—用于將該確定的消耗功率與參考值進行比較的裝置(18),以及—用于限制該液壓系統(tǒng)的最大可用功率的裝置(16、17、22),其特征在于,所述功率限制裝置由該液壓系統(tǒng)中的流量調節(jié)閥(16、17、22)構成。
23.根據(jù)權利要求22所述的裝置,其特征在于,所述閥(16、17、22)連接于所述液壓元件(4、5、8、9、10)用來調節(jié)這些元件。
24.根據(jù)權利要求22或23所述的裝置,其特征在于,該裝置包括具有軟件的計算機單元(18),該軟件用于確定由該液壓系統(tǒng)消耗的功率以及比較確定的消耗功率與參考值,并且計算機單元連接于所述流量調節(jié)閥(16、17、22)。
25.根據(jù)權利要求22、23或24所述的裝置,其特征在于,該裝置包括用來檢測發(fā)動機速度的裝置(23)。
26.根據(jù)權利要求22至25中任一項所述的裝置,其特征在于,該裝置包括用于調節(jié)所述液壓元件(4、5、8、9、10)的第一可動控制裝置(19),和用于檢測該控制裝置的位移大小的裝置。
27.根據(jù)權利要求22至26中任一項所述的裝置,其特征在于,所述液壓元件(4、5、8、9、10)是具有能夠互相相對移動的部件的類型,該裝置包括用來檢測這些部件位置的裝置(25)。
28.根據(jù)權利要求22至27中任一項所述的裝置,其特征在于,該裝置包括用來測量液壓油溫度的裝置(30)。
29.根據(jù)權利要求22至28中任一項個所述的裝置,其特征在于,該裝置包括用來測量向所述液壓元件供給的流體中壓力的裝置(24)。
30.根據(jù)權利要求22至29中任一項所述的裝置,其特征在于,所述元件中的第一液壓元件(4、5)用于轉動車輛的車身(2、3)。
31.根據(jù)權利要求30所述的裝置,其特征在于,該液壓系統(tǒng)包括第二液壓元件(8、9、10),并且該裝置包括用于對第一和第二元件的其中一個賦予高于另一個的優(yōu)先權的裝置(21)。
32.根據(jù)權利要求31所述的裝置,其特征在于,所述第二液壓元件(8、9、10)用于相對于車輛的車身(2、3)移動安裝在車輛的負載臂單元(6)上的部件(7)。
33.根據(jù)權利要求22至32中任一項所述的裝置,其特征在于,所述液壓元件(4、5、8、9、10)由液壓缸構成。
34.根據(jù)權利要求22至33中任一項所述的裝置,其特征在于,該裝置包括用來測量由連接于發(fā)動機的轉矩變換器所消耗的功率的裝置(26)。
35.根據(jù)權利要求22至34中任一個所述的裝置,其特征在于,該裝置包括用來檢測在車輛上的節(jié)氣門控制位置的裝置(28)。
36.根據(jù)權利要求22至35中任一項所述的裝置,其特征在于,該裝置包括用來檢測車輛速度的裝置(29)。
37.根據(jù)權利要求22至36中任一項所述的裝置,其特征在于,車輛(1)由諸如輪式裝運車的工作機器構成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制車輛的方法和裝置,該車輛包括為驅動至少一對半軸(12)和驅動至少一個泵(15)而設置的發(fā)動機(11)。該泵用于向包括至少第一液壓元件(4、5)的液壓系統(tǒng)(14)供給液壓油。根據(jù)該方法,確定由該液壓系統(tǒng)消耗的功率。另外,將該確定的消耗的功率與參考值進行比較,并且如果檢測的消耗功率超過參考值,那么限制液壓系統(tǒng)最大可用功率。功率限制通過限制在該液壓系統(tǒng)中至少第一流量調節(jié)閥(16、17、22)的最大可用位移來實現(xiàn)。
文檔編號F15B21/04GK1703559SQ200380100995
公開日2005年11月30日 申請日期2003年10月8日 優(yōu)先權日2002年10月8日
發(fā)明者尼爾斯-埃里克·班克斯塔德, ?!ぞS格霍爾姆 申請人:沃爾沃建造設備控股(瑞典)有限公司