ИНТЕРФЕЙСНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ И СКОРОСТЬЮ ДВИГАТЕЛЯ
POWER AND ENGINE SPEED CONTROL INTERFACE SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к интерфейсной системе управления для рабочей машины.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Существуют рабочие машины, которые включают в себя двигатель и насосный блок (один или более насосов), приводимый в действие двигателем и выполненный с возможностью приводить в действие один или больше исполнительных механизмов. Один или больше исполнительных механизмов запускают ряд функций рабочей машины. Например, в контексте экскаватора, исполнительные механизмы могут использоваться для подъема и спуска стрелы, выдвижения и втягивания плеча, соединенного со стрелой, закручивания и раскручивания ковша, соединенного с плечом, поворота верхней конструкции и продвижения ходовой части. Для управления функциями может использоваться ряд устройств ввода оператора (например, джойстики, ножные педали).
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно настоящему раскрытию, раскрыта интерфейсная система управления для рабочей машины. Рабочая машина содержит двигатель и насосный блок. Интерфейсная система управления содержит переключатель режимов мощности, сконфигурированный с возможностью ручного выбора режима по меньшей мере из режима повышенной мощности и режима пониженной мощности, переключатель скоростей двигателя, сконфигурированный с возможностью ручного выбора состояния дроссельной заслонки из множества состояний дроссельной заслонки, согласованных соответственно с множеством установок скорости двигателя, доступных в режиме повышенной мощности, и с множеством установок скорости двигателя, доступных в режиме пониженной мощности, и блок контроллеров. Блок контроллеров сконфигурирован с возможностью приема выбранного режима мощности и выбранного состояния дроссельной заслонки, и определения предела мощности двигателя для работы насосного блока в зависимости от выбранного режима мощности и выбранного состояния дроссельной заслонки. Установленным пределом мощности является предел повышенной мощности для выбранного состояния дроссельной заслонки во всех случаях, когда выбранным режимом мощности является режим повышенной мощности, и предел пониженной мощности для выбранного состояния дроссельной заслонки, более низкий, чем предел повышенной мощности для выбранного состояния дроссельной заслонки, во всех случаях, когда выбранным режимом мощности является режим пониженной мощности. Интерфейсная система управления обеспечивает ориентированный на пользователя механизм для управления как установкой скорости двигателя, так и мощностью насоса.
В одном варианте осуществления, переключатель режимов мощности может содержать кнопочный переключатель, а переключатель скоростей двигателя может содержать диск дроссельной заслонки, вращающийся между множеством дискретных положений дроссельной заслонки, согласованных соответственно с множеством состояний дроссельной заслонки. Кнопочный переключатель и диск дроссельной заслонки могут быть расположены на рабочем месте оператора рабочей машины. Кнопочный переключатель может обеспечивать удобный способ переключения между двумя режимами мощности, а диск дроссельной заслонки может обеспечивать удобный способ выбора как установки скорости двигателя, так и предела мощности для работы насоса в выбранном режиме мощности.
Перечисленные выше и другие признаки станут понятны из следующего описания и приложенных чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг. 1 схематично изображает рабочую машину с интерфейсной системой управления;
Фиг. 2 изображает переключатель режимов мощности в виде, например, кнопочного переключателя;
Фиг. 3 схематично изображает часть переключателя скоростей двигателя в виде, например, диска дроссельной заслонки;
Фиг. 4 изображает диаграмму, показывающую предел мощности в зависимости от состояния дроссельной заслонки для режима повышенной мощности и режима пониженной мощности;
Фиг. 5 изображает визуальный индикатор в режиме повышенной мощности; а
Фиг. 6 изображает визуальный индикатор в режиме пониженной мощности.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Со ссылкой на Фиг. 1, рабочая машина 10 сконфигурирована, например, в виде экскаватора, но может принимать вид любой рабочей машины (например, строительной, лесопромышленной, сельскохозяйственной). Машина 10 имеет интерфейсную систему 11 управления для управления скоростью двигателя и доступной мощностью двигателя для работы насоса удобным для пользователя образом.
В иллюстративном варианте экскаватора, машина 10 включает в себя, например, верхнюю конструкцию, установленную над гусеничной ходовой частью. Верхняя конструкция включает в себя рабочее место оператора, двигатель 12, насосный блок 14 и редуктор 16, функционально соединенный с двигателем 12 и насосным блоком 14 с расположением между ними. Стрела 18 имеет первый концевой участок, соединенный с возможностью поворота с рамой 20 верхней конструкции, и расположенный напротив второй концевой участок. Плечо 22 имеет первый концевой участок, соединенный с возможностью поворота с первым концевым участком стрелы 18, и расположенный напротив второй концевой участок. Ковш 24 или другое орудие соединен с возможностью поворота со вторым концевым участком плеча 22. Ходовая часть включает в себя первую гидростатическую трансмиссию для продвижения соприкасающейся с землей левой гусеницы через первое или левое зубчатое колесо 26, вокруг которого движется левая гусеница, и вторую гидростатическую трансмиссию для продвижения соприкасающейся с землей правой гусеницы через правое зубчатое колесо 28, вокруг которого движется правая гусеница.
Машина 10 имеет ряд гидравлических исполнительных механизмов 30 для управления функциями машины 10. Например, машина 10 имеет пару цилиндров стрелы, соединенных с рамой 20 и стрелой 18 для подъема и опускания стрелы 18 относительно рамы 20, цилиндр плеча, соединенный со стрелой 18 и плечом 22, для выдвижения и втягивания плеча 22 относительно стрелы, и цилиндр ковша, соединенный с плечом 20 и ковшом 24, для закручивания и раскручивания ковша 24 относительно плеча 22, первый тяговый двигатель первой гидростатической трансмиссии, соединенный с первым зубчатым колесом 26 с возможностью вращения данного зубчатого колеса, второй тяговый двигатель второй гидростатической трансмиссии, соединенный со вторым зубчатым колесом 28 с возможностью вращения данного зубчатого колеса, и поворотный двигатель, соединенный с рамой 20, для поворота верхней конструкции относительно ходовой части.
Насосный блок 14 имеет, например, два гидравлических насоса. В некоторых примерах (например, небольшие экскаваторы), насосы установлены последовательно на одном и том же выходной валу редуктора 16, как обозначено сплошной линией, соединяющей насосный блок 14 и редуктор 16 на Фиг. 1. В других примерах (например, более большие экскаваторы), насосы установлены на отдельных выходных валах редуктора 16, как обозначено пунктирной линией, соединяющей насосный блок 14 и редуктор 16 на Фиг. 1. Первый насос обслуживает цилиндры стрелы, цилиндр плеча, цилиндр ковша и первый тяговый двигатель через подходящую клапанную систему, а второй насос обслуживает цилиндры стрелы, цилиндр плеча, правый тяговый двигатель и поворотный двигатель через подходящую клапанную систему. Относительно гидравлических исполнительных механизмов насосы могут быть расположены любым подходящим образом. Насосный блок 14 может иметь единственный насос или больше, чем два насоса для всех этих гидравлических исполнительных механизмов.
Интерфейсная система 11 управления имеет ряд устройств ввода оператора, расположенных на рабочем месте оператора для управления функциями. Например, система 11 имеет первый джойстик для управления функциями стрелы и ковша, второй джойстик для управления функциями плеча и поворотными функциями, первую и вторую ножные педали для управления соответственно функциями левой и правой гусениц.
Интерфейсная система 11 управления управляет потоком из насосного блока 14. Для этого, интерфейсная система 11 управления управляет мощностью работы насосного блока 14 посредством установки предела мощности в зависимости от определенных вариантов выбора оператора. Предел мощности ограничивает мощность двигателя, которая может быть применена для работы насосного блока 14 в ответ на требования оператора активации функций посредством воздействия на устройства ввода оператора. В общем, предел мощности изменяется в зависимости от того, выбирает ли оператор большую мощность работы насоса для достижения, например, большей производительности, или меньшую мощность работы насоса для достижения, например, большей топливной эффективности.
В силу этого, интерфейсная система 11 управления имеет переключатель 32 режима мощности, переключатель 34 скорости двигателя и блок 36 контроллеров. Переключатель 32 режима мощности сконфигурирован с возможностью выбора вручную режима из режима повышенной мощности и режима пониженной мощности (могут иметься дополнительные режимы мощности). Переключатель 34 скорости двигателя сконфигурирован с возможностью выбора вручную состояния дроссельной заслонки из множества состояний дроссельной заслонки, согласованных соответственно с множеством установок скорости двигателя, доступных в режиме повышенной мощности, и с множеством установок скорости двигателя, доступных в режиме пониженной мощности. Блок 36 контроллеров сконфигурирован с возможностью приема выбранного режима мощности и выбранного состояния дроссельной заслонки, и определения предела мощности двигателя для работы насосного блока 14 в зависимости от выбранного режима мощности и выбранного состояния дроссельной заслонки. Установленным пределом мощности является предел повышенной мощности для выбранного состояния дроссельной заслонки во всех случаях, когда выбранным режимом мощности является режим повышенной мощности, и предел пониженной мощности для выбранного состояния дроссельной заслонки, более низкий, чем предел повышенной мощности для выбранного состояния дроссельной заслонки, во всех случаях, когда выбранным режимом мощности является режим пониженной мощности. Со ссылкой на изложенное выше, предел мощности ограничивает мощность двигателя, которая может быть применена для работы насосного блока 14.
Установленным пределом мощности может быть один из ряда пределов мощности в режимах повышенной и пониженной мощности. Режим повышенной мощности имеет множество пределов повышенной мощности двигателя для работы насосного блока 14, согласованных соответственно с множеством состояний дроссельной заслонки. Режим пониженной мощности имеет множество пределов пониженной мощности двигателя для работы насосного блока 14, согласованных соответственно с множеством состояний дроссельной заслонки. В соответствии с каждым из множества состояний дроссельной заслонки, предел пониженной мощности режима пониженной мощности является более низким, чем предел повышенной мощности режима повышенной мощности. Установленным пределом мощности является один из множества пределов повышенной мощности во всех случаях, когда выбранным режимом мощности является режим повышенной мощности, и один из множества пределов пониженной мощности во всех случаях, когда выбранным режимом мощности является режим пониженной мощности.
Блок 36 контроллеров имеет, например, множество электронных контроллеров, каждый с процессором и запоминающим устройством, имеющим сохраненные в нем команды, чтобы вызвать выполнение процессором различных действий. Контроллеры подключены друг к другу через шину CAN (CAN = локальная сеть контроллеров). В качестве иллюстрации, блок 36 контроллеров имеет первый контроллер 38, второй контроллер 40 и третий контроллер 42. В некоторых вариантах осуществления, данные контроллеры могут быть уменьшены до единственного контроллера или некоторого количества контроллеров, отличающегося от трех. Но для упрощения иллюстрации, блок 36 контроллеров описан с тремя контроллерами.
Со ссылкой на Фиг. 2, переключатель 32 режима мощности представляет собой, например, кнопочный переключатель на герметичном переключающем модуле на рабочем месте 40 оператора, при этом герметичный переключающий модуль имеет множество кнопочных переключателей для использования оператором при управлении машиной 10. Оператор может осуществлять переключение между режимом повышенной мощности и режимом пониженной мощности посредством последовательного нажатия переключателя 32. Переключатель 32 режима мощности может принимать вид любого подходящего устройства для выбора режима мощности.
Переключатель 32 режима мощности генерирует сигнал режима, свидетельствующий о выбранном режиме мощности. Например, выбор режима повышенной мощности генерирует сигнал «включен», а выбор режима пониженной мощности генерирует сигнал «выключен».
Блок 36 контроллеров принимает выбранный режим мощности посредством приема сигнала режима и определяет, какой был выбран режим согласно состоянию сигнала режима. В качестве иллюстрации, подобные действия блока 36 контроллеров выполняет второй контроллер 40, включенный в герметичный переключающий модуль. Второй контроллер 40 передает сообщение на шину CAN, свидетельствующее о выбранном режиме мощности, а первый контроллер 38 принимает из этого сообщения выбранный режим мощности.
Переключатель 32 режима мощности имеет визуальный знак 48, показывающий, что он связан с возможностью выбора режима мощности. В качестве иллюстрации, визуальным знаком 48 является буква «Н», показывающая, что за счет поворота переключателя в положение «включен» может быть выбран режим повышенной мощности. Для обозначения, что переключатель 32 связан с возможностью выбора режима мощности, может быть использовано любой подходящий визуальный знак.
Интерфейсная система 11 управления имеет визуальный индикатор 50 в виде, например, светового источника 50, связанного с переключателем 32 режима мощности. Блок 36 контроллеров (например, второй контроллер 40) сконфигурирован с возможностью подачи команды включения индикатора 50 (например, светового источника) в ответ на выбор режима повышенной мощности и выключения индикатора 50 (например, светового источника) в ответ на выбор режима пониженной мощности.
Со ссылкой на Фиг. 3, переключатель 34 скорости двигателя сконфигурирован с возможностью выбора вручную состояния дроссельной заслонки из множества состояний (например, 15) дроссельной заслонки согласованных соответственно с множеством установок (например, 15) скорости двигателя, доступных в режиме повышенной мощности, и с множеством установок (например, 15) скорости двигателя, доступных в режиме пониженной мощности, и для генерирования сигнала состояния дроссельной заслонки, свидетельствующего о выбранном состоянии дроссельной заслонки. В качестве иллюстрации, переключатель 34 скорости двигателя включает в себя диск 44 дроссельной заслонки, расположенный на рабочем месте оператора, при этом диск 44 дроссельной заслонки может быть повернут оператором между множеством отдельных фиксируемых положений (например, 15) дроссельной заслонки, согласованных соответственно с множеством состояний дроссельной заслонки. В данном случае, переключатель 34 имеет датчик 46 положения, сконфигурированный с возможностью определения положения диска 44 дроссельной заслонки при повороте и генерирования сигнала состояния дроссельной заслонки. Датчик 46 положения может представлять собой кодовый датчик положения дроссельной заслонки с четырьмя переключателями для определения положения диска 44 дроссельной заслонки при повороте; положение дроссельной заслонки может быть определено на основании напряжений четырех переключателей.
Переключатель 34 скорости двигателя может принимать вид любого подходящего устройства для выбора состояния дроссельной заслонки. Например, переключатель 34 может включать в себя прямолинейно скользящее устройство, способное перемещаться между множеством дискретных положений дроссельной заслонки, и датчик положения, сконфигурированный с возможностью определения подобного положения дроссельной заслонки и генерирования сигнала состояния дроссельной заслонки. Диск дроссельной заслонки и скользящее устройство представляют собой лишь два устройства для выбора механического состояния дроссельной заслонки, т.е. положения дроссельной заслонки.
Состоянием дроссельной заслонки может быть электрическое состояние дроссельной заслонки, и могут быть использованы устройства для выбора подобного электрического состояния дроссельной заслонки. Например, состояние дроссельной заслонки может быть выбрано через дисплейный монитор. Монитором может быть монитор с тактильным экраном для выбора состояния дроссельной заслонки, или может иметься одно или больше других устройств ввода для выбора состояния дроссельной заслонки (например, две клавиши, согласованные соответственно со стрелками вверх и вниз). Может иметься множество состояний дроссельной заслонки, любое из которых может быть выбрано электрически посредством пошагового их переключения, или требуемое состояние дроссельной заслонки может быть введено и выбрано. При выборе генерируется сигнал состояния дроссельной заслонки.
Множество состояний дроссельной заслонки согласованно соответствуют множеству установок скорости двигателя, доступных в режиме повышенной мощности, и множеству установок скорости двигателя, доступных в режиме пониженной мощности. В отношении каждого из множества состояний дроссельной заслонки, установка скорости двигателя, соответствующая данному состоянию дроссельной заслонки в режиме повышенной мощности, является такой же, как установка скорости двигателя, соответствующая данному состоянию дроссельной заслонки в режиме пониженной мощности.
В других примерах, в отношении каждого из множества состояний дроссельной заслонки, установка скорости двигателя, соответствующая данному состоянию дроссельной заслонки в режиме повышенной мощности, отличается от установки скорости двигателя, соответствующей данному состоянию дроссельной заслонки в режиме пониженной мощности. Например, в отношении каждого из множества состояний дроссельной заслонки, установка скорости двигателя, соответствующая данному состоянию дроссельной заслонки в режиме повышенной мощности, больше чем установка скорости двигателя, соответствующая данному состоянию дроссельной заслонки в режиме пониженной мощности (например, больше на 50 оборотов в минуту), обеспечивая звуковую обратную связь изменения режима мощности от режима пониженной мощности к режиму повышенной мощности, или наоборот.
Блок 36 контроллеров принимает выбранное состояние дроссельной заслонки посредством приема сигнала состояния дроссельной заслонки и определяет, в соответствии с состоянием сигнала состояния дроссельной заслонки, какое было выбрано состояние дроссельной заслонки. Со ссылкой на изложенное выше, когда переключателем скорости двигателя является диск дроссельной заслонки, состоянием дроссельной заслонки является такое дроссельное положение диска дроссельной заслонки, что блок 36 контроллеров принимает выбранное положение дроссельной заслонки посредством приема сигнала о состоянии дроссельной заслонки и определяет, какое положение дроссельной заслонки было выбрано в соответствии с состоянием сигнала о состоянии дроссельной заслонки. В качестве иллюстрации, первый контроллер 38 выполняет подобные действия блока 36 контроллеров и может передавать состояния дроссельной заслонки или соответствующую установку скорости двигателя на шину CAN для приема четвертым контроллером (например, блок управления двигателем).
Блок 36 контроллеров за счет этого принимает выбранный режим мощности и выбранное состояние дроссельной заслонки. Первый контроллер 38 принимает выбранный режим мощности через шину CAN от второго контроллера 40 и принимает состояние дроссельной заслонки от переключателя 34 скорости двигателя.
Блок 36 контроллеров определяет предел мощности двигателя для работы насосного блока 14 в зависимости от выбранного режима мощности и выбранного состояния дроссельной заслонки. Установленным пределом мощности является предел повышенной мощности для выбранного состояния дроссельной заслонки во всех случаях, когда выбранным режимом мощности является режим повышенной мощности, и предел пониженной мощности для выбранного состояния дроссельной заслонки, более низкий, чем предел повышенной мощности для выбранного состояния дроссельной заслонки, во всех случаях, когда выбранным режимом мощности является режим пониженной мощности. Режим повышенной мощности имеет множество пределов (например, 15) повышенной мощности двигателя для работы насосного блока 14, согласованных соответственно с множеством состояний дроссельной заслонки, а режим пониженной мощности имеет множество пределов (например, 15) пониженной мощности двигателя для работы насосного блока 14, согласованных соответственно с множеством состояний дроссельной заслонки. Установленным пределом мощности является один из множества пределов повышенной мощности во всех случаях, когда выбранным режимом мощности является режим повышенной мощности, и один из множества пределов пониженной мощности во всех случаях, когда выбранным режимом мощности является режим пониженной мощности. В качестве иллюстрации, определение данного предела мощности осуществляет первый контроллер 38.
Со ссылкой на фиг. 4, блок 36 контроллеров (например, первый контроллер 38) устанавливает взаимное соответствие между выбранным состоянием дроссельной заслонки и пределом мощности для достижения установленного предела мощности. Взаимное соответствие может быть установлено с использованием одной или более справочных таблиц, уравнений и тому подобного. В качестве иллюстрации, блок 36 контроллеров (например, первый контроллер 38) имеет две справочные таблицы, одна для режима повышенной мощности, а другая для режима пониженной мощности, каждая с состоянием дроссельной заслонки в виде независимой переменной и пределом мощности в виде зависимой переменной, так что множество состояний дроссельной заслонки согласуются соответственно с множеством пределов повышенной мощности, доступных в режиме повышенной мощности, и с множеством пределов пониженной мощности, доступных в режиме пониженной мощности.
Справочные таблицы представлены графически и концептуально на графике Фиг. 4, при этом кривая 52 связана с режимом повышенной мощности, а кривая 54 связана с режимом пониженной мощности. В качестве независимой переменной, скорость двигателя (в оборотах в минуту или об/мин) расположена по оси X, а в виде зависимой переменной, предел мощности расположен по оси Y (в киловаттах или «кВт»). Поскольку каждое состояние дроссельной заслонки соответствует установке скорости двигателя, состояние дроссельной заслонки представлено наряду со скоростью двигателя, при этом каждое состояние дроссельной заслонки маркировано «х». В данном графике принято, что одна и та же установка скорости двигателя предусмотрена для заданного состояния дроссельной заслонки в обоих режимах мощности, но, как отмечалось выше, установки скорости двигателя могут различаться между режимами мощности для заданного состояния дроссельной заслонки.
в качестве примера принимается, что оператор выбирает первое состояние дроссельной заслонки (например, первое положение дроссельной заслонки на диске дроссельной заслонки). При использовании данных иллюстративного концептуального графика, данное состояние дроссельной заслонки соответствует конкретной установке скорости двигателя для обоих режимов мощности. При дальнейшем использовании данных иллюстративного концептуального графика, если оператор выбирает режим повышенной мощности, справочная таблица для режима повышенной мощности должна предоставить первый предел мощности, если оператор выбирает режим пониженной мощности, справочная таблица для режима пониженной мощности должна предоставить второй предел мощности, более низкий, чем первый предел мощности.
Режим пониженной мощности может быть подразделен на ряд подрежимов мощности, имеющих рабочие характеристики, отличающиеся друг от друга. Например, режим пониженной мощности имеет первый подрежим 56 мощности, второй подрежим 58 мощности и третий подрежим 60 мощности. Каждый из первого, второго и третьего подрежимов 56, 58, 60 мощности имеет один или более пределов пониженной мощности, каждый из которых согласован соответственно с состоянием дроссельной заслонки из множества состояний дроссельной заслонки. В качестве иллюстрации, каждый из первого, второго и третьего подрежимов мощности имеет множество состояний дроссельной заслонки (и соответствующих установок скорости двигателя) и множество пределов пониженной мощности двигателя для работы насосного блока 14, согласованных соответственно с множеством этих состояний дроссельной заслонки. Исходя из этого, каждое из множества состояний дроссельной заслонки связано с первым подрежимом мощности, вторым подрежимом мощности и третьим подрежимом мощности, когда выбранным режимом мощности является режим пониженной мощности.
В режиме пониженной мощности доступные уровни пределов мощности увеличиваются с состоянием дроссельной заслонки для большей производительности, в то время как топливная эффективность уменьшается. В связи с этим, первый подрежим 56 мощности («низкой мощности» или подрежим «L») характеризуется относительно высокой топливной эффективностью, но относительно низкой производительностью, полезен, например, при операциях с точным управлением (например, маневрирование при крутом повороте, человек стоит около машины), когда требуется относительно низкие уровни шума (например, человек пытается общаться с оператором) или в общем, когда ожидается более медленная реакция машины. Второй подрежим 58 мощности («экономичный» или подрежим «E») характеризуется относительно хорошей топливной эффективностью, но немного меньшей производительностью, чем при третьем подрежиме мощности (например, более долгие циклы загрузки грузового автомобиля), полезен, например, для выполнения большинства машинных операций (рытье траншеи, загрузка грузового автомобиля, выравнивание и т.д., в случае экскаватора), и когда требуется относительно низкие уровни шума. Третий подрежим 60 мощности («стандартный» или подрежим «S») характеризуется относительно низкой топливной эффективностью, но относительно высокой производительностью, полезен, например, для выполнения большинства машинных операций (рытье траншеи, загрузка грузового автомобиля, выравнивание и т.д., в случае экскаватора) и выступает в качестве компромисса между топливной эффективностью и производительностью. Режим повышенной мощности характеризуется максимальной производительностью, но относительно низкой топливной эффективностью, полезен, например, для выполнения машинных операций (рытье траншеи, загрузка грузового автомобиля, выравнивание и т.д., в случае экскаватора).
Таким образом, каждый предел пониженной мощности второго подрежима мощности больше, чем каждый предел пониженной мощности первого подрежима иощности, а каждый предел пониженной мощности третьего подрежима мощности больше, чем каждый предел пониженной мощности второго подрежима. Каждый предел пониженной мощности второго подрежима мощности находится в пределах диапазона норм потребления топлива, в то время как каждый предел пониженной мощности первого подрежима мощности ниже данного диапазона потребления топлива, а каждый предел пониженной мощности третьего подрежима мощности выше данного диапазона потребления топлива.
График на фиг. 4 имеет в целом горизонтальные линии 61, каждая из которых соответствует норме потребления топлива (в килограммах в час или «кг/час»). В качестве иллюстрации, имеется шесть подобных линий нормы потребления топлива, имеющих интервал постоянных нормы потребления топлива, с разделением таким образом, что линии отображают увеличивающуюся норму потребления топлива от нижней линии к верхней линии. Диапазон нормы потребления топлива, связанной со вторым подрежимом мощности ограничен между более низкой нормой потребления топлива и более высокой нормой потребления топлива, большей чем более низкая норма потребления топлива. Каждый предел пониженной мощности первого подрежима 56 мощности ниже диапазона нормы потребления топлива второго подрежима 58 мощности, а каждый предел пониженной мощности третьего подрежима 60 мощности выше диапазона нормы потребления топлива второго подрежима 58 мощности.
В качестве иллюстрации, множество пределов повышенной мощности, доступных в режиме повышенной мощности, и множество пределов пониженной мощности, доступных в режиме пониженной мощности, являются фиксированными значениями, хранящимися в соответствующих справочных таблицах в запоминающем устройстве. Со ссылкой на изложенное выше, пределы пониженной мощности можно определить на основании требуемых характеристик соответствующих подрежимов мощности.
Каждый из пределов повышенной мощности может быть чистым или доступным пределом мощности двигателя для выбранного состояния дроссельной заслонки в режиме повышенной мощности, предварительно определенным посредством вычитания паразитных нагрузок на двигатель 12 из полной мощности двигателя для выбранного состояния дроссельной заслонки в режиме повышенной мощности. Полная мощность двигателя для каждого из множества состояний дроссельной заслонки известна из тестовых данных. Паразитные нагрузки включают в себя, например, мощность кондиционера воздуха, мощность генератора и мощность вентилятора. Принимается, что кондиционер воздуха находится в состоянии «включен», и принимается, что мощность кондиционера воздуха составляет предварительно определенное процентное значение от полной мощности двигателя (например, шесть процентов). Принимается, что генератор находится в состоянии «включен», и принимается, что мощность генератора является постоянным не нулевым значением, рассчитываемым как напряжение системы (например, 24 В), умноженное на известный ток генератора (предоставляется производителем генератора).
Мощность вентилятора может быть определена различными путями в зависимости от того, приводится ли вентилятор в действие механически (например, он механически соединен с двигателем 12 через выходной вал двигателя) или приводится в действие гидравлически. Машина 10 может иметь любой тип системы привода вентилятора. Если вентилятор приводится в действие механически, мощность вентилятора можно определить для выбранного состояния дроссельной заслонки, которое соответствует установке скорости двигателя, посредством интерполяции из известной пиковой мощности при максимальной скорости двигателя. Вентилятор может приводиться в действие гидравлически с использованием насоса с постоянным расходом, соединенного с двигателем 12 и клапана сброса давления, имеющего, например, установку давления с электроприводом и расположенного с возможностью прохождения текучей среды между насосом и двигателем, соединенным с вентилятором, причем в данном случае мощность вентилятора может определяться в зависимости от подходящей установки давления клапана сброса давления и скорости потока в двигатель, при этом скорость потока вычисляется с использованием выбранного состояния дроссельной заслонки (которое соответствует известной установке скорости двигателя) и известного расхода насоса.
В других примерах, определяемый предел мощности в режиме повышенной мощности может быть определен динамически, в то время как множество пределов пониженной мощности, доступных в режиме пониженной мощности, остаются фиксированными. Например, установленным пределом мощности в режиме повышенной мощности может быть чистый или доступный предел мощности двигателя для выбранного состояния дроссельной заслонки в режиме повышенной мощности, определенный посредством вычитания паразитных нагрузок на двигатель 12 из полной мощности двигателя для выбранного состояния дроссельной заслонки в режиме повышенной мощности.
Блок 36 контроллеров (например, первый контроллер 38) может определять полную мощность двигателя для выбранного состояния дроссельной заслонки, когда выбранным режимом мощности является режим повышенной мощности. Полная мощность двигателя для данной установки скорости двигателя или состояния дроссельной заслонки может быть известна из тестовых данных. Исходя из этого, может иметься множество полных мощностей двигателя, согласованно соответствующих множеству состояний дроссельной заслонки, и единственная справочная таблица с состоянием дроссельной заслонки в виде независимой переменной и полной мощностью двигателя в виде зависимой переменной. Полная мощность двигателя может быть определена за счет извлечения ее из справочной таблицы.
Установленный предел мощности для выбранного состояния дроссельной заслонки в режиме повышенной мощности можно вычислить посредством вычитания паразитных нагрузок на двигатель 12 из определенной полной мощности двигателя, при этом паразитные нагрузки включают в себя, например, мощность кондиционера воздуха, мощность генератора и мощность вентилятора.
Мощность кондиционера воздуха можно определить, принимая, что кондиционер воздуха затрачивает предварительно определенную долю полной мощности двигателя, когда он находится в состоянии «включен». Например, может быть принято, что кондиционер воздуха затрачивает 6 процентов полной мощности двигателя в состоянии «включен». Блок 36 контроллеров (например, первый контроллер 38) может принимать состояние кондиционера воздуха (т.е., «включен» или «выключен») и если кондиционер воздуха включен, вычислять мощность кондиционера воздуха (например, полная мощность двигателя × 6 процентов) и вычитать мощность кондиционера воздуха из полной мощности двигателя в качестве части определения устанавливаемого предела мощности.
Может быть принято, что мощность генератора составляет предварительно определенное ненулевое постоянное значение, если генератор включен, и нулевое, если он выключен. Ненулевое постоянное значение можно вычислить как напряжение системы (например, 24 В), умноженное на известный ток генератора (предоставляется изготовителем генератора). Блок 36 контроллеров (например, первый контроллер 38) может принимать состояние генератора (т.е., «включен» или «выключен»), и если генератор выключен, вычитать ненулевую постоянную из полной мощности двигателя в качестве части определения устанавливаемого предела мощности.
Мощность вентилятора может быть определена различными путями в зависимости от того, приводится ли вентилятор в действие механически (например, он механически соединен с двигателем 12 через выходной вал двигателя) или приводится в действие гидравлически. Машина 10 может иметь любой тип системы привода вентилятора. Если вентилятор приводится в действие механически, блок 36 контроллеров (например, первый контроллер 38) может определять мощность вентилятора для выбранного состояния дроссельной заслонки, которое соответствует установке скорости двигателя, посредством интерполяции от известной пиковой мощности при максимальной скорости двигателя в качестве части определения установленного предела мощности. Данный динамический расчет может быть опущен, если полные мощности двигателя в справочных таблицах полных мощностей двигателя были понижены, чтобы учесть данную приводную мощность вентилятора при различных состояниях дроссельной заслонки.
Вентилятор может приводиться в действие гидравлически с использованием насоса с постоянным расходом, соединенного с двигателем 12 и клапана сброса давления, имеющего, например, установку давления с электроприводом и расположенного с возможностью прохождения текучей среды между насосом и двигателем, соединенным с вентилятором. Блок 36 контроллеров (например, первый контроллер 38) может определять мощность вентилятора в зависимости от установки давления клапана сброса давления (при этом установка давления может быть определена из уровня тока сигнала управления в клапан сброса давления) и скорости потока в двигатель, при этом скорость потока вычисляется с использованием выбранного состояния дроссельной заслонки (которое соответствует известной установке скорости двигателя) и известного расхода насоса в качестве части определения установленного предела мощности.
В других примерах устанавливаемый предел мощности в режиме повышенной мощности можно определять частично динамическим путем, тогда как множество пределов пониженной мощности, доступных в режиме пониженной мощности остаются фиксированными. Например, мощность генератора и вентилятора можно учитывать фиксированным образом, тогда как мощность кондиционера воздуха может учитываться динамически. Мощность генератора и вентилятора можно вычитать из полных мощностей двигателя во множестве состояний дроссельной заслонки для достижения в справочной таблице пределов остаточных полных мощностей двигателя. Блок 36 контроллеров (например, первый контроллер 38) может снижать данные пределы динамически посредством вычитания из них мощности кондиционера воздуха, когда кондиционер воздуха находится во включенном состоянии, для достижения установленного предела мощности. Когда кондиционер воздуха выключен, предел остаточной мощности двигателя для выбранного состояния дроссельной заслонки должен являться установленным пределом мощности.
Интерфейсные система 11 управления имеет экранный монитор 66, расположенный на рабочем месте оператора. Экранный монитор 66 имеет цветной визуальный индикатор 68. Экранный монитор находится под управлением блока 36 контроллеров, например, третьего контроллера 42 блока 36 контроллеров.
Экранный монитор сконфигурирован, например, в виде цветного LCD монитора («LCD» - это дисплей на жидких кристаллах). В связи с этим, каждый цветной пиксель визуального индикатора 68 имеет три подпикселя с красным, зеленым и синим цветовыми фильтрами, при этом каждый подпиксель имеет связанный с ним транзистор под управлением блока 36 контроллеров (например, третьего контроллера 42) для управления интенсивностью освещения данного подпикселя, при этом цвета подпикселей смешиваются для создания общего цвета, который видит оператор. Таким образом, визуальный индикатор 68 может проецировать один или более цветов, которые видит оператор, при этом каждый подобный цвет в данной заявке упоминается как «цвет индикации».
Блок 36 контроллеров, (например, третий контроллер 42) сконфигурирован с возможностью изменения схемы окрашивания в зависимости от активного режима мощности и подрежима мощности. Блок 36 контроллеров, (например, третий контроллер 42) сконфигурирован с возможностью подачи команды освещения, по меньшей мере, участка визуального индикатора 68 согласно схеме окрашивания в зависимости от выбранного режима мощности и в зависимости от выбранного состояния дроссельной заслонки, если выбранным режимом мощности является режим пониженной мощности, но не в случае, если выбранным режимом мощности является режим повышенной мощности, и в соответствии с размерной схемой в зависимости от выбранного состояния дроссельной заслонки в режиме повышенной мощности и в зависимости от выбранного состояния дроссельной заслонки в режиме пониженной мощности. В связи с этим, окрашивание освещенного участка зависит от выбранного режима мощности. В режиме повышенной мощности размер освещенного участка зависит от выбранного состояния дроссельной заслонки, но окрашивание освещенного участка от этого не зависит. В режиме пониженной мощности размер и окрашивание освещенного участка зависит от выбранного состояния дроссельной заслонки.
Например, в режиме пониженной мощности освещенный участок имеет единственный цвет индикации (например, синий), если выбранным состоянием дроссельной заслонки является (первое) состояние дроссельной заслонки в первом подрежиме мощности, имеет первый цвет индикации и второй цвет индикации (например, зеленый), если выбранным состоянием дроссельной заслонки является (второе) состояние дроссельной заслонки во втором подрежиме мощности, и имеет первый и второй цвета индикации и третий цвет индикации (например, желтый), если выбранным состоянием дроссельной заслонки является (третье) состояние дроссельной заслонки в третьем подрежиме мощности. В режиме повышенной мощности освещенный участок имеет единственный четвертый цвет индикации (например, оранжевый). Первый, второй, третий и четвертый цвета индикации отличаются друг от друга для легкого распознавания оператором режима мощности и подрежима мощности, если применяется (на Фиг. 5 и 6 различные цвета индикации представлены посредством использования различных видов штрихования). Могут быть использованы другие схемы окрашивания.
Визуальный индикатор 68 имеет столбчатую диаграмму 69, содержащую последовательность световых столбиков (например, 15), расположенных друг относительно друга в порядке увеличения высоты. Каждый световой столбик связан с соответствующим одним из множества состояний дроссельной заслонки. Исходя из этого, количество световых столбиков является таким же, как и количество состояний дроссельной заслонки (т.е., положений дроссельной заслонки в случае диска дроссельной заслонки). Световой столбик, связанный с выбранным состоянием дроссельной заслонки, в данном описании может упоминаться как «световой столбик дроссельной заслонки».
Со ссылкой на Фиг. 5 в режиме повышенной мощности блок 36 контроллеров, (например, третий контроллер 42) сконфигурирован с возможностью подачи команды освещения светового столбика дроссельной заслонки (т.е., светового столбика, связанного с выбранным состоянием дроссельной заслонки) и каждого светового столбика из последовательности световых столбиков в первую, или левую, сторону от светового столбика дроссельной заслонки с четвертым цветом индикации. Например, если выбрано наивысшее состояние дроссельной заслонки, все световые столбики освещены четвертым цветом индикации, как показано, например, на Фиг. 5. Если выбрано одно из других состояний дроссельной заслонки, световой столбик, связанный с данным состоянием дроссельной заслонки, и каждый световой столбик из последовательности световых столбиков влево от указанного светового столбика, освещены четвертым цветом индикации, тогда как каждый световой столбик во вторую, или правую, сторону от указанного светового столбика не освещен.
Со ссылкой на Фиг. 6, в режиме пониженной мощности последовательность световых столбиков подразделена на первый набор 70 световых столбиков, сгруппированных вместе, второй набор 72 световых столбиков, сгруппированных вместе, и третий набор 74 световых столбиков, сгруппированных вместе. В режиме пониженной мощности блок 36 контроллеров, (например, третий контроллер 42) сконфигурирован с возможностью подачи команды освещения светового столбика дроссельной заслонки (т.е., светового столбика, связанного с выбранным состоянием дроссельной заслонки) и каждого светового столбика в левую сторону от светового столбика дроссельной заслонки в соответствии со схемой окрашивания, в которой каждый световой столбик из первого набора световых столбиков, которому подается команда на освещение, освещается первым цветом индикации, каждый световой столбик из второго набора световых столбиков, которому подается команда на освещение, освещается вторым цветом индикации, а каждый световой столбик из третьего набора световых столбиков, которому подается команда на освещение, освещается третьим цветом индикации.
Первый, второй и третий наборы 70, 72, 74 световых столбиков связаны соответственно с первым, вторым и третьим подрежимами 56, 58, 60 мощности, когда выбранным режимом мощности является режим пониженной мощности. Каждое из множества состояний дроссельной заслонки связано с первым подрежимом мощности, вторым подрежимом мощности или третьим подрежимом мощности, когда выбранным режимом мощности является режим пониженной мощности.
В связи с этим, если выбранное состояние дроссельной заслонки связано с первым подрежимом мощности, блок 36 контроллеров (например, третий контроллер 42) сконфигурирован с возможностью подачи команды освещения светового столбика, связанного с выбранным состоянием дроссельной заслонки, и каждого светового столбика из первого набора световых столбиков влево от светового столбика, связанного с выбранным состоянием дроссельной заслонки первым цветом индикации. Если выбранное состояние дроссельной заслонки связано со вторым подрежимом мощности, блок 36 контроллеров (например, третий контроллер 42) сконфигурирован с возможностью подачи команды освещения светового столбика, связанного с выбранным состоянием дроссельной заслонки и каждого светового столбика из второго набора световых столбиков влево от светового столбика, связанного с выбранным состоянием дроссельной заслонки, вторым цветом индикации, и подачи команды освещения всех световых столбиков из первого набора световых столбиков первым цветом индикации.
Если выбранное состояние дроссельной заслонки связано с третьим подрежимом мощности, блок 36 контроллеров (например, третий контроллер 42) сконфигурирован с возможностью подачи команды освещения светового столбика, связанного с выбранным состоянием дроссельной заслонки и каждого светового столбика из третьего набора световых столбиков влево от светового столбика, связанного с выбранным состоянием дроссельной заслонки, третьим цветом индикации, подачи команды освещения всех световых столбиков из второго набора световых столбиков вторым цветом индикации и подачи команды освещения всех световых столбиков из первого набора световых столбиков первым цветом индикации.
Например, в режиме пониженной мощности, если выбрано самое верхнее состояние дроссельной заслонки, все световые столбики освещены, как показано, например, на фиг. 6. Световые столбики первого набора 70 освещены вторым цветом индикации, световые столбики второго набора 72 освещены третьим цветом индикации, а световые столбики третьего набора 74 освещены четвертым цветом индикации. Если выбрано одно из других состояний дроссельной заслонки, световой столбик, соответствующий данному состоянию дроссельной заслонки, и каждый световой столбик влево от данного светового столбика освещены в соответствии со схемой окрашивания, связанной с режимом пониженной мощности, тогда как каждый световой столбик в правую сторону от данного светового столбика не освещается.
Со ссылкой на Фиг. 5 и 6, блок 36 контроллеров (например, третий контроллер 42) сконфигурирован с возможностью подачи команды освещения визуального обозначения, связанного с выбранным режимом мощности и с активным подрежимом мощности, если выбранным режимом мощности является режим пониженной мощности. Блок 36 контроллеров (например, третий контроллер 42) сконфигурирован с возможностью подачи команды освещения первого визуального знака 76 визуального индикатора 68 цветом индикации, когда выбранным режимом мощности является режим повышенной мощности, второго визуального знака 78 визуального индикатора 68 цветом индикации, когда выбранным режимом мощности является режим пониженной мощности, а выбранное состояние дроссельной заслонки связано с первым подрежимом мощности, третьего визуального знака 80 визуального индикатора 68 цветом индикации, когда выбранным режимом мощности является режим пониженной мощности, а выбранное состояние дроссельной заслонки связано со вторым подрежимом мощности, и четвертого визуального знака 82 визуального индикатора 68 цветом индикации, когда выбранным режимом мощности является режим пониженной мощности, а выбранное состояние дроссельной заслонки связано с третьим подрежимом мощности.
В качестве примера, первый, второй, третий и четвертый визуальные знаки 76, 78, 80, 82 представляют собой соответственно, букву «Н», букву «L», букву «Е» и букву «S». Цвет индикации знаков 76, 78, 80, 82, например, отличается от первого, второго, третьего и четвертого цветов индикации для легкого распознавания оператором (например, белый). Знаки 76, 78, 80, 82, не связанные с выбранным режимом мощности и не связанные с активным подрежимом мощности, если выбранным режимом мощности является режим пониженной мощности, не освещаются. Визуальные знаки 76, 78, 80, 82 способствуют тому, чтобы оператор знал выбранный режим мощности и активный подрежим мощности, если был выбран режим пониженной мощности.
Интерфейсная система 11 управления предоставляет простой механизм для управления как установкой скорости двигателя, так и мощностью насоса. Переключатель 32 режима мощности предоставляет оператору удобный интерфейс для переключения между режимами мощности. Переключатель 34 скорости двигателя предоставляет простой интерфейс для управления установкой скорости двигателя и пределом мощности. Система 11 может иметь множество подрежимов в режиме пониженной мощности, включая экономичный режим (второй подрежим) для оператора для выбора относительно хорошей топливной эффективности. Визуальная обратная связь от визуальных индикаторов 50, 68 способствует легкому распознаванию выбранного режима мощности и активного подрежима мощности, если выбранным режимом мощности является режим пониженной мощности, и если он имеет подрежимы мощности.
Несмотря на то, что раскрытие было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и в изложенном описании, подобные иллюстрация и описание следует рассматривать как иллюстративные, а не ограничивающие по своему характеру, при этом должно быть понятно, что был показан и описан иллюстративный вариант (варианты) осуществления и что все изменения и модификации, которые попадают в пределы сущности раскрытия, подлежат необходимой защите. Следует заметить, что альтернативные варианты осуществления представленного раскрытия могут не включать в себя все описанные признаки, но все-таки получать пользу, по меньшей мере, от некоторых из преимуществ подобных признаков. Рядовые специалисты в данной области могут легко разработать свои собственные варианты воплощения, которые включают один или более признаков представленного раскрытия и попадают в пределы сущности и объема правовых притязаний представленного изобретения, которые определены приложенной формулой изобретения.