用于控制发动机转速的方法和系统与流程

本发明涉及发动机控制系统的领域，并且具体地涉及用于控制发动机的调速器的控制方法和系统。背景调速器通常通过控制在运行期间供应给发动机的燃料量来控制并且调整发动机的转速。如果发动机将以更快的转速运行，则供应更多的燃料，而如果要降低发动机转速，则供应较少的燃料。调速器是发动机控制系统的关键组件，特别是当发动机制造商寻求开发更有效的发动机时。在发动机控制系统中，调速器通常从发动机控制器接收控制信号。发动机控制器监测发动机的大量的输入和输出参数，以便确保发动机的最佳性能。随着向越来越有效并且经济的发动机努力，现在发动机控制器的任务通常是确保发动机以最佳效率执行。这通常涉及向发动机控制器提供一个或多个发动机映射以确保发动机尽可能有效地运转。例如，发动机映射可以是发动机功率对发动机转速的映射，以确保发动机在尽可能低的发动机转速处产生一定的发动机功率。控制器然后可以指示调速器调整发动机转速，使得如发动机映射定义的，对于所需的功率，发动机转速保持尽可能低。虽然这样的控制布置可以提高发动机的效率，但是例如，在被应用到具有发动机发动的辅助系统和组件的车辆中的发动机时，它们具有局限性。在这样的车辆中，对于例如来自控制倾卸床或倾卸斗的液压回路的增加的发动机功率的需求可以导致随着发动机控制器对该需求作出反应而传递的增加的功率中的延迟。它也可以意味着由于控制器试图满足发动机效率映射和由辅助系统要求的增加的功率的双目标，发动机的效率受到损害。本发明的目的是利用现有的发动机控制系统和/或方法来消除或缓解该缺点以及其他缺点。发明概述根据本发明的第一方面，提供了用于控制发动机的发动机调速器的控制方法，该方法包括以下步骤：计算由发动机产生的当前的发动机功率；基于发动机功率相对于发动机转速的第一映射，确定当前的发动机功率的最低的发动机转速；根据第一映射，指示调速器调整发动机转速；监测期望的发动机功率请求；在接收到期望的发动机功率请求后，计算期望的发动机功率与当前的发动机功率的功率比；基于功率比相对于转速调整值的第二映射，建立发动机转速调整值；以及根据转速调整值，指示调速器调整发动机转速。根据本发明的第二方面，提供了用于具有至少一个操作员输入的发动机的调速器系统，该系统包括：多个发动机传感器，其监测与发动机相关的参数；监视控制器，其监测至少一个操作员输入；发动机控制器，其从发动机传感器和/或监视控制器接收信号，并且响应于一个或多个这些信号来应用控制方法，该控制方法包括以下步骤：基于一个或多个发动机传感器信号，计算由发动机产生的当前的发动机功率；基于发动机功率相对于发动机转速的第一映射，确定当前的发动机功率的最低的发动机转速；根据第一映射，生成调速器信号来调整发动机转速；监测期望的发动机功率请求；在接收到期望的发动机功率请求时，计算期望的发动机功率与当前的发动机功率的功率比；基于功率比相对于转速调整值的第二映射，建立发动机转速调整值；以及该系统还包括：发动机调速器，其响应于由发动机控制器建立的调速器信号和/或发动机转速调整值而调整发动机的转速。附图简述本发明的优选实施例现将仅以举例的方式参考附图来加以描述，附图如下：图1是调速器系统的示意图；图2是图示用于控制发动机调速器的控制方法的流程图；图3是图示功率相对于发动机转速的发动机映射的曲线图；图4是图示当发动机根据图3的功率映射运转时发动机扭矩相对于发动机转速的曲线图；以及图5是包含图1的调速器系统的非公路车辆的示意图。附图的详细描述图1以示意图的形式示出了用于控制发动机转速的调速器控制系统。该系统包括发动机控制器10，该发动机控制器10从多个发动机传感器12接收有关某些发动机性能参数的数据。传感器12可以向控制器10提供有关各种参数的数据，各种参数诸如，例如：燃料输送率、空燃比(AFR)、喷射起始时刻(SOI)以及每分钟的发动机转数(RPM)。控制器12还与存储器14进行双向通信，存储器14存储有关除其他外发动机的最高效的性能的一个或多个发动机映射。还与发动机控制器10进行双向通信的是监视控制器或系统控制器16。监视控制器16从多个系统传感器18接收数据，系统传感器18监测在其中安装发动机的车辆的各种性能方面。例如，在某些农业和建筑车辆(诸如，拖拉机和斗车)上，存在附加的液压系统，诸如，用于操作斗的动力输出(PTO)单元和液压油缸等等。系统传感器18监测这些辅助系统的方面的性能。另外，监视控制器16还从至少一个操作员输入传感器20接收数据，例如，操作员输入传感器20通过油门踏板或杆来监测操作员控制输入。该系统的最后组件是发动机调速器22，发动机调速器22与发动机控制器10进行双向通信。响应于来自发动机控制器的控制信号，调速器22可以通常通过改变燃料输送到发送机的速率来调整发动机的转速。图2是图示用于控制发动机调速器的优选的方法的流程图。该方法在步骤100处开始，并且然后控制器10应用确定步骤102以便基于从多个发动机传感器12接收的发动机数据101、103来确定由发动机生成的当前的功率。然后，控制器应用确定步骤104，以便基于存储在系统存储器14中的发动机映射105，确定当前的功率所需的最佳发动机转速。优选的发动机映射的示例在图3中示出，其是图示产生特定的发动机功率所需的最低发动机转速的优选的效率映射。对于从系统和/或操作员输入传感器18、20接收的数据109、111，控制器还连续监测来自监视控制器16的信号。一旦已经在确定步骤104处确定最佳的发动机转速，控制器然后在步骤106处确定所接收的任何数据109、111是否指示附加功率的需要。如果确定不需要附加功率，在判定步骤108处做出对当前的发动机转速与理想的发动机转速的比较。如果当前的转速匹配理想的转速或者是在可接受的限度之内(例如，±5％)，该方法将循环回到确定步骤102。然而，如果当前的发动机转速并不匹配理想的转速或者在可接受的限度外，那么控制器将在循环回到步骤102之前指示调速器在判定步骤110处调整发动机转速。如果在步骤106处确定需要附加功率，控制器将计算满足请求所需的总功率并且在确定步骤112处确定当前的功率与该所需的总功率的比值。在随后的确定步骤114处，控制器在存储在系统存储器中的调整映射113中查找数据，以便确定转速调整值，该转速调整值应该被发送给发动机调速器来满足所需的总功率值。下面的表给出这样的调整映射的示例：功率比0.050.10.5125101520调整值0.80.90.9511.051.11.21.31.4基于在调整映射中的信息，控制器然后指示调速器根据合适的调整值来调整发动机转速。最后，控制器确定发动机是否继续在判定步骤116处运行。如果发动机已经停止，该方法在终止步骤118处停止。可替换地，如果发动机仍在运行该方法，进行到重复步骤120并且该方法再次以确定步骤102开始。图3图示了发动机功率相对于发动机转速的优选的发动机映射，该优选的发动机映射可以与本发明一起使用。如从该映射可以看出，根据该映射控制的发动机将产生在1200rpm的最低发动机转速处的1-150kW的发动机功率。如果要求大于150kW的功率，发动机然后将在1200rpm至1700rpm的发动机转速范围内以从150kW至大约210kW的功率中产生的线性增加加速。图4是图示在根据图3中示出的发动机映射运转时由发动机产生的发动机扭矩的曲线图。如同发动机功率，从1Nm至大约1180Nm的扭矩的范围可用于在1200rpm的最低发动机转速处运转的发动机。如图3所示，随着发动机转速增加来增加功率，最大的扭矩将达到平稳状态并且不管发动机转速的增加而保持1180Nm的常数。工业实用性现在将描述本发明的系统和方法将如何在实践中工作的示例。应该理解到，本发明可以适用于多种建筑、农业以及其他重型车辆，诸如，公路卡车和大客车、农业拖拉机、非公路卡车、建筑以及采矿车辆。然而，在该优选的示例中，本发明适用于在建筑和采矿活动中使用的非公路铰接式自卸卡车，诸如，本申请人的CAT725C卡车。这样的卡车被要求在各种各样的(倾斜的和相对平坦的)地形上操作，并且还必须将在它们的倾卸床上运载的装载物放置在指定的位置处。在图5中示出这样的卡车的示意图。卡车200包括内燃机202，其被布置以便提供车辆的动力以及向某些辅助系统提供动力。在此情况下，除其他外，发动机202还向操作倾卸床204的液压系统提供动力。该系统包括一对液压油缸206，每个液压油缸具有固定在卡车底盘208的一端和附接到倾卸床204的另一端。多个发动机传感器12监测发动机202的各种参数。监视控制器16监测来自操作员输入传感器20的期望的功率请求，该操作员输入传感器20被附接到卡车的油门踏板210，以及辅助系统传感器18监测至少液压油缸206。发动机控制器10安装到发动机202并且与发动机传感器12和监视控制器16进行通信。调速器22被定位在发动机上或与其相邻，使得调速器22可以响应于来自发动机控制器10的信号来控制燃料到发动机的流率。利用有如图5中示出的系统在卡车上，该系统的相关的组件准备好根据图2阐述的方法来控制卡车的发动机调速器。利用在基本的操作条件中操作的卡车，其中，卡车正在穿越相对平坦的地形并且无需操作其倾卸床，该控制方法将是在连续循环上的方法的操作步骤102至110。基于从发动机传感器12接收的数据101、103，确定步骤102计算卡车的发动机产生的当前的功率。一旦计算出功率数字，在确定步骤104处查找发动机映射105(如图3所示)，以便建立当前的功率要求的最低发动机转速。一旦已经建立最低发动机转速，该方法将在判定步骤106处决定关于功率的请求是否已经从监视控制器16中接收。基于从一个或多个系统传感器18和/或操作员输入传感器20接收的数据109、111，将做出这样的请求。在此示例中，如果系统传感器确定要求附加的液压压力来举起倾卸主体204，或者如果操作员输入传感器20感测到车辆操作员正在通过油门踏板210进行手动输入，可以接收这样的功率请求。另外，例如，在卡车连续地遵守预定的路线的某些应用中，，卡车可以配备全球定位卫星(GPS)使能系统，其利用有关覆盖的地面的轮廓并且因此任何斜面的位置的数据进行编码。在这样的应用中，GPS系统可以向监视控制器指示正在接近斜面，并且监视控制器可以请求来自发动机控制器的附加功率。如果在没有检测到功率请求的事件中，基于映射数据105在步骤104做出的确定，判定步骤108将决定当前的发动机转速是否是理想的发动机转速。如果当前的发动机转速是理想的转速或者是在预定的范围之内(例如，±5％)，那么该方法将循环回到确定步骤102。如果当前的转速是在预定的范围外，那么控制器指示调速器在该方法循环回到步骤102之前在方法步骤110处调整发动机转速。如果基于系统传感器数据或操作员输入，请求附加的功率，那么在步骤112处确定总共的期望功率与当前的功率的比值。然后在转速调整映射113中查找该比值，并且基于从映射113建立的调整值，在步骤114处调整发动机转速。最后，该方法在判定步骤116处寻找卡车操作员的发动机停止请求，并且或者在终止步骤118处停止该方法或者通过步骤120从开始重复该方法。本发明的系统和方法确保车辆的发动机可以以特定的发动机功率的最高效(即，最低的)转速运行。它们还确保发动机对附加的功率请求快速地作出反应，在发动机正在运转的特定车辆上的辅助系统可能需要附加的功率请求。然而，在附加的功率需求周期期间，本发明确保发动机仍然以其最佳的效率运行而没有以比必要更快的转速(以及燃料消耗量)运行发动机并且由于来自车辆上的某些系统的意外的功率需求不需要快速地加速发动机来产生更多的功率。可以包括修改和改进而不脱离本发明的范围。当前第1页1 2 3