快速起动过载预测和保护的制作方法

本公开的实施例大体上涉及动力传输控制，并且更具体涉及一种用于通过动力传输控制来检测和保护快速起动机器过载的系统。

背景技术：

通常使用产生旋转运动的原动机来驱动机械，例如发动机、电机、涡轮机等等。选择性地可接合的耦合组件，例如离合器或变速器位于原动机和从动机械之间。在常见的设置中，使用某些类型的离合器、动力输出装置等等来选择性地和可控地将驱动轴的旋转运动传递到从动机械的输入轴。优选地，离合器的啮合、脱离和负载变化都是平滑且可预测的。

然而，问题出现在机械受到堵塞或其他快速发生过载事件的情况下。在这种情况下，期望的是发动机脱离从动机械而避免损伤驱动发动机、从动机械或者耦合组件。

附图说明

本公开的优选实施例的附图附于此，从而可以更好且更完整地理解本公开的实施例：

图1为根据本发明的各个方面的示例性发动机、变速器和从动机的示意图，具有相关的快速起动过载检测和保护系统；

图2为根据本公开的各个方面的示例性的发动机和机器的示意图，其由离合器选择性地耦合并由相关的快速起动过载保护和检测计算机程序操作；

图3为根据本公开的各个方面在针对各种条件发生快速起动过载事件之后发动机转速(rpm)与时间(秒)的代表图；

图4为根据本公开的各个方面在发生快速起动过载事件之后发动机转速(rpm)与时间(秒)的代表图，同时指示了由保护程序计算的预测发动机转速；

图5为根据本公开的各个方面计算机实施的方法的示例性流程图；以及

图5a为图5的流程图中使用的根据本公开的各个方面的计算机实施的子程序的示例性流程图。

具体实施方式

某些机械，例如碎石机、研磨机和碎纸机、木片切削机、材料处理机等，由于堵塞、冲击等而经历常规的扭矩过载。这些过载事件会严重损害从动机械、发动机和离合器组件。因此，已经研发出了各种自动离合器释放装置，其中一些带有自动重置，这些自动离合器释放装置可以在过载时使离合器元件脱离。这些离合器释放装置取决于机械反应(例如，销切变、凸轮运动等等)，其响应于预选负载、力、切变(shear)等的应用而自动发生。

自动复位摩擦离合器设计为以预设的过载扭矩值滑动。当移除过载时，离合器重新啮合。在部分动力传输和滑动不会损坏机械或发动机的情况下，扭矩限制摩擦离合器是有用的。

球-制动器复位扭矩限制器使用位于轴、离合器片等等上的制动器中的球来接合离合器元件，并且被偏置成与弹簧接合。扭矩过载使球从它们的制动器缩回，从而脱离离合器。球-制动器扭矩限制器具有多个制动位置并且可以自动或手动复位。当扭矩需求低于释放扭矩时，自动复位扭矩限制器重新啮合。弹簧偏置球的替代物包括偏置的凸轮从动件或弹簧偏置的销，其在圆柱形座中往复运动。

在具有凸轮-操作脱离的自动扭矩限制器中，一系列销可以沿着从动元件中限定的径向延伸的圆筒移动。当接合时，销头延伸到从动元件中的凹槽中。每个销具有波状外形的基座，该基座接合在具有波状外形的凸轮轮廓的两个弹簧偏置的凸轮之间。当由于旋转而销上的径向力超出弹簧偏置的凸轮的波状外形的轮廓所施加的力时，发生自动脱离。当销的波状外形的基座被迫在凸轮之间时，系统脱离。在速度降低时，销在从动体中重新啮合它们的座位。

可替换的剪切销或可重调的销可以用于以选定的过载扭矩值进行剪切或释放。在由于过载而剪切之后，必须替换剪切销。可重调的销等类似物在发生过载扭矩时“跳闸”，并且可以自动或手动复位以重新啮合离合器。

可替代地，过载保护系统依赖于由所选择的、测量的参数的发生而触发的离合器元件的主动脱离。例如，可以比较离合器组件的轴上游和下游的旋转速度的传感器测量值以指示滑动。可替代地，可以测量上游和下游元件之间的角位移，在发生预设位移测量时离合器释放。这些系统依赖于可测量或可计算的参数(例如，转轴转速、相对角位置等等)并且依赖于未知变量，例如离合器元件之间的摩擦系数等等。

可替代地，热测法依赖于滑动期间产生的热量并且导致离合器组件的温度升高，或者，如果是湿式离合器组件，可以使用随着液压机液体流过离合器时的温度升高。这些方法的等效性是由于功率和滑动速度与滑动扭矩之间的机械关系。

图1为根据本公开的各个方面位于发动机12和从动机14之间的示例性耦合组件10的示意图。各个元件并不是按比例绘制，而且离合器组件是代表性的而非限制性的。

图1中可见的离合器组件是用于讨论的干式摩擦片离合器组件的示例。在此所公开的特征并不限于这些离合器组件。耦合组件10可以是离合器、变速器、动力输出装置(pto)等等。这里所用的术语“离合器”、“离合器组件”、“耦合组件”等等一般地或参考示例性实施例的附图来使用，而不是为了限制。本领域技术人员将认识到在其他耦合组件类型中的应用和类似的用途。

摩擦离合器组件10用于选择性地将发动机12的驱动轴13的旋转运动传递到从动机14的从动轴15。离合器在接合和脱离之间移动，其中在接合时驱动轴和从动轴以相同的速度旋转，其中在脱离时从动轴不受驱动轴影响。通常来说，部分接合也是可能的，使得离合器的驱动元件和从动元件相对于彼此“滑动”；即，驱动元件将扭矩传递到从动元件但是这些元件以不同的速度转动。选择性地可接合的离合器元件通常是摩擦、锯齿状、波状外形或其他匹配刹车盘。

常规的摩擦离合器组件10安装在壳体18内。安装止推板或压力板16用于沿着轮毂19选择性的轴向运动。背板20位于离合器组件的相对端并且在紧固件21处附接至轮毂19。额外的中心板或中间热板22，例如通过轴向花键可移动地附接至轮毂。

如图所示，摩擦片(disc)组件24在邻近的板16、20和22之间交错摩擦片28。摩擦片28通常包括耐磨和耐热摩擦衬片。摩擦片28轴向地花键连接至配合花键的驱动环30。传动环附接至驱动轴13(或飞轮等等)以由发动机12驱动。

发动机12采用内燃机、电动机等等的形式。一般在本文所使用的“发动机”表示任意旋转式原动机并且包括但不限于电机、发动机和涡轮机。发动机通过诸如驱动轴、驱动轴环、旋转壳体或类似的旋转元件来输出作为扭矩的动力。一般在本文所使用的“驱动轴”指示这种元件。本领域技术人员将认识到其他类型的旋转式原动机和扭矩传递元件。

压力板16通过诸如贝式弹簧、膜片、螺旋弹簧等的偏置元件23远离背板20偏置，使得离合器在其默认位置脱离。在可替代的实施例中，偏置可以反转，使得耦合组件默认为接合位置。可以在组件的各个位置处使用多个偏置机构。例如，偏置机构可以保持邻近的板和刹车盘之间适当的间隔直到启动离合器。

使用时，离合器组件在接合位置和脱离位置之间移动，其中在接合位置处驱动轴13和从动轴15连接，并且其中在脱离位置处从动轴15不受驱动轴13的影响。在接合位置，压力板16通过致动器组件被迫轴向地朝向背板20。压力板16的轴向运动使中间热板22和摩擦片28沿着它们的轴向花键轴向运动。板和摩擦盘“夹在一起”，即，移动到接合接触，从而通过摩擦片28将扭矩从驱动轴13和驱动环30传递到板16、20和22、轮毂19、输出轴31以及从动轴15。

部分接合也是可能的，使得离合器的驱动元件和从动元件相对于彼此“滑动”；即，驱动元件将扭矩传递到从动元件但是这些元件以不同的速度转动。

所述的实施例中的压力板通过偏置构件23朝向脱离位置偏置。克服偏置力并通过致动器33将离合器移动到接合位置。在示例性实施例中，液压管29轴向穿过输出轴31并且选择性向致动器33内限定的内部腔室施加液压，使得活塞35或类似物克服偏置力并将压力板移动到与摩擦片组件接合。

致动器33控制离合器的接合与脱离，并且可以是机械的、机电的、液压的等等。可以通过连杆、导线、液压管等提供致动力，使其沿着轴等等限定的通道延伸穿过壳体、轴承或压力板中的孔。

图2为根据本公开的各个方面的示例性的发动机和机器的示意图，其由离合器选择性地耦合并由相关的快速起动过载保护和检测计算机程序操作。

计算机化系统100包括计算机102、存储器104、计算机程序106、网络108、操作员界面110以及离合器控制系统112。计算机程序106存储在存储器104中并由计算机102执行以通过网络108与操作员界面110和离合器控制系统112进行通信。

虽然为了清楚起见在图2中配置了这些元件，可以预期到，本领域技术人员将认识到这些元件可以相对于彼此和网络不同地进行设置。例如，存储器104包括远程数据库，可以通过网络访问这些远程数据库。作为另一个示例，界面110可以物理地位于操作员可用的任何位置，例如位于离合控制器112处或位于其附近、位于从动机械118处等等。此外，网络108示例性地位于离合控制器112和计算机、存储器、程序模块之间。实际上，网络108可用于在各种相对位置处连接程序106、存储器104、界面110、离合控制器112、发动机传感器和控制器、从冬机械传感器和控制器等等，其中网络108包括各种各样的元件，例如电缆、无线传输器和接收器、路由器、网关、服务器、计算机、移动设备、总线、can总线、防火墙等等。实际上，计算机、存储器和程序的全部或一部分可以视为离合控制器112的一部分，并且可以位于控制器或预先存在的控制器接口处或附近。也可以使用额外的元件。例如，发动机116通常包括发动机控制器，其中发动机控制器拥有自己的软件程序、传感器、计算机系统、控制器等等。这里讨论远程起动控制特征作为示例。类似地，很多情况下从动机械将拥有自己的计算机控制系统。

发动机116通过驱动轴117提供旋转运动和扭矩，其中离合器组件114的驱动部分119安装至驱动轴117。用于图1中示例性的摩擦离合器的离合器组件114的驱动部分119包括固定地安装至驱动轴13的背板20。

类似地，从动机械118包括附接至离合器组件114的从动部分123的从动轴121。如在关于图1中描述的示例性摩擦离合器那种，离合器组件的从动部分包括壳体18，壳体18中安装有偏置且可轴向滑动的压力板16，其中压力板16可以在接合位置和脱离位置之间移动。

离合器组件的从动部分123包括致动器125并且通常还包括偏置构件。致动器125通常位于离合器壳体内并且选择性地将压力板或离合器的其他可移动致动器构件移动到接合位置或脱离位置，通常需要克服偏置力，该偏离力用于将离合器重置到其初始位置。致动器125可以是液压传动的致动器，其可以选择性地供应加压流体从而选择性地移动容纳在离合器组件中的活塞(或类似结构)。本领域已知的其他致动器是诸如气压致动器、线性致动器、径向致动器、机电致动器等等。如本领域已知的，离合器组件的驱动部分和从动部分包括摩擦片、中间板、偏置组件等等。

离合器控制系统112控制离合器组件114的操作并传递离合器控制信号以操作致动器125。如本领域已知的，这些信号可以是由附接的液压泵(未示出)产生并由液压管122传递的液压信号，或者是沿着线路(或者无线地)传递的电信号。控制信号包括接合信号和脱离信号，其可以采取信号的形式来增加/减少压力、打开/关闭开关等等。

在示例性液压传动的离合器组件中，其中板和刹车盘朝向脱离位置偏置，接合信号包括通过管122的液压的增加，液压使容纳在离合器组件中的液压致动器125(例如活塞)移动，从而轴向地移动压力板(或类似物)以接合离合器的驱动部分和从动部分。压力板的轴向运动引起刹车盘和板的接合，从而将扭矩从离合器的旋转驱动轴117和驱动部分119传递到离合器的从动部分123和从动轴121。类似地，脱离信号包括液压的减少，从而偏置构件(例如，弹簧)使压力板返回到期初始位置，导致离合器组件脱离。

各种离合器系统传感器提供了关于离合器组件及其操作的数据。例如，压力传感器124是本领域已知的并且安装为测量作用在离合器组件的一个或多个刹车盘或板上的压力。可旋转传感器126、角位移传感器等等可以定位为测量或能够计算，例如，离合器组件的驱动轴、从动轴或任意其他旋转部件(例如花键毂、花键轴、板、摩擦片)等等的旋转速度(例如rpm)。压力传感器、旋转速度传感器、温度传感器、加速度传感器、角位置传感器、液压传感器以及其他传感器都是本领域已知的，并且同样可以用于离合器控制系统以向计算机程序106提供状态、操作、反馈以及其他数据。这些信号可以直接或间接地指示离合器是否接合、脱离、部分接合(并滑动)、滑动程度等等，并且直接或间接地指示各种离合器元件都会发生的扭矩、力、马力等等。

一个或多个发动机传感器120安装在发动机116上或安装在其中，一个或多个发动机传感器120通过网络108将发动机传感器信号通信至计算机程序106，其中发动机传感器信号包括测量的或计算的发动机参数。例如，可以安装传感器以测量或检测这些参数或计算相关的数据，例如发动机扭矩、马力、油门位置、温度、废气流、发动机速度(rpm)等等。这些传感器和计算的数据在本领域都是已知的，计算机也是如此，并且计算机可以用于接收、查询、存储并计算数据，与传感器通信，与信号格式接口等等。

可替代地或额外地，单独的计算机化系统或程序，例如远程启动控制程序，可以收集和传输这种传感器数据、计算的数据、可操作状态数据等等，并通过网络108将这些数据传递至控制程序106或停留在邻近程序106的计算机102和存储器104中且在没有网络的情况下传递数据，而不是离合器控制程序106直接与发动机和离合传感器通信。例如，参见2014年2月21日提交的，题为“monotoniccouplingassemblyengagement”的，号为pct/us14/17666的国际专利申请中的公开内容，其全部内容通过引用并入此文以用于所有目的。

由于各种传感器和计算机程序根据不同的、无规律的或者可变的后台中断速率、读取速率、测量间隔(measuringinterval)等等进行操作，优选的是与参数检测相关的时间与每个测量的或计算的参数相关联并被记录。这允许离合器控制程序106使用感测和计算的数据，而不会有与识别或使用老化或不平等老化的读取或数据相关的问题。

如上所述，在某些应用中离合器组件由于在从动机械中的堵塞和其他快速发生的过载事件导致发动机传东系的动量的突然变化从而受到严重的扭矩峰值的影响。在这种情况下，期望的是发动机脱离从动机械而避免损伤驱动发动机、从动机械或者耦合组件。

例如，离合器组件通常安装在工业木材切削设备上。这种设备利用例如柴油机的动力源和离合器将动力传递至大惯性切割头，继而将树木或废屑磨碎成木屑和覆盖物。大块树或甚至外来金属与切割头接触的情况并不少见。这通常导致在发动机仍然产生动力时切割头突然停止。离合器通常会瞬间滑动以吸收这种冲击载荷，然后由于切割头被锁定而具有足够的扭矩来使发动机停转。当这种冲击载荷发生时，期望的是，离合器控制器在发动机停转或发动机速度降低到低于预定阈值之前脱离离合器。这需要预测快速起动过载事件。发动机速度、离合器输入速度以及离合器输出(例如在快速起动过载事件期间降低并对其进行监控)可以用于预测这种事件的发生。离合器的主动和自动脱离将起到防止发动机停转的作用，并且发动机将返回至正常操作速度。

如果发动机没有立即重启，那么发动机停转可能引起冲撞损坏并损害发动机涡轮增压器和气压部件。通过保持发动机运转可以防止这种损害。额外地，离合器摩擦组件可以比发动机停转时更快地冷却到操作温度，从而允许操作员更快地恢复运行。此外，在一些设备中，例如前端装载机，发动机停转需要操作员撤回并在木屑或其他从动机械上重启发动机。因此，在预测和防止系统就位的情况下，操作员简单地将发动机从操作速度减速到正常离合器接合速度，重新啮合离合器然后使发动机返回至操作速度。

在一些离合器组件中，滑动是预料之中并且可容忍的。在这些系统中，离合器压力降低到预定的操作点，以允许离合器滑动，从而在冲击荷载的情况下最大限度地减少发动机动量传递到动力传输系统。在这种情况下，在程序预测发动机故障的情况下，程序自动地将控制信号发送至离合器组件以脱离。在离合器的扭矩传递能力大于发动机输出扭矩和动量的情况下，这种允许离合器滑动的中间操作点是不必要的。在这些情况下，滑动仅仅是脱离最后时刻的偶然事件。

提供快速起动过载(roo)预测和防止程序106，以在基于测量或监控的操作参数(例如发动机速度)通过程序的算法进行计算而出现预选的输出值时，主动并自动地脱离离合器。

程序106从发动机和离合器传感器或从其他追踪这些数据的程序接收或收集输入数据。程序106利用迭代算法中的数据预测在快速起动过载事件期间可能发生的发动机停转或其他故障的发生(例如冲击载荷、堵塞等等)。可替代地，程序可以键入预期的离合器故障(例如扭矩过载)、从动机械故障或机器的另一个限制因素。

如果预测到了过载故障，程序106将控制信号发送至离合器控制器112以脱离离合器114。如果，在快速起动过载事件期间，程序并没有预测到即将发生的故障(即，程序预测复原而不进行干预)，则程序不会干预并且离合器保持接合。

图3为根据本公开的各个方面在针对各种条件发生快速起动过载事件之后发动机转速(rpm)与时间(秒)的代表图。线210表示发动机正常操作速度。

标为“roo事件”200的曲线是发动机速度(rpm)与快速启动过载事件发生之后的时间(秒)的关系，并且快速起动过载保护程序可以检测到该事件并在发动机故障之前作出反应。roo曲线和“过快事件”曲线202之间的区域识别roo事件，并且对于roo事件，程序有充分的时间脱离离合器从而用于发动机恢复。例如，这种事件可能是由大型硬树桩堵塞木片切削机或中等大小的巨石堵塞碎石机引起的。

“过快事件”曲线202下方的区域表示快速起动过载事件，该事件是如此意外和严重以至于roo保护程序不能及时干预以防止发动机故障208。这些事件需要机械过载保护，例如上述离合器释放。例如，这种事件可能是由木片切削机中的轮轨引起的。

标为“模糊事件”204和“roo事件”曲线200之间的区域表示过载事件，如果程序未能干预(即脱离离合器)则该过载事件可能导致发动机故障，或者如果程序不必要地干预(即脱离离合器)，则该过载事件可能导致“令人讨厌的”脱离，因为在没有干预的情况下，发动机不会故障。

“模糊事件”曲线204上方的区域并不需要离合器脱离或程序的干预，因为负载增加导致发动机速度增加但是发动机会自己恢复。例如，参见标为“正常恢复”206的曲线。该程序将在事件发生期间将该时间标为可恢复事件并且不会进行干预。

图4为根据本公开的各个方面在发生快速起动过载事件之后发动机转速(rpm)与时间(秒)的代表图，同时指示了由保护程序计算的预测发动机转速。

虚线220表示roo事件期间一系列实际的发动机速度测量值(以rpm为单位)。使用市售的传感器和设备，(在每个点处)速度测量之间经过的时间大约为10毫秒(ms)。正如预期的，发动机转速在很短的时间内迅速下降。值得注意的是，速度的变化率也随着时间的推移而增加。发动机故障速度表示为粗虚线222。

交叉标记曲线224是根据程序使用的算法由roo保护程序确定的预测发动机速度的曲线图，其中每个十字表示由程序计算或产生的预测速度。即，程序106接收发动机的实际速度的测量或计算值，如曲线220所示，在(优选有规律的)时间间隔,执行其预测行为算法的迭代，并且确定发动机的预测速度，如曲线224所示。

预测速度阈值226是选定的预测速度值。如果程序的迭代输出低于阈值的预测速度230，则表明对未来发动机停转或故障的预测。一旦发生预测故障，程序发送离合器控制信号以脱离离合器。

在可替代的实施例中，程序可能需要多个“计数”的预测速度值230、232、234、236和238来脱离离合器，其中这些预测速度值小于预测速度阈值226，而预测速度阈值226是程序多次连续迭代产生的。这允许在离合器脱离之前，发动机有更多的时间来恢复或表明潜在的恢复。此外，需要低于阈值的多个或多个连续的预测速度值允许在操作期间发动机速度的正常变化，而不会触发离合器脱离。

在实施例中，计算预测速度曲线224包括获取实际发动机速度曲线220的一阶导数，其表示该执行间隔中每单位时间(秒)的发动机速度(rpm)；也就是说，表示发动机转速或加速度(rpm/秒)。例如，点化线228是在第一roo事件计数230处获得的一阶导数。

图5为根据本公开的各个方面计算机实施的方法的示例性流程图。

示例性方法500开始于框505，“开始”。在框510处开始roo保护程序过程。在框515处，获取机器状态并指示程序的最终结果。例如，指示：预测的发动机过载、预测的发动机非过载、发动机正常运行、程序错误等等。优选地，输出状态并将状态显示在操作员界面上。

在框515和516之间传输通信。在框516处，在一个或多个机器或引擎状态源与程序之间传送(发送和/或接收)输入值和查询。例如，数据源可以是提供输入的其他软件程序或计算机，例如发动机、离合器和/或机器状态的确认。例如，框516处的发动机状态源可以是用于控制发动机的远程启动的独立的操作软件程序，并且在框515处输入到程序的状态或其他数据包括确认发动机开关处于打开位置，发动机正在运行(例如以rpm阈值测量)，离合器接合等等或者它们的组合。

可替代地或额外地，框515处的程序可以直接在框561处从一个或多个传感器接收输入。例如，计算机程序可以从定位的传感器接收(推或拉)传感器数据以测量和/或计算发动机和离合器参数，例如，如上所述离合器压力和发动机速度(rpm)。程序所需的输入将根据发动机、离合器组件、从动机械、传感器类型和配置、离合器类型和配置以及计算机运行的特定算法而变化(例如，在算法利用所选发动机数据、离合器数据等的所选组合的情况下)。

此外，本文公开的系统可以与用于发动机或从动机械的预先存在的或安装的控制程序和控制器一起工作。例如，在框515处，一旦确定即将发生的故障，程序可以与从动机械控制器在框516处通信。roo程序可以通过roo程序的反应传达离合器脱离即将发生。该通知允许从动机械控制器有时间传送适当的控制信号，命令从动机械采取特定动作(例如脱离或关闭)。可替代地，从动机械程序可以将信号或命令传输到roo程序以覆盖或忽略预测的过载并使离合器接合。可以在roo程序和发动机控制器及程序之间传输类似的通信。利用这种通信可以防止程序同时覆盖(overriding)脱离或关闭命令，从而由于快速起动过载而导致故障。

在框520，程序确定是否启用了roo保护。如果没有，程序在框585处终止。优选地，相应的消息被中继到操作员界面。

在框525，程序确定在方框515获得的机器、离合器或发动机状态是否满足预选条件。如果没有，程序在框585处终止。如果有，程序进行到框530。

在框530，程序将当前事件计数器值与框531的事件计数器阈值相比较。事件计数器阈值是预选和存储的值，其可以在框531由操作员或程序员设置和/或改变。如果指示，则在框570累积当前事件计数器值，其中计数的“事件”是指示预测的发动机故障的计算。

事件计数器阈值可以是“一个”事件，但优选地可以更高。例如并参考图4，如果程序基于最近的发动机测量或行为(例如，低于预测的速度阈值的计算)预测即将发生的发动机故障，则将其视为一个“roo事件”并且将当前事件计数器值递增1。程序方法的多次迭代可以指示连续预测的roo事件(例如，图4中的点230-238)。

如果事件计数器值达到框531的事件计数器阈值，则程序在框580处脱离离合器组件，并且程序在框585结束。

更精确地，程序根据框530处的以比较为条件做出反应，例如经由网络108将一个或多个信号发送到离合器控制器112，使离合器控制器112脱离离合器组件114。所描述的示例性离合器的离合器脱离是通过降低经由控制管线122的液压和/或经由压力排放口排出液压来实现。可以通过脱离或关闭液压泵或类似装置来实现液压的降低。正如本领域技术人员所理解的，对于其他离合器和离合器控制器类型，细粒度(granular)动作将是不同的，例如增加液压(其中离合器偏向接合)、向电动机械致动器发送电信号等。一般来说，这个过程在这里被称为“程序脱离离合器”等短语，尽管应该理解必须发生临时粒度步骤和动作。

如果事件计数器值低于事件计数器阈值，则该方法将运行算法以预测即将发生的发动机行为，尤其是由于过载而即将发生的故障。在框535，识别和/或输入当前(或最新)相关数据，例如当前发动机速度和相应时间。在框536从相应的发动机、机器或离合器传感器获取当前数据，或者从本身获取、存储、计算和传输这些数据的独立软件程序或计算机获取当前数据。

时间参数可以由传感器或独立软件、计算机程序结合时钟机制或功能等提供。因为中断率、定时间隔、测量间隔等通常随设备而变化，并且随着时间的推移而变化。在选定的设备中，最好记录与传感器数据相关的采集时间(一天或自启动以来)，而不是多个增量时间间隔。

当前数据可以被认为是绘制在例如图4中的曲线图上的实际发动机速度曲线220上的单个点。随后的数据提供后续点，得到示例性曲线220。

在框540，计算预测的发动机速度(或其他选定值)。例如，这种计算需要输入先前的数据值，这些数据值可以在框536获取之后存储在框541。通过一个或多个预测算法执行预测发动机速度(或其他选定值)的计算。可以预期的是，这些算法的操作需要额外的数据或选定的信息，例如框542处的校准参数。

在框565处，将预测速度值与临界的预测速度值相比较。如果预测速度保持高于框566提供的阈值，则事件计数器重置为零并且不会预测即将发生的发动机故障。另一种实现方法是将事件计数器值减少“1”，将其值限制为不小于“零”。如果预测速度值低于阈值，则在框570处将事件计数器值递增1。在任何一种情况下，程序都返回到开始(或早期)框并重复。

基于当前和最近的系统参数和数据(例如来自传感器或介入程序和计算机)的预测速度的迭代计算提供对即将发生的发动机故障的持续预测分析。参数测量、数据传输、数据操作、迭代程序操作、事件预测，以及将控制信号传输到离合器控制器和离合器致动器的速度至关重要，因为在发生指示故障的发动机参数与故障本身之间经过的时间是以小片段的秒来测量的。例如，发动机和离合器参数测量或计算(例如，发动机速度、离合器压力等)可以大约每10ms左右发生。程序迭代(至少)以可比较的速度运行，在足够短的时间段内根据需要向离合器控制器提供控制信号，以允许在预期的发动机停转之前离合器脱离。

计算效率对于最小化对控制器的计算机102的要求是重要的，因为算法必须非常快速地执行(例如，每几毫秒、每十毫秒左右或每二十毫秒左右)。所公开的算法在计算上是有效的，但是可以使用具有相同结果的其他方法。可接受的算法如下：

其中“m”是算法的最高阶导数。在“m”＝1的情况下，仅使用一阶导数进行计算，该算法也称为反向欧拉法。

值得注意的是，在严谨的数学中，得到一个真导数为δt→0，其中δt是当前时间和前一时间之间的差值，如图5a中大致计算的框546和552。

如上所述，程序106利用迭代算法中的测量或计算的数据来预测在快速起动过载事件期间可能发生的发动机停转或其他系统故障的发生。该程序可以键入预测的发动机停转或故障、离合器故障(例如，扭矩过载)、从动机械故障或机器的另一限制因素。必要的输入数据将根据选定的限制考虑因素而变化。

例如，在示例性流程图和所附说明中，分析是为了预测，如发动机速度下降所指示的即将发生的发动机停转。确定预测的发动机停转使用实际发动机速度(当前和过去)、预测的发动机速度(rpm)、一些预测算法值(无论是直接速度还是其衍生物或其他操作)和/或与所选和优选测试的变量或校准参数的比较。

可替代地，分析和算法可以键入，例如发动机扭矩故障，在这种情况下，测量的参数可以是轴角位移、离合器或发动机扭矩、应力、应变等。算法将计算扭矩、扭矩变化、扭矩变化率或其他值(定尺寸的或无量纲的)，以预测发动机扭矩故障。可能表示即将发生的故障的其他可测量或可计算参数包括发动机或机械马力、机械阻力、负载阻力、扭矩、扭矩差、应力和应变测量值、角位移、电负载、电阻或电流等。

图5a为根据本公开的各个方面计算机实施的方法或子程序的示例性流程图。图5a呈现了用于从图5的框540计算预测速度(或其他选定值)的流程图，并提供了在该图上指示的虚线之间发生的示例性过程。重复框535以进行定向。框545和551提供了图5的框541的更明确的细节，如图5的框542的框557和框559。

在框544，计算从先前速度和时间或其他测量或计算参数的变化。例如，计算在框535获得的当前数据与(例如，存储在框545的)相应的先前数据之间的变化。例如，发动机速度可能已经改变了-2rpm(例如，从2450到2448rpm，速度降低由负值表示)。计算经过的时间(例如，10ms)。

在框546，使用框544的结果计算一阶导数。(δ(delta))速度随(时间)变化的变化产生速度变化率(例如，rpm/秒)。使用相同的示例，一阶导数是-200rpm/秒。这限定了图4的曲线220上的斜率。在实施例中，一阶导数值用作预测未来发动机行为的基础。

在框548，存储当前数据(发动机速度、时间)，在框545取代先前数据。当然，数据集可以存储更长的术语，但是这里程序指定最新的数据以用于算法或方法的下一次迭代。

在框550，计算(在框546处计算的)当前一阶导数值与在框551处存储的先前一阶导数值之间的任何变化。例如，一阶导数值可能已从先前的-199转/秒的值变为当前计算的-200转/秒的值。(一阶导数值的减少产生负值。)也使用了经过的时间。

在框552，使用框550的结果计算二阶导数。(δ)一阶导数值随(δ)时间的变化而变化产生一阶导数的变化率(例如，rpm/秒²)。使用相同的示例，二阶导数是100rpm/秒²。这限定了曲线220上斜率的变化率(未示出)。单独的二阶导数值或与一阶导数值组合的二阶导数值可用作预测发动机速度或行为的基础。

在框554，存储当前第一导数值和时间，在框551取代先前的值。当然，数据集可以存储更长的术语和/或非连续数据集可以比较或用作输入，但是这里程序指定最新的数据用于下一步或迭代算法。

在框556，一阶导数值乘以存储在框557和从框557输入的，单位为“秒”的一阶导数比例因子。比例因子是由操作员或程序员选择的变量，用于增加一阶导数值的灵敏度。比例因子越高，灵敏度越高。在给出的示例中，将一阶导数值(在实际发动机速度曲线220上的点处的-200rpm/秒的斜率)乘以10秒的比例因子，以产生-2000rpm的缩放的一阶导数值。使用15秒的比例因子的相同计算产生相对更陡的斜率并且缩放-3000rpm的一阶导数值。

在框558，二阶导数值乘以从框559输入的，单位为“秒²”的二阶导数比例因子。比例因子是由操作员或程序员选择的变量，用于增加二阶导数值的灵敏度。比例因子越高，灵敏度越高。在示例中，将二阶导数值乘以0秒²的比例因子以产生0rpm，从而证明禁用该多项式展开项，如可能用非常不稳定的发动机速度信号进行的那样。使用2秒²的比例因子的相同计算产生相对较低的-200rpm。

虽然图5a示出了具有“m＝2”的方法，但显然“m”可以更大，并且高阶导数可以与框544至548和框556至557的重复次数(replicates)一起使用。

在框560，缩放的导数值被添加到当前速度数据中。(应注意，当发动机速度降低时，缩放的一阶导数值是负值，尽管二阶和更高阶缩放导数的值可以是负数或正数。)在示例中，将缩放的一阶导数值-2000rpm和缩放的二阶导数值0rpm加到当前速度2448rpm，得到预测的发动机速度值448rpm。

预测速度阈值是一个任意数值，它与比例因子和其他变量一起，为快速起动过载提供所需的灵敏度。在示例中，在框566处，来自图5的预测速度阈值是500rpm。

从图5中可以看出，在框565执行预测速度与预测速度阈值的比较。在示例中，448rpm的预测发动机速度值小于500rpm的预测速度阈值并且在框570中递增事件计数器值。

该方法的后续迭代使用事件计数器值，如在先前迭代期间在框570或框575处变化的那样。假设预测速度继续小于预测速度阈值，则最终事件计数器值将在框530处超过事件计数器阈值，并且程序将脱离离合器。

注意，预测速度是计算值，不一定是发动机的实际速度，并且不能与发动机速度进行比较以确定其准确性。因此，预测速度阈值通常与发动机失效的实际发动机速度阈值不同。

图3-4的图表表示发动机转速曲线平滑且连续。实际速度信号是嘈杂的，其由于负载变化和发动机控制的反应而迅速增加和减少。对于待检测的快速起动过载事件，预测速度必须“足够远”低于预测速度阈值，使发动机速度信号中的噪声不会使预测速度高于预测速度阈值，并在其达到阈值计数之前重置事件计数器。

因此，在系统利用所选变量或参数的情况下，可以调整选择以考虑特定的从动机械和操作员的偏好。调整变量将导致更高或更低的敏感度；也就是说，变量的选择将决定系统脱离离合器组件的容易程度(以及频率)。更高的灵敏度导致离合器更频繁地和/或在不那么剧烈的负载下脱离；较低的灵敏度导致离合器较不频繁地脱离和/或在相对更剧烈的负载下脱离。确定适合操作员、使用中的机械，典型的本地操作条件等的变量值是耗时的并且容易出错。

因此，在实施例中，系统提供了用于调节自动离合器脱离的灵敏度的方法。可以想到，roo检测方法的灵敏度是操作员可控的。如本领域中已知的，控制可以通过旋钮、刻度盘、滑杆、变阻器、电位计等的物理调节，或通过操作者输入到界面，例如通过虚拟滚动条、按钮、拨盘、数字输入，或本领域已知的其他可选调节界面。

例如，可以提供过载设置(或灵敏度设置等)以供操作员操作(例如，在数字刻度，最小-最大刻度等)。这种过载设置提供了通过改变导数比例因子、预测速度阈值和/或事件计数器阈值来影响保护过程灵敏度的值或算法的选择或变化。过载设置132可以从表格、下拉菜单或弹出框等中提供来自物理或虚拟拨号、上/下或+/-按钮、滑动标尺或滚动条的选择。过载设置会在最高灵敏度下导致离合器脱离。在高过载设置或最低灵敏度下几乎或完全禁用保护。图2中可以看出过载设置，其物理上位于离合器组件控制器112上。很明显，过载设置可以替代地作为计算机程序106的功能的一部分并且在界面110上对操作员可见。

减小导数比例因子和预测速度阈值导致在预测速度低于预测速度阈值并且计算事件之前需要更大速率变化的方法。可以针对一阶、二阶和高阶导数调整导数比例因子。增加事件计数器阈值导致在离合器脱离之前需要更多连续roo事件的方法。更改用于计算或确定预测速度等的算法可以改变任一方向的灵敏度。操作员或制造商可以直接改变这些变量，但最好为操作员提供更简单的机制以改变系统的灵敏度。

因此，在实施例中，根据条件和操作员偏好进行的灵敏度调整以及由此产生的机器性能得到监控和记录。可以想到，通过人工分析和/或算法(“机器学习”)观察到的相关性用于改变变量选择算法或表以及变量的默认设置。

可以预期，例如，如果发动机在一段时间内缓慢地发生堵塞，则现有的控制装置通过断开离合器来保护发动机和机械。如果将这种保护合并到所公开的roo保护方法中，则这种额外的保护不会影响本发明的适用性。

提供以下内容以支持所要求保护的或稍后要求保护的任何方法、步骤或动作。具体地，提供这种解释是为了满足某些审查审查局的技术、程序和实质要求。明确地理解和公开并由此支持所要求保护的方法的步骤或动作可以以任何顺序执行，除非指定或以其他必要方式，该方法的每个部分可以重复，以不同于所呈现的顺序执行，可以在枚举的动作之间执行额外的动作，并且除非另有说明，否则可以省略这些动作而不影响其他此类动作。本领域技术人员清楚地认识到，在没有明确列出每种可能的这种组合或置换的情况下，支持在本文公开的方法中使用的各种可能的可行的动作组合。明确地公开了在权利要求和本文其他地方公开的动作可以以任何顺序(xyz、xzy、yxz、yzx等)执行。明确的是，所提交的权利要求是本公开的一部分，并且本身可以支持并提供所要求保护的主题的基础。

公开了用于选择性地脱离插入在发动机和从动机械之间的离合器组件以防止快速起动过载事件的方法，该方法包括以下步骤的组合，本文公开的额外的步骤，按照权利要求25及以下的任何顺序。在可在具有非暂时性存储器的计算机上操作的计算机程序处接收指示连续传感器信号，这些信号指示发动机、从动机械或离合器组件的当前操作参数；评估连续传感器信号和相应的信号时间以及至少其一阶或高阶导数；作为评估的回应确定潜在的即将发生的发动机故障；并且将脱离信号传递到离合器致动组件，用于选择性地脱离离合器组件。

26.根据权利要求25所述的方法，进一步包括将各个比例因子应用于连续传感器信号之间的差异的变化率。27.根据权利要求25所述的方法，进一步包括将连续传感器信号之间的差异的多个缩放变化率和当前传感器信号的总和与预选阈值进行比较。28.根据权利要求25所述的方法，其中所述传感器信号传输由以下各项构成的组中的至少一个的物理参数：发动机速度、从动机械速度、离合器输入轴速度、离合器输出轴速度、相对转速和扭矩。29.根据权利要求25所述的方法，进一步包括响应于接收与操作员控制的调节相对应的信号，调节确定即将发生的发动机故障的灵敏度。30.根据权利要求29所述的方法，进一步包括通过改变一阶或高阶的导数比例因子、预测速度阈值或事件计数器阈值中的至少一个来调节灵敏度。31.根据权利要求25所述的方法，进一步包括将当前传感器信号和连续传感器信号的按比例缩放的一阶或高阶导数的总和与预选阈值进行比较，预选阈值与发动机故障具有已知关系。

定义。根据本公开的系统、方法和其他实施例包括计算机化系统，该计算机化系统需要在一个或多个计算机上执行或与一个或多个计算机相关联地执行的一个或多个方法或步骤的性能。

计算机是具有两个主要特征的可编程机器，即，它以明确定义的方式响应于一组指令，并且可以执行预先记录的指令列表(例如，程序)。根据本公开的计算机是带有处理器和存储器的装置。出于本公开的目的，计算机包括专用实时控制器、服务器、个人计算机(即，台式计算机、手提电脑、上网本)、移动通信设备(例如移动“智能”电话)以及通过内部组件或连接到外部计算机、服务器或全球通信网络(例如互联网)提供功能的装置，从而从进程中获取方向或参与进程，然后将进程传递给其他系统组件。

本领域技术人员意识到，单独或结合与系统相关联的体系结构的其他设备可以提供用于执行本文公开的方法的计算机化环境。本公开的至少一些方法方面是计算机实现的，并且更具体地，使用计算机执行至少一个步骤。

通用计算机包括硬件组件。存储器或存储器装置能够使计算机存储数据和程序。常用存储装置包括磁盘驱动器、磁带驱动器、拇指驱动器以及本领域已知的其他设备。输入装置可以是键盘、鼠标、触摸屏以及本领域已知的其他输入装置。输入装置是一种渠道，通过输入装置数据和指令可以输入到计算机。输出装置是显示屏、打印机或其他能够让用户感觉到计算机已经完成、正在完成或预期完成内容的装置。中央处理单元(cpu)是计算机的“大脑”并执行指令和计算。例如，cpu的典型组件是算术逻辑单元(alu)，其执行算术和逻辑运算；以及控制单元(cu)，其从存储器中提取指令，解码并执行它们，在必要时调用alu。cpu可以是微处理器、处理器、一个或多个印刷电路板(pcb)。除了这些部件，例如，其他可使计算机部件一起工作或与外部设备和系统一起工作，例如，在计算机内传输数据的总线、用于连接外部设备或数据传输系统(如互联网)的端口、无线发射器、读取和读写设备等都是本领域中已知的。

服务器是管理网络资源的网络上的计算机或设备。存在许多不同类型的服务器，包括远程实时和网络访问服务器、数据服务器、成员服务器、登台服务器等。服务器可以是管理对网络中的集中式资源或服务的访问的硬件和/或软件。出于本公开的目的，术语“服务器”还包括“虚拟服务器”，其可以托管在实际的服务器上。

计算机网络或数据网络是允许计算机交换数据的通信网络，其中网络设备在数据连接上相互传递数据。发起、路由和终止数据的网络设备称为节点。使用有线或无线介质建立节点之间的连接(链接)。节点包括主机，例如pc、电话、服务器和网络硬件。当一个设备能够与另一个设备交换信息时，无论设备是否彼此直接连接，设备都联网在一起。计算机网络支持诸如访问万维网(www)或互联网的应用程序、共享使用应用程序和存储服务器、打印机以及使用电子邮件和即时消息应用程序。计算机网络在物理媒体上的不同之处在于传输信号和管理网络流量、网络规模、拓扑及组织意图的协议。

(控制)网关是充当另一网络入口的网络节点。在家庭中，网关是将用户连接到互联网的isp(互联网服务提供商)。在企业中，网关节点通常充当代理服务器和防火墙。网关还与路由器相关联，路由器使用标题和转发表来确定数据包的发送位置，并且网关还与交换机相关联，它提供数据包进出网关的实际路径。

用于连接到已识别的云存储(通常称为云存储网关)的特定目的的(控制)网关是位于用户前端的基于硬件和/或基于软件的设备，其充当本地应用程序和基于云的远程存储之间的桥梁，有时也称为云存储设备或控制器。云存储网关提供协议转换和连接，以允许不兼容的技术透明地进行通信。网关可以使云存储看起来像是nas(网络附加存储)文件管理器、块存储阵列、备份目标、服务器或应用程序本身的扩展。本地存储可以用作缓存以改善性能。云网关产品特征包括加密技术，用于保护数据、压缩和重复数据删除，用于更快性能的wan优化、快照、版本控制和数据保护。

“网桥”连接两个(本地)网络，通常使用互联网路由器连接本地网络。

can(控制器区域网络)总线是为工业环境设计的数字串行总线，并且用于包括在所公开的技术领域中的无数应用中。can总线用带有反向电压的双线差分电缆代替线束，以减少干扰。可以在本公开的示例性网络中利用一个或多个can总线。

can在osi模型的第1层和第2层提供服务，并使用广播方法在线上放置与以太网类似的帧。总线距离基于速度，大约从最大40米(1mbps)到最大6公里(10kbps)变化。can的速度高达125kbps，可提供容错功能。如果两根导线中的一根被切断或短路，则另一根导线保持传输。低速和高速can总线都可以在市场上买到。

路由器沿网络转发数据包，并连接到至少两个网络，通常是lan、wan或lan及其isp网络。路由器位于“网关”，即两个或多个网络连接的地方。路由器使用标题和转发表来确定转发数据包的路径，并使用协议相互通信以配置主机之间的路由。

本公开包括一个或多个数据库，用于存储与本公开的各个方面相关的信息。例如，存储在数据库中的信息可以与私人订户、内容提供商、主机、安全提供商等相关。本领域普通技术人员应理解到，“数据库”可以是多个数据库，每个数据库可以彼此链接，用户可以通过用户界面访问，存储在计算机可读介质或计算机的存储器(例如，pc、服务器等)上，并且由用户通过全球通信网络(例如互联网)访问，其可以使用卫星、有线技术或无线技术进行链接。

因此，提供了一种用于实现快速起动过载保护的系统、计算机程序和计算机实现的方法。当程序指示即将发生的发动机故障时，程序启动信号以脱离离合器组件，从而防止发动机由于实际过载而发生故障。

上述实施例中描述的系统、计算机实现的方法以及计算机程序都是示例性的。因此，很多细节没有显示或描述。尽管在前面的描述中已经阐述了本公开的实施例的许多特征，以及本公开的结构和功能的细节，但是本公开是说明性的，使得可以在细节上进行改变，尤其是在本公开的原理到所附权利要求中使用的术语的广泛含义所指的全部范围内的部件的形状、尺寸和布置方面进行改变。以上具体示例的描述和附图未指出对该专利的侵权将是什么，而是提供关于如何制作和使用本公开的至少一个解释说明。本公开的实施例的限制和专利保护的范围由以下权利要求来测量和限定。