專利名稱：操作車輛的方法和采用該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種操作車輛的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種使用多個軟件 模塊從而提供關(guān)于車輛的燃料消耗和噪聲的最佳行車狀況。
背景技術(shù)：
從現(xiàn)有技術(shù)中已知使用軟件模塊或ECU (電子控制單元)來控制對發(fā)動機的 扭矩輸入。具體地說，使用多個軟件模塊或ECU，其中發(fā)動機具有其自身的單獨 ECU,該ECU與控制車輛中的輔助部件或裝置的輔助ECU通信。通過在發(fā)動機 ECU和輔助機器ECU之間傳遞信息來改進發(fā)送至發(fā)動機的操作狀況和扭矩曲線， 從而形成發(fā)動機輸出。
雖然有了這些改進，但是在本技術(shù)領(lǐng)域中仍然存在著問題。具體地說，大多數(shù) 車輛具有多個需要從發(fā)動機中獲取動力的輔助裝置，對于車輛的操作來說，各輔助
裝置具有不同的優(yōu)先級和重要性。類似地，在不同時期，不同的輔助裝置需要從車 輛發(fā)動機中獲得不同數(shù)量的動力輸入。因為這些問題，動力經(jīng)常浪費在車輛中，從 而降低了發(fā)動機內(nèi)的燃料效率。此外，使用目前的系統(tǒng)不能優(yōu)化其它諸如發(fā)動機的 噪聲輸出之類的考慮因素。因此，需要一種可改進車輛內(nèi)的整體發(fā)動機效率的方法 和裝置。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種可改進車輛內(nèi)的燃料效率的改進的車輛操作方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種可減小車輛內(nèi)的噪聲等級的改進的操作車輛方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種可使車輛內(nèi)的多個輔助裝置的性能最大化的軟 件模塊。
本發(fā)明的這些和其它目的、特征或優(yōu)點將從說明書和權(quán)利要求書中變得顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于操作車輛的方法和裝置。該車輛具有發(fā)動機管理系統(tǒng)，該發(fā)動機管理 系統(tǒng)包括由第一軟件模塊控制的發(fā)動機。第一軟件模塊與第二軟件模塊通信。第二 軟件模塊與多個輔助裝置通信，這些輔助裝置由發(fā)動機手動操作并與第一軟件模塊 和第二軟件模塊通信。因此，第一軟件模塊使用從車輛發(fā)動機和多個輔助裝置中收 集的信息，以將扭矩和速度曲線信號發(fā)送到車輛發(fā)動機，還將信息發(fā)送到第二軟件 模塊。然后，第二軟件模塊與各單獨輔助裝置相互作用以發(fā)送信號，從而根據(jù)所想 要的諸如最佳噪聲等級之類的車輛參數(shù)，來減小單獨輔助裝置的所需動力量。


圖1是用于車輛的發(fā)動機管理系統(tǒng)的示意性框圖。
具體實施例方式
圖中示意性地示出了發(fā)動機管理系統(tǒng)10。發(fā)動機管理系統(tǒng)IO包括車輛發(fā)動機
12，該車輛發(fā)動機12與第一軟件模塊14電氣連接和和通信，該第一軟件模塊14 也與第二軟件模塊16電氣連接和通信。多個輔助裝置18機械連接和電氣連接至車 輛發(fā)動機12并與第二軟件模塊通信。在較佳的實施例中，第一軟件模塊是ECU(電 子控制單元)，并被認為是發(fā)動機管理模塊。該發(fā)動機管理模塊確定發(fā)動機速度對 扭矩的特性曲線，并給發(fā)動機12提供輸入扭矩曲線信號20。此外，輸入扭矩曲線 信號20可提供不同扭矩曲線的選擇，其中，車輛發(fā)動機可在操作過程中改變扭矩 曲線。
發(fā)動機管理模塊也負責(zé)將輸入速度信號22發(fā)送至發(fā)動機12，以給發(fā)動機12 提供所想要的速度。在較佳的實施例中，通過確定需要從由發(fā)動機12驅(qū)動的一組 泵中獲取的總流量、以及發(fā)送高于實際需求10-15%的所想要速度，來計算出這個 想要的速度，從而給泵提供一些誤差容限。還通過在發(fā)動機12上的所有扭矩需求 的總和、以及根據(jù)發(fā)動機扭矩對速度的曲線，來控制所想要的速度。大部分的扭矩 需求是液壓泵。諸如機械裝置之類的其它需求也被考慮在本說明書的范圍內(nèi)。
第一軟件模塊14的其它操作包括通過具有在發(fā)動機減速時設(shè)置延遲的參數(shù)來 避免發(fā)動機速度調(diào)整而引發(fā)喘振。第一軟件模塊14還能夠處理閱讀標(biāo)準J1939發(fā) 動機信息，諸如確定發(fā)動機RPM、扭矩百分比等。此外，當(dāng)發(fā)動機速度再次作出 變化時，第一軟件模塊14能夠發(fā)送前饋調(diào)整給任何速度臨界函數(shù)，以避免喘振。
第一軟件模塊14還從車輛發(fā)動機控制器中接收扭矩曲線輸出信號24和發(fā)動機 速度輸出信號26，以作出連續(xù)的計算。同時，車輛發(fā)動機12具有多個至輔助裝置 18的機械連接件28，以操作這些裝置從而使各輔助裝置18產(chǎn)生速度和扭矩需求信 號30，這些速度和扭矩需求信號30也發(fā)送到第一軟件模塊14以作計算。 一旦根 據(jù)所有接收到的信號作出了計算，第一軟件模塊14就將輸出信號32發(fā)送到第二軟 件模塊16，且第一軟件模塊14類似地從第二軟件模塊16中接收輸入信號34。因 此，當(dāng)?shù)诙浖K16確定需要在單獨的輔助裝置18內(nèi)減小動力時，第二軟件模 塊16能夠?qū)p小的動力需求信號36發(fā)送到多個輔助裝置18。
在較佳的實施例中，如同第一軟件模塊一樣，第二軟件模塊16是ECU。此外， 此ECU被認為是機器管理模塊。盡管目前的附圖僅僅示出了一個第二軟件模塊， 但是可以采用多個第二軟件模塊來考慮多個輔助功能。僅僅作為示例，在本說明書 中設(shè)置了單個機器管理模塊。
第二軟件模塊16根據(jù)多個參數(shù)來確定總的扭矩和流量需求，從而將這個信息 饋送到發(fā)動機管理模塊或者第一軟件模塊14。這些多個參數(shù)包括與諸如系統(tǒng)內(nèi)的 液壓泵之類的輔助裝置有關(guān)的參數(shù)。這些參數(shù)包括泵的最大排量、泵速、來自于機 器管理的流量需求(不限速)、輸入信號百分比、以及在各液壓泵內(nèi)測量出的壓力。 附加的參數(shù)可以來自開路泵，這些開路泵具有諸如最大排量、泵速、來自于機器管 理的流量需求(不限速)、輸入信號百分比(至各閥的流量輸入)、以及測量出的壓 力。此外，還可以考慮與機械扭矩需求相關(guān)的參數(shù)。
已知液壓泵排量基于對液壓泵的百分比控制，而開路活塞泵排量基于對與實際 發(fā)動機和泵速相結(jié)合的泵所驅(qū)動的各流量控制閥的百分比控制。各泵的扭矩需求是 根據(jù)泵的已知排量和傳感器測出的壓力來確定的。相反地，也需要知道由各泵驅(qū)動 的部件的流量需求，從而因此來調(diào)整發(fā)動機速度。
第二軟件模塊16還用來應(yīng)用到特殊的項目上，諸如控制各泵或比例閥信號。 具體地說，可以使用對于這些部件的任何PID或其它速度或壓力控制。對各個部 件添加優(yōu)先級別還可以有利地和明確地注意到，當(dāng)所有部件需要的動力高于發(fā)動機 容量時，應(yīng)該限制哪個部件。因此，第二軟件模塊16能夠確定何時將減小動力需 求信號36發(fā)送至各個輔助裝置18，從而確保不管發(fā)動機狀況如何較高優(yōu)先級的裝 置都能夠接收到需要的動力。
在操作中，操作使用此發(fā)動機管理系統(tǒng)10的車輛的方法包括設(shè)置車輛發(fā)動機 12、第一軟件模塊14和第二軟件模塊16、以及多個輔助裝置18。接下來的步驟要
求將速度和扭矩需求信號30從多個輔助裝置18發(fā)送到第一軟件模塊14。然后， 車輛發(fā)動機12將扭矩曲線輸出信號24和發(fā)動機速度輸出信號26發(fā)送到第一軟件 模塊14。然后，第一軟件模塊14將輸出信號32發(fā)送到第二軟件模塊16，并從第 二軟件模塊16接收輸入信號34。
一旦信號24、 26、 30和34被第一軟件模塊14接受后，第一軟件模塊14就確 定將被車輛發(fā)動機12所使用的想要的或最佳的扭矩曲線以及想要的或最佳的發(fā)動 機速度。然后，第一軟件模塊14將包含測量出的扭矩曲線的扭矩曲線信號20和發(fā) 動機速度輸出信號26發(fā)送到車輛發(fā)動機12。同時，第二軟件模塊16根據(jù)系統(tǒng)參 數(shù)和第一軟件模塊14的輸出信號32來計算第二扭矩曲線和最佳發(fā)動機速度，并將 減小動力需求信號36發(fā)送到多個輔助裝置18中的至少一個，從而減小輔助裝置 18的速度和扭矩需求。
因此，發(fā)動機管理系統(tǒng)IO具有額外的防止失速作用，從而假如實際發(fā)動機速 度低于由第一軟件模塊14發(fā)送出的目標(biāo)速度，第一軟件模塊就會檢測到發(fā)動機速 度輸出信號26中的不一致。作為響應(yīng)，此信息經(jīng)由輸出信號32而被輸送至第二軟 件模塊16。然后第二軟件模塊16控制多個輔助裝置18。假如己經(jīng)超出發(fā)動機12 的容量，則第二軟件模塊16將減小動力需求信號36發(fā)送到低優(yōu)先級的強力輔助裝 置18以防止失速。因此，第二軟件模塊16能夠根據(jù)預(yù)定的輔助裝置優(yōu)先級有選擇 地將減小動力需求信號36發(fā)送到單獨的輔助裝置18。
在確定所想要的發(fā)動機速度時，第一軟件模塊14監(jiān)測所有的輔助裝置。在較 佳的實施例中，多個輔助裝置18包括多個液壓泵，各液壓泵具有所想要的操作速 度。在此實施例中的第一軟件模塊14根據(jù)要求最高速度的泵來計算所想要的發(fā)動 機速度。類似地，第一軟件模塊14也監(jiān)測其它輔助裝置，以確定哪個輔助裝置18 需要最高的速度需求。然后，第一軟件模塊14使用此最高速度需求來確定所想要 的最小發(fā)動機速度。
此外，第一和第二軟件模塊14、 16都具有存儲器，從而不管車輛的先前活動 如何，它們都可獲得歷史數(shù)據(jù)。因此，假如車輛具有通常的路線或操作，則第一和 第二軟件模塊14、 16能夠通過使用歷史數(shù)據(jù)設(shè)置優(yōu)先級和防止動力喘振來改裝系 統(tǒng)。以此方式，軟件模塊14和16能夠在它們發(fā)生特定狀況之前就得知而為這些狀 況作好準備。
因此，通過使用多個軟件模塊，發(fā)動機管理系統(tǒng)10能夠?qū)⑺胍陌l(fā)動機扭 矩曲線和確定發(fā)動機速度的發(fā)動機負荷需求作比較。此外，能夠使用模塊來計算對于各輔助機器的負荷來說的速度和扭矩需求以及發(fā)動機需求，從而確定施加在發(fā)動 機上的負荷和速度需求。模塊也計算扭矩和發(fā)動機速度需求，從而將信號發(fā)送到車
輛發(fā)動機12。
模塊14、 16還能夠監(jiān)測車輛發(fā)動機12和與輔助裝置18相關(guān)的負荷，從而確 定當(dāng)車輛工作時發(fā)動機速度或扭矩曲線是否需要改變。因此，模塊能夠?qū)⑦@些新的 發(fā)動機速度和扭矩發(fā)送到車輛發(fā)動機12。當(dāng)模塊確定改變的發(fā)動機速度不能適應(yīng) 輔助裝置18的所有負荷時，就可根據(jù)預(yù)定的優(yōu)先級將減小動力需求信號36發(fā)送到 輔助裝置。
此外，軟件模塊14和16能夠給操作者提供輸出以指示機器的狀態(tài)。例如，當(dāng) 要求的負荷已經(jīng)超出發(fā)動機容量以及已經(jīng)被減小時，模塊14和16能夠通知操作者。 模塊14和16還顯示出減小了哪個負荷。此外，需要時模塊還能顯示發(fā)動機速度。
模塊14和16允許操作諸如變化其輸出的液壓泵之類的負荷，以確保獲得最佳 的發(fā)動機速度。此外，這些變化與發(fā)動機速度變化一致，以防止喘振和其它不想要 的作用。此外，正如上述的模塊可以附加地是多個模塊一樣，上述的發(fā)動機也可以 是多個發(fā)動機。
因此，揭示了一種提供多個軟件模塊的方法和發(fā)動機管理系統(tǒng)10，這些軟件 模塊用來監(jiān)測機器狀況以確定最佳發(fā)動機操作速度和扭矩曲線，從而產(chǎn)生最低的燃 料消耗，同時仍然保持所有的機器功能。此外，軟件模塊可以用來考慮到由發(fā)動機 和其它輔助裝置參數(shù)產(chǎn)生的噪聲以使?fàn)顩r優(yōu)化。因此，實現(xiàn)了組合最佳的燃料消耗 和噪聲工作狀況。該軟件通過考慮各單獨輔助裝置的速度和扭矩需求來實現(xiàn)這些最 佳狀況。此外，該軟件模塊可與機器控制軟件合成一體，還能夠得知機器操作模式 并調(diào)整到所設(shè)置的機器狀況。因此，滿足了所有上述的目的。
本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到，在不脫離本發(fā)明精神的范圍內(nèi)，可對于該裝置作出 其它多種修改。所有這些修改和變化都落入權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，并且認為是由權(quán) 利要求書覆蓋的。
權(quán)利要求
1.一種操作車輛的方法，包括以下步驟設(shè)置多個輔助裝置，所述輔助裝置從至少一個車輛發(fā)動機中接收機械輸入；將速度和扭矩需求信號從所述多個輔助裝置發(fā)送到第一軟件模塊；將扭矩曲線輸出信號和發(fā)動機速度輸出信號從所述車輛發(fā)動機發(fā)送到所述第一軟件模塊；在所述第一軟件模塊內(nèi)確定輸入扭矩曲線信號；將所述輸入扭矩曲線信號從所述第一軟件模塊發(fā)送到所述車輛發(fā)動機；以及將減小動力需求信號從第二軟件模塊發(fā)送到所述多個輔助裝置中的至少一個，以減小所述輔助裝置的速度和扭矩需求。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)發(fā)動機噪聲來計算所述輸 入扭矩曲線信號。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用歷史數(shù)據(jù)來計算所述輸入 扭矩曲線信號。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述輸入扭矩曲線信號包括 多個扭矩曲線時，可以通過所述車輛發(fā)動機的控制單元來選擇各扭矩曲線。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一軟件模塊計算所想要 的發(fā)動機速度，并根據(jù)所述所想要的發(fā)動機速度將所述發(fā)動機速度輸出信號發(fā)送到 所述車輛發(fā)動機。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述輔助機器包括多個泵，且 所述所想要的發(fā)動機速度是由要求最高速度的泵來確定的。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述所想要的發(fā)動機速度是由 要求最高速度的所述輔助機器來確定的。
8. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二軟件模塊還計算第二 發(fā)動機速度。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二軟件模塊根據(jù)預(yù)定的 輔助裝置優(yōu)先級有選擇地將所述減小動力需求信號發(fā)送到單獨的輔助裝置。
10. —種用于車輛的發(fā)動機管理系統(tǒng)，包括 車輛發(fā)動機； 第一軟件模塊，所述第一軟件模塊電氣連接至所述車輛發(fā)動機并與所述車輛發(fā)動機通f多個輔助裝置，所述輔助裝置機械連接至所述車輛發(fā)動機，并且并與所述第一 軟件模塊電氣連接和通信；第二軟件模塊，所述第二軟件模塊電氣連接至所述第一軟件模塊并與所述第一 軟件模塊通信，并且與所述多個輔助裝置通信；以及其中，所述第二軟件模塊能夠?qū)⑿盘柊l(fā)送到所述輔助裝置。
11. 如權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一軟件模塊是電子控 制單元。
12. 如權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二軟件模塊是電子控 制單元。
13. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二軟件模塊有選擇地 將信號發(fā)送到各單獨輔助裝置。
14. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二軟件模塊根據(jù)預(yù)定 的輔助裝置優(yōu)先級有選擇地將信號發(fā)送到單獨輔助裝置。
15. 如權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二軟件模塊根據(jù)歷史 數(shù)據(jù)發(fā)送信號。
16. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，至少一個輔助裝置是液壓泵。
17. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，至少一個輔助裝置是開路泵。
18. 如權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二軟件模塊包括多個 軟件模塊，各軟件模塊與至少一個輔助裝置通信。
全文摘要
一種發(fā)動機管理系統(tǒng)和一種在車輛內(nèi)操作該系統(tǒng)的方法。該系統(tǒng)采用多個軟件模塊，其中一個軟件模塊與車輛發(fā)動機通信以連通信息，還與至少一個另外的軟件模塊通信，該至少一個另外的軟件模塊提供涉及輔助裝置操作的信息和參數(shù)，從而第一軟件模塊產(chǎn)生用于車輛發(fā)動機的輸入扭矩曲線信號。此外，第二軟件模塊能夠給多個輔助裝置提供較小動力需求信號，以確保最佳的燃料效率和噪聲降低。
文檔編號F02D41/26GK101096935SQ200710127918
公開日2008年1月2日 申請日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月27日
發(fā)明者D·P·納爾遜, J·E·奈克 申請人:沙厄-丹福絲股份有限公司