DE19980460B3

DE19980460B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Motordrehzahl während eines Zapfwellenbetriebs

Info

Publication number: DE19980460B3
Application number: DE19980460.5T
Authority: DE
Inventors: Charles E. Goode
Original assignee: Cummins Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2015-07-09
Anticipated expiration: 2019-02-27
Also published as: JP3431172B2; JP2001507429A; CN1263503A; GB2339483B; WO1999044854A1; CN1124946C; US5971888A; DE19980460T1; GB9925665D0; GB2339483A

Abstract

Verfahren zum Steuern der Motordrehzahl während eines Zapfwellenbetriebs eines Verbrennungsmotors (14), wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: – Bestimmen einer ersten Motorkraftstoffanforderung, die einem Zapfwellenbetrieb entspricht, – Bestimmen der Stellung eines Gaspedals (36) und einer zweiten, entsprechenden Motorkraftstoffanforderung, – ständiges Überwachen und Vergleichen der ersten und zweiten Motorkraftstoffanforderungen und Auswählen eines Maximums daraus; – Vergleichen des Maximums aus den ersten und zweiten Motorkraftstoffanforderungen mit einer Drehzahlbegrenzer-Kraftstoffanforderung; und – Steuern der Kraftstoffversorgung des Motors entsprechend einem Minimum aus der Drehzahlbegrenzer-Kraftstoffanforderung und dem Maximum aus den ersten und zweiten Motorkraftstoffanforderungen, ohne den Zapfwellenbetrieb zu unterbrechen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Zapfwelleneinrichtungen und insbesondere ein Verfahren zum Steuern der Motordrehzahl während des Zapfwellenbetriebs.
Hintergrund der Erfindung
Zapfwelleneinrichtungen sind in der Lastkraftwagen- und Schwerlastmaschinenindustrie wohl bekannt. Zapfwelleneinrichtungen werden dazu verwendet, verschiedene Teile von Hilfs- und Zusatzgeräten, die an derartigen Fahrzeugen und Maschinen angebracht werden können, und/oder die Fahrzeuge oder Maschinen selbst anzutreiben. Typischerweise wird der zu dem Fahrzeug gehörige Motor dazu verwendet, das Fahrzeug und/oder das Hilfsgerät anzutreiben, wenn der Zapfwellenantrieb eingeschaltet und eingekuppelt ist.
Ein Beispiel einer speziellen Anwendung für Zapfwelleneinrichtungen sind Müllabfuhrwagen. Wenn der Zapfwellenantrieb (ZWA) eingekuppelt ist, kann der Benutzer des Fahrzeugs unter Verwendung der Zapfwelleneinrichtung lockeren, im Fahrzeug vorhandenen Müll verdichten, wobei die Zapfwelleneinrichtung die Motorleistung verwendet, um eine Verdichtereinrichtung zu betreiben. Ein weiteres spezifisches Beispiel für die Verwendung von Zapfwelleneinrichtungen sind Betonmischer. Der Zapfwellenantrieb verwendet die Leistung des Motors, um die Mischertrommel zu betreiben, wenn das Fahrzeug den Beton zur Baustelle transportiert, und ferner um den Beton bei der Ankunft auf der Baustelle abzuladen. In jedem Fall wird der Motor, der dazu verwendet wird, die Zapfwelleneinrichtung anzutreiben, zusätzlich oder alternativ dazu verwendet, das Fahrzeug selbst anzutreiben. Viele andere Arten von Fahrzeugen und Maschinen verwenden ebenfalls Zapfwelleneinrichtungen, wie etwa Kipper, landwirtschaftliche Traktoren und Baumaschinen, um nur einige zu nennen. Zapfwelleneinrichtungen können dazu verwendet werden, Geräte, wie Pumpen, Aufzüge, Gebläse oder andere Einrichtungen, die Fachleuten auf dem Gebiet der Schwerlastmaschinenindustrie bekannt sind, mit Energie zu versorgen.
Typischerweise regelt die Motordrehzahl die Drehzahl des Zapfwellenbetriebs, während der Zapfwellenantrieb eingekuppelt ist. Bei eine spezifischen Beispiel eines derartigen Systems kann ein Paar Benutzerschalter dazu verwendet werden, den Zapfwellenbetrieb zu steuern: 1) ein erster Schalter, typischerweise ein EIN/AUS-Schalter, wird dazu verwendet, den Zapfwellenbetrieb ein- und auszuschalten, und 2) ein zweiter Schalter, typischerweise ein ”EINSTELL/WIEDERAUFNAHME”-Schalter, wird in der EINSTELL-Stellung dazu verwendet, die ZWA-Drehzahl auf eine erste Motordrehzahl einzustellen und in der WIEDERAUFNAHME-Stellung dazu, die ZWA-Drehzahl auf eine zweite Motordrehzahl einzustellen. Bei Betriebsweisen des Zapfwellenantriebs, die ein sich bewegendes Fahrzeug umfassen, ist der Zapfwellenbetrieb typischerweise darauf beschränkt, die Motordrehzahlen zu kalibrieren, etwa von 1.000 auf 1.200 Umdrehungen pro Minute. Dies ist auf die Beschränkungen der Betriebsdrehzahl vieler Zapfwelleneinrichtungen zurückzuführen. Bei Fahrzeugen mit einem Geschwindigkeitsregelsystem (Cruise Control), sind die AN/AUS- und EINSTELL/WIEDERAUFNAHME-Schalter, die für den Zapfwellenbetrieb verwendet werden, dieselben Schalter, die bei bekannten Geschwindigkeitsregelsystemen verwendet werden. Viele Motoren/Fahrzeuge, die eine oder mehrere Zapfwelleneinrichtungen antreiben, umfassen jedoch kein Geschwindigkeitsregelsystem, wobei die AN/AUS- und EINSTELL/WIEDERAUFNAHME-Schalter im allgemeinen beliebige Schalter sein können, die vom Benutzer bedient werden.
Wenn der Zapfwellenbetrieb ein sich bewegendes Fahrzeug umfaßt, können hinsichtlich der Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit viele Probleme auftreten, wenn der Zapfwellenantrieb eingekuppelt ist. Es ist beispielsweise bekannt, den Zapfwellenantrieb auszuschalten, wenn der Benutzer eine Fahrzeugbremse oder -kupplung betätigt. Das US-Patent US 5 611 751 A (Ehrenhardt et al.) offenbart ein ZWA-Steuersystem, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit durch die Bremse oder Kupplung gesteuert werden kann, wobei der Zapfwellenantrieb eingekuppelt bleibt.
Ein weiteres bekanntes Merkmal von Zapfwellenantriebssystemen besteht darin, daß der Zapfwellenantrieb bei Betätigung des Gaspedals ausgekuppelt wird. Alternativ kann der Motor auch so ausgelegt sein, daß er nicht auf manuelle Manipulation des Gaspedals anspricht, wenn der Zapfwellenantrieb eingekuppelt ist. Jedes dieser Merkmale ist hauptsächlich dafür ausgelegt, die Zapfwelleneinrichtung davor zu schützen, bei zu hohen Drehzahlen betrieben oder eingekuppelt zu werden, d. h. davor, die Drehzahlbeschränkungen der Zapfwelleneinrichtung zu überschreiten. Unvorteilhafterweise bewirken diese Merkmale auch, daß der Zapfwellenantrieb auch unter Umständen ausgekuppelt wird, in denen es vorteilhaft wäre, eine Gaspedalsteuerung der Motordrehzahl zur Verfügung zu haben. Erhöhte Motordrehzahlen sind nicht immer schädlich für die Zapfwelleneinrichtung, wie etwa eine steigende Motordrehzahl von nur kurzer Dauer, wobei die Zapfwelleneinrichtung innerhalb ihrer Konstruktionsgrenzen arbeitet.
Die Benutzer von Zapfwelleneinrichtungen umgehen typischerweise die oben beschriebenen ZWA-Steuereinrichtungen, indem sie unter Verwendung des AN/AUS-Schalters den Zapfwellenbetrieb manuell abschalten, um den Motor zu beschleunigen. Um die eingestellte ZWA-Drehzahl wiederaufzunehmen, muß der Benutzer den Zapfwellenbetrieb wieder einschalten, sobald dieser wieder benötigt wird. Somit haben bekannte Zapfwellenantriebssysteme den Nachteil, daß der Benutzer ständig den AN/AUS-Schalter des Zapfwellenantriebs betätigen muß, um den Motor zu beschleunigen. Diese Tätigkeit kann die Aufmerksamkeit des Benutzers von dem sicheren Betrieb des Fahrzeugs/Motors und anderen Pflichten, die der Benutzer möglicherweise ausführen muß, ablenken.
Daher wird ein ZWA-Steuersystem benötigt, das eine einfache Steuerung der Motordrehzahl durch Betätigen des Gaspedals ermöglicht, während der Zapfwellenantrieb eingekuppelt ist, d. h. ein ZWA-Steuersystem, das es dem Gaspedal erlaubt, den Zapfwellenbetrieb zu überlagern und dadurch die Motordrehzahl zu erhöhen, das jedoch die zuvor eingestellte ZWA-Drehzahl wiederaufnimmt, wenn die Motordrehzahl wieder auf sie zurückfällt. Das System sollte zuverlässig, einfach zu bedienen und leicht in bereits vorhandene Steuersysteme zu integrieren sein. Schließlich sollte das System im Zusammenhang mit dem Zapfwellenbetrieb einen sicheren Betrieb des Fahrzeugs ermöglichen.
Aus der JP H06 307 268 A ist ein ZWA-Steuersystem bekannt, das die Motordrehzahl und die Kraftstoffanforderung eines Landmaschinenfahrzeuges steuert. Dieses System hält aber die Kraftstoffanforderung und die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors nicht innerhalb eines begrenzten Bereiches, sondern ermöglicht durch Drücken des Gaspedals eine Erhöhung über einen oberen Grenzwert.
Das Dokument DE 42 19 050 A1 beschreibt eine Bedienungsoberfläche für eine konsolidierte Ansteuerung einer Primärantriebsmaschine eines Fahrzeugs mit einem Handgashebel, der der Voreinstellung einer Grundlast der Primärantriebsmaschine dient, durch die wenigstens eine Zapfwelle unabhängig vom Fahrantrieb angetrieben wird. Ferner ist ein Geschwindigkeitseinstellhebel vorgesehen, durch den sich unabhängig von der Antriebsdrehzahl der Primärantriebsmaschine eine gewünschte Fahr- bzw. Getriebeabtriebsgeschwindigkeit einstellen lässt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit den vorstehend ausgeführten Nachteilen bekannter Zapfwelleneinrichtungen. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern des Zapfwellenbetriebs eines Verbrennungsmotors gemäß Patentanspruch 1 bereitgestellt, wobei der Motor ein zugeordnetes Gaspedal aufweist, das auf eine Betätigung desselben zur Kraftstoffversorgung des Motors anspricht. Betätigung desselben zur Kraftstoffversorgung des Motors anspricht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Steuern der Drehzahl eines Verbrennungsmotors, der eine Zapfwelleneinrichtung antreibt, gemäß Patentanspruch 2 bereitgestellt.
Bei einer alternativen Ausführungsform hat der erste Schalter eine zweite Schalterstellung, die ein zweites Zapfwellenantriebssignal erzeugt. Das zweite Zapfwellenantriebssignal entspricht dem Zapfwellenbetrieb bei einer zweiten Motordrehzahl.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die Zapfwellenantriebs-Steueranordnung einen zweiten Schalter. Der zweite Schalter hat eine AN-Stellung zum Einschalten des Zapfwellenbetriebs und eine AUS-Stellung zum Ausschalten des Zapfwellenbetriebs. Der erste Schalter ist bevorzugt ein EINSTELL/WIEDERAUFNAHME-Schalter und der zweite Schalter ein AN/AUS-Schalter.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Drehzahlbegrenzer-Kraftstoffanforderung. Der Steuercomputer vergleicht das Signal, das der maximalen Kraftstoffanforderung aus den Gaspedal- und Zapfwellenantriebssignalen entspricht, mit einem Signal, das der Drehzahlbegrenzer-Kraftstoffanforderung entspricht. Der Steuercomputer stellt ein Kraftstoffsystemsteuersignal bereit, das dem Minimum daraus entspricht.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, das eine Beschleunigung und Steuerung eines Motors über sein Gaspedal ermöglicht, während der Motor in den Zapfwellenabtrieb gekuppelt ist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Steuern des Zapfwellenbetriebs bereitzustellen, das leicht in bereits vorhandene Steuersysteme zu integrieren ist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Zeitdauer und Anzahl der Tätigkeiten, die der Betrieb eines Fahrzeugs bei eingekuppeltem Zapfwellenantrieb umfaßt, zu reduzieren.
Ein weiteres Ziel besteht darin, den Betrieb von Fahrzeugen sicherer zu machen, wenn der Zapfwellenantrieb eingekuppelt ist.
Diese und andere Ziele der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform deutlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ZWA-Steuersystems eines Fahrzeugs/Motors zeigt.
2 ist ein Flußdiagramm, das eine bevorzugte Ausführungsform eines Softwarealgorithmus zum erfindungsgemäßen Bestimmen des ZWA-Zustands und der eingestellten ZWA-Drehzahl zeigt.
3 ist ein Flußdiagramm, das eine bevorzugte Ausführungsform eines Softwarealgorithmus zum erfindungsgemäßen Bestimmen der Motorkraftstoffversorgung als Funktion der eingestellten ZWA-Drehzahl und der Gaspedalaktivität zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Zum besseren Verständnis der Grundlagen der Erfindung wird nun auf die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform Bezug genommen, wobei Fachausdrücke verwendet werden um diese zu beschreiben. Es versteht sich jedoch, daß dadurch keine Einschränkung des Schutzbereichs der Erfindung beabsichtigt ist, wobei Veränderungen und Abwandlungen der Grundlagen der dargestellten Erfindung als Maßnahmen zu verstehen sind, die in den normalen Tätigkeitsbereich eines Fachmanns auf dem Gebiet der Erfindung fallen.
Bezugnehmend auf 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Steuersystems 10 eines Fahrzeugs/Motors zum Ausführen der Grundlagen der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Steuersystem 10 umfaßt einen Steuercomputer 12, der einen Motor 14 und eine damit verbundene Kupplung 16 auf bekannte Weise steuert. Die Kupplung 16 ist mit einer Kardanwelle oder einem Kurbelwellenstumpf 18 verbunden, die/der dazu verwendet wird, auf bekannte Weise ein Fahrzeug anzutreiben. Eine Zapfwellenantriebseinheit 20 (nachfolgend als ”ZWA-Einheit” bezeichnet) ist auf bekannte Weise mit dem Getriebe 16 und einer Zapfwelleneinrichtung 22 über die Kardanwelle 24 verbunden. Eine zweite bekannte ZWA-Einheit 26 ist auf bekannte Weise mit dem Motor 14 und einer Zapfwelleneinrichtung 28 über die Kardanwelle 30 verbunden. Es versteht sich, daß das System 10 jede oder beide ZWA-Einheiten 20 und 26 sowie die zugeordneten Zapfwellenelemente umfassen kann. Beispiele für Zapfwelleneinrichtungen, die die Zapfwelleneinrichtungen 22 und/oder 28 beinhalten können, umfassen Pumpen, Aufzüge, Gebläse und ähnliches, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
Der Steuercomputer 12 wird häufig als Motorsteuermodul (ECM – electronic control module), Motorsteuerheinheit (ECU – engine control unit) oder ähnlich bezeichnet und ist bevorzugt mikroprozessorgestützt und umfaßt eine Speichereinheit 32. Der Steuercomputer 12 steuert und überwacht auf bekannte Weise in Übereinstimmung mit den typischerweise in der Speichereinheit 32 gespeicherten Softwarealgorithmen und Betriebsdaten viele Motor- und Fahrzeugbetriebsweisen.
Viele Motor-/Fahrzeugsensoren, -schalter und andere Fahrzeug-/Motorkomponenten sind während ihres Betriebes mit dem Steuercomputer 12 über Schnittstellen verbunden, wobei einige Beispiele derartiger Komponenten, sofern sie mit der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang stehen, in 1 dargestellt sind. Das Steuersystem 10 umfaßt beispielsweise einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (FGS) 34, der über den Signalweg 35 elektrisch mit einem Eingang IN4 des Steuercomputers 12 verbunden ist. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 erfaßt die Fahrzeuggeschwindigkeit und stellt über den Signalweg 35 ein entsprechendes Fahrzeuggeschwindigkeitssignal bereit. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 ein Sensor mit veränderlichem magnetischen Widerstand, der an dem Kurbelwellenstumpf 18 benachbart zum Getriebe 16 angeordnet ist, wobei der Sensor 34 jedoch an jeder geeigneten Stelle im Fahrzeug angeordnet werden und jeder bekannte Sensor oder jedes bekannte Ermittlungssystem sein kann, der/das die Fahrzeuggeschwindigkeit ermitteln und ein entsprechendes Fahrzeuggeschwindigkeitssignal bereitstellen kann.
Das Steuersystem 10 umfaßt ferner ein Gaspedal 36, das einen ihm zugeordneten Pedalstellungssensor 38 aufweist, der über den Signalweg 40 elektrisch mit dem Eingang IN1 des Steuercomputers 12 verbunden ist. Der Pedalstellungssensor 38 spricht auf die Stellung oder prozentuale Auslenkung des Gaspedals 36 an, um dem Steuercomputer 12 über den Eingang IN1 ein Gaspedalstellungssignal zuzuführen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Gaspedalstellungssensor 38 ein Potentiometer, das an einem Ende an eine geeignete Spannung (etwa 5 oder 12 Volt) und am entgegengesetzten Ende an Masse angeschlossen ist. Der Schleifer eines derartigen Potentiometers ist auf bekannte Weise mechanisch mit dem Gaspedal 36 gekoppelt und elektrisch mit dem Signalweg 40 verbunden, so daß die auf dem Signalweg 40 vorhandene Spannung direkt proportional zur Stellung oder prozentualen Auslenkung des Gaspedals 36 ist. Fachleute werden jedoch erkennen, daß auch andere bekannte Gaspedalstellungssensoren verwendet werden können, um dem Steuercomputer 12 ein Gaspedalstellungssignal zuzuführen. Beispiele für derartige Komponenten umfassen Drucksensoren, Magnetsensoren oder Hall-Effektsensoren und ähnliches, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
Das Steuersystem 10 umfaßt ferner ein Paar Schalter 44 und 48 zum Steuern des Zapfwellenbetriebs. Der erste Schalter 44, bevorzugt ein AN/AUS-Schalter, ist über den Signalweg 46 mit dem Eingang IN2 des Steuercomputers 12 verbunden und der zweite Schalter 48, bevorzugt ein EINSTELL- und WIEDERAUFNAHME/BESCHLEUNIGUNGS-Schalter, ist über den Signalweg 50 mit dem Eingang IN3 des Steuercomputers 12 verbunden. Es versteht sich, daß die Schalter 44 und 48 beliebige, vom Benutzer bediente Schalter sein können, die auf einer Schalttafel 42 oder einer ähnlichen Einrichtung bereitgestellt sind, wobei derartige Schalter wie nachfolgend beschrieben betrieben werden können, obgleich bei einem Ausführungsbeispiel die Schalttafel 42 bevorzugt eine Geschwindigkeitsreglereinheit umfaßt, die auf bekannte Weise betreibbar ist, um dem Steuercomputer 12 Signale zuzuführen, die der gewünschten Fahrtgeschwindigkeit entsprechen. Die Geschwindigkeitsreglereinheit 42 umfaßt einen AN/AUS-Schalter 44, um den Geschwindigkeitsregelbetrieb auf bekannte Weise ein- und auszuschalten, und einen EINSTELL-, WIEDERAUFNAHME/BESCHLEUNIGUNGS-Schalter 48, um die eingestellte Fahrtgeschwindigkeit zu steuern, sowie bekannte Fahrzeuggeschwindigkeitswiederaufnahme- und -beschleunigungsmerkmale. Der Zapfwellenbetrieb wird bevorzugt eingeschaltet, wenn sich der AN/AUS-Schalter 44 des Geschwindigkeitsreglers in der AUS-Stellung befindet und bei Fahrzeuggeschwindigkeiten, die niedriger sind als eine vorgegebene Motordrehzahl (z. B. 30 mph), so daß der EINSTELL-, WIEDERAUFNAHME/BESCHLEUNIGUNGS(EINST.-, WAN/BSL)-Schalter dazu verwendet werden kann, für den Zapfwellenbetrieb eine gewünschte Motordrehzahl einzustellen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel stellt ein Betätigen des Schalters 48 in die EINSTELL-Stellung die Motordrehzahl beim Zapfwellenbetrieb auf eine erste Motordrehzahl (z. B. 1.000 U/Min.) ein, wobei ein Betätigen des Schalters 48 in die WIEDERAUFNAHME/BESCHLEUNIGUNGS-Stellung die Motordrehzahl auf eine zweite Motordrehzahl (z. B. 1.200 U/Min.) einstellt. Es versteht sich jedoch, daß die Sollwerte der ZWA-Motordrehzahlen auf jede gewünschte Drehzahl programmiert werden können, typischerweise durch ein bekanntes Wartungs-/Rekalibrierwerkzeug 60, das über den Signalweg 62 mit einem Ein-/Ausgabeanschluß des Steuercomputers 12 verbunden ist, es versteht sich ferner, daß die oben genannten Drehzahlen nur als Beispiel angegeben wurden. In jedem Fall ist der AN/AUS-Schalter 44 bevorzugt ein bekannter einpoliger Kippschalter und der EINSTELL-, WIEDERAUFNAHME/BESCHLEUNIGUNGS-Schalter 48 vorzugsweise ein bekannter außermittiger Schalter mit zumindest einer EINSTELL-Stellung und einer WIEDERAUFNAHME/BESCHLEUNIGUNGS-Stellung.
Der Motor 14 ist bevorzugt ein Verbrennungsmotor und umfaßt einen ihm zugeordneten Motordrehzahlsensor 52, der über den Signalweg 54 elektrisch mit dem Eingang IN5 des Steuercomputers 12 verbunden ist. Der Motordrehzahlsensor (MDS) 52 erfaßt die Motordrehzahl (typischerweise in U/Min.) und/oder die Motorstellung (typischerweise in Grad relativ zum oberen Totpunkt) und stellt über den Signalweg 54 ein entsprechendes Motordrehzahlsignal bereit. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Motordrehzahlsensor 52 ein HALL-Effektsensor, der darauf anspricht, wenn sich eine Anzahl von Zähnen eines Zahnrades, das synchron mit dem Motor 14 dreht, an ihm vorbei bewegt, um über den Signalweg 54 das Motordrehzahlsignal bereitzustellen. Fachleute werden jedoch erkennen, daß der Motordrehzahlsensor 52 alternativ ein Sensor mit veränderlichem magnetischen Widerstand oder ein anderer bekannter Sensor sein kann, der in der Lage ist, die Motordrehzahl und/oder -stellung zu erfassen und dem Steuercomputer 12 ein entsprechendes Motordrehzahlsignal zuzuführen.
Der Steuercomputer 12 umfaßt außerdem einen ersten Ausgang OUT1, der über den Signalweg 58 elektrisch mit einem dem Motor 14 zugeordneten Kraftstoffsystem 56 verbunden ist. Das Kraftstoffsystem 56 kann jedes bekannte Kraftstoffsystem sein, das einen oder mehrere Kraftstoffinjektoren etc. umfaßt und das auf ein oder mehrere Kraftstoffsteuersignale anspricht, die ihm von dem Steuercomputer 12 über den Signalweg 58 zugeführt werden, um den Motor 14 entsprechend mit Kraftstoff zu versorgen.
Der Steuercomputer 12 bestimmt das eine oder die mehreren Kraftstoffsteuersignale als Resultat zumindest einer Betriebsinformation, die beispielsweise von dem Motordrehzahlsensor 52, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34, der Geschwindigkeitsreglereinheit 42 und/oder dem Gaspedalstellungssensor 38 geliefert wird. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist/sind das eine oder die mehreren Kraftstoffsteuersignal(e) eine Funktion der zuvor in den Speicher 32 einprogrammierten Befehle und werden insbesondere in Übereinstimmung mit der Stellung des Gaspedals 36 entsprechend eines Satzes dieser Befehle bestimmt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden ein oder mehrere Kraftstoffsteuersignale in Übereinstimmung mit anderen Zapfwellenbetriebseingaben und entsprechenden, im Speicher 32 gespeicherten Befehlen auf bekannte Weise bestimmt. Wenn der Zapfwellenbetrieb beispielsweise über die EINSTELL-Stellung des Multifunktionsschalters 48 eingeschaltet und eingekuppelt wird, wird ein erster Kraftstoffbefehl berechnet, der einer ersten gewünschten Motordrehzahl entspricht, wobei der Computer 12 über den Signalweg 58 ein entsprechendes Kraftstoffsteuersignal bereitstellt. Alternativ wird, wenn der Zapfwellenbetrieb über die WIEDERAUFNAHME-Stellung des Multifunktionsschalters 48 eingekuppelt wird, ein zweiter Kraftstoffbefehl berechnet, der einer zweiten gewünschten Motordrehzahl entspricht, wobei der Computer 12 über den Signalweg 58 ein entsprechendes Kraftstoffsteuersignal bereitstellt.
Das Getriebe 16 kann ein bekanntes manuelles Getriebe, automatisches Getriebe oder manuell/automatisches Getriebe sein. Das Getriebe 16 kann eine Getriebesteuereinheit (nicht gezeigt) umfassen, die eine Anzahl von elektrischen Signaleingängen aufweist, die mit einem Ausgangsanschluß OUT2 des Steuercomputers 12 über eine Anzahl N von Signalwegen 64 verbunden sind, wobei N jede beliebige ganze Zahl sein kann. Der Steuercomputer 12 steuert über den Signalweg 64 auf bekannte Weise die automatische Schaltung zwischen den Gangstufen des Getriebes 16.
Bezugnehmend auf 2 ist ein Algorithmus, der allgemein mit 100 bezeichnet ist, zum erfindungsgemäßen Bestimmen des Zapfwellenbetriebszustands und der Kraftstoffanforderungen gezeigt. Der Algorithmus 100 wird durch den Steuercomputer 12 oder durch einen mit ihm verbundenen Hilfscomputer ausgeführt. Der Algorithmus 100 beginnt mit Schritt 102, wobei der Steuercomputer in Schritt 104 den Zustand des AN/AUS-Schalters 44 prüft, der bei einem Ausführungsbeispiel ein AN/AUS-Schalter eines Geschwindigkeitsreglers (GSW-Reglers) ist. Fachleute werden jedoch erkennen, daß andere geeignete Schalter für die Schalter 44 und 48 verwendet werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In jedem Fall wird, wenn der Geschwindigkeitsreglerschalter AN ist, die Ausführung des Algorithmus mit Schritt 108 fortgesetzt, wobei der Steuercomputer 12 eine ZWA-Zustandsmarke auf AUS setzt. Die Ausführung des Algorithmus wird von Schritt 108 mit Schritt 118 fortgesetzt. Wenn andererseits der Steuercomputer 12 in Schritt 104 bestimmt, daß sich der AN/AUS-Schalter des Geschwindigkeitsreglers in der AUS-Stellung befindet, wird die Ausführung des Algorithmus mit Schritt 106 fortgesetzt, wobei der Steuercomputer 12 die ZWA-Zustandsmarke auf AN setzt. Die Ausführung des Algorithmus wird von Schritt 106 mit Schritt 110 fortgesetzt.
In Schritt 110 überwacht der Steuercomputer den EINSTELL/WIEDERAUFNAHME-Schalter 48, vorzugsweise ein EINSTELL/WIEDER-AUFNAHME-Schalter des Geschwindigkeitsreglers, und fährt mit Schritt 114 fort, wenn das WIEDERAUFNAHME-Merkmal des Schalters 48 aktiviert wurde. In Schritt 114 stellt der Computer 12 eine gewünschte ZWA-Motordrehzahlvariable auf eine erste Motordrehzahl X (z. B. 1.000 U/Min.) ein, wobei die Ausführung des Algorithmus von dort mit Schritt 116 fortgesetzt wird. Wenn der Steuercomputer 12 andererseits in Schritt 110 bestimmt, daß das EINSTELL-Merkmal des Schalters 48 aktiviert worden ist, wird die Ausführung des Algorithmus mit Schritt 112 fortgesetzt, wobei der Computer 12 die gewünschte ZWA-Motordrehzahlvariable auf eine zweite Motordrehzahl Y einstellt, die bevorzugt höher als die Motordrehzahl X ist (z. B. 1.200 U/Min.). Im Anschluß daran wird die Ausführung des Algorithmus mit Schritt 116 fortgesetzt.
In Schritt 116 berechnet der Steuercomputer 12 einen gewünschten ZWA-Kraftstoffwert (GZK-Wert), der zumindest zum Teil auf dem Wert der gewünschten ZWA-Motordrehzahlvariablen basiert. Anschließend führt der Steuercomputer 12 in Schritt 118 die ZWA-Zustandsinformation und die GZK-Information einem Kraftstoffversorgungsalgorithmus zu, etwa dem in 3 dargestellten Algorithmus. Von Schritt 118 fährt der Algorithmus mit Schritt 120 fort, wobei der Algorithmus 100 zu seiner Aufrufroutine zurückgeführt wird. Alternativ kann der Schritt 118 zu Schritt 104 zur erneuten Ausführung des Algorithmus 100 zurückgeschleift werden.
Bezugnehmend auf 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Softwarealgorithmus 200 zum erfindungsgemäßen Bestimmen der Motorkraftstoffversorgung als Funktion der eingestellten ZWA-Drehzahl und der Gaspedalaktivität gezeigt. Der Algorithmus 200 beginnt mit Schritt 202, wobei der Steuercomputer 12 in Schritt 204 die ZWA-Zustandsmarke überprüft, um den Zapfwellenbetriebs zustand zu bestimmen. Wenn der ZWA AUS ist, wird die Ausführung des Algorithmus mit Schritt 214 fortgesetzt, wobei der Algorithmus 200 zu seiner Aufrufroutine zurückgeführt wird. Wenn der Steuercomputer 12 in Schritt 204 aufgrund der ZWA Zustandsmarke bestimmt, daß der ZWA AN ist, wird die Ausführung des Algorithmus mit Schritt 206 fortgesetzt, wobei der Steuercomputer 12 die Betätigung des Gaspedals 36 überwacht und einen gewünschten Drosselklappen-Kraftstoffwert (GDK-Wert) berechnet, der zumindest zum Teil auf der Stellung oder prozentualen Auslenkung des Gaspedals basiert. Der Steuercomputer 12 erfüllt den Schritt 206 vorzugsweise, indem er ein Gaspedalsignal empfängt, das die Stellung oder prozentuale Auslenkung des Gaspedals 36 angibt, und dieses Signal zusammen mit anderen Motorbetriebsparametern verarbeitet, um den GDK-Wert auf bekannte Weise zu bestimmen. Die Ausführung des Algorithmus wird von Schritt 206 mit Schritt 208 fortgesetzt.
In Schritt 208 berechnet der Steuercomputer 12 einen ersten Kraftstoffversorgungswert F1 als Maximum aus dem gewünschten ZWA-Kraftstoffversorgungswert, GZK, und dem gewünschten Drosselklappen-Kraftstoffwert, GDK. Auf diese Weise wird ein höherer Motordrehzahlwert erhalten und der Zapfwellenbetrieb kann entsprechend durch eine ausreichende Betätigung des Gaspedals 36 überlagert werden. Die Ausführung des Algorithmus wird von Schritt 208 mit Schritt 210 fortgesetzt, wobei der Steuercomputer des weiteren bevorzugt einen zweiter Kraftstoffversorgungswert F2 als Minimum aus dem ersten Kraftstoffversorgungswert F1 und einem vordefinierten Wert einer sogenannten Drehzahlbegrenzerkraftstoffversorgungs(DBKV)-Variablen berechnet, wobei diese Variable einer maximal möglichen Motordrehzahl entspricht. Fachleute werden erkennen, daß Schritt 210 wahlweise auch als Sicherheitsvorkehrung integriert werden kann, um die maximale Motordrehzahl auf den höchsten Begrenzerwert zu beschränken. Der DBKV-Wert begrenzt die Motordrehzahl während der ZWA-Steuerung wahrscheinlich nicht, da die beiden gewünschten Motordrehzahlwerte X und Y (Schritte 114 und 112 des Algorithmus 100) typischerweise auf Motordrehzahlen programmiert sind, die wesentlich niedriger sind als die maximale, begrenzte Motordrehzahl. Der DBKV-Wert wird vielmehr während der Überlagerung des Zapfwellenbetriebs durch das Gaspedal wichtig, wobei der Fahrer die manuelle Kontrolle über das Pedal 36 hat. Um den Motor und seine Komponenten vor möglichem Schaden zu bewahren, legt der DBKV-Wert während der Gaspedalüberlagerung wirkungsvoll eine maximale Motordrehzahl fest, wobei der DBKV-Wert über das Wartungs-/Rekalibrierwerkzeug 60 einprogrammiert werden kann.
Die Ausführung des Algorithmus wird von Schritt 210 mit Schritt 212 fortgesetzt, wobei der Steuercomputer 12 den Kraftstoffversorgungswert F2 verarbeitet und am Ausgang OUT1 ein entsprechendes Kraftstoffversorgungssignal bereitstellt. Das Kraftstoffsystem 56 spricht wiederum auf dieses Kraftstoffversorgungssignal an, um den Motor 14 auf bekannte Weise mit dem gewünschten Kraftstoff zu versorgen. Die Ausführung des Algorithmus wird von Schritt 212 mit Schritt 214 fortgesetzt, wobei der Algorithmus 200 zu seiner Aufrufroutine zurückgeführt wird. Alternativ könnte der Schritt 212 zu Schritt 204 zur wiederholten Ausführung des Algorithmus 200 zurückgeschleift werden.
Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung detailliert dargestellt und erläutert wurde, sind diese dennoch als beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen, wobei es sich jedoch versteht, daß nur das bevorzugte Ausführungsbeispiel dargestellt und beschrieben worden ist und daß alle Veränderungen und Abwandlungen, die innerhalb des Erfindungsgedankens liegen, geschützt werden sollen.

Claims

Verfahren zum Steuern der Motordrehzahl während eines Zapfwellenbetriebs eines Verbrennungsmotors (14), wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: – Bestimmen einer ersten Motorkraftstoffanforderung, die einem Zapfwellenbetrieb entspricht, – Bestimmen der Stellung eines Gaspedals (36) und einer zweiten, entsprechenden Motorkraftstoffanforderung, – ständiges Überwachen und Vergleichen der ersten und zweiten Motorkraftstoffanforderungen und Auswählen eines Maximums daraus; – Vergleichen des Maximums aus den ersten und zweiten Motorkraftstoffanforderungen mit einer Drehzahlbegrenzer-Kraftstoffanforderung; und – Steuern der Kraftstoffversorgung des Motors entsprechend einem Minimum aus der Drehzahlbegrenzer-Kraftstoffanforderung und dem Maximum aus den ersten und zweiten Motorkraftstoffanforderungen, ohne den Zapfwellenbetrieb zu unterbrechen.
Vorrichtung (10) zum Steuern der Drehzahl eines Verbrennungsmotors (14), der eine Zapfwelleneinrichtung (22, 28) antreibt, mit: – einer Zapfwelleneinrichtung (22, 28), die durch den Motor (14) angetrieben wird, – einem Gaspedal (36), welches ein Gaspedalsignal erzeugt, das der Auslenkung des Gaspedals (36) entspricht, – einem Kraftstoffsystem (56), das auf ein Kraftstoffsteuersignal anspricht, um den Motor (14) mit Kraftstoff zu versorgen, – einer Zapfwellenantriebs-Steueranordnung, die einen ersten Schalter (48) umfaßt, der zumindest eine erste Schalterstellung hat, die ein Zapfwellenantriebssignal erzeugt, das dem Zapfwellenbetrieb bei einer ersten Motordrehzahl entspricht, und – einem Steuercomputer (12), der das Gaspedalsignal ständig mit dem Zapfwellenantriebssignal vergleicht und einen ersten Kraftstoffversorgungswert (F1) als ein Maximum daraus ermittelt, wobei der Steuercomputer (12) den ersten Kraftstoffversorgungswert (F1) mit einer Drehzahlbegrenzer-Kraftstoffanforderung vergleicht und das Kraftstoffsteuersignal bereitstellt, das einem Minimum daraus entspricht, wobei die Schritte des Vergleichens und Bereitstellens durchgeführt werden, ohne den Antrieb zwischen dem Motor und der Zapfwelleneinrichtung zu unterbrechen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der erste Schalter (48) eine zweite Schalterstellung hat, die ein zweites Zapfwellenantriebssignal erzeugt, wobei das zweite Zapfwellenantriebssignal dem Zapfwellenbetrieb bei einer zweiten Motordrehzahl entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Zapfwellenantriebs-Steueranordnung einen zweiten Schalter (44) umfaßt, wobei der zweite Schalter (44) eine erste Stellung zum Einschalten des Zapfwellenbetriebs und eine zweite Stellung zum Ausschalten des Zapfwellenbetriebs hat.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die ferner eine Zapfwellenantriebseinheit umfaßt, die mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, wobei der Verbrennungsmotor die Zapfwellenantriebseinheit antreibt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, die ferner eine Zapfwelleneinrichtung umfaßt, die mit der Zapfwellenantriebseinheit gekoppelt ist und von dieser angetrieben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die ferner umfaßt: – ein Getriebe, das mit dem Verbrennungsmotor (14) gekoppelt ist; und – eine Zapfwellenantriebseinheit, die mit dem Getriebe gekoppelt ist, wobei das Getriebe die Zapfwellenantriebseinheit antreibt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, die ferner eine Zapfwelleneinrichtung umfaßt, die mit der Zapfwellenantriebseinheit gekoppelt ist und von dieser angetrieben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein erster Schalter (48) einen Teil einer Geschwindigkeitsregeleinheit (42) darstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der erste Schalter (48) ein EINSTELE/WIEDERAUFNAHME-Schalter ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der erste Schalter (48) und der zweite Schalter (44) einen Teil einer Geschwindigkeitregeleinheit (42) darstellen.