CN101474993B - 用于压实车的动力管理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种管理流体静力学驱动的车辆中的动力的方法,其包含基于液压回路中的压缩流体的压力以及泵的位移计算车辆的动力消耗。电子控制器还基于至少一个发动机运行参数计算发动机的动力输出,并基于动力消耗和动力输出之间的差运行以改变发动机的动力输出。

Description

用于压实车的动力管理系统及方法
技术领域
本专利公开一般涉及流体静力学驱动(hydrostatically driven)的车辆,特别涉及用于对由与这种车辆相关联的发动机进行的动力产生进行管理的控制策略。
背景技术
典型的流体静力学驱动车辆包含输出轴被连接到一个或一个以上的流体泵的发动机。可变位移(variable displacement)流体泵通过变速器(transmission)被连接到发动机,并改变其位移以适应多种车辆系统的动力需求。与车辆相关联的流体泵经由流体压力管路被连接到车辆周围的多个液压马达(hydraulic motor)以及致动器。例如,车辆可具有一个或一个以上的对驱动轮或滚筒(roller)进行旋转并使车辆沿着底面移动的液压推进马达(propel motor)。另外,车辆可具有一个或一个以上的进行多种功能的工作器具(implement)。在压土机的情况下,工作器具可以为包含在车辆压实鼓(compact drum)内的振动器装置。振动器装置可运行,以便将压实能量给与底面,由此增大压实的效率。振动器以及其他类型的旋转液压致动器由来自泵的增压液体流提供动力。这些马达的速度、转矩输出、功率消耗与经过它们的液压流体的流速以及压力成比例。
流体静力学驱动的车辆上的发动机常常典型地以恒定速度和加燃料(fueling)指令的连续方式运行,或者换句话说,以恒定的动力输出运行。即使发动机的动力输出是恒定的,车辆的多个液压系统所消耗或使用的动力可能基于操作者指令或环境条件而变化。例如,当以较快的速度行驶时,车辆将消耗较多的动力,或者当表面湿润时,可能向被压实的表面给与较多的能量。
为了控制供给车辆的多个系统和致动器的动力,对供给车辆的多个系统的液压流体的流速进行调制。这种调制可通过例如对泵的位移的控制或者有选择地确定流体到车辆的多个马达和致动器的路线来进行。然而,在大多数条件下运行的大多数车辆不完全消耗其发动机所产生的动力。由于这种情况经常发生,发动机所产生动力的可观百分比没被使用且被浪费掉。这种运行模式导致运行过程中降低的燃料经济性以及增大的噪音。
发明内容
在一个实施形态中,本公开介绍了一种对液压静力学驱动车辆中的动力进行管理的方法。车辆可包含操作连接到马达的至少一个可变位移泵的发动机。马达接收以某个压力的压缩液体流。第一传感器被布置为测量泵的位移,第二传感器测量压缩流体的压力。第一与第二传感器将其测量中继到电子控制器,对于给定的发动机速度,电子控制器基于压缩流体的压力以及泵的位移来计算车辆的动力消耗。控制器还基于至少一个发动机运行参数计算发动机的动力输出。控制器提供输出信号,以便基于计算得到的动力消耗与动力输出之间的差产生对发动机的动力输出的调节。
在另一实施形态中,本公开介绍了一种液压静力学操作的压实车,其具有被流体地连接到工作马达(implement motor)的可变位移工作泵。另外,可变位移推进泵被流体地连接到推进马达。工作泵和推进泵各自以可由操作者的相应控制输入控制的相应位移设置来运行。压实车还包含以发动机速度以及加燃料运行的发动机。工作供给导管流体地将工作泵与工作马达连接,工作压力传感器被布置以便测量存在于工作供给导管中的流体的压力。工作压力传感器产生表示存在于工作供给导管内的流体的压力的工作压力信号,其被中继到电子控制器。电子控制器运行,以便基于工作压力信号以及工作泵的相应位移设置计算工作动力消耗,从而基于发动机速度和加燃料来计算发动机的动力输出,并基于发动机的动力输出与工作动力消耗之间的差来产生动力差信号。此后,电子控制器提供输出信号,以便基于动力差产生发动机的至少一个运行参数的调节,使得发动机产生的过量或未使用的动力得到减少。
附图说明
图1为根据本公开的流体静力学驱动车辆的一个实例的轮廓图;
图2为图1所示车辆的多个部件和系统的框图;
图3为根据本公开的压实鼓的分解图,压实鼓包含作为工作器具的一个实例的振动器;
图4为根据本公开的液压系统的回路原理图;
图5为根据本公开的电子控制器的运行的框图;
图6为根据本公开对流体静力学操作的车辆中的动力进行管理的方法的流程图。
具体实施方式
本公开涉及这样的方法和过程:其用于对流体静力学驱动的车辆的运行进行最优化,以便减少燃料消耗和噪音,同时,延长使用寿命和维护间隔。检测液压系统的压力并将之提供到电子控制器。电子控制器根据最优化算法来执行,以便产生多个发动机以及液压系统参数的调节。通过这种方式,发动机能以更为高效的状态运行,同时,提供足够满足车辆需求的动力。例如,当车辆需求小于最大值时,发动机能以较低的发动机速度和转矩输出运行。更为具体的是,当控制器判断为发动机的动力输出超过系统的动力消耗时,控制器能提供适当的输出信号,以便调节发动机的运行状况,从而减小发动机的动力输出,并实现提高的燃料经济性。
图1示出了流体静力学驱动的车辆100的一个实例的轮廓图。车辆100为压土车,这仅仅是出于说明目的。将会明了,本公开适用于使用液压系统以进行推进以及工作运行的流体静力学操作的车辆的任何应用。使用液压系统的其他类型的车辆的实例包括用于多种任务的车辆,包括例如装载、压实、提升、擦刷等等。能够明了,使用液压驱动的推进装置的车辆可用于建造、采矿、农作物工业等等。
在给出的示例性车辆100中,车辆100包含发动机框架部分102和非发动机框架部分104。发动机框架部分102和非发动机框架部分104通过包含铰链108的铰接接头106连接,其允许车辆100在运行中转向(steer)。发动机框架部分102包含发动机110和一组车轮112(仅一个车轮可见)。发动机110可为内燃机,例如压缩点火发动机,但一般而言,发动机110可以为任何向车辆的多个系统提供动力的原动机。
非发动机框架部分104容纳在车辆100移动时绕着其中心线旋转的鼓114。鼓114——其可包含内部振动器机构(如下面的图3所示)——动作以便压实车辆100下面的地皮。车辆100典型地由占据驾驶室116的操作者来操作。驾驶室116可包含座位118、转向机构120、速度节流阀或控制杆122以及控制台124。占据驾驶室116的操作者能控制车辆100的多种功能和移动,例如通过使用转向机构120来设置车辆100的行驶方向或使用控制杆122来设置车辆的行驶速度。能够明了,这里出现的多个控制机构的表达是通称,并旨在包括用于向车辆传达操作者指令的所有可能的机构或装置。
图2为车辆100的多个部件和系统的框图。发动机110可经由变速器202连接到被一般地示为204的两个可变位移泵。第一可变位移泵206可沿着其相应的输入驱动轴(未示出)被连接到第二可变位移泵208。两个泵204被连接到变速器202,使得两个泵204一起受到发动机110的驱动。能够明了,一个泵可用于代替两个泵204,或者,两个以上的泵可协力使用或以任何其他合适的布置使用。也可使用对工作器具(这里未示出)进行驱动的附加泵。
第一可变位移泵206可连接到第一推进马达210。推进马达210可为流体静力学驱动马达,其运行以旋转对车轮112进行驱动的差速器(differential)212。第一推进马达210具有经由后推进回路流体供给管路218连接到第一泵206的流体输出216的流体输入214。第一推进马达210的流体输出或返回220经由后推进回路流体返回管路224被连接到第一泵206的流体返回端口222。流体返回管路224可直接连接到第一泵206的适当的端口,或者可直接连接到存储并向第一泵206供给流体的流体槽(未示出)。以类似的方式,第二泵208可连接到鼓推进马达226。推进马达226可运行以旋转鼓114,并具有经由前推进回路流体供给管路232连接到第二泵208的流体输出230的流体输入228。类似地,第二推进泵208的流体输出或返回234经由前推进回路流体返回管路238连接到第二泵208的流体返回端口236。
以每个至少一个的方式,压力传感器240被连接到前和后流体供给管路218和232。能够明了,一个以上的传感器240可被连接到各管路,或者,一个传感器可用在供给管路218和232中的一个而不是另一个上。在所示出的典型实施例中,两个传感器240被布置为分别检测经过后流体供给管路218和前流体供给管路238各自的流体的压力。各个传感器240被连接到电子控制模块(ECM)242并向之提供压力检测信号。ECM 242能安装在车辆或发动机上的任何位置,并可以以任何已知的方式被连接到车辆100和/或发动机110的传感器以及其他部件。例如,ECM 242可经由承载与由传感器240检测的压力成比例的电压或电流的导线被连接,或经由在ECM 242与传感器240之间的闭域网(closed area network)(CAN)链路内承载数字信息的导线以及其他导管被连接。ECM 242能进一步连接到对第一泵206或第二泵206的位移进行测量或同时对两个泵的位移进行测量的位移传感器244。为简单起见,示出了一个位移传感器244,但是,一个以上的传感器可用于检测泵206和208中的一个或二者的位移。在任何情况下,位移传感器244运行以便向ECM 242提供位移检测信号。能够明了,替代实施例可包含具有固定位移的泵,其被耦合到具有可变位移的推进马达。
在图3中示出了包含两个振动器装置302的鼓114的部分分解图。鼓114的推进马达226被连接到鼓114。鼓114还包含振动器马达304,其具有沿鼓114在中心延伸的输出轴306。各个振动器装置302包含偏心锤308,偏心锤308被封装在连接到鼓114的、相应的双片式外壳310内。在运行过程中,振动器马达304旋转输出轴306,其又旋转刚性地连接于其上的偏心锤308,从而产生鼓114的振动。多个等支架(iso-mount)311保护推进马达226和振动器马达304免受运行过程中的过大振动。连接到各振动器装置302的各侧的一组轴承312将各个旋转的偏心锤308导致的振动传送到鼓114。
图4示出了与车辆100集成在一起的液压回路400的简化原理图。液压回路400可包含为简化起见图4未示出的其他系统和/或部件。液压回路400包含负责推进车辆以及运行工作器具的部件和致动器。能够明了,所示的特征和部件布置用于说明,不应看作排除现有技术中已知的其他等价布置。
在图4的图示中,液压回路400被示为包含工作部分或工作回路401。发动机402经由机械链路404连接到工作泵406以及分别用408和410表示的第一与第二推进泵。工作泵406被示为具有控制杆412的可变位移泵,控制杆412响应于控制输入414操作以便调节的工作泵406的位移。控制输入414可在车辆100的运行过程中受到操作者的控制或调节,并进行动作以便为工作泵406设置位移设置。工作控制位置传感器416可对控制杆412的位移进行编码,并将表示工作泵406的位移的信息经由工作泵-位移通信线420中继到电子控制器418。
工作泵406被流体地连接到漏泄装置(drain)或槽422,并被布置为从槽422排走液体流。流体在工作泵406中被从发动机402到工作泵406的输入功(work input)压缩,压缩液体流被传送到工作供给导管424。工作回路压力传感器426被流体地连接到工作供给导管424,并被布置为测量工作供给导管424中的压缩流体的压力。工作回路压力传感器426被布置为产生表示所测量到的压力的工作回路压力信号,并将该信号经由工作压力线428中继到电子控制器418。
工作供给导管424中的增压液体流用于运行一组工作马达430。工作马达430可有选择地且双向地经由工作4-端口3-位置(4-3)阀432从工作供给导管424接收流体,阀432是电子致动的并能有选择地将工作马达430的任一侧与工作供给导管424或是槽422进行接口(port)。工作4-3阀432的运行受到经由工作控制线436连接到电子控制器418的工作阀致动器434的控制。
液压回路400还包含前轴推进回路437和后轴推进回路438。在给出的示例性车辆100中,前轴推进回路437可包含用于鼓114的驱动机构,而后轴推进回路438可包含用于车轮112的驱动机构。出于说明简单的目的,前与后推进回路437和438中的每一个以类似的方式被布置到工作回路401,但能够明了,其他的构造是可行的。
第一与第二推进泵408与410为受到共用的控制杆440控制的可变位移泵,控制杆440进行操作以便响应于推进控制输入442地同时调节两个泵408和410的位移。在车辆100的运行过程中,推进控制输入442可受到操作者的调节,以便设置车辆100的行驶速度。推进控制位置传感器444可对共用的控制杆440的位移进行编码,并经由推进泵-位移通信线446将表示第一推进泵408与第二推进泵410的位移的信息中继到电子控制器418。
第一与第二推进泵408和410各自被流体地连接到槽422并被布置为将压缩液体流分别传送到第一与第二推进供给导管448和450。前轴推进回路压力传感器被流体地连接到第一推进供给导管448,并被布置为测量第一推进供给导管448中的压缩流体的压力。类似地,后轴推进回路压力传感器454被流体地连接到第二推进供给导管450,并被布置为测量第二推进供给导管450中的压缩流体的压力。前与后轴推进回路压力传感器452和454被布置为产生表示所测量的各个压力的信号,并分别经由前推进压力线456和后推进压力线458将该信号中继到电子控制器418。
第一与第二推进供给导管448与450中的相应的增压液体流用于移动将车辆向前推进的液压马达。具体而言,前轴推进回路437包含一个或一个以上(示出了两个)的前推进马达460。前推进马达460可以为例如图2与图3所示连接到鼓114的推进马达226。前推进马达460可有选择地且双向地经由且第一推进4-端口3-位置(4-3)阀462接收来自第一推进供给导管448的流体,阀462是电子致动的且能有选择地将第一推进马达460的任一侧与第一推进供给导管448或槽422进行接口。第一推进4-3阀462的操作受到经由第一推进控制线466连接到电子控制器418的第一推进阀致动器464的控制。
以类似的方式,后轴推进回路438包含一个或一个以上的(示出了两个)后推进马达468。后推进马达468可以为例如图2所示连接到差速器212的第一推进马达210。后推进马达468可有选择地且双向地经由第二推进4端口3位置(4-3)阀470接收来自第二推进供给导管450的流体,阀470是电子致动的且能有选择地将第二推进马达468的任一侧与第二推进供给导管450或槽422进行接口。第二推进4-3阀470的操作受到经由第二推进控制线474连接到电子控制器418的第二推进阀致动器472的控制。
在运行过程中,发动机402运行,以便经由机械链路404向工作泵406以及第一与第二推进泵408与410中的各个供给动力。变速器或任何其他动力传送装置可以为机械链路404的一部分。输入到各个泵406、408、410的动力被消耗分别流入各供给导管424、448、450的增压流体的工作马达430、前推进马达460和/或后推进马达468使用。能够明了,系统的总动力消耗依赖于马达430、460、468各自消耗的总动力。假定各马达430、460、468各自的动力消耗可由操作者基于运行过程中车辆的需要来选择,并且,给定发动机402以输出恒定动力输出的连续方式运行,经常出现这样的情况:由发动机402产生的动力的可观的百分比被浪费。
为了避免某些运行条件下发动机402所产生的动力的浪费,控制器418被布置为运行动力管理系统,该系统能够对发动机402的动力输出进行调制,使得车辆的动力需求得到满足,同时,浪费最小量的动力。控制器418被布置为将各供给导管424、448、450中的流体的压力信息接收为动力消耗的指标。另外,控制器418经由被布置为既向发动机402发送影响其运行的指令——例如节流阀或燃料指令——又接收来自发动机402的关于发动机402的运行参数——例如油温、冷却剂温度、发动机速度等等——的信息的多通道通信线476被连接到发动机402。
图5示出了运行控制器418的方法的框图。如上所述,控制器418被配置为经由工作泵-位移通信线420接收表示工作泵406的位移的信息,并经由工作压力线428接收关于工作回路401的压力的信息。类似地,控制器418经由推进泵位移通信线446接收表示推进泵的位移的信息,并分别经由前与后推进压力线456、458接收关于前与后推进回路437与438的压力的信息。最后,如与这里的讨论相关的,控制器418经由多通道通信线476与发动机402的多个传感器以及致动器通信。
控制器418与发动机402的多个部件和系统之间交换的信息包括经由发动机速度输入502的发动机速度(RPM)的指示,经由加燃料输入504的每冲程加燃料(fueling per stroke)、经由温度输入506的槽422中的液压流体的温度、经由发动机速度指令线508以及视情况可选的每冲程加燃料指令线的到发动机的加燃料指令。能够明了,发动机402可包含分立的控制器,其被布置为报告和控制表示发动机402在运行过程中的加燃料和速度的值。在这种情况下,控制器418和发动机402之间交换的某些信息可以为模拟电压的形式或经由闭域网(CAN)链路传送的数字信号。
控制器418可包含工作回路动力消耗计算块512,其适用于接收表示工作回路401中的流体的温度、压力、泵位移的信息。工作回路动力消耗计算块512可使用这些参数来计算工作回路401在运行过程中的任何给定时间消耗或使用的动力的量。计算得到的工作动力消耗514可以为具有功率单位——例如马力或瓦特——的数字值,代表例如振动器等工作器具所实时消耗的动力。能够明了,工作动力消耗514可依赖于操作者的设置以及被压表面的状况而改变。
以类似的方式,推进回路动力消耗计算块516接收表示前与后推进回路437与438各自的流体的温度、压力以及推进泵位移的信息。推进回路动力消耗计算块516使用这些参数以及可能的其他参数,计算车辆移动过程中实时地由前与后推进回路437、438使用或消耗的动力的量。计算结果为具有功率单位——例如马力或瓦特——的推进动力消耗518的值,其代表移动车辆所消耗的动力。
发动机动力输出计算块520被配置为分别经由发动机速度输入502和加燃料输入504接收当前的发动机速度和发动机的加燃料指令。发动机动力输出计算块520可被布置为实时计算发动机402的动力输出522。发动机的动力输出522可对于已知的系统损耗——例如由于变速器中的摩擦或损耗而产生的那些——而受到调节,或者也可包含其他的参数。例如,具有作为其变速器一部分的转矩转换器或转矩计算器的车辆可在动力输出522的计算中使用转矩参数。
可在求和块524上从动力输出522中减去工作动力消耗514、推进动力消耗518以及系统的任何其他动力消耗,以产生动力差526。取决于发动机是否正在产生足够满足系统需求的动力,动力差526可以为正的或负的。当效率为最优的时候,动力差应当略大于或等于零。为了帮助对系统效率进行最优化,动力差526可被用于调节发动机的动力输出。能够明了,存在用于计算车辆上的多个系统的动力消耗的其他已知方法。对由压实车辆给与表面的能量进行计算的方法的一个实例可参照2005年12月13日发布的授予Corcoran的美国专利6973821(′821专利),其整体引入此处作为参考。′821专利公开了使用机载的产生压实品质保证数据产生压实品质数据。品质控制压实数据基于对压缩器与基底物质之间的下沉变型交互作用进行量化。这种交互作用可能包含对当压实机在基底材料上移动时的能量消耗量进行监视。
动力差526可被用于控制发动机的速度和加燃料,其为能直接影响发动机动力输出的两个参数。在所示出的实施例中,动力差526分别经由发动机速度指令线508和每冲程加燃料指令线510被输入到发动机动力管理函数528,发动机动力管理函数528运行以调节对于发动机的运行的加载和加燃料以及发动机速度的指令。以这种方式,控制器418可保证当系统需求低时发动机能减小其动力输出,因此提高车辆的总体效率和燃料经济性,并因此当需求增大时增大动力输出。
图6示出了用于对与流体静力学操作的车辆相关联的发动机的动力输出进行管理的方法的流程图。车辆可包含工作操作回路,该回路包含例如一个或一个以上的振动器。车辆还可包含一个或一个以上的推进马达,推进马达运行以旋转车辆的车轮或鼓,并沿着底面推进车辆。工作回路中的流体的流动速度或压力和泵位移在601中被测量并在602中被中继到电子控制器。通过类似的方式,推进回路中的流体的压力和流动速度在603中被测量并在604中被中继到电子控制器。关于工作回路的测量用于在606中实时计算工作回路的动力消耗。类似地,关于推进回路的测量用于在608中同样为实时地计算推进回路的动力消耗。
同时,一个或一个以上的发动机运行参数用于在610中计算发动机的动力输出。发动机动力输出与工作以及推进回路消耗的动力之间的差在612中计算。在614中,发动机的动力输出通过基于612中计算的差改变发动机的至少一个运行参数——例如发动机速度或加燃料——而受到调节。发动机的调节后的动力输出可有利地等于或略高于车辆的总动力消耗,使得车辆的效率和燃料经济性得到改进。
工业应用性
本公开适用于将增压液压流体用于移动以及与之相关联的工作器具的运行的液压静力学操作的车辆的高效运行。这里给出的这种车辆的一个实例为图1所示的压土机。该车辆使用增压液压流体来沿着底面移动车辆,并操作与鼓集成在一起的一个或一个以上的振动器。压土机具有产生动力的发动机,动力被用于操作车辆上的多个系统。根据本公开,发动机运行的控制可有利地依赖于车辆的动力需求,因此使得当动力需求低时的经济运行成为可能。
将会明了,前面的介绍提供了所公开系统和技术的实例。然而,可以想到,本公开的其他的实施方式可能在细节上与前面的实例不同。所有对本公开或其实例的参照旨在参照在该点上讨论的特定实例,不是对本公开的范围进行限制。相对于特定特征的所有区别和贬低的措辞是指不偏好这些特征,而不是完全从公开的范围中将它们排除在外,除非另有指出。
这里介绍的所有方法可以用任何合适的顺序执行,除非这里另有说明,或另外地明确限制。因此,本公开包括法律所允许的、所附权利要求所述主题的所有变型和等价内容。另外,上述元素以其所有可能变型的任何组合包含在本公开中,除非这里另有说明,或明确地另有限制。

Claims (10)

1.一种对流体静力学驱动的车辆中的动力进行管理的方法,车辆包含操作至少一个可变位移泵的发动机,车辆包含至少一个工作马达和至少一个推进马达,马达各自接收具有一压力的压缩液体流,车辆还包含至少一个被布置为测量所述至少一个可变位移泵的位移的传感器以及被布置为测量压缩流体的压力的附加传感器,所述至少一个传感器以及附加传感器与电子控制器可操作地通信,该方法包含:
在电子控制器中基于压缩流体的压力以及可变位移泵的位移来计算车辆的动力消耗;
在电子控制器中基于至少一个发动机运行参数来计算发动机的动力输出;
从发动机的动力输出中减去车辆的动力消耗,以提供动力差;以及
将所述动力差用作控制参数,通过调节输出信号以使发动机的动力输出被调节为使所述动力差最小化,最优化车辆的效率。
2.根据权利要求1的方法,其中,所述至少一个可变位移泵包含操作工作马达的工作推进泵以及操作推进马达的推进泵,且其中,计算动力消耗包含计算工作马达的动力消耗和推进马达的动力消耗。
3.根据权利要求1的方法,其中,计算发动机动力输出时使用的所述至少一个发动机运行参数包括发动机速度和发动机加燃料指令。
4.根据权利要求1的方法,其还包含从动力输出中减去动力消耗以产生动力差,且其中,改变发动机动力输出是基于动力差的。
5.根据权利要求1的方法,其中,工作马达经由工作供给导管接收第一压缩液体流,其中,推进马达经由推进供给导管接收第二压缩液体流,其中,第一附加传感器被布置为测量工作供给导管中的流体的压力,其中,第二附加传感器被布置为测量推进供给导管中的流体的压力,且其中,计算车辆的动力消耗包含基于来自第一附加传感器的信息的第一消耗动力计算以及基于来自第二附加传感器的信息的第二消耗动力计算。
6.一种液压静力学操作的压实车,该压实车具有:
流体地连接到工作马达的可变位移工作泵;
流体地连接到第一推进马达的可变位移第一推进泵,工作泵和第一推进泵以可由相应的控制杆进行控制的、相应的位移设置来运行;
以发动机速度以及加燃料运行的发动机,发动机与工作泵以及第一推进泵有效关联;
流体地将工作泵与工作马达连接的工作供给导管;
工作压力传感器,其被布置为测量存在于工作供给导管中的流体的压力,工作压力传感器产生表示存在于工作供给导管内的流体的压力的工作压力信号;
电子控制器,其被配置为接收工作压力信号、发动机速度以及加燃料;
其中,流体静力学操作的车辆根据权利要求1-5中任意一项所述的方法运行。
7.根据权利要求6的流体静力学操作的压实车,其还包含:
第一推进供给导管,其将第一推进泵流体地与第一推进马达相连接;
第一推进压力传感器,其被布置为测量第一推进供给导管中存在的流体的压力,第一推进压力传感器产生表示存在于第一推进供给导管中的流体的压力的第一推进压力信号;
其中,电子控制器进一步被布置为接收第一推进压力信号,电子控制器进一步运行以便基于第一推进压力信号和第一推进泵的相应的位移设置来计算第一推进动力消耗;且
其中,动力差计算还包含从发动机的动力输出中减去第一推进动力消耗。
8.根据权利要求6的流体静力学操作的压实车,其还包含:
第二推进泵,其被流体地连接到第二推进马达,发动机与第二推进泵有效关联;
第二推进供给管路,其流体地将第二推进泵与第二推进马达相连接;
第二推进压力传感器,其被布置为测量存在于第二推进供给管路中的流体的压力,第二推进压力传感器产生表示存在于第二推进供给管路中的流体的压力的第二推进压力信号;
其中,电子控制器进一步被布置为接收第二推进压力信号,电子控制器进一步运行以便基于第二推进压力信号和第二推进泵的相应的位移设置来计算第二推进动力消耗;且
其中,动力差计算还包含从发动机的动力输出中减去第二推进动力消耗。
9.根据权利要求6的流体静力学操作的压实车,其中,电子控制器基于动力差而改变的所述至少一个发动机运行参数为发动机速度和发动机每冲程加燃料中的至少一个。
10.根据权利要求6的流体静力学操作的压实车,其中,工作马达为具有输出轴的液压马达,且其中,车辆还包含至少一个在输出轴旋转时运行以振动输出轴的偏心锤。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL2333157T3 (pl) * 2009-11-30 2014-07-31 Voegele Ag J Sposób regulacji mocy wykańczarki albo zasilacza i wykańczarka albo zasilacz
US8439598B2 (en) * 2010-12-15 2013-05-14 Caterpillar Inc. Oscillatory compaction method
US8424630B2 (en) 2010-12-17 2013-04-23 Caterpillar Paving Products Inc. Control apparatus and method for a hydrostatically actuated vehicle
US8206061B1 (en) 2011-05-26 2012-06-26 Caterpillar Inc. Eccentric vibratory weight shaft for utility compactor
DE102011120665B4 (de) * 2011-12-09 2023-12-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems aufweisend eine hydrostatische Antriebseinheit
CN104159803B (zh) * 2012-01-05 2016-12-14 日立建机株式会社 工程机械的控制装置
DE102012016445B3 (de) 2012-08-18 2013-05-29 Abg Allgemeine Baumaschinen-Gesellschaft Mbh Verfahren zum Einstellen der Drehzahl eines Verbrennungsmotors einer Straßenbaumaschine und Straßenbaumaschine hierfür
US9207157B2 (en) * 2014-03-17 2015-12-08 Caterpillar Paving Products Inc. System and method for determining a state of compaction
US11001265B2 (en) * 2016-03-25 2021-05-11 Cummins Inc. Systems and methods of adjusting operating parameters of a vehicle based on vehicle duty cycles
US9845580B2 (en) * 2016-04-25 2017-12-19 Caterpillar Paving Products Inc. Compaction system including articulated joint force measurement
DE102018132379A1 (de) * 2018-12-17 2020-06-18 Hamm Ag Bodenbearbeitungswalze
US11364914B2 (en) * 2020-07-22 2022-06-21 Deere & Company Hydrostatic transmission pressure monitoring systems and work vehicles containing the same
BR102020024920A2 (pt) * 2020-12-07 2022-06-21 Celso Luís Casale Disposição introduzida para proteção automática contra falhas operacionais em um implemento agrícola para mistura e/ou distribuição de um produto sólido, de granulometria variável do tipo implemento misturador e/ou distribuidor
DE102021200285A1 (de) * 2021-01-14 2022-07-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verdichtungsfahrzeug, bei welchem ein Fahrantrieb und eine Vibrationseinheit von einer gemeinsamen Versorgungstelle her mit Druckfluid versorgt werden

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3741669A (en) * 1971-07-01 1973-06-26 Tampo Mfg Co Ground compacting apparatus
US5967756A (en) * 1997-07-01 1999-10-19 Caterpillar Inc. Power management control system for a hydraulic work machine
CN1460077A (zh) * 2001-03-06 2003-12-03 日产自动车株式会社 汽车控制系统和控制方法
US6920387B2 (en) * 2001-12-06 2005-07-19 Caterpillar Inc Method and apparatus for parasitic load compensation

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4074529A (en) 1977-01-04 1978-02-21 Tadeusz Budzich Load responsive system pump controls
US4208895A (en) 1977-08-17 1980-06-24 Bocharov Jury A Method and apparatus for controlling a hydraulic screw press
US4240515A (en) 1978-12-08 1980-12-23 Kirkwood Robert W Vehicle hydraulic drive system
WO1982001396A1 (en) * 1980-10-09 1982-04-29 Izumi Eiki Method and apparatus for controlling a hydraulic power system
GB2171757B (en) * 1985-02-28 1989-06-14 Komatsu Mfg Co Ltd Method of controlling an output of an internal combustion engine and a variabledisplacement hydraulic pump driven by the engine
US4644748A (en) 1985-04-29 1987-02-24 The Oilgear Company Constant speed hydraulic drive
US4655689A (en) 1985-09-20 1987-04-07 General Signal Corporation Electronic control system for a variable displacement pump
JP2670815B2 (ja) * 1988-07-29 1997-10-29 株式会社小松製作所 建設機械の制御装置
EP0432266B2 (en) * 1989-01-18 1997-08-13 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Hydraulic driving unit for construction machinery
JP2568507Y2 (ja) * 1991-09-27 1998-04-15 株式会社小松製作所 建設機械の微操作モード制御装置
JP3064574B2 (ja) 1991-09-27 2000-07-12 株式会社小松製作所 油圧掘削機における作業油量切換制御装置
US5214916A (en) * 1992-01-13 1993-06-01 Caterpillar Inc. Control system for a hydraulic work vehicle
GB9319323D0 (en) * 1993-09-17 1993-11-03 British Gas Plc An electrical power generating arrangement
US5525043A (en) * 1993-12-23 1996-06-11 Caterpillar Inc. Hydraulic power control system
US5468126A (en) * 1993-12-23 1995-11-21 Caterpillar Inc. Hydraulic power control system
US5474147A (en) 1994-07-15 1995-12-12 Caterpillar Inc. Slip control in a machine for matching hydraulic pump fluid flow to pump driven supplementary front wheel drive motor fluid flow
US5720358A (en) * 1995-12-06 1998-02-24 Caterpillar Inc. Apparatus for controlling the torque on a power train and method of operating the same
JPH10325347A (ja) * 1997-05-27 1998-12-08 Hitachi Constr Mach Co Ltd 建設機械のエンジン制御装置
JP3419661B2 (ja) * 1997-10-02 2003-06-23 日立建機株式会社 油圧建設機械の原動機のオートアクセル装置及び原動機と油圧ポンプの制御装置
IT1303971B1 (it) 1998-11-18 2001-03-01 New Holland Italia Spa Circuito idraulico per macchine agricole o movimento terra condispositivo di autocalibrazione e relativo metodo di funzionamento .
US6094617A (en) * 1998-12-23 2000-07-25 Caterpillar Inc. Engine power monitoring system
US6234254B1 (en) * 1999-03-29 2001-05-22 Caterpillar Inc. Apparatus and method for controlling the efficiency of the work cycle associated with an earthworking machine
US6314727B1 (en) * 1999-10-25 2001-11-13 Caterpillar Inc. Method and apparatus for controlling an electro-hydraulic fluid system
US6866228B2 (en) 2000-07-21 2005-03-15 Asher Bartov Aerial refueling hose reel drive controlled by a variable displacement hydraulic motor and method for controlling aerial refueling hose reel
JP3819699B2 (ja) * 2000-10-20 2006-09-13 日立建機株式会社 油圧走行車両
US6427107B1 (en) * 2001-06-28 2002-07-30 Caterpillar Inc. Power management system and method
US6535807B2 (en) * 2001-07-16 2003-03-18 Caterpillar Inc Control system for use on construction equipment
US6772060B2 (en) * 2001-10-25 2004-08-03 Caterpillar Inc Electronic engine control and method
US6842689B2 (en) * 2002-05-15 2005-01-11 Caterpillar Inc System for dynamically controlling power provided by an engine
JP4072898B2 (ja) 2002-11-21 2008-04-09 株式会社小松製作所 ハイブリッド式建設機械の機器配置構造
DE10307190A1 (de) 2003-02-20 2004-09-16 O & K Orenstein & Koppel Gmbh Verfahren zur Steuerung eines Hydrauliksystems einer mobilen Arbeitsmaschine
US7614381B2 (en) * 2003-03-28 2009-11-10 Caterpillar Inc. Power system with an integrated lubrication circuit
US6973821B2 (en) 2004-02-19 2005-12-13 Caterpillar Inc. Compaction quality assurance based upon quantifying compactor interaction with base material
DE202004014585U1 (de) 2004-09-16 2006-01-26 Weber Maschinentechnik Gmbh Schwingungserreger
US8403098B2 (en) * 2005-02-28 2013-03-26 Caterpillar Inc. Work machine hydraulics control system
US7398147B2 (en) * 2005-08-02 2008-07-08 Ford Global Technologies, Llc Optimal engine operating power management strategy for a hybrid electric vehicle powertrain
US7469534B2 (en) * 2005-09-26 2008-12-30 Kubota Corporation Load control structure for work vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3741669A (en) * 1971-07-01 1973-06-26 Tampo Mfg Co Ground compacting apparatus
US5967756A (en) * 1997-07-01 1999-10-19 Caterpillar Inc. Power management control system for a hydraulic work machine
CN1460077A (zh) * 2001-03-06 2003-12-03 日产自动车株式会社 汽车控制系统和控制方法
US6920387B2 (en) * 2001-12-06 2005-07-19 Caterpillar Inc Method and apparatus for parasitic load compensation

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