Die Erfindung betrifft eine hydraulische Anordnung mit wenigstens einem hydraulischen Verbraucher, einer lastdruckgesteuerten Hydraulikpumpe, einem Hydrauliktank und einem mit dem hydraulischen Verbraucher verbundenen hydraulischen Steuerkreis, mit welchem ein von der Hydraulikpumpe geförderter Volumenstrom veränderbar ist, wobei der hydraulische Steuerkreis ein Überdruckventil und ein elektronisch ansteuerbares Steuerventil umfasst, wie in
Es ist bekannt, hydraulische Anordnungen an landwirtschaftlichen Fahrzeugen, wie Schlepper, Erntemaschinen oder andere selbstfahrende Arbeitsmaschinen, oder auch an Baumaschinen mit einem hydraulischen Steuerkreis auszurüsten, der derart ausgebildet und an einen Hydraulikkreis bzw. an ein hydraulisches System bzw. an einen hydraulischen Verbraucher angeschlossen ist, dass bei bestimmten Betriebszuständen, insbesondere bei niedrigen Motordrehzahlen und/oder niedrigen Motorlasten, ein von einer lastdruckgesteuerten Hydraulikpumpe geförderter Volumenstrom erhöht wird. Insbesondere dienen derartige hydraulische Steuerkreis dazu, die Motorlast temporär künstlich zu erhöhen, um eine für einen Ausbrennvorgang eines Dieselpartikelfilters erforderliche Abgastemperatur zu erreichen. Eine Motorlasterhöhung erfolgt dann dadurch, dass ein höherer Volumenstrom von der Hydraulikpumpe gefördert und entsprechend am Motor eine höhere Motorlast abgerufen wird. Derartige hydraulische Steuerkreise zur Motorlasterhöhung umfassen üblicherweise ein Überdruckventil, welches in Verbindung mit einem von einer elektronischen Steuereinheit angesteuerten Schaltventil zuschaltbar ist, so dass ein zusätzlicher Volumenstrom abgeführt und damit eine Volumenstromerhöhung an der Hydraulikpumpe erzielt wird, wobei die Zuschaltung des Überdruckventils bzw. die Ansteuerung des Schaltventils erfolgt, wenn die elektronische Steuereinheit ein entsprechendes Signal liefert, welches auf eine zu niedrige Abgastemperatur am Dieselpartikelfilter schließen lässt. Der genannte hydraulische Steuerkreis ist derart ausgebildet, dass eine Aktivierung des Steuerkreises, d.h. eine Zuschaltung des Überdruckventils bzw. eine Ansteuerung des Schaltventils, die hydraulische Versorgung hydraulischer Prioritätssysteme, wie beispielsweise eine hydraulische Bremsanlage, hydraulisch unterstützte Lenkung etc., nicht beeinflusst wird. Anders ist es jedoch in der Regel bei hydraulischen Sekundärsystemen bzw. -verbrauchern. Bei Zuschaltung des Überdruckventils bzw. Ansteuerung des Schaltventils wird die hydraulische Versorgung eines an der hydraulischen Anordnung angebundenen Sekundärverbrauchers, sei es ein zusätzlicher Hydraulikmotor, eine hydraulische Anhängevorrichtung mit Kraftheber, ein Frontlader oder dergleichen, unterbrochen bzw. zeitweise ausgesetzt. Eine Priorisierung der hydraulischen Sekundärsysteme bzw. des hydraulischen Sekundärverbrauchers findet nicht statt, was zu plötzlichen Leistungsschwankungen oder zeitweisem Aussetzen des Sekundärsystems führen kann.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine hydraulische Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, durch welches die vorgenannten Probleme überwunden werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 und 5 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Erfindungsgemäß wird eine hydraulische Anordnung wie in Anspruch 1 definiert, wobei der hydraulische Steuerkreis zwischen Überdruckventil und Steuerventil eine lastdruckgesteuerte Druckwaage umfasst. Die dem Steuerventil nachgeschaltete lastdruckabhängige Druckwaage bewirkt eine Prioritätssteuerung für einen hydraulischen Verbraucher (Sekundärverbraucher), so dass dieser unabhängig von einer Erhöhung der Motorlast bzw. einer Volumenstromförderung der Hydraulikpumpe weiter betrieben werden kann, ohne dass Leistungsschwankungen oder Aussetzer eintreten.
Die Lastdrucksteuerung der Druckwaage und der Hydraulikleitung erfolgt durch eine mit dem hydraulischen Verbraucher verbundene Lastdruckleitung, welche den am Verbraucher vorherrschenden Betriebsdruck meldet bzw. signalisiert. Die Lastdruckleitung ist mit einer ersten Steuerdruckleitung verbunden welche zu der Druckwaage führt und diese mit einem in der Lastdruckleitung vorherrschenden Druck einseitig beaufschlagt. Durch die Druckbeaufschlagung der ersten Steuerdruckleitung kann die Druckwaage in eine entsprechende erste Richtung gedrängt werden.
Das Proportionalsteuerventil und die Druckwaage können über eine erste Hydraulikleitung miteinander verbunden sein, wobei eine zweite Steuerdruckleitung von der ersten Hydraulikleitung zur Druckwaage abzweigt. Die zweite Steuerdruckleitung bewirkt eine Druckbeaufschlagung der Druckwaage auf der der oben genannten ersten Steuerdruckleitung gegenüber liegenden Seite. Durch die Druckbeaufschlagung der zweiten Steuerdruckleitung kann die Druckwaage in eine entsprechende der ersten Richtung entgegen gesetzte zweite Richtung gedrängt werden. So wird die Druckwaage einerseits durch einen in der ersten Steuerdruckleitung und andererseits durch einen in der zweiten Steuerdruckleitung herrschenden Druck in eine bestimmte Stellung gezwungen bzw. gebracht, wobei einerseits der Lastdruck und andererseits der am Verbraucher anliegende, durch die Hydraulikpumpe generierte, Versorgungsdruck an der Druckwaage anliegt.
Über eine zweite Hydraulikleitung ist die Druckwaage und das Überdruckventil verbunden. Ferner ist eine dritte Steuerdruckleitung vorgesehen, die mit der Lastdruckleitung verbunden ist. Um einen Volumenstrom durch die Lastdruckleitung in Richtung der zweiten Hydraulikleitung und damit ein Umgehen der Druckwaage zu vermeiden, ist in der dritten Steuerdruckleitung ein in Richtung der zweiten Hydraulikleitung schließendes Rückschlagventil angeordnet. Es wird dadurch sichergestellt, dass sich in der ersten Steuerdruckleitung stets ein Druck in Richtung der Druckwaage aufbauen und dieser sich nicht in Richtung der zweiten Hydraulikleitung abbauen kann.
Um eine möglichst stufenlose Prioritätssteuerung zu erzielen kann die Druckwaage als Proportionalventil ausgebildet sein. Das elektronisch ansteuerbare Steuerventil kann ferner als Proportionalsteuerventil ausgebildet sein, wodurch eine bedarfsgesteuerte Volumenstromerhöhung erzielt werden kann. Neben einer fehlenden Prioritätssteuerung für einen hydraulischen (Sekundär-) Verbraucher sind die im Stand der Technik bekannten hydraulischen Steuerkreise in der Regel mit einem einfachen Schaltventil ausgestattet. Bei Aktivierung eines Steuerkreises mit einem einfachen Schaltventil erfolgt eine bedarfsunabhängige, fest eingestellte Volumenstromabführung, wodurch eine Motorlastzunahme erfolgt, die ein für die Abgastemperaturerhöhung notwendiges Maß übersteigen kann und damit unnötig Energie und Kraftstoff verbraucht bzw. verschwendet werden würde. Durch ein als Proportionalsteuerventil ausgebildetes Steuerventil kann hingegen eine dosierte und damit bedarfsgesteuerte Volumenstromerhöhung erfolgen, wodurch die oben genannten Nachteile überwunden werden können. Dennoch ist es alternativ denkbar, unter Beibehaltung der Prioritätssteuerung, an Stelle des Proportionalsteuerventils ein einfaches Schaltventil anzuordnen, welches lediglich eine Öffnungs- und eine Schließstellung (zwei Endstellungen, keine Zwischenstellungen) aufweist, wobei dann wie oben erwähnt, keine bedarfsgesteuerte Volumenstromerhöhung erfolgen kann.
Eine hydraulische Anordnung gemäß obiger Ausführungen kann in einem landwirtschaftlichen Fahrzeug angeordnet sein. Diesbezüglich ist es gleichsam denkbar eine solche Anordnung auch an einer Baumaschine oder an einem anderen Arbeitsfahrzeug vorzusehen. Das Fahrzeug weist einen Verbrennungsmotor, insbesondere Dieselmotor auf und eine elektronische Steuereinheit. Die elektronische Steuereinheit ist derart ausgebildet, dass eine Ansteuerung des Steuerventils durch entsprechend generierte Steuersignale erfolgen kann, wobei die Steuersignale in Abhängigkeit von bestimmten Betriebszuständen am Fahrzeug generierbar sein können. Ferner kann die Hydraulikpumpe mittelbar oder unmittelbar von dem Verbrennungsmotor antreibbar sein, d.h. es kann eine direkte Verbindung zur Motorkurbelwelle oder eine indirekte Verbindung vorgesehen sein. Ferner kann auch ein Übersetzungsgetriebe zwischengeschaltet sein oder der Verbrennungsmotor einen Generator speisen, welcher wiederum einen Elektromotor zum Antreiben der Pumpe antreibt.
Der Verbrennungsmotor kann mit einem Dieselpartikelfilter verbunden sein, durch welchen das vom Verbrennungsmotor ausströmende Abgas gereinigt werden kann. Der Dieselpartikelfilter kann eine Einrichtung zum Ausbrennen von gefilterten Dieselpartikeln umfassen, so dass eine Reinigung des Dieselpartikelfilters erfolgt. Diesbezüglich kann auch ein mit der elektronischen Steuereinheit verbundener Sensor vorgesehen sein, über welchen die Abgastemperatur, vorzugsweise am Einlass des Dieselpartikelfilters, erfassbar ist und in Abhängigkeit dessen die elektronische Steuereinheit ein Steuersignal zur Ansteuerung des Steuerventils der hydraulischen Anordnung generiert.
Das Fahrzeug kann ferner ein hydraulisch betriebenes Getriebe und einen eine Öltemperatur des Getriebes erfassenden und mit der elektronischen Steuereinheit verbundener Sensor enthalten, wobei das Steuerventil in Abhängigkeit von einem Signal des Sensors bzw. in Abhängigkeit von der Öltemperatur ansteuerbar ist. Beispielsweise kann dadurch eine Öltemperierung bei kalten Betriebstemperaturen bzw. eine Wirkungsgradoptimierung eines Getriebes erfolgen.
Das Fahrzeug kann ferner einen ein Schleppmoment des Verbrennungsmotors erfassenden Sensor oder andere das Schleppmoment des Verbrennungsmotors erfassende Mittel enthalten, wobei das Steuerventil in Abhängigkeit von einem Signal des Sensors oder der Mittel bzw. in Abhängigkeit von dem Schleppmoment des Verbrennungsmotors ansteuerbar ist. Über entsprechende Signale des Sensors oder der das Schleppmoment erfassenden Mittel, die beispielsweise Betriebsgrößen wie Motordrehzahl, Geschwindigkeit, Drehmoment etc. widerspiegeln, kann das Schleppmoment am Verbrennungsmotor erfasst und über die in der hydraulischen Anordnung implementierte Steuerung verändert bzw. optimiert bzw. gesteuert werden. Das Schleppmoment kann somit als Steuergröße in die Steuerung der hydraulischen Anordnung einfließen, um beispielsweise eine optimale Motorbremsung in bestimmten Betriebszuständen herbeizuführen. Das heißt, dass während eines Schubbetriebs des Verbrennungsmotors, also in einem Betriebszustand, in dem ein Bremsmoment seitens des Verbrennungsmotors auf einen Antriebsstrang des Fahrzeugs ausgeübt wird, die erfindungsgemäße hydraulische Anordnung zur Optimierung dieses Schubbetriebs genutzt bzw. herangezogen werden kann.
Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, werden nachfolgend die Erfindung sowie weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert.
Es zeigt:
Die hydraulische Anordnung 10 umfasst eine lastdruckgesteuerte (Load-Sensing) Hydraulikpumpe 24, welche von der Antriebsübersetzungseinheit 22 angetrieben und über diese mit dem Verbrennungsmotor 18 antriebsverbunden ist. Die Hydraulikpumpe ist als lastdruckgesteuerte (variable) Verstellpumpe ausgebildet, welche aufgrund eines sich ändernden Lastdrucksignals ihr Fördervolumen bei gleichbleibender oder veränderlicher Förderdrehzahl verändern kann.
Die hydraulische Anordnung 10 umfasst ferner einen Hydrauliktank 26, einen hydraulischen Verbraucher 28, sowie einen damit verbundenen hydraulischen Steuerkreis 30. Weitere hydraulische Verbraucher 32 können am Fahrzeug 12 enthalten sein, die hier nicht weiter im Detail dargestellt sind und primär, also unabhängig von dem hydraulischen Verbraucher 28 und unabhängig von einer Volumenstromänderung durch den hydraulischen Steuerkreis 30, von der Hydraulikpumpe 24 versorgt werden können bzw. mit dem Hydrauliktank 26 verbunden sein können. Weitere hydraulische Verbraucher 32 können beispielsweise ein hydraulisches Bremssystem, eine hydraulische Federung, eine hydraulische Lenkung oder eine sonstige hydraulische Versorgung von Aktuatoren sein.
Der hydraulische Schaltkreis 30 ist mit einer hydraulischen Versorgungsleitung 34 verbunden und umfasst ein damit verbundenes, elektronisch ansteuerbares Proportionalsteuerventil 36, eine als Proportionalventil ausgebildete Druckwaage 38, eine das Proportionalsteuerventil 36 und die Druckwaage verbindende erste Hydraulikleitung 40, ein Überdruckventil 42 und eine die Druckwaage 38 mit dem Überdruckventil 42 verbindende zweite Hydraulikleitung 44. Der hydraulische Schaltkreis 30 ist ferner mit einer Abflussleitung 46 verbunden, die vom Überdruckventil 42 in den Hydrauliktank 26 führt. Des Weiteren ist der hydraulische Schaltkreis 30 mit einer Lastdruckleitung 48 (Load-Sensing-Leitung) verbunden, die einen Lastdruck des hydraulischen Verbrauchers 28 zur Ansteuerung der Druckwaage 38 und der Hydraulikpumpe 24 liefert. Diesbezüglich ist eine erste Steuerdruckleitung 50 vorgesehen, die die Druckwaage auf einer Druckseite mit der Lastdruckleitung 48 verbindet. Auf der gegenüber liegenden Druckseite ist die Druckwaage 38 über eine zweite Steuerdruckleitung 52 mit der ersten Hydraulikleitung 40 verbunden. Eine dritte Steuerdruckleitung 54 verbindet die Lastdruckleitung 48 mit der zweiten Hydraulikleitung 44, wobei in der dritten Steuerdruckleitung 54 ein in Richtung der zweiten Hydraulikleitung 44 schließendes Rückschlagventil 56 angeordnet ist. Das Überdruckventil 42 ist im Normalfall geschlossen und wird über eine mit der zweiten Hydraulikleitung 44 verbundene weitere Steuerdruckleitung 58 aufgesteuert. Das Steuerventil 36 ist im Normalfall durch eine Stellfeder 60 geschlossen und wird durch ein von der elektronischen Steuereinheit 14 generiertes Steuersignal aufgesteuert. Die Druckwaage 38 wird durch eine Stellfeder 62 in eine Mittelstellung vorgespannt und durch den in der ersten bzw. zweiten Steuerdruckleitung 50, 52 herrschenden Druck in eine der Druckdifferenz entsprechende Stellung gedrängt.
Der hydraulische Verbraucher ist hier als ein Sekundärverbraucher dargestellt, d.h. hydraulische Primärverbraucher, wie z.B. eine hydraulische Bremsanlage oder eine hydraulisch unterstützte Lenkung am Fahrzeug 12 sind nicht dargestellt. Bei dem hydraulischen Verbraucher kann es sich um beispielsweise ein Hubwerk für einen Frontlader 64, um Kraftheber an einer Dreipunktanhängevorrichtung 66 oder auch um einen am Fahrzeug 12 angeordneten Hydraulikmotor (nicht dargestellt) handeln. Auch andere hydraulisch betriebene Komponenten oder Einrichtungen, die im Fahrzeug oder am Fahrzeug 12 angeordnet werden können, sollen unter den Begriff Sekundärverbraucher zu verstehen sein (beispielsweise Fronthitch, Mähvorsatz etc.).
Unter normalen Betriebsbedingungen werden am Verbrennungsmotor 18 des Fahrzeugs 12 Motorleistungen abgerufen, bei denen eine zum Ausbrennen des Dieselpartikelfilters 20 ausreichende Abgastemperatur vorherrscht. Sollte jedoch diese Temperatur aufgrund von zu niedrigem Motorlastbetrieb (Fahrzeugbetrieb mit niedriger Drehzahl und/oder geringer Leistungsabgabe) im Abgas, insbesondere im Bereich des Dieselpartikelfilters, nicht erreicht werden, so kann der Ausbrennvorgang nicht vollständig vollzogen werden bzw. findet nicht statt. In diesem Fall kann erfindungsgemäß eine künstliche Motorlasterhöhung erfolgen, wobei der gleiche Fahrzeugbetriebszustand beibehalten werden kann. Diesbezüglich signalisiert der am Dieselpartikelfilter 20 angeordnete Temperatursensor 16 der elektronischen Steuereinheit 14 eine unter einem einstellbaren Schwellwert (Ausbrenntemperatur) liegende Abgastemperatur (vorzugsweise am Einlass des Dieselpartikelfilters 20) woraufhin die elektronische Steuereinheit 14 ein Steuersignal zum Aufsteuern des Steuerventils 36 generiert. Durch Aufsteuern des Steuerventils 36 wird ein zusätzlicher hydraulischer Volumenstrom (Verluststrom) abgerufen und über das geöffnete (aufgesteuerte) Steuerventil 36, die Druckwaage 38 und das sich öffnende Überdruckventil 58 in den Hydrauliktank 26 geleitet. Gleichzeitig wird über die Lastdruckleitung 48 ein erhöhter Lastdruck signalisiert, woraufhin sich zum einen die Druckwaage 38 (über die anliegenden Steuerdruckleitungen 50, 52) einstellt und zum anderen das Fördervolumen an der Hydraulikpumpe 24 (über die dort anliegende Lastdruckleitung 48) erhöht wird. Die Erhöhung des Fördervolumens an der verstellbaren Hydraulikpumpe 24 führt bei gleich bleibender Förderdrehzahl bzw. bei gleichbleibender Motordrehzahl zu einer erhöhten Leistungsabgabe am Verbrennungsmotor 18. Die Motorlast wird erhöht. Dies wiederum erzeugt eine Temperaturerhöhung im Abgas bis über den vorgegebenen Schwellwert (Ausbrenntemperatur), so dass ein Ausbrennen des Dieselpartikelfilters erfolgen kann. Sobald der Ausbrennvorgang abgeschlossen ist, erfolgt eine entsprechende Meldung (durch hier nicht dargestellte Sensormittel) an die Steuereinheit 14, woraufhin ein entsprechendes Steuersignal zum Schließen des Schaltventils 36 generiert wird. Durch der stromabwärts des Schaltventils 36 angeordnete Druckwaage 38 wird sichergestellt, dass eine Volumenstromerhöhung in dem Maße erfolgt, dass zum einen der hydraulische Verbraucher 28 unverändert seinen Betrieb fortsetzen kann (Priorisierung des Sekundärverbrauchers), und zum anderen die erforderliche Erhöhung der Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 18 (Motorlasterhöhung) zur Anpassung der Abgastemperatur an die für den Ausbrennvorgang des Dieselpartikelfilters 20 erforderlichen Temperaturen erzielt wird. Durch das als Proportionalventil ausgebildete Steuerventil 36 erfolgt eine Aufsteuerung desselben durch die elektronische Steuereinheit 14 bedarfsgesteuert, also nur in dem Maße, wie es der Fahrzeugbetriebszustand erfordert.
Auch wenn die Erfindung lediglich anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann im Lichte der vorstehenden Beschreibung sowie der Zeichnung viele verschiedenartige Alternativen, Modifikationen und Varianten, die unter die vorliegende Erfindung fallen. So kann beispielsweise eine derartige hydraulische Anordnung 10 derart ausgebildet sein, dass über einen Sensor 14' eine Öltemperatur eines hydraulischen Verbrauchers, beispielsweise eines hydraulisch betriebenen Getriebes 22, überwacht und analog zur Steuerung der Abgastemperatur gesteuert wird, bzw. als Steuergröße analog in die Steuerung der hydraulischen Anordnung 10 einfließt, um Schwankungen der Betriebstemperatur des hydraulischen Verbrauchers entgegenzuwirken bzw. um diese auf einen optimalen Betriebswert zu halten. Weitere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung 10 können derart sein, dass über einen geeigneten Sensor 14" oder andere Mittel Betriebsgrößen (Drehzahl, Geschwindigkeit, Drehmoment etc.) erfasst und daraus ein Schleppmoment am Verbrennungsmotor 18 ermittelt wird. Dies kann dann analog zur Steuerung der Abgastemperatur gesteuert, bzw. als Steuergröße in die Steuerung der hydraulischen Anordnung 10 einfließen, um beispielsweise eine optimale Motorbremsung in bestimmten Betriebszuständen, beispielsweise in einem Schubbetrieb des Verbrennungsmotors 18, zu erwirken. bzw. in diesen Betriebszuständen die Motorbremsung oder den Schubbetrieb zu optimieren.
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