控制农用车辆发动机速度的方法和系统

摘要

用于农用车辆(12)的发动机速度控制系统(10)包括可变油门控制器(20)、模式选择器(22)以及控制设备(18)。所述可变油门控制器(20)允许驾驶员选择可变地可调节的发动机速度，而所述模式选择器(22)允许驾驶员在多个预置发动机速度之间进行选择。所述控制设备(18)从所述油门控制器接收输出信号，产生发动机速度命令并将所述命令传递给发动机控制器(24)以控制所述农用车辆发动机的速度。所述控制设备用于在驾驶员激活所述模式选择器时产生与所述预置发动机速度之一相关联的第一发动机速度命令，以及在驾驶员激活所述油门控制器时暂时地或永久地以与所述油门控制器相关联的第二发动机速度命令取代所述第一发动机速度命令。

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及农用车辆。更确切地说，本发明的实施例涉 及控制农用车辆发动机速度的方法和系统。

背景技术

拖拉机和其他农用车辆往往配备了速度控制系统以帮助驾驶员 加速至和保持所期望的车辆速度，并且保持所期望的动力起步(PTO) 轴速度。大多数公知的速度控制系统从手油门、脚踏板或允许驾驶员 手动选择所期望的发动机速度的其他可变输入设备中接收命令。许多 速度控制系统也从允许驾驶员选择一种或多种预置的发动机速度(如 1,000RPM、1,500RPM等)的模式选择器接收命令。

为了安全的原因，典型情况下，速度控制系统被设计为无论何时 只要驾驶员移动可变输入设备，便取消或取代来自模式选择器的任何 预置发动机速度。遗憾地是，这往往导致发动机速度无规律和不必要 的改变。例如，驾驶员可能操作模式控制开关选择1,000RPM的恒定 发动机速度，然后通过调高手油门或其他可变输入设备，试图提高发 动机速度。不过，如果可变输入设备的当前定位使得其要求发动机的 速度低于预置的发动机速度，驱动它会使发动机的速度一开始就下降， 而不是提高。同样，驾驶员可能通过调低可变输入设备，试图从预置 速度降低发动机速度，但是如果可变输入设备的当前定位使得其要求 更高的速度，驱动它会使发动机的速度一开始就提高。因此，驾驶员 往往必须通过频繁地上下移动可变输入设备，“搜寻”需要的发动机 速度。

所以控制农用车辆的发动机速度需要改进的系统和方法。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了用于农用车辆的发动机速度控制 系统，所述系统包括：

-用于选择可变地可调节发动机速度的油门控制器；

-在多个预置发动机速度之间进行选择的模式选择器；以及

-响应于所述油门控制器和所述模式选择器的控制设备，用于产 生发动机速度命令并将所述发动机速度命令传递给发动机控 制器以控制所述农用车辆发动机的速度，当驾驶员激活所述模 式选择器时，所述控制设备用于产生与所述预置发动机速度之

一相关联的第一发动机速度命令， 其特征在于，当在下列情况下，所述控制设备进一步用于确定所 述油门控制器的移动方向，并且以与所述油门控制器相关联的第 二发动机速度命令取代所述第一发动机速度命令：

(a)所述油门控制器正在以减小的方向移动，并且所述油门控 制器要求发动机速度低于所述预置的发动机速度；以及/或 者

(b)所述油门控制器正在以增大的方向移动，并且所述油门控 制器要求发动机速度高于所述预置的发动机速度。

根据本发明的第二方面，提供了用于控制农用车辆的发动机速度 的方法，包括以下步骤：

-响应收到从多个预置发动机速度中选定的预置发动机速度，产 生第一发动机速度命令；以及

-将所述第一发动机速度命令传递给发动机控制器以控制所述 农用车辆发动机的速度；

其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤：

-感测手动油门控制器的移动并确定所述移动的方向；

-响应于下列情况，以与所感测的油门控制器位置相关联的第二 发动机速度命令取代所述第一发动机速度命令：

(a)所述油门控制器正在以减小的方向移动，并且所感测的油 门控制器的位置对应的发动机速度低于所述预置的发动机 速度；以及/或者

(b)所述油门控制器正在以增大的方向移动，并且所感测的油 门控制器的位置对应的发动机速度高于所述预置的发动机 速度。

本发明的实施例通过提供更精确地控制农用车辆发动机速度的 改进方法和系统，解决了以上介绍的问题和/或其他问题。

本发明的一个实施例是农用车辆的发动机速度控制系统，包括可 变油门控制器、模式选择器以及控制设备。所述可变油门控制器允许 驾驶员选择可变地可调节发动机速度。所述模式选择器允许驾驶员在 多个预置的发动机速度之间进行选择。所述控制设备接收来自所述可 变油门控制器和模式选择器的输出信号，产生对应的发动机速度命令， 并且将所述命令传递给发动机控制器以控制所述农用车辆发动机的速 度。在一个实例中，所述控制设备在驾驶员激活所述模式选择器时产 生与所述预置的发动机速度之一相关联的第一发动机速度命令，以及 在驾驶员激活所述可变油门控制器、所述可变油门控制器向下移动并 且所述可变油门控制器要求的发动机速度低于所述预置的发动机速度 时，以与所述可变油门控制器相关联的第二发动机速度命令取代所述 第一发动机速度命令。如果驾驶员向上移动所述可变油门控制器，并 且所述可变油门控制器要求的发动机速度大于所述预置的发动机速 度，所述控制设备可以恢复所述预置的发动机速度，而不需要驾驶员 再次激活所述模式选择器。

在本发明的另一个实施例中，所述控制设备用于在驾驶员激活所 述模式选择器时产生与所述预置的发动机速度之一相关联的第一发动 机速度命令，以及在驾驶员激活所述油门控制器、所述油门控制器正 在被移动到更高的发动机速度并且所述油门控制器要求的发动机速度 高于所述预置的发动机速度时，取消所述第一发动机速度命令并产生 与所述油门控制器相关联的第二发动机速度命令。

在以下详细说明中更全面地介绍了本发明的这些和其他重要方 面。本发明不限于本文介绍的特定方法和系统。可以使用其他实施例 以及/或者对所介绍的若干实施例进行改变而不脱离详细说明之后的 权利要求书的范围。

附图说明

以下参考附图详细介绍本发明的若干实施例，其中：

图1是农用车辆的示意平面图，其中可以使用本发明的发动机速 度控制系统；

图2是框图，展示了发动机速度控制系统实施例的某些组件；

图3是流程图，展示了根据本发明实施例的方法中选定的步骤；

图4是另一幅流程图，展示了根据本发明实施例的方法中选定的 步骤；

图5是另一幅流程图，展示了根据本发明实施例的方法中选定的 步骤。

这些附图不将本发明限制到本文公开和介绍的特定实施例。这些 附图不一定按比例，而是重点强调清楚地展示本发明的原理。

具体实施方式

本发明的以下详细说明参考了若干附图，它们展示了能够实践本 发明的特定实施例。这些实施例力图以足够的细节描述本发明的若干 方面以使本领域的技术人员能够实践本发明。能够采用其他实施例并 且能够进行若干改变而不脱离本发明的范围。所以，以下的详细说明 不应当理解为限定意义。

本发明的实施例提供的车辆速度控制系统10可以安装在车辆12 中或其上。车辆12可以是农用车辆、汽车、全地形车或任何其他类型 的陆基车辆。在某特定实施例中，车辆12是拖拉机、联合收割机、割 晒机、施肥机、卡车或者主要用于耕作或其他农用目的的任何其他自 推进的车辆。正如图1所示，车辆12包括驾驶室14、发动机(未显 示)以及多个车轮16，其中至少一个车轮可用于转向、绕枢轴旋转以 及/或者转动以操纵车辆12。作为替代，车辆12可能包括可操纵的履 带而不是车轮。

速度控制系统10能够以硬件、软件、固件或其组合实现。速度 控制系统10的示范实施例被展示在图2中并可以包括至少一个控制设 备18、可变油门控制器20和模式选择器22。正如以下更详细的解释， 控制设备18监视可变油门控制器20和模式选择器22，至少部分地根 据来自可变油门控制器和/或模式选择器的信号产生发动机速度命令， 并且将发动机速度命令传递给发动机控制器24以控制农用车辆12的 发动机速度。

控制设备18可以包括任何数量的处理器、控制器、集成电路、 可编程逻辑器件或其他控制设备，以及驻留或外部存储器以存储由速 度控制系统10存取和/或产生的数据和其他信息。控制设备18可以经 由有线或无线连接与速度控制系统的其他组件直接或间接地连接，以 便使信息能够在多个组件之间交换。

控制设备18可以执行计算机程序和/或代码段以执行本文介绍的 功能。计算机程序可以包括实现控制设备18中的逻辑功能的可执行指 令的有序列表，比如在图3至图5中展示并在以下介绍的步骤。计算 机程序可以收录在由指令执行系统、装置或设备使用或与其连接并执 行这些指令的任何计算机可读介质中。在这种应用的语境中，“计算 机可读介质”可以是由指令执行系统、装置或设备所使用或与其连接 的能够包含、存储、交流、传播或传送该程序的任何装置。计算机可 读介质可以是例如但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外 线的或者半导体系统、装置、设备或传播媒介。更确切地说，尽管不 是包罗万象，计算机可读介质的实例将包括以下各项：具有一条或多 条导线的电气连接、便携式计算机软盘、随机存取存储器(RAM)、 只读存储器(ROM)、可擦除、可编程、只读存储器(EPROM或闪 存)、光纤以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。

在某些实施例中，控制设备18可以包括控制模块，以控制算法 编程的并且可用于接收来自可变油门控制器20和模式选择器22的实 时信号。控制模块可以处理这种数据以便产生多条输出命令，比如传 递给发动机控制器24的所期望的发动机速度命令。控制设备18可以 是独立的组件也可以被集成到农业车辆的其他控制设备中，比如车辆 导航系统。

可变油门控制器20可以是手操纵的油门、脚操纵的踏板或能够 被手动操作的任何其他设备，以便向控制设备18提供可变控制信号以 选择所期望的发动机速度。例如，在一个实施例中，可变油门控制器 20是输出0-5V信号的手油门，以0V输出对应最低的发动机速度，而 5V输出对应最高的发动机速度。可变油门控制器20也可以输出 5-20mA的信号或者能够表示所选定发动机速度的任何其他模拟或数 字信号。

模式选择器22可以是选择器开关、一系列按钮、触摸屏显示器 或者能够被激活以选择一个或多个预置发动机速度的任何其他输入设 备。在一个实施例中，模式选择器22是四个位置的开关，允许在四种 模式之间进行选择，每种模式都对应于某预置的发动机速度。例如， 第一种模式可以对应1,000RPM的发动机速度，第二种模式可以对应 1,300RPM的发动机速度，第三种模式可以对应1,600RPM的发动机 速度，而第四种模式可以对应2,000RPM的发动机速度。在另一个实 施例中，前两种模式可以对应A发动机的速度和B发动机的速度，二 者都可以由驾驶员选择。第三种模式可以对应保持车辆12地面速度的 恒定地面速度模式，而不论其他因素比如车辆的档位、车辆正在行进 的地形、车辆正在牵引的器具等。第四种模式可以对应为了获得最大 功率而设置发动机速度的最大功率模式，当车辆12正在牵引器具或携 带重型负载时往往需要它。本文介绍的模式数量及其对应的目的和发 动机速度仅仅是实例，并且可以改变而不脱离本发明的范围。

速度控制系统10的其他实施例还可以包括速度传感器26、速度/ 档位传动机构28、显示器30、存储器32、用户接口34以及一个或多 个I/O端口38。速度传感器26是常规的并且检测或监视车辆12的速 度。同样，速度/齿轮传动机构28也是常规的，并且响应来自控制设 备18和/或发动机控制器24的控制信号，控制车辆12的速度和/或档 位。

显示器30可用于显示车辆12及其速度控制系统10所对应的多 种信息，比如车辆的速度和方向。显示器30可以包括常规的黑白、单 色或彩色显示单元，包括CRT、TFT、LCD和/或等离子显示设备。 优选情况下，显示器30具有足够的尺寸让用户能够在驾驶车辆12的 同时容易地观看它。显示器30可以与用户接口34集成，比如在显示 器30是触摸屏显示器的实施例中，让用户能够通过在显示区域处触摸 或定位而与其互动，以便向导航系统10提供信息。

存储器32可以与控制设备18、独立存储器或两者的组合集成。 存储器可以包括，例如可拆卸和不可拆卸的存储器元件，比如RAM、 ROM、闪存、磁性的、光学的、USB存储器设备，以及/或者其他常 规的存储器元件。存储器32可以存储与速度控制系统10的运行相关 联的多种数据，比如以上提及的计算机程序和代码段，或者指令控制 设备18和系统元件执行本文介绍的步骤的其他数据。存储器32内存 储的多种数据也可以与一个或多个数据库相关联以便利信息检索。

用户接口34允许车辆驾驶员或用户操作和/或编程速度控制系统 10。用户接口34可以包括一个或多个功能输入，比如按钮、开关、滚 动轮、与显示器相关联的触摸屏、语音识别元件比如麦克风、定点设 备比如鼠标、触摸板、跟踪球、指示笔、照相机比如数字或胶卷静态 或者视频照相机、其组合等。此外，用户接口34还可以包括有线的或 无线的数据传输元件，比如包括存储器32的可拆卸存储器、数据收发 机等，以使得车辆驾驶员和其他设备或团体能够远程地与速度控制系 统10相连。系统10也可以包括扬声器以提供音频指令和反馈。

I/O端口38允许与控制设备18和位置测定部件18往返传送数据 和信息。I/O端口38可以包括用于接收可拆卸TransFlash卡的 TransFlash卡插槽，以及用于连接与另一台控制设备比如个人计算机 相连的USB电缆的USB端口。导航软件、地图以及其他数据和信息 都可以经由I/O端口38加载到导航系统10中。

速度控制系统10可以由任何常规的电源供电。例如，电源可以 包括常规的供电单元比如电池、电池组等。电源也可以包括可用于接 收电池、电池连接器或电源线的电力管道、连接器和插座。

图3展示并在本文介绍的某些组件可以一起容纳在保护外壳中。 不过，这些组件不需要彼此物理地连接，因为多种组件之间的无线通 信是可能的并意在落入本发明的范围之内。

在运行中，控制设备18接收来自可变油门控制器20和模式选择 器22(以及有可能速度控制系统的其他组件)的输入信号，并且产生 向发动机控制器24传递的速度命令，以控制农用车辆12的发动机速 度。正如在以下方法说明中的解释，这些速度命令可以考虑可变油门 控制器20和模式选择器22的启动和定位，以及可变油门控制器20 移动的方向。

在某些实施例中，控制设备18连续地或定期地监视可变油门控 制器20，以判断它是静止的还是在移动的，它正在移动的方向及其输 出信号的幅度。控制设备18通过检测可变油门控制器20输出信号的 变化，判断它是静止还是在移动。确切地说，如果控制设备18检测到 可变油门控制器的输出信号没有变化，就假设它是静止的，如果在输 出信号中检测出变化，就假设它在移动。因为农用车辆可能在粗糙不 平的地形之上行进，使可变油门控制器弹起或以其他方式运动，所以 控制设备可以忽略可变油门控制器输出信号中的小变化。例如，在一 个实施例中，控制设备仅仅当检测出100mV或更大的输出信号变化 500ms或更长时间时，才判定可变油门控制器正在移动。

同样，控制设备18也通过检测可变油门控制器的输出信号是增 大还是减小，来判断可变油门控制器是向上(增大方向)移动还是向 下(减小方向)移动。如果输出信号增大100mV或更多，控制设备便 假设可变油门控制器向上移动，如果输出信号减少100mV或更多，控 制设备便假设可变油门控制器向下移动。

本领域的技术人员将认识到，控制设备18以其他方式也可以检 测出可变油门控制器10的移动和移动方向。以上介绍的特定方法仅仅 是实例，可以进行修改或替换而不脱离本发明的范围。

图3至图5展示了使用速度控制系统10或类似设备的示范方法 300、400、500中的步骤。由控制设备18、由控制设备18中存储的或 由其访问的计算机程序或者由与控制设备18通信的其他组件可以实 现某些或全部步骤。可以改变图3至图5展示和本文介绍的步骤的特 定次序而不脱离本发明的范围。例如，可以颠倒、组合或甚至全部去 除某些展示的步骤。

图3所示的方法300至少部分地根据可变油门控制器20和模式 选择器22的输入，选择车辆12的发动机速度。在步骤302中，控制 设备18或其他设备轮询或以其他方式监视模式选择器22，以便判断 驾驶员是否选择了预置发动机速度模式之一。同样，在步骤304中， 控制设备18轮询或以其他方式监视可变油门控制器20以读取其输出 信号，判断它是否在移动并判断其移动方向。

如果控制设备18在步骤306中判定选择了预置的发动机速度模 式，控制设备18就在步骤308中向发动机控制器24发送发动机速度 命令，指令其以所选定的预置模式所对应的速度，运行该车辆的发动 机。如果没有选择预置的模式，控制设备18就向发动机控制器24发 送发动机速度命令，指令其以从可变油门控制器20收到输出信号所对 应的速度，运行该车辆的发动机，如步骤310中的描述。步骤308和 步骤310都返回到步骤302，使得控制设备18能够继续监视模式选择 器22和可变油门控制器20的状态，并且对其发动机速度命令进行任 何必要的改变。

图4所示的方法400在某些情形中临时取代了预置的发动机速度 模式。这种方法在已经将模式选择器22设置为恒定地面速度模式或最 大功率模式时尤其有用。本方法从步骤402开始，在此选择了预置的 发动机速度模式并且由控制设备用于向发动机控制器发布对应的发动 机速度命令，如以上在方法300中的介绍。

在步骤404，控制设备监视可变油门控制器20以判断它是否在移 动，并且如果在移动，那么在哪个方向。如果步骤406判定可变油门 控制器20没有移动，本方法返回到步骤402，并且控制设备18根据 所选定的预置模式，继续保持发动机的速度。

如果步骤406判定可变油门控制器20在移动，本方法进至步骤 408以判断移动的方向。如果可变油门控制器20向上移动(其输出信 号在增大)，本方法返回到步骤402并且控制设备18根据预置模式继 续保持发动机的速度。控制设备18在这种情形下不提高发动机的速 度，尽管可变油门控制器20显然要求提高，因为模式选择器22被移 动到恒定地面速度模式或最大功率模式，而在这些模式的任何一种的 同时提高发动机速度可能会使这些模式的目的无效。驾驶员当然能够 在任何时间通过清除模式选择器22而手动地取代预置的模式。

如果步骤408判定可变油门控制器20在向下移动，本方法继续 到步骤410以判断来自可变油门控制器的输出对应的速度是否低于与 所选定的预置模式相关联的速度。如果它不低于该速度，本方法返回 步骤402并且控制设备根据选定的预置发动机速度模式继续保持发动 机的速度。这就防止了驾驶员正在向下移动可变油门控制器的同时控 制设备提高发动机的速度。如果来自可变油门控制器的输出所对应的 速度的确低于预置的模式，本方法进至步骤412，在此控制设备18输 出可变油门控制器的输出所对应的发动机速度命令。

图5所示的方法500在某些情形下永久地取代或取消了预置的发 动机速度模式。当模式选择器已经被设置为恒定地面速度模式或最大 功率模式以外的任何模式时，这种方法尤其有用。本方法从步骤502 开始，在此选择了预置的发动机速度模式并且由控制设备用于向发动 机控制器发布对应的发动机速度命令，如以上在方法300中的介绍。

在步骤504，控制设备18监视可变油门控制器20以判断它是否 在移动，并且如果在移动，那么在哪个方向。如果步骤506判定可变 油门控制器没有移动，本方法返回到步骤502，并且控制设备18根据 所选定的预置模式，继续保持发动机的速度。

如果步骤506判定可变油门控制器20在移动，本方法进至步骤 508以判断移动的方向。如果可变油门控制器向上移动(其输出信号 在增大)，本方法返回到步骤510，在此控制设备18判断来自可变油 门控制器20的输出所对应的速度是否高于与预置模式相关联的速度。 如果答案为是，本方法进至步骤514和516，在此控制设备18取消了 预置模式并输出与可变油门控制器的输出所对应的发动机速度命令。 如果答案为否，本方法返回步骤502并且控制设备18根据该预置模式， 继续保持该发动机的速度。控制设备在这种情形下不取消预置模式， 尽管该可变油门控制器显然要求提高，因为在这个点上切换到可变油 门控制器将使发动机速度一开始就下降。

如果步骤508判定可变油门控制器20在向下移动，本方法继续 到步骤512以判断来自可变油门控制器的输出所对应的速度是否低于 与所选定预置模式相关联的速度。如果它不低于该速度，本方法返回 步骤502并且控制设备根据选定的预置发动机速度模式继续保持发动 机的速度。这就防止了发动机速度一开始就提高，即使驾驶员正在将 可变油门控制向下移动。如果来自可变油门控制器的输出所对应的速 度低于预置模式的速度，本方法进至步骤514和516，在此控制设备 取消了预置模式并输出与可变油门控制器的输出所对应的发动机速度 命令。

从以上说明可以看出以上介绍的速度控制系统10和方法300、 400、500提供了优于现有技术速度控制系统的优点。例如，系统10 和方法300、400、500更精确地控制了农用车辆发动机的速度，并且 消除了与现有技术速度控制系统相关联的突发和不希望的发动机速度 改变。

尽管参考在附图中展示的若干实施例已经介绍了本发明，但是应 当指出，对本文可以采用等效内容并进行替换而不脱离在权利要求书 中叙述的本发明的范围。例如，本文公开的并在图3至图5展示的方 法可以以任何顺序执行，并且可以添加或删除若干步骤而不脱离在权 利要求书中叙述的本发明的范围。