Performance
Stop-Start  strategies  in  off-highway  diesel  engines
Machine  operators  generally  want  a  Stop-Start  strategy  that  enables  their  engines  to  idle  at  the  lowest  possible  speed,  reducing  noise  and  fuel  consumption.  However,  there  must  be  enough  torque  available  to  start  the  engine  and,  once  it  is  running,  to  support  both  transient  and  steady  state  loads  from  various  machine  systems,  such  as  air  conditioning  (AC).  These  requirements  dictate  the  lowest  operating  idle.
The  lowest  possible  idle  speed  produces  the  least  noise  and  best  fuel  consumption.  In  general,  there  is  a  practical  limit  to  how  low  the  idle  speed  can  go  without  disabling  the  machine  systems  such  as  AC.
At  a  very  low  speed,  the  engine  will  vibrate  on  its  mounts,  which  could  cause  component  failure.  The  vibration  could  also  be  fed  into  the  machine  and  felt  by  the  operator.
A  true  non-operating  low  idle  may  be  introduced.  To  start  work,  the  machine  will  raise  the  engine  speed  to  the  lowest  operating  speed.  The  machine  can  do  this  with  a  switch  on  the  operator  seat  arm:  arm  raised  is  low  idle;  arm  lowered  is  low  operating  idle.
Speed  control
The  engine  torque  to  operate  the  machine  and  run  a  system  such  as  AC  may  require  an  operating  idle  speed  above  its  lowest  setting.  The  machine  can  manage  this  with  a  signal  from  the  AC  switch.
The  machine  may  also  be  programmed  to  raise  the  idle  speed  if  the  lowest  engine  speeds  drive  the  alternator  too  slowly  for  it  to  produce  enough  current  to  charge  the  battery  under  adverse  conditions.
Operating  speeds
The  highest  operating  engine  speeds  are  based  on  a  number  of  features:  system  cost,  transmission  capability,  productivity  requirements,  fuel  economy,  regulated  noise  targets  and  system  cooling  in  adverse  ambient  temperatures.
Different  types  of  machine  require  different  operating  speeds.  For  example,  tracked  excavators  limited  to  low  machine  tracking  speeds  typically  have  engines  that  run  at  lower  speeds.  Wheeled  excavators,  with  a  higher  machine  roading  speed,  require  hydraulic  flow  that,  in  part,  comes  from  higher  engine  speeds.
If  a  machine  is  operated  at  an  intermediate  speed  –  above  low  idle  but  below  high  idle  –  the  result  will  be  lower  speeds,  or  reduced  productivity,  but  improved  control,  fuel  consumption  and  lower  noise  compared  with  running  it  at  the  higher  operating  speed.
Automated  speed  demand
Excavators  use  an  Auto-Idle  facility,  based  on  a  switch  in  the  cab.  With  Auto-Idle  off,  the  machine  speed  demand  causes  the  engine  to  run  at  target  speed.  With  Auto-Idle  on,  an  engine  operating  at  the  target  higher  speed  returns  –  after  a  delay  –  to  the  target  low  idle  speed  when  the  machine  is  no  longer  productive.  This  function  reduces  noise  and  fuel  consumption.
Electronic  machine  systems  enable  similar  functional  improvements  to  be  implemented.
Automated  engine  running
Innovations  from  passenger  cars  are  being  investigated  and  adopted  for  off-highway  diesel  engines.
Many  passenger  cars  now  have  Stop-Start  systems  to  mitigate  the  effect  on  local  air  quality  of  engines  running  at  low  idle  speeds  for  prolonged  periods.  A  car  driven  mainly  in  urban  conditions  can  stop  and  start  tens  of  thousands  of  times  every  year,  and  this  leads  to  the  need  for  more  robust  physical  systems  and  control  strategies  that  support  reliability.
Passenger  car  engines  are  disconnected  from  the  driveline  during  starting:  cranking  the  engine  to  start  requires  low  torque.  By  contrast,  off-highway  machines  with  hydraulic  transmissions  have  a  high  parasitic  load  during  starting  that  becomes  progressively  higher  as  ambient  temperatures  fall.
The  Stop-Start  control  strategy  to  maintain  system  reliability,  at  a  cost,  is  very  important  in  off-highway  machines.