ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к сельскохозяйственным машинам, например зерноуборочным комбайнам или кормоуборочным комбайнам, снабженным двигателем, приводящим в действие машину и ее части, обрабатывающие сельскохозяйственную культуру, например ножевые барабаны и нагнетательные вентиляторы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Вышеупомянутые машины обычно работают с большим фиксированным числом оборотов в минуту, при этом для управления скоростью движения устанавливают переменный привод, обычно гидростатический. Большое фиксированное число оборотов двигателя в минуту поддерживается для обеспечения однородной обработки сельскохозяйственных культур, а также для гашения колебаний нагрузки без застревания потока сельскохозяйственных культур, проходящего через машину. Однако этот режим управления ведет к большому расходу топлива и генерации машинами высокого уровня шумов. Во многих ситуациях, например, когда машина неподвижна, когда она движется по плоскому грунту или когда элементы, обрабатывающие сельскохозяйственную культуру, неподвижны, нагрузка является низкой, и эффективность двигателя снижается при работе машины с большим числом оборотов в минуту.
Эта проблема уже описана во множестве документов, в которых предложены многочисленные нижеследующие решения.
В EP-A-1236389 описана машина с (постоянным) числом оборотов в минуту, на которых работает двигатель, и оно может быть установлено оператором в пределах поддиапазона общего диапазона числа оборотов в минуту. Последний может зависеть от различных параметров, например количества сельскохозяйственных культур, или предварительно выставленных параметров двигателя, что имеет место при переключении в режим работы с постоянным числом оборотов в минуту. Оператор устанавливает число оборотов в минуту, и, соответственно, при возрастании нагрузки может не происходить автоматического уменьшения числа оборотов в минуту. В данном документе описана система, в которой диапазон, где оператор может устанавливать число оборотов в минуту, меняется автоматически в зависимости от обстоятельств.
В EP-A-1609349 описана машина, в которой число оборотов двигателя в минуту управляется в зависимости от измеренной величины производительности уборки урожая. Недостатком является сложность установки различных датчиков для измерения производительности уборки.
В GB-A-2205179 описана система, в которой измеренный крутящий момент двигателя служит в качестве входного параметра системы для управления скоростью двигателя, что позволяет скорости падать или возрастать в зависимости от нагрузки. Регулировка числа оборотов в минуту производится, только когда колебания крутящего момента превышают целевую пороговую величину, при этом элементы, обрабатывающие сельскохозяйственную культуру, работают с постоянным числом оборотов в минуту с помощью преобразователей скорости. В одном особом варианте осуществления изобретения использовано опосредованное изменение числа оборотов в минуту в тех случаях, где применена центральная зубчатая передача.
В EP-A-1658765 описана машина, в которой число оборотов двигателя в минуту управляется в зависимости от измеренных внешних параметров, например высоты или производительности уборки урожая. Если упомянутые измерения дают необходимую информацию, число оборотов двигателя в минуту возрастает от «низкой нагрузки» до «высокой нагрузки». Поскольку измерения могут быть выполнены на достаточно ранней стадии, устройство управления имеет достаточно времени для достаточно быстрой установки числа оборотов в минуту, и повышение числа оборотов в минуту может быть осуществлено на достаточно ранней стадии. Недостатком снова является необходимость в сложных датчиках.
В EP-A-2057881 описана машина, работающая с различными фиксированными величинами числа оборотов в минуту в зависимости от нагрузки, измеренной на валу двигателя, при этом скорость элементов, обрабатывающих сельскохозяйственную культуру, поддерживается постоянной. Информации о переходе между различными величинами числа оборотов в минуту не приводится.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение обеспечивает решение вышеупомянутых проблем с использованием устройства управления, предложенного и описанного в приложенной формуле изобретения.
Настоящее изобретение касается самоходной сельскохозяйственной машины, например зерноуборочного комбайна или кормоуборочного комбайна, содержащей:
элементы для сбора и/или обработки сельскохозяйственных культур,
двигатель для перемещения машины через первый приводной механизм и для приведения в действие элементов через второй приводной механизм, и
блок управления для управления числом оборотов двигателя в минуту, характеризующейся тем, что блок управления выполнен с возможностью управления числом оборотов двигателя в минуту на основе целевого числа оборотов в минуту, которое, в свою очередь, основано на оценке приложенной к двигателю нагрузки, при этом общий диапазон нагрузки между 0% и 100% максимальной нагрузки содержит диапазон низкой нагрузки, где целевое число оборотов в минуту поддерживается при постоянной целевой величине, по меньшей мере один диапазон средней нагрузки, где целевое число оборотов в минуту является плавно возрастающей функцией от нагрузки, диапазон высокой нагрузки, где число оборотов в минуту определяется кривой крутящего момента двигателя.
Приложенная к двигателю нагрузка предпочтительно является производной от числа оборотов двигателя в минуту и расхода топлива, измеренных, например, блоком управления (ЭБУ) самого двигателя.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения текущее число оборотов и приложенная к двигателю нагрузка оцениваются и сообщаются электронным блоком управления (ЭБУ) двигателя.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения скорость изменения целевого числа оборотов в минуту в указанном поддиапазоне сама представляет собой возрастающую функцию от того, насколько приложенная нагрузка соответственно превышает верхний предел поддиапазона или недотягивает до нижнего предела поддиапазона.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения блок управления выполнен с возможностью поддержания числа оборотов в минуту равным постоянной целевой величине в двух или более неперекрывающихся поддиапазонах диапазона полной нагрузки, при этом наиболее низкий поддиапазон начинается с 0% общего диапазона нагрузки, при этом:
постоянная заданная величина является наиболее низкой для самого низкого из указанных поддиапазонов и возрастает для более высоких диапазонов,
в переходной зоне между поддиапазонами постоянной целевой величины целевое число оборотов в минуту является плавно возрастающей функцией от нагрузки двигателя, как заявлено в пункте 1 формулы изобретения.
Разница между постоянными целевыми величинами двух соседних поддиапазонов может быть постоянной. Может быть предусмотрено задающее средство, позволяющее оператору машины устанавливать число оборотов двигателя в минуту, соответствующее поддиапазону, имеющему постоянную установленную величину, или число оборотов в минуту между двумя поддиапазонами с плавно возрастающей целевой величиной.
Общий диапазон может предпочтительно содержать:
переходную зону между диапазоном средней нагрузки и диапазоном высокой нагрузки, где блок управления плавно повышает целевое число оборотов в минуту до максимальной величины,
диапазон высокой нагрузки, где блок управления поддерживает максимальную величину целевого числа оборотов в минуту, а текущее число оборотов двигателя определяется кривой крутящего момента упомянутого двигателя.
При полной нагрузке машины, например, для достижения полной производительности уборки урожая это обеспечивает высокое число оборотов двигателя в минуту, в то время как другой элемент блока управления управляет скоростью движения машины для сохранения нагрузки на текущем уровне.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения указанный диапазон подразделен следующим образом:
диапазон низкой нагрузки, где число оборотов в минуту имеет постоянную целевую величину,
диапазон средней нагрузки, где целевое число оборотов в минуту является плавно возрастающей функцией от нагрузки,
диапазон высокой нагрузки, где текущее число оборотов определяется кривой крутящего момента двигателя, и
переходная зона между диапазонами средней и высокой нагрузки, где целевое число оборотов в минуту является плавно возрастающей функцией от нагрузки.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения указанный диапазон подразделен следующим образом:
диапазон низкой нагрузки, где число оборотов в минуту имеет постоянную целевую величину,
диапазон средней нагрузки, где число оборотов в минуту имеет постоянную целевую величину, которая выше целевой величины диапазона низкой нагрузки,
диапазон высокой нагрузки, где число оборотов в минуту определяется кривой крутящего момента двигателя, и
переходные зоны соответственно между низкой и средней нагрузкой, и между средней и высокой нагрузкой, где целевое число оборотов в минуту является плавно возрастающей функцией от нагрузки.
Настоящее изобретение также относится к способу управления числом оборотов в минуту машины согласно изобретению, при этом он включает следующие этапы:
оценку приложенной к двигателю нагрузки, и
установку числа оборотов в минуту в соответствии с приложенной к двигателю нагрузкой и в соответствии с кривой, обеспечивающей целевое число оборотов в минуту в качестве функции от нагрузки, при этом указанная кривая содержит по меньшей мере один поддиапазон общего диапазона между 0% и 100% максимальной нагрузки, а целевое число оборотов в минуту является плавно возрастающей функцией от нагрузки двигателя.
Согласно способу настоящего изобретения, сама скорость изменения целевого числа оборотов в минуту в указанном поддиапазоне является возрастающей функцией от того, насколько приложенная нагрузка соответственно превышает верхний предел поддиапазона или недотягивает до нижнего предела поддиапазона.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 представляет собой схематичный вид основных элементов машины согласно настоящему изобретению.
Фиг.2-5 иллюстрируют различные варианты управления числом оборотов двигателя в минуту в зависимости от нагрузки, сравнительно с существующим управлением фиксированным числом оборотов в минуту (кривая 11).
Фиг.6 иллюстрирует способ управления числом оборотов двигателя в минуту в диапазоне, где число оборотов в минуту плавно возрастает с возрастанием нагрузки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг.1 представляет собой схематичный вид некоторых элементов машины, к которым относится изобретение. Двигатель 1 внутреннего сгорания приводит в движение колеса 2 машины с помощью гидростатического привода 3. Элементы 5, обрабатывающие сельскохозяйственную культуру, например ножевые барабаны, питающие вальцы, нагнетательный вентилятор и прочее, в случае с кормоуборочными комбайнами, приводят в действие с помощью механического привода 4, состоящего, например, из шестеренчатых и/или ременных приводов. Указанные приводы не показаны здесь подробно и могут быть выполнены в соответствии с уровнем техники.
Блок 6 управления также показан схематично. Блок 6 управления может быть выполнен в виде программируемого электронного модуля в соответствии с уровнем техники. Блок управления предпочтительно соединен с блоком 7 управления (ЭБУ) двигателя. ЭБУ представляет собой модуль управления, повсеместно установленный на современных двигателях, который выдает множество сигналов во время работы двигателя, указывающих на такие параметры, как расход топлива, число оборотов двигателя в минуту (ni), а также производные параметры, такие как эффективная мощность, или текущий процент от максимальной располагаемой мощности или крутящего момента (Ti) двигателя (на основе кривых или таблиц, предварительно запрограммированных в ЭБУ). Блок 6 управления, иногда называемый в уровне техники модулем управления транспортным средством (FCM в кормоуборочных комбайнах), оценивает рабочее состояние машины на основе упомянутых параметров. Модуль 9 FCM 6 рассчитывает установленную величину числа оборотов в минуту (ns) и передает необходимые данные управления на ЭБУ 7 для передачи команды на двигатель для работы с установленным числом оборотов в минуту. Настоящее изобретение касается способа управления числом оборотов в минуту двигателя машины, а также сельскохозяйственной машины, в которой блок 6 управления запрограммирован для управления двигателем согласно указанному способу.
Другой модуль 8 FCM 6 управляет скоростью движения машины через управление элементами гидростатического привода. В определенном рабочем режиме (PowerCruise) этот модуль использует данные по текущему числу оборотов ni и нагрузки Ti для подсчета развиваемой в настоящий момент мощности, и, на основе этого результата, изменения скорости движения машины согласно нагрузке двигателя 1. Этот режим используют при уборке урожая для того, чтобы заставить машину работать как можно больше при максимальной нагрузке. Отбор мощности частично зависит от мощности, необходимой для передвижения машины, но прежде всего от мощности, необходимой для уборки и обработки урожая. Необходимая мощность возрастает и падает в зависимости от количества урожая, обрабатываемого в единицу времени (T/ч), и, следовательно, от скорости движения машины. Изменения локальной плотности сельскохозяйственных культур в поле (T/га) или ширины (м), на которой жатка убирает урожай, также влияют на производительность обработки урожая и приводят к изменениям мощности двигателя. Контроллер в FCM компенсирует эти изменения путем регулирования скорости движения машины, так, чтобы количество урожая в единицу времени оставалось стабильным, а требуемая мощность оставалась как можно ближе к располагаемой максимальной мощности двигателя.
Блок управления согласно настоящему изобретению выполнен с возможностью вращения двигателя с заданным числом оборотов в минуту ns, которое по меньшей мере в одном поддиапазоне крутящего момента или диапазоне мощности двигателя будет представлять собой плавно возрастающую функцию от приложенной к двигателю нагрузки (выраженной в виде созданного двигателем крутящего момента или мощности).
Вышеописанное управление числом оборотов в минуту показано на фиг.2-6 и охватывает несколько возможных вариантов осуществления настоящего изобретения. Кривая 10 на фиг.2 представляет собой кривую крутящего момента двигателя, показывающую максимальный располагаемый крутящий момент в соответствии с текущим числом оборотов, например, для двигателя кормоуборочного комбайна. В данном примере крутящий момент достигает своей максимальной величины при 1500 оборотов в минуту. Вышеупомянутый диапазон крутящего момента охватывает область между указанными величинами 0% и 100%. Вертикаль 11 показывает, каким образом управляют числом оборотов в минуту с использованием известного способа: число оборотов в минуту поддерживают постоянным на большой величине, например, 2100 оборотов в минуту с намерением и далее как можно больше эксплуатировать машину с данным числом оборотов в минуту при уборке урожая с целью обеспечения надлежащей работы ножевых барабанов и нагнетательного вентилятора. Только при превышении пороговой нагрузки +-73% (например, в случае увеличения скорости движения при подъеме на возвышение) скорость упадет в соответствии с кривой 10 крутящего момента двигателя. В настоящем контексте слово «постоянный» не означает, что текущее число оборотов в минуту ni в любой момент равно целевой величине, но что числом оборотов в минуту управляют, принимая эту постоянную величину ns в качестве целевой величины. При нормальной работе число оборотов в минуту будет находиться, соответственно, в ограниченном диапазоне рядом с целевой величиной.
Кривая 12 на фиг.2 обозначает управление согласно настоящему изобретению. В диапазоне между 0% и 73% целевое число оборотов в минуту ns варьируется согласно плавно возрастающей функции от крутящего момента двигателя от 1800 оборотов в минуту до 2100 оборотов в минуту. Данная функция может представлять собой показанную линейную функцию, но может также являться какой-либо иной возрастающей функцией. Эту функцию программируют в блоке 6 управления, что в случае изменения нагрузки в диапазоне от 0% до 73% обеспечивает число оборотов в минуту, определяемое возрастающей функцией. При нагрузке выше 73% именно кривая крутящего момента двигателя задает число оборотов в минуту.
На фиг.3 показан вариант настоящего изобретения, в котором число оборотов в минуту поддерживают постоянным с фиксированной целевой величиной в 1850 оборотов в минуту в первом диапазоне 13 между нулем и 43% нагрузкой, а затем в поддиапазоне 14 оно меняется вместе с нагрузкой в соответствии с возрастающей функцией до предела в 73%.
Конкретное выполнение настоящего изобретения касается управления, в котором диапазон от 0% до 100% нагрузки разделен на три поддиапазона, соответственно относящихся к «низкой», «средней» и «высокой» нагрузке, как показано на фиг.4 и 5. На фиг.4 показан:
диапазон низкой нагрузки 20: между 0% и 43% нагрузкой с постоянным заданным числом ns 1850 оборотов в минуту,
диапазон средней нагрузки 21: между 43% и 73% с плавно возрастающим заданным числом оборотов в минуту,
переходная зона 22: между 73% и 85% (от 1900 оборотов в минуту) с плавно возрастающим заданным числом оборотов в минуту (до 1950 оборотов в минуту), и
диапазон высокой нагрузки 23, с числом оборотов в минуту согласно кривой 10 крутящего момента двигателя.
Фиг.5 представляет собой пример варианта осуществления настоящего изобретения, в котором блок 6 управления выполнен с возможностью управления числом оборотов двигателя в минуту в соответствии с нагрузкой двигателя таким образом, что число оборотов в минуту поддерживается постоянным в двух или более неперекрывающихся поддиапазонах диапазона крутящего момента двигателя, согласно тому, находится ли крутящий момент двигателя в нижнем или в верхнем поддиапазоне. На фиг.5 различают:
диапазон низкой нагрузки 30: между 0% и 43% нагрузки с постоянным заданным числом ns в 1850 оборотов в минуту,
переходную зону 31: между 43% и 55% с плавно возрастающим заданным числом оборотов в минуту,
диапазон средней нагрузки 32: между 55% и 73% с плавно возрастающим заданным числом оборотов в минуту,
переходную зону 33: между 73% и 85% (от 1900 оборотов в минуту) с плавно возрастающим заданным числом оборотов в минуту (до 1950 оборотов в минуту), и
диапазон высокой нагрузки 34 с числом оборотов в минуту согласно кривой крутящего момента двигателя.
В контексте настоящего изобретения соотношение между заданным числом оборотов в минуту и мощностью может содержать несколько диапазонов постоянных чисел оборотов в минуту в сочетании с несколькими диапазонами чисел оборотов в минуту, в которых целевое число оборотов в минуту представляет собой возрастающую функцию от мощности. Настоящее изобретение характеризуется тем, что имеется по меньшей мере один поддиапазон, где целевое число оборотов в минуту представляет собой возрастающую функцию от созданного крутящего момента или мощности, рассчитанной (например) электронным блоком управления (ЭБУ).
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения скорость, с которой меняется целевое число оборотов в минуту в этом поддиапазоне, сама является возрастающей функцией (по меньшей мере на участке поддипазона) от того, насколько приложенная нагрузка соответственно превышает верхний предел поддиапазона или недотягивает до нижнего предела поддиапазона. Другими словами, чем больше заданный крутящий момент двигателя, тем быстрее число оборотов в минуту поднимется до требуемой величины числа оборотов в минуту, и чем меньше заданный крутящий момент двигателя, тем быстрее число оборотов в минуту упадет до требуемой величины. Предпочтительный вариант осуществления данного типа управления показан на фиг.6 применительно к диапазону 21 на фиг.4. В диапазоне 21 целевое число оборотов в минуту возрастает от 1850 оборотов в минуту до 1900 оборотов в минуту для нагрузки между 43% и 73%. На фиг.6 показана скорость, при которой целевое число оборотов в минуту ns изменяется в диапазоне 21 согласно приложенной нагрузке и текущему числу оборотов двигателя в минуту ni. Реакция при текущем числе оборотов 1850 оборотов в минуту показана кривой 40, а реакция при текущем числе оборотов 1900 показана кривой 41. Участок кривых выше оси x показывает скорость увеличения целевого числа оборотов в минуту с возрастанием нагрузки, а участок сектора ниже оси x показывает скорость уменьшения целевого числа оборотов в минуту с падением нагрузки. Например, рассмотрена ситуация, при которой текущее число оборотов в минуту ni равно 1850 оборотам в минуту при нагрузке Ti в 20%. Из этого положения нагрузка резко возрастает до 60%. Из кривой 40 следует, что целевое число оборотов в минуту возрастает со скоростью +-13 об/с. Тем не менее, начиная с момента возрастания текущего числа оборотов в минуту ni, кривая 40 более не имеет определяющего значения для возрастания числа оборотов в минуту в отличие от кривой, расположенной между кривыми 40 (соответствующей числу 1850 оборотов в минуту) и 41 (соответствующей числу 1900 оборотов в минуту). Возможное положение интерполированных кривых 42-45, соответствующее текущему числу 1860, 1870, 1880 и 1890 оборотов в минуту, показано на фиг.6. Согласно этим кривым скорость возрастания числа оборотов в минуту будет плавно уменьшаться, пока не будет достигнуто число оборотов в минуту, при котором соответствующая кривая пересечет ось x при уровне приложенной нагрузки 60%. Текущее число оборотов двигателя в минуту тогда соответствует заданному числу оборотов в минуту ns, и двигатель вращается с этим числом оборотов в минуту до тех пор, пока нагрузка остается постоянной.
Кривые 40 и 41, соответствующие интервалу числа оборотов в минуту (в данном случае от 1850 до 1900 оборотов в минуту), могут свободно подбираться программистом блока управления. Интерполированные кривые 42-45 предпочтительно автоматически следуют из подобранных пограничных кривых 40 и 41 согласно целевой формуле. Положение кривой интерполяции, относящееся к текущему числу оборотов между 1850 оборотов в минуту и 1900 оборотов в минуту, в случае с фиг.6 определяется расстоянием (выраженным числом оборотов в секунду) между кривыми 40 и 41 путем умножения указанного расстояния на процентное положение числа оборотов в минуту ni в интервале числа оборотов в минуту между кривыми 40 и 41 и выведения результата из величины кривой 40. Например, при 53% нагрузке:
кривая 40 (1850 число оборотов в минуту) →7,5 число оборотов в секунду,
кривая 41 (1900 число оборотов в минуту) → -15 число оборотов в секунду,
расстояние между кривыми 40-41=22,5 число оборотов в секунду,
процентное отношение возрастания числа оборотов в минуту для 1860 оборотов в минуту =10 оборотов в минуту =20% в интервале 1850-1900 оборотов в минуту,
кривая при 1860 оборотах в минуту проходит через (7,5-22,5)×20%=3 оборотам в секунду.
Применив формулу ко всем точкам оси x и при 1860 оборотах в минуту, 1870 оборотах в минуту, 1880 оборотах в минуту и 1890 оборотах в минуту, можно построить кривые 42-45, показанные на фиг.6.
Очевидно, что при начальном числе 1850 число оборотов в минуту и повышении от 20% нагрузки до более высокой нагрузки можно выделить различные возможности, а именно
при повышении нагрузки между 43% и 73% - возрастание до целевого числа оборотов в минуту между 1850 оборотов в минуту и 1900 оборотов в минуту, как описано выше,
при повышении нагрузки между 73% и +-85% - возрастание от целевого числа оборотов в минуту с падающей скоростью до 1900 оборотов в минуту и затем с постоянной скоростью дополнительно еще до 1950 оборотов в минуту (диапазон 22, фиг.4). Чем выше нагрузка, тем быстрее целевое число оборотов в минуту поднимется от 1900 до 1950 оборотов в минуту,
при повышении нагрузки выше +-85% - увеличение целевого числа оборотов в минуту с возрастающей скоростью до 1900 оборотов в минуту и далее с постоянной скоростью до 1950 число оборотов в минуту (диапазон 22). Текущее число оборотов падает согласно кривой 10 крутящего момента, но заданная величина остается 1950 оборотов в минуту,
при повышении нагрузки +-85% - возрастание от 1850 до 1950 оборотов в минуту при постоянной скорости 15 оборотов в секунду.
Что происходит при достижении целевой скорости 1900 оборотов в минуту и при дальнейшем повышении нагрузки, определяется следующим алгоритмом управления. В случае с фиг.4 устройство управления переключается в другой режим (диапазон 22), где сохраняется целевое число 1950 число оборотов в минуту. Смещение этой величины может определяться исходя от кривых, показанных на фиг.6. В другом случае имеет место переключение от 1900 оборотов в минуту в режим, где число оборотов в минуту поддерживается постоянным для средней нагрузки (как показано на фиг.5).
Блок 6 управления поддерживает целевую величину в 1950 оборотов в минуту до тех пор, пока машина работает в режиме высокой нагрузки. В случае с фиг.4 это происходит, пока приложенная нагрузка остается выше 73% (диапазоны 22 и 23). Как только нагрузка падает ниже этой величины, целевое число оборотов в минуту также падает, как показано в нижней половине пучка кривых 40-45 на фиг.6. При нагрузке между 43 и 73% целевое число оборотов в минуту стабилизируется на величине между 1850 и 1900 оборотов в минуту. При более низкой нагрузке целевое число оборотов в минуту принимает величину 1850 оборотов в минуту. Чем больше падение нагрузки, тем выше начальная скорость, с которой падает целевое число оборотов в минуту. Тем не менее скорость падения снижается с уменьшением текущего числа оборотов.
Как показано на фиг.6, кривые 40 и 41 ограничены максимальной величиной скорости 15 оборотов в секунду, 25 оборотов в секунду и -15 оборотов в секунду (плоские части). Разумеется, форма кривых 40-45 может варьироваться в контексте настоящего изобретения. Например, можно подобрать управление, которое не содержит пересечения (как в случае с 85% нагрузкой на фиг. 6), или где кривые 40 и 41 не имеют плоских участков.
В системе управления, представленной на фиг.4 или 5, режим высокой нагрузки предпочтительно функционирует с текущим фиксированным числом 1900 оборотов двигателя в минуту. Это ниже целевого числа в 1950 оборотов в минуту, выдаваемого блоком 6 управления, поскольку нагрузка превышает 85%. Текущее число оборотов падает вдоль кривой 10 крутящего момента двигателя. Блок 6 управления может теперь автоматически регулировать скорость движения при изменении приложенной нагрузки. Данный описанный выше режим «PowerCruise» уже известен в уровне техники. Переходная зона 22 (фиг.4) или 33 (фиг.5) представляет собой предварительный этап перехода режима PowerCruise в режимы высоких нагрузок. Предусмотрено, что указанную переходную зону нужно переходить как можно быстрее.
Машина предпочтительно воспринимает установленное по умолчанию число оборотов двигателя в минуту, которое может регулироваться оператором. Это относится, например, к установленному числу оборотов в минуту режима PowerCruise. Система управления по настоящему изобретению может иметь настройку в пределах установленной величины, например в случае с фиг.4 и 5 установленная величина составляет 1900 оборотов в минуту. В случае если установленная величина меняется, кривая управления автоматически смещается к более высокому или низкому числу оборотов в минуту. Таким образом, оператор может отрегулировать машину в соответствии с меняющимися обстоятельствами. Некоторым сельскохозяйственным культурам требуется более высокая скорость обрабатывающих элементов, например, нагнетательного вентилятора. Оператор может регулировать скорость, меняя установленную скорость двигателя.
Согласно поддиапазонам настоящего изобретения в модуле 6 управления постоянные заданные величины числа оборотов двигателя в минуту и кривые 40 и 41 (а также кривые интерполяции) предварительно запрограммированы в самом модуле с использованием известных в уровне техники способов программирования. Коммуникация между модулем 6 управления и двигателем 1 также осуществляется известными способами.
Блок 6 управления соответственно выполнен с возможностью управления числом оборотов двигателя в минуту с использованием следующего способа:
оценки приложенной к двигателю нагрузки, и
установки числа оборотов в минуту в соответствии с приложенной к двигателю нагрузкой и в соответствии с кривой, показывающей целевое число оборотов в минуту в зависимости от нагрузки, при этом указанная кривая содержит по меньшей мере один поддиапазон диапазона между 0% и 100% максимальной нагрузки, а целевое число оборотов в минуту является плавно возрастающей функцией от нагрузки двигателя.
Оценку приложенной к двигателю нагрузки предпочтительно производят путем измерения расхода топлива и текущего числа оборотов, например на основе сигнала, выданного ЭБУ.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего способа сама скорость изменения целевого числа оборотов в минуту в указанном поддиапазоне представляет собой возрастающую функцию от того, насколько приложенная нагрузка соответственно превышает верхний предел поддиапазона или недотягивает до нижнего предела поддиапазона, как описано применительно к фиг.6.
Кривая может обеспечить поддержание числа оборотов в минуту равным постоянным заданным величинам в двух или более неперекрывающихся поддиапазонах упомянутой общей нагрузки, при этом наиболее низкий поддиапазон начинается с 0% и при этом:
указанная постоянная заданная величина является наиболее низкой для наиболее низкого из указанных поддиапазонов и возрастает для более высоких поддиапазонов,
в переходной зоне между поддиапазонами постоянной целевой величины целевое число оборотов в минуту является плавно возрастающей функцией от крутящего момента двигателя, как заявлено в пункте 1 формулы изобретения.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения разница между целевыми величинами двух соседних поддиапазонов является постоянной.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения способ содержит также этап, в котором число оборотов двигателя в минуту установлено соответственно поддиапазону с постоянной целевой величиной или числу оборотов в минуту между двумя зонами с плавно возрастающим заданным числом оборотов в минуту.
Согласно варианту осуществления указанная кривая содержит:
диапазон (20) низкой нагрузки, где целевое число оборотов в минуту имеет постоянную величину,
диапазон (21) средней нагрузки, где целевое число оборотов в минуту является плавно возрастающей функцией от нагрузки,
диапазон (23) высокой нагрузки, где текущее число оборотов определяется кривой крутящего момента двигателя,
переходную зону (22) между диапазонами средней и высокой нагрузки, где целевое число оборотов в минуту плавно возрастает до максимальной величины.
Согласно другому варианту осуществления указанная кривая содержит:
диапазон (30) низкой нагрузки, где целевое число оборотов в минуту имеет постоянную величину,
диапазон (32) средней нагрузки, где целевое число оборотов в минуту имеет постоянную величину, превышающую целевую величину диапазона низкой нагрузки,
диапазон (34) высокой нагрузки, где текущее число оборотов в минуту определяется кривой крутящего момента двигателя,
переходные зоны (31, 33) между диапазонами низкой нагрузки и средней нагрузки, а также между диапазонами средней и высокой нагрузки, где целевое число оборотов в минуту является плавно возрастающей функцией от нагрузки.
Способ управления настоящего изобретения имеет преимущество в том, что машина не вращается постоянно с высоким числом оборотов в минуту, а переключается на высокое число оборотов в минуту, только когда этого требует нагрузка. Это ведет к существенной экономии топлива, а также снижению вырабатываемых машиной шумов. Способ управления, где число оборотов в минуту изменяется тем быстрее, чем больше изменение приложенной нагрузки, имеет преимущество в том, что машина более оперативно переключается на новую величину в случае быстрого изменения нагрузки и делает это медленнее, когда упомянутые изменения являются постепенными. Таким образом, машина работает в гибком режиме.
Способ управления также обеспечивает плавное переключение с ручного управления скоростью движения оператором на автоматическое управление скоростью, поддерживая нагрузку машины на максимуме. И при управлении заданным числом оборотов в минуту двигателя, и при управлении скоростью движения машины использовано измерение нагрузки и текущего числа оборотов двигателя в минуту.
Группа изобретений относится к сельскому хозяйству и может быть использована при регулировании числа оборотов двигателя самоходной сельскохозяйственной машины. Сельскохозяйственная машина включает элементы для сбора и/или обработки сельскохозяйственных культур, блок управления и двигатель для перемещения машины и для приведения в действие её элементов. Блок управления выполнен с возможностью управления числом оборотов двигателя в минуту на основе целевого числа оборотов в минуту, основанного на оценке приложенной к двигателю нагрузки. Общий диапазон нагрузки между 0% и 100% максимальной нагрузки содержит диапазон низкой нагрузки, по меньшей мере один диапазон средней нагрузки и диапазон высокой нагрузки. Группа изобретений обеспечивает работу сельскохозяйственной машины в гибком режиме и эффективное использование двигателя. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.
1. Самоходная сельскохозяйственная машина, содержащая:
элементы (5) для сбора и/или обработки сельскохозяйственных культур,
двигатель (1) для перемещения машины через первый приводной механизм (3) и для приведения в действие элементов через второй приводной механизм (4), и
блок (6) управления для управления числом оборотов двигателя в минуту,
отличающаяся тем, что блок (6) управления выполнен с возможностью управления числом оборотов двигателя в минуту (ni) на основе целевого числа оборотов в минуту (ns), которое, в свою очередь, основано на оценке приложенной к двигателю нагрузки (Ti), при этом общий диапазон нагрузки между 0% и 100% максимальной нагрузки содержит:
диапазон (13/20/30) низкой нагрузки, где целевое число оборотов в минуту поддерживается при постоянной целевой величине,
по меньшей мере один диапазон (14/21, 22/31, 33) средней нагрузки, где целевое число оборотов в минуту является плавно возрастающей функцией от нагрузки,
диапазон (10/23/34) высокой нагрузки, где число оборотов в минуту определяется кривой крутящего момента двигателя.
2. Сельскохозяйственная машина по п.1, отличающаяся тем, что приложенная к двигателю нагрузка (Ti) является производной от измеренного числа оборотов двигателя в минуту (ni) и расхода топлива.
3. Сельскохозяйственная машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что текущее число оборотов (ni) и приложенная к двигателю нагрузка (Тi) оцениваются и сообщаются электронным блоком управления (ЭБУ) двигателя (1).
4. Сельскохозяйственная машина по п.1, отличающаяся тем, что сама скорость изменения целевого числа оборотов в минуту (ns) в диапазоне (21/31) средней нагрузки представляет собой возрастающую функцию от того, насколько приложенная нагрузка соответственно превышает верхний предел поддиапазона или недотягивает до нижнего предела поддиапазона.
5. Сельскохозяйственная машина по п.1, отличающаяся тем, что блок (6) управления выполнен с возможностью поддержания числа оборотов в минуту равным постоянным целевым величинам в двух или более неперекрывающихся поддиапазонах (30, 32) диапазона полной нагрузки, при этом наиболее низкий поддиапазон начинается с 0% указанного диапазона, при этом:
постоянная целевая величина является наиболее низкой для наиболее низкого (30) из указанных поддиапазонов и возрастает для более высоких поддиапазонов (32),
в переходной зоне (31) между поддиапазонами постоянной целевой величины целевое число оборотов в минуту является плавно возрастающей функцией от нагрузки двигателя.
6. Сельскохозяйственная машина по п.4, отличающаяся тем, что разница между постоянными целевыми величинами двух соседних поддиапазонов (30, 33) является постоянной.
7. Сельскохозяйственная машина по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена средством, обеспечивающим установку оператором машины числа оборотов двигателя в минуту, соответствующего поддиапазону (20/30, 32), имеющему постоянную установленную величину, или числа оборотов в минуту между двумя поддиапазонами с плавно возрастающей целевой величиной.
8. Сельскохозяйственная машина по п.1, отличающаяся тем, что общий диапазон нагрузки содержит:
переходную зону (22) между диапазоном средней нагрузки и диапазоном высокой нагрузки, где блок (6) управления плавно увеличивает целевое число оборотов в минуту до максимальной величины, и
диапазон (23) высокой нагрузки, где блок (6) управления поддерживает максимальную величину целевого числа оборотов в минуту, а текущее число оборотов двигателя определяется кривой крутящего момента двигателя.
9. Сельскохозяйственная машина по п.1, представляющая собой зерноуборочный комбайн или кормоуборочный комбайн.
10. Способ управления числом оборотов в минуту сельскохозяйственной машины по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что он включает следующие этапы:
оценку приложенной к двигателю нагрузки, и
установку числа оборотов в минуту в соответствии с приложенной к двигателю нагрузкой и в соответствии с кривой, обеспечивающей целевое число оборотов в минуту в качестве функции от нагрузки, при этом указанная кривая содержит
диапазон (13/20/30) низкой нагрузки, где целевое число оборотов в минуту поддерживается при постоянной целевой величине,
по меньшей мере один диапазон (14/21, 22/31, 33) средней нагрузки, где целевое число оборотов в минуту является плавно возрастающей функцией от нагрузки,
диапазон (10/23/34) высокой нагрузки, где число оборотов в минуту определяется кривой крутящего момента двигателя.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что сама скорость изменения целевого числа оборотов в минуту (ns) в диапазоне средней нагрузки представляет собой возрастающую функцию от того, насколько приложенная нагрузка соответственно превышает верхний предел поддиапазона или недотягивает до нижнего предела поддиапазона.
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕНКИ СЕЙФА | 1993 |
|
RU2057881C1 |
