СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧИСЛА ОБОРОТОВ ДВИГАТЕЛЯ РАБОЧЕЙ МАШИНЫ Российский патент 2020 года по МПК B60W30/188 B60W10/06 B60W10/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к рабочим машинам, прежде всего к сельскохозяйственным рабочим транспортным средствам, таким как уборочные комбайны или кормоуборочные комбайны и в частности к управлению числом оборотов двигателя таких машин.

Уровень техники

Уборочные или кормоуборочные комбайны приводятся в движение топливным двигателем, который является источником энергии для компонентов переработки растительной массы, таких как жатка, молотильные барабаны, механизм очистки, измельчающий механизм, а также для продвижения машины с регулируемым приводом, таким как гидростатический привод, используемый для управления скоростью хода машины. Было описано несколько способов и систем управления для регулирования числа оборотов двигателя во время уборочного цикла. Традиционный подход состоит в эксплуатации двигателя с высоким фиксированным числом для того, чтобы обеспечить равномерную переработку растительной массы и для управления впрыском топлива для того, чтобы компенсировать колебания нагрузки без застревания потока растительной массы через машину. Однако, этот способ работы проводит к высокому потреблению топлива и к созданию большого уровня шума.

Выше заданной нагрузки на двигатель большинство уборочных машин наиболее эффективно работают с числом оборотов двигателя, которое ниже обычно применяемого максимального числа оборотов. Это общепринято в существующих системах управления, например, в системе, описанной в заявке на патент США 2011/0203243 А, относящейся к уборочной машине, в которой целевое число оборотов двигателя поддерживается на постоянном максимальном значении для нагрузок на двигатель до первого уровня, линейно уменьшается в качестве функции нагрузки, когда нагрузка увеличивается до второго уровня нагрузки, и поддерживается постоянным при числе оборотов ниже, чем максимальное, когда нагрузка дополнительно увеличивается выше второго уровня. Когда нагрузка достигает максимального значения, определяемого характеристикой двигателя, число оборотов определяется указанной характеристикой. Этот подход обеспечивает более энергоэффективную работу машины. Однако, когда требуемая нагрузка на двигатель увеличивается или уменьшается очень быстро, например, когда требуется, чтобы машина обрабатывала большое количество растительной массы, поступающей в жатку за короткое время, или она проходит через участок без или с очень небольшим количеством растительной массы, системы такого типа подвержены риску нестабильности. Если неожиданное изменение нагрузки происходит в пределах постоянного скоростного режима двигателя, устройство управления может быть неспособно сохранять постоянное число оборотов достаточно стабильным образом. Если нагрузка увеличивается очень быстро от нагрузки, передаваемой при высоком числе оборотов двигателя, до нагрузки, которая требует изменения числа оборотов двигателя до низкого, напр., вследствие неожиданного увеличения подачи растительной массы, устройство управления может стремиться уменьшать число оборотов двигателя слишком быстро, что приводит к проблемам в обработке при мгновенном увеличении подачи растительной массы. В итоге, уровень нагрузки, при котором число оборотов двигателя изменяется от высокого до низкого числа оборотов, основан на измерении общей нагрузки на двигатель. Это может приводить к преждевременному включению устройства регулирования числа оборотов в обстоятельствах, когда высокая нагрузка на двигатель является не следствием увеличенной подачи растительной массы, но следствием других обстоятельств, например, увеличенной крутизны местности.

Сущность изобретения

Изобретение относится к способу и к машине, как описано в приложенной формуле изобретения. Изобретение относится к способу регулирования числа оборотов двигателя, выступающего в качестве источника мощности рабочей машины, предпочтительно сельскохозяйственной уборочной машины, при этом изменение нагрузки, требующейся от двигателя во время работы машины, приводит к регулируемому изменению числа оборотов двигателя в сторону целевого значения, определяемого кривой управления, при этом регулируемое изменение происходит согласно одной из множества активных характеристик управления в зависимости от степени изменения числа оборотов двигателя, обнаруженного в качестве прямого следствия изменения нагрузки. Может быть выбрано, например, более быстрое или более медленное изменение числа оборотов, и/или целевое значение может непрерывно обновляться. Согласно еще одному варианту осуществления, кривая управления ссылается на нагрузку растительной массы, являющуюся частью нагрузки, связанной с обработкой растительной массы. Изобретение также относится к машине, оборудованной механизмом управления, выполненным с возможностью осуществления способа изобретения.

Таким образом, изобретение более конкретно относится к способу регулирования числа оборотов двигателя, который выступает в качестве источника мощности рабочей машины, включающему этапы:

получения измеренного значения, представляющего нагрузку на двигатель,

получения измеренного значения числа оборотов двигателя,

получения из предварительно заданной кривой управления целевого значения для числа оборотов двигателя в качестве функции значения измеренной нагрузки на двигатель или ее части,

если измеренное число оборотов отличается от целевого значения, изменения числа оборотов двигателя в сторону целевого значения согласно активной характеристике управления,

при этом активную характеристику управления выбирают из множества активных характеристик управления на основании изменения, определенного в измеренном числе оборотов двигателя вследствие изменения нагрузки на двигатель.

В указанном выше способе 'активная характеристика управления' определяется в виде следующего набора параметров управления: значения целевого числа оборотов и скорости изменения числа оборотов в сторону указанного целевого числа оборотов, при этом скорость изменения может быть постоянной или иной.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 представляет собой схему привода, иллюстрирующую главные компоненты сельскохозяйственной уборочной машины, которые играют роль в способе изобретения.

Фигура 2 представляет собой график, иллюстрирующий режим управления для регулирования числа оборотов двигателя, к которому может быть применен способ изобретения.

Фигуры 3a и 3b показывают изменение, в качестве функции времени, измеренной нагрузки на двигатель и измеренного числа оборотов двигателя, когда управление числом оборотов происходит согласно конкретной активной характеристике управления.

Фигуры 4a и 4b показывают изменение, в качестве функции времени, измеренной нагрузки на двигатель и измеренного числа оборотов двигателя, когда управление числом оборотов происходит согласно активной характеристике управления, отличающейся от характеристики фигуры 3b.

Фигура 5 иллюстрирует, как нагрузка растительной массы может использоваться в качестве ссылки для определения целевого числа оборотов двигателя.

Фигура 6 иллюстрирует механизм управления, имеющий два отдельных скоростных режима.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Далее предпочтительные варианты осуществления будут описаны со ссылкой на чертежи. Подробное описание не ограничивает объем изобретения, который определяется только приложенной формулой изобретения. Изобретение относится к способу регулирования числа оборотов двигателя рабочей машины, причем главным применением являются сельскохозяйственные рабочие транспортные средства, в частности уборочные или кормоуборочные комбайны. В подробном описании последние использованы в качестве предпочтительных примеров, но специалистам должно быть понятно, что согласно способу изобретения можно эксплуатировать рабочие машины других типов.

Фигура 1 представляет собой схематичное представление ряда компонентов уборочной машины согласно изобретению, которой может быть уборочный комбайн или кормоуборочный комбайн. Двигатель 1 внутреннего сгорания приводит в движение колеса 2 машины через гидростатический привод 3, содержащий комбинацию гидростатического насоса 3a и двигателя 3b. Компоненты 5 обработки растительной массы, такие как ножевые барабаны, подающие ролики, вентилятор и т.д., приводятся в действие с помощью механического привода 4, состоящего, например, из шестерней и/или ременных приводов. Также схематично показан блок 6 управления, который далее будет называться VCU (Блок Управления Транспортным Средством). VCU отделен от ECU 7, Блока Управления Двигателем. ECU представляет собой модуль управления, обычно имеющийся на современных двигателях, который предоставляет большое количество сигналов во время работы двигателя, показывающих такие параметры, как потребление топлива, число (n_i) оборотов двигателя и нагрузка на двигатель. Нагрузка на двигатель может быть выражена в виде динамического момента T_i, доставляемого ведущим валом двигателя, при измерении с помощью надлежащим образом установленных датчиков или при расчете на основе измерения передаваемой двигателем мощности и числа оборотов. VCU 6 предпочтительно реализован в виде запрограммированного или программируемого электронного модуля, связанного с ECU 7 и выполненного с возможностью приема указанных сигналов, связанных с нагрузкой на двигатель и числом оборотов, и с возможностью подачи сигналов управления в ECU 7 для того, чтобы управлять числом оборотов двигателя согласно алгоритму управления, запрограммированному в VCU 6.

Модуль 9 VCU 6 рассчитывает целевое значение n_t числа оборотов двигателя и передает указанное целевое значение n_t наряду с необходимыми данными управления в ECU 7 для того, чтобы подать двигателю 1 команду работы с целевым значением n_t числа оборотов. Еще один модуль 8 VCU 6 управляет скоростью движения уборочной машины через управление элементами гидростатического привода 3. Настоящее изобретение относится к способу регулирования числа оборотов двигателя машины, а также к сельскохозяйственной машине, в которой VCU 6 выполнен или запрограммирован управлять двигателем согласно указанному способу.

Способ согласно разным вариантам осуществления изобретения применим к уборочной машине, оборудованной VCU 6, который регулирует число оборотов двигателя в соответствии с кривой 10 управления, которая показывает взаимосвязь между измеренной нагрузкой T_i на двигатель и целевым числом оборотов n_t двигателя, как проиллюстрировано на фигуре 2. Кривую 10 следует рассматривать, как режим управления двигателем, который может быть выбран оператором машины, и который может отличаться от других рабочих режимов, таких как режим движения по дороге или по незапаханному концу поля. Режим, определяемый кривой 10, выбирают в начале уборочного цикла. Когда в машину еще не поступает растительная масса, измеренная нагрузка на двигатель является низкой, например, в точке 11, и число оборотов двигателя устанавливают на максимальный уровень n₂, чтобы обеспечить достаточную мощность двигателя в начале фактической уборки. Когда уборка начинается, нагрузка увеличивается вследствие подачи и обработки растительной массы и/или вследствие увеличения оператором скорости уборочной машины. Число оборотов двигателя поддерживается постоянным до предварительно заданного первого уровня 12 измеренной нагрузки на двигатель. Для нагрузок выше указанного первого уровня 12, VCU 6 изменяет целевое число n_t оборотов на более низкие значения согласно предварительно определенной так называемой кривой 13 запаса крутящего момента, предпочтительно линейной функции, до второго уровня 14 нагрузки. Для еще более высоких нагрузок число оборотов поддерживается на постоянном уровне n₁, более низком, чем первоначальный постоянный уровень n₂. Когда нагрузка достигает максимальной доступной нагрузки 16, определяемой характеристикой 15 двигателя, число оборотов дальше регулируется согласно этой характеристике. Когда нагрузка увеличивается, целевое число оборотов устанавливают согласно той же самой кривой 10.

Кривая 10 управления этого типа как таковая известна из US-A-2011/0203243, как объяснялось выше. Однако, способ изобретения включает ряд усовершенствований. Согласно одному варианту осуществления, способ, которым число оборотов двигателя активно изменяется с помощью VCU 6 в сторону целевого значения вследствие изменения нагрузки на двигатель, зависит от способа, которым двигатель реагирует на изменение измеренной нагрузки T_i на двигатель. Как показано на фигуре 1, в алгоритме управления для регулирования числа оборотов двигателя в качестве одного из входных значений используется измеренное число n_i оборотов двигателя. Вследствие этого, изменение измеренного числа оборотов двигателя, обнаруженное в качестве прямого следствия изменения нагрузки, может быть использовано в качестве параметра адаптации алгоритма к изменяющимся обстоятельствам.

Базовый алгоритм управления может быть кратко изложен следующим образом: в фиксированный период выборки (например, каждые несколько миллисекунд, напр., каждые 10 мс), VCU 6 получает сигналы, которые представляют собой измеренную нагрузку T_i на двигатель и измеренное число n_i оборотов двигателя. На основании кривой 10 VCU 6 либо сохраняет число оборотов со значением n_i, если измеренные значения T_i и n_i соответствуют точке на кривой 10, либо, если T_i и/или n_i не соответствуют точке на кривой 10, целевое число оборотов изменяется до значения, которое соответствует T_i на кривой 10, путем отправки целевого значения в ECU 7 двигателя, наряду с данными управления, которые определяют в частности, насколько быстро должно достигаться новое значение числа оборотов. После ряда проб это приведет к двигателю, работающему с требуемым целевым числом оборотов. Изменение нагрузки (ускорение транспортного средства, увеличение подачи растительной массы) в общем вызывает изменение числа оборотов двигателя, которое потом обнаруживается и корректируется указанным выше алгоритмом, чтобы число оборотов сохранялось на значении согласно кривой 10. Другими словами, изменение нагрузки приводит к изменению числа оборотов двигателя, которое потом корректируется. Иногда это изменение числа оборотов двигателя является нулевым или минимальным, если изменение нагрузки является небольшим, или если двигатель работает с высоким числом оборотов, при котором он может передавать высокие нагрузки. Иногда изменение числа оборотов является высоким, например, когда уборочная машина сталкивается с препятствием, что вызывает неожиданное увеличение нагрузки, которое приводит к замедлению двигателя. Тогда задача VCU состоит в приведении числа оборотов назад к его первоначальному значению или к другому целевому значению, определяемому, например, кривой 10. Способ, в котором число оборотов активно регулируется с одного значения на другое (например, скорость изменения), зависит от управляющих аппаратных средств и/или программного обеспечения, реализованных в VCU 6. Согласно изобретению, VCU выполнен с возможностью принятия конкретных механизмов управления в зависимости от измеренных изменений числа n_i оборотов двигателя в качестве прямого следствия изменений нагрузки T_i.

Первый вариант осуществления наиболее полезен в ситуации, когда нагрузка повышается за короткое время от области низкой нагрузки, между нулевой нагрузкой и точкой 12, до более высокой нагрузки, выше точки 12 или выше точки 14, а потом остается на этом высоком уровне или около него. Это может случиться, когда машина входит в поле, и измеренная нагрузка быстро повышается с уровня, например, в точке 11 на кривой 10 до уровня L₁, находящегося выше точки 14. Фигура 3a иллюстрирует нагрузку в качестве функции времени, при этом машина входит в поле в момент t_e. Почти мгновенно нагрузка повышается до L₁ и остается на этом высоком уровне или около него. Так как L₁ выше, чем пороговый уровень 12 и выше чем верхний уровень 14 кривой 13 запаса крутящего момента, VCU 6 захочет привести число оборотов вниз к n₁. Если увеличение нагрузки происходит более постепенно, базовый алгоритм может работать, а число оборотов постепенно опускается вниз до n₁ согласно кривой 13 запаса крутящего момента. Однако, если увеличение нагрузки происходит слишком быстро для реакции алгоритма управления, получающиеся в результате измеренные значения n_i обусловлены реакцией двигателя на неожиданное увеличение нагрузки.

Если неожиданное увеличение нагрузки не влияет или очень минимально влияет на число n_i оборотов двигателя, как проиллюстрировано на фигуре 3b, это значит, что увеличение нагрузки не приводит к снижению числа оборотов двигателя, т.е. двигатель может передавать необходимую высокую нагрузку L₁ без замедления (или падение числа оборотов очень небольшое и практически не определимо). Если это именно так, VCU 6 потом понижает число оборотов двигателя, напр., в момент t₁, методом активного регулирования, например, за счет уменьшения требуемого экспоненциального числа оборотов, как проиллюстрировано на фигуре 3b. Это может быть запрограммировано в VCU 6, например, путем применения скорости изменения 30 об/мин в начале и постепенного уменьшения скорости изменения до 10 об/мин или менее, когда число оборотов приближается к целевому значению n₁. Это экспоненциальное уменьшение числа оборотов определяется в контексте настоящего описания, как один элемент 'активной характеристики управления', применяемый VCU 6. Активная характеристика управления определяется двумя элементами: целевым числом оборотов и предписанной скоростью изменения числа оборотов, за счет которых требуемое число оборотов изменяется в сторону указанной цели. Скорость изменения может быть экспоненциальной, как описано выше, или она может быть линейной или согласованной с любой другой предписанной зависящей от времени скоростью. Однако, в состоянии систем предшествующего уровня техники активная характеристика управления является такой же независимо от того, насколько велико изменение нагрузки или насколько быстро происходит изменение нагрузки, обстоятельства, которые могут оказывать непосредственное влияние на измеренное число оборотов двигателя. В способе изобретения другую активную характеристику управления выбирают точно в зависимости от указанного влияния изменения нагрузки на измеренное число оборотов двигателя.

В первом варианте осуществления, возвращаясь к 2-скоростному режиму кривой 10 на фигуре 2, другая активная характеристика управления применяется, если измеренное значение n₃ числа оборотов_, обнаруженное в качестве реакции на увеличение нагрузки из точки 11 до L1, значительно ниже n₂. Это проиллюстрировано на фигурах 4a и 4b. Падение числа оборотов с n₂ до n₃ показывает, что увеличение нагрузки приводит к замедлению двигателя для того, чтобы передавать требуемую нагрузку. Если бы описанное выше экспоненциальное изменение числа оборотов потом применялось бы VCU, не было бы опасности слишком быстрого замедления двигателя, что может приводить к нестабильности и остановке. Согласно изобретению, в этом случае скорость изменения числа оборотов уменьшается, например, за счет изменения с экспоненциального уменьшения до линейного уменьшения при постоянной скорости 10 об/мин, как проиллюстрировано на фигуре 4b. Кривая иллюстрирует падение 20 числа оборотов в результате неожиданного увеличения нагрузки, за которым следует линейное уменьшение числа оборотов до n₁. Более медленное уменьшение числа оборотов обеспечивает, что n₁ достигается без неустойчивости двигателя. Время, необходимое для достижения n₁, дольше по сравнению со случаем фигуры 3. Линейное уменьшение числа оборотов, которым активно управляет VCU 6, таким образом является частью 'активной характеристики управления', отличающейся от одной из фигур 3a/3b. Вместо линейного уменьшения можно применять экспоненциальное уменьшение с более низкой константой времени.

Таким образом, выбор активной характеристики управления происходит в качестве функции степени изменения измеренного числа n_i оборотов двигателя в качестве прямого следствия изменения нагрузки. Точный способ, в котором обнаруживают и воздействуют на изменение числа оборотов, вызванное изменением нагрузки, может зависеть от деталей управляющих аппаратных средств и программного обеспечения, реализованных в VCU (период выборки, время реакции контроллера и т.д.). Например, VCU может быть запрограммирован обнаруживать изменения измеряемого числа n_i оборотов выше, чем предварительно определенное минимальное значение, и происходящие внутри ряда периодов выборки, меньших чем предварительно определенное минимальное значение. Если такие изменения обнаруживаются вместе с изменением нагрузки, которое требует изменения скоростного режима согласно кривой 10 (напр., с n₂ на n₁), может быть выбрана подходящая активная характеристика управления, например, линейное уменьшение числа оборотов, как объяснялось в отношении фигур 3 и 4.

Первый вариант осуществления, как описано выше со ссылкой на фигуры 2-4, применим к любому изменению нагрузки, которое также приводит к изменению целевого числа оборотов, включая, например, изменение с уровня нагрузки между уровнями в точках 12 и 14, напр., на участке кривой 10 запаса крутящего момента управления, до другого уровня на кривой запаса крутящего момента или до нагрузки, которая требует изменения до n₁ или n₂. Первый вариант осуществления применим к увеличению нагрузки, как описано выше, а также к падению нагрузки, например, от работы с высокой нагрузкой и более низким числом оборотов (выше точки 14) до работы с низкой нагрузкой и более высоким числом оборотов (на кривой 13 запаса крутящего момента или ниже точки 12). Это может произойти, когда уборочная машина сталкивается с областью без растительной массы или с мгновенно уменьшенной плотностью стояния растений. Аналогичным образом, как описано выше, число оборотов двигателя может увеличиваться вследствие неожиданного изменения нагрузки и перед тем, как алгоритм управления сможет увеличить число оборотов регулируемым образом. В случаях очень быстрого мгновенного увеличения числа оборотов, предпочтительно регулировать дальнейшее увеличение числа оборотов двигателя в сторону нового целевого значения таким образом, чтобы это увеличение происходило в течение более долгого периода времени для того, чтобы избежать нестабильности. Например, когда нормальный алгоритм управления экспоненциально увеличивает число оборотов двигателя, увеличение может регулироваться согласно более медленной линейной кривой в случаях, когда увеличение измеренного числа оборотов, обнаруженное в качестве прямого следствия падения нагрузки, выше чем заданный предел.

Второй вариант осуществления применим к ситуации, происходящей, когда двигатель работает с числом оборотов либо n₁, либо n₂. Происходит неожиданное повышение нагрузки T_i, но нагрузка остается в пределах постоянного скоростного режима, т.е. между нулевой нагрузкой и точкой 12 на кривой 10 или между точкой 14 и максимальной нагрузкой в точке 16, т.е. целевое число оборотов двигателя не изменяется вследствие изменения нагрузки. Тем не менее, неожиданное повышение нагрузки может быть зарегистрировано VCU в виде значительного падения измеренного числа n_i оборотов. Такое изменение числа оборотов может произойти, например, когда уборочная машина берет плотную кучу растительной массы или мусора в поле, что мгновенно увеличивает нагрузку на двигатель. Если увеличение нагрузки превышает мгновенную мощность двигателя с передачей требуемой нагрузки, число оборотов двигателя будет принудительно понижено, причем в этот момент срабатывает алгоритм управления, возвращая число оборотов назад в сторону установленного значения. Согласно второму варианту осуществления изобретения, это включает следующее изменение базового алгоритма. Если число оборотов двигателя падает на значение D ниже установленного значения n_t (которое может составлять n₁ или n₂), мгновенно принимается новое целевое значение n_t+D. Это вызывает повышение числа оборотов в сторону n_t+D вместо n_t, что приводит к более быстрому повышению числа оборотов. В следующий период выборки, число оборотов измеряется в качестве значения D' (ниже чем D) ниже n_t, причем в этот момент новое целевое значение устанавливается, как n_t+D'. Это продолжается до тех пор, пока целевое значение не достигнет n_t. Если происходит небольшой промах, происходит такое же динамическое обновление целевого значения, но в обратном направлении. Если n_i равно n_t+d, новое целевое значение составляет n_t-d и т.д. С учетом определения 'активного алгоритма управления', заданного выше, переустановка целевого значения равна выбору другого активного алгоритма управления в качестве реакции на изменение измеренного числа оборотов двигателя. Изменение в сторону нового целевого значения может быть линейным или экспоненциальным или иным. Оно представляет собой изменение целевого значения, которое определяет выбор новой активной характеристики управления и которое влечет за собой второй вариант осуществления в пределах того же объема, что и первый вариант осуществления, по сравнению с предшествующим уровнем техники. Нет необходимости, чтобы значение, которое переустанавливают как целевое число оборотов, было точно равно разнице D между измеренным числом оборотов и постоянным числом оборотов, с которым работал двигатель. Главное, чтобы целевое число оборотов было переустановлено в направлении, противоположном изменению числа оборотов. Однако переустановка цели на n_t плюс или минус D является предпочтительной опцией.

Описанное выше динамическое обновление целевого значения согласно второму варианту осуществления приводит к более быстрой стабилизации числа оборотов двигателя, когда машина сталкивается с неожиданным увеличением или уменьшением требуемой нагрузки, работая в то же время в постоянном скоростном режиме. Согласно предпочтительному варианту осуществления, этот способ управления работает без так называемой мертвой зоны, т.е. без необходимого минимального отклонения от целевого числа оборотов перед применением описанного выше способа управления согласно второму варианту осуществления.

Еще один аспект настоящего изобретения относится к измерению нагрузки T_i. Согласно варианту осуществления изобретения, нагрузка T_c растительной массы используется в качестве входного значения для VCU 6 в дополнение к общей нагрузке T_i на двигатель. Нагрузка растительной массы определяется как часть общей нагрузки на двигатель, которая применяется для обработки растительной массы. Она равна общей нагрузке минус часть нагрузки, которая непосредственно связана с движением уборочной машины, называемой 'тяговая нагрузка'. Тяговая нагрузка может быть получена из измерений на гидростатическом приводе 3, согласно: тяговая нагрузка=тяговое давление (бар) * рабочий объем гидронасоса (cc), при этом тяговое давление измеряют датчиком P (Фигура 1), а рабочий объем гидронасоса измеряют как параметр гидростатического насоса 3a. Согласно изобретению, началом отсчета кривой 10 является нулевой уровень 25 нагрузки растительной массы, как проиллюстрировано на фигуре 5. Точка 12, в которой скоростной режим изменяется с высокого на низкий, в системах предшествующего уровня техники определяется как предварительно заданный уровень нагрузки растительной массы в отличие от предварительно заданного уровня общей нагрузки на двигатель. Это значит, что все время управление числом оборотов применяется на основе энергии, необходимой для обработки растительной массы. Таким образом, избегают ситуации, когда VCU 6 толкает двигатель вниз к более низкому числу оборотов, потому что общая нагрузка на двигатель повышается по причинам, не связанным с обработкой растительной массы, например, потому что уборочная машина движется в гору или по неровной местности. Нулевой уровень нагрузки растительной массы зависит от свойств (наклона, почвы, влажности, …) конкретного поля и от состояния ряда параметров уборочной машины, напр., установки высоты жатки, скорости ножа, числа оборотов ротора молотилки и т.д. Вследствие этого, согласно изобретению, нулевой уровень нагрузки растительной массы измеряют перед уборочным циклом путем движения уборочной машины по незапаханному участку поля и измерения тяговой нагрузки. Затем это значение определяют, как нулевой уровень нагрузки растительной массы, а во время последующего уборочного цикла кривую 10 определяют относительно указанного уровня. Если во время прогона оператор изменяет какой-либо из соответствующих параметров уборочной машины, перед началом следующего прогона требуется повторное измерение значения нулевой нагрузки растительной массы.

Согласно варианту осуществления изобретения, уборочная машина выполнена с возможностью работы с множеством режимов управления, причем каждый режим определяется конкретным диапазоном числа оборотов n₁-n₂ и конкретной кривой 13 запаса крутящего момента. Это проиллюстрировано на фигуре 6, где показано два раздельных режима R₁ и R₂ числа оборотов. В описанном выше способе R₁ работает между числами n₁ и n₂ оборотов. R₂ работает между числами n₁' и n₂' оборотов, более высокими чем n₁ и n₂. Оператор может выбирать один или другой из этих режимов в зависимости от обстоятельств (трудный рельеф, густой стеблестой и т.д.). Согласно предпочтительному варианту осуществления, показанному на фигуре 6, кривая 13' запаса крутящего момента скоростного режима R₂ имеет более крутой уклон, чем кривая 13 запаса крутящего момента скоростного режима R₁. Это значит, что для одного и того же увеличения нагрузки в высокоскоростном режиме R₂, падение числа оборотов ниже, чем в скоростном режиме R₁. Другими словами, уменьшение числа оборотов является менее радикальным, что удобно при работе при более высоких нагрузках, встречающихся в этом режиме R₂: чем выше число оборотов, тем лучше двигатель способен реагировать на неожиданные изменения нагрузки, не становясь нестабильным.

Изобретение относится к способам управления, как описано выше, и к уборочной машине или другой рабочей машине, оборудованной VCU 6, выполненным с возможностью применения этих способов. Подводя итог, были описаны следующие способы:

Способ изменения числа оборотов с одного числа оборотов до более высокого или более низкого числа оборотов в режиме управления, действующем между уровнем с высоким и с низким числом оборотов, с кривой запаса крутящего момента между ними, при этом активную характеристику управления выбирают в качестве функции изменения числа оборотов, обнаруженного в качестве прямого следствия увеличения нагрузки;

способ сохранения постоянного числа оборотов путем динамического обновления целевого значения числа оборотов;

способ регулирования числа оборотов двигателя на основе измерения нагрузки растительной массы;

способ работы машины с возможностью выбора между множеством скоростных режимов R1/R2.

Эти способы могут применяться на данной машине одновременно или раздельно. Способ динамического изменения целевого значения числа оборотов применим к любой рабочей машине, в которой применяется постоянный скоростной режим, также как, например, к уборочным машинам, которые работают с традиционным управлением работой при постоянном максимальном значении числа оборотов и таким образом без кривой 13 запаса крутящего момента.

Изобретение относится к способу регулирования числа оборотов двигателя. Способ регулирования числа оборотов двигателя включает этапы, на которых происходит получение измеренного значения, представляющего собой нагрузку на двигатель, получение измеренного значения числа оборотов двигателя, получение из предварительно заданной кривой управления целевого значения для числа оборотов двигателя в качестве функции значения измеренной нагрузки на двигатель или ее части. Если измеренное число оборотов отличается от целевого значения, изменяется число оборотов двигателя в сторону целевого значения, согласно активной характеристике управления. При этом активную характеристику управления выбирают из множества активных характеристик управления на основании изменения, определенного в измеренном числе оборотов двигателя вследствие изменения нагрузки на двигатель. Рабочая машина содержит двигатель и блок управления, выполненный с возможностью регулирования числа оборотов двигателя способом. Достигается своевременная регулировка оборотов двигателя рабочей машины. 5 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ регулирования числа оборотов двигателя (1), который выступает в качестве источника мощности рабочей машины, включающий этапы:

получения измеренного значения (T_i), представляющего собой нагрузку на двигатель;

получения измеренного значения (n_i) числа оборотов двигателя;

получения из предварительно заданной кривой управления (10) целевого значения (n_t) для числа оборотов двигателя в качестве функции значения (T_i) измеренной нагрузки на двигатель или ее части;

если измеренное число (n_i) оборотов отличается от целевого значения (n_t), изменения числа оборотов двигателя в сторону целевого значения согласно активной характеристике управления,

при этом активную характеристику управления выбирают из множества активных характеристик управления на основании изменения, определенного в измеренном числе (n_i) оборотов двигателя вследствие изменения нагрузки (T_i) на двигатель.

2. Способ по п. 1, в котором:

предварительно определенная кривая (10) управления содержит первый участок, в котором целевое число оборотов является постоянным при первом значении (n₁), второй участок, в котором целевое число оборотов является постоянным при втором значении (n₂), более высоком чем первое, и третий участок (13), в котором целевое число оборотов является возрастающей функцией измеренной нагрузки, с увеличением с первого до второго значения,

указанное изменение нагрузки (T_i) представляет собой изменение, которое инициирует целевое изменение числа оборотов, определяемого кривой (10) управления, определяя посредством этого новое целевое значение, и

выбирают активную характеристику управления, которая предназначена для активного приведения числа оборотов двигателя к новому целевому значению за более долгий или более короткий период времени, соответственно в зависимости от того, выше или ниже указанное определяемое изменение измеренного числа оборотов двигателя, чем заданный уровень.

3. Способ по п. 2, в котором первый тип активной характеристики управления выбирают, когда определяемое изменение измеренного числа оборотов двигателя ниже, чем предварительно заданный уровень, а второй тип активной характеристики управления выбирают, когда определяемое изменение измеренного числа оборотов двигателя выше указанного уровня.

4. Способ по п. 3, в котором первая активная характеристика управления придает экспоненциальное изменение числа оборотов в сторону нового целевого значения, а вторая активная характеристика управления придает линейное изменение числа оборотов в сторону нового целевого значения.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором:

предварительно определенная кривая (10) управления содержит по меньшей мере один участок, в котором целевое число (nt) оборотов является постоянным для диапазона значений нагрузки;

указанное изменение нагрузки представляет собой изменение от первого значения внутри указанного диапазона до второго значения внутри указанного диапазона; а

активная характеристика управления определяется путем переустановки целевого значения числа оборотов на значение, которое выше или ниже, чем постоянное целевое число оборотов, когда измеренное число оборотов, соответственно, ниже или выше по сравнению с постоянным целевым числом оборотов.

6. Способ по п. 5, в котором переустановленное целевое число оборотов выше или ниже, чем постоянное целевое число оборотов на величину, которая равна величине, на которую измеренное число оборотов (n_i), соответственно, ниже или выше по сравнению с постоянным целевым числом (n_t) оборотов.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором указанной рабочей машиной является сельскохозяйственная уборочная машина, указанный двигатель (1) управляет движением машины, а также уборкой и обработкой растительной массы, при этом способ дополнительно включает этап получения или определения части (T_c) измеренной нагрузки (T_i) на двигатель, которая применяется для обработки растительной массы, и при этом предварительно определенная кривая (10) управления определяет взаимосвязь между указанной частью (T_c), применяемой для обработки растительной массы, и целевым числом (n_t) оборотов.

8. Способ по п. 7, дополнительно включающий этап определения уровня общей нагрузки на двигатель, который соответствует нулевой нагрузке обработки растительной массы.

9. Способ регулирования числа оборотов двигателя (1), который выступает в качестве источника мощности рабочей машины, включающий этапы:

получения измеренного значения (Ti), представляющего собой нагрузку на двигатель;

получения измеренного значения (ni) числа оборотов двигателя;

получения из предварительно заданной кривой (10) управления целевого значения (n_t) для числа оборотов двигателя в качестве функции значения (T_i) измеренной нагрузки на двигатель или ее части,

если измеренное число оборотов отличается от целевого значения, изменения числа оборотов двигателя в сторону целевого значения согласно активной характеристике управления,

при этом указанной рабочей машиной является сельскохозяйственное уборочное транспортное средство, указанный двигатель управляет движением машины, а также уборкой и обработкой растительной массы, при этом способ дополнительно включает этап получения или определения части (T_c) измеренной нагрузки на двигатель, которая применяется для обработки растительной массы, и при этом предварительно определенная кривая (10) управления определяет взаимосвязь между указанной частью (T_c), применяемой для обработки растительной массы, и целевым числом (n_t) оборотов.

10. Способ регулирования числа оборотов двигателя, который выступает в качестве источника мощности рабочей машины, включающий этапы:

получения измеренного значения (Ti), представляющего собой нагрузку на двигатель;

получения измеренного значения (ni) числа оборотов двигателя;

получения из предварительно заданной кривой (10) управления целевого значения (n_t) для числа оборотов двигателя в качестве функции значения (T_i) измеренной нагрузки на двигатель или ее части;

если измеренное число оборотов отличается от целевого значения, изменения числа оборотов двигателя в сторону целевого значения согласно активной характеристике управления,

при этом:

предварительно определенная кривая (10) управления содержит первый участок, в котором целевое число оборотов является постоянным при первом значении (n₁), второй участок, в котором целевое число оборотов является постоянным при втором значении (n₂), более высоком, чем первое, и третий участок (13), в котором целевое число оборотов является возрастающей функцией измеренной нагрузки с увеличением с первого до второго значения, и

оператор машины может выбирать по меньшей мере из двух указанных предварительно определенных кривых (R₁, R₂) управления, причем вторая кривая (R₂) управления действует между первым и вторым числом оборотов, которые являются более высокими, чем первое и второе числа оборотов первой кривой (R₁) управления, и при этом согласно второй кривой (R₂) управления, целевое число (n_t) оборотов уменьшается менее быстро на третьем участке (13) кривой, чем в соответствии с первой кривой (R₁) управления.

11. Рабочая машина, содержащая двигатель (1) и блок (6) управления, выполненный с возможностью регулирования числа оборотов двигателя способом по любому из предшествующих пунктов.

12. Сельскохозяйственные уборочное транспортное средство, содержащее двигатель (1) и блок (6) управления, выполненный с возможностью регулирования числа оборотов двигателя способом по любому из пп. 1-10.