BE1022961B1

BE1022961B1 - Werkwijze en toestel voor het regelen van de motorsnelheid van een werkmachine

Info

Publication number: BE1022961B1
Application number: BE2015/5459A
Authority: BE
Inventors: Ward M.R Byttebier
Original assignee: Cnh Industrial Belgium Nv
Priority date: 2015-07-16
Filing date: 2015-07-16
Publication date: 2016-10-24
Also published as: RU2716734C2; US20180209357A1; WO2017009470A1; EP3322627B1; US10253703B2; BR112018000625A2; BR112018000625B1; RU2018105677A3; RU2018105677A; EP3322627A1

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het regelen van het toerental van een motor die werkt als vermogenbron van een werkmachine, bij voorkeur een oogstmachine voor gebruik in de landbouw, gekenmerkt doordat een verandering van de belasting op de motor tijdens de werking van de machine resulteert in een geregelde verandering van de motorsnelheid naar een ingestelde waarde die bepaald wordt door een regelkromme, waarbij de geregelde verandering plaats vindt volgens één van een reeks actieve regelkarakteristieken afhankelijk van de mate van verandering van de motorsnelheid die gedetecteerd wordt als rechtstreeks gevolg van de belastingsverandering. Een hogere of lagere snelheid kan bijvoorbeeld gekozen worden en/of de streefwaarde kan voortdurend aangepast worden. Volgens een verdere uitvoeringsvorm, heeft de regelkromme betrekking op de belasting toe te schrijven aan het gewas, die het deel van de belasting is dat gepaard gaat met de gewasverwerking. De uitvinding heeft ook betrekking op een machine die uitgerust is met een regelmechanisme dat geconfigureerd is om de werkwijze van de uitvinding toe te passen.

Description

WERKWIJZE EN TOESTEL VOOR HET REGELEN VAN DE MOTORSNELHEID VAN EEN WERKMACHINE

Toepassingsgebied van de uitvinding

Deze uitvinding heeft betrekking op werkmachines, in eerste instantie op landbouwwerkvoertuigen zoals maaidorsers of veldhakselaars en meer bepaald op de regeling van de motorsnelheid van zulke machines.

Stand van de techniek

Maaidorsers of veldhakselaars worden aangedreven door een verbrandingsmotor, die de vermogenbron is voor de gewasverwerkende onderdelen, zoals de maaier, de dorsrotoren, het reinigingsmechanisme en het hakselmechanisme, en voor de voortstuwing van de machine, met een regelbare aandrijving zoals een hydrostatische aandrijving die gebruikt wordt voor het regelen van de verplaatsingssnelheid van de machine. Verscheidene methodes en besturingssystemen werden beschreven voor het regelen van het motortoerental tijdens een oogsttaak. De traditionele benadering is de motor te laten draaien met een hoge vaste snelheid om een homogene verwerking van de gewassen te verzekeren en om dan de brandstofinjectie te regelen om belastingsschommelingen op te nemen zonder dat de gewasstroom doorheen de machine geblokkeerd raakt. Deze manier van werken leidt echter tot een hoog brandstofverbruik en tot het opwekken van hoge geluidsniveaus.

Boven een bepaalde motorbelasting werken de meeste oogstmachines het efficiëntst met een motorsnelheid die kleiner is dan de traditioneel toegepaste maximumsnelheid. Dit werd bevestigd in bestaande regelsystemen, bijvoorbeeld in het systeem dat beschreven is in document US-A-2011/0203243, met betrekking tot een oogstmachine waarbij de ingestelde motorsnelheid behouden blijft op een constant maximum voor motorbelastingen tot een eerste niveau, lineair afneemt afhankelijk van de belasting wanneer de belasting tot een tweede belastingsniveau toeneemt, en constant wordt gehouden op een lagere snelheid dan de maximumsnelheid wanneer de belasting verder tot boven het tweede niveau toeneemt. Wanneer de belasting een maximum bereikt dat bepaald wordt door de motorkarakteristiek, wordt de snelheid bepaald door de karakteristiek. Deze benadering maakt een efficiënter gebruik van de energie door de machine mogelijk. Wanneer de aan de motor oplegde belasting echter heel snel toe- of afneemt, bijvoorbeeld wanneer de machine een grote hoeveelheid gewas dat in een korte tijd in de maaier binnenkomt moet verwerken, of als de machine door een gebied zonder of met erg weinig gewas passeert, dan kunnen deze soorten systemen tot instabiliteit leiden. Als de plotselinge belastingsverandering plaats vindt wanneer de motor werkt in de modus "constant motortoerental", kan de regeling niet in staat zijn om het toerental op een voldoende stabiele manier constant te houden. Als de belasting erg snel toeneemt van een belasting die gevraagd wordt bij een hoge motorsnelheid tot een belasting die een verandering naar de lage motorsnelheid vereist, bv., wegens een plotselinge stijging van de gewasinvoer, kan de regeling de neiging hebben om de motorsnelheid te snel te doen afnemen, wat leidt tot problemen bij de verwerking van de ogenblikkelijke toename van de gewasinvoer. Uiteindelijk is de verandering van het belastingsniveau waarop de motorsnelheid van de hoge naar de lage snelheid overgaat gebaseerd op een meting van de totale motorbelasting. Dit kan leiden tot een voortijdige activering van de snelheidsregeling in omstandigheden waar een hoge motorbelasting niet te wijten is aan een verhoogde gewasinvoer, maar wegens andere omstandigheden, bijvoorbeeld een steiler wordend terrein.

Samenvatting van de uitvinding

Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een machine zoals die beschreven worden in de bijgevoegde conclusies. De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het regelen van het toerental van een motor die werkt als de vermogenbron van een werkmachine, bij voorkeur een oogstmachine voor gebruik in de landbouw (verder kortweg oogstmachine . genoemd), waarbij een verandering van de belasting op de motor tijdens de werking van de machine resulteert in een geregelde verandering van de motorsnelheid naar een ingestelde waarde die bepaald wordt door een regelkromme, waarbij de geregelde verandering plaats vindt volgens één regelkarakteristiek van een reeks actieve regelkarakteristieken, afhankelijk van de mate van verandering van de motorsnelheid die gedetecteerd wordt als rechtstreeks gevolg van de belastingsverandering. Een hogere of lagere snelheid kan bijvoorbeeld worden gekozen en/of de streefwaarde kan voortdurend aangepast worden. Volgens een andere uitvoeringsvorm heeft de regelkromme betrekking op de belasting toe te schrijven aan het gewas, die een deel is van de belasting die gepaard gaat met de gewasverwerking. De uitvinding heeft ook betrekking op een machine die uitgerust is met een regelmechanisme dat geconfigureerd is om de werkwijze van de uitvinding toe te passen.

De uitvinding heeft dus meer bepaald betrekking op een werkwijze voor het regelen van het toerental van een motor die werkt als vermogenbron van een werkmachine, waarbij de werkwijze uit de volgende stappen bestaat: □ het verkrijgen van een gemeten waarde die representatief is voor de motorbelasting; □ het verkrijgen van een gemeten waarde van het motortoerental; □ het afleiden op basis van een voorafbepaalde regelkromme van een streefwaarde voor het motortoerental (de streefsnelheid) als een functie van de gemeten waarde van de motorbelasting of een gedeelte ervan; □ als de gemeten snelheid van de streefwaarde verschilt, het veranderen van de motorsnelheid naar de streefwaarde, volgens een actieve regelkarakteristiek, waarbij de actieve regelkarakteristiek gekozen wordt uit een reeks actieve regelkarakteristieken, op basis van de gedetecteerde verandering van de gemeten motorsnelheid ten gevolge van een verandering van de motorbelasting.

In de bovenstaande werkwijze is een "actieve regelkarakteristiek" gedefinieerd als de volgende set regelparameters: een waarde voor de streefsnelheid en een mate van verandering van de snelheid naar deze streefsnelheid, waarbij de mate van verandering constant kan zijn of anders.

Korte beschrijving van de figuren

Figuur 1 is een aandrijfschema dat de belangrijkste onderdelen van een oogstmachine voorstelt die een rol spelen in de werkwijze van de uitvinding.

Figuur 2 is een grafiek die een regelmodus illustreert voor het regelen van de motorsnelheid, waarop de werkwijze van de uitvinding kan worden toegepast.

Figuren 3a en 3b tonen de verandering van de gemeten motorbelasting en van de gemeten motorsnelheid in functie van de tijd wanneer de snelheidsregeling verloopt volgens een specifieke actieve regelkarakteristiek.

Figuren 4a en 4b tonen de verandering van de gemeten motorbelasting en van de gemeten motorsnelheid in functie van de tijd wanneer de snelheidsregeling gebeurt volgens een actieve regelkarakteristiek, verschillend van de karakteristiek van Figuur 3b.

Figuur 5 illustreert hoe de gewasbelasting gebruikt kan worden als referentie voor het bepalen van de streefsnelheid van de motor.

Figuur 6 illustreert een regelmechanisme met twee verschillende snelheidsmodi.

Gedetailleerde beschrijving van voorkeursuitvoerinqsvormen van de uitvinding

Voorkeursuitvoeringsvormen zullen nu beschreven worden met verwijzing naar de tekeningen. De gedetailleerde beschrijving beperkt de reikwijdte van de uitvinding niet, die alleen bepaald wordt door de bijgevoegde conclusies. De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het regelen van de motorsnelheid van een werkmachine, met landbouwwerkvoertuigen als belangrijkste toepassing, meer bepaald maaidorsers of veldhakselaars. De gedetailleerde beschrijving gebruikt deze laatste als voorkeursvoorbeelden, maar een vakman zal begrijpen dat andere types van werkmachines gebruikt kunnen worden volgens de werkwijze van de uitvinding.

Figuur 1 is een schematische weergave van een aantal onderdelen van een oogstmachine volgens de uitvinding, zoals een maaidorser of een veldhakselaar. Een inwendigeverbrandingsmotor 1 drijft de wielen 2 aan van de machine d.m.v. een hydrostatische aandrijving 3, die een combinatie bevat van een hydrostatische pomp 3a en een motor 3b. De gewasverwerkende onderdelen 5, zoals de snijtrommels, de toevoerrollen, de blazer enz. worden aangedreven door een mechanische aandrijving 4 bestaande uit, bijvoorbeeld, tandwielen en/of riemaandrijvingen. Een besturingseenheid 6 is ook schematisch weergegeven en zal hierna VCU genoemd worden (Vehicle Control Unit of voertuigregeleenheid). De VCU is verschillend van de ECU 7, de "Engine Control Unit" (of motorbesturingseenheid). De ECU is een regelmodule die gewoonlijk voorkomt bij moderne motoren en een aantal signalen verschaft tijdens de werking van de motor, die een indicatie geven van parameters zoals brandstofverbruik, motortoerental (n,) en motorbelasting. De motorbelasting kan uitgedrukt worden als het ogenblikkelijke koppel T, dat beschikbaar is op de aandrijfas van de motor, zoals gemeten door passend aangebrachte sensors of berekend op basis van een meting van het geleverde motorvermogen en de motorsnelheid. De VCU 6 is bij voorkeur uitgevoerd als een geprogrammeerde of programmeerbare elektronische module gekoppeld aan de ECU 7 en is geconfigureerd om de signalen te ontvangen met betrekking tot de motorbelasting en -snelheid, en om regelsignalen te versturen naar de ECU 7 om de motorsnelheid te regelen volgens een regelalgoritme dat in de VCU 6 geprogrammeerd is.

Een module 9 van de VCU 6 berekent de streefwaarde nt van het motortoerental en zendt deze streefwaarde nt samen met de noodzakelijke regelgegevens naar de ECU 7 om de motor 1 te besturen om deze met de streefwaarde van de snelheid nt te laten draaien. Een andere module 8 van de VCU 6 regelt de verplaatsingssnelheid van de oogstmachine door het regelen van de elementen van de hydrostatische aandrijving 3. Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het regelen van het toerental van de motor van de machine en op een landbouwmachine, waarbij de VCU 6 geconfigureerd of geprogrammeerd is om de motor volgens deze werkwijze te regelen.

De werkwijze volgens verschillende uitvoeringsvormen van de uitvinding is van toepassing op een oogstmachine die uitgerust is met een VCU 6 die de motorsnelheid regelt in overstemming met een regelkromme 10 die het verband aangeeft tussen de gemeten motorbelasting (het gemeten motorkoppel) T, en de nagestreefde motorsnelheid nt, zoals geïllustreerd in Figuur 2. De kromme 10 moet gezien worden als een motorregelmodus die gekozen kan worden door de machineoperator, en kan van andere bedrijfsmodi verschillen, zoals een modus voor het rijden op de weg of op wendakkers. De door kromme 10 bepaalde modus wordt gekozen bij de start van een oogsttaak. Wanneer de gewassen nog niet in de machine zijn binnengekomen, is de gemeten motorbelasting laag, bijvoorbeeld in punt 11, en wordt de motorsnelheid ingesteld op een maximumniveau n2, om een voldoende motorvermogen te verzekeren bij de effectieve start van de oogstbewerking. Wanneer het oogsten begint, neemt de belasting toe door de gewasinvoer en -verwerking en/of doordat de operator de snelheid van de oogstmachine verhoogt. Het motortoerental wordt constant gehouden tot een voorafbepaald eerste niveau 12 van de gemeten motorbelasting. Voor belastingen boven dit eerste niveau 12, verandert de VCU 6 de streefsnelheid nt naar lagere waarden, volgens een voorafbepaalde zogenaamde "koppelverhogingskromme" 13, bij voorkeur een lineaire functie, tot aan een tweede belastingsniveau 14. Voor nog hogere belastingen wordt de snelheid op een constant niveau ni behouden, lager dan het initiële constante niveau Π2. Wanneer de belasting de maximaal beschikbare belasting (het motorkoppel) 16 bereikt die bepaald wordt door de motorkarakteristiek 15, wordt de snelheid verder geregeld volgens deze karakteristiek. Wanneer de belasting afneemt, wordt de streefsnelheid weer volgens dezelfde kromme 10 ingesteld.

Op zichzelf is dit type regelkromme 10 bekend uit octrooi US-A-2011/0203243 zoals hierboven uitgelegd. De werkwijze van de uitvinding bevat evenwel een aantal verbeteringen. Volgens één uitvoeringsvorm is de manier waarin de motorsnelheid door de VCU 6 actief gewijzigd wordt naar een streefwaarde, als gevolg van een verandering in de motorbelasting afhankelijk van de manier waarop de motor reageert op een verandering van de gemeten motorbelasting (het motorkoppel) T,. Zoals getoond in Figuur 1 gebruikt het regelalgoritme voor het regelen van de motorsnelheid de gemeten motorsnelheid n, als één van de ingangswaarden. Een verandering van de gemeten motorsnelheid die gedetecteerd wordt als rechtstreeks gevolg van een belastingsverandering kan dus ook gebruikt worden als een parameter om het algoritme aan de veranderende omstandigheden aan te passen.

Het basisregelalgoritme kan als volgt worden samengevat: op vaste bemonsteringstijden (bijvoorbeeld met tussenperiodes van een aantal milliseconden, bv. elke 10 ms) ontvangt de VCU 6 signalen die representatief zijn voor de gemeten motorbelasting T, en voor de gemeten motorsnelheid n,. Op basis van de kromme 10 houdt de VCU 6 ook de snelheid op de waarde n,, als de gemeten waarden T, en n, overeenkomen met een punt op de kromme 10, of, als Tj en/of nj niet overeenkomen met een punt op de kromme 10, wordt de streefsnelheid veranderd in de waarde die overeenkomt met T, op de kromme 10, door de streefwaarde naar de ECU 7 van de motor te versturen, samen met de regelgegevens die onder andere bepalen hoe snel de nieuwe snelheidswaarde bereikt moet worden. Na een aantal monsternemingen zal dit ertoe leiden dat de motor met de gewenste streefsnelheid zal draaien. Een verandering van de belasting (versnellen van het voertuig, toename van de gewasinvoer) veroorzaakt over het algemeen een verandering van de motorsnelheid die vervolgens gedetecteerd wordt, en gecorrigeerd door het bovenstaande algoritme zodat de snelheid behouden blijft op waarden volgens de kromme 10. Met andere woorden, een verandering van de belasting dwingt een verandering af van de motorsnelheid die vervolgens wordt gecorrigeerd. Soms is deze verandering van de motorsnelheid nul of minimaal als de belastingsverandering klein is, of als de motor draait met een hoge snelheid waarop hij in staat is hoge vermogens af te leveren. Soms is de snelheidsverandering hoger, bijvoorbeeld wanneer de oogstmachine een hindernis ontmoet die een plotselinge belastingsverhoging veroorzaakt die de motor dwingt te vertragen. De taak van de VCU is om daarom de snelheid terug te brengen tot de oorspronkelijke waarde of tot een andere streefwaarde die bv. bepaald wordt door de kromme 10. De manier waarop de snelheid actief wordt geregeld vanaf een waarde naar een andere waarde (bijvoorbeeld de mate van verandering) hangt af van de besturingshardware en/of -software die toegepast wordt door de VCU 6. Volgens de uitvinding is de VCU geconfigureerd om specifieke regelmechanismen toe te passen, afhankelijk van de gemeten verandering van de motorsnelheid n, als rechtstreeks gevolg van belastingsveranderingen T,.

Een eerste uitvoeringsvorm is vooral nuttig in een situatie waar de belasting op korte tijd van de lage belastingszone tussen nullast en punt 12, stijgt tot een hogere belasting boven punt 12 of boven punt 14 om vervolgens op of rond dit hoge niveau te blijven hangen. Dit kan gebeuren wanneer de machine een veld oprijdt en de gemeten belasting snel stijgt van een niveau in bijvoorbeeld punt 11 op de kromme 10 tot een niveau Li gelegen boven punt 14. Figuur 3a illustreert de belasting in functie van de tijd wanneer de machine het veld oprijdt op moment te. De belasting stijgt haast ogenblikkelijk tot Li en blijft op of rond dit hoge niveau hangen. Aangezien Li groter is dan het drempelniveau 12 en hoger dan het hoogste niveau 14 van de koppelverhogingskromme 13, zal de VCU 6 de snelheid willen verminderen tot n-i. Als de belastingsverhoging meer geleidelijk aan gebeurt, kan het basisalgoritme zijn werk doen en wordt de snelheid geleidelijk aan verminderd tot ni volgens de koppelverhogingskromme 13. Als de belastingsverhoging echter te snel gebeurt voor het regelalgoritme om te reageren, hangen de resulterende meetwaarden van n, af van de reactie van de motor op de plotselinge belastingsverhoging.

Als de motorsnelheid n, niet of erg weinig beïnvloed wordt door de plotselinge belastingsverhoging, zoals geïllustreerd in Figuur 3b, betekent dit dat de belastingsverhoging de motorsnelheid niet dwingt te verlagen, d.w.z. dat de motor in staat is om het koppel te leveren om de hoge belasting Li aan te kunnen zonder te vertragen (of de terugval van de snelheid is erg klein en virtueel niet detecteerbaar). Als dit het geval is, wordt de motorsnelheid vervolgens, bv. op het moment t-ι, verminderd door de VCU 6 op een actief geregelde manier, bijvoorbeeld door de vereiste snelheid exponentieel te verminderen zoals geïllustreerd in Figuur 3b. Dit kan geprogrammeerd worden in de VCU 6, bijvoorbeeld door een mate van verandering van 30 t/min per minuut toe te passen bij de start om geleidelijk aan te verminderen tot 10 t/min per minuut of minder wanneer de snelheid de streefwaarde ni nadert. Deze exponentiële snelheidsvermindering wordt binnen de context van deze beschrijving gedefinieerd als één element van de "actieve regelkarakteristiek" toegepast door de VCU 6. De actieve regelkarakteristiek wordt bepaald door twee elementen: de streefsnelheid en een voorgeschreven mate van snelheidsverandering waarmee de gevraagde snelheid de gestelde streefsnelheid nadert. De mate van verandering kan exponentieel zijn zoals hierboven beschreven of lineair, of ze kan met een andere voorgeschreven tijdsafhankelijke mate van snelheidsverandering verlopen. In systemen volgens de stand van de techniek is de actieve regelkarakteristiek echter dezelfde, ongeacht hoe groot de belastingsverandering is of hoe snel de belastingsverandering plaats vindt, hoewel dit omstandigheden zijn die een onmiddellijke impact kunnen hebben op de gemeten motorsnelheid. In de werkwijze van de uitvinding wordt een verschillende actieve regelkarakteristiek gekozen die precies afhangt van deze impact van de belastingsverandering op de gemeten motorsnelheid.

In de eerste uitvoeringsvorm wordt bij het terugkeren naar de tweesnelhedenmodus van kromme 10 in Figuur 2, een verschillende actieve regelkarakteristiek toegepast als de gemeten snelheidswaarde n3, gedetecteerd als reactie op de belastingsverhoging van punt 11 tot L1, aanzienlijk onder n2 ligt. Dit wordt geïllustreerd in Figuren 4a en 4b. De terugval van de snelheid van n2 tot n3 geeft aan dat de belastingsverhoging de motor gedwongen heeft te vertragen om het vereiste koppel te leveren. Als de hierboven beschreven exponentiële snelheidsverandering daarna door de VCU toegepast zou worden, loopt de motor het gevaar te snel te vertragen wat kan leiden instabiliteit en blokkering. Volgens de uitvinding wordt de mate van verandering van de snelheid in dit geval verminderd, bijvoorbeeld door over te gaan van een exponentiële afname tot een lineaire afname met een constante snelheidsafname van 10 t/min per minuut, zoals geïllustreerd in Figuur 4b. De kromme illustreert de terugval van de snelheid 20 ten gevolge van de plotselinge belastingsverhoging, gevolgd door de lineaire snelheidsvermindering tot ni. De trager verlopende snelheidsvermindering zorgt ervoor dat n-ι wordt bereikt zonder dat de motor instabiel wordt. De tijd nodig om m te bereiken is langer in vergelijking met het geval van Figuur 3. De lineaire snelheidsvermindering die actief geregeld wordt door de VCU 6 maakt dus deel uit van een "actieve regelkarakteristiek" die verschilt van die van Figuur 3a/3b. In plaats van een lineaire afname zou een exponentiële afname met een kleinere tijdconstante toegepast kunnen worden.

De keuze van een actieve regelkarakteristiek wordt dus afhankelijk gemaakt van de mate van verandering van de gemeten motorsnelheid n, als rechtstreeks gevolg van een belastingsverandering. Op welke manier een snelheidsverandering precies gedwongen door een belastingsverandering die gedetecteerd wordt en de manier waarop er op gereageerd wordt, kan afhangen van de details van de besturingshardware en -software die in de VCU toegepast wordt (bemonsteringstijd, reactietijd van de controller enz.). Bijvoorbeeld kan de VCU geprogrammeerd worden om veranderingen te detecteren in de gemeten snelheid n, die groter zijn dan een voorafbepaald minimum, en die plaats vinden binnen een aantal bemonsteringstijden kleiner dan een vooraf bepaald minimum. Als zulke veranderingen samen gedetecteerd worden met een belastingsverandering die een verandering van de snelheidsmodus vereist volgens kromme 10 (bv. van n2 tot n-ι), dan kan de passende actieve regelkarakteristiek gekozen worden, bijvoorbeeld een lineair afnemende snelheid, zoals uitgelegd met betrekking tot Figuren 3 en 4.

De eerste uitvoeringsvorm zoals hierboven beschreven met verwijzing naar Figuren 2 tot 4 is van toepassing op elke belastingsverandering die ook tot een verandering van de streefsnelheid leidt, met inbegrip van bijvoorbeeld een verandering van belastingsniveau tussen de niveaus in punten 12 en 14, bv. op het koppelverhogingsgedeelte van de regelkromme 10, naar een ander niveau op de koppelverhogingskromme, of naar een belasting die een verandering vereist naar ni of n2. De eerste uitvoeringsvorm is van toepassing op een belastingstoename zoals hierboven beschreven en op een terugval van de belasting, bijvoorbeeld vanaf de werking bij hoge belasting en lage snelheid (boven punt 14) naar werking bij lagere belasting en hogere snelheid (op de koppelverhogingskromme 13 of onder punt 12). Dit kan gebeuren wanneer de oogstmachine een zone ontmoet zonder gewassen of waar de densiteit van het gewas bliksemsnel afneemt. Op een analoge manier zoals hierboven beschreven, kan de motorsnelheid toenemen als een gevolg van de plotselinge belastingsverandering en alvorens het regelalgoritme is staat om de snelheid op een gecontroleerde manier te doen toenemen. In gevallen van een bliksemsnelle snelheidsverhoging, is het voordelig om de verdere snelheidsverhoging van de motor naar de nieuwe streefwaarde zo te regelen dat deze toename plaats vindt gedurende een langere tijdsspanne, om instabiliteit te vermijden. Bijvoorbeeld wanneer het normale regelalgoritme de motorsnelheid exponentieel doet toenemen, kan de toename geregeld worden volgens een trager verlopende lineaire kromme, in gevallen waarbij de verhoging van de gemeten snelheid die gedetecteerd wordt als rechtstreeks gevolg van de terugval in de belasting hoger is dan een bepaalde limiet.

Een tweede uitvoeringsvorm is van toepassing op een situatie die plaats vindt wanneer de motor draait met snelheid ni of n2. Een plotselinge belastingstoename T, vindt plaats, maar de belasting blijft binnen een "constante snelheidsmodus", nl. tussen nullast en punt 12 op kromme 10 of tussen punt 14 en de maximumbelasting in punt 16, d.w.z. dat de streefsnelheid van de motor niet verandert als gevolg van de belastingsverandering. Niettemin kan de plotselinge belastingstoename geregistreerd worden door de VCU als een belangrijke terugval van de gemeten snelheid n,. Zo'n snelheidsverandering kan bijvoorbeeld gebeuren wanneer de oogstmachine een dichte bundel gewassen of deeltjes vuil van het veld opneemt, waardoor de motorbelasting onmiddellijk toeneemt. Als de belastingsverhoging het onmiddellijke capaciteit van de motor om het vereiste koppel te leveren overtreft, zal de motorsnelheid gedwongen worden te dalen, tot op het punt waarop het regelalgoritme in werking komt om de snelheid tot de ingestelde waarde terug te brengen. Volgens de tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding impliceert dit de volgende verandering in de basisalgoritme. Als de motorsnelheid met een waarde D tot onder de ingestelde waarde nt terugvalt (die ni of r\2 kan zijn), wordt onmiddellijk een nieuwe streefwaarde nt + D aangenomen. Dit doet de snelheid stijgen tot nt + D in plaats van tot nt, wat leidt tot een snellere snelheidstoename. Bij de volgende bemonsteringstijd, is de gemeten snelheid D' (lager dan D) onder nt, waarbij de nieuwe streefwaarde op nt + D' ingesteld wordt. Dit gaat door totdat de streefwaarde nt bereikt. Als een kleine overschrijding plaats vindt, vindt dezelfde dynamische aanpassing van de streefwaarde plaats, maar dan in de omgekeerde richting. Als n, gelijk is aan nt + d, dan is de nieuwe streefwaarde nt - d enz. Gezien de definitie van het hierboven gegeven "actief regelalgoritme", staat het opnieuw instellen van de streefwaarde gelijk aan de keuze van een ander actief regelalgoritme als een reactie op een verandering van de gemeten motorsnelheid. De verandering naar de nieuwe streefwaarde kan lineair of exponentieel verlopen of nog anders. Het is de verandering van de streefwaarde die de keuze bepaalt van een nieuwe actieve regel karakteristiek, en die de tweede uitvoeringsvorm binnen dezelfde reikwijdte als de eerste uitvoeringsvorm brengt, in vergelijking met de stand van de techniek. De waarde waardoor de streefsnelheid opnieuw ingesteld wordt, moet niet gelijk zijn aan het exacte verschil D tussen de gemeten snelheid en de constante snelheid waarmee de motor draaide. Wat van belang is, is dat de streefsnelheid opnieuw ingesteld wordt in de tegenovergestelde richting van de snelheidsverandering. De streefwaarde opnieuw instellen op nt plus of min D is evenwel de voorkeursoptie.

Het hierboven beschreven dynamisch bijwerken van de streefwaarde volgens de tweede uitvoeringsvorm leidt tot een snellere stabilisatie van de motorsnelheid wanneer de machine een plotselinge stijging of daling van het gevraagde koppel ondervindt bij het werken in een "constante snelheidsmodus". Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm werkt deze regelwerkwijze zonder een zogenaamde dode band, nl. zonder dat een minimumafwijking van de streefsnelheid vereist is alvorens de hierboven beschreven regelwerkwijze volgens de tweede uitvoeringsvorm toe te passen.

Een ander aspect van deze uitvinding heeft betrekking op de belastingsmeting T,. Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt naast de totale motorbelasting Ti de gewasbelasting Tc gebruikt als ingangswaarde voor de VCU 6. De gewasbelasting wordt gedefineerd als het gedeelte van de totale motorbelasting dat betrekking heeft op de verwerking van het gewas. Ze is gelijk aan de totale belasting min het gedeelte van de belasting dat rechtstreeks verband houdt met het rijden van de oogstmachine, dat de "tractiebelasting" wordt genoemd. De tractiebelasting kan afgeleid worden uit metingen op de hydrostatische aandrijving 3, nl.: tractiebelasting = tractiedruk (bar) x slagvolume van de hydraulische pomp (cc), waarbij de tractiedruk gemeten wordt door een sensor P (Figuur 1), en het slagvolume van de hydraulische pomp gemeten wordt als een parameter van de hydrostatische pomp 3a. Volgens de uitvinding neemt kromme 10 een nulniveau 25 van de gewasbelasting als referentie zoals geïllustreerd in Figuur 5. Het punt 12 waarop de snelheidsmodus verandert van hoog naar laag is gedefinieerd als een vooraf bepaald gewasbelastingsniveau in tegenstelling tot een vooraf bepaald totaal belastingsniveau in systemen volgens de stand van de techniek. Dit betekent dat de snelheidsregeling te allen tijde toegepast wordt op basis van de energie die nodig is voor de gewasverwerking. Hierbij wordt dus een situatie vermeden waarin de VCU 6 de motor tot een lagere snelheid dwingt doordat de totale motorbelasting stijgt om redenen die geen verband houden met de gewasverwerking, bijvoorbeeld doordat de oogstmachine bergop of op een ongelijkmatig terrein rijdt. Het nulniveau van de gewasbelasting hangt af van de eigenschappen (helling, grond, vocht, ...) van een bepaald veld en van de status van een aantal oogstparameters, bv. de hoogte-instelling van de maaier, de messnelheid, de rotorsnelheid van de dorseenheid enz. Zodoende wordt volgens de uitvinding het nulniveau van de gewasbelasting gemeten voor een oogsttaak door met de oogstmachine op een gedeelte van een wendakker te rijden en door het meten van de tractiebelasting. Deze waarde wordt dan gedefinieerd als het "nulniveau van de gewasbelasting" en de kromme 10 wordt tijdens de daaropvolgende oogsttaak bepaald ten opzichte van dit niveau. Als de operator tijdens de werking een van de relevante parameters van de oogstmachine verandert, moet het nulniveau van de gewasbelasting opnieuw gemeten worden vooraleer de bewerking opnieuw te starten.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding is de oogstmachine geconfigureerd om te werken volgens een aantal controlemodi, waarbij elke modus bepaald wordt door een specifiek snelheidsbereik nrn2 en een specifieke koppelverhogingskromme 13. Dit wordt geïllustreerd in Figuur 6 waar twee verschillende snelheidsmodi Ri en R2 zijn weergegeven. Ri werkt tussen snelheden ni en n2 op de hierboven beschreven manier. R2 werkt tussen snelheden n-Γ en n2', hoger dan ni en n2. De operator kan de ene of andere modus selecteren afhankelijk van de omstandigheden (moeilijk terrein, dichte gewassen enz.). Volgens de voorkeursuitvoeringsvorm die weergegeven wordt in Figuur 6, heeft de koppelverhogingskromme 13' van snelheidsmodus R2 een steilere helling dan de koppelverhogingskromme 13 van snelheidsmodus Ri. Dit betekent dat in de "hoge snelheidsmodus" R2, de terugval van de snelheid geringer is dan in snelheidsmodus R-ι, voor dezelfde belastingstoename. Met andere woorden, de snelheidsvermindering is minder drastisch, wat gunstig is bij het werken onder de hogere belastingen die ontmoet worden in deze modus R2: hoe hoger de snelheid, hoe beter de motor in staat is op plotselinge belastingsveranderingen te reageren zonder onstabiel te worden.

De uitvinding heeft betrekking op de regelmethodes zoals hierboven beschreven en op een oogstmachine of andere werkmachine die uitgerust is met een VCU 6 die geconfigureerd is om deze methodes toe te passen. Samenvattend werden de volgende methodes beschreven: □ werkwijze voor het veranderen van de snelheid van één snelheid naar een hogere of lagere snelheid in een regelmodus werkend tussen een hoog en laag snelheidsniveau, met een koppelverhogingskromme tussen de twee, waarbij de actieve regelkarakteristiek gekozen is in functie van de snelheidsverandering die gedetecteerd wordt als rechtstreeks gevolg van een belastingstoename; □ werkwijze voor het in stand houden van een constante snelheid door het dynamisch aanpassen van de streefwaarde van de snelheid; □ werkwijze voor het regelen van de motorsnelheid op de basis van een meting van de gewasbelasting; □ werkwijze voor het bedienen van de machine met de mogelijkheid te kiezen tussen meerdere snelheidsmodi R1/R2.

Deze methodes kunnen op een bepaalde machine gelijktijdig of afzonderlijk toegepast worden. De werkwijze voor het dynamisch wijzigen van de streefwaarde van de snelheid is van toepassing op elke werkmachine waarin een "constante snelheidsmodus" wordt toegepast, bijvoorbeeld ook op oogstmachines die werken met de traditionele regeling waarbij gewerkt wordt met constante maximumsnelheid, en dus zonder koppelverhogingskromme 13.

Claims

Conclusies

1. Werkwijze voor het regelen van het toerental van een motor (1) die werkt als de vermogenbron van een werkmachine, waarbij de werkwijze uit de volgende stappen bestaat: □ het verkrijgen van een gemeten waarde (T) die representatief is voor de motorbelasting; □ het verkrijgen van een gemeten waarde (n,) van het motortoerental; □ het afleiden op basis van een voorafbepaalde regelkromme (10), van een streefwaarde (nt) voor het motortoerental (de streefsnelheid) als een functie van de gemeten waarde van de motorbelasting (Ti) of een gedeelte ervan; □ als de gemeten snelheid (n,) verschilt van de streefwaarden (nt), de motorsnelheid veranderen naar de streefwaarde, volgens een actieve regelkarakteristiek, waarbij de actieve regelkarakteristiek gekozen wordt uit een reeks actieve regelkarakteristieken, op basis van de gedetecteerde verandering van de gemeten motorsnelheid (n,) ten gevolge van een verandering van de motorbelasting (T,).
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat: □ de voorafbepaalde regelkromme (10) een eerste gedeelte bevat waarin de streefsnelheid een eerste constant waarde (ni) heeft, een tweede gedeelte waarin de streefsnelheid een tweede constante waarde (n2) heeft, hoger dan de eerste, en een derde gedeelte (13) waarin de streefsnelheid een toenemende functie is van de gemeten belasting, toenemend van de eerste tot de tweede waarde, □ de verandering in de belasting (T,) een verandering is die een verandering van de streefsnelheid initieert die bepaald wordt door de regelkromme (10), en daarbij een nieuwe streefwaarde definieert, en □ een actieve regelkarakteristiek wordt gekozen die geconfigureerd is om de motorsnelheid actief te wijzigen in de nieuwe streefwaarde in een langere of kortere tijdsspanne, respectievelijk afhankelijk van of de verandering die gedetecteerd werd in de gemeten motorsnelheid hoger of lager is dan een bepaald niveau.
3. Werkwijze volgens conclusie 2, gekenmerkt doordat een eerste type actieve regelkarakteristiek gekozen wordt wanneer de verandering die gedetecteerd werd in de gemeten motorsnelheid kleiner is dan een vooraf bepaald niveau, en waarbij een tweede type actieve regelkarakteristiek gekozen wordt wanneer de verandering die gedetecteerd wordt in de gemeten motorsnelheid hoger is dan dit niveau.
4. Werkwijze volgens conclusie 3, gekenmerkt doordat de eerste actieve regelkarakteristiek een exponentiële snelheidsverandering naar de nieuwe streefwaarde oplegt, en doordat de tweede actieve regelkarakteristiek een lineaire snelheidsverandering naar de nieuwe streefwaarde oplegt.
5. Werkwijze volgens een of meerdere van de voorgaande conclusies, waarbij: □ de voorafbepaalde regelkromme (10) minstens één gedeelte bevat waarin de streefsnelheid (nt) constant is voor een bereik van belastingswaarden; □ de belastingsverandering een verandering is van een eerste waarde binnen het bereik naar een tweede waarde binnen dit bereik; en □ de actieve regelkarakteristiek wordt bepaald door het opnieuw instellen van de streefwaarde van de snelheid op een nieuwe waarde die hoger of lager is dan de constante streefsnelheid wanneer de gemeten snelheid respectievelijk lager of hoger is dan de constante streefsnelheid.
6. Werkwijze volgens conclusie 5, gekenmerkt doordat de opnieuw ingestelde streefsnelheid groter of kleiner is dan de constante streefsnelheid, waarbij dit verschil gelijk is aan het respectieve negatieve of positieve verschil tussen de gemeten snelheid (n,) en de constante streefsnelheid (nt).
7. Werkwijze volgens een of meerdere van de voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat de werkmachine een oogstmachine is, waarbij de motor (1) de voortstuwing van de machine aandrijft alsook het oogsten en verwerken van gewassen, waarbij de werkwijze verder de stap bevat van het verkrijgen of bepalen van het gedeelte (Tc) van de gemeten motorbelasting (T,) dat gebruikt wordt voor het verwerken van de oogst, en waarbij de voorafbepaalde regelkromme (10) een betrekking bepaalt tussen het gedeelte (Tc) gebruikt voor de gewasverwerking en de streefsnelheid (nt).
8. Werkwijze volgens conclusie 7 die verder de stap bevat van het bepalen van het totale niveau van de motorbelasting dat overeenkomt met de belasting zonder verwerking van gewas.
9. Werkwijze voor regelen van het toerental van een motor (1) die werkt als vermogenbron van een werkmachine, waarbij de werkwijze uit de volgende stappen bestaat: □ het verkrijgen van een gemeten waarde (T,) die representatief is voor de motorbelasting; □ het verkrijgen van een gemeten waarde (n,) van het motortoerental; □ het afleiden, op basis van een voorafbepaalde regelkromme (10), van een streefwaarde (nt) voor het motortoerental (de streefsnelheid) afhankelijk van de gemeten waarde van de motorbelasting (T,) of een gedeelte ervan, □ als de gemeten snelheid verschilt van de streefwaarde, het veranderen van de motorsnelheid naar de streefwaarde, volgens een actieve regel karakteristiek, gekenmerkt doordat de werkmachine een oogstvoertuig is voor gebruik in de landbouw, waarbij de motor zowel de voortstuwing van de machine aandrijft als het oogsten en verwerken van gewassen, waarbij de werkwijze verder de stap bevat van het verkrijgen of bepalen van het gedeelte (Tc) van de gemeten motorbelasting die betrekking heeft op het verwerken van de oogst, en waarbij de voorafbepaalde regelkromme (10) een betrekking bepaalt tussen het gedeelte (Tc) gebruikt voor de gewasverwerking en de streefsnelheid (nt).
10. Werkwijze voor het regelen van het toerental van een motor die werkt als de vermogenbron van een werkmachine, waarbij de werkwijze uit de volgende stappen bestaat: □ het verkrijgen van een gemeten waarde (T,) die representatief is voor de motorbelasting; □ het verkrijgen van een gemeten waarde (n,) van het motortoerental; □ het afleiden, op basis van een voorafbepaalde regelkromme (10), van een streefwaarde (nt) voor het motortoerental (de streefsnelheid) afhankelijk van de gemeten waarde van de motorbelasting (T,) of een gedeelte ervan; □ als de gemeten snelheid verschilt van de streefwaarde, het veranderen van de motorsnelheid naar de streefwaarde, volgens een actieve regelkarakteristiek waarbij: □ de voorafbepaalde regelkromme (10) een eerste gedeelte bevat waarin de streefsnelheid constant is op een eerste waarde (n^, een tweede gedeelte waarin de streefsnelheid een tweede constante waarde (n2) heeft, hoger dan de eerste, en een derde gedeelte (13) waarin de streefsnelheid een toenemende functie is van de gemeten belasting, die toeneemt van de eerste tot de tweede waarde, en □ de operator van de machine kan selecteren uit ten minste twee van de voorafbepaalde krommen (Ri, R2), waarbij de tweede kromme (R2) werkt tussen de eerste en de tweede snelheid die hoger zijn dan de eerste en de tweede snelheid van de eerste regelkromme (R^, en waarbij volgens de tweede regelkromme (R2) de streefsnelheid (nt) minder snel afneemt in het derde gedeelte (13) van de kromme dan volgens de eerste regelkromme (Ri)-
11. Werkmachine die een motor (1) en een besturingseenheid (6) bevat die geconfigureerd is om het toerental te regelen van de motor volgens de werkwijze van eender welke van de voorgaande conclusies.
12. Oogstvoertuig voor gebruik in de landbouw dat een motor (1) bevat en een besturingseenheid (6) die geconfigureerd is om het toerental van de motor te regelen volgens de werkwijze van eender welke van de conclusies 1 tot 10.