EP2434133A1 - Motor control concept and device for controlling the performance of a motor vehicle - Google Patents
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- EP2434133A1 EP2434133A1 EP11172048A EP11172048A EP2434133A1 EP 2434133 A1 EP2434133 A1 EP 2434133A1 EP 11172048 A EP11172048 A EP 11172048A EP 11172048 A EP11172048 A EP 11172048A EP 2434133 A1 EP2434133 A1 EP 2434133A1
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Definitions
- the present invention relates to an engine control concept for a vehicle, in addition to a vehicle having an engine control concept according to the invention and a method for operating such an engine control concept.
- the invention relates to motor vehicles which are used in the field of agriculture and forestry, the processing of crop products and tillage. Preferably, without limitation, it involves tractors and / or tractors.
- the invention relates to an engine control concept for a vehicle having a drive unit, preferably an internal combustion engine, and a transmission between an engine output member of the drive unit and a ground engaging drive apparatus according to claim 1.
- Such vehicles are equipped with drive units not only for driving, but also for the additionally connectable units.
- Aggregates are understood to mean all additional devices which can be connected to a drive device of a tractor and / or tractor.
- the accessories are connected via a switchable drive train, which may be a PTO, connected to the drive unit.
- the connection or disconnection of one or both power take-offs to the drive unit takes place in the simple embodiment via a control and regulating device.
- the hand control (hand throttle) is usually used for adjusting the engine speed, according to the power-driven via the PTO unit.
- the electronic control system may be used to maintain the engine speed, prior to the vehicle speed of the vehicle selected by selecting a gear ratio.
- DE 42 00 806 C1 discloses DE 42 00 806 C1 from the prior art, a method for controlling the engine speed for at least one, powered by a switchable high-drive of an internal combustion engine accessory.
- the engine control method is to increase the mixture amount (fuel amount) for the drive unit in the short term immediately before the high-lift is engaged, to prevent an increased power demand and associated drop in engine speed.
- the fuel quantity is reduced so that it does not come as a result of the suddenly reduced power demand to an increased engine speed.
- the disadvantage of the aforementioned engine control method is that the system can not be controlled independently in an optimal, energy-efficient power range or optimal operating points for the drive unit can be adjusted.
- An operating point is understood to mean the power value P, which results from the engine speed and the engine torque.
- An optimal cooperation between the control and regulating device and the drive unit is thus not given.
- the drive unit can be operated at operating points during field operation, because the drive device in each case the required drive power is provided.
- the provided drive power is independent of whether the drive unit operates in a rather favorable or rather unfavorable performance and efficiency range.
- a fuel-saving operation of the drive unit can not be achieved due to the specifications of the control method and the resulting cooperation with the drive unit and due to the drive unit itself.
- the invention is therefore based on the object to avoid the disadvantages known in the prior art and to propose an apparatus and a method for operating such an engine control concept, in which the engine torque and the engine speed of the drive unit when connecting and during operation of a connected unit in almost optimal operating points can be operated to meet the different performance requirements that result from the connection of aggregates to the drive unit, with the greatest possible fuel-efficient operation.
- the solution of the problem is therefore to avoid the disadvantage that arises today in the existing methods and devices for controlling drive units for vehicles, in the connection of aggregates, and to develop an inventive engine control concept for a vehicle, wherein the vehicle is a drive unit , preferably an internal combustion engine, and having a drive train operatively connected thereto.
- the powertrain consists, for example, of a transmission which is arranged between an engine output element of the drive unit and a ground engaging drive device, wherein the driveline comprises a plurality of power consumers, hereinafter referred to as aggregates, and one or more wheels carrying vehicle axles.
- the vehicle further includes front and rear PTOs drivable by the propulsion unit at a fixed ratio of engine speed, the engine management concept comprising at least one electronic control and command device having a controller operable to respond to an activation request to provide the electronic control and regulating device.
- a control device which sends an activation request directly to the control unit, for switching on an aggregate, promptly causes a connection of the PTO, whereby the engine speed drops due to the additional power requirement, immediately.
- the motor control concept according to the invention consisting of a device according to the invention.
- the device comprises a control device and a control and regulating device.
- the control and regulating device responds to the activation request from the control device and, before the energy consuming units are switched on, leads the drive unit into a power range which not only prevents the engine speed from falling, but also has an energy-efficient operating point.
- characteristic curves for estimating the energy requirement of one or more power consumers are stored in the control and regulating device. After activation of the connection of at least one power consumer, the control and regulating device independently adapts the power value P of the drive unit before the at least one power consumer is switched on. Of the Power value P is selected from the stored characteristic curves, for the estimation of the energy requirement of the at least one power consumer, and the power value P is adjusted after the connection of the at least one connected power consumer.
- control and regulating device is internally equipped with a programmable electronic control and evaluation unit and an electronic control unit. Upon actuation of the control device, this simultaneously provides an activation request to the electronic control unit and to the programmable control and evaluation unit in such a way that the electronic control unit, before the at least one power consumer, the request of an activation permission to the programmable electronic control and evaluation unit whereupon the programmable electronic control and evaluation unit independently changes the power value P of the drive unit prior to the connection of a power consumer and, after the change, provides an activation enable to the electronic unit.
- the control and regulation device Before the control and regulation device actually makes a connection of the PTO, for example, via the coupling with the aid of an electromagnetic clutch, the control and regulating device for controlling the drive unit has to use the stored for the respective aggregate aggregate field for use and contained therein Implement operating points II to IV. Before the implementation of the operating points II to IV, the control and regulating device has to determine the current power values P of the first operating point I, which result from the normal driving operation of the tractor or tractor.
- To determine the current data of the drive unit for the first operating point I accesses the control and regulating device, due to the request from the electronic control unit, on the one hand to various sensors, such as the torque sensor and the engine speed sensor, which are arranged in the vehicle on the drive unit and on the other to a specific, editable file that contains a characteristic field of the connected aggregate, which was determined by an aggregate sensor and stored in a program directory.
- An editable file contains the characteristic data of a connected aggregate.
- the files with the corresponding characteristic field and the operating points stored therein can also be obtained via the Internet and stored in the program directory.
- a first power value P is calculated by the programmable logic controller and evaluation unit, which results in the first operating point I.
- the calculated operating point I is entered in the characteristic field in an editable file associated with the connected unit, from which the power of the drive unit is regulated by means of the control and evaluation unit via an operating point II stored in the file up to the stored operating point III.
- the editable file stored in a program directory also contains motor characteristics and the operating points II to IV stored for controlling the drive unit.
- the operating points II to IV are required for the connection and operation of the connected unit.
- Each unit that can be connected to the PTO has a characteristic power requirement when connected and used in field operation. This characteristic power requirement is entered as operating point II to IV in such an editable file.
- An aggregate for example comprising a rear mower, is assigned a file with characteristic operating points in a characteristic field. The same also applies to an aggregate, for example an attachment in the form of a front mower, to which a file is assigned. If both units are in use, ie both PTOs are occupied by a power-consuming unit, there is another file that has characteristic operating points II to IV for the power requirement of two aggregates to be connected.
- the control and regulating device, or the control and evaluation unit, the drive unit starting from the determined operating point I, with the aid of the regulation of the fuel and air supply, automatically leads to the operating point III via the characteristic operating point II.
- the operating point III is arranged on the one hand in a power range of the drive unit, which avoids a load-dependent engine speed reduction, after switching on the unit located at the PTO and on the other hand is in an efficient area with relatively low fuel consumption. That is, the optimized operating point III is above the expected torque and the rotational speed requirement of zuzugateden aggregate in an energy-efficient region of the characteristic field, for controlling the drive unit deposited.
- One of the steps according to the invention therefore consists in raising the power values of the drive unit up to the optimized operating point III, predetermined in the characteristic field of a file, before the power-consuming unit is switched on.
- the connection of an aggregate can be done via a provided for the PTO clutch.
- this operating state of the drive unit is controlled by the evaluation of the measurement results of the sensors of the control and evaluation, the programmable logic control and evaluation sends an activation release the electronic control unit.
- the electronic control unit then causes the connection of one or both power take-offs, or the connection of at least one power consumer, depending on what the aggregate sensor previously determined to occupy the PTO and reported to the control and evaluation.
- the activation release thus also includes information about which of the two PTOs or whether both PTOs are to be switched on.
- Another inventive step is that after the connection of the at least one connected power consumer, or aggregate, the programmable logic controller and evaluation unit, the drive unit, starting from the power value P in the operating point III, automatically returns to the power value P in the operating point IV, with a change of butter Schemees or a gain curve, hereinafter referred to as a characteristic, takes place at a lower power range. Further details can be found in the figure description 3 and 4. This feedback from the operating point III to the operating point IV corresponds to the running-in phase of the unit, this feedback being monitored by the sensors controlling the engine control concept.
- the operating point IV is on the one hand in a power range of the drive unit, which corresponds to the unit in use and avoids a load-dependent engine speed reduction and on the other hand in an efficient area with relatively low fuel consumption.
- the optimized operating point IV is stored above the expected torque and rotational speed requirement of the unit in operation in an energy-efficient region of the characteristic field for controlling the drive unit. That is, the programmable logic controller and evaluation unit regulates the operating point IV in an energy-efficient power range II, which is always above the power value P required by the unit.
- the operating point IV is optimized such that the drive unit can keep the engine speed stable and fuel consumption low.
- the engine control concept according to the invention has the advantage that the drive unit of the tractor or tractor always operates safely in a power range which, on the one hand, is relatively far above the required power range, so that a decrease in the engine speed is ruled out and, on the other hand, enables an energy-efficient mode of operation.
- the control and regulating device, or the programmable logic controller and evaluation always leads the higher power value P of the operating point III to the operating point IV, the actual, required by the driving and the unit in use power value P, "coming from above” , on.
- “Coming from above” means that the engine torque and the engine speed of the drive unit, due to the engine control concept, before the connection of an aggregate, is automatically brought to a higher power value P than needed by the aggregate. After connecting the unit, the power value P of the drive unit is then automatically reduced to a power range in which the unit can be operated safely and thus without loss of power.
- the operating point IV of the drive unit which corresponds to an operating point, which is composed of the driving operation and the operation of the unit, be corrected independently by the control and regulating device.
- This process is illustrated by an example.
- the vehicle speed of the tractor should be 10 km / h and an aggregate should be connected.
- the power value P of the drive unit during driving operation corresponds to the operating point I (see the information in FIG. 4 ).
- the inventive device of the engine control concept now controls the power of the drive unit, according to the above information, to the operating point IV.
- the drive unit reaches the operating point IV, according to the specifications from the family of characteristics of a file.
- the control and regulating device would make a change in the power values in the drive unit. Either the engine torque is changed at the same engine speed, whereby a shift of the operating point IV in the power range is up or down or the engine speed is changed at the same torque, whereby a shift of the operating point IV to the right or left. Of course, a simultaneous shift of the operating point IV in positive and negative X and Y direction is possible.
- the engine control concept according to the invention can calculate which displacement of the operating point achieves the lower fuel consumption.
- the engine control concept can perform another calculation, uzw.
- the engine control concept regulates the drive unit at all times in the most favorable consumption range, without neglecting the power to be provided.
- the control and regulating unit, or the control and evaluation unit is advantageously able, in the case of a connected and in operation unit, on the basis of the ascertainable vehicle parameters, a constant driving speed of the vehicle and / or a constant engine speed of the drive unit and / or a Constant PTO speed for the unit to regulate such that the power value P of the operating point IV is always in a favorable power range.
- a vehicle according to claim 9 is provided.
- an apparatus for carrying out the method of the engine control concept for a vehicle according to claim 1, in claim 11 is proposed.
- the apparatus may include operating the engine control concept in which the various controllers respond to inputs from the controller to provide output signals to a drive unit and to vary the power value P of the power unit.
- the device for carrying out the method of the engine control concept comprises a vehicle, wherein the vehicle is a drive unit, preferably an internal combustion engine, a drive train operatively connected thereto, wherein the drive train a plurality of power consumers and one or more wheels carrying vehicle axles and at least one control and Control device and the control and regulating device has a control device which is operable to provide an activation request to a control and regulating device.
- the controller After providing the activation request for connecting at least one connected Power consumer, the controller performs, prior to the connection of the power consumer, a verification of the power consumer and assigns the power consumer an associated file.
- the file contains characteristics with characteristic operating points I-IV for controlling the power of a drive unit.
- the control and regulating device adjusts the power values P of the drive unit to the operating points I-III.
- the control and regulating device regulates the power values P for the drive unit in a certain order.
- the control and regulating device leads the drive unit to the operating point III.
- the control and regulating device initiates a connection of at least one connected power consumer.
- the control and regulating device after the connection of the at least one connected power consumers, the power value P of the drive unit from the operating point III to the operating point specified in the file IV.
- the power value P of the operating point IV corresponds to the vehicle with a connected unit in field operation. Therefore, it is necessary that the control device regulate the operating point IV of the drive unit in an energy-efficient power range II, which is always above the power value P required by the unit.
- the Fig.1 shows a schematic representation of a concrete embodiment of a vehicle 1, equipped with a motor control concept according to the invention 30.
- the embodiment is typically a tractor 2.
- the tractor 2 can during operation an agricultural unit 3, for example in the form of a somähwerkes (dashed lines shown ), move across the ground 7.
- the unit 3 is driven by the drive unit 4 of the tractor 2, which may be an internal combustion engine 5.
- the tractor 2 is equipped with wheels, wherein two pairs 10, 11 are arranged on the front 8 and rear axle 9 of the tractor 2 in each case.
- the paired wheels 10, 11 form a bottom-locking drive device 26, by means of which the driving force of the drive unit 4 is transmitted via a gearbox 6 to the bottom 7.
- the tractor 2 is driven by the operator or driver in a driver's cab 12 and otherwise controlled.
- the attached at the rear of the agricultural unit 3 3, for example, a side mower is also operated by the driver from the cab 12, operated.
- the attached unit 3 is driven by a arranged at the rear 13 of the tractor 2 PTO 14, although the tractor 2 in this example has a arranged on the front 18 of the tractor 2 PTO 19, which also has an aggregate 23 (shown in phantom), for example a header, preferably consisting of a front mower, can drive.
- the front PTO 19 and the rear PTO 14 can be separately switched on or off and driven by an engine output member 15, 20 of the drive unit 4 via a drive train 16, 21 indicated only schematically become.
- a gear 17, 22 (shown in phantom) may be arranged between the engine output element 15, 20 and the PTO shaft 14, 19, in the drive train 16, 21, a gear 17, 22 (shown in phantom) may be arranged.
- the transmission 17, 22 permits changing the fixed ratio between the engine output member 15, 20 and the PTO shaft 14, 18 by selecting a desired gear train corresponding to various units to be driven. In any case, the input speed of the respective PTO 14, 18 but have a fixed ratio to the engine speed 56, uzw. for a selected by the transmission 17, 22 fixed translation.
- a variety of translation stages is possible, preferably up to four translations are used.
- the tractor 2 itself has a control device 31 within the driver's cab 12 at the driver's workstation.
- the control device 31 comprises an operating device 34, which may consist of one or more different actuating means.
- the actuating means may consist of an actuating button 35, hereinafter referred to as PTO button, a switch or the like.
- the actuating means can also be formed from an operable terminal 36 with an LCD display display.
- the operating device 34 may have a keypad 37 for a device selection or aggregate selection. With the device selection button 38, the unit connected to the PTO shaft 14, 19, e.g. a mower 3, 23 are selected or preselected.
- the operating device 34 is in the operation of the device selection button 38 of the keypad 37, the PTO button 35 or the operation of the terminal 36 with, also arranged in the cab 12 control and regulating device 71, via a data line 39 in connection.
- the engine control concept 30 eliminates the device selection keypad 37 in the control device 34 and is replaced by a sensor 40 which is arranged in the region of the PTO shafts 14, 19.
- FIG. 2 and 3 The individual elements of the engine control concept 30 according to the invention, which in the FIG. 1 are not or only partially listed, are in the following FIG. 2 and 3 explained in more detail. Reference numerals in the description of FIG. 1 can in the drawing of the FIG. 2 and 3 be included.
- the FIGS. 2 to 4 complement each other and represent the complete engine control concept 30 for a vehicle 1. Corresponding designations are in the FIGS. 1 to 4 provided with the same reference numerals.
- FIG.2 is an illustrated representation of an inventive engine control concept 30, for controlling a drive unit 4 of a vehicle 1, in a first embodiment of a control and regulating device 71, can be seen.
- the embodiment according to the FIG. 2 shows essentially the elements of the engine control concept 30, which interact with each other and to achieve optimal control of the drive unit 4 by the control and regulating device 71, before connecting a power take-off unit 14 disposed on the power take-off units 3, 23 and after the connection 72, 73 of the at least one unit 3, 23 set a certain energy-efficient power value P in the drive unit 4.
- the elements of the engine control concept 30 therefore include a control device 31, consisting of an actuating button 35, a first control and regulating device 71, a drive unit 4 and at least one switchable power consumers, or an aggregate 3, 23.
- the control and regulating device 71 on the one hand a drive unit 4 before switching 72, 73 of a torque-consuming unit 3, 23 and on the other hand after the connection 72, 73 of the PTO shafts 14, 19 can control and regulate.
- the control and regulating device 71 contains stored characteristic curves 61, 62, 63.
- the power values P for the adaptation of the drive unit 4 to the switchable unit 3, 23 are taken from the control and regulating device 71 , After the connection 72, 73 of an aggregate 3, 23, the power of the drive unit 4 is adapted to the specific consumption of the connected unit 3, 23.
- the power values of the drive unit 4 are monitored and regulated accordingly. The Mutual cooperation of the various elements of the engine control concept is discussed in the FIG. 3 explained in more detail.
- FIG. 3 From the Figure 3 is an illustrated representation of an inventive engine control concept 30 for controlling a drive unit 4 of a vehicle 1, in a second embodiment of a control and regulating device 71, can be seen.
- the embodiment according to the FIG. 3 also shows how the engine control concept 30 in the FIG. 2 , Essentially, the elements on and interact with each other to achieve optimal control of the drive unit 4.
- the elements of the engine control concept 30 include a control device 31, comprising an operating device 34, a control and regulating device 71, consisting of a programmable logic controller and evaluation unit 32 and an electronic control unit 33. Furthermore, the engine control concept 30 comprises the elements of at least one clutch 24 , 25, at least one switchable PTO shaft 14, 19, various sensors 27, 40, 50 and a drive unit 4. The communication of the elements with each other via data lines 29, 39, 41, 44, 48, 51.
- control and evaluation unit 32 on the one hand control a drive unit 4 before connection 72, 73 of a torque-consuming unit 3, 23 and on the other hand, in conjunction with the electronic control unit 33, the connection 72, 73 of the PTO shafts 14, 19 and, after the connection 72 , 73 of the at least one unit 3, 23, a certain energy can set eefficient power value P on the drive unit 4.
- the electronic control unit 33 although a signal 43 via the data line 44 for connecting a or both PTOs 14, 19 receives from the operating device 34, but the electronic control unit 33 no connection 72, 73 directly more performs, but only an activation permission 45 via the CAN bus 42 (Controller Area Network) by the control and evaluation unit 32 requests , Simultaneously with the activation signal 43 of the connection 72, 73 to the electronic control unit 33, the control and evaluation unit 32 receives an activation request 46 from the operating device 34 via the data line 39.
- This activation request 46 which is sent to the control and evaluation unit 32, triggers a sequence of different Inquiries, which must first be obtained by the control and evaluation unit 32, evaluated and implemented.
- the tractor 2 is in the query in an operating mode, which is referred to as driving without field operation.
- the PTO shafts 14, 19 are inoperative because they are mechanically separated, for example, by disengaging gears in the gear 17, 22, or electromechanically by disengaging an electrically actuated clutch 24, 25, the drive train 16, 21 of the engine output member 15, 20.
- the driving operation is selected as a typical case because the tractor 2, for example, often runs on a road surface, although the tractor 2 pulls a trailer or an agricultural aggregate 3, 23 tows at non-operational PTO shaft 14, 19 or the tractor performs fieldwork that does not require a PTO shaft 14, 19 requires.
- the sensor 40 is queried via the data line 41.
- the connected to the PTO shaft 14, 19 unit 3, 23 is detected and reported to the control and evaluation unit 32 via the sensor 40.
- the control and evaluation unit 32 contains for each connectable to the vehicle 1 unit 3, 23 an editable file 53, which is stored in a program directory 52 in the control and evaluation unit 32.
- a specific file 53, 53 ', 53 ", etc. is assigned to each different aggregate up to 53 high N.
- a file 53 has a characteristic field 55. In this characteristic field 55, for each unit 3, 23 the power requirement, resp The associated engine torque requirement, stored or stored in the form of operating points II to IV 65, 66, 67.
- a sensor 50 for determining the first operating point I 64 detects the engine speed n 56 and reports it via the data line 51 to the control and evaluation unit 32. Furthermore, to determine the first operating point I 64 via the torque sensor 27, the associated Motor torque M 57 determined and also reported via the data line 29 to the Drivelie management 32. From the two parameters is the first operating point I 64 calculated and entered in the characteristic field 55.
- motor characteristics 61, 62, 63 are plotted in a characteristic field 55 and stored in a program directory 52.
- Each of the power take-offs 14, 19 connectable unit 3, 23 has when connecting and using in field operation a characteristic power requirement. This characteristic power requirement is referred to as operating points I 64 to IV 67 registered in such a characteristic field 55.
- Each different unit 3, 23 thus has its own characteristic field 55 with its own characteristic operating points II 65, III 66, IV 67th
- control and evaluation unit 32 will select a different characteristic (gain curve) 61, 62, 63 and thus the power range I, II, III 58, 59, 60 of the drive unit 4 change.
- a change in the fuel and air supply 49 for the drive unit 4 causes a change in the engine speed n 56 and / or the motor torque M 57th to enter the higher power range II, III 59, 60 (see FIG. 3 ) to get.
- a check is made via the torque sensor 27 and the rotational speed sensor 50.
- the control and evaluation unit 32 transmits via the CAN as a result of the activation request 46 present by the electronic control unit 33 -Bus 42 an activation release 47 to the electronic control unit 33. Based on this activation release 47, the electronic control unit 33 will cause a connection 72, 73 of the PTO 14, 19, whereby the connected to the rear 13 and / or the front 18 unit 3, 23 its Can start operation.
- FIG. 4 refers to.
- FIG. 4 From the Figure 4 are in a schematic representation of the motor control concept 30 according to the invention underlying operating points I to IV 64, 65, 66, 67, plotted in a diagram 54, can be seen.
- the values of the operating points 64, 65, 66, 67 from the diagram 54 are used to control the drive unit 4.
- the diagram 54 contains a characteristic field for this purpose 55 with a horizontal coordinate X, which shows the engine speed n 56 and a vertical coordinate Y, which indicates the motor torque M 57. Between the two coordinates n 56 and M 57 are the different power ranges I to III 58, 59, 60 of the drive unit 4.
- the three power ranges I to III 58, 59, 60 are represented by the three characteristic curves (gain curves) 61, 62, 63 the drive unit 4 on the one hand limited and on the other hand separated.
- various operating points I to IV 64, 65, 66, 67 corresponding to a power value P are included.
- the first power value P is composed of the engine torque M 57 and the engine speed n 56 of the drive unit 4 and corresponds to the first operating point I 64.
- the engine speed n 56 from the first operating point I 64 was, as from FIG. 3 can be seen, determined by the speed sensor 50 and taken over the data line 51 from the control and evaluation unit 32.
- the motor torque M 57 from the first operating point I 64 was, as also from the FIG. 3 can be seen, measured by the torque sensor 27 and fed as torque signal 28 via the data line 29 of the control and evaluation unit 32 for further processing and accepted.
- the determined engine speed n 56 and the motor torque M 57 are used as the starting point for controlling the drive unit 4.
- This operating point I 64 has a relatively low motor torque M 57 in the first power range I 58.
- the control and evaluation unit 32 increases the engine speed n 56 in a first step.
- the engine speed n 56 of the first operating point I 64 is up to the predetermined in the characteristic field 55 engine speed n 56, which represents the second operating point II 65, changed.
- the second operating point II 65 is thus achieved via the control of the drive unit 4 by the control and evaluation unit 32. Since the power P of the drive unit 4, or the motor torque M 57, but has not yet been increased, a connection of an energy consumer would now have a load-dependent "stalling" of the drive unit result. Therefore, it is necessary that the motor torque M 57 of the drive unit 4 is increased by the control and evaluation unit 32.
- the motor torque M 57 is increased in the drive unit 4.
- the motor torque increase is again effected by driving the drive unit 4 with the aid of the control and evaluation unit 32.
- the control and evaluation unit 32 contains a power value P.
- Power value P is stored in the characteristic field 55 of a file 53. This file 53 is responsible for the arranged at the rear end 13 of the tractor 2 mower 3.
- the increase in the engine torque M 57 is necessary to the expected additional power requirements, the connection at the connection 72, 73 of the PTO shaft 14, 19 unit , 23 is required to already stock.
- the increase in the engine torque 57 is achieved in that the operating point II 65 of the drive unit 4 from the power range I 58 in the power range III 60, so over two characteristics (gain curves) I, II 61, 62 away, is shifted. For this it is necessary to increase the power P of the motor. Since the physical quantity power P is proportional to the physical quantity motor torque M, the total torque to be applied by the drive unit 4 can also be set here instead of the total power requirement. Based on the, from the operating point III 66 predetermined total power demand or of the total applied motor torque M 57, the power P of the drive unit 4 is increased according to the responsible program step in the control and evaluation unit 32. The engine speed n 56 is kept constant, only the motor torque M 57 is increased.
- At least one of the motor output element 15, 20 arranged torque sensors 27 is queried via the data line 29.
- the measured torque signal 28 is transmitted to the control and evaluation unit 32 for evaluation.
- the control and evaluation unit 32 controls, via a data line 48, in a manner known per se, a fuel and an air supply 49 of the drive unit 4, insofar as the drive unit 4 is an internal combustion engine 5. If the power value P determined by the torque sensor 27 coincides with the predetermined power value P from the operating point III 66, the electronic control unit 33 receives the activation release 47 for connecting the PTO shafts 14, 19. If the power value P has not yet been reached or exceeded , the control and evaluation unit 32 regulates the fuel and the air supply 49 until the power value P determined by the torque sensor 27 coincides with the power value P stored in the characteristic field 55.
- the connected unit 3, 23 is put into operation.
- the predetermined power value P of the operating point III 66 of the drive unit 4 is now automatically shifted to the operating point IV 67,.
- the shift again takes over the control and evaluation unit 32, according to the stored specifications in the relevant for the connected unit 3, 23 file 53.
- the file 53 contains a stored in the characteristic field 55 Power value P in the operating point IV 67.
- the operating point IV 67 is located in the power range II 59 between the characteristic I (gain curve I) 61 and the characteristic II (gain curve II) 62.
- the operating point IV 67 is thus in a lower power range II 59 than that Operating point III 66.
- the operating point IV 67 corresponds to the power P which the drive unit 4 needs to drive and operate the units 3, 23 during field operation in order to reliably determine a speed-stable drive unit 4.
- the motor control concept 30 impressively shows, as can be seen from the diagram 54, that the drive unit 4 always operates in a safe power range I, II, II 58, 59, 60, the operating points I to IV 64, 65, 66, 67 always allow an energy-efficient operation of the drive unit 4 and thus reduce fuel consumption.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Motorsteuerungskonzept für ein Fahrzeug, außerdem ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Motorsteuerungskonzept und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Motorsteuerungskonzeptes.The present invention relates to an engine control concept for a vehicle, in addition to a vehicle having an engine control concept according to the invention and a method for operating such an engine control concept.
Allgemein bezieht sich die Erfindung auf Motorfahrzeuge, die auf dem Gebiet der Land- und Forstwirtschaft, der Verarbeitung von Ernteerzeugnissen und zur Bodenbearbeitung eingesetzt werden. Vorzugsweise handelt es sich dabei, ohne eine Einschränkung damit vorzunehmen, um Traktoren und/oder Schlepper.In general, the invention relates to motor vehicles which are used in the field of agriculture and forestry, the processing of crop products and tillage. Preferably, without limitation, it involves tractors and / or tractors.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Motorsteuerungskonzept für ein Fahrzeug, das eine Antriebseinheit aufweist, vorzugsweise einen Verbrennungsmotor, und ein Getriebe zwischen einem Motorausgangselement der Antriebseinheit und einer, mit dem Boden in Eingriff stehenden Antriebsvorrichtung, gemäß dem Anspruch 1.More particularly, the invention relates to an engine control concept for a vehicle having a drive unit, preferably an internal combustion engine, and a transmission between an engine output member of the drive unit and a ground engaging drive apparatus according to claim 1.
Solche Fahrzeuge sind mit Antriebseinheiten nicht nur für den Fahrbetrieb, sondern auch für die zusätzlich anschließbaren Aggregate ausgestattet. Unter Aggregaten werden alle Zusatzgeräte verstanden, die an eine Antriebseinrichtung eines Traktors und/oder Schleppers anschließbar sind. Die Zusatzgeräte sind über einen zuschaltbaren Antriebsstrang, wobei es sich dabei um eine Zapfwelle handeln kann, mit der Antriebseinheit verbunden. Das Zu- oder Abschalten einer oder beider Zapfwellen an die Antriebseinheit erfolgt in der einfachen Ausführung über eine Steuer- und Regeleinrichtung.Such vehicles are equipped with drive units not only for driving, but also for the additionally connectable units. Aggregates are understood to mean all additional devices which can be connected to a drive device of a tractor and / or tractor. The accessories are connected via a switchable drive train, which may be a PTO, connected to the drive unit. The connection or disconnection of one or both power take-offs to the drive unit takes place in the simple embodiment via a control and regulating device.
Aus dem Stand der Technik sind, zur Steuerung von Antriebseinheiten, verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt. Beispielsweise wird das Handsteuerelement (Handgashebel) gewöhnlich zum Einstellen der Motordrehzahl, entsprechend dem über die Zapfwelle angetriebenen Aggregat, verwendet. Nach dem Einstellen der Motordrehzahl kann das elektronische Steuersystem, zum Halten der Motordrehzahl, vorrangig vor der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeuges, welche durch Wählen eines Übersetzungsverhältnisses gewählt wurde, eingesetzt werden.From the prior art, various methods and devices are known for controlling drive units. For example, the hand control (hand throttle) is usually used for adjusting the engine speed, according to the power-driven via the PTO unit. After adjusting the engine speed, the electronic control system may be used to maintain the engine speed, prior to the vehicle speed of the vehicle selected by selecting a gear ratio.
Wenn sich aber, zum Beispiel während des Mähens, ändernde Belastungen ergeben, kann es sein, dass der Fahrer eingreifen muss, um die Motordrehzahl und somit die Zapfwellendrehzahl konstant zu halten. Zum Eingreifen gibt es vielerlei Gründe, z.B. das Steigern oder das Verringern der Fahrzeuggeschwindigkeit, das Wechseln der Getriebestufe oder die unterschiedliche Belastung an der Zapfwelle.But if, for example, during mowing, changing loads arise, it may be that the driver must intervene to keep the engine speed and thus the PTO speed constant. There are many reasons for intervention, e.g. increasing or decreasing the vehicle speed, changing the gear stage or the different load on the PTO shaft.
Um ein Absinken der Motordrehzahl an einer Antriebseinheit, infolge des Zuschaltens eines zusätzlichen Aggregates aufgrund der zusätzlichen Leistungsanforderung, zu vermeiden, offenbart die
Der Nachteil des vorgenannten Motorsteuerungsverfahrens besteht darin, dass sich das System nicht selbständig in einem optimalen, energieeffizienten Leistungsbereich regeln lässt bzw. optimale Betriebspunkte für die Antriebseinheit eingestellt werden können. Unter einem Betriebspunkt wird der Leistungswert P verstanden, der sich aus der Motordrehzahl und dem Motordrehmoment ergibt. Eine optimale Zusammenarbeit zwischen der Steuer- und Regelungseinrichtung und der Antriebseinheit ist somit nicht gegeben. Die Antriebseinheit kann zwar während des Feldbetriebes in Betriebspunkten betrieben werden, weil der Antriebseinrichtung jeweils die benötigte Antriebsleistung zur Verfügung gestellt wird. Die zur Verfügung gestellte Antriebsleistung ist aber unabhängig davon, ob die Antriebseinheit in einem eher günstigen oder eher ungünstigen Leistungs- und Wirtschaftlichkeitsbereich arbeitet. Eine kraftstoffsparende Betriebstätigkeit der Antriebseinheit kann aufgrund der Vorgaben des Steuerungsverfahrens und der sich daraus ergebenden Zusammenarbeit mit der Antriebseinheit und aufgrund der Antriebseinheit selbst, nicht erreicht werden.The disadvantage of the aforementioned engine control method is that the system can not be controlled independently in an optimal, energy-efficient power range or optimal operating points for the drive unit can be adjusted. An operating point is understood to mean the power value P, which results from the engine speed and the engine torque. An optimal cooperation between the control and regulating device and the drive unit is thus not given. Although the drive unit can be operated at operating points during field operation, because the drive device in each case the required drive power is provided. However, the provided drive power is independent of whether the drive unit operates in a rather favorable or rather unfavorable performance and efficiency range. A fuel-saving operation of the drive unit can not be achieved due to the specifications of the control method and the resulting cooperation with the drive unit and due to the drive unit itself.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Motorsteuerungskonzeptes vorzuschlagen, bei der das Motordrehmoment und die Motordrehzahl der Antriebseinheit beim Zuschalten und während des Betriebes eines angeschlossenen Aggregates in nahezu optimalen Betriebspunkten betrieben werden kann, um den unterschiedlichen Leistungsanforderungen, die durch die Zuschaltung von Aggregaten an die Antriebseinheit entstehen, mit größtmöglichem kraftstoffsparendem Betrieb gerecht zu werden.The invention is therefore based on the object to avoid the disadvantages known in the prior art and to propose an apparatus and a method for operating such an engine control concept, in which the engine torque and the engine speed of the drive unit when connecting and during operation of a connected unit in almost optimal operating points can be operated to meet the different performance requirements that result from the connection of aggregates to the drive unit, with the greatest possible fuel-efficient operation.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachstehenden Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention this problem is solved by the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the following subclaims and the following description.
Die Lösung der Aufgabe besteht also darin, den Nachteil zu vermeiden, der heute bei den vorhandenen Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung von Antriebseinheiten für Fahrzeuge, bei der Zuschaltung von Aggregaten entsteht, und ein erfindungsgemäßes Motorsteuerungskonzept für ein Fahrzeug zu entwickeln, wobei das Fahrzeug eine Antriebseinheit, vorzugsweise einen Verbrennungsmotor, und einen mit dieser in Wirkverbindung stehenden Antriebsstrang aufweist. Der Antriebsstrang besteht beispielsweise aus einem Getriebe, welches zwischen einem Motorausgangselement der Antriebseinheit und einer mit dem Boden in Eingriff stehenden Antriebsvorrichtung angeordnet ist, wobei der Antriebsstrang eine Vielzahl von Leistungsverbrauchern, nachstehend als Aggregate bezeichnet, und ein oder mehrere Laufräder tragende Fahrzeugachsen, aufweist. Das Fahrzeug umfasst weiterhin eine Front- und eine Heckzapfwelle, die von der Antriebseinheit in einem festen Verhältnis der Motordrehzahl antreibbar ist, wobei das Motorsteuerungskonzept zumindest eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung umfasst, die über eine Steuervorrichtung verfügt, welche betätigbar ist, um eine Aktivierungsanforderung an die elektronische Steuer- und Regeleinrichtung bereitzustellen.The solution of the problem is therefore to avoid the disadvantage that arises today in the existing methods and devices for controlling drive units for vehicles, in the connection of aggregates, and to develop an inventive engine control concept for a vehicle, wherein the vehicle is a drive unit , preferably an internal combustion engine, and having a drive train operatively connected thereto. The powertrain consists, for example, of a transmission which is arranged between an engine output element of the drive unit and a ground engaging drive device, wherein the driveline comprises a plurality of power consumers, hereinafter referred to as aggregates, and one or more wheels carrying vehicle axles. The vehicle further includes front and rear PTOs drivable by the propulsion unit at a fixed ratio of engine speed, the engine management concept comprising at least one electronic control and command device having a controller operable to respond to an activation request to provide the electronic control and regulating device.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass eine Steuervorrichtung, die eine Aktivierungsanforderung direkt an die Steuer- und Regeleinrichtung, zum Zuschalten eines Aggregates, sendet, umgehend eine Zuschaltung der Zapfwelle veranlasst, wodurch die Motordrehzahl aufgrund der zusätzlichen Leistungsanforderung, unmittelbar stark absinkt. Zur Vermeidung dieses Nachteiles wird vorgeschlagen, das erfindungsgemäße Motorsteuerungskonzept, bestehend aus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verwenden. Die Vorrichtung umfasst eine Steuervorrichtung und eine Steuer-und Regeleinrichtung. Die Steuer- und Regeleinrichtung reagiert auf die Aktivierungsanforderung von der Steuervorrichtung und führt, vor der Zuschaltung der energieverbrauchenden Aggregate, die Antriebseinheit in einen Leistungsbereich, der nicht nur ein Absinken der Motordrehzahl verhindert, sondern auch einen energieeffizienten Betriebspunkt aufweist. Um dieses zu erreichen, sind in der Steuer- und Regeleinrichtung Kennlinien zur Abschätzung des Energiebedarfes eines oder mehrerer Leistungsverbraucher, in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebsparametern des jeweiligen Leistungsverbrauchers, hinterlegt. Nach der Aktivierung der Zuschaltung zumindest eines Leistungsverbrauchers passt die Steuer- und Regeleinrichtung vor der Zuschaltung des zumindest einen Leistungsverbrauchers selbständig den Leistungswert P der Antriebseinheit an. Der Leistungswert P wird aus den hinterlegten Kennlinien, zur Abschätzung des Energiebedarfes des zumindest einen Leistungsverbrauchers ausgewählt und das nach der Zuschaltung des zumindest einen angeschlossenen Leistungsverbraucher der Leistungswert P angepasst wird.It is known from the prior art that a control device, which sends an activation request directly to the control unit, for switching on an aggregate, promptly causes a connection of the PTO, whereby the engine speed drops due to the additional power requirement, immediately. To avoid this disadvantage, it is proposed to use the motor control concept according to the invention, consisting of a device according to the invention. The device comprises a control device and a control and regulating device. The control and regulating device responds to the activation request from the control device and, before the energy consuming units are switched on, leads the drive unit into a power range which not only prevents the engine speed from falling, but also has an energy-efficient operating point. To achieve this, characteristic curves for estimating the energy requirement of one or more power consumers, depending on one or more operating parameters of the respective power consumer, are stored in the control and regulating device. After activation of the connection of at least one power consumer, the control and regulating device independently adapts the power value P of the drive unit before the at least one power consumer is switched on. Of the Power value P is selected from the stored characteristic curves, for the estimation of the energy requirement of the at least one power consumer, and the power value P is adjusted after the connection of the at least one connected power consumer.
In einer anderen Ausführung ist die Steuer- und Regeleinrichtung intern mit einer speicherprogrammierbaren elektronischen Steuer- und Auswerteeinheit und einer elektronischen Steuereinheit ausgestattet. Bei Betätigung der Steuervorrichtung stellt diese gleichzeitig eine Aktivierungsanforderung an die elektronische Steuereinheit und an die speicherprogrammierbare Steuer- und Auswerteeinheit in der Weise bereit, dass die elektronische Steuereinheit, vor Zuschaltung des zumindest einen Leistungsverbrauchers, die Anfrage einer Aktivierungserlaubnis an die speicherprogrammierbare elektronische Steuer- und Auswerteeinheit stellt, woraufhin die speicherprogrammierbare elektronische Steuer- und Auswerteeinheit selbständig den Leistungswert P der Antriebseinheit vor Zuschaltung eines Leistungsverbrauchers verändert und nach der Veränderung eine Aktivierungsfreigabe an die elektronische Einheit bereitstellt.In another embodiment, the control and regulating device is internally equipped with a programmable electronic control and evaluation unit and an electronic control unit. Upon actuation of the control device, this simultaneously provides an activation request to the electronic control unit and to the programmable control and evaluation unit in such a way that the electronic control unit, before the at least one power consumer, the request of an activation permission to the programmable electronic control and evaluation unit whereupon the programmable electronic control and evaluation unit independently changes the power value P of the drive unit prior to the connection of a power consumer and, after the change, provides an activation enable to the electronic unit.
Bevor die Steuer- und Regeleinrichtung tatsächlich eine Zuschaltung der Zapfwellen, vornimmt, beispielsweise über das Ankuppeln mit Hilfe einer elektromagnetischen Kupplung, hat die Steuer- und Regeleinrichtung für die Steuerung der Antriebseinheit das für das jeweilige angeschlossene Aggregat hinterlegte Kennlinienfeld zur Benutzung heranzuziehen und die darin enthaltenen Betriebspunkte II bis IV umzusetzen. Vor der Umsetzung der Betriebspunkte II bis IV hat die Steuer- und Regeleinrichtung die aktuellen Leistungswerte P des ersten Betriebspunktes I zu ermitteln, die sich aus dem normalen Fahrbetrieb des Traktors oder Schleppers ergeben. Zur Ermittlung der aktuellen Daten der Antriebseinheit für den ersten Betriebspunkt I greift die Steuer- und Regeleinrichtung, aufgrund der Anfrage von der elektronischen Steuereinheit, einerseits auf verschiedene Sensoren, beispielsweise den Drehmomentsensor und den Motordrehzahlsensor zu, die im Fahrzeug an der Antriebseinheit angeordnet sind und andererseits auf eine spezifische, editierbare Datei zu, die ein Kennlinienfeld des angeschlossenen Aggregates enthält, welches über eine Aggregatsensorik ermittelt wurde und in einem Programmverzeichnis gespeichert ist. In einer editierbaren Datei sind die charakteristischen Daten eines angeschlossenen Aggregates hinterlegt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Dateien mit dem entsprechenden Kennlinienfeld und den darin hinterlegten Betriebspunkten auch über das Internet bezogen und im Programmverzeichnis gespeichert werden. Die von den Sensoren ermittelten Daten werden ausgewertet und aus den Leistungswerten wird von der speicherprogrammierbaren Steuer- und Auswerteeinheit ein erster Leistungswert P berechnet, welcher den ersten Betriebspunkt I ergibt. Der berechnete Betriebspunkt I wird im Kennlinienfeld in einer dem angeschlossenen Aggregat zugehörigen editierbaren Datei eingetragen, von dem aus die Leistung der Antriebseinheit, mit Hilfe der Steuer- und Auswerteeinheit, über einen in der Datei hinterlegten Betriebspunkt II bis zum hinterlegten Betriebspunkt III geregelt wird.Before the control and regulation device actually makes a connection of the PTO, for example, via the coupling with the aid of an electromagnetic clutch, the control and regulating device for controlling the drive unit has to use the stored for the respective aggregate aggregate field for use and contained therein Implement operating points II to IV. Before the implementation of the operating points II to IV, the control and regulating device has to determine the current power values P of the first operating point I, which result from the normal driving operation of the tractor or tractor. To determine the current data of the drive unit for the first operating point I accesses the control and regulating device, due to the request from the electronic control unit, on the one hand to various sensors, such as the torque sensor and the engine speed sensor, which are arranged in the vehicle on the drive unit and on the other to a specific, editable file that contains a characteristic field of the connected aggregate, which was determined by an aggregate sensor and stored in a program directory. An editable file contains the characteristic data of a connected aggregate. In an advantageous embodiment, the files with the corresponding characteristic field and the operating points stored therein can also be obtained via the Internet and stored in the program directory. The data determined by the sensors are evaluated and from the power values, a first power value P is calculated by the programmable logic controller and evaluation unit, which results in the first operating point I. The calculated operating point I is entered in the characteristic field in an editable file associated with the connected unit, from which the power of the drive unit is regulated by means of the control and evaluation unit via an operating point II stored in the file up to the stored operating point III.
D.h., die in einem Programmverzeichnis hinterlegte editierbare Datei enthält des Weiteren in vorteilhafter Ausgestaltung Motorkennlinien und die zum Regeln der Antriebseinheit hinterlegten Betriebspunkte II bis IV. Die Betriebspunkte II bis IV werden für die Zuschaltung und den Betrieb des angeschlossenen Aggregates benötigt. Jedes an die Zapfwellen anschließbare Aggregat besitzt beim Zuschalten und der Benutzung im Feldbetrieb einen charakteristischen Leistungsbedarf. Dieser charakteristische Leistungsbedarf ist als Betriebspunkt II bis IV in einer solchen editierbaren Datei eingetragen. Einem Aggregat, beispielsweise bestehend aus einem Heckmähwerk, ist eine Datei mit charakteristischen Betriebspunkten in einem Kennlinienfeld zugeordnet. Das gleiche betrifft auch ein Aggregat, beispielsweise ein Vorsatzgerät in Form eines Frontmähwerkes, welchem eine Datei zugeordnet ist. Sind beide Aggregate im Einsatz, also beide Zapfwellen mit einem leistungsverbrauchenden Aggregat belegt, gibt es eine weitere Datei, die zum Leistungsbedarf zweier zuzuschaltender Aggregate charakteristische Betriebspunkte II bis IV aufweist.In other words, in an advantageous embodiment, the editable file stored in a program directory also contains motor characteristics and the operating points II to IV stored for controlling the drive unit. The operating points II to IV are required for the connection and operation of the connected unit. Each unit that can be connected to the PTO has a characteristic power requirement when connected and used in field operation. This characteristic power requirement is entered as operating point II to IV in such an editable file. An aggregate, for example comprising a rear mower, is assigned a file with characteristic operating points in a characteristic field. The same also applies to an aggregate, for example an attachment in the form of a front mower, to which a file is assigned. If both units are in use, ie both PTOs are occupied by a power-consuming unit, there is another file that has characteristic operating points II to IV for the power requirement of two aggregates to be connected.
In der vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Steuer- und Regeleinrichtung, bzw. die Steuer- und Auswerteeinheit, die Antriebseinheit, ausgehend von dem ermittelten Betriebspunkt I, mit Hilfe der Regelung der Kraftstoff-und Luftzufuhr, automatisch über den charakteristischen Betriebspunkt II zum Betriebspunkt III führt. Der Betriebspunkt III ist einerseits in einem Leistungsbereich der Antriebseinheit angeordnet, der, nach Zuschaltung des an den Zapfwellen befindlichen Aggregates, eine lastabhängige Motordrehzahlreduzierung vermeidet und andererseits in einem effizienten Bereich mit relativ niedrigem Kraftstoffverbrauch liegt. D.h., der optimierte Betriebspunkt III ist oberhalb des zu erwartenden Drehmoment- und des Drehzahlbedarfs des zuzuschaltenden Aggregates in einem energieeffizienten Bereich des Kennlinienfeldes, zum Regeln der Antriebseinheit, hinterlegt. Einer der erfindungsgemäßen Schritte besteht also darin, die Leistungswerte der Antriebseinheit bis zu dem optimierten Betriebspunkt III, vorgegeben im Kennlinienfeld einer Datei, anzuheben, bevor das leistungsverbrauchende Aggregat zugeschaltet wird. Die Zuschaltung eines Aggregates kann über eine für die Zapfwellen vorgesehene Kupplung erfolgen.In the advantageous development it is provided that the control and regulating device, or the control and evaluation unit, the drive unit, starting from the determined operating point I, with the aid of the regulation of the fuel and air supply, automatically leads to the operating point III via the characteristic operating point II. The operating point III is arranged on the one hand in a power range of the drive unit, which avoids a load-dependent engine speed reduction, after switching on the unit located at the PTO and on the other hand is in an efficient area with relatively low fuel consumption. That is, the optimized operating point III is above the expected torque and the rotational speed requirement of zuzuschaltenden aggregate in an energy-efficient region of the characteristic field, for controlling the drive unit deposited. One of the steps according to the invention therefore consists in raising the power values of the drive unit up to the optimized operating point III, predetermined in the characteristic field of a file, before the power-consuming unit is switched on. The connection of an aggregate can be done via a provided for the PTO clutch.
Nachdem die Antriebseinheit den Leistungswert P des Betriebspunktes III bei der Motordrehzahl und bei dem Motordrehmoment erreicht hat, wobei dieser Betriebszustand der Antriebseinheit über die Auswertung der Meßergebnisse der Sensoren von der Steuer- und Auswerteeinheit kontrolliert wird, sendet die speicherprogrammierbare Steuer- und Auswerteeinheit eine Aktivierungsfreigabe an die elektronische Steuereinheit. Die elektronische Steuereinheit veranlasst daraufhin die Zuschaltung einer oder beider Zapfwellen, bzw. die Zuschaltung zumindest eines Leistungsverbrauchers, je nachdem was die Aggregatsensorik vorher an Belegung an der Zapfwelle ermittelt und an die Steuer- und Auswerteeinheit gemeldet hat. Die Aktivierungsfreigabe beinhaltet also auch die Information, welche der beiden Zapfwellen oder ob beide Zapfwellen zugeschaltet werden sollen.After the drive unit has reached the power value P of the operating point III at the engine speed and the engine torque, this operating state of the drive unit is controlled by the evaluation of the measurement results of the sensors of the control and evaluation, the programmable logic control and evaluation sends an activation release the electronic control unit. The electronic control unit then causes the connection of one or both power take-offs, or the connection of at least one power consumer, depending on what the aggregate sensor previously determined to occupy the PTO and reported to the control and evaluation. The activation release thus also includes information about which of the two PTOs or whether both PTOs are to be switched on.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Schritt besteht darin, dass nach der Zuschaltung des zumindest einen angeschlossenen Leistungsverbrauchers, bzw. Aggregates, die speicherprogrammierbare Steuer- und Auswerteeinheit die Antriebseinheit, ausgehend vom Leistungswert P im Betriebspunkt III, automatisch zum Leistungswert P im Betriebspunkt IV zurückführt, wobei ein Wechsel des Leistungsbereiches bzw. einer Verstärkungskurve, nachstehend als Kennlinie bezeichnet, zu einem niedrigeren Leistungsbereich erfolgt. Nähere Angaben hierzu können der Figurenbeschreibung 3 und 4 entnommen werden. Diese Rückführung vom Betriebspunkt III zum Betriebspunkt IV entspricht der Einlaufphase des Aggregates, wobei diese Rückführung von den, das Motorsteuerungskonzept kontrollierenden Sensoren, überwacht wird.Another inventive step is that after the connection of the at least one connected power consumer, or aggregate, the programmable logic controller and evaluation unit, the drive unit, starting from the power value P in the operating point III, automatically returns to the power value P in the operating point IV, with a change of Leistungsbereiches or a gain curve, hereinafter referred to as a characteristic, takes place at a lower power range. Further details can be found in the
Der Betriebspunkt IV liegt einerseits in einem Leistungsbereich der Antriebseinheit, der dem im Einsatz befindlichen Aggregat entspricht und eine lastabhängige Motordrehzahlreduzierung vermeidet und andererseits in einem effizienten Bereich mit relativ niedrigem Kraftstoffverbrauch. D.h., der optimierte Betriebspunkt IV ist oberhalb des zu erwartenden Drehmoment- und des Drehzahlbedarfs des im Betrieb befindlichen Aggregates, in einem energieeffizienten Bereich des Kennlinienfeldes, zum Regeln der Antriebseinheit, hinterlegt. D.h., die speicherprogrammierbare Steuer- und Auswerteeinheit regelt den Betriebspunkt IV in einem energieeffizienten Leistungsbereich II, der immer oberhalb des vom Aggregates benötigten Leistungswert P liegt.The operating point IV is on the one hand in a power range of the drive unit, which corresponds to the unit in use and avoids a load-dependent engine speed reduction and on the other hand in an efficient area with relatively low fuel consumption. In other words, the optimized operating point IV is stored above the expected torque and rotational speed requirement of the unit in operation in an energy-efficient region of the characteristic field for controlling the drive unit. That is, the programmable logic controller and evaluation unit regulates the operating point IV in an energy-efficient power range II, which is always above the power value P required by the unit.
Vorteilhafterweise ist der Betriebspunkt IV derart optimiert, dass die Antriebseinheit die Motordrehzahl stabil und den Kraftstoffverbrauch niedrig halten kann. Das erfindungsgemäße Motorsteuerungskonzept hat vor allem den Vorteil, dass die Antriebseinheit des Traktors oder Schleppers immer sicher in einem Leistungsbereich arbeitet, der einerseits relativ weit über dem erforderlichen Leistungsbereich liegt, so dass ein Absinken der Motordrehzahl ausgeschlossen ist und andererseits aber eine energieeffiziente Betriebsweise ermöglicht. Dazu führt die Steuer- und Regeleinrichtung, bzw. die speicherprogrammierbare Steuer- und Auswerteeinheit immer den höheren Leistungswert P des Betriebspunktes III an den Betriebspunkt IV, den tatsächlichen, durch den Fahrbetrieb und den im Einsatz befindlichen Aggregat benötigten Leistungswert P, "von oben kommend", heran. "Von oben kommend" bedeutet, dass das Motordrehmoment und die Motordrehzahl der Antriebseinheit, aufgrund des Motorsteuerungskonzeptes, vor dem Zuschalten eines Aggregates, selbständig auf einen höheren Leistungswert P gebracht wird, als von dem Aggregat benötigt. Nach dem Zuschalten des Aggregates wird der Leistungswert P der Antriebseinheit dann selbständig in einen Leistungsbereich zurückgefahren, bei dem das Aggregat noch sicher und damit ohne Leistungsverlust betrieben werden kann.Advantageously, the operating point IV is optimized such that the drive unit can keep the engine speed stable and fuel consumption low. Above all, the engine control concept according to the invention has the advantage that the drive unit of the tractor or tractor always operates safely in a power range which, on the one hand, is relatively far above the required power range, so that a decrease in the engine speed is ruled out and, on the other hand, enables an energy-efficient mode of operation. For this purpose, the control and regulating device, or the programmable logic controller and evaluation always leads the higher power value P of the operating point III to the operating point IV, the actual, required by the driving and the unit in use power value P, "coming from above" , on. "Coming from above" means that the engine torque and the engine speed of the drive unit, due to the engine control concept, before the connection of an aggregate, is automatically brought to a higher power value P than needed by the aggregate. After connecting the unit, the power value P of the drive unit is then automatically reduced to a power range in which the unit can be operated safely and thus without loss of power.
In einem weiteren erfinderischen Schritt kann der Betriebspunkt IV der Antriebseinheit, welcher einem Arbeitspunkt entspricht, der sich aus dem Fahrbetrieb und dem Betrieb des Aggregates zusammensetzt, durch die Steuer- und Regeleinrichtung selbständig korrigiert werden. Dieser Vorgang sei anhand eines Beispiels aufgeführt. Z.B. soll die Fahrzeuggeschwindigkeit des Traktors 10 km/h betragen und es soll ein Aggregat zugeschaltet werden. Der Leistungswert P der Antriebseinheit entspricht beim Fahrbetrieb dabei dem Betriebspunkt I (siehe hierzu die Angaben in der
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Fahrzeug gemäß Anspruch 9 vorgesehen.According to a further aspect of the invention, a vehicle according to
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens des Motorsteuerungskonzeptes für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1, in Anspruch 11, vorgeschlagen. Die Vorrichtung kann das Betreiben des Motorsteuerungskonzeptes aufweisen, in der die verschiedenen Steuerungen auf Eingänge von der Steuervorrichtung reagieren, um Ausgangssignale an eine Antriebseinheit bereitzustellen und um den Leistungswert P der Antriebseinheit zu verändern. Eine Vorrichtung zum Betreiben eines Motorsteuerungskonzeptes für ein Fahrzeug wird nachstehend beschrieben.In a further aspect of the invention, an apparatus for carrying out the method of the engine control concept for a vehicle according to claim 1, in
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens des Motorsteuerungskonzeptes umfasst ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug eine Antriebseinheit, vorzugsweise einen Verbrennungsmotor, einen mit diesem in Wirkverbindung stehenden Antriebsstrang, wobei der Antriebsstrang eine Vielzahl von Leistungsverbrauchern und ein oder mehrere Laufräder tragende Fahrzeugachsen und zumindest eine Steuer- und Regeleinrichtung aufweist und die Steuer- und Regeleinrichtung über eine Steuervorrichtung verfügt, welche betätigbar ist, um eine Aktivierungsanforderung an eine Steuer- und Regeleinrichtung bereitzustellen. Nach der Bereitstellung der Aktivierungsanforderung zur Zuschaltung mindestens eines angeschlossenen Leistungsverbrauchers, nimmt die Steuer- und Regeleinrichtung, vor der Zuschaltung des Leistungsverbrauchers, eine Verifizierung des Leistungsverbrauchers vor und ordnet dem Leistungsverbraucher eine zugehörige Datei zu. Die Datei enthält Kennlinien mit charakteristischen Betriebspunkten I-IV zur Steuerung der Leistung einer Antriebseinheit. Im nächsten Schritt passt die Steuer- und Regeleinrichtung, nach der Zuordnung einer Datei, mit den in der Datei hinterlegten Daten die Leistungswerte P der Antriebseinheit an die Betriebspunkte I-III an. Dabei regelt die die Steuer- und Regeleinrichtung in einer bestimmten Reihenfolge die Leistungswerte P für die Antriebseinheit. Ausgehend von dem Betriebspunkt I führt die Steuer- und Regeleinrichtung die Antriebseinheit bis zum Betriebspunkt III. Nachdem die Antriebseinheit den Leistungswert P des Betriebspunktes III erreicht hat, veranlasst die Steuer- und Regeleinrichtung eine Zuschaltung mindestens eines angeschlossenen Leistungsverbrauchers. In einem weiteren Schritt führt die Steuer-und Regeleinrichtung, nach der Zuschaltung des zumindest einen angeschlossenen Leistungsverbrauchers, den Leistungswert P der Antriebseinheit vom Betriebspunkt III zu dem in der Datei vorgegebenen Betriebspunkt IV. Der Leistungswert P des Betriebspunktes IV entspricht dem Fahrzeug mit angeschlossenem Aggregat im Feldbetrieb. Daher ist es notwendig, dass die Steuer- und Regeleinrichtung den Betriebspunkt IV der Antriebseinheit in einem energieeffizienten Leistungsbereich II regelt, der immer oberhalb des vom Aggregat benötigten Leistungswertes P liegt.The device for carrying out the method of the engine control concept comprises a vehicle, wherein the vehicle is a drive unit, preferably an internal combustion engine, a drive train operatively connected thereto, wherein the drive train a plurality of power consumers and one or more wheels carrying vehicle axles and at least one control and Control device and the control and regulating device has a control device which is operable to provide an activation request to a control and regulating device. After providing the activation request for connecting at least one connected Power consumer, the controller performs, prior to the connection of the power consumer, a verification of the power consumer and assigns the power consumer an associated file. The file contains characteristics with characteristic operating points I-IV for controlling the power of a drive unit. In the next step, after the assignment of a file with the data stored in the file, the control and regulating device adjusts the power values P of the drive unit to the operating points I-III. In this case, the control and regulating device regulates the power values P for the drive unit in a certain order. Starting from the operating point I, the control and regulating device leads the drive unit to the operating point III. After the drive unit has reached the power value P of the operating point III, the control and regulating device initiates a connection of at least one connected power consumer. In a further step, the control and regulating device, after the connection of the at least one connected power consumers, the power value P of the drive unit from the operating point III to the operating point specified in the file IV. The power value P of the operating point IV corresponds to the vehicle with a connected unit in field operation. Therefore, it is necessary that the control device regulate the operating point IV of the drive unit in an energy-efficient power range II, which is always above the power value P required by the unit.
Ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges, vorzugsweise eines Traktors, in perspektivischer Ansicht und eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aktivierung von Leistung einer Antriebseinheit, und
- Fig. 2
- eine veranschaulichte Darstellung eines Motorsteuerungskonzeptes für ein Fahrzeug gemäß der
Figur 1 , das erfindungsgemäß mit einer ersten Ausführung einer Steuer- und Regeleinrichtung betrieben werden kann, und
- Fig. 3
- eine veranschaulichte Darstellung eines Motorsteuerungskonzeptes für ein Fahrzeug gemäß der
Figur 1 , das erfindungsgemäß mit einer zweiten Ausführung einer Steuer- und Regeleinrichtung betrieben werden kann, und - Fig. 4
- eine schematische Darstellung der, dem Motorsteuerungskonzept erfindungsgemäß zugrunde liegenden Betriebspunkte, die zum Steuern der Antriebseinheit, aufgetragen in einem Kennlinienfeld-Diagramm mit Motorkennlinien, herangezogen werden.
- Fig. 1
- a schematic representation of a vehicle, preferably a tractor, in perspective view and an inventive device for activating power of a drive unit, and
- Fig. 2
- an illustrated illustration of an engine control concept for a vehicle according to the
FIG. 1 , which can be operated according to the invention with a first embodiment of a control and regulating device, and
- Fig. 3
- an illustrated illustration of an engine control concept for a vehicle according to the
FIG. 1 , which can be operated according to the invention with a second embodiment of a control and regulating device, and - Fig. 4
- a schematic representation of the invention, the engine control concept underlying operating points, which are used to control the drive unit, plotted in a characteristic diagram with engine characteristics, used.
Die
Der Traktor 2 selbst weist innerhalb der Fahrerkabine 12, am Arbeitsplatz des Fahrers, eine Steuervorrichtung 31 auf. Die Steuervorrichtung 31 umfasst eine Bedieneinrichtung 34, welche aus einem oder mehreren verschiedenen Betätigungsmitteln bestehen kann. Die Betätigungsmittel können aus einem Betätigungsknopf 35, nachstehend als PTO-Taster bezeichnet, einem Schalter oder ähnlichem bestehen. Das Betätigungsmittel kann auch aus einem bedienbaren Terminal 36 mit einer LCD-Display-Anzeige gebildet sein. Des Weiteren kann die Bedieneinrichtung 34 ein Tastenfeld 37 für eine Geräteauswahl bzw. Aggregatauswahl aufweisen. Mit der Gerätewahltaste 38 kann das, an die Zapfwelle 14, 19 angeschlossene Aggregat, z.B. ein Mähwerk 3, 23 ausgewählt, bzw. vorgewählt werden. Die Bedieneinrichtung 34 steht bei der Betätigung der Gerätewahltaste 38 des Tastenfeldes 37, des PTO-Tasters 35 oder der Betätigung des Terminals 36 mit der, ebenfalls in der Fahrerkabine 12 angeordneten Steuer-und Regeleinrichtung 71, über eine Datenleitung 39 in Verbindung. In einer anderen Ausführung des Motorsteuerungskonzeptes 30 entfällt das Geräteauswahltastenfeld 37 in der Bedieneinrichtung 34 und wird durch eine Sensorik 40, die im Bereich der Zapfwellen 14, 19 angeordnet ist, ersetzt.The tractor 2 itself has a
Die einzelnen Elemente des erfindungsgemäßen Motorsteuerungskonzeptes 30, die in der
Aus der
Die Elemente des Motorsteuerungskonzept 30 umfassen daher eine Steuervorrichtung 31, bestehend aus einem Betätigungstaster 35, eine erste Steuer-und Regeleinrichtung 71, eine Antriebseinheit 4 und mindestens einen zuschaltbaren Leistungsverbraucher, bzw. ein Aggregat 3, 23. Die Kommunikation der Elemente untereinander erfolgt über verschiedene Datenleitungen 41, 44, 48, 51. Aus dem Motorsteuerungskonzept 30 ist ersichtlich, dass die Steuer- und Regeleinrichtung 71 einerseits eine Antriebseinheit 4 vor Zuschaltung 72, 73 eines drehmomentverbrauchenden Aggregates 3, 23 und andererseits nach der Zuschaltung 72, 73 der Zapfwellen 14, 19 steuern und regeln kann. Dazu enthält die Steuer- und Regeleinrichtung 71 hinterlegte Kennlinien 61, 62, 63. Aus den Kennlinien 61, 62, 63 werden von der Steuer- und Regeleinrichtung 71 die Leistungswerte P für die Anpassung der Antriebseinheit 4 an das zuschaltbare Aggregat 3, 23, entnommen. Nach der Zuschaltung 72, 73 eines Aggregates 3, 23 wird die Leistung der Antriebseinheit 4 an den spezifischen Verbrauch des zugeschalteten Aggregates 3, 23 angepasst. Durch verschiedene Sensoren werden die Leistungswerte der Antriebseinheit 4 überwacht und entsprechend geregelt. Die wechselseitige Zusammenarbeit der verschiedenen Elemente des Motorsteuerungskonzeptes wird in der
Aus der
Beschreibungen und Angaben zum Motorsteuerungskonzept 30 und zum Fahrzeug 1, die identisch in der
Aufgrund der vorliegenden Erfindung ist ersichtlich, dass die elektronische Steuereinheit 33 zwar ein Signal 43 über die Datenleitung 44 zum Zuschalten einer oder beider Zapfwellen 14, 19 von der Bedieneinrichtung 34 erhält, aber die elektronische Steuereinheit 33 keine Zuschaltung 72, 73 unmittelbar mehr durchführt, sondern erst eine Aktivierungserlaubnis 45 über den CAN-Bus 42 (Controller Area Network) von dem Steuer- und Auswerteeinheit 32 anfordert. Gleichzeitig mit dem Aktivierungssignal 43 der Zuschaltung 72, 73 an die elektronische Steuereinheit 33 erhält die Steuer- und Auswerteeinheit 32 eine Aktivierungsanforderung 46 von der Bedieneinrichtung 34 über die Datenleitung 39. Diese an die Steuer- und Auswerteeinheit 32 gestellte Aktivierungsanforderung 46 löst eine Folge von verschiedenen Anfragen aus, die erst von der Steuer- und Auswerteeinheit 32 eingeholt, ausgewertet und umgesetzt werden müssen. Diese Anfragen und Auswertungen, sowie die Umsetzung, nehmen eine gewisse Bearbeitungszeit in Anspruch. Aufgrund der Bearbeitungszeit in der Steuer- und Auswerteeinheit 32 erfolgt die Zuschaltung 72, 73 einer Zapfwelle 14, 19 erfindungsgemäß zeitverzögert. Diese erfindungsgemäße Verzögerungszeit entsteht durch die Steuer- und Auswerteeinheit 32, welches erst die Antriebseinheit 4 auf die zu erwartende zusätzliche Leistungsanforderung eines angeschlossenen Aggregates 3, 23 vorbereitet bzw. einstellt. Erst dann erhält die elektronische Steuereinheit 33, von der Steuer- und Auswerteeinheit 32, eine Aktivierungsfreigabe S5 47 zur Zuschaltung 72, 73 einer Zapfwelle 14, 19. Vor der Abgabe der Aktivierungsfreigabe S5 47 durch die Steuer- und Auswerteeinheit 32 ist es notwendig, dass der aktuelle Betriebszustand der Antriebseinheit 4, durch Abfragen der Leistungsparameter an den Sensoren 27, 40, 50, erfasst und ausgewertet wird.Due to the present invention, it can be seen that the
Im vorliegenden Beispiel befindet sich der Traktor 2 bei der Abfrage in einer Betriebsart, die als Fahrbetrieb ohne Feldbetrieb bezeichnet wird. In diesem Fall sind die Zapfwellen 14, 19 funktionsunfähig, weil diese beispielsweise mechanisch durch Auskuppeln von Zahnrädern im Getriebe 17, 22, oder elektromechanisch durch Ausrücken einer elektrisch betätigbaren Kupplung 24, 25, vom Antriebsstrang 16, 21 des Motorausgangselementes 15, 20 getrennt sind.In the present example, the tractor 2 is in the query in an operating mode, which is referred to as driving without field operation. In this case, the
Der Fahrbetrieb wird als typischer Fall ausgewählt, weil der Traktor 2 beispielsweise häufig auf einer Straßenfläche fährt, obwohl der Traktor 2 einen Anhänger zieht oder ein landwirtschaftliches Aggregat 3, 23 bei funktionsunfähiger Zapfwelle 14, 19 schleppt oder der Traktor eine Feldbearbeitung durchführt, die keinen Antrieb einer Zapfwelle 14, 19 erfordert. Dieser Fahrbetrieb kann mit einem relativ geringen Motordrehmoment M 57 und relativ geringer Motordrehzahl n 56 erfolgen, beispielsweise bei einer Motordrehzahl 56 n= 850 U/min (weitere Angaben hierzu sind in der
Als erstes wird über die Datenleitung 41 die Sensorik 40 abgefragt. Bei dieser Abfrage wird über die Sensorik 40 das an der Zapfwelle 14, 19 angeschlossene Aggregat 3, 23 erkannt und an die Steuer- und Auswerteeinheit 32 gemeldet. Die Steuer- und Auswerteeinheit 32 enthält für jedes an das Fahrzeug 1 anschließbare Aggregat 3, 23 eine editierbare Datei 53, die in einem Programmverzeichnis 52 in der Steuer- und Auswerteeinheit 32 gespeichert ist. Mit anderen Worten, jedem unterschiedlichem Aggregat ist eine spezifische Datei 53, 53', 53" usw. bis 53 hoch n zugeordnet. Eine Datei 53 weist ein Kennlinienfeld 55 auf. In diesem Kennlinienfeld 55 ist zu jedem Aggregat 3, 23 der Leistungsbedarf, bzw. der zugehörige Motordrehmomentbedarf, in Form von Betriebspunkten II bis IV 65, 66, 67, hinterlegt bzw. gespeichert. Diese Betriebspunkte II bis IV 65, 66, 67 werden beim Zuschalten eines Aggregates 3, 23 im Feldbetrieb für die Steuerung der Antriebseinheit 3 herangezogen. Im nächsten Schritt erfasst ein Sensor 50 zur Festlegung des ersten Betriebspunkts I 64 die Motordrehzahl n 56 und meldet diese über die Datenleitung 51 an die Steuer- und Auswerteeinheit 32. Des Weiteren wird zur Festlegung des ersten Betriebspunktes I 64 über den Drehmomentsensor 27 das zugehörige Motordrehmoment M 57 ermittelt und über die Datenleitung 29 ebenfalls an das Drivelie-Management 32 gemeldet. Aus den beiden Parametern wird der erste Betriebspunkt I 64 berechnet und im Kennlinienfeld 55 eingetragen.First, the
D.h., in der Steuer- und Auswerteeinheit 32 sind Motorkennlinien 61, 62, 63 in einem Kennlinienfeld 55 aufgetragen und in einem Programmverzeichnis 52 hinterlegt. Jedes an die Zapfwellen 14, 19 anschließbare Aggregat 3, 23 besitzt beim Zuschalten und der Benutzung im Feldbetrieb einen charakteristischen Leistungsbedarf. Dieser charakteristische Leistungsbedarf wird als Betriebspunkte I 64 bis IV 67 in einem solchen Kennlinienfeld 55 eingetragen. Ein konkretes Beispiel eines Diagramms 54, bestehend aus einem Kennlinienfeld 55, beispielsweise zugehörig zu einem Mähwerk 3, welches am Heck 13 eines Traktors 2 angeordnet ist, und den darin erfindungsgemäß enthaltenen charakteristischen Betriebspunkten II 64 bis IV 67, ist der
Sind alle für die zusätzliche Steuerung der Antriebseinheit 4 notwendigen Daten von der Steuer- und Auswerteeinheit 32 ermittelt und ausgewertet, wird die Steuer- und Auswerteeinheit 32 eine andere Kennlinie (Verstärkungskurve) 61, 62, 63 wählen und somit den Leistungsbereich I, II, III 58, 59, 60 der Antriebseinheit 4 wechseln. Die Kommunikation der Steuer- und Auswerteeinheit 32 mit der Antriebseinheit 4 erfolgt über die Datenleitung 48 zur Kraftstoff- und Luftzufuhr 49. Eine Änderung der Kraftstoff- und Luftzufuhr 49 für die Antriebseinheit 4 bewirkt eine Änderung der Motordrehzahl n 56 und/oder des Motordrehmoments M 57, um in den höheren Leistungsbereich II, III 59, 60 (siehe
Aus der
In einem zweiten vorgegebenen Schritt erfolgt daher die Erhöhung des Motordrehmoments M 57 bei der Antriebseinheit 4. Die Motordrehmomenterhöhung erfolgt wiederum durch das Ansteuern der Antriebseinheit 4 mit Hilfe der Steuer- und Auswerteeinheit 32. Die Steuer- und Auswerteeinheit 32 enthält dazu einen Leistungswert P. Der Leistungswert P ist im Kennlinienfeld 55 einer Datei 53 hinterlegt. Diese Datei 53 ist zuständig für das am Heck 13 des Traktors 2 angeordnete Mähwerk 3. Die Erhöhung des Motordrehmoments M 57 ist notwendig, um den zu erwartenden zusätzlichen Leistungsbedarf, der bei der Zuschaltung 72, 73 des an den Zapfwelle 14, 19 angeschlossenen Aggregates 3, 23 benötigt wird, bereits vorzuhalten. Die Erhöhung des Motordrehmoments 57 wird dadurch erreicht, dass der Betriebspunkt II 65 der Antriebseinheit 4 aus dem Leistungsbereich I 58 in den Leistungsbereich III 60, also über zwei Kennlinien (Verstärkungskurven) I, II 61, 62 hinweg, verschoben wird. Hierzu ist es notwendig, die Leistung P des Motors zu erhöhen. Da die physikalische Größe Leistung P proportional der physikalischen Größe Motordrehmoment M ist, kann hier auch, an Stelle des Gesamtleistungsbedarfes, das insgesamt von der Antriebseinheit 4 aufzubringende Gesamtdrehmoment eingestellt werden. Ausgehend von dem, aus dem Betriebspunkt III 66 vorgegebenen Gesamtleistungsbedarf bzw. von dem gesamtaufzubringenden Motordrehmoment M 57, wird entsprechend des zuständigen Programmschrittes in der Steuer- und Auswerteeinheit 32, die Leistung P der Antriebseinheit 4 erhöht. Die Motordrehzahl n 56 wird dabei konstant gehalten, nur das Motordrehmoment M 57 wird erhöht. Hat die Antriebseinheit 4 den Leistungswert P des definierten, vorgegebenen Betriebspunktes III 66 aus dem im Programmverzeichnis 52 hinterlegten Diagramm 54, der zwischen der Kennlinie (Verstärkungskurve) 62 und der Kennlinie (Verstärkungskurve) 63 im Leistungsbereich III 60 angeordnet ist, erreicht, sendet die Steuer- und Auswerteeinheit 32 der elektronischen Steuereinheit 33 eine Aktivierungsfreigabe 47. Jetzt kann das, an der Zapfwelle 14, 19 angeschlossene Aggregat 3, 23 durch Zuschaltung 72, 73 in Betrieb genommen werden. Eine Zuschaltung 72, 73 der Zapfwellen 14, 19 bei den Betriebspunkten I, II 64, 65 war bisher noch nicht möglich. Erst im Betriebspunkt III 66, wenn die Antriebseinheit 4 tatsächlich das vorgegebene Motordrehmoment M 57 erreicht hat, erfolgt eine Zuschaltung 72, 73 der Zapfwellen 14, 19. Dazu wird mindestens einer der am Motorausgangselement 15, 20 angeordneten Drehmomentsensoren 27 über die Datenleitung 29 abgefragt. Das gemessene Drehmomentsignal 28 wird der Steuer- und Auswerteeinheit 32 zur Auswertung übermittelt. Die Steuer- und Auswerteeinheit 32 steuert dann, über eine Datenleitung 48, in an sich bekannter Weise, eine Kraftstoff- und eine Luftzufuhr 49 der Antriebseinheit 4, insofern es sich bei der Antriebseinheit 4 um einen Verbrennungsmotor 5 handelt. Stimmt der vom Drehmomentsensor 27 ermittelte Leistungswert P mit dem vorgegebenen Leistungswert P aus dem Betriebspunkt III 66 überein, erhält, wie zuvor beschrieben, die elektronische Steuereinheit 33 die Aktivierungsfreigabe 47 zum Zuschalten der Zapfwellen 14, 19. Ist der Leistungswert P noch nicht erreicht oder überschritten, regelt die Steuer- und Auswerteeinheit 32 die Kraftstoff- und die Luftzufuhr 49, bis der vom Drehmomentsensor 27 ermittelte Leistungswert P mit dem im Kennlinienfeld 55 hinterlegten Leistungswert P übereinstimmt.In a second predetermined step, therefore, the
Nach dem Zuschalten der Zapfwellen 14, 19 durch die elektronische Steuereinheit 33, wird das angeschlossene Aggregat 3, 23 in Betrieb genommen. Während der Inbetriebnahme wird jetzt der vorgegebene Leistungswert P des Betriebspunktes III 66 der Antriebseinheit 4 automatisch zum Betriebspunkt IV 67, verschoben. Die Verschiebung übernimmt wieder die Steuer- und Auswerteeinheit 32, entsprechend den hinterlegten Vorgaben in der für das angeschlossene Aggregat 3, 23 betreffenden Datei 53. Die Datei 53 enthält im Kennlinienfeld 55 einen hinterlegten Leistungswert P im Betriebspunkt IV 67. Der Betriebspunkt IV 67 befindet sich im Leistungsbereich II 59 zwischen der Kennlinie I (Verstärkungskurve I) 61 und der Kennlinie II (Verstärkungskurve II) 62. Der Betriebspunkt IV 67 liegt somit in einem niedrigeren Leistungsbereich II 59 als der Betriebspunkt III 66. Der Betriebspunkt IV 67 ist im Kennlinienfeld 55 somit unterhalb des Betriebspunktes III 66 angeordnet. Damit die Antriebseinheit 4 den vorgegebenen Betriebspunkt IV 67 erreichen kann, muss die Steuer- und Auswerteeinheit 32 eine Drosselung der Motordrehzahl n 56 und des Motordrehmomentes M 57 veranlassen. Hierzu regelt die Steuer- und Auswerteeinheit 32 über die Datenleitung 48 entsprechend die Kraftstoff- und Luftzufuhr 49 an der Antriebseinheit 4, bis, wie in diesem Beispiel angegeben, die Motordrehzahl 56 n=900 U/min und ein niedrigeres Motordrehmoment M 57 erreicht ist. Der Betriebspunkt IV 67 entspricht der Leistung P, welche die Antriebseinheit 4 zum Fahren und Betreiben der Aggregate 3, 23 während des Feldbetriebes benötigt, um eine drehzahlstabile Antriebseinheit 4 sicher zustellen. Das erfindungsgemäße Motorsteuerungskonzept 30 zeigt in eindrucksvoller Weise auf, wie aus dem Diagramm 54 ersichtlich, dass die Antriebseinheit 4 immer in einem sicheren Leistungsbereich I, II, II 58, 59, 60 arbeitet, wobei die Betriebspunkte I bis IV 64, 65, 66, 67 immer eine energieeffiziente Arbeitsweise der Antriebseinheit 4 ermöglichen und somit den Kraftstoffverbrauch reduzieren.After connecting the
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Traktortractor
- 33
- Leistungsverbraucher /AggregatPower consumer / aggregate
- 44
- Antriebseinheitdrive unit
- 55
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 66
- Antriebsstrang (Schaltgetriebe)Powertrain (manual transmission)
- 77
- Bodenground
- 88th
- Fahrzeugachse (vorne)Vehicle axle (front)
- 99
- Fahrzeugachse (hinten)Vehicle axle (rear)
- 1010
- Laufräder (vorne)Wheels (front)
- 1111
- Laufräder (hinten)Wheels (rear)
- 1212
- Fahrerkabinecab
- 1313
- 1414
- FrontzapfwelleFront PTO
- 1515
- MotorausgangselementEngine output member
- 1616
- Antriebsstrang (v.15)Powertrain (v.15)
- 1717
- Getriebe (v.14)Transmission (v.14)
- 1818
- 1919
- HeckzapfwelleRear PTO
- 2020
- MotorausgangselementEngine output member
- 2121
- Antriebsstrang (v.20)Powertrain (v.20)
- 2222
- Getriebe (v.19)Transmission (v.19)
- 2323
- Leistungsverbraucher/AggregatPower consumers / unit
- 2424
- Kupplung (v.22)Clutch (v.22)
- 2525
- Kupplung (v.17)Clutch (v.17)
- 2626
- Antriebsvorrichtungdriving device
- 2727
- Drehmomentsensor (v.57)Torque sensor (v.57)
- 2828
- Drehmomentsignal (S1)Torque signal (S1)
- 2929
- Datenleitungdata line
- 3030
- MotorsteuerungskonzeptMotor control concept
- 3131
- Steuervorrichtungcontrol device
- 3232
- Steuer-u. AuswerteeinheitTax-u. evaluation
- 3333
- elektr. Steuereinheitelec. control unit
- 3434
- Bedieneinrichtungoperating device
- 3535
- Betätigungstasteroperating key
- 3636
- Terminal/DisplayTerminal / Display
- 3737
- Tastenfeldkeypad
- 3838
- GerätewahltasteDevice button
- 3939
- Datenleitungdata line
- 4040
- Sensoriksensors
- 4141
- Datenleitungdata line
- 4242
- CAN-BusCAN bus
- 4343
- Aktivierungssignalactivation signal
- 4444
- Datenleitungdata line
- 4545
- Aktivierungserlaubnisactivation permission
- 4646
- Aktivierungsanforderungactivation request
- 4747
- Aktivierungsfreigabe (S5)Activation release (S5)
- 4848
- Datenleitungdata line
- 4949
- Kraftstoff- u. LuftzufuhrFuel & fuel air supply
- 5050
- Drehzahlsensor (v. 6)Speed sensor (v. 6)
- 5151
- Datenleitungdata line
- 5252
- Programmverzeichnisprogram directory
- 5353
- Dateifile
- 5454
- Diagrammdiagram
- 5555
- KennlinienfeldOf characteristics
- 5656
- Motordrehzahl nEngine speed n
- 5757
- Motordrehmoment MMotor torque M
- 5858
- Leistungsbereich IPower range I
- 5959
- Leistungsbereich IIService area II
- 6060
- Leistungsbereich IIIPerformance III
- 6161
- Kennlinie I (Verstärkungskurve I)Characteristic I (amplification curve I)
- 6262
- Kennlinie II (Verstärkungskurve II)Characteristic II (Amplification Curve II)
- 6363
- Kennlinie III (Verstärkungskurve III)Characteristic III (gain curve III)
- 6464
- Betriebspunkt IOperating point I
- 6565
- Betriebspunkt IIOperating point II
- 6666
- Betriebspunkt IIIOperating point III
- 6767
- Betriebspunkt IVOperating point IV
- 6868
- Drehzahlsignal (S2)Speed signal (S2)
- 6969
- Ausgangssignal (S3 an 49)Output signal (S3 to 49)
- 7070
- Ausgangssignal (S4 v.40)Output signal (S4 v.40)
- 7171
- Steuer- und RegeleinrichtungControl and regulating device
- 7272
- Zuschaltung (v.3)Connection (v.3)
- 7373
- Zuschaltung (v.23)Connection (v.23)
- PP
- Leistungswertpower value
- vv
- Fahrgeschwindigkeitdriving speed
Claims (11)
Applications Claiming Priority (1)
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EP2434133A1 true EP2434133A1 (en) | 2012-03-28 |
EP2434133B1 EP2434133B1 (en) | 2020-03-11 |
Family
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EP11172048.8A Active EP2434133B1 (en) | 2010-09-27 | 2011-06-30 | Motor control concept and device for controlling the performance of a motor vehicle |
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