CN100586757C - 自走式工作机 - Google Patents
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Abstract
一种自走式工作机(10),其中工作单元(13)的负载根据行走速度的增大而增大。该自走式工作机(10)包括用于驱动行走单元(11L,11R)的电动机(21L,21R);用于驱动工作单元的发动机(14);用于指示工作单元(13)打开的工作驱动指示单元(45);以及用于控制电动机(21L,21R)的控制单元(61)。控制单元(61)通过使用PID控制降低电动机(21L和21R)的实际速度,从而在其中通过工作驱动指示单元(45)接通工作单元(13)的状态中在发动机(14)的实际转速下降至低于基准转速时发动机(14)的实际转速返回至基准转速。该基准转速为在通过发动机(14)驱动工作单元(13)时所使用的基准值。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有安装在机身上的发动机驱动工作单元的自走式工作机,它能够采用电动机自我推进。
背景技术
在一些自走式工作机例如设有发动机驱动工作单元的搅龙式(auger-type)除雪机中,施加在工作单元上的负载根据行走速度或工作情况增大。搅龙式除雪机为这样一种工作机,其中在该机器前进行进期间使用位于机器前面的搅龙(工作单元)收集并且去除雪。随着行走速度增大,由搅龙去除的雪量也增大。因此,施加在搅龙上的负载增大。在日本实用新型实开平第3-32617号公报以及日本专利特开第2004-278055号公报和特开第2002-142307号公报中描述了这种搅龙式除雪机。
在日本实用新型实开平第3-32617号公报中所描述的搅龙式除雪机中,行走单元的行走速度在施加在搅龙上的载荷根据雪的类型或累积量而变化时变化。
在日本专利特开第2004-278055号公报中所描述的搅龙式除雪机中,当发动机的实际转速与目标转速相关地增大或减小时,通过指示灯给出通知。发动机的转速由此根据施加在搅龙上的负载波动而变化。操作者因此可以根据由指示灯给出的指示来改变搅龙式除雪机的行走速度。因此,可以使发动机的实际转速与目标转速相匹配。
在日本专利特开第2002-142307号公报中所描述的搅龙式除雪机中,设有除雪工作单元的机身在行走单元作用下前进运动,并且除雪工作单元由发动机驱动。
这里将参照图18A和18B将在日本实用新型实开平第3-32617号公报中所描述的搅龙式除雪机(自走式工作机)作为上述现有技术的示例描述。图18A和18B为传统自走式工作机的示意图。图18A为该自走式工作机的侧视图。图18B为该自走式工作机的示意图。
传统自走式工作机100(搅龙式除雪机100)由除雪工作单元101、其上设有除雪工作单元101的机身102以及行走单元103构成。除雪工作单元101由搅龙111、鼓风机112和喷射器113构成。行走单元103由履带牵引装置构成。发动机构成用于驱动除雪工作单元101和行走单元103的驱动源104。
在该搅龙式除雪机100中,可以通过控制单元123根据由速度传感器121检测出的发动机104的转速以及由转矩传感器122检测出的除雪工作单元101的负载转矩来估计出所除去的雪的类型和累积量。控制单元123根据该估计结果控制行走单元103、搅龙111和鼓风机112的速度。
具体地说,控制单元123在估计雪类型为冰并且雪覆盖率在所除去的那部分雪中较低时降低行走单元103的速度并且增大搅龙111和鼓风机112的速度。控制单元123在估计出雪类型正常(软雪等)并且雪覆盖率较高时也降低行走单元103、搅龙111和鼓风机112的速度。
但是,往往出现所除去的那部分雪的雪类型或覆盖率连续变化的情况。如在搅龙式除雪机100中,在施加在除雪工作单元101上的负载随着所除去的那部分雪的雪类型或量而变化时,仅仅改变行走单元103的行走速度将造成对于每个负载变化频繁地重复进行减速和加速。例如,在除雪期间在行走速度上的频繁显著变化令操作者烦恼。可以进行改进以便提高操作简易性。与行走速度或负载大小无关,当每次负载增大时简单地减速至恒定行走速度时该速度有时太低,因此存在在此方面提高操作简易性的潜力。
还有可能使之更容易操作例如在日本公开专利申请No.2004-278055中所描述的搅龙式除雪机,其中由于操作者必须频繁地在每次搅龙上的负载根据所除去的那部分雪的雪类型或量变化时改变行走速度,所以操作不方便。
由于雪是在低温下被除去,所以从发动机104启动直到完成热车操作(预热)需要相对较长的时间。由于需要在没有进行除雪的情况下一直等到预热结束,因此操作者感到不方便。由操作者手动进行的预热操作包括首先关闭阻风门,然后根据热车状态逐渐打开阻风门。
因为这个操作不方便,所以考虑使用自动阻风门。自动阻风门是用来根据发动机的温度状态自动地打开和关闭阻风门的装置。该装置也被称为自动阻风门。换句话说,可以采取这样一种结构,其中通过电子调速器来调节发动机的阻风门和节气门的气门行程。各种类型的这种装置都是已知的。
例如,在日本专利No.2832610中描述了装配有发动机的工作机,在该发动机中通过电子调速器来调节节气门的气门行程。在日本专利No.2832610中所描述的工作机中,在安装在插秧机或耕耘机上的发动机上设置电子调速器节气门。自动阻风门可以固定在该工作机的发动机上。
现在将参照图18A和18B进行附加说明。设想一种情况,其中在传统搅龙式除雪机100的发动机104中采用电子调速器来调节阻风门和节气门的气门行程。在阻风门关闭的情况下进行预热操作,但是在搅龙式除雪机100前进运动并且在该状态中启动除雪时施加在发动机104上的负载较大。
该情况尤其容易在行走单元103构成为与由发动机104致动的驱动系统分开并且作为由电动机致动的驱动系统的一部分时发生。这种情况发生的原因在于尽管发动机104仍然正在预热,但是也使得该搅龙式除雪机100前进。
下面将参照图19对在其中行走单元103作为电动机驱动系统的一部分的情况中的普通除雪机的性能进行说明。
图19为说明了传统搅龙式除雪机的性能的曲线图。该附图显示出搅龙式除雪机的性能。在水平轴线上绘制出经过的时间,在该图左侧上的垂直轴线上绘制出节气门行程Str,并且在该图右侧上的垂直轴线上绘制出电动机的阻风门行程Cr和实际速度Tr。
阻风门行程Cr在t1处为0%并且在t2处为100%,其中t1为启动发动机的时刻,并且t2为完成预热操作的时刻。换句话说,阻风门行程大小根据预热状态从0%逐渐增大至100%。
在行走单元与发动机启动大约同时在电动机的作用下前进运动期间,当除雪工作单元由发动机驱动时,节气门行程Str急剧增大。这是因为在发动机上施加了较大的负载。换句话说,节气门行程Str不必要地较大。
在采用其中相对于节气门行程Str的增大而降低电动机的实际速度Tr的结构时,电动机的实际速度Tr随着节气门行程Str的迅速增大而急剧降低。因此雪不会由搅龙式除雪机除去。因此,不存在在发动机预热期间较早地开始除雪的点。该技术为改进除雪能力留下了空间。
接下来将参照图20对在日本公开专利申请No.2002-142307中所述的搅龙式除雪机(自走式工作机)进行说明。图20为传统自走式工作机的示意图。
传统自走式工作机200(搅龙式除雪机200)被描述为设有由搅龙201和鼓风机202构成的除雪工作单元203、用于通过离合器204驱动除雪工作单元203的发动机205、由履带牵引装置构成的左右行走单元206和206、用于驱动行走单元206和206的左右电动机207和207、用于对行走单元206和206施加制动的左右制动器208和208、用于控制电动机207和207或制动器208和208的控制单元209、以及用于向控制单元209发出操作信号的各种类型操作构件211、213、214和214。
可以通过操作节气门操纵杆211来调节发动机205的节气门212行程。发动机205的转速随着节气门212打开而增大。
控制单元209根据加速器杆213的操作来控制左右电动机207和207的转动方向或速度,并且根据速度调节杆214和214的操作控制左右制动器208和208。
如此构成的搅龙式除雪机200是这样一种工作机,其中除雪工作单元203由发动机205驱动,行走单元206和206由电动机207和207驱动。
通过操作离合器操作构件(未示出)来接通离合器204,除雪工作单元203能够由发动机205的动力驱动以进行除雪。根据施加在除雪工作单元203上的负载大小来降低发动机205的转速。根据减速度来自动地增大节气门212行程以便保持所期望的转速。控制单元209根据发动机205的转速降低或节气门212行程增大而通过降低电动机207和207的速度来使得行走单元206和206的行走速度降低。具体地说,搅龙式除雪机200以与除雪负载对应的行走速度被推进。
接下来将参照图21A和21B并且参照图20对在其中行走单元206和206由电动机驱动的情况中普通搅龙式除雪机200的特征进行说明。
图21A为一时间图,其中在水平轴线上绘制出经过的时间,并且节气门212行程Str绘制在垂直轴线上。图21B为一时间图,其中经过的时间绘制在水平轴线上,并且电动机207和207的实际速度Tr绘制在垂直轴线上。在图21A和21B中所示的特征在这两幅图之间是相关联的。
在离合器204接通的时刻t21,在非常短的时间内在除雪工作单元203上施加较大的载荷。因此,发动机205的转速在短时间急剧下降之后开始增大。节气门212行程Str也与在发动机205的转速中的迅速变化相关地在短时间内迅速变化。控制单元209根据发动机205转速的突然变化或节气门212行程Str的突然变化而使得电动机207和207的实际速度Tr在短时间内迅速变化。
由于搅龙式除雪机200的行走速度通常较低,除雪相对熟练的操作者根本不会由于在行走速度中的这种变化程度而感到不方便。另一方面,对于除雪不熟练的初级操作者而言,优选应该使行走尽可能稳定以便提高工作能力。
这对于通过操作节气门操纵杆211来调节节气门212行程Str时的时刻t22或t23也是同样的。这是因为节气门操纵杆211当然不会由不熟悉其操作的初级用户平稳地操作。
发明内容
因此,需要这样一种技术,它能够进一步提高在机身中设有发动机驱动工作单元并且能够采用电动机自推进的自走式工作机的操作简易性。
在本发明的第一方面中,提供了一种自走式工作机,其包括行走单元和工作单元,其中作用在工作单元上的负载随着行走单元行走速度的增大而增大,该自走式工作机还包括用于驱动行走单元的电动机、用于驱动工作单元的发动机、用于指示工作单元打开或关闭的工作驱动指示单元以及用于控制电动机的控制单元,其中控制单元进行PID控制(包括由比例作用、积分作用和微分作用构成的三个作用的控制),其中降低电动机的实际速度,从而在确定从其中工作驱动指示单元的指示为接通的条件和其中发动机的实际转速在工作单元由发动机驱动时低于规定发动机基准转速的条件中满足两个条件时发动机的实际转速返回至发动机基准转速。
在该自走式工作机中,在工作单元由发动机驱动的时间内提前将发动机的转速设定为基准值,将该设定的转速用作发动机基准转速,并且可以在保持该发动机基准转速期间进行工作。例如,在发动机中产生出基本上最大转矩的转速可以设定作为发动机基准转速。这是因为保持在发动机中产生出基本上最大转矩的发动机速度导致工作效率的最高增大。
通常,在其中施加在工作单元上的载荷随着行走速度增大而增大的自走式工作机中,例如在搅龙式除雪机中,在以当前行走速度工作期间施加在工作单元上的负载增大时,施加在发动机上的负载增大。因此,发动机的转速降低。施加在工作单元上的负载这时由于自走式工作机的行走速度下降而降低。因此,可以使发动机返回至其原始转速。
在该自走式工作机中采用了这样一种结构,由此通过PID控制来降低电动机的实际速度,从而在其中通过工作驱动指示单元接通工作单元的状态中,在发动机的实际转速下降至低于发动机基准转速时发动机的实际转速返回至发动机基准转速。
具体地说,在发动机的实际转速下降至低于发动机基准转速时,控制单元确定在发动机上存在过大负载(过载状态)并且降低电动机的实际速度。由于自走式工作机的行走速度降低,所以可以克服发动机过载状态。因此,发动机的实际转速可以自动地返回至发动机基准转速。因此能够提高操作效率,同时保持发动机基准转速。通过克服该发动机过载状态,也可以改善发动机的油耗速率(单位时间消耗的油量;油耗)。
另外,例如由于电动机的实际速度受到PID控制,所以即使在施加在发动机上的负载显著并且频繁地变化时也能够防止行走速度出现频繁明显变化。因此可以进一步提高操作简易性,而不会出现令操作者讨厌的行走速度的频繁显著变化。
优选的是,该自走式工作机还包括用于指定电动机的目标速度的目标速度调节单元,其中在确定满足其中工作驱动指示单元的指示为接通的条件并且发动机的实际转速已经返回至发动机基准转速时控制单元进行PID控制以便使电动机的实际速度保持在目标速度。
理想的是,在没有满足其中工作驱动指示单元的指示为接通的条件时,控制单元进行控制,由此电动机的实际速度与发动机的实际转速无关地改变至电动机的目标速度。
还优选的是,该自走式工作机还包括用于调节在发动机中的阻风门行程和节气门行程的电子调速器,其中控制单元进行控制以便与节气门行程的增大相关地降低电动机的实际速度,并且进行控制以便与节气门行程的增大相关地使电动机实际速度降低的速率在满足其中正在通过电子调速器调节阻风门的启动条件时变为比在没有满足这个条件时更低的水平。
还优选的是,控制单元还包括在发动机启动期间使用的启动时间校正图,其中该启动时间校正图具有一种特征,用于与节气门行程增大相关地降低电动机的减速校正系数,从而减速校正系数在节气门完全打开时大于零;并且控制单元基于启动时间校正图计算出节气门当前行程的减速校正系数,将减速校正系数乘以目标速度以进行校正,并且在满足启动条件时将电动机的实际速度控制在经校正的目标速度。
优选的是,控制单元还包括在发动机启动期间所使用的初始校正图以及在发动机启动完成之后使用的正常时间校正图,其中初始校正图具有这样一种特征,由此电动机的初始校正系数与阻风门行程的增大相关地增大;正常时间校正图具有这样一种特征,由此电动机的减速校正系数与节气门行程增大相关地降低;并且控制单元基于初始校正图计算出阻风门当前行程的初始校正系数,基于正常时间校正图计算出节气门当前行程的减速校正系数,将初始校正系数的倒数和减速校正系数乘以目标速度以进行校正,并且在满足启动条件时将电动机的实际速度控制在经校正的目标速度。
还优选的是,该自走式工作机还包括用于指定行走单元的前进运动的行走驱动指示单元,其中只有在其中行走驱动指示单元指示了前进运动的条件、其中工作驱动指示单元指示了接通状态的条件以及其中满足了启动条件的条件中满足了三个条件时,控制单元才进行控制以便使得在使电动机实际速度相对于节气门行程的增加所降低的速率变得比在停止阻风门时更低。
理想的是,该自走式工作机还包括用于指示转速变化以便改变发动机的转速的转速变化指示单元,其中控制单元进行控制,从而使在即将接收到指示之前电动机所保持的控制状态从当自工作驱动指示单元的指示和转速变化指示单元的转速变化指示中接收到至少一个指示时接收到指示的时刻开始维持预定的特定时间。
还优选的是,该特定时间段与直到在影响了控制单元对电动机的控制并且作为从发动机发给控制单元的一个信号的信号与至少一个指示相关地变得暂时不稳定时克服了不稳定状态的时间对应。
优选的是,控制单元在发动机正在工作期间与发动机相关地持续控制电动机。
在本发明的第二方面中,提供了一种自走式工作机,它包括多个行走单元和其中施加在工作单元上的负载随着行走单元的行走速度增大而增大的工作单元,该自走式工作机还包括用于驱动行走单元的电动机、用于驱动工作单元的发动机、用于调节在发动机中的节气门行程和阻风门行程的电子调速器、用于指示工作单元接通或断开的工作驱动指示单元、以及用于控制电动机的控制单元,其中控制单元进行控制以便与节气门行程增大相关地降低电动机的实际速度,并且进行控制以便使电动机的实际速度相对于节气门行程增大而降低的速率在满足电子调速器正在调节阻风门的启动条件时变得比在没有满足这种条件时更低。在该自走式工作机中,进行控制,从而行走速度与节气门行程增大相关地降低的速率在其中驱动阻风门的发动机启动状态中比在启动完成之后的状态中更低。
一般来说,在其中施加在工作单元上的负载随着行走速度增大而增大的自走式工作机中,例如在搅龙式除雪机中,在与启动发动机的基本同时通过电动机使行走单元前进期间,在通过发动机驱动工作单元时在发动机上施加了较大负载。因此,节气门行程突然增大。
在该自走式工作机中,即使在节气门行程突然增大时也能够相对平稳地降低电动机的速度。因此也可以相对平稳地降低自走式工作机的行走速度。因此,可以加速由工作单元进行的工作。由于这样使得发动机在预热期间更容易操作,所以也可以使得该自走式工作机更容易操作。
在本发明的第三方面中,提供了一种自走式工作机,它包括多个行走单元和其中施加在工作单元上的负载随着行走单元的行走速度增大而增大的工作单元,该自走式工作机还包括用于驱动行走单元的电动机、用于驱动工作单元的发动机、用于指示工作单元接通或断开的工作驱动指示单元、用于指示转速变化以便改变发动机的转速的转速变化指示单元、以及用于控制电动机的控制单元,其中控制单元进行控制,从而使在即将接收到指示之前电动机所保持的控制状态从当自工作驱动指示单元的指示和转速变化指示单元的转速变化指示中接收到至少一个指示时接收到指示的时刻开始维持预定的特定时间。
在操作者进行用于致动工作单元的动作或用于改变发动机的转速的动作时,因此该控制单元能够控制电动机,从而在进行该动作之后使在操作者即将动作之前存在的控制状态维持特定的时间。控制单元因此在接收到指示之后的特定时间段内与负载变化无关地按照稳定的方式控制电动机,并且忽略了伴随着负载变化出现的信号波动。因此使得在自走式工作机中的行走速度的暂时波动最小化,并且可以实现更稳定的行走状态。因此可以使得该自走式工作机更容易操作。
附图说明
下面将参照附图仅以示例的方式对本发明的某些优选实施例进行详细说明,其中:
图1为一侧视图,显示出根据本发明的自走式工作机;
图2为在图1中所示的自走式工作机的示意性平面图;
图3为在图1中所示的操作单元的立体图;
图4为图3的操作单元的平面图;
图5为显示出在图3中所示的方向速度杆的操作的图;
图6为根据在图2中所示的控制单元的第一实施例的控制流程图;
图7A和7B为曲线图,描绘出该自走式工作机基于在图6中所示的第一实施例的控制程序的特征;
图8为一控制流程图,显示出在图2所示的控制单元的第二实施例的控制程序中的第一半部;
图9为一控制流程图,显示出在图2所示的控制单元的第二实施例的控制程序中的第二半部;
图10为在图9中所示的启动时间校正图的曲线图;
图11为在图9中所示的正常时间校正图的曲线图;
图12为一曲线图,描绘出该自走式工作机基于在图8和9中所示的第二实施例的控制程序的特征;
图13为在图9中所示的第二实施例的控制流程图的改进示例的示意图;
图14为在图13中所示的初始校正图的曲线图;
图15为一控制流程图,显示出在图2所示的控制单元的第三实施例的控制程序中的第一半部;
图16为一控制流程图,显示出在图2所示的控制单元的第三实施例的控制程序中的第二半部;
图17A和17B为曲线图,描绘出该自走式工作机基于在图15和16中所示的第三实施例的控制程序的特征;
图18A和18B为传统自走式工作机的简图;
图19为一曲线图,描绘出该传统自走式工作机的性能;
图20为该传统自走式工作机的示意图;并且
图21A和21B为曲线图,描绘出普通自走式工作机的特征。
具体实施方式
如图1和2所示,该自走式工作机10由左右行走单元11L和11R、用于驱动行走单元11L和11R的左右电动机21L和21R、搅龙式工作单元13、用于驱动工作单元13的发动机14以及一机身19构成。该自走式工作机10被称为自走式搅龙除雪机,并且施加在工作单元13上的负载根据行走单元11L和11R的行走速度而增大和降低。该自走式工作机10在下面将简称为工作机10。
机身19由行走框架12和按照能够围绕其后端部分垂直摆动的方式安装在行走框架12上的车身框架15构成。该机身19设有一提升驱动机构16,用于相对于行走框架12提升和降低车身框架15的前部。
该提升驱动机构16为一致动器,由此活塞可以运动进出缸体。该致动器为一电液缸,其中使用电动机16a(参见图2)由液压泵(未示出)产生出的液压使得活塞进行伸缩运动。电动机16a为用来提升的驱动源,并且该电动机构建到提升驱动机构16的缸体侧部中。
行走框架12设有左右行走单元11L和11R、左右电动机21L和21R以及位于左右的两个操作手柄17L和17R。左右操作手柄17L和17R从行走框架12的后面向上向后延伸,并且在其远端处具有把手18L和18R。操作者能够在与工作机10一道行走期间使用操作手柄17L和17R来操作该工作机10。工作单元13和发动机14安装在车身框架15上。
左右行走单元11L和11R由左右履带22L和22R、设置在行走框架12后面的左右驱动轮23L和23R以及设置在行走框架12前面的左右滚轮24L和24R构成。左右驱动轮23L和23R用作行走轮。左履带22L可以在左电动机21L的驱动力作用下借助左驱动轮23L被单独驱动。右履带22R可以在右电动机21R的驱动力作用下借助右驱动轮23R被单独驱动。
工作单元13由搅龙壳体25、与搅龙壳体25的后表面一体形成的鼓风机壳体26、设置在搅龙壳体25内的搅龙27、设置在鼓风机壳体26内的鼓风机28以及设置在鼓风机壳体26的顶部上的喷射器29(参见图1)构成。工作单元13还设有用于将发动机14的原动力传递给搅龙27和鼓风机28的搅龙传动轴33。该搅龙传动轴33向工作机10的前后延伸,并且可转动地由搅龙壳体25和鼓风机壳体26支撑。工作单元13在下面将适当地被称为“除雪工作单元13”。用于刮铲雪面的刮铲器35以及在雪面或路面上滑动的左右滑板36L和36R设置在搅龙壳体25的底部后端上。
鼓风机壳体26以能够滚动(左/右转动;摆动)的方式安装在车身框架15的前端部分上。与鼓风机壳体26一体的搅龙壳体25也以能够滚动的方式安装在车身框架15上。从以上说明能够清楚,搅龙壳体25和鼓风机壳体26能够相对于行走框架12提升、降低和滚动。
机身19设有滚动驱动机构38,用于使得搅龙壳体25和鼓风机壳体26相对于行走框架12滚动。滚动驱动机构38为用于使得活塞能够运动进出缸体的致动器。该致动器为电液缸类型,用于通过使用在电动机38a中从液压活塞(未示出)产生出的液压力使得活塞作伸缩运动(参见图2)。电动机38a为用于滚动的驱动源,并且马达构建到滚动驱动机构38的缸体侧部中。
如图1所示,发动机14为用于借助电磁离合器31和传动机构32驱动工作单元13的除雪驱动源。传动机构32为带式传动机构,其中从安装在发动机14曲轴14a上的电磁离合器31通过皮带将原动力传递给搅龙传动轴33。发动机14的原动力通过曲轴14a、电磁离合器31、传动机构32和搅龙传动轴33传递给搅龙27和鼓风机28。由搅龙27收集的雪可以通过鼓风机28借助喷射器29全部抛出。
在如图1所示的工作机10中,操作单元40、控制单元61和电池62安装在左右操作手柄17L和17R之间。下面将对操作单元40进行说明。
如图3和4所示,操作单元40由操作盒41、行走准备杆42、左转杆43L和右转杆43R构成。操作盒41横跨在左右操作手柄17L和17R之间的长度。行走准备杆42和左转杆43L在左把手18L附近安装在左操作把手17L上。右转杆43R在右把手18R附近安装在右操作手柄17R上。
行走准备杆42作用在开关42a上(参见图2)并且为用来准备行走的构件。开关42a在处于在该图中所示的自由状态中时断开,并且在行走准备杆42被握在操作者的左手中之后只在摆向把手18L侧时被压进接通状态。
左、右转杆43L、43R分别为由握住左、右把手18L、18R的手操作的转向操作构件,并且为作用在相应转向开关43La和43Ra上的操作构件(参见图2)。左转向开关43La当处于在图3中所示的自由状态中时断开,并且在左转杆43L被握在操作者的左手中之后只在摆向把手18L侧时被压入到接通状态中。右转向开关43Ra按照同样的方式操作。由此,可以通过转向开关43La和43Ra检测出左右转杆43L和43R是否正被握住。
接下来将参照图2对操作盒41和设置在操作盒41中的操作构件进行说明。
在如图3和4中所示的操作盒41中,主开关44和搅龙开关45设置在背面41a上(面对着操作者的侧面)。主开关44为手动操作电源开关,由此可以通过将旋钮转到接通位置来启动发动机14。也被称为“离合器操作开关45”或“工作驱动指示单元45”的搅龙开关45为用于接通和断开电磁离合器31的手动操作开关。该开关由例如推压按钮开关构成。
操作盒41在其上表面41b上从左侧向右侧依次还设有模式开关51、节气门操纵杆52、方向速度杆53、重置开关54、搅龙壳体校准杆55和喷射器操作杆56。更具体地说,方向速度杆53靠近车辆宽度中央CL设置在左侧,并且重置开关54在操作盒41的上表面41b中靠近车辆宽度中央CL设置在右侧。
模式开关51为用于切换由控制单元61控制的行走控制模式的手动操作开关(参见图2)。开关例如可以由旋转开关构成。可以通过沿着在图中的逆时针方向转动旋钮51a来切换到第一控制位置P1、第二控制位置P2和第三控制位置P3。模式开关51响应于通过旋钮51a切换至的位置P1、P2和P3产生出开关信号。
第一控制位置P1为其中向控制单元61发出表示“第一控制模式”的开关信号的开关位置。第二控制位置P2为其中向控制单元61发出表示“第二控制模式”的开关信号。第三控制位置P3为其中向控制单元61发出表示“第三控制模式”的开关信号的开关位置。
第一控制模式为这样一种模式,其中根据操作者的手动操作来控制行走单元11L和11R的行走速度。该模式也被称为“手动模式”。例如,操作者可以在监视发动机14转速的同时操作工作机。
第二控制模式为这样一种模式,其中行走单元11L和11R的行走速度按照随着节气门71行程增大量而逐渐减小的方式受到控制。该模式也被称为“动力模式”。
第三控制模式为这样一种模式,由此行走单元11L和11R的行走速度按照随着节气门71行程增大量而比在第二控制模式中更明显地降低的方式受到控制。该模式也被称为“自动模式(自动化模式)”。
第二和第三控制模式可以根据发动机14的速度而不是根据节气门71行程来控制行走单元11L和11R的行走速度。
控制单元61的负载控制模式因此设定为三个模式,它们包括:(1)由充分熟悉操作该机器的高级操作者使用的用于手动操作的第一控制模式;(2)由具有一定操作该机器的经验的中级操作者使用的半自动第二控制模式;以及(3)由没有任何操作该机器的经验的初级操作者使用的自动第三控制模式。通过适当地选择这些模式,可以很容易在针对初级至高级操作者优化的操作状态中使用单个工作机10。
节气门操纵杆52为借助控制单元61影响在电子调速器65(也被称为电调速器65)中第一控制马达72的转动的操作构件。电位计52a根据节气门操纵杆52的位置向控制单元61发出预定电压信号(转速变化指示信号)。节气门操纵杆52为发出转速变化指示以改变发动机14的转速的操作构件,并且因此也可称为“转速变化指示单元52”。操作者可以使节气门操纵杆52如由箭头In和De所示一样向前和向后摆动或滑动。可以通过操作节气门操纵杆52来使第一控制马达72转动,从而打开和关闭节气门71。换句话说,可以通过操作节气门操纵杆52来调节发动机14的转速。具体地说,可以通过使节气门操纵杆52沿着由箭头In所示的方向运动来一直打开节气门71。可以通过使节气门操纵杆52沿着由箭头De所示的方向运动来一直关闭节气门71。
如图3和5所示,方向速度杆53为用于通过控制单元61来控制电动机21L和21R的转动的操作构件。该方向速度杆53也被称为“前进/后退速度调节杆53”、“目标速度调节单元53”或“行走驱动指示单元53”,并且操作者可以使该方向速度杆53如箭头Ad和Ba所示一样向前和向后摆动或滑动。
在方向速度杆53从“中间范围”朝着“前进”运动时,使电动机21L和21R向前转动,从而可以使行走单元11L和11R前进运动。在“前进”区域中,可以控制行走单元11L和11R的行走速度,从而Lf表示以低速前进运动,并且Hf表示以高速前进运动。
同样,在方向速度杆53从“中间范围”运动到“后退”时,使电动机21L和21R向后转动,从而行走单元11L和11R可以后退运动。在“后退”区域中,可以控制行走单元11L和11R的行走速度,从而Lr表示以低速后退运动,并且Hr表示以高速后退运动。
在该示例中,电位计52a(参见图2)使得根据位置产生出电压,从而在0V(伏特)处出现后退运动的最大速度,在5V(伏特)处出现前进运动的最大速度,并且在2.3V至2.7V处出现中等速度范围,如在图5的左侧所示。前进或后退运动以及在高低速之间的速度控制因此都可以通过单个方向速度杆53来设定。
如图3和4所示,重置开关54为用于使搅龙壳体25的校准值(位置)返回到预设定原始点(基准位置)的手动开关。该重置开关54也被称为“用于使搅龙自动地返回至其原始位置的开关54”,并且例如由设有显示灯57的推压按钮开关构成。
搅龙壳体校准杆55为能够沿着四个方向摆动并且用来改变搅龙壳体25的校准值的操作构件。例如,在正在通过搅龙27除雪时,操作者操作校准杆55以便使搅龙壳体25与雪表面对准。通过使校准杆55向前Frs或向后Rrs摆动,可以通过提升驱动机构16使搅龙壳体25提升和下降。通过使校准杆55向左Les和向右Ris摆动,可以通过滚动驱动机构38使搅龙壳体25滚动。
喷射器操作杆56为能够沿着四个方向摆动以便改变喷射器29的取向的操作构件(参见图1)。
接下来将参照图2对工作机10的控制系统进行说明。使工作机10的控制系统集中在控制单元61中。该控制单元61包括存储器63,并且按照适当地读取存储在存储器63中的各种信息(包括下面所述的控制程序)的方式构成。该控制单元61控制电子调速器65,使该电子调速器65的操作与电动机21L和21R的操作相关联,从而控制行走速度。
下面首先对发动机14进行说明。发动机14的进气系统如此构成,从而通过电子调速器65来调节节气门71行程和阻风门73行程。换句话说,电子调速器65的第一控制马达72基于控制单元61的信号自动地调节节气门71行程。电子调速器65的第二控制马达74基于控制单元61的信号自动地调节阻风门73行程。
电子调速器65具有用于根据发动机14的温度状态自动地打开和关闭阻风门73的自动阻风(也被称为自动阻风门)功能。在发动机14启动时通过根据发动机14的温度状况而自动打开和关闭阻风门73从而可以更适当地并且容易地使发动机14预热。自动阻风显示灯78(只在图2中显示出)可以提供正在进行自动阻风的通知。自动阻风显示灯78可以设置在操作盒41中。
发动机14设有节气门位置传感器75、阻风门位置传感器76、发动机转动传感器77和发电机81。节气门位置传感器75检测节气门71行程,并且向控制单元61发送检测信号。阻风门位置传感器76检测阻风门73行程并向控制单元61发送检测信号。发动机转动传感器77检测发动机14的转速(转动速度)并向控制单元61发送检测信号。发电机81由发动机14转动并且将所得到的电能供给电池62、左右电动机21L和21R和其它电气部件。
通过握住行走准备杆42并且使搅龙开关45接通,从而可以使电磁离合器31接通(ON),并且可以通过发动机14的原动力使搅龙27和鼓风机28转动。可以通过松开行走准备杆42或者关闭搅龙开关45使电磁离合器31断开(OFF)。
下面将对包括行走单元11L和11R的系统进行说明。工作机10设有用于限制行走单元11L和11R的运动的左右电磁制动器82L和82R。左右电磁制动器82L和82R与在正常汽车中的停车制动器对应,并且例如构成为限制左右电动机21L和21R的马达轴的运动。在该机器停车时,通过控制单元61的控制动作使电磁制动器82L和82R设置在制动状态(ON状态)中。
控制单元61在满足其中主开关44处于接通位置中的第一条件、其中握住行走准备杆42的第二条件和其中方向速度杆53处于向前运动或向后运动位置中的第三条件的所有条件时松开电磁制动器82L和82R。控制单元61然后使得左右电动机21L和21R基于从电位计53a获得的方向速度杆53的位置的信息借助左右马达驱动器84L和84R转动。控制单元61还执行反馈控制,从而由马达转动传感器83L和83R检测出的电动机21L和21R的转速(转动速度)与规定值一致。因此,左右行走单元11L和11R沿着规定方向以规定速度转动,并且处于行走状态中。
马达驱动器84L和84R具有再生制动电路85L和85R和短路制动电路86L和86R。短路制动电路86L和86R为一种制动部件。
在左转杆43L正被握住并且左转向开关43La接通时,控制单元61基于这样产生出的开关接通信号致动左再生制动电路85L。因此,左电动机21L的速度降低。因此该工作机10只在左转杆43L被握住时能够向左转向。
在右转杆43R正被握住并且右转向开关43Ra接通时,控制单元61基于这样产生出的开关接通信号致动右再生制动电路85R。因此,右电动机21R的速度降低。因此该工作机10只在右转杆43R被握住时能够向右转向。
通过进行包括(i)使主开关44返回至断开位置;(ii)松开行走准备杆42;或者(iii)使方向速度杆53返回至中间位置的操作中的任一操作来使行走单元11L和11R停止并且使电磁制动器82L和82R返回至制动状态。
下面将对包括搅龙壳体25的系统进行说明。在使搅龙壳体校准杆55向前或向后摆动时,电动机16a向前或向后转动,并且提升驱动机构16的活塞根据控制单元61的控制信号伸出或缩回。因此,搅龙壳体25和鼓风机壳体26提升或下降。在搅龙壳体校准杆55向左或向右摆动时,电动机38a向前转动,并且滚动驱动机构38的活塞根据控制单元61的控制信号伸出或缩回。因此,搅龙壳体25和鼓风机壳体26进行滚动运动。
工作机10设有高度位置传感器87和滚动位置传感器88。高度位置传感器87(垂直运动检测器87)检测出搅龙壳体25的提升位置,并且向控制单元6L发送检测信号。滚动位置传感器88(左/右倾斜检测器88)检测搅龙壳体25的滚动位置并且向控制单元61发出检测信号。
下面将针对在其中图2所示的控制单元61为微型计算机的情况中的每个实施例描述多个控制程序。所述多个控制程序由单个控制单元61执行。这些控制程序例如在主开关44接通时开始控制,并且在主开关44断开时结束控制。下面将参照图2和4进行说明。
首先将参照图6对控制程序的第一实施例进行说明。
步骤(下面缩写为ST)ST01;读取方向速度杆53的位置信号(即表示方向速度杆53的操作位置和控制输入Rop的信号)。该位置信号为由方向速度杆53的电位计53a为电动机21L和21R发出的目标速度指示。
ST02:确定方向速度杆53的操作位置,并且该过程根据结果前进至下一个步骤。如果操作位置为“中间位置”,则确定下一步将进行停止控制,并且该过程前进至ST03。如果操作位置为“后退运动位置”,则确定接下来将进行后退行走控制,并且该过程前进至ST04。如果操作位置为“前进运动位置”,则确定接下来将进行前进行走控制,并且该过程前进至ST05。
ST03:在使电动机21L和21R停止或者保持在停止状态中之后,该过程返回至ST01。因此,使行走单元11L和11R停止或保持在停止状态中。
ST04:在进行用于使电动机21L和21R的转动反向的控制即执行反向运动控制(反向转动控制)之后,该过程返回至ST01。因此,使得行走单元11L和11R后退行走或者保持在后退行走的状态中。
ST05:读取搅龙开关45的开关信号。
ST06:确定搅龙开关45是否接通。如果没有,则该过程前进至ST07。如果是,则该过程前进至ST08。
ST07:在断开电磁离合器31之后,该过程前进至ST11。因此,工作单元13停止或保持在停止状态中。
ST08:接通电磁离合器31。因此,通过发动机14的原动力致动工作单元13。
ST09:测量出发动机14的实际转速Ne(下面别称为“实际转速Ne”)。读取来自发动机转动传感器77的检测信号作为实际转速Ne。
ST10:确定发动机的实际转速Ne是否已经到达或超过某个预定发动机基准转速Ns(Ne≥Ns)。如果是,则该过程前进至ST11,如果否,则该过程前进至ST12。“发动机基准转速Ns”在这里提前设定。该速度指的是在工作单元13由发动机14驱动时用作基准值的发动机14的转速Ns。例如,在发动机14正在产生出最大转矩时发动机14的转速被规定为“发动机基准转速Ns”。
当在操作期间发动机14从低速转动改变为高速转动时,通常认为工作情况是这样的,即施加在工作单元13上的负载较低。另一方面,在发动机14从高速转动改变为低速转动时,则认为工作情况是这样的,即施加在工作单元13上的负载较高。在ST10中,如果“Ne≥Ns”,则确定施加在发动机14上的负载为正常(正常负载)或不存在,并且输出为“是”。如果实际转速Ne低于发动机基准转速Ns(Ne<Ns),则确定施加在发动机14上的负载过大(过载),并且输出为”否”。
ST11:该过程在根据方向速度杆53运动的量Rop计算出电动机21L和21R的目标速度Ts(目标转速Ts)之后前进至ST13。目标速度Ts与该量Rop成比例。
ST12:由于施加在发动机14上的负载过大,则降低目标速度Ts以便克服该过载状态。具体地说,在通过PID控制降低在ST11中计算出的目标速度Ts以进行校正直到满足条件“Ne≥Ns”之后,该过程前进至ST13。在这里所涉及的PID控制为一通用控制系统,它包括由比例作用、积分作用和微分作用(下面也一样)组成的三个作用。
ST13:测量出电动机21L和21R的实际速度Tr(实际转速Tr;下面被称为“实际速度Tr”),之后该过程前进至ST14。可以读取来自马达转动传感器83L和83R的检测信号作为实际速度Tr。
ST14:将电动机21L和21R控制成以目标速度Ts向前转动,之后该过程返回至ST01。具体地说,通过PID控制来控制电动机21L和21R的向前运动(向前转动),从而电动机21L和21R的实际速度Tr与目标速度Ts一致。因此,行走单元11L和11R前进运动或者保持在前进运动的状态中。在该情况中的目标速度Ts为在ST11中计算出的目标速度Ts或在ST12中校正的目标速度Ts。
接下来将参照图7A和7B并且参照图2和6对根据第一实施例的设有具有该控制程序的控制单元61的工作机10的操作进行说明。
图7A为一时间图,其中在水平轴线上绘制出经过的时间,并且在垂直轴线上绘制出发动机14的实际转速Ne。图7B为一时间图,其中在水平轴线上绘制出经过的时间,并且在垂直轴线上绘制出电动机21L和21R的实际速度Tr。在图7A和7B中所示的值在这两附图中相关。
在搅龙开关45断开、即工作单元13停止时,发动机14的实际转速Ne为值Nt(Ne=Nt),并且高于发动机基准转速Ns,如图7A所示。控制单元61执行PID控制,从而电动机21L和21R的实际速度Tr与目标速度Ts一致。
当搅龙开关45在工作机10的行走期间接通(ST06)时,工作单元13开始除雪操作(ST08)。由于施加在工作单元13上的负载增大,所以施加在发动机14上的负载也增大。因此,发动机14的实际转速Ne如图7A所示一样降低。如果该情况保持未变,则发动机14的实际转速Ne将下降低于发动机基准转速Ns。
相反,控制单元61通过使用PID控制降低电动机21L和21R的实际速度Tr直到发动机14的实际转速Ne返回至发动机基准转速Ns。更具体地,控制单元61通过PID控制向下校正目标速度Ts(ST12),从而“Ne=Ns”(ST10),并且通过使用经校正的目标速度Ts作为基准之后进行电动机21L和21R的实际速度Tr的PID控制(ST14)。
因此根据施加在发动机14上的负载大小降低电动机21L和21R的实际速度Tr。因此,可以保持发动机基准转速Ns(例如,在通过发动机14产生出基本上最大转矩时发动机14的转速)。
由于电动机21L和21R的实际速度Tr也通过PID控制增大或减小从而即使在负载波动时也满足条件Ne=Ns,所以可以降低工作机10的行走速度的频繁显著波动。
完成了工作单元13进行的除雪操作,于是工作单元13进入无负载状态。发动机14也处于无负载状态。如图7A所示,发动机14的实际转速Ne返回至初始值Nt(Ns<Nt)。因此,如图7B所示,电动机21L和21R的实际速度Tr返回到初始目标速度Ts。
如上所述,通过在图6所示的第一实施例的控制程序在控制单元61中显示出以下效果。
控制单元61如此构成,从而在其中工作单元13由发动机14驱动的时期内发动机的转速Ns提前设定为基准值,将该设定的转速Ns用作发动机基准转速Ns,并且可以在保持该发动机基准转速Ns的同时进行工作。例如,可以将在发动机14中产生出基本上最大转矩的转速设定作为发动机基准转速Ns。这是因为保持在发动机14中产生出基本上最大转矩的发动机速度在工作效率方面产生出最高的增加。
通常,在其中施加在工作单元13上的负载随着行走速度增大而增加的工作机10中,例如在搅龙式除雪机中,在以当前行走速度工作期间当施加在工作单元13上的负载增大时施加在发动机14上的负载增大。因此,发动机14的实际转速Ne减小。这时通过减小工作机10的行走速度来降低施加在工作单元13上的负载。因此,可以使发动机14的实际转速Ne返回至初始转速。
在控制单元61中,通过PID降低电动机21L和21R的实际速度Tr,从而在其中通过搅龙开关45(工作驱动指示单元45)接通工作单元13的状态中,当发动机14的实际转速Ne下降至低于发动机基准转速Ns时,发动机14的实际转速Ne返回至发动机基准转速Ns。
具体地说,当发动机14的实际转速Ne下降至低于发动机基准转速Ns时,控制单元61确定在发动机14上存在过大负载(过载状态)并且降低电动机21L和21R的实际速度Tr。由于工作机10的行走速度降低,所以可以克服在发动机14中的过载状态。因此,可以使发动机14的实际转速Ne返回到发动机基准转速Ns。因此可以在保持发动机基准转速Ns的同时提高工作效率。通过克服过载状态,也可以改善发动机14的油耗速率(单位时间的耗油量;油耗)。
另外,由于电动机21L和21R的实际速度Tr受到PID控制,所以例如即使在施加在发动机上的负载频繁显著变化时也能够防止工作机10的行走速度出现频繁显著变化。例如,与其中采用了另一种控制系统的情况相比,即与其中采用“图(map)”根据发动机14的实际转速Ne来降低电动机21L和21R的实际速度Tr的控制系统相比,可以进一步降低行走速度的波动。因此可以进一步提高操作简易性,且不会出现令操作者讨厌的行走速度频繁显著波动。
控制单元61还进行PID控制,从而在确定发动机14的实际转速Ne在通过搅龙开关45使工作单元13接通的状态(驱动状态)中已经回到发动机基准转速Ns时,电动机21L和21R的实际速度Tr与由方向速度杆53(目标速度调节单元53)规定的目标速度Ts一致。
换句话说,在发动机14的实际转速Ne已经到达发动机基准转速Ns时,可以认为正在处于正常负载状态或无负载状态。这时,由于工作机10的行走速度增大,所以可以更迅速地进行由工作单元13进行的工作。因此,工作机10的工作效率得到提高,并且可以进一步提高操作简易性。
在其中通过搅龙开关45使工作单元13断开的状态(停止状态)中,控制单元61也进行控制,由此电动机21L和21R的实际速度Tr变化为由方向速度杆53规定的目标速度Ts,而与发动机的实际转速Ne无关。
在通过搅龙开关45使工作单元13断开时,建立了其中没有进行工作的无负载状态。由于工作机10的行走速度这时增大,所以可以使工作机10更迅速地行走。
如上面参照图6所述的由控制单元61执行的第一实施例控制程序的结构例如最适用于在通过上述模式开关51切换至第三控制位置P3时所使用的第三控制模式(参见图3)。
接下来将参照图8和9对该控制程序的第二实施例进行说明。
ST101:通过接通主开关44启动发动机14。
ST102:读取方向速度杆53的位置信号(即表示方向速度杆53的操作位置和控制输入Rop的信号)。该位置信号为由方向速度杆53的电位计53a为电动机21L和21R发出的目标速度指示。
ST103:确定方向速度杆53的操作位置是否为“前进运动位置”。如果是,则确定将进行前进行走控制,并且该过程前进至ST104。如果否,则根据该控制程序的控制结束。
ST104:读取搅龙开关45的开关信号。
ST105:确定搅龙开关45是否接通。如果没有,则该过程前进至ST106。如果是,则该过程前进至ST107。
ST106:在断开电磁离合器31之后,根据该控制程序的控制结束。因此,工作单元13停止或保持在停止状态中。
ST107:在接通电磁离合器31之后,该过程前进至在图9中的ST108。因此,通过发动机14的原动力致动工作单元13。
ST108:测量出阻风门73行程Cr。可以针对该行程Cr读取来自阻风门位置传感器76的检测信号。
ST109:确定是否正在进行自动阻风。如果是,则该过程前进至ST110。如果否,则该过程前进至ST118。当阻风门73行程Cr小于100%(完全关闭或部分打开状态)时,则由于正在进行预热所以确定结果为是,在预热中根据发动机14的温度状态自动地打开和关闭阻风门73。在行程Cr为100%(完全打开状态)时,由于预热操作完成所以确定结果为否。
ST110:点亮自动阻风显示灯78以提供正在进行自动阻风的通知。
ST111:测量出节气门71行程Str。可以针对该行程Str读取来自节气门位置传感器75的检测信号。
ST112:从多个校正图中选择出启动时间校正图Mp1(参见图10),这些校正图的每一个具有不同的校正特征。下面将对启动时间校正图Mp1的细节进行说明。
ST113:基于启动时间校正图Mp1计算出用于节气门71的当前行程Str的电动机21L和21R的减速校正系数Rd。
ST114:基于方向速度杆53运动的量Rop计算出电动机21L和21R的目标速度Ts(目标转速Ts)。
ST115:根据减速校正系数Rd校正目标速度Ts。具体地说,将在ST113中计算出的减速校正系数Rd乘以在ST114中计算出的目标速度Ts以进行校正,并且将所校正的值规定作为新目标速度Ts(Ts=Ts×Rd)。
ST116:测量出电动机21L和21R的实际速度Tr(实际转速Tr;下面被称为“实际速度Tr”)。例如对于实际速度Tr可以读取来自马达转动传感器83L和83R的检测信号。
ST117:将电动机21L和21R控制成以经校正的目标速度Ts(在ST115中校正的值Ts)向前转动,之后该过程返回至在图8中的ST102。具体地说,通过PID控制来控制电动机21L和21R的向前运动(向前转动),从而电动机21L和21R的实际速度Tr与经校正的目标速度Ts一致。因此,行走单元11L和11R前进运动或者保持在前进运动的状态中。
ST118:切断自动阻风显示灯78以提供自动阻风完成的通知。
ST119:测量出节气门71行程Str。
ST120:从多个校正图中选择出正常时间校正图Mp2(参见图11),每个校正图具有不同的校正特征。下面将对正常时间校正图Mp2的细节进行说明。
ST121:基于正常时间校正图Mp2计算出用于节气门71的当前行程Str的电动机21L和21R的减速校正系数Rd。
ST122:基于方向速度杆53运动的量Rop计算出电动机21L和21R的目标速度Ts。
ST123:根据检索校正系数Rd校正目标速度Ts。具体地说,将在ST121中计算出的减速校正系数Rd乘以在ST122中计算出的目标速度Ts以进行校正,并且将所校正的值规定作为新目标速度Ts(Ts=Ts×Rd)。
ST124:测量出电动机21L和21R的实际速度Tr。
ST125:将电动机21L和21R控制成以经校正的目标速度Ts(在ST123中校正的值Ts)向前转动,之后该过程返回至在图8中的ST102。具体地说,通过PID控制来执行电动机21L和21R的向前运动控制,从而电动机21L和21R的实际速度Tr与该经校正的目标速度Ts一致。因此,行走单元11L和11R前进运动或者保持在前进运动的状态中。
在图9中所示的步骤中,从ST111至ST113的序列构成第一步骤,ST115构成第二步骤,并且ST117构成第三步骤。
控制单元61在满足启动条件时(ST109)执行第一步骤、第二步骤和第三步骤。
第一步骤为用于基于启动时间校正图Mp1计算出用于节气门71的当前行程Str的电动机21L和21R的减速校正系数Rd的程序,所述校正图为在发动机14的启动期间所使用的图并且具有这样的特征,由此电动机21L和21R的减速校正系数Rd根据节气门71行程Str增大而减小,并且在完全打开位置中使减速校正系数Rd保持大于零。
第二步骤为用于将减速校正系数Rd乘以目标速度Ts以进行校正的程序。
第三步骤为用于将电动机21L和21R的实际速度Tr控制成与经校正的目标速度Ts一致的程序。
下面将参照图10对在ST112中所选的启动时间校正图Mp1进行说明。还将参照图11对在ST120中所选的正常时间校正图Mp2进行说明。
图10显示出用于获取与节气门行程Str对应的减速校正系数Rd的启动时间校正图Mp1,其中节气门行程Str(%)绘制在位于该图左侧上的垂直轴线上,并且电动机的减速校正系数Rd绘制在位于该图右侧上的垂直轴线上。行程Str在底部标为0%并且在顶部处标为100%。减速校正系数Rd在底部处标为0.0,并且在顶部处标为1.0。
在该图中向上并且向右倾斜的实线为气门行程特征线SV,并且为表示节气门行程Str在0-100%的范围内的变化的直线。在该图中向下并且向右倾斜的实线为减速特征线R1,并且为表示电动机的减速校正系数Rd在1.0至Rd1的范围中的变化的直线。减速校正系数Rd的最小值为大于零的Rd1。减速校正系数Rd的最大值为1.0。
现在将分析图10。例如,在行程Str为值Stre时,通过Stre的水平线在点P1处与气门行程特征线SV相交。通过该交点P1的垂直线在点P2处与减速特征线R1相交。通过该交点P2的水平线表示减速校正系数Rd的值Rd2。换句话说,与行程Stre对应的减速校正系数的值为Rd2。同样,在Str=0%时Rd=1.0,在Str=100%时Rd=Rd1。
从启动时间校正图Mp1中可以看出,减速校正系数Rd随着行程Str变得更小而接近值1,并且随着行程Str变得更大而接近值0。因此该启动时间校正图Mp1具有这样的特征,由此电动机的减速校正系数Rd根据节气门行程Str增大而减小,并且在完全打开位置(Str=100%)中的减速校正系数为Rd1,它大于零。该启动时间校正图Mp1为在发动机启动期间使用的图。
图11与上述图10类似。具体地说,图11显示出用于获得与节气门行程Str对应的减速校正系数Rd的正常时间校正图Mp2,其中节气门行程Str(%)绘制在位于该图左侧的垂直轴线上,并且电动机的减速校正系数Rd绘制在位于该图右侧的垂直轴线上。行程Str在底部标为0%并且在顶部处标为100%。减速校正系数Rd在底部处标为0.0,并且在顶部处标为1.0。
在该图中向上并且向右倾斜的实线为气门行程特征线SV,并且为表示节气门行程Str在0-100%的范围内的变化的直线。在该图中向下并且向右倾斜的实线为减速特征线R2,并且为表示电动机的减速校正系数Rd在1.0至Rd3的范围中的变化的直线。减速校正系数Rd的最小值为稍大于零的Rd3。减速校正系数Rd的最大值为1.0。
现在将分析图11。例如,在行程Str为值Stre时,通过Stre的水平线在点P1处与气门行程特征线SV相交。通过该交点P1的垂直线在点P3处与减速特征线R2相交。通过该交点P3的水平线表示减速校正系数Rd的值Rd4。换句话说,与行程Stre对应的减速校正系数的值为Rd4。同样,在Str=0%时Rd=1.0,在Str=100%时Rd=Rd3。
从正常时间校正图Mp2中可以看出,减速校正系数Rd随着行程Str变得更小而接近值1,并且随着行程Str变得更大而接近值0。因此该正常时间校正图Mp2具有这样的特征,由此电动机的减速校正系数Rd根据节气门行程Str增大而减小,并且在完全打开位置(Str=100%)中的减速校正系数为Rd3,它大于零。该正常时间校正图Mp2为在发动机启动完成之后使用的图。
这里将考虑将图10与图11进行比较。在图10中向下并且向图右侧倾斜的虚线转换成在图11中所示的减速特征线R2。
从图10可以看出,在启动时间校正图Mp1中由实线表示的减速特征线R1的斜率比在正常时间校正图Mp2中由虚线表示的减速特征线R2的斜率更平缓。正常时间校正图Mp2的减速特征线R2具有这样的特征,由此在Str=100%时Rd=Rd3。Rd3是减速特征线R2的最小值,并且为非常接近零的小值。另一方面,启动时间校正图Mp1的减速特征线R1具有这样的特征,由此在Str=100%时Rd=Rd1。Rd1为减速特征线R1的最小值,并且与Rd3相比为相对较大的值(Rd1>Rd3)。
下面为上面给出的说明的概述。在节气门71完全打开时减速校正系数Rd的值为在正常时间校正图Mp2中的减速特征线R2上的Rd3,而该值为在启动时间校正图Mp1中在减速特征线R1上的Rd1。这些值也相关,从而“Rd1>Rd3”。在启动时间校正图Mp1的减速特征线R1中,减速校正系数Rd的变化范围为1.0至Rd1,并且与Rd1大于Rd3的程度成比例地减小。因此,由实线表示的启动时间校正图Mp1的减速特征线R1的斜率比在正常时间校正图Mp2中由虚线表示的减速特征线R2的斜率更平缓。在发动机14启动期间减速校正系数Rd根据行程Str的增大而减小的速率可以降低与使减速特征线R1的斜率平缓的程度相当的量。例如,在Str=Stre时出现以下情况。根据正常时间校正图Mp2的减速特征线R2,Rd=Rd4。相反,根据启动时间校正图Mp1的减速特征线R1,Rd=Rd2,并且大于Rd4(Rd2>Rd4)。
用于完全打开节气门71的减速校正系数Rd1和Rd3可以在考虑工作机10或发动机14的特征而设定为最优值。
接下来下面将参照图2和8至12对设有具有第二实施例的控制程序的控制单元61的工作机10的操作进行说明。
图12显示出工作机的性能,其中在水平轴线上绘制出经过的时间,在左垂直轴线上绘制出节气门行程Str(%),并且在右垂直轴线上绘制出阻风门行程Cr(%)和电动机的实际速度Tr(m/秒)。
阻风门73行程Cr在t1处为0%并且在t2处为100%,其中t1为启动发动机14的时刻,并且t2为完成预热操作的时刻。换句话说,阻风门73行程Cr根据预热状态从0%逐渐增大至100%。
在与发动机14启动(ST101)基本上同时通过电动机21L和21R使行走单元11L和11R前进运动(在ST103中为是)期间,施加在发动机14上的负载在工作单元13由发动机14驱动时(在ST105中为是)较大。因此,节气门71行程Str突然增大。换句话说,如图12所示,节气门71行程Str变得不必要地较大。
相反,在从时刻t1到时刻t2的自动阻风(在S109中是)期间,即在预热操作期间,控制单元61使用在图10中所示的启动时间校正图Mp1(ST112)在任意给定时刻计算出(ST113)与节气门71行程Str对应的电动机21L和21R的减速校正系数Rd。控制单元61还基于使用减速校正系数Rd(ST115)校正的目标速度Ts控制(ST117)电动机21L和21R的实际速度Tr。因此即使在节气门71完全打开时,电动机21L和21R的实际速度Tr也永远不会到达最小值。将在完全打开位置中的减速校正系数Rd设定为大于零的值Rd1。换句话说,如图10所示,启动时间校正图Mp1的减速特征线R1的斜率相对平缓。减速校正系数Rd根据节气门71行程Str增大而减小的速率可以降低相当的量。因此,电动机21L和21R的实际速度Tr与在节气门71行程Str中的突然增大无关地相对逐渐地减小,如图12所示。
另外,从启动时间校正图Mp1中计算出在任意给定时刻的减速校正系数Rd。因此,可以非常迅速地计算出减速校正系数Rd,并且可以基于由该减速校正系数Rd校正的目标速度Ts更加迅速地控制电动机21L和21R的实际速度Tr。因此,电动机21L和21R的速度变化相对于施加在发动机14上的负载的响应性(响应)在发动机启动期间良好。因此能够进一步提高工作机10的除雪性能。
发动机14在自动阻风(预热操作)完成时的时刻t2之后处于正常操作状态。控制单元61通过使用在图11中所示的正常时间校正图Mp2(ST12)根据在任意给定时刻的节气门71行程Str计算出(ST121)电动机21L和21R的减速校正系数Rd。控制单元61还基于由减速校正系数Rd(ST123)校正的目标速度Ts控制(ST125)电动机21L和21R的实际速度Tr。
下面将参照图13和14对控制程序第二实施例的改进示例进行说明。
根据该改进示例的控制程序的基本特征在于,在上述图9中ST111至ST115的结构(在假想线方框中包围的结构)变为在图13中所示的ST131至ST137的结构(在假想线方框中包围的结构)。其它方面与在前面所述的第二实施例中相同,从而将省略其说明。
图13为根据本发明的控制单元的改进示例的控制流程图。
ST108:测量出阻风门73行程Cr。
ST109:确定是否正在进行自动阻风。如果为“是”,则过程前进至ST110。如果为”否”,则过程前进至ST118(参见图9)。
ST110:在点亮自动阻风显示灯78之后,该过程前进至ST131。
ST131:测量出节气门71行程Str。
ST132:从多个校正图中选择出正常时间校正图Mp2(参见图11),每个图具有不同的校正特征。
ST133:基于正常时间校正图Mp2计算出用于节气门71的当前行程Str的电动机21L和21R的减速校正系数Rd。
ST134:从多个校正图中选择出初始校正图Mp3(参见图14),每个图具有不同的校正特征。下面将对初始校正图Mp3的细节进行说明。
ST135:基于初始校正图Mp3计算出用于阻风门73的当前行程Cr的电动机21L和21R的初始校正系数Rch。
ST136:基于方向速度杆53的控制输入Rop计算出电动机21L和21R的目标速度Ts。
ST137:在根据减速校正系数Rd和初始校正系数Rch校正目标速度Ts之后,该过程前进至ST116。具体地说,将从方向速度杆53的控制输入Rop计算出的初始目标速度Ts乘以初始校正系数Rch的倒数和减速校正系数Rd以进行校正,并且将所校正的值指定为新目标速度Ts(Ts=Ts×Rd×1/Rch)。
ST116:测量出电动机21L和21R的实际速度Tr。
ST117:通过PID控制控制电动机21L和21R的向前运动(向前转动),从而电动机21L和21R的实际速度Tr与经校正的目标速度Ts一致,之后该过程返回到ST102。行走单元11L和11R前进运动。
在图13中所示的改进步骤中,包括ST108、ST134和ST135的序列构成第一步骤。从ST131至ST133的序列构成第二步骤。ST137构成第三步骤,并且ST117构成第四步骤。
根据该改进示例的控制单元61在满足启动条件时(ST109)执行第一步骤、第二步骤、第三步骤和第四步骤。
第一步骤为基于初始校正图Mp3(参见图14)计算出用于阻风门73的当前行程Cr的电动机21L和21R的初始校正系数Rch的程序,该校正图为在发动机14的启动期间使用的图并且具有这样的特征,由此电动机21L和21R的初始校正系数Rch根据阻风门73行程Cr增大而增大。
第二步骤为用于基于正常时间校正图Mp2(参见图11)计算用于节气门71的当前行程Str的电动机21L和21R的减速校正系数Rd的程序,该校正图为在发动机14启动完成之后使用的图并且具有这样的特征,由此电动机21L和21R的减速校正系数Rd根据节气门71行程Str增大而减小。
第三步骤为用于将目标速度Ts乘以初始校正系数Rch的倒数和减速校正系数Rd以进行校正的程序。
第四步骤为用于根据所校正的目标速度Ts控制电动机21L和21R的实际速度Tr的程序。
这里将参照图14对在ST134中所选的初始校正图Mp3进行说明。
图14显示出用于获得与阻风门行程Cr相对应的初始校正系数Rch的初始校正图Mp3,其中阻风门行程Cr(%)绘制在该图的左侧垂直轴线上,并且电动机的初始校正系数Rch绘制在该图的右侧垂直轴线上。行程Cr在底部处标为0%,并且在顶部处标为100%。初始校正系数Rch在底部处标为0.0,并且在顶部处标为1.0。
在该图中向上并且向右倾斜的实线为阻风门行程特征线Ch,并且为表示阻风门行程Cr在0至100%的范围内的变化的直线。在该图中向上并且向右倾斜的虚线为初始校正特征线Rc,并且为表示电动机初始校正系数Rch在Rch1至1.0的范围内的变化的直线。作为初始校正系数Rch的最小值的Rch1稍大于零。初始校正系数Rch的最大值为1.0。
现在将对该图进行分析。例如,在行程Cr为值Cre时,通过Cre的水平线在点Q1处与阻风门行程特征线Ch相交。通过该交点Q1的垂直线在点Q2处与初始校正特征线Rc相交。通过该交点Q2的水平线表示初始校正系数Rch的值Rch2。换句话说,与行程Cre对应的初始校正系数Rch的值为Rch2。同样,在Cr=0%时Rch=Rch1,在Cr=100%时Rch=1.0。
从初始校正图Mp3中可以看出,初始校正系数Rch在行程Cr较小时为接近0的值,并且在行程Cr较大时为接近1的值。初始校正图Mp3因此具有这样的特征,由此电动机的初始校正系数Rch根据阻风门行程Cr的增大而增大,并且在完全关闭位置(Cr=0%)中的初始校正系数Rch为大于零的Rch1。初始校正图Mp3为在发动机14启动期间使用的图。
从上面给出的说明中可以看出,在该改进示例中提前准备好正常时间校正图Mp2(参见图11)和初始校正图Mp3(参见图14)。在该改进示例中的控制单元61计算出(ST133)在发动机14的启动(在ST109中为是)期间的减速校正系数Rd,计算出(ST135)初始校正系数Rch,根据初始校正系数Rch的倒数和减速校正系数Rd校正(ST137)目标速度Ts,并且基于所校正的目标速度Ts控制(ST117)电动机21L和21R的速度。因此,可以非常迅速地校正目标速度Ts。也可以更加迅速地控制电动机21L和21R的实际速度Tr。
具体地说,阻风门73行程Cr根据在发动机14的启动期间的预热状态而变得更大,如图12所示。在其中当与发动机14启动基本上同时通过电动机21L和21R使行走单元11L和11R前进时,在工作单元13由发动机14驱动的情况中,施加在发动机14上的负载较大。节气门71行程Str因此突然增大。
具体地说,当与发动机14启动基本上同时进行除雪时,阻风门73行程Cr较小,并且在其中几乎没有预热的状态中节气门71行程Str较大。随着预热的进行,阻风门73行程Cr增大,并且节气门71行程Str减小。
鉴于此,根据该改进示例,将电动机21L和21R的目标速度Ts不仅乘以减速校正系数Rd,而且还乘以初始校正系数Rch的倒数以进行校正。由此能够更加精确并且迅速地控制电动机21L和21R的实际速度Tr。因此,电动机21L和21R的速度变化相对于施加在发动机14上的负载的响应性(响应)在发动机启动期间良好。因此可以更进一步提高工作机10的除雪性能。换句话说,如在上述图6中所示的第一实施例一样阐明了相同的操作和效果。
如上所述,在控制单元61中通过第二实施例的控制程序(包括第二实施例的改进示例)实现了以下效果。
控制单元61进行控制以便与节气门71行程Str增大相关地降低电动机21L和21R的实际速度Tr。控制单元61还进行控制,从而实际速度Tr相对于行程Str增大而减小的速率在满足发动机14的启动条件时(在图9的ST109中为是)比在没有满足该条件时更加降低。启动条件是正在通过电子调速器65调节阻风门73,即其中发动机14正在被预热。
根据这样构成的第二实施例,在其中驱动阻风门73的发动机启动状态中,可以进行控制,从而工作机10的行走速度相对于节气门71行程Str增大而减小的速率与在完成启动之后的时刻相比降低。
由于在与启动发动机14基本上同时通过电动机21L和21R使行走单元11L和11R前进运动期间在通过发动机14驱动工作单元13时施加在发动机14上的负载较大,所以节气门71行程Str突然增大。
相反,在第二实施例中采用了这样一种结构,由此实际速度Tr与行程Str突然增大无关地相对平缓地降低。因此也能够相对平滑地降低工作机10的行走速度。因此,通过工作单元13可以更加迅速地除雪。由于因此能够提高发动机14在预热期间的除雪能力,所以可以进一步提高工作机10的除雪能力。
控制单元61还进行控制以便使行走速度相对于节气门71行程Str增大而减小的速率比在阻风门73停止时更低。这只有在满足三个条件时进行。这些条件包括其中行走单元11L和11R正在前进运动的条件(图8的ST103)、其中工作单元13正在除雪的条件(图8的ST105)以及其中满足了启动条件的条件(图8的ST109)。
第二实施例因此如此构成,从而在其中驱动阻风门73的发动机启动状态中,行走速度相对于节气门71行程Str增大而减小的速率只有在正在通过工作单元13进行除雪(即,在除雪期间)同时工作机10正在前进行走时降低。
在没有除雪时,工作机10仅仅是行走,并且发动机14因此不会受到与除雪相关的负载。由于在第二实施例中可以与发动机14的状态无关地自由设定行走速度,所以增强了该工作机10的机动性。
下面将参照图15和16对控制程序的第三实施例进行说明。在第三实施例中将描述这样一种情况,其中方向速度杆53的操作位置为“前进位置”。
ST201:通过接通主开关44启动发动机14。
ST202:读取节气门操纵杆52的控制输入Sr。可以将由电位计52a根据节气门操纵杆52的位置发出的表示运动量的信号读取作为控制输入Sr。
ST203:在ST202中读取的控制输入Sr被当作“旧运动量sb”的初始值,并且被暂时存储(写入到存储器63中)。
ST204:读取方向速度杆53的位置信号(即,表示方向速度杆53的操作位置和控制输入Rop的信号)。该位置信号为由方向速度杆53的电位计53a给电动机21L和21R发出的目标速度指示。
ST205:基于方向速度杆53的控制输入Rop计算出电动机21L和21R的目标速度Ts。
ST206:测量出节气门71行程Str。
ST207:基于校正图计算出用于节气门71的当前行程Str的电动机21L和21R的减速校正系数Rd。在图11中所示的“正常时间校正图Mp2”没有修改地被用作“校正图”。换句话说,根据在图11中所示的减速特征线R2和气门行程特征线SV计算出与行程Str相关的减速校正系数Rd。
ST208:根据减速校正系数Rd校正目标速度Ts。具体地说,将在ST205中计算出的目标速度Ts乘以在ST207中计算出的减速校正系数Rd以进行校正,并且将经校正的值指定为新目标速度Ts(Ts=Ts×Rd)。
ST209:测量出电动机21L和21R的实际速度Tr。
ST210:控制电动机21L和21R以经校正的目标速度Ts(在ST208中校正的值Ts)向前转动,之后该过程前进至在图16中的ST211。具体地说,通过PID控制来控制电动机21L和21R的向前运动(向前转动),从而电动机21L和21R的实际速度Tr与经校正的目标速度Ts一致。因此,行走单元11L和11R前进运动或保持在前进运动的状态中。
因此连续测量出节气门71行程Str的变化,并且在根据行程Str校正目标速度Ts的同时控制电动机21L和21R的实际速度Tr。由此可以控制行走单元11L和11R的行走速度。
ST211:读取搅龙开关45的开关信号。
ST212:确定搅龙开关45是否已经从断开变为接通(OFF至ON)。如果为”否”,则该过程前进至ST213。如果为“是”,则该过程前进至ST217。在操作者将搅龙开关45切换为接通时,由该搅龙开关45发出的开关信号从断开变为接通。在开关信号相反时,控制单元61确定已经接收到要基于操作者的动作操作工作单元13的指示,并且建立”是”条件。换句话说,控制单元61接收只有在开关为接通时才基于动作操作工作单元13的指示。虽然在该图中未示出,但电磁离合器31在”是”条件的情况中接通。因此开始工作单元13的操作。
ST213:确定搅龙开关45是否已经从接通变为断开(ON至OFF)。如果为”否”,则该过程前进至ST214。如果为”是”,则该过程前进至ST217。在操作者将搅龙开关45断开时,由该搅龙开关45发出的开关信号从接通变为断开。在开关信号相反时,控制单元61确定已经接收到的基于操作者的动作使工作单元13停止的指示,并且建立了”是”条件。换句话说,控制单元61接收只有在开关为断开时才基于动作使工作单元13停止的指示。虽然在该图中未示出,但电磁离合器31在”是”条件的情况中断开。因此使工作单元13停止。
ST214:读取节气门操纵杆52的控制输入Sr。
ST215:确定在ST214中的控制输入Sr是否与存储在存储器63中的“旧运动量Sb”的值不匹配。如果为”是”,则该过程前进至ST216。如果为”否”,则该过程前进至ST221。当在控制输入Sr相对于旧运动量Sb存在新变化时,控制单元61确定已经操作了节气门操纵杆52(已经接收到用于改变发动机14转速的命令),并且建立”是”条件。
ST216:在ST214中读取的控制输入Sr被暂时存储为“旧运动量Sb”的值。换句话说,每次在ST215中建立了”是”条件,则“旧运动量Sb”的值在被替换为新控制输入Sr的值之后被写入到存储器63中。
ST217:在重新设定装在控制单元61中的定时器的计时Tc(Tc=0)之后,启动定时器。
ST218:继续在ST210中执行的马达控制状态。换句话说,通过PID控制进行电动机21L和21R的向前运动控制,从而电动机21L和21R的实际速度Tr与经校正的目标速度Ts一致(在ST208中校正的值Ts)。
ST219:确定计时Tc(经过的时间Tc)是否已经经过预定的特定基准时间段Tis。如果为”否”,则该过程返回至ST218。如果为”是”,则该过程前进至ST220。换句话说,重复进行ST218和ST219直到建立了”是”条件。因此,可以在保持ST218的控制状态的同时控制电动机21L和21R。
在没有使用ST218的情况下获得相同动作时,可以删除ST218。在该情况中,只重复ST219直到建立了”是”条件。
ST220:停止定时器。
ST221:确定发动机14是否正在操作。如果为”是”,则该过程返回至ST204。如果为”否”,则根据该控制程序的控制结束。换句话说,在”是”输出的情况中使系统返回到ST204造成这样的状态,其中将电动机21L和21R控制为与发动机14的操作协同继续。例如,在由发动机转动传感器77测量出的发动机14的转速超过规定基准值(例如,在发动机14即将停止之前的转速)时输出为”是”。
当在ST215中输出为”否”时,控制单元61确定由于不存在两个连续指示,因此从发动机14发送给控制单元61的信号不存在任何暂时不稳定性。第一指示为由搅龙开关45的操作为工作单元13发出的操作指示和停止指示(ST212至ST213)。第二指示为通过节气门操纵杆52的操作为发动机14发出的转速变化指示(ST215)。
从上面给出的说明中可以看出,由上述从ST204至ST210的序列构成的结构构成了用于基于方向速度杆53的控制输入Rop和节气门71行程Str控制电动机21L和21R的转动的负载控制单元。负载控制单元连续检测在控制输入Rop和行程Str的变化量,并且根据该变化量控制行走速度。
工作机10在其上行走的行走表面具有不规则性或斜坡。即使在工作单元13停止时,在行走期间在行走单元11L和11R中根据路面状况也会出现行走阻力。在第三实施例的控制程序中,考虑这些行走条件以便赋予工作机10更平稳行走的能力。
因此,控制单元61配置(ST204至ST210)成即使在工作单元13在发动机14正在工作期间停止时也与发动机14协作地控制电动机21L和21R(ST221)。
下面将参照图17A、17B、2、15和16对设有具有第三实施例的控制程序的控制单元61的工作机10的操作进行说明。
图17A为一时间图,其中经过的时间绘制在水平轴线上,并且节气门71行程Str绘制在垂直轴线上。图17B为一时间图,其中经过的时间绘制在水平轴线上,并且电动机21L和21R的实际速度Tr绘制在垂直轴线上。在图17A和17B中所示的值在这两幅图中相关联。
在搅龙开关45接通时的时刻t11处,即在控制单元61接收到用于工作单元13的操作指示的时刻t11处,在非常短的时间内在工作单元13上施加较大负载。因此,发动机14的转速在短暂时间内迅速减小,然后重新升高。节气门71行程Str根据发动机14转速的突然变化而如图17A中所示在短时间内迅速变化。
节气门71行程Str在操作节气门操纵杆52的时刻处、即在如图17A中所示调节节气门71行程Str的时刻t12或t13(控制单元61接收指示以改变发动机14的转速的时刻)处在短时间内迅速变化。因此与每个指示结合地使节气门71行程Str暂时不稳定。
相反,控制单元61保持在即将接收到指示之前存在的控制状态(ST210),并且在一特定时间段Tis(ST217和ST219)内控制(ST218)电动机21L和21R。从在自搅龙开关45接收工作单元13的操作指示和停止指示的时刻t11(ST212和ST213)或者从在自节气门操纵杆52接收到使发动机14的转速变化的指示的时刻t12和t13(ST215)开始进行这种控制。
控制单元61因此稳定地控制电动机21L和21R的实际速度Tr,同时忽略了伴随的信号波动,而与在从接收到指示的时刻t11、t12或t13到克服行程Str的无序时经过特定时间段Tis期间施加在发动机14上的负载可能波动的方式无关。因此,可以连续地抑制工作机10的行走速度的暂时波动,并且可以使行走状态更加稳定。因此,可以进一步提高工作机10的操作简易性。因此,可以连续地降低工作机10行走速度的暂时波动,并且可以使行走状态更加稳定。因此,可以使工作机10更容易使用。
在从发动机14发送给控制单元61的多个信号之中,表示节气门行程Str的在图17A中所示的信号可以被认为是在由控制单元61对电动机21L和21R的控制上具有作用的信号(被称为“影响马达控制的输入信号”)。影响马达控制的输入信号可以为代替表示行程Str的信号的发动机14的转速信号。
“特定时间段Tis”在这里对应于直到与从工作驱动指示单元45(搅龙开关45)的指示和转速变化指示单元52(节气门操纵杆52)的转速变化指示中选择的至少一个指示相结合使当上述“影响马达控制的输入信号”暂时不稳定性时克服不稳定状态所经过的时间。因此基于工作机10的负载特征和安装在其上的发动机14的特征来设定与直到输入信号的暂时不稳定性被克服的时间相对应的“特定时间段Tis”,并且仅在该特定时间段Tis的持续时间内保持在即将接收该指示之前存在的控制状态。
如果“特定时间段Tis”过短就不会克服输入信号的不稳定性,因此其不稳定性具有负面影响。当“特定时间段Tis”过长时,尽管输入信号的不稳定性已经被克服,但是仍然继续旧的控制状态,因此对该指示的响应较慢。
相反,基于工作机10的负载特征和安装在工作机10上的发动机14的特征来设定在第三实施例中的最佳“特定时间段Tis”。因此,可以进一步稳定行走状态,并且可以适当地保持对指示的响应。特定时间段Tis可以极短。
上述第三实施例的控制程序结构例如最适合应用于在使用上述模式开关51切换到第二控制位置P2时的第二控制模式,或者在切换到第三控制位置P3时的第三控制模式。
在本发明中,工作机10可以为任意机器,其中施加在工作单元13上的负载根据行走速度而增大,并且不限于搅龙式除雪机。
控制单元61具有并且执行在上述多种控制程序(第一实施例、第二实施例及其改进示例、以及第三实施例的控制程序)中的至少一个控制程序的任一个。控制单元61优选具有并且执行任意两个控制程序。控制单元61最优选具有并且执行所有控制程序。
在上述控制程序中,其中通过控制单元61控制左右电动机21L和21R的驱动的系统例如可以为用于给马达终端提供脉冲电压的脉冲宽度调制系统(PWM系统)。马达驱动器84L和84R可以根据控制单元61的控制信号发送具有受控脉冲宽度的脉冲信号以控制电动机21L和21R的转动。
除了如上所述由电动机21L和21R直接驱动并且调节其行走速度之外,行走单元11L和11R也可以按照以下方式构成。例如,可以采取这样一种结构,其中行走单元11L和11R的驱动源为发动机14,并且发动机14的原动力通过液压CVT(连续可变传动装置)传递给行走单元11L和11R。液压CVT可以选自通常已知的类型,由此可以单独停止左右输出轴或者使之与从输入轴提供的原动力相关地向前或向后转动。液压CVT可以如此构成,从而可以例如通过使用电动机21L和21R改变在泵侧上的旋转斜板来改变左右输出轴的转速。换句话说,可以采用这样的结构,其中电动机21L和21R可以改变行走单元11L和11R的行走速度。
本发明的工作机10为自走式工作机,其中施加在工作单元13上的负载根据行走速度增大,并且如此构成,从而工作单元13由发动机14驱动,并且可以通过电动机21L和21R改变行走单元11L和11R的行走速度,并且与发动机14以及电动机21L和21R相关地控制行走速度。这种工作机10可适合地作为搅龙式除雪机,由此在该机器前进行走期间通过在前面的搅龙收集并且除去雪。
Claims (12)
1.一种自走式工作机,它包括行走单元(11L,11R)和工作单元(13),其中施加在所述工作单元(13)上的负载随着所述行走单元(11L,11R)的行走速度增大而增大,所述自走式工作机还包括:
用于驱动所述行走单元(11L,11R)的电动机(21L,21R);
用于驱动所述工作单元(13)的发动机(14);
用于指示所述工作单元(13)接通或断开的工作驱动指示单元(45);以及
用于控制所述电动机(21L,21R)的控制单元(61),其中
所述控制单元(61)进行PID控制,其中降低所述电动机(21L,21R)的实际速度,从而在确定在其中所述工作驱动指示单元(45)的指示为接通的条件和其中所述发动机(14)的实际转速在所述工作单元(13)由所述发动机(14)驱动时低于规定发动机基准转速的条件中满足两个条件时所述发动机(14)的实际转速返回至发动机基准转速。
2.如权利要求1所述的工作机,其特征在于,还包括:
目标速度调节单元(53),用于规定所述电动机(21L,21R)的目标速度,其中
在确定满足其中所述工作驱动指示单元(45)的指示为接通的条件并且所述发动机(14)的实际转速已经返回至发动机基准转速时,所述控制单元(61)进行PID控制以便使所述电动机(21L和21R)的实际速度保持在目标速度。
3.如权利要求1所述的工作机,其特征在于,
在没有满足其中所述工作驱动指示单元(45)的指示为接通的条件时,所述控制单元(61)进行控制,由此所述电动机(21L,21R)的实际速度与所述发动机(14)的实际转速无关地改变至所述电动机(21L,21R)的目标速度。
4.如权利要求1所述的工作机,其特征在于,还包括:
用于调节在所述发动机(14)中的阻风门(73)行程和节气门(71)行程的电子调速器(65),其中
所述控制单元(61)进行控制以便与节气门(71)行程的增大相关地降低所述电动机(21L,21R)的实际速度,并且进行控制以便与节气门(71)行程的增大相关地使所述电动机(21L,21R)的实际速度降低的速率在满足其中正在通过所述电子调速器(65)调节阻风门(73)的启动条件时变得比在没有满足这个条件时更低。
5.如权利要求4所述的工作机,其特征在于,
所述控制单元(61)还包括在所述发动机(14)启动期间使用的启动时间校正图;
该启动时间校正图具有一种特征,用于与节气门(71)行程增大相关地降低所述电动机(21L,21R)的减速校正系数,从而减速校正系数在节气门(71)完全打开时大于零;并且
所述控制单元(61)根据启动时间校正图计算出节气门(71)当前行程的减速校正系数,将该减速校正系数乘以目标速度以进行校正,并且在满足启动条件时将所述电动机(21L,21R)的实际速度控制在经校正的目标速度。
6.如权利要求4所述的工作机,其特征在于,
所述控制单元(61)还包括在所述发动机(14)启动期间所使用的初始校正图以及在所述发动机(14)启动完成之后使用的正常时间校正图;
其中初始校正图具有这样一种特征,由此所述电动机(21L,21R)的初始校正系数与阻风门(73)行程的增大相关地增大;
正常时间校正图具有这样一种特征,由此所述电动机(21L,21R)的减速校正系数与节气门(71)行程的增大相关地降低;并且
所述控制单元(61)基于初始校正图计算出阻风门(73)当前行程的初始校正系数,基于正常时间校正图计算出节气门(71)当前行程的减速校正系数,将初始校正系数的倒数和减速校正系数乘以目标速度以进行校正,并且在满足启动条件时将所述电动机(21L,21R)的实际速度控制在经校正的目标速度。
7.如权利要求4所述的工作机,其特征在于,还包括:
用于指定所述行走单元(11L,11R)的前进运动的行走驱动指示单元(53);其中
只有在其中所述行走驱动指示单元(53)指示了前进运动的条件、其中所述工作驱动指示单元(45)指示了接通状态的条件、以及其中满足了启动条件的条件中满足了三个条件时,所述控制单元(61)才进行控制以便使电动机(21L,21R)实际速度相对于节气门(71)行程的增加所降低的速率变得比在停止阻风门(73)时更低。
8.如权利要求1所述的工作机,其特征在于,还包括:
用于指示转速变化以便改变发动机(14)的转速的转速变化指示单元(52);其中
所述控制单元(61)进行控制,从而使在即将接收到指示之前所述电动机(21L,21R)所保持的控制状态从当自所述工作驱动指示单元(45)的指示和所述转速变化指示单元(52)的转速变化指示中接收到至少一个指示时接收到指示的时刻开始维持预定的特定时间段。
9.如权利要求8所述的工作机,其特征在于,
该特定时间段对应于在下述信号与至少一个指示相关地变得暂时不稳定时起直至克服了不稳定状态的时间,所述信号影响了所述控制单元(61)对所述电动机(21L,21R)的控制并且作为从所述发动机(14)发给所述控制单元(61)的信号之一
10.如权利要求8所述的工作机,其特征在于,
所述控制单元(61)在所述发动机(14)正在工作期间与所述发动机(14)相关地持续控制所述电动机(21L,21R)。
11.一种自走式工作机,它包括:
行走单元(11L和11R)和工作单元(13),其中施加在所述工作单元(13)上的负载随着所述行走单元的行走速度增大而增大;所述自走式工作机还包括:
用于驱动所述行走单元(11L,11R)的电动机(21L,21R);
用于驱动所述工作单元(13)的发动机(14);
用于调节在所述发动机(14)中的阻风门(73)行程和节气门(71)行程的电子调速器(65);
用于指示所述工作单元(13)接通或断开的工作驱动指示单元(45);以及
用于控制所述电动机(21L,21R)的控制单元(61),其中
所述控制单元(61)进行控制以便与节气门(71)行程的增大相关地降低所述电动机(21L,21R)的实际速度,并且进行控制以便使所述电动机(21L,21R)的实际速度相对于节气门(71)行程的增大而降低的速率在满足所述电子调速器(65)正在调节阻风门(73)的启动条件时变得比在没有满足这种条件时更低。
12.一种自走式工作机,它包括行走单元(11L,11R)和工作单元(13),其中施加在所述工作单元(13)上的负载随着所述行走单元的行走速度增大而增大;所述自走式工作机还包括:
用于驱动所述行走单元(11L,11R)的电动机(21L,21R);
用于驱动所述工作单元(13)的发动机(14);
用于指示所述工作单元(13)接通或断开的工作驱动指示单元(45);
用于指示转速变化以便改变所述发动机(14)的转速的转速变化指示单元(52);以及
用于控制所述电动机(21L,21R)的控制单元,其中
所述控制单元(61)进行控制,从而使在即将接收到指示之前所述电动机(21L,21R)所保持的控制状态从当自所述工作驱动指示单元(45)的指示和所述转速变化指示单元(52)的转速变化指示中接收到至少一个指示时接收到指示的时刻开始维持预定的特定时间段。
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