CN108291373A - 用于运行自走式铺路机的方法及针对于此的铺路机 - Google Patents

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Abstract

一种用于运行自走式且能经由机器控制装置(10)进行控制的铺路机的方法，在其中，内燃机(3)为液压系统(4)的驱动器和用于产生发电机功率来给至少一个电匀泥尺加热装置供应电能的发电机(5)提供发电机功率，并且经由发动机控制装置(7)和发电机控制装置(6)改变发动机功率和发电机功率，其中，在铺设之前和/或在铺设期间，实现对在与频率无关地被确定规格的电匀泥尺加热装置与发电机(5)之间流动的电流进行电流测量，用以确定和检测当前至少被电匀泥尺加热装置接收到的发电机功率。

Description

用于运行自走式铺路机的方法及针对于此的铺路机
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于运行自走式且能经由机器控制装置进行控制的铺路机的方法和一种根据权利要求9的前序部分所述的针对于此的自走式铺路机。
背景技术
由DE 39 11 401 C1公知的是，在铺路机中，转速由驾驶员手动地来调控。在运输行进和移交行进中，柴油发动机的功率主要用于行进驱动。由驾驶员来通过连续调节柴油发动机的转速来考虑不同的行进状况。然而，针对铺设工作运行，柴油发动机以额定转速运转。驾驶员不做任何调设，这是因为驾驶员并不知道实际的功率需求，并且必须避免的是，在中断期间未向必要的工作机组供应所需的功率。由于噪音和废气给环境增加了不必要的负担。
为了至少在中断铺设工作行进运行时避免对环境造成负担及能耗，根据DE 39 11401 C1提出的是，在中断铺设行进运行期间使柴油发动机的转速与工作机组的功率需求自动匹配。匹配在此可以如下这样地进行，即，在额定转速与空转转速之间进行调设。用于给匀泥尺加热装置供应电流的发电机可以如下这样的地设计，即，为了供应匀泥尺加热装置，该发电机不需要额定转速，而是需要很低的转速。当给加热装置供能的发电机已经在低于额定转速的转速的情况下提供了足够的功率时，则只需将转速加速到该值。然而不利的是，当铺路机的持续的运行准备不能受到影响的情况下节约潜力很低。
由WO 00/47821 A1和DE 10 2013 008 032 A1分别公知了用于电加热筑路机匀泥尺的方法和设备。筑路机匀泥尺的加热电阻器为此从发电机吸收电功率。通过改变发电机上的激励电压可以使发电机的电功率发生变化。依赖于测量筑路机匀泥尺上的温度的温度传感器的信号地，可以经由调节装置来提高或降低激励电压，以便提高或减少匀泥尺上的加热过程。为了调节可以将温度给定值保存在电子调节单元中，并与各个任务相匹配。改变发电机电压能够实现减低机组方面的花费，这是因为可以取消用于接通和切断的功率开关。然而不利的是，不能实现显著的燃料节约。
由WO 2014/124545 A1也公知的是，通过如下方式改变一个或多个用于加热铺路机的铺设匀泥尺的电加热元件的加热功率，即，改变向电加热元件加载的电压。这通过如方式来完成，即，改变电流发生器的激励电流，并且/或者改变电流发电机的驱动转速。发电机在此可以在额定负载运行、部分负载运行或过载运行下运转。通过改变激励电流可以使驱动的发动机恒定受载，由此不损伤该发动机并且在内燃机的情况下节省了燃料。然而在此也不利的是，没有实现显著的燃料节约。此外，有关铺设匀泥尺上的加热错误的信息仅经由温度传感器来提供，从而可能会出现铺设错误。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供用于运行自走式铺路机的方法及针对于此的铺路机，它们能够更好地利用能量节约的可能性并且在此促进了筑路的运行准备。
该任务通过权利要求1和9的特征来解决。
由此提供了如下方法和铺路机，在其中，在铺设过程之前和/或在铺设过程期间，实现对在与频率无关地被确定规格的电匀泥尺加热装置与发电机之间流动的电流进行电流测量，用以确定和检测当前至少被电匀泥尺加热装置接收到的发电机功率。
因此，根据本发明，确认发电机功率需求。为此，铺路机的机器控制装置得到了由电流测量设备测量到的发电机的输出电流的值。在发电机的输出电压选择电压给定值的情况下，输出电流是针对在发电机处接收到的电功率的量度。
通过将发电机的输出电流发送到机器控制装置上提供了反馈的可能性，其例如能够实现对匀泥尺加热装置的监控和及早的错误识别，并且/或者使内燃机的转速与瞬时在发电机上所必需的电功率进行动态匹配。在此，匀泥尺加热装置还可以包括除了底板的加热装置之外的通常布置在底板前面的夯锤的加热装置。
此外，通过进行电流测量还可以最佳地对非常不同的功率消耗做出反应，这些非常不同的功率消耗由能不同宽度地构建的匀泥尺的可行方案得到。最后，通过以相对于额定电压被提高了的电压进行的运行的可能性存在能够实现缩短匀泥尺的发热时间的可能性。
将内燃机的转速与检测到的发电机功率需求进行匹配可以在考虑到最佳消耗的内燃机的发动机综合特性曲线的情况下来进行。内燃机的运行点可以沿着发动机综合特性曲线中的与需求相关的功率双曲线移位到很低的最小转速。对于具有有利的比燃料消耗的内燃机的运行点来说，以内燃机的尽可能低的转速来行进。因为下降的转速通过提升的转矩来补偿，所以通过如下转矩来确定很低的最小速度，该转矩能够传输到所耦接的发电机上而在例如使用楔形皮带时仍不发生打滑。
针对液压系统的驱动器，内燃机的转速的减低可以通过能在其每转进液量方面改变的液压泵来补偿，以便能够产生恒定的体积流量，如例如在DE 10 2009 031 412 A1中所述。
将发电机的输出电压以优选设置的方式调节到能选择的电压给定值上在此同时引起在设定转速期间的对所需的电功率的可靠提供。在调整转速的情况下，将内燃机的功率供应协调到电部件的，至少是电匀泥尺加热装置的，尤其是在铺设过程之前或在铺设中断期间的实际上的功率需求。
本发明的另外的设计方案由以下的说明书和从属权利要求获知。
附图说明
下面将参照附图中所示的实施例详细阐述本发明。
图1示出根据本发明的实施例的用于运行铺路机的控制和调节系统的框图。
具体实施方式
本发明涉及用于运行自走式铺路机的方法，为此在铺路机上安装有控制和调节系统，如例如在图1中所示。铺路机在此以公知的方式包括牵引机1和用于铺设由含沥青的铺设物构成的车道覆面的铺设匀泥尺2。
铺路机具有内燃机3作为初级驱动机组，其为液压系统4的驱动器和产生电功率的发电机5提供发动机功率。发电机5给铺路机的铺设匀泥尺2的至少一个电匀泥尺加热装置供应电能，从而使该电匀泥尺加热装置生成热。匀泥尺加热装置优选加热铺设匀泥尺2的底板和夯锤。电匀泥尺加热装置优选包括多组加热元件8、9，它们在此分别构造为电阻器加热元件并且被装入在铺设匀泥尺2中。电匀泥尺加热装置根据本发明例如通过如下方式来与频率无关地确定规格，即，电阻器加热元件在此是欧姆电阻器。加热元件8、9的装入方位可以涉及匀泥尺2的不同的功能部件，如底板，夯锤等。
经由计算机辅助的机器控制装置10实现对加热元件8、9的加热功率的设定或调节，其中，温度传感器11、12测量尤其是在加热元件8、9上的或在铺设匀泥尺2上的温度。为了调节可以将温度给定值预设在机器控制装置10的电子调节单元13中并且与各个铺设状况相匹配。调节单元13为此经由线路16与温度传感器11、12连接。
经由电流回路14从发电机5向加热元件8、9供给电功率。发电机5提供发电机功率，该功率至少由匀泥尺加热装置转化成热能。发电机5优选为三相交流发电机，其输出电压能够经由发电机控制装置6进行选择。于是通过改变激励电压可以改变在发电器5的输出端上所提供的电压。经由功率开关15可以接通或切断加热元件8、9。经由计算机辅助的机器控制装置10实现对发电器5的输出电压的设定或调节，为此，发电机控制装置6经由数据总线17与机器控制装置10通讯。此外，在数据总线17上还联接有用于设定加热功率的调节单元13和用于内燃机3的发动机控制装置7的调节单元18和必要时的用于液压系统4的调节单元19。除了调节单元13、18、19之外，属于机器控制装置10的还有用于操纵和显示功能的操纵终端20。
附加地，在数据总线17上还联接有电流测量设备21，其被设置用于在具有匀泥尺加热装置或加热元件8、9的发电机5的电流回路14中测量发电机5的输出电流，并且经由数据总线17与机器控制装置10通讯。电流测量可以持续地或在不连续的时间上实现，更确切地说在铺设过程之前和/或在铺设过程期间实现。电流测量设备21可以在结构上被整合到发电机控制装置6中。
利用电流测量所追求的目标是，在利用耦接到内燃机3上的至少给电匀泥尺加热装置供电的发电机5的额定状态和边界状态下，更确切地说优选与对电匀泥尺加热装置进行故障识别相结合或替选地，使内燃机进入和保持尽可能小的转速。这是因为相对于给定值，作为加热元件8、9的有故障的欧姆电阻器减低了通过电流，并且在明显低于铺设匀泥尺的温度给定值之前，通过电流测量能够实现及早的错误识别。
针对加热元件8、9的欧姆电阻器的额定电压通常为230V。利用较低或较高的电压进行尤其是依赖于加热需求的临时运行是可能的。电流消耗与所施加的电压成正比。所送出的加热功率与所施加的电压呈二次方关系。
发电机5机械接驳到内燃机3上优选经由发电机皮带22来实现。替选地，可以经由速比传动装置来实现接驳。
按照根据本发明的用于运行自走式且能经由机器控制装置10进行控制的铺路机的方法因此设置的是，内燃机3为液压系统4的驱动器和用于产生发电机功率来至少给电匀泥尺加热装置供应电能的发电机5提供发动机功率，并且经由发动机控制装置7以及发电机控制装置6改变发动机功率和发电机功率。在铺设过程之前和/或在铺设过程期间，实现对在与频率无关地被确定规格的电匀泥尺加热装置与发电机之间流动的电流进行电流测量，用以确定并检测当前至少被电匀泥尺加热装置或其加热元件8、9接收到的发电机功率。
所检测到的发电机功率需求的实际参量可以作为状态参量被输入到用于对电匀泥尺加热装置进行可用性检查的机器控制装置10中。内燃机3的发动机功率供应可以基于所检测到的发电机功率需求与发动机功率供应之间的功率差来调整，并且内燃机3的运行点可以沿着发动机综合特性曲线中的与需求相关的功率双曲线移位到在能传输到所耦接的发电机5上的转矩的情况下的很低的最小转速。通过电流测量已知了被发电机5接受的功率，从而使发动机输出功率能匹配到稍小于最大可能的发动机输出功率，而不发生内燃机3失速的危险。内燃机3的尽可能低的转速能够实现减低噪音排放和燃料消耗。
发电机皮带22在不发生滑移及随后的破损的情况下通常只能够传输有限的转矩。当需要高的加热功率并且已经达到最大许可的转矩时，则通过提高很低的最小转速来传输更多的功率。根据本发明，通过电流测量已知加热功率，从而不必总是从最高的能想到的功率出发，例如这种情况发生在加热功率未知时。
此外，在铺设过程期间，可以考虑液压系统4的发动机功率需求。
发电机5的输出电压可以被设定到能选择的电压给定值。发电机内部温度可以被测量并作为状态参量被输入到机器控制装置10中，以便避免由于提升内燃机3的转速所造成的发电机5的过热。
最后，发电机功率也可以用于其他的电部件和/或用于给电储能器23充电，从该电储能器可以有选择地给电匀泥尺加热装置供能。可以设置适用于此的整流器24，以便将交流电转化成直流电。
发电机控制装置6的电压给定值可以由机器控制装置10经由数据总线17来预设。由此，依赖于电压给定值来实现对在发电机5上接收到的功率的连续控制。尤其地，在设定相匹配的转速期间，电压给定值可以降低到更低的第二电压给定值。由此，提高了内燃机3的功率储备来设定相匹配的转速并缩短了设定所需的时间段。
优选地，由发电机控制装置6测量到的发电机5的输出电压被输送给机器控制装置10。在该情况下，机器控制装置10可以从输出电压和电流的实时数据中计算实际的所接收到的功率并同时通过发电机控制装置6监测输出电压的调节。优选为发电机控制装置6设置有发电机调节器。
所需的最小转速也可以通过发电机5的许可的最大温度来共同确定。为此，发电机5的温度传感器(未示出)优选监测发电机内部温度。在其中提供机械功率的转速越低且在其中提供机械功率的转矩越高，使得由发电机5产生的实际接收到的电功率在发电机5内部产生越多的热。通过监控发电机内部温度来确定所需的最低转速允许在进行保护以防发电机5过热的同时使转速最小化。因此，发电机5优选具有温度传感器(未示出)，其温度测量值能经由数据总线17被传输到机器控制装置10上。
如上所述，所需的最小转速通过针对发电机驱动器的滑差值的边界值来确定。由机器控制装置10可以从发电机5的转速与内燃机3的转速的关系来计算滑差值，这些转速从转速测量设备(未示出)经由数据总线17传输给机器控制装置10。在滑差值超过预设的边界值的情况下，超过了能由发电机驱动器传输的最大转矩。因此，通过监测滑差值来确定所需的最小转速允许了在进行保护以防发电机驱动器过载的同时使转速最小化。
因此，根据本发明设置的自走式铺路机配备有内燃机3，内燃机驱动液压系统4和用于供应至少一个电匀泥尺加热装置的发电机5，并且配备有发动机控制装置7和发电机控制装置6，它们联接到用于铺设运行的机器控制装置10上。附加地设置有电流测量设备21，用以在具有与频率无关地被确定规格的电匀泥尺加热装置的发电机5的电流回路中测量发电机5的输出电流，并且电流测量设备21经由数据总线17联接到机器控制装置10上。机器控制装置10被设计成用于执行上述的用于运行铺路机的方法。
用于减小噪音排放的内燃机3的尽可能低的转速减低了多相交变电流的频率，该多相交变电流是发电机5从内燃机3的机械功率转化得来。然而，加热元件8、9的欧姆电阻器与频率无关地工作，从而对内燃机3的转速的减低可以连同对用于加热元件8、9的能量提供的优化一起得以优化，这是因为电消耗器，尤其是加热元件8、9或匀泥尺加热装置的功率消耗通过借助电流测量设备21进行的电流测量来确定和检测。

Claims (16)

1.用于运行自走式且能经由机器控制装置(10)进行控制的铺路机的方法，在其中，内燃机(3)为液压系统(4)的驱动器和用于产生发电机功率来给至少一个电匀泥尺加热装置供应电能的发电机(5)提供发动机功率，并且经由发动机控制装置(7)和发电机控制装置(6)改变发动机功率和发电机功率，其特征在于，在铺设之前和/或在铺设期间，实现对在与频率无关地被确定规格的电匀泥尺加热装置与所述发电机(5)之间流动的电流进行电流测量，用以确定和检测当前至少被所述电匀泥尺加热装置接收到的发电机功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所检测到的发电机功率需求的实际量作为状态参量输入到用于对所述电匀泥尺加热装置进行可用性检查的机器控制装置(10)中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述内燃机(3)的发动机功率供应基于所检测到的发电机功率需求与发动机功率供应之间的功率差进行调整，并且使所述内燃机(3)的运行点沿着发动机综合特性曲线中的与需求相关的功率双曲线向在能传输到所耦接的发电机(5)上的转矩的情况下的下最小转速移位。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述发电机(5)的输出电压被调整到能选择的电压给定值上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在铺设过程期间，考虑所述液压系统(4)的发动机功率需求。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，测量发电机内部温度并且将其作为状态参量输入到所述机器控制装置(10)中，以便避免由于提升所述内燃机(3)的转速所造成的所述发电机(5)过热。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，发电机功率用于给电储能器(23)充电，从所述电储能器有选择地给电匀泥尺加热装置供电。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述电匀泥尺加热装置具有欧姆电阻器作为加热元件(8、9)，并且为了控制匀泥尺温度，将温度传感器(11、12)安装在匀泥尺(2)上。
9.自走式铺路机(1)，其具有内燃机(1)，所述内燃机驱动液压系统(4)和用于给至少一个电匀泥尺加热装置供电的发电机(5)，并且所述自走式铺路机具有发动机控制装置(7)和发电机控制装置(6)，所述发动机控制装置和发电机控制装置联接到用于铺设运行的机器控制装置(10)上，其特征在于，设置有电流测量设备(21)，所述电流测量设备用于在具有与频率无关地被确定规格的电匀泥尺加热装置的发电机(5)的电流回路中测量所述发电机(5)的输出电流，并且所述电流测量设备(21)经由数据总线(17)联接到所述机器控制装置(10)上。
10.根据权利要求9所述的铺路机，其特征在于，所述机器控制装置(10)被设计成用于借助电流测量值实施对电匀泥尺加热装置的可用性检查。
11.根据权利要求9或10所述的铺路机，其特征在于，所述机器控制装置(10)被设计成用于根据至少电匀泥尺加热装置的经由所述电流测量设备(21)所获知的针对通过所述内燃机(3)无转差式驱动所述发电机(5)的发电机功率需求地将转速目标传送到发动机控制装置(7)上。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的铺路机，其特征在于，所述发电机(5)具有温度传感器，所述温度传感器的温度测量值能经由所述数据总线(17)传输到所述机器控制装置(10)上。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的铺路机，其特征在于，为了监测所述发电机(5)的无转差式驱动设置有用于确定所述内燃机(3)和所述发电机(5)的转速的转速测量设备，所述转速测量设备的转速测量值能经由所述数据总线(17)传输到所述机器控制装置(10)上。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的铺路机，其特征在于，所述发电机(5)与有选择地给所述匀泥尺加热装置供能的储能器(23)连接。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的铺路机，其特征在于，所述电匀泥尺加热装置具有欧姆电阻器作为加热元件(8、9)，并且为了控制匀泥尺温度，将温度传感器(11、12)安装在匀泥尺上。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的铺路机，其特征在于，所述发电机(5)经由楔形皮带或速比传动装置与所述内燃机(3)连接。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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