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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Arbeitsmaschinenfahrzeuges mit wenigstens einer Antriebsmaschine und einem Anbaugerät gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Über aus der Praxis bekannte Verfahren zum Betreiben von Arbeitsmaschinenfahrzeugen mit wenigstens einer Antriebsmaschine und einem Anbaugerät wird versucht, die Arbeiten und Aufgaben beispielsweise eines Traktors zu regeln. Im Vordergrund steht dabei im Wesentlichen die Verbesserung des Arbeitsprozesses und die Einsparung von Ressourcen, sei es einerseits durch Kraftstoffeinsparungen oder andererseits durch erhöhte Flächenleistungen.
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Als Traktoren ausgeführte Arbeitsmaschinenfahrzeuge stellen im Bereich der Landtechnik universell einsetzbare Maschinen dar. Besonders aufgrund der verschiedenen und vielfältigen Anbaumöglichkeiten für Arbeitsgeräte wird der Einsatzbereich von Traktoren vervielfältigt. Bei entsprechender Ausrüstung mit Maschinen und Geräten werden Traktoren auch zu kompletten mobilen Verarbeitungsmaschinen, wodurch jedoch ein Betrieb von Traktoren bzw. Arbeitsmaschinenfahrzeugen erschwert wird, da die oftmals als Dieselmotoren ausgeführten Antriebsmaschinen nicht für alle Arbeitszwecke und Arbeitsgeräte eine optimale Betriebsumgebung zur Verfügung stellen können oder die mit Anbaugeräten durchgeführten Arbeitsprozesse oftmals einen Betrieb des Dieselmotors in ungünstigen Betriebspunkten erfordern.
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Diese Problematik ist unter anderem über im Antriebsstrang von Arbeitsmaschinenfahrzeugen angeordnete stufenlose Getriebeeinrichtungen lösbar.
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Oftmals bestehen technische Prozesse bzw. Arbeitsprozesse, welche mittels eines Traktors durchgeführt werden, in einer flächenabhängigen Boden- und Gutverarbeitung. Die Arbeit richtet sich dann nach der wegabhängigen Beschaffenheit des zu verarbeitenden Gutes, sei es eine Bodenbearbeitung in Form von Pflügen, eine Pflanzeneinsaat oder eine Ernte.
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Eine maximale Arbeitsgeschwindigkeit steht in Abhängigkeit der vorbezeichneten Beschaffenheit des zu verarbeitenden Gutes und der Leistungsfähigkeit der Antriebsmaschine des Arbeitsmaschinenfahrzeuges. Daraus resultiert, dass aus der Kombination von beidem eine Grenze erreicht wird, oberhalb derer die Antriebsmaschine nicht ordnungsgemäß arbeiten kann und somit das Prozessergebnis nicht optimal ist. Dabei bedeutet der Begriff Leistungsfähigkeit im vorliegenden Fall nicht nur die reine eingesetzte Triebwerksleistung der Antriebsmaschine des Arbeitsmaschinenfahrzeuges, sondern die Arbeitsleistung eines Gerätes.
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Das Prozessergebnis wird somit verschlechtert, obwohl genügend Triebwerksleistung eingesetzt werden kann. Die Maschinenleistung in Kombination mit der Gutbeschaffenheit setzt hier eine Grenze. Gegensätzlich ist allerdings die Forderung nach einer höheren Geschwindigkeit, um die Flächenleistung pro Stunde zu optimieren. Dies bewirkt, dass in der Regel mit maximal möglicher Fahrgeschwindigkeit gefahren wird. Aus einem zu tätigenden Arbeitsprozess wird somit eine Drehzahl- und Drehmomentanforderung erstellt, die der Dieselmotor bzw. die Antriebsmaschine des Arbeitsmaschinenfahrzeuges zu liefern hat. Für den Operator der Maschine ist die Fahrgeschwindigkeit des Arbeitsmaschinenfahrzeuges die Regelgröße, die über eine entsprechende getriebeseitige Wandlung eine Triebwerksdrehzahl ergibt. Liefert die Antriebsmaschine des Arbeitsmaschinenfahrzeuges bei entsprechender Drehzahl das nötige Drehmoment, so läuft der Prozess wie gewünscht ab. Ist das Drehmoment über die Antriebsmaschine nicht bereitstellbar, beispielsweise durch eine Störgrößenaufschaltung, wie eine Bodenverhärtung oder ähnlichem, so sinkt zwangsläufig die Arbeitsgeschwindigkeit, da die Leistungsanforderung zu groß ist.
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Um die Fahrzeugleistung im Betrieb überwiegend wenigstens annähernd optimal ausnutzen zu können, werden Arbeitsmaschinenfahrzeuge bekannterweise mit so genannten Hubwerksregelungen ausgeführt. Hubwerksregelungen werden üblicherweise jeweils in Verbindung mit einem Zugkraftmessbolzen im Bereich eines am Arbeitsmaschinenfahrzeug angebrachten Hubwerkes betrieben, mittels dem jeweils eine zur Verfügung stehende Zugkraft bis zu einer vorgegebenen Grenze ausnutzbar ist. Steigt die bodenbedingte Belastung im Bereich der Räder eines Arbeitsmaschinenfahrzeuges über diese Grenze, wird beispielsweise der Pflug um eine bestimmte Höhe aus dem Erdreich ausgehoben, womit die Bearbeitungstiefe des Ackers und damit die am Fahrzeug angreifende Last verringert werden. Diese Vorgehensweise wird im Wesentlichen während einer schweren Bodenbearbeitung, wie Pflügen, aber auch zunehmend bei Bestellkombinationen, d. h. bei Saatmaschinen mit vor- und/oder nachgeschalteten Bodenbearbeitungsprozessen, angewendet.
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Des Weiteren sind aus der Praxis Verfahren zum Betreiben eines Arbeitsmaschinenfahrzeuges mit wenigstens einer Antriebsmaschine und mit einem Anbaugerät bekannt, die auf der Basis der Motorauslastung die Zugkraft abschätzen. Eine Regelung passt dann die Arbeitstiefe des Anbaugerätes an eine von einem Fahrzeugbediener eingestellte maximale Zugkraft an.
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Mittels den vorbeschriebenen Vorgehensweisen sind Arbeitsmaschinenfahrzeuge nicht in gewünschtem Umfang betreibbar, da diese unabhängig vom aktuellen Betriebszustand der Antriebsmaschine des Arbeitsmaschinenfahrzeuges durchgeführt werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, über das ein Arbeitsmaschinenfahrzeug mit wenigstens einer Antriebsmaschine und mit einem Anbaugerät in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustandes der Antriebsmaschine betreibbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Arbeitsmaschinenfahrzeuges mit wenigstens einer Antriebsmaschine und einem Anbaugerät, das über die Antriebsmaschine mit Antriebsenergie zur Durchführung eines Arbeitsprozesses versorgbar ist, wird ein von der Antriebsmaschine zur Verfügung gestelltes Ist-Antriebsmoment und ein aktuell von der Antriebsmaschine maximal zur Verfügung stellbares Antriebsmoment ermittelt.
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Dabei kann die Antriebsenergie von der Antriebsmaschine auf das vorzugsweise am Arbeitsmaschinenfahrzeug angebaute oder angehängte Anbaugerät mechanisch, elektrisch und/oder hydraulisch übertragen werden. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass Antriebsenergie vom Arbeitsmaschinenfahrzeug in Richtung des am Arbeitsmaschinefahrzeug angehängten Anbaugerätes im Zugbetrieb des Anbaugerätes über die sich dann drehenden Räder des Anbaugerätes durch entsprechende anbaugeräteseitige Übertragungseinrichtungen zu den Einrichtungen des Anbaugerätes geführt wird.
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Erfindungsgemäß wird über eine im Bereich eines die Antriebsmaschine umfassenden Antriebsstranges des Arbeitsmaschinenfahrzeuges angeordnete Drehmomentmesseinrichtung in Abhängigkeit des Ist-Antriebsmomentes der Antriebsmaschine und des aktuell von der Antriebsmaschine maximal zur Verfügung stellbaren Antriebsmomentes eine in Richtung eines Abtriebes des Arbeitsmaschinenfahrzeuges aktuell geführtes Ist-Abtriebsmoment und eine in Richtung des Abtriebs des Arbeitsmaschinenfahrzeuges maximal führbares Abtriebsmoment ermittelt.
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Da über das erfindungsgemäße Verfahren der aktuelle Betriebszustand der Antriebsmaschine des Arbeitsmaschinenfahrzeuges ermittelt wird, ist ein mit dem Anbaugerät durchgeführter vorzugsweise landwirtschaftlicher Arbeitsprozess mit hohem Prozesswirkungsgrad bei gleichzeitiger Einsparung von Ressourcen, wie Kraftstoffeinsparungen, und bei gleichzeitig hoher Flächenleistung durchführbar. Dabei besteht mit geringem Steuer- und Regelaufwand die Möglichkeit, den Prozess ohne Bedienereingriff automatisiert durchzuführen.
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Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Verfahren auch auf einfache Art und Weise in bestehende Arbeitsmaschinenfahrzeugsysteme implementierbar, da üblicherweise einer Fahrzeugsteuerung das jeweils maximal mögliche Antriebsmoment der Antriebsmaschine bekannt ist. Durch eine entsprechende Drehmomentmesseinrichtung, vorzugsweise im Bereich einer Getriebeeinrichtung des Antriebsstranges des Arbeitsmaschinenfahrzeuges und/oder im Bereich einer antreibbaren Fahrzeugachse, beispielsweise einer Fahrzeughinterachse, sind die jeweils abgenommenen Drehmomente im Bereich der vorhandenen Abtriebe des Arbeitsmaschinenfahrzeuges messtechnisch ermittelbar. Damit besteht wiederum in jedem Betriebspunkt der Antriebsmaschine die Möglichkeit, die im Bereich des Abtriebs des Arbeitsmaschinenfahrzeuges maximal anlegbare Zugkraft zu bestimmen. In Abhängigkeit dieser Informationen ist das Anbaugerät entsprechend betätigbar, um das maximale Zugkraftangebot auszunutzen und dementsprechend die größtmögliche Performance während der Durchführung eines Arbeitsprozesses, wie einer Bodenbearbeitung, zu erzielen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auch auf einfache Art und Weise eine maximal zugelassene Zugkraft oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Arbeitsmaschinenfahrzeuges aufgrund einer fahrzeugbedienerseitigen Einstellung exakt einzuhalten.
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Bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Arbeitstiefe des Anbaugerätes in Abhängigkeit des Ist-Abtriebsmomentes und/oder des maximal zur Verfügung stellbaren Abtriebsmomentes variiert und die Zugkraft am Anbaugerät durch Variation der Arbeitstiefe eingeregelt, womit beispielsweise eine Überbelastung im Bereich des Anbaugerätes mit geringem Aufwand vermeidbar ist.
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Eine Ermittlung der tatsächlich im Bereich des Anbaugerätes wirkenden Zugkraft erfolgt bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens in Abhängigkeit eines Schlupfes im Bereich von Rädern des Abtriebs des Arbeitsmaschinenfahrzeuges und/oder eines Innendrucks von Rädern des Abtriebs des Arbeitsmaschinenfahrzeuges, und/oder einer Achslast im Bereich einer Fahrzeugachse des Arbeitsmaschinenfahrzeuges.
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Ist das Ist-Antriebsmoment der Antriebsmaschine in Abhängigkeit eines definierten Maximalwertes einer am Anbaugerät angreifenden Belastung einstellbar, ist eine Überlastung im Bereich des Anbaugerätes ebenfalls mit geringem Steuer- und Regelaufwand vermeidbar.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Betriebsgrößen von von der Antriebsmaschine mit Antriebsleistung versorgbaren Einrichtungen des Anbaugerätes, wie Pumpen, Förderbänder und dergleichen, zur Einstellung eines definierten Wertes des Ist-Abtriebsmomentes verändert, womit eine am Anbaugerät angreifende Zugkraft auf einfache Art und Weise in Richtung eines eingestellten Wertes führbar ist und eine Überschreitung dieses Wertes vermieden werden kann. Dabei ist beispielsweise eine Arbeitsbreite oder die Arbeitstiefe des Anbaugerätes entsprechend anpassbar. Darüber hinaus kann es auch vorgesehen sein, dass Nebenverbraucher des Anbaugerätes temporär zu- oder abgeschaltet werden, um den gewünschten Wert des Zugkraftangebotes im Bereich des Anbaugerätes einzustellen.
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Dies kann sowohl über ein direktes Ansteuern der Aktuatorik des Anbaugerätes über die Fahrzeugsteuerung des Arbeitsmaschinenfahrzeuges erfolgen oder indirekt durch Übermitteln von Informationen über eine Datenübertragungseinrichtung an ein Steuergerät des Anbaugerätes, das die Einstellungen entsprechend der Vorgabe selbsttätig umsetzt.
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Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, die errechnete Zugkraft bzw. das Ist-Abtriebsmoment und das in Richtung des Abtriebs des Arbeitsmaschinenfahrzeuges maximal führbare Abtriebsmoment über eine Datenübertragungseinrichtung an das Anbaugerät zu übermitteln und über Steuereinrichtungen des Anbaugeräts die Arbeits- tiefe bzw. sonstige Stellgrößen des Anbaugerätes in Abhängigkeit einer konstanten Zugkraft im Bereich des Anbaugerätes einregeln zu können.
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Wiederum zusätzlich oder alternativ zu wenigstens einer der vorbeschriebenen Vorgehensweisen kann es auch vorgesehen sein, das Arbeitsmaschinenfahrzeug bzw. dessen Antriebsmaschine und/oder das Anbaugerät in Abhängigkeit von vom Anbaugerät zur Verfügung gestellten Informationen über einen Austausch über eine Datenübertragungseinrichtung, wie einer ISO-Bus-Schnittstelle oder dergleichen, anforderungsgemäß zu betreiben und beispielsweise einen Bauteilschutz entsprechend der vom Anbaugerät übermittelten maximal zulässigen Zugkraft zu realisieren. Damit ist auf einfache Art und Weise ebenfalls ein Missbrauch oder eine Fehlbedienung vermeidbar.
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Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass durch Übermittlung von einen optimalen Arbeitsprozess definierenden Betriebsparametern seitens des Anbaugerätes eine bestmögliche Performance des Gesamtsystems und/oder der Feldbearbeitung erzielbar ist.
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Dabei ist beispielsweise der Datenaustausch hinsichtlich einer gewünschten Arbeitstiefe, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen zwischen einem Steuergerät des Anbaugerätes und einem Steuergerät des Arbeitsmaschinenfahrzeuges möglich.
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Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die im nachfolgenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gegenstandes angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine stark schematisierte Darstellung eines Arbeitsmaschinenfahrzeuges mit einer Antriebsmaschine und einem Anbaugerät.
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In der Figur ist ein Arbeitsmaschinenfahrzeug 1 mit einem Anbaugerät 2 und einer Antriebsmaschine 3 dargestellt, wobei das Anbaugerät 2 über die Antriebsmaschine 3 mit der Antriebsenergie zur Durchführung eines Arbeitsprozesses versorgbar ist.
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Ein von der Antriebsmaschine 3 zur Verfügung gestelltes Ist-Antriebsmoment und ein aktuell von der Antriebsmaschine 3 maximal zur Verfügung stellbares Antriebsmoment wird im Bereich eines Motorsteuergerätes 4 ermittelt.
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Über eine im Bereich eines die Antriebsmaschine 3 umfassenden Antriebsstranges 5 des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 angeordnete Drehmomentmesseinrichtung 6 werden in Abhängigkeit des Ist-Antriebsmomentes der Antriebsmaschine 3 und des aktuell von der Antriebsmaschine 3 maximal zur Verfügung stellbaren Antriebsmomentes ein in Richtung eines Abtriebs 7 des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 aktuell geführtes Ist-Abtriebsmoment und ein in Richtung des Abtriebs 7 des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 maximal führbares Abtriebsmoment ermittelt. Hierfür sind im Bereich einer Getriebeeinrichtung 8 des Antriebsstranges 5 drehende Wellen in an sich bekannter Art und Weise magnetisch kodiert, um das von der Getriebeeinrichtung 8 in Richtung des Abtriebs 7 geführte Drehmoment ermitteln zu können.
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Des Weiteren ist über die Drehmomentmesseinrichtung 6 auch ein über eine mechanische Verbindungseinrichtung 9, beispielsweise eines PTO-Abtriebs, vom Arbeitsmaschinenfahrzeug 1 in Richtung des Anbaugerätes 2 geführtes Drehmoment ermittelbar.
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Die Verbindungseinrichtung 9 ist vorliegend als Gelenkwelle ausgebildet, wobei die Verbindungseinrichtung 9 in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles auch als eine andere geeignete kraft- oder reibschlüssige Verbindung, über der ein gewünschtes Antriebsmoment vom Antriebsmaschinenfahrzeug 1 in Richtung des Anbaugerätes 2 führbar ist, ausgebildet sein kann.
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Das Anbaugerät 2 wird vorliegend vom Arbeitsmaschinenfahrzeug 1 während eines Arbeitsprozesses des Anbaugerätes 2 gezogen. Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, dass das Anbaugerät 2 an einem Hubwerk des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 angehängt ist oder selbstfahrend per Datenkommunikation gesteuert dem Arbeitsmaschinenfahrzeug 1 folgt.
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Das über die Verbindungseinrichtung 9 geführte Drehmoment wird vorliegend ebenfalls über magnetisierte Wellen der Verbindungseinrichtung 9 berührungslos ermittelt, wobei in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles auch andere Messprinzipien zur Ermittlung des Drehmomentes im Bereich der Verbindungseinrichtung 9 und auch im Bereich der Getriebeeinrichtung 8 möglich sind. Die Antriebsmaschine 3 des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 ist vorliegend als Brennkraftmaschine, vorzugsweise als Dieselmotor, ausgebildet, die im Betrieb des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 jeweils ein aktuelles Antriebsmoment zur Verfügung stellt und in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Betriebszustandes ein maximales Antriebsmoment zur Verfügung stellen kann. Das jeweils von der Antriebsmaschine 3 des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 aktuell zur Verfügung gestellte Ist-Antriebsmoment und das betriebszustandsabhängig von der Antriebsmaschine 3 des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 maximal zur Verfügung stellbare Antriebsmoment wird in bekannter Art und Weise von dem Motorsteuergerät 4 der Antriebsmaschine 3 zur Verfügung gestellt.
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Von der Antriebsmaschine 3 des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 werden weitere Einrichtungen 10 mit Drehmoment versorgt, wobei das den Einrichtungen 10 jeweils zur Verfügung gestellte Drehmoment ebenfalls über die Drehmomentmesseinrichtung 6 ermittelbar ist. Damit ist über die Drehmomentmesseinrichtung 6 auf einfache Art und Weise ermittelbar, ob dem Anbaugerät 2 aktuell jeweils ein höheres Drehmoment zur Verfügung stellbar ist als dies aktuell über die Verbindungseinrichtung 9 in Richtung des Anbaugerätes 2 geführt wird.
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In Abhängigkeit des ermittelten Ist-Abtriebsmomentes und des in Richtung des Abtriebs 7 maximal führbaren Abtriebsmomentes und vorzugsweise in Kombination mit weiteren Messgrößen, wie einem Fahrzeugschlupf des Arbeitsmaschinenfahrzeuges, einer Achslast im Bereich einer Fahrzeugachse des Arbeitsmaschinenfahrzeuges, eines Innendrucks von Reifen des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 und dergleichen, wird eine am Anbaugerät 2 tatsächlich wirkende Zugkraft ermittelt. Durch eine Regelung wird die Zugkraft im Bereich des Anbaugerätes 2 durch Variation der Arbeitstiefe des Anbaugerätes 2 eingestellt.
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Neben der Regelung der Arbeitstiefe des Anbaugerätes besteht zusätzlich die Möglichkeit, weitere Verstelleinrichtungen im Bereich des Anbaugerätes 2 über eine zusätzliche Aktuatorik des Anbaugerätes 2 zu verstellen, so dass die Zugkraft im Bereich des Anbaugerätes 2 einen eingestellten Wert erreicht bzw. nicht übersteigt. Dies ist beispielsweise durch Einstellung der Arbeitsbreite des Anbaugerätes 2, eine zeitweise Abstellung von Nebenverbrauchern des Anbaugerätes 2 und dergleichen realisierbar.
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Darüber hinaus kann es auch vorgesehen sein, dass das bestimmte Ist-Abtriebsmoment und das maximal in Richtung des Abtriebs 10 des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 führbare Abtriebsmoment über eine Datenübertragungseinrichtung an das Anbaugerätes 2 übermittelt wird, damit anbaugeräteseitige Steuereinrichtungen 12 die Regelung der Arbeitstiefe bzw. sonstiger Stellgrößen zur Einstellung einer konstanten und am Anbaugerät 2 angreifenden Zugkraft durchführen können.
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Mit der vorbeschriebenen Vorgehensweise besteht somit beispielsweise die Möglichkeit, eine Arbeitstiefe des Anbaugerätes 2 betriebszustandsabhängig zu variieren, um eine vom Arbeitsmaschinenfahrzeug 1 zur Verfügung stehende Zugkraft maximal auszunutzen und dementsprechend die größtmögliche Performance der Bodenbearbeitung zu erzielen.
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Darüber hinaus ist auch eine am Anbaugerät 2 maximal zugelassene Zugkraft oder eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit aufgrund einer Fahrzeugbediener-Einstellung exakt einhaltbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Arbeitsmaschinenfahrzeug
- 2
- Anbaugerät
- 3
- Arbeitsmaschine
- 4
- Motorsteuergerät
- 5
- Antriebsstrang
- 6
- Drehmomentmesseinrichtung
- 7
- Abtrieb
- 8
- Getriebeeinrichtung
- 9
- Verbindungseinrichtung
- 10
- Einrichtung
- 11
- Datenübertragungseinrichtung
- 12
- Steuereinrichtungen
