EP3392488A1 - Verfahren zur steuerung einer motordrehzahl eines nutzfahrzeugs - Google Patents

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EP3392488A1
EP3392488A1 EP18167961.4A EP18167961A EP3392488A1 EP 3392488 A1 EP3392488 A1 EP 3392488A1 EP 18167961 A EP18167961 A EP 18167961A EP 3392488 A1 EP3392488 A1 EP 3392488A1
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EP
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engine speed
charging device
requested
drive
speed
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Florian Reinmuth
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Deere and Co
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    • F02D29/02—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers
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    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a rotational speed of a drive motor of a commercial vehicle.
  • Agricultural utility vehicles such as e.g. Tractors
  • some have a front loader to do specific work such as earthmoving or transport of crop.
  • a method for controlling a rotational speed of a drive motor of a commercial vehicle with a drivable charging device is provided.
  • a movement drive of the charging device is predicted or detected.
  • a request or execution of a movement drive or a working movement of the charging device is predicted or recognized. If a movement drive or a working movement of the charging device has been predicted or detected, an increase in the engine speed of the drive motor is requested. As a result, the engine power of the drive motor can be increased automatically and thus adapted to specific drive movements of the charging device.
  • a vehicle speed of the commercial vehicle which is usually defined by an accelerator pedal and a brake pedal, is significantly less influenced by the operation of the charging device, which means an increase in the comfort for the driver.
  • the vehicle speed can be kept independent of specific driving movements of the charging device.
  • a vehicle transmission in particular a transmission ratio, is controlled automatically so that a vehicle speed set by the driver remains constant.
  • the method also supports improved control of the commercial vehicle and the charging device based on the explained control of the engine speed.
  • an operating state of the charging device is used to predict or detect a movement drive of the charging device.
  • the operating state can be deactivated or activated, i. the charging device is basically switched off (deactivated) or switched on (activated) as a prerequisite for a subsequent movement drive or for a subsequent request or execution of a specific drive movement of the charging device.
  • an activated operating state can be concluded that with a high probability actually a movement drive of the charging device will take place. In this way, a future movement drive of the charging device can be predicted.
  • the commercial vehicle is preferably designed as an agricultural vehicle, in particular as a tractor, tractor or the like.
  • the charging device is preferably a working device in the front or rear area of the commercial vehicle.
  • the charging device has a front loader or consists of a front loader. This has, for example, a movable or pivotable arm on which a working unit or a tool (for example, a blade, a forch, clamping tongs) is mounted.
  • the engine speed is an idle speed of the drive motor when the utility vehicle is at a standstill.
  • auxiliary and work functions e.g., PTO operation, auxiliary hydraulic functions
  • the commercial vehicle can be adapted already at a standstill to an imminent movement drive of the charging device.
  • the increased engine speed is reduced again when a predetermined waiting period (e.g., from the time of increasing the engine speed) has expired and no movement drive is still being executed or at least requested within that waiting period.
  • a predetermined waiting period e.g., from the time of increasing the engine speed
  • a status signal is detected for the prediction or recognition of a movement drive of the charging device, this status signal signaling whether the charging device is in a certain operating state (for example on / off or off / deactivated).
  • the loading device is hydraulically driven.
  • This drive takes place by means of a hydraulic drive pump of the commercial vehicle, which with the charger and possibly other hydraulic units (eg brake, steering) is hydraulically connected.
  • a desired hydraulic flow eg in liters / minute
  • it is favorable first to determine a desired hydraulic flow (eg in liters / minute) as a function of the predicted or detected movement drive of the charging device and then to request an increase in the engine speed as a function of the determined desired hydraulic flow.
  • a desired hydraulic flow eg in liters / minute
  • the desired hydraulic flow is determined as a function of one or more detected valve control signals, wherein these valve control signals one or more hydraulic valves for the movement drive of the charging device, in particular a tool of the charging device, are controlled.
  • these valve control signals one or more hydraulic valves for the movement drive of the charging device, in particular a tool of the charging device, are controlled.
  • a percentage valve opening and / or a time duration of the valve opening can be detected in order to support a determination of the desired hydraulic flow in a technically simple manner.
  • the aforementioned features or information can preferably be retrieved at least partially as stored data and thus support the accuracy in determining the desired hydraulic flow.
  • the user can determine along which direction, distance or pivot axis the loading device or components thereof (for example, its working unit or tool) are to be moved via an evaluation of specific input commands by the operator. From this information determined then a desired hydraulic flow can be determined.
  • this desired position has preferably already been stored in a previous operation in a device for carrying out the method, for example by means of a single position memory button on a control unit.
  • a desired target position may be stored by manually inputting various data to an operator interface, the input data representing the target position.
  • the target position may contain different data, such as a Swing angle of a boom or a tool (bucket, forge, clamp, etc.) on the boom, a lifting height of the charger, data of a hydraulic valve, such as a percentage valve opening and / or a period of valve opening to produce a desired hydraulic pressure, a clamping force or a clamping pressure of a tool (eg, forking or clamping tongs) of the charging device.
  • This clamping force is used in particular to support a reliable transport of bales or other goods.
  • a current clamping pressure of this tool is preferably determined or adjusted by means of corresponding sensors.
  • This clamping force can be displayed to a user on a display unit or operator interface. As already mentioned, a user can enter a desired clamping force as data of a desired desired position of the tool or request the already stored clamping force for a new operation again. Thus, a judged as suitable clamping force remains constant and a consistently efficient workflow is guaranteed.
  • a clamping force can be input and / or displayed directly at an operator interface.
  • a corresponding hydraulic flow rate and associated duration may be entered and / or displayed when the clamping force is adjusted via a hydraulic cylinder.
  • a pressure measurement in this hydraulic cylinder and characteristic lever ratios and / or other geometric variables of the tool can be used to determine a current clamping force.
  • This current clamping force can then be compared with a requested set clamping force. On the basis of the comparison result, a hydraulic flow can then be controlled in such a way that the setpoint clamping force is set.
  • clamping force or the clamping pressure ensures, for example in the case of silage round bales, that each round bale is subjected to a sufficient clamping force to ensure its safe transport. Differences in size and shape of the bales can be automatically compensated. In addition, excessive bruising of the bales is avoided, which prevents any cracks and damage to the bale or surrounding film and as a result of its rot in the bale and loss of feed quality. Consequently, there are no costs for removing the rot or disposal of such bales and procurement of substitute feed.
  • three functions with respect to a movement drive of the charging device are preferably controlled, namely a position of a boom of the charging device, a position of a tool of the charging device and a clamping force of the tool (eg, forking or clamping forceps).
  • these three functions can be controlled automatically, and at the same time and / or with respect to their drive movements coordinated with each other.
  • a hydraulic cylinder are controlled for each function.
  • the automatic achievement of the requested target position can replace manual operation of the loader by an operator, thereby reliably avoiding erroneous operation and thus any damage by the loader (e.g., on adjacent buildings, on the load).
  • the request of a stored desired position by the operator can be done by means of a suitable control device.
  • a suitable control device For example, the operator presses a button on a hand lever, joystick or the like.
  • a touch of one or more optical buttons may be provided on an operator interface (e.g., screen) to initiate drive movement of the charger toward the desired position.
  • an operating foot pedal is provided as an operating device for triggering a drive movement of the charging device, in particular in the direction of a desired position.
  • a conventional clutch pedal is suitable without significant additional technical effort, if it is no longer needed for coupling purposes due to the transmission used in the commercial vehicle (eg IVT transmission). In such cases, the conventional clutch pedal may then be used to raise or lower a loader.
  • This function of the clutch pedal can be fixed in the commercial vehicle.
  • this clutch pedal is optionally configurable with different functions. For this purpose, one of several possible functions can be assigned to the clutch pedal, for example via an operator interface. If necessary, the currently assigned function can be replaced by another function.
  • the foot pedal can flexibly fulfill different user-specific functions.
  • the signals of the operated foot pedal are preferably processed in a corresponding control unit and converted by this into control signals, for example for controlling the movement of a charging device.
  • a foot pedal can improve the ease of operation for the driver and thus reduce his workload during the working movements of the loader to be executed.
  • the aforesaid drive characteristic in particular includes specific features of the charging device used, e.g. Hydraulic-specific information about the model used and / or its geometric dimensioning.
  • the desired hydraulic flow is determined as a function of at least one hydraulic unit (e.g., brake, steering) of the commercial vehicle, thereby further improving accuracy for the requested increase in engine speed.
  • at least one hydraulic unit e.g., brake, steering
  • a so-called request period In order to limit the additional consumption of the drive motor, it is advantageous to request an increase in the engine speed only for a specific period of time, a so-called request period.
  • This request period is determined or calculated in dependence on the determined desired hydraulic flow. The determination of the request period is particularly useful and possible with great accuracy when the desired hydraulic flow is determined for a requested desired position, because then the required to achieve the desired position hydraulic volume with great accuracy known or can be determined , The determined request period may also be further processed for the purpose of deciding whether an increased engine speed is actually maintained for the duration of the request period or for a shorter or longer period of time.
  • the increased engine speed is preferably limited so that it is at most as large as a predetermined limit speed. At requested engine speeds greater than the limit speed of the drive motor is thus preferably driven at the limit speed.
  • the engine speed is increased at a predetermined or determined rate of increase and / or lowered after its increase at a certain time with a predetermined or determined lowering speed.
  • This hold period may be shorter or longer than the aforementioned request period.
  • the holding period is preferably dependent on a consumption-oriented process execution (ie the shortest possible duration for limiting the additional consumption of fuel) or a performance-oriented method implementation (ie relatively long period of time to support the drive power for the charging device and / or the driving performance of the commercial vehicle) predetermined or determined. Also, a predetermination of the holding period in dependence of the determined request period is possible.
  • the increased engine speed is initially maintained after the predetermined holding period has elapsed, when the requested engine speed is at least as great as the increased engine speed at the time of the holding period. This measure also helps to avoid constantly changing increases in engine speed and thus unnecessary power consumption for the drive motor.
  • Fig. 1 shows a designed as a tractor 10 commercial vehicle, on its front side designed as a front loader 12 charging device is mounted.
  • the front loader 12 has a pivotable arm 14, at the free end of a tool in the form of a blade 16 is pivotally mounted.
  • the boom 14 and the bucket 16 are hydraulically driven to move to different positions, eg those in FIG Fig. 1 Positions taken Pos_1, Pos_2, Pos_3 and Pos_4 to take.
  • the boom 14 assumes different pivot angles relative to the tractor 10.
  • the blade 16 assumes in the positions Pos_1, Pos_2, Pos_3 and Pos_4 different pivot angle relative to the boom 14 a.
  • the position Pos_3 can represent a maximum lifting height of the boom 14 or the charging device 12 in certain work in order to avoid any damage to adjacent buildings, gateways or the like.
  • the hydraulic movement drive takes place by means of suitable hydraulic cylinders 18, which are mounted on the loading device 12.
  • the method for controlling an engine speed n of a drive motor of the tractor 10 not shown in detail here initially predicts or detects a movement drive of the charging device 12 and then requests an increase in the engine speed n of the drive motor.
  • the increase of the engine speed n is therefore requested, for example, if a future movement drive predicts or a movement drive is actually requested and recognized.
  • the engine speed n corresponds to an idling speed n_L at standstill of the tractor 10 (step S1).
  • the idling speed n_L is for example 850 rpm (revolutions per minute).
  • a status signal S_Z signals an activated operating state (on) or another drive state, eg deactivated operating state (off), of the charging device 12.
  • a detected activated operating state it is assumed that a movement drive or a drive movement is subsequently requested with high probability. So a future movement drive is predicted. According to the method, therefore, an increase in the engine speed n is requested.
  • the engine speed n is increased to the engine speed n_H (step S3). It is for example 1000 U / min.
  • step S5 it is checked whether a movement drive or a drive movement has already been performed or at least requested when the time duration ⁇ t_W has elapsed. If so, the increased engine speed n_H is maintained (step S6). If not, the increased engine speed n_H is again reduced (step S7) to reduce the increased fuel consumption again.
  • Fig. 3 schematically shows parts of an assembly 20 for performing the method for controlling the engine speed n.
  • the assembly 20 is used to carry out the process at any engine speeds n outside the idle speed n_L.
  • the work blocks 22, 24, 26, 28 shown here are used to implement a control of the engine speed n, which is effective in response to a hydraulic flow to be described below.
  • the arrangement 20 further work blocks and components are provided, which also control the engine speed n in idle mode according to Fig. 2 consider.
  • the arrangement 20 according to Fig. 3 assumes that the charging device 12 and possibly also other units (eg steering, brake) are hydraulically driven.
  • the tractor 10 has a hydraulic drive pump 30.
  • Their pump characteristic in particular characteristic curve with a hydraulic flow (liters / minute) as a function of the engine speed) is taken into account in the work block 24 in order to determine which higher engine speed n_A is to be requested.
  • the engine speed n_A to be requested is calculated as a function of a determined setpoint hydraulic flow F_S.
  • the engine speed n_A is requested for a request time period ⁇ t_A, ie, the engine speed n_A should be effective during the request time period ⁇ t_A.
  • the request duration .DELTA.t_A is used as the output of the working block 24 in particular when calculated in the working block 28, a required hydraulic volume V_hyd and sent as a signal to the working block 24.
  • a required hydraulic volume V_hyd is used as the output of the working block 24 in particular when calculated in the working block 28, a required hydraulic volume V_hyd and sent as a signal to the working block 24.
  • the hydraulic volume V hyd represents a hydraulic volume which is estimated or calculated in order to be able to carry out a predicted or detected movement drive of the charging device 12.
  • a drive characteristic S_Ch (eg drive type, drive geometry, geometry of the hydraulic cylinders 18, etc.) and a requested drive movement S_Bew (eg requesting specific pivoting movements of the boom 14 and / or the tool 16 by means of appropriate controls) of the charging device 12 are taken into account.
  • S_Pos_S an input signal S_Pos_S is considered in the working block 28.
  • This signal represents, in particular, the request for an already stored desired position Pos_S of the charging device 12, which is therefore known with regard to the hydraulic requirements.
  • the charging device is in the starting position Pos_1 before the desired position Pos_S is requested.
  • the required hydraulic volume V_hyd can then be predicted with particular accuracy on account of the hydraulically known starting and desired positions and the known drive characteristic S_Ch.
  • the requested hydraulic flow F_A is an output signal of the working block 22.
  • This output signal for example, input signals with respect to the operating state (S_Z) of the charging device 12, a steering (S_L, eg steering angle) of the tractor 10, a braking unit (S_B, eg the status of the brake) and Valve control signals S_V hydraulic valves of the charging device 12 taken into account.
  • the desired hydraulic flow F S is determined as a function of a movement drive of the charging device 12 predicted or detected in the work block 22 and / or in the work block 28.
  • the requested engine speed n_A possibly the request time duration ⁇ t_A and a predetermined limit speed n_G, and optionally further parameters or variables are evaluated in the work block 26.
  • performance-oriented in particular as quickly as possible implementation of the requested motion drive
  • stress-oriented in particular uniform load of the drive motor
  • viewpoints are from the input signals of the working block 26 an actual to be realized increased engine speed n_H, a holding period .DELTA.t_H for maintaining the increased engine speed n_H, an increased rising speed m_an the engine speed n and a lowering speed m_ab the increased engine speed n_H determined or predetermined and as output signals for controlling the drive motor, in particular a motor control sent out.
  • Fig. 4 to Fig. 8 Different controls of the drive motor are exemplary based Fig. 4 to Fig. 8 shown.
  • the dot-dash lines show requested increases in the Engine speed n and possibly request periods .DELTA.t_A.
  • the solid line curves show the increased engine speeds n_H and holding periods ⁇ t_H with which the drive motor is actually driven based on the evaluation in the work block 26.
  • Fig. 4 is from a time t 0 at a current speed n_akt the drive motor, a higher speed n_A for a request period .DELTA.t_A requested.
  • a lower value is predetermined in comparison to the requested higher speed n_A.
  • the actually realized increased speed n_H therefore corresponds to the limit speed n_G.
  • the increased speed n_H is maintained only for a holding period of increased engine speed n_H, which is shorter than the request duration ⁇ t_A.
  • the current speed n_akt is increased at a lower slew rate m_an than was requested to limit excess consumption of fuel and additional loading of the drive motor.
  • Fig. 5 is for the time t 15 a higher speed n_A requested.
  • the rotational speed n is raised at a lower slew rate m_an until the time t 25 .
  • the engine speed n initially remains at an increased speed n_H below the limit speed n_G, since a further lowering of the engine speed n was requested here and constant change of the engine speeds should be avoided.
  • the requested speed is again greater than the increased speed n_H realized between t 25 and t 35 .
  • the engine speed n therefore continues to increase and is limited at time t 45 as increased engine speed n_H due to the predetermined limit speed n_G.
  • the increased engine speed n_H is maintained for the hold period ⁇ t_H. Thereafter, the increased engine speed n_H is reduced again with the lowering speed m_ab.
  • an increase in the engine speed n is again requested with a value n_A above the limit speed n_G. Accordingly, the engine speed is again increased with a slew rate m_an with a limit by the limit speed n_G (time t 75 ).
  • the increased engine speed n_H is lowered again with a lowering speed m_ab.
  • Fig. 6 is requested for the time t16 a higher engine speed n_A above the limit speed n_G. Consequently, the engine speed n is increased at a predetermined increase speed m_an with the limit speed n_G as the increased engine speed nH.
  • the hold period ⁇ t_H begins at time t 26 and ends at time t 36 . As for this latter, a higher speed n_A above the limit speed n_G was requested, the increased engine speed n_H remains maintained. In Fig. 6 it is maintained for another holding period ⁇ t_H.
  • the value of the increased engine speed n_H corresponds to the value of the requested higher engine speed n_A, since the latter is below the limit speed n_G. From the time t 17 , the increased engine speed n_H is maintained for the period of the holding time period ⁇ t_H. Since a higher engine speed n_A is still requested at time t 27 at the end of this first holding time period ⁇ t_H, the increased engine speed n_H remains analogous to that in Al Fig. 6 - maintained for another holding period .DELTA.t_H.
  • Fig. 8 shows the same requested higher engine speed n_A with the same request period ⁇ t_A as in FIG Fig. 7 .
  • the maintenance of the increased engine speed n_H over a multiple of the hold time ⁇ t_H has in Fig. 7 however, has the disadvantage that it will be maintained for a longer period of time than has been requested with the request period ⁇ t_A.
  • the time intervals for maintaining the increased engine speed n_H in the work block 26 can preferably be predetermined or determined according to the following principle: If the request period ⁇ t_A is less than the hold period ⁇ t_H, the increased engine speed n_H is maintained over the period of a single hold period ⁇ t_H.
  • the increased engine speed n_H is maintained over the period of the request period ⁇ t_A.
  • This principle of a shortening of the time interval - and thus a limitation of the temporarily increased fuel consumption - for maintaining the increased engine speed n_H can of course also in other variants of an increase in the engine speed n, eg in the variants according to FIG. 4 to FIG. 7 , apply.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Drehzahl eines Antriebsmotors eines Nutzfahrzeugs (10) mit einer antreibbaren Ladeeinrichtung (12), wobei ein Bewegungsantrieb der Ladeeinrichtung (12) prädiziert oder erkannt wird, und bei prädiziertem oder erkanntem Bewegungsantrieb der Ladeeinrichtung (12) eine Erhöhung der Motordrehzahl des Antriebsmotors angefordert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Drehzahl eines Antriebsmotors eines Nutzfahrzeugs.
  • Landwirtschaftliche Nutzfahrzeuge, wie z.B. Traktoren, weisen teilweise einen Frontlader zur Erledigung spezifischer Arbeiten wie Erdbewegungen oder Transport von Erntegut auf. Soweit die Arbeitsbewegungen des Frontladers von der Motorkraft eines Antriebsmotors des Nutzfahrzeugs abhängig sind, kann dies einen Einfluss auf die Fahrgeschwindigkeit des Nutzfahrzeugs haben.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Steuerung einer Motordrehzahl für den Antriebsmotor eines Nutzfahrzeugs vorzuschlagen.
  • Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Gemäß Patentanspruch 1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Drehzahl eines Antriebsmotors eines Nutzfahrzeugs mit einer antreibbaren Ladevorrichtung vorgesehen. In einem Verfahrensschritt wird ein Bewegungsantrieb der Ladeeinrichtung prädiziert oder erkannt. Hierbei wird insbesondere eine Anforderung oder Ausführung eines Bewegungsantriebs bzw. einer Arbeitsbewegung der Ladeeinrichtung prädiziert oder erkannt. Ist ein Bewegungsantrieb bzw. eine Arbeitsbewegung der Ladeeinrichtung prädiziert oder erkannt worden, wird eine Erhöhung der Motordrehzahl des Antriebsmotors angefordert. Hierdurch kann die Motorleistung des Antriebsmotors automatisch erhöht und somit an spezifische Antriebsbewegungen der Ladeeinrichtung angepasst werden. Folglich wird eine üblicherweise durch ein Gaspedal und Bremspedal definierte Fahrzeuggeschwindigkeit des Nutzfahrzeugs durch den Betrieb der Ladeeinrichtung deutlich weniger oder überhaupt nicht mehr beeinflusst, was eine Steigerung des Komforts für den Fahrer bedeutet. Mit anderen Worten kann mit dieser Komfortfunktion die Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängig von spezifischen Antriebsbewegungen der Ladeeinrichtung gehalten werden. Vorzugsweise wird in Abhängigkeit einer Erhöhung der Motordrehzahl ein Fahrzeug-Getriebe, insbesondere eine Getriebeübersetzung, automatisch gesteuert, damit eine vom Fahrer eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit konstant bleibt. Hierdurch können ungewollte Beschleunigungen oder Verzögerungen des Nutzfahrzeugs vermieden werden.
  • Das Verfahren unterstützt ausgehend von der erläuterten Steuerung der Motordrehzahl auch eine verbesserte Steuerung bzw. Handhabung des Nutzfahrzeugs und der Ladeeinrichtung.
  • Vorzugsweise wird ein Betriebszustand der Ladeeinrichtung herangezogen, um einen Bewegungsantrieb der Ladeeinrichtung zu prädizieren oder zu erkennen. Dabei kann der Betriebszustand deaktiviert oder aktiviert sein, d.h. die Ladeeinrichtung ist grundsätzlich ausgeschaltet (deaktiviert) oder eingeschaltet (aktiviert) als Voraussetzung für einen nachfolgenden Bewegungsantrieb oder für eine nachfolgende Anforderung oder Ausführung einer spezifischen Antriebsbewegung der Ladeeinrichtung. Bei einem aktivierten Betriebszustand kann darauf geschlossen werden, dass mit einer hohen Wahrscheinlichkeit tatsächlich ein Bewegungsantrieb der Ladeeinrichtung erfolgen wird. Auf diese Weise kann ein zukünftiger Bewegungsantrieb der Ladeeinrichtung prädiziert werden.
  • Das Nutzfahrzeug ist vorzugsweise als landwirtschaftliches Fahrzeug, insbesondere als ein Traktor, Schlepper oder dergleichen ausgebildet. Bei der Ladeeinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Arbeitseinrichtung im Front- oder Heckbereich des Nutzfahrzeugs. Insbesondere weist die Ladeeinrichtung einen Frontlader auf oder besteht aus einem Frontlader. Dieser weist beispielsweise einen beweglichen oder schwenkbaren Ausleger auf, an dem eine Arbeitseinheit bzw. ein Werkzeug (z.B. Schaufel, Forke, Klemmzange) gelagert ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Motordrehzahl um eine Leerlauf-Drehzahl des Antriebsmotors bei Stillstand des Nutzfahrzeugs. In diesem Zustand sind Zusatz- und Arbeitsfunktionen (z.B. Zapfwellenbetrieb, hydraulische Zusatzfunktionen) des Nutzfahrzeugs nicht aktiv bzw. abgeschaltet. Auf diese Weise kann das Nutzfahrzeug bereits im Stillstand auf einen bevorstehenden Bewegungsantrieb der Ladeeinrichtung angepasst werden.
  • Vorzugsweise wird die erhöhte Motordrehzahl wieder reduziert, wenn eine vorbestimmte Warte-Zeitdauer (z.B. ab dem Zeitpunkt der Erhöhung der Motordrehzahl) abgelaufen ist und innerhalb dieser Warte-Zeitdauer immer noch kein Bewegungsantrieb ausgeführt wird oder zumindest angefordert worden ist. Hierdurch wird der Kraftstoff-Mehrverbrauch des Antriebsmotors zur Realisierung der Komfortfunktion begrenzt.
  • Vorteilhaft wird zur Prädiktion oder Erkennung eines Bewegungsantriebs der Ladeeinrichtung ein Zustandssignal detektiert, wobei dieses Zustandssignal signalisiert, ob sich die Ladeeinrichtung in einem bestimmten Betriebszustand (z.B. Ein/aktiviert oder Aus/deaktiviert) befindet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Ladeeinrichtung hydraulisch angetrieben. Dieser Antrieb erfolgt mittels einer hydraulischen Antriebspumpe des Nutzfahrzeugs, welche mit der Ladeeinrichtung und ggf. weiteren hydraulischen Aggregaten (z.B. Bremse, Lenkung) hydraulisch verbunden ist. In diesem Fall ist es günstig, zunächst einen Soll-Hydraulikfluss (z.B. in Liter/Minute) in Abhängigkeit des prädizierten oder erkannten Bewegungsantriebs der Ladeeinrichtung zu ermitteln und dann eine Erhöhung der Motordrehzahl in Abhängigkeit des ermittelten Soll-Hydraulikflusses anzufordern. Beispielsweise kann auf Basis des prädizierten oder erkannten Bewegungsantriebs der Ladeeinrichtung zunächst ein zur Ausführung dieser Antriebsbewegung erforderliches Hydraulik-Volumen ermittelt und daraus der Soll-Hydraulikfluss ermittelt werden.
  • Weiter vorzugsweise wird der Soll-Hydraulikfluss in Abhängigkeit eines oder mehrerer detektierter Ventil-Steuersignale ermittelt, wobei mit diesen Ventil-Steuersignalen ein oder mehrere hydraulische Ventile für den Bewegungsantrieb der Ladeeinrichtung, insbesondere eines Werkzeugs der Ladeeinrichtung, angesteuert werden. Hierbei kann beispielsweise eine prozentuale Ventilöffnung und/oder eine Zeitdauer der Ventilöffnung detektiert werden, um auf technisch einfache Weise eine Ermittlung des Soll-Hydraulikflusses zu unterstützen.
  • Weiterhin ist es günstig, wenn zur Ermittlung des Soll-Hydraulikflusses mindestens eines der folgenden Merkmale berücksichtigt wird:
    • eine angeforderte Antriebsbewegung der Ladeeinrichtung,
    • eine Antriebscharakteristik der Ladeeinrichtung,
    • eine angeforderte Soll-Position der Ladeeinrichtung.
  • Die vorgenannten Merkmale oder Informationen können vorzugsweise zumindest teilweise als abgespeicherte Daten abgerufen werden und somit die Genauigkeit bei der Ermittlung des Soll-Hydraulikflusses unterstützen. So kann z.B. über eine Auswertung bestimmter Eingabebefehle durch den Bediener festgestellt werden, entlang welcher Richtung, Strecke oder Schwenkachse die Ladeeinrichtung bzw. Bestandteile davon (z.B. deren Arbeitseinheit oder Werkzeug) bewegt werden sollen. Aus diesen festgestellten Informationen kann dann ein Soll-Hydraulikfluss ermittelt werden.
  • Im Falle einer angeforderten Soll-Position der Ladeeinrichtung ist diese Soll-Position vorzugsweise bereits bei einem vorherigen Arbeitsvorgang in einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens abgespeichert worden, z.B. mittels einer einzelnen Positions-Speichertaste an einer Bedieneinheit. Alternativ kann eine gewünschte Soll-Position durch manuelle Eingabe verschiedener Daten an einer Bedienungs-Schnittstelle abgespeichert werden, wobei die eingegebenen Daten die Soll-Position repräsentieren. Unabhängig von der Art der Abspeicherung kann die Soll-Position unterschiedliche Daten beinhalten, wie z.B. einen Schwenkwinkel eines Auslegers oder eines Werkzeugs (Schaufel, Forke, Klemmzange, etc.) am Ausleger, eine Hubhöhe der Ladeeinrichtung, Daten eines hydraulischen Ventils, wie z.B. eine prozentuale Ventilöffnung und/oder eine Zeitdauer der Ventilöffnung zur Erzeugung eines Soll-Hydraulikdruckes, eine Klemmkraft bzw. einen Klemmdruck eines Werkzeugs (z.B. Forke oder Klemmzange) der Ladeeinrichtung. Diese Klemmkraft dient insbesondere dazu, einen zuverlässigen Transport von Ballen oder anderen Gütern zu unterstützen. Ein aktueller Klemmdruck dieses Werkzeugs wird vorzugsweise mittels entsprechender Sensoren ermittelt oder eingestellt. Dieser Klemmdruck bzw. Klemmkraft kann einem Benutzer an einer Anzeige-Einheit oder Bedienungs-Schnittstelle angezeigt werden. Wie bereits erwähnt, kann ein Benutzer eine gewünschte Klemmkraft als Daten einer gewünschten Soll-Position des Werkzeugs eingeben oder die bereits abgespeicherte Klemmkraft für einen neuen Arbeitsvorgang wieder anfordern. Somit bleibt eine als geeignet beurteilte Klemmkraft konstant und ein gleichbleibend effizienter Arbeitsablauf ist gewährleistet.
  • Um eine geeignete Klemmkraft zu erzielen, ist an einer Bedienungs-Schnittstelle vorzugsweise eine Klemmkraft direkt eingebbar und/oder anzeigbar. Alternativ kann eine entsprechende hydraulische Durchflussmenge und damit verbundene Zeitdauer eingegeben und/oder angezeigt werden, wenn die Klemmkraft über einen hydraulischen Zylinder eingestellt wird. Eine Druckmessung in diesem hydraulischen Zylinder und charakteristische Hebelverhältnisse und/oder andere geometrische Größen des Werkzeugs können zur Ermittlung einer aktuellen Klemmkraft herangezogen werden. Diese aktuelle Klemmkraft kann dann mit einer angeforderten Soll-Klemmkraft verglichen werden. Auf Basis des Vergleichsergebnisses kann dann ein Hydraulikfluss derart gesteuert werden, dass die Soll-Klemmkraft eingestellt wird.
  • Die Berücksichtigung der Klemmkraft bzw. des Klemmdruckes stellt beispielsweise im Falle von Silage-Rundballen sicher, dass jeder Rundballen mit einer ausreichenden Klemmkraft beaufschlagt wird, um dessen sicheren Transport zu gewährleisten. Unterschiede in Größe und Form der Ballen können automatisch kompensiert werden. Außerdem werden übermäßige Quetschungen der Ballen vermieden, was etwaige Risse und Beschädigungen am Ballen oder der ihn umgebenden Folie und infolge dessen Fäule im Ballen und Verlust von Futterqualität verhindert. Folglich fallen auch keine Kosten für Entfernung der Fäule bzw. Entsorgung derartiger Ballen und Beschaffung von Ersatzfutter an.
    Im Zusammenhang mit der vorgenannten Soll-Position werden vorzugsweise drei Funktionen bezüglich eines Bewegungsantriebs der Ladeeinrichtung angesteuert, nämlich eine Position eines Auslegers der Ladeeinrichtung, eine Position eines Werkzeugs der Ladeeinrichtung und eine Klemmkraft des Werkzeugs (z.B. Forke oder Klemmzange). Zur Erreichung der Soll-Position können diese drei Funktionen automatisch, und zwar gleichzeitig und/oder bezüglich ihrer Antriebsbewegungen miteinander abgestimmt, angesteuert werden. Hierbei werden für jede Funktion insbesondere ein hydraulischer Zylinder angesteuert.
  • Aufgrund der vorgenannten Abspeicherung muss lediglich eine abgespeicherte Soll-Position wieder angefordert werden, wodurch der benötigte Hydraulikfluss bzw. das Hydraulikvolumen zur Erreichung dieser Soll-Position sehr genau im Voraus ermittelt werden kann. Außerdem kann das automatische Erreichen der angeforderten Soll-Position eine manuelle Betätigung der Ladeeinrichtung durch einen Bediener ersetzen, wodurch eine fehlerhafte Bedienung und somit etwaige Beschädigungen durch die Ladeeinrichtung (z.B. an angrenzenden Gebäuden, am Ladegut) zuverlässig vermieden werden.
  • Die Anforderung einer abgespeicherten Soll-Position durch den Bediener kann mittels einer geeigneten Bedienungsvorrichtung geschehen. Beispielsweise drückt der Bediener eine Taste an einem Handhebel, Joystick oder dergleichen. Alternativ kann eine Berührung einer oder mehrerer optischer Schaltflächen an einer Bedienungs-Schnittstelle (z.B. Bildschirm) vorgesehen sein, um eine Antriebsbewegung der Ladeeinrichtung in Richtung der Soll-Position auszulösen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist als Bedienungsvorrichtung für die Auslösung einer Antriebsbewegung der Ladeeinrichtung, insbesondere in Richtung einer Soll-Position, ein per Fuß betätigbares Fußpedal vorgesehen. Hierzu eignet sich ohne wesentlichen technischen Mehraufwand ein herkömmliches Kupplungspedal, sofern es aufgrund des im Nutzfahrzeug eingesetzten Getriebes (z.B. IVT-Getriebe) nicht mehr für Kupplungszwecke benötigt wird. In solchen Fällen kann das herkömmliche Kupplungspedal dann zum Anheben oder Absenken einer Ladeeinrichtung verwendet werden. Diese Funktion des Kupplungspedals kann im Nutzfahrzeug fest vorgegeben sein. Alternativ ist dieses Kupplungspedal wahlweise mit unterschiedlichen Funktionen konfigurierbar. Hierzu kann beispielsweise über eine Bedienungs-Schnittstelle dem Kupplungspedal eine von mehreren möglichen Funktionen zugeordnet werden. Bedarfsweise kann die aktuell zugeordnete Funktion durch eine andere Funktion ersetzt werden. Somit kann das Fußpedal flexibel unterschiedliche anwenderspezifische Funktionen erfüllen. Die Signale des betätigten Fußpedals werden vorzugsweise in einem entsprechenden Steuergerät verarbeitet und von diesem in Ansteuersignale umgesetzt, beispielsweise zur Bewegungssteuerung einer Ladeeinrichtung. Ein derartiges Fußpedal kann den Bedienungskomfort für den Fahrer verbessern und somit seine Arbeitsbelastung während der auszuführenden Arbeitsbewegungen der Ladeeinrichtung senken.
  • Die vorgenannte Antriebscharakteristik enthält insbesondere spezifische Merkmale der verwendeten Ladeeinrichtung, z.B. hydraulik-spezifische Informationen über das verwendete Modell und/oder deren geometrische Dimensionierung.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Soll-Hydraulikfluss in Abhängigkeit von mindestens einem hydraulischen Aggregat (z.B. Bremse, Lenkung) des Nutzfahrzeugs ermittelt, wodurch die Genauigkeit für die angeforderte Erhöhung der Motordrehzahl weiter verbessert ist.
  • Um den Mehrverbrauch des Antriebsmotors zu begrenzen, ist es vorteilhaft, eine Erhöhung der Motordrehzahl nur für eine bestimmte Zeitdauer, eine sogenannte Anforderungs-Zeitdauer, anzufordern. Diese Anforderungs-Zeitdauer wird in Abhängigkeit des ermittelten Soll-Hydraulikflusses ermittelt bzw. berechnet. Die Ermittlung der Anforderungs-Zeitdauer ist insbesondere dann sinnvoll und mit großer Genauigkeit möglich, wenn der Soll-Hydraulikfluss für eine angeforderte Soll-Position ermittelt wird, weil dann das zur Erreichung der Soll-Position erforderliche Hydraulik-Volumen mit großer Genauigkeit bekannt oder ermittelbar ist. Die ermittelte Anforderungs-Zeitdauer kann auch weiterverarbeitet werden zum Zwecke einer Entscheidung, ob eine erhöhte Motordrehzahl tatsächlich für die Dauer der Anforderungs-Zeitdauer oder für eine kürzere oder längere Zeitdauer aufrechterhalten wird.
  • Um ständig wechselnde Erhöhungen der Motordrehzahl und somit unnötigen Mehrverbrauch zu vermeiden, wird die erhöhte Motordrehzahl vorzugsweise derart begrenzt, dass sie höchstens so groß wie eine vorbestimmte Grenz-Drehzahl ist. Bei angeforderten Motordrehzahlen größer als die Grenz-Drehzahl wird der Antriebsmotor also vorzugsweise mit der Grenz-Drehzahl angetrieben.
  • Weiter vorzugsweise wird die Motordrehzahl mit einer vorbestimmten oder ermittelten Anstiegsgeschwindigkeit erhöht und/oder nach ihrer Erhöhung zu einem bestimmten Zeitpunkt mit einer vorbestimmten oder ermittelten Absenkgeschwindigkeit abgesenkt. Hierdurch wird die Trägheit des Antriebsmotors berücksichtigt und unnötiger Kraftstoff-Mehrverbrauch des Antriebsmotors zusätzlich begrenzt.
  • Eine erhöhte Motordrehzahl wird insbesondere für eine ermittelte oder vorbestimmte Halte-Zeitdauer aufrechterhalten. Diese Halte-Zeitdauer kann kürzer oder länger als die vorgenannte Anforderungs-Zeitdauer sein. Die Halte-Zeitdauer wird vorzugsweise in Abhängigkeit einer verbrauchsorientierten Verfahrensdurchführung (d.h. möglichst kurze Zeitdauer zur Begrenzung des Mehrverbrauchs an Kraftstoff) oder einer leistungsorientierten Verfahrensdurchführung (d.h. relativ lange Zeitdauer zur Unterstützung der Antriebsleistung für die Ladeeinrichtung und/oder der Fahrleistung des Nutzfahrzeugs) vorbestimmt bzw. ermittelt. Auch eine Vorbestimmung der Halte-Zeitdauer in Abhängigkeit der ermittelten Anforderungs-Zeitdauer ist möglich.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Maßnahme wird die erhöhte Motordrehzahl nach Ablauf der vorbestimmten Halte-Zeitdauer zunächst weiter aufrechterhalten, wenn im Zeitpunkt des Ablaufs der Halte-Zeitdauer die angeforderte Motordrehzahl mindestens so groß ist wie die erhöhte Motordrehzahl. Diese Maßnahme trägt ebenfalls dazu bei, ständig wechselnde Erhöhungen der Motordrehzahl und somit einen unnötigen Mehrverbrauch für den Antriebsmotor zu vermeiden.
  • Insgesamt ermöglichen die vorgenannten Maßnahmen im Zusammenhang mit der Grenz-Drehzahl, der Anstiegsgeschwindigkeit, der Absenkgeschwindigkeit und der Halte-Zeitdauer eine Glättung von angeforderten Erhöhungen der Motordrehzahl und somit eine gleichmäßigere Antriebsleistung des Antriebsmotors bei gleichzeitiger Begrenzung des bei der Verfahrensdurchführung entstehenden Mehrverbrauchs.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei sind hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmende bzw. vergleichbare Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Seitenansicht eines Traktor mit einem Frontlader in unterschiedlichen Arbeitspositionen,
    • Fig. 2 ein Flussdiagramm der Verfahrensdurchführung in einer ersten Ausführungsform,
    • Fig. 3 eine blockschaltbildartige Darstellung von Bestandteilen einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens,
    • Fig. 4 bis Fig. 8
      Darstellungen der angeforderten Motordrehzahl-Erhöhung und der tatsächlich erhöhten Motordrehzahl in Abhängigkeit der Zeit.
  • Fig. 1 zeigt ein als Traktor 10 ausgebildetes Nutzfahrzeug, an dessen Frontseite eine als Frontlader 12 ausgebildete Ladeeinrichtung montiert ist. Der Frontlader 12 weist einen schwenkbaren Ausleger 14 auf, an dessen Freiende ein Werkzeug in Form einer Schaufel 16 schwenkbar gelagert ist. Der Ausleger 14 und das die Schaufel 16 werden hydraulisch angetrieben, um unterschiedliche Positionen, z.B. die in Fig. 1 dargestellten Positionen Pos_1, Pos_2, Pos_3 und Pos_4, einnehmen zu können. In den Positionen Pos_1, Pos_2 und Pos_3 nimmt der Ausleger 14 unterschiedliche Schwenkwinkel relativ zum Traktor 10 ein. Die Schaufel 16 nimmt in den Positionen Pos_1, Pos_2, Pos_3 und Pos_4 unterschiedliche Schwenkwinkel relativ zum Ausleger 14 ein. Die Position Pos_3 kann bei bestimmten Arbeiten eine maximale Hubhöhe des Auslegers 14 oder der Ladeeinrichtung 12 darstellen, um etwaige Beschädigungen an angrenzenden Gebäuden, Tordurchfahrten oder dergleichen zu vermeiden. Der hydraulische Bewegungsantrieb erfolgt mittels geeigneter hydraulischer Zylinder 18, welche an der Ladeeinrichtung 12 gelagert sind.
  • Das Verfahren zur Steuerung einer Motordrehzahl n eines hier nicht im Einzelnen dargestellten Antriebsmotors des Traktors 10 sieht vor, zunächst einen Bewegungsantrieb der Ladeeinrichtung 12 zu prädizieren oder zu erkennen und danach eine Erhöhung der Motordrehzahl n des Antriebsmotors anzufordern. Die Erhöhung der Motordrehzahl n wird also beispielsweise angefordert, wenn ein zukünftiger Bewegungsantrieb prädiziert oder ein Bewegungsantrieb tatsächlich angefordert und erkannt wird.
  • Dieses Verfahren wird gemäß Fig. 2 in einem Leerlauf-Betrieb des Antriebsmotors wie folgt angewendet. Zunächst entspricht die Motordrehzahl n einer Leerlauf-Drehzahl n_L bei Stillstand des Traktors 10 (Schritt S1). Die Leerlauf-Drehzahl n_L beträgt z.B. 850 U/min (Umdrehungen pro Minute). In einem Schritt S2 wird geprüft, ob ein Zustandssignal S_Z einen aktivierten Betriebszustand (Ein) oder einen anderen Antriebszustand, z.B. deaktivierten Betriebszustand (Aus), der Ladeeinrichtung 12 signalisiert. Im Falle eines detektierten aktivierten Betriebszustandes wird davon ausgegangen, dass nachfolgend mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Bewegungsantrieb bzw. eine Antriebsbewegung angefordert wird. Es wird also ein zukünftiger Bewegungsantrieb prädiziert. Verfahrensgemäß wird deshalb eine Erhöhung der Motordrehzahl n angefordert. Die Motordrehzahl n wird auf die Motordrehzahl n_H erhöht (Schritt S3). Sie beträgt beispielsweise 1000 U/min. Im Zeitpunkt der Erhöhung der Motordrehzahl n auf n_H wird außerdem ein Zeitzähler aktiviert, der bei t = 0 beginnt und bei Ablauf einer Warte-Zeitdauer Δt_W, z.B. 1 Minute, endet (Schritt S4). Im Schritt S5 wird geprüft, ob bei Ablauf der Zeitdauer Δt_W ein Bewegungsantrieb bzw. eine Antriebsbewegung bereits durchgeführt oder zumindest angefordert wird. Falls ja, bleibt die erhöhte Motordrehzahl n_H aufrechterhalten (Schritt S6). Falls nein, wird die erhöhte Motordrehzahl n_H wieder reduziert (Schritt S7), um den erhöhten Kraftstoffverbrauch wieder zu reduzieren. Dabei wird die erhöhte Motordrehzahl n_H insbesondere auf die ursprüngliche Leerlauf-Drehzahl n_L reduziert. Daraufhin wird in einem Schritt S8 geprüft, ob der Betriebszustand der Ladeeinrichtung noch aktiviert ist (S_Z = Ein). Ist dies der Fall, wird zu Schritt S5 zurückgesprungen, um zu prüfen, ob ein Bewegungsantrieb ausgeführt oder zumindest angefordert wird. Falls ja, wird die Motordrehzahl n erneut erhöht (Schritt S6). Sollte in Schritt S8 festgestellt werden, dass der Betriebszustand der Ladeeinrichtung nicht mehr aktiviert ist, wird zu Schritt S2 zurückgesprungen.
  • Fig. 3 zeigt schematisch Teile einer Anordnung 20 zur Durchführung des Verfahrens zur Steuerung der Motordrehzahl n. Insbesondere dient die Anordnung 20 zur Durchführung des Verfahrens bei beliebigen Motordrehzahlen n außerhalb der Leerlauf-Drehzahl n_L. Die hier dargestellten Arbeitsblöcke 22, 24, 26, 28 dienen der Realisierung einer Steuerung der Motordrehzahl n, welche in Abhängigkeit eines nachfolgend zu beschreibenden Hydraulikflusses wirksam ist. In einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform der Anordnung 20 sind weitere Arbeitsblöcke und Bestandteile vorgesehen, welche auch die Steuerung der Motordrehzahl n im Leerlauf-Betrieb gemäß Fig. 2 berücksichtigen.
  • Die Anordnung 20 gemäß Fig. 3 geht davon aus, dass die Ladeeinrichtung 12 und ggf. auch weitere Aggregate (z.B. Lenkung, Bremse) hydraulisch angetrieben werden. Hierzu weist der Traktor 10 eine hydraulische Antriebspumpe 30 auf. Deren Pumpencharakteristik (insbesondere Kennlinie mit einem Hydraulikfluss (Liter /Minute) in Abhängigkeit von der Motordrehzahl) wird im Arbeitsblock 24 berücksichtigt, um zu ermitteln, welche höhere Motordrehzahl n_A angefordert werden soll. Dabei wird die anzufordernde Motordrehzahl n_A in Abhängigkeit eines ermittelten Soll-Hydraulikflusses F_S berechnet. Insbesondere wird die Motordrehzahl n_A für eine Anforderungs-Zeitdauer Δt_A angefordert, d.h. die Motordrehzahl n_A soll während der Anforderungs-Zeitdauer Δt_A wirksam sein.
  • Die Anforderungs-Zeitdauer Δt_A findet als Ausgangssignal des Arbeitsblocks 24 insbesondere dann Verwendung, wenn im Arbeitsblock 28 ein benötigtes Hydraulikvolumen V_hyd berechnet und als Signal an den Arbeitsblock 24 gesendet wird. In diesem Fall kann unter Berücksichtigung einer aktuellen Drehzahl n_akt des Antriebsmotors und eines angeforderten Hydraulikflusses F_A dann der Soll-Hydraulikfluss F_S und daraus die Anforderungs-Zeitdauer Δt_A ermittelt werden. Das Hydraulik-Volumen V hyd repräsentiert ein Hydraulik-volumen, welches abgeschätzt oder berechnet wird, um einen prädizierten oder erkannten Bewegungsantrieb der Ladeeinrichtung 12 ausführen zu können. Hierbei können als Eingangssignale eine Antriebscharakteristik S_Ch (z.B. Antriebstyp, Antriebsgeometrie, Geometrie der Hydraulikzylinder 18, etc.) und ein angeforderte Antriebsbewegung S_Bew (z.B. Anforderung spezifischer Schwenkbewegungen des Auslegers 14 und/oder des Werkzeugs 16 mittels entsprechender Bedienungselemente) der Ladeeinrichtung 12 berücksichtigt werden. Bei der Ermittlung des Hydraulik-Volumens V_hyd wird im Arbeitsblock 28 insbesondere ein Eingangssignal S_Pos_S berücksichtigt. Dieses Signal repräsentiert insbesondere die Anforderung einer bereits abgespeicherten und deshalb hinsichtlich der hydraulischen Anforderungen bekannten Soll-Position Pos_S der Ladeeinrichtung 12. Beispielsweise befindet sich die Ladeeinrichtung vor der Anforderung der Soll-Position Pos_S in der Ausgangsposition Pos_1. Im Arbeitsblock 28 kann dann aufgrund der hydraulisch bekannten Ausgangs- und Soll-Positionen und der bekannten Antriebscharakteristik S_Ch das benötigte Hydraulik-Volumen V_hyd besonders genau vorhergesagt werden.
  • Der angeforderte Hydraulikflusses F_A ist ein Ausgangssignal des Arbeitsblocks 22. Für dieses Ausgangssignal werden beispielsweise Eingangssignale bezüglich des Betriebszustandes (S_Z) der Ladeeinrichtung 12, einer Lenkung (S_L, z.B. Lenkungswinkel) des Traktors 10, eines Bremsaggregates (S_B, z.B. Status der Bremse) und Ventil-Steuersignale S_V hydraulischer Ventile der Ladeeinrichtung 12 berücksichtigt.
  • Zusammengefasst wird aufgrund der obigen Erläuterungen der Soll-Hydraulikfluss F S in Abhängigkeit eines im Arbeitsblock 22 und/oder im Arbeitsblock 28 prädizierten oder erkannten Bewegungsantriebs der Ladeeinrichtung 12 ermittelt.
  • Die angeforderte Motordrehzahl n_A, ggf. die Anforderungs-Zeitdauer Δt_A und eine vorbestimmte Grenz-Drehzahl n_G sowie ggf. weitere Parameter oder Größen werden im Arbeitsblock 26 bewertet. Abhängig von verbrauchsorientierten (insbesondere möglichst wenig Mehrverbrauch an Kraftstoff), leistungsorientierten (insbesondere möglichst rasche Umsetzung des angeforderten Bewegungsantriebs) und/oder belastungsorientierten (insbesondere möglichst gleichmäßige Belastung des Antriebsmotors) Gesichtspunkten werden aus den Eingangssignalen des Arbeitsblocks 26 eine tatsächlich zu realisierende erhöhte Motordrehzahl n_H, eine Halte-Zeitdauer Δt_H zur Aufrechterhaltung der erhöhten Motordrehzahl n_H, eine erhöhte Anstiegsgeschwindigkeit m_an der Motordrehzahl n und eine Absenkgeschwindigkeit m_ab der erhöhten Motordrehzahl n_H ermittelt oder vorbestimmt und als Ausgangssignale zur Ansteuerung des Antriebsmotors, insbesondere einer Motorsteuerung, ausgesendet.
  • Unterschiedliche Ansteuerungen des Antriebsmotors sind beispielhaft anhand Fig. 4 bis Fig. 8 dargestellt. Dabei zeigen die strichpunktierten Linienverläufe angeforderte Erhöhungen der Motordrehzahl n und ggf. Anforderungs-Zeitdauern Δt_A. Die durchgezogenen Linienverläufe zeigen die erhöhten Motordrehzahlen n_H und Halte-Zeitdauern Δt_H, mit denen der Antriebsmotor aufgrund der Bewertung im Arbeitsblock 26 tatsächlich angesteuert wird.
  • In Fig. 4 wird ausgehend von einem Zeitpunkt t0 bei einer aktuellen Drehzahl n_akt des Antriebsmotors eine höhere Drehzahl n_A für eine Anforderungs-Zeitdauer Δt_A angefordert. Für die Grenz-Drehzahl n_G ist allerdings im Vergleich zur angeforderten höheren Drehzahl n_A ein niedrigerer Wert vorbestimmt. Die tatsächlich realisierte erhöhte Drehzahl n_H entspricht deshalb der Grenz-Drehzahl n_G. Aus verbrauchsorientierten Randbedingungen wird die erhöhte Drehzahl n_H nur für eine Halte-Zeitdauer erhöhte Motordrehzahl n_H aufrechterhalten, welche gegenüber der Anforderungs-Zeitdauer Δt_A kürzer ist. Außerdem wird die aktuelle Drehzahl n_akt mit einer geringeren Anstiegsgeschwindigkeit m_an erhöht als dies angefordert wurde, um einen Mehrverbrauch an Kraftstoff und eine Mehrbelastung des Antriebsmotors zu begrenzen.
  • In Fig. 5 ist für den Zeitpunkt t15 eine höhere Drehzahl n_A angefordert. Tatsächlich wird die Drehzahl n mit einer niedrigeren Anstiegsgeschwindigkeit m_an angehoben bis zum Zeitpunkt t25. Dort verbleibt die Motordrehzahl n zunächst auf einer erhöhten Drehzahl n_H unterhalb der Grenz-Drehzahl n_G, da hier ein weiteres Absenken der Motordrehzahl n angefordert wurde und ständige Wechsel der Motordrehzahlen vermieden werden sollen. Ab dem Zeitpunkt t35 ist die angeforderte Drehzahl wieder größer als die zwischen t25 und t35 realisierte erhöhte Drehzahl n_H. Die Motordrehzahl n steigt deshalb weiter an und wird im Zeitpunkt t45 als erhöhte Motordrehzahl n_H begrenzt aufgrund der vorbestimmten Grenz-Drehzahl n_G. Zwischen den Zeitpunkten t45 und t55 bleibt die erhöhte Motordrehzahl n_H für die Halte-Zeitdauer Δt_H aufrechterhalten. Danach wird die erhöhte Motordrehzahl n_H mit der Absenkgeschwindigkeit m_ab wieder reduziert. Für den Zeitpunkt t65 wird erneut eine Erhöhung der Motordrehzahl n angefordert mit einem Wert n_A oberhalb der Grenz-Drehzahl n_G. Entsprechend wird die Motordrehzahl wieder mit einer Anstiegsgeschwindigkeit m_an erhöht mit einer Begrenzung durch die Grenz-Drehzahl n_G (Zeitpunkt t75). Nach Ablauf der Halte-Zeitdauer Δt_H im Zeitpunkt t85 wird die erhöhte Motordrehzahl n_H wieder mit einer Absenkgeschwindigkeit m_ab abgesenkt.
  • In Fig. 6 wird für den Zeitpunkt t16 eine höhere Motordrehzahl n_A oberhalb der Grenz-Drehzahl n_G angefordert. Folglich wird die Motordrehzahl n mit einer vorbestimmten Anstiegsgeschwindigkeit m_an erhöht mit der Grenz-Drehzahl n_G als erhöhte Motordrehzahl n-H. Die Halte-Zeitdauer Δt_H beginnt im Zeitpunkt t26 und endet im Zeitpunkt t36. Da für diesen letzteren Zeitpunkt erneut eine höhere Drehzahl n_A oberhalb der Grenz-Drehzahl n_G angefordert wurde, bleibt die erhöhte Motordrehzahl n_H weiter aufrechterhalten. In Fig. 6 bleibt sie für eine weitere Halte-Zeitdauer Δt_H aufrechterhalten.
  • In Fig. 7 entspricht der Wert der erhöhten Motordrehzahl n_H dem Wert der angeforderten höheren Motordrehzahl n_A, da letzterer unterhalb der Grenz-Drehzahl n_G liegt. Ab dem Zeitpunkt t17 bleibt die erhöhte Motordrehzahl n_H für den Zeitraum der Halte-Zeitdauer Δt_H aufrechterhalten. Da bei Ablauf dieser ersten Halte-Zeitdauer Δt_H im Zeitpunkt t27 immer noch eine höhere Motordrehzahl n_A angefordert wird, bleibt die erhöhte Motordrehzahl n_H - analog zum Alauf in Fig. 6 - für eine weitere Halte-Zeitdauer Δt_H aufrechterhalten.
  • Fig. 8 zeigt dieselbe angeforderte höhere Motordrehzahl n_A mit derselben Anforderungs-Zeitdauer Δt_A wie in Fig. 7. Das Aufrechterhalten der erhöhten Motordrehzahl n_H über ein Vielfaches der Halte-Zeitdauer Δt_H hat in Fig. 7 jedoch den Nachteil, dass sie über eine längere Zeitdauer aufrechterhalten wird als mit der Anforderungs-Zeitdauer Δt_A angefordert worden ist. Um in solchen Fällen kraftstoffsparend vorzugehen, können die Zeitintervalle für die Aufrechterhaltung der erhöhten Motordrehzahl n_H im Arbeitsblock 26 vorzugsweise nach folgendem Prinzip vorbestimmt oder ermittelt werden:
    Ist die Anforderungs-Zeitdauer Δt_A kleiner als die Halte-Zeitdauer Δt_H, wird die erhöhte Motordrehzahl n_H über den Zeitraum einer einzigen Halte-Zeitdauer Δt_H aufrechterhalten. Ist die Anforderungs-Zeitdauer Δt_A gleich groß oder größer als die Halte-Zeitdauer Δt_H, wird die erhöhte Motordrehzahl n_H über den Zeitraum der Anforderungs-Zeitdauer Δt_A aufrechterhalten. In Fig. 8 bedeutet dies, dass die erhöhte Motordrehzahl n_H nach Ablauf der Halte-Zeitdauer Δt_H nur noch für den Zeitraum t28 bis t38 aufrechterhalten wird, wobei der Zeitraum t18 bis t38 der Anforderungs-Zeitdauer Δt_A entspricht. Dieses Prinzip einer Verkürzung des Zeitintervalls - und damit einer Begrenzung des temporär erhöhten Kraftstoffverbrauchs - für die Aufrechterhaltung der erhöhten Motordrehzahl n_H lässt sich selbstverständlich auch bei anderen Varianten einer Erhöhung der Motordrehzahl n, z.B. bei den Varianten gemäß Fig 4 bis Fig. 7, anwenden.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Steuerung einer Drehzahl (n) eines Antriebsmotors eines Nutzfahrzeugs (10) mit einer antreibbaren Ladeeinrichtung (12), wobei
    - ein Bewegungsantrieb der Ladeeinrichtung (12) prädiziert oder erkannt wird, und
    - bei prädiziertem oder erkanntem Bewegungsantrieb der Ladeeinrichtung (12) eine Erhöhung der Motordrehzahl (n_A) des Antriebsmotors angefordert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motordrehzahl (n) eine Leerlauf-Drehzahl (n_L) bei Stillstand des Nutzfahrzeugs (10) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei erhöhter Motordrehzahl (n_H) diese wieder reduziert wird, wenn eine vorbestimmte Warte-Zeitdauer (Δt_W) abgelaufen ist und bis zum Ablauf dieser Warte-Zeitdauer (Δt_W) kein Bewegungsantrieb der Ladeeinrichtung (12) angefordert worden ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsantrieb der Ladeeinrichtung (12) in Abhängigkeit eines detektierten Zustandssignals (S_Z) prädiziert oder erkannt wird, wobei das Zustandssignal (S_Z) einen Betriebszustand der Ladeeinrichtung (12) signalisiert.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Ladeeinrichtung (12) hydraulisch angetrieben wird,
    - ein Soll-Hydraulikfluss (F S) einer hydraulischen Antriebspumpe (30) des Nutzfahrzeugs (10) in Abhängigkeit des prädizierten oder erkannten Bewegungsantriebs der Ladeeinrichtung (12) ermittelt wird, und
    - die Erhöhung der Motordrehzahl (n_A) in Abhängigkeit des ermittelten Soll-Hydraulikflusses (F_S) angefordert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Hydraulikfluss (F_S) in Abhängigkeit eines detektierten Ventil-Steuersignals (S_V) für mindestens ein hydraulisches Ventil der Ladeeinrichtung (12) ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Hydraulikfluss (F_S) in Abhängigkeit mindestens eines der folgenden Merkmale ermittelt wird:
    - einer angeforderten Antriebsbewegung (S_Bew) der Ladeeinrichtung (12),
    - einer Antriebscharakteristik (S_Ch) der Ladeeinrichtung (12),
    - einer angeforderten Soll-Position (Pos_S) der Ladeeinrichtung (12).
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Hydraulikfluss (F_S) in Abhängigkeit von mindestens einem hydraulischen Aggregat (S_L, S_B) des Nutzfahrzeugs (10) ermittelt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung der Motordrehzahl (n_A) für eine Anforderungs-Zeitdauer (Δt_A) angefordert wird, welche in Abhängigkeit des ermittelten Soll-Hydraulikflusses (F_S) ermittelt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erhöhte Motordrehzahl (n_H) kleiner oder gleich einer vorbestimmten Grenz-Drehzahl (n_G) ist.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motordrehzahl (n) mit einer vorbestimmten Anstiegsgeschwindigkeit (m_an) erhöht wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motordrehzahl (n_H) nach ihrer Erhöhung mit einer vorbestimmten Absenkgeschwindigkeit (m_ab) abgesenkt wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erhöhte Motordrehzahl (n_H) für eine Halte-Zeitdauer (Δt_H) aufrechterhalten wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erhöhte Motordrehzahl (n_H) nach Ablauf der Halte-Zeitdauer (Δt_H) weiter aufrechterhalten wird, wenn im Zeitpunkt des Ablaufs der Halte-Zeitdauer (Δt_H) die angeforderte Motordrehzahl (n_A) mindestens so groß ist wie die erhöhte Motordrehzahl (n_H).
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung einen Frontlader (12) aufweist, insbesondere aus einem Frontlader (12) besteht.
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