JP2015065893A - Series hybrid combine-harvester - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンと、前記エンジンの出力によって駆動する発電機と、前記発電機からの電力によって駆動するモータ(電動モータ)と、前記モータからの回転動力によって車両を走行させる走行装置と、前記エンジンの出力を制御するエンジン制御ユニットと、農作物を収穫する農作業装置とを備えたハイブリッドコンバインに関する。 The present invention includes an engine, a generator driven by the output of the engine, a motor (electric motor) driven by electric power from the generator, a traveling device that causes the vehicle to travel by rotational power from the motor, The present invention relates to a hybrid combine provided with an engine control unit for controlling the output of the engine and a farm work device for harvesting crops.
走行装置に動力を伝達するエンジンと、電動モータと、エンジンの駆動で発電する発電機と、この発電機で発電された電力を電動モータ駆動用に蓄えるバッテリと、この電動モータまたは内燃機関あるいはその両方により駆動される作業用装置とを備えたハイブリッドコンバインが、特許文献1から知られている。このハイブリッドコンバインは、発電機で発電された電力をバッテリに蓄える充電モードと、バッテリに蓄えられた電力の少なくとも一部を作業用装置の動力として利用するアシストモードとのいずれかのモードを選択して運転できる。このようなハイブリッドコンバインでは、エンジンに余力のある際に充電されたバッテリからの電力によって駆動される電動モータが、エンジン出力を補うことができるので、より小型のエンジンを使用することができる。その結果、燃焼排ガスの排出量削減、エンジン騒音の低減が実現する。しかしながら、エンジン余力を電力として蓄積するために要求される大容量のバッテリ、及びこのバッテリの給電・充電制御のための制御機器によって、コスト的な負担が大きくなる。 An engine for transmitting power to the traveling device, an electric motor, a generator for generating electric power by driving the engine, a battery for storing electric power generated by the generator for driving the electric motor, and the electric motor or the internal combustion engine or its A hybrid combine comprising a working device driven by both is known from US Pat. This hybrid combine selects either a charging mode in which the electric power generated by the generator is stored in the battery or an assist mode in which at least a part of the electric power stored in the battery is used as power for the work device. Can drive. In such a hybrid combine, since the electric motor driven by the electric power from the battery charged when the engine has sufficient capacity can supplement the engine output, a smaller engine can be used. As a result, reduction of combustion exhaust gas emissions and engine noise can be realized. However, a large-capacity battery required for accumulating engine surplus power as electric power and a control device for feeding / charging control of the battery increase a cost burden.
走行装置及び作物を刈り取って後方に搬送する刈取処理装置を駆動する走行刈取用の電動モータと、刈り取った作物を脱穀処理する脱穀装置を駆動する脱穀用の電動モータと、エンジンによって駆動される発電機とを備えたハイブリッドコンバインが特許文献2から知られている。このコンバインでは、走行装置、刈取処理装置及び脱穀装置の夫々が電動モータによって駆動されるので、電動モータが有する優れた駆動特性を有効利用することができる。しかしながら、従来通りのエンジンを搭載して、エンジンによって発電機を駆動する限り、エンジン騒音の低減や燃料消費の抑制の点では、効果が期待できない。逆に、エンジンを最も燃費のよい条件で駆動して得られる発電機からの電力を大型のバッテリに蓄積し、このバッテリから電動モータを給電する場合、燃料消費の抑制は可能であっても、バッテリ自体のコストやバッテリの充電・給電制御のコストは、大きな負担となる。 An electric motor for driving and harvesting that drives a traveling device and a harvesting processing device that harvests and conveys the crops backward, an electric motor for threshing that drives a threshing device that threshs the harvested crops, and power generation driven by an engine A hybrid combine equipped with a machine is known from US Pat. In this combine, since each of a traveling apparatus, a cutting processing apparatus, and a threshing apparatus is driven with an electric motor, the outstanding drive characteristic which an electric motor has can be used effectively. However, as long as the conventional engine is mounted and the generator is driven by the engine, no effect can be expected in terms of reducing engine noise and fuel consumption. On the contrary, when the electric power from the generator obtained by driving the engine under the most fuel-efficient condition is stored in a large battery and the electric motor is fed from this battery, even if the fuel consumption can be suppressed, The cost of the battery itself and the cost of battery charging / power feeding control are significant burdens.
乗用車の分野では、走行装置がエンジンからの回転動力を利用するに与えるエンジン駆動モードとモータによる回転動力を利用するモータ駆動モードとを状況に応じて切り替えるパラレルハイブリットが普及している。しかしながら、パラレルハイブリットでは、エンジン駆動モードとモータ駆動モードと間の動力切替機構が複雑となり、動力伝達機構(トランスミッション)のコストが上昇するという問題点がある。 In the field of passenger cars, parallel hybrids that switch between an engine drive mode that a traveling device gives to use rotational power from an engine and a motor drive mode that uses rotational power from a motor depending on the situation are widespread. However, the parallel hybrid has a problem that the power switching mechanism between the engine driving mode and the motor driving mode becomes complicated, and the cost of the power transmission mechanism (transmission) increases.
上記実情に鑑み、エンジンによって駆動する発電機から直接供給される電力だけで駆動するモータを採用するとともに、できるだけ小型のエンジンを用いることで、エンジンの騒音の低減や燃料消費の抑制を実現するエンジン回転数制御を搭載したハイブリッドコンバインが要望されている。 In view of the above circumstances, an engine that employs a motor driven only by electric power directly supplied from a generator driven by the engine and uses a small engine as much as possible to reduce engine noise and fuel consumption. There is a demand for a hybrid combine equipped with a rotational speed control.
本発明によるシリーズハイブリッドコンバインは、エンジンと、前記エンジンの出力によって駆動する発電機と、前記発電機からの電力によって駆動するモータと、前記モータからの回転動力によって車両を走行させる走行装置と、操作位置に応じた車速を設定するために車速設定操作具と、前記エンジンの出力を制御するエンジン制御ユニットと、農作物を収穫する農作業装置とを備えている。さらには、前記車速設定操作具の操作位置に基づいて前記エンジンの目標回転数を算定するエンジン目標速度算定部と、前記エンジンの実負荷を取得する実負荷取得部と、基準エンジン出力特性を用いて前記実負荷から基準エンジン回転数を算定する基準エンジン回転数算定部と、前記目標回転数と前記基準エンジン回転数とに基づいてエンジン指令回転数を算定するとともに、当該エンジン指令回転数に基づくエンジン制御指令を前記エンジン制御ユニットに出力するエンジン指令回転数算定部とが備えられている。 A series hybrid combine according to the present invention includes an engine, a generator driven by the output of the engine, a motor driven by electric power from the generator, a traveling device that causes the vehicle to travel by rotational power from the motor, and an operation In order to set the vehicle speed according to the position, a vehicle speed setting operation tool, an engine control unit for controlling the output of the engine, and a farm work device for harvesting crops are provided. Further, an engine target speed calculation unit that calculates a target engine speed based on an operation position of the vehicle speed setting operation tool, an actual load acquisition unit that acquires an actual load of the engine, and a reference engine output characteristic are used. A reference engine speed calculator that calculates a reference engine speed from the actual load, and calculates an engine command speed based on the target speed and the reference engine speed, and based on the engine command speed And an engine command rotational speed calculation unit that outputs an engine control command to the engine control unit.
この構成によれば、運転者によって操作された車速設定操作具の操作位置に基づいて、まずは、その操作位置に対応する車速を実現するためのモータ駆動に適したエンジン目標回転数が算定される。次に、この算定されたエンジン目標回転数でエンジンが回転した際の出力が基準エンジン出力特性から演算負荷として求められる。同時に、実負荷取得部によって取得されたその時点での実負荷(エンジン出力)に対応できるエンジン回転数が基準エンジン出力特性から基準エンジン回転数として導かれる。さらに、エンジン目標回転数と基準エンジン回転数とに基づいてエンジン指令回転数が算定され、最終的にこのエンジン指令回転数に基づいて、エンジン制御ユニットに出力されるエンジン制御指令が生成される。つまり、運転者の要求するエンジン回転数であるエンジン目標回転数と、その時点での実負荷に適したエンジン回転数である基準エンジン回転数とを照合した後に、適切なエンジン指令回転数が算定される。これにより、不測のエンジンストールなどの走行上の不安定を回避しながらも、省エネを考慮したエンジン制御が可能となるエンジン回転数でエンジンが駆動される。 According to this configuration, based on the operation position of the vehicle speed setting operation tool operated by the driver, first, the engine target rotation speed suitable for motor driving for realizing the vehicle speed corresponding to the operation position is calculated. . Next, an output when the engine rotates at the calculated engine target speed is obtained as a calculation load from the reference engine output characteristics. At the same time, the engine speed that can correspond to the current actual load (engine output) acquired by the actual load acquisition unit is derived from the reference engine output characteristic as the reference engine speed. Further, the engine command rotational speed is calculated based on the engine target rotational speed and the reference engine rotational speed, and finally, an engine control command output to the engine control unit is generated based on the engine command rotational speed. In other words, after comparing the target engine speed, which is the engine speed required by the driver, with the reference engine speed, which is the engine speed suitable for the actual load at that time, the appropriate engine command speed is calculated. Is done. Thus, the engine is driven at an engine speed that enables engine control in consideration of energy saving while avoiding instability in running such as unexpected engine stall.
なお、基準エンジン出力特性は、省エネを考慮してエンジン出力特性から作成されるので、この基準エンジン回転数を用いることで省エネを考慮したエンジン運転が実現する。このような基準エンジン出力特性の特に好適なものとして、本発明では、エンジン回転数と当該エンジン回転数における最大出力とによって規定された最大出力特性曲線より一定値だけ低い負荷値を示す基準出力特性曲線が提案される。具体的には、アイドリング回転付近で最大出力の40〜50%を出力とし、最大回転数付近で最大出力の90〜95%を出力とし、その間を比例補間して得られるような曲線が1つの好適例となる。 Since the reference engine output characteristic is created from the engine output characteristic in consideration of energy saving, the engine operation considering energy saving is realized by using this reference engine speed. As a particularly preferable example of such a reference engine output characteristic, in the present invention, a reference output characteristic showing a load value lower than the maximum output characteristic curve defined by the engine speed and the maximum output at the engine speed by a certain value. A curve is proposed. Specifically, 40 to 50% of the maximum output is output in the vicinity of the idling rotation, 90 to 95% of the maximum output is output in the vicinity of the maximum rotation speed, and one curve is obtained by proportionally interpolating between them. This is a preferred example.
省エネは大切であるが、エンジンストールは回避しなければならないので、前記目標回転数と前記基準エンジン回転数とを比較して、大きい方が前記エンジン指令回転数として用いられることが好ましい。 Although energy saving is important, engine stall must be avoided. Therefore, it is preferable that the larger one is used as the engine command rotational speed by comparing the target rotational speed and the reference engine rotational speed.
また、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記目標回転数から前記基準エンジン出力特性を用いて演算負荷を算定する負荷算定部が備えられ、前記演算負荷と前記実負荷との差が所定値以下の場合、前記目標回転数が前記エンジン指令回転数として用いられる。算定された目標回転数でエンジンを回転させた場合に期待できる出力(演算負荷)は基準エンジン出力特性から求めることができる。従って、この構成では、そのような演算負荷と実負荷とを比較して、その差が所定値以下の場合には、エンジンストールは起きにくいので、算定された目標回転数をそのままエンジン指令回転数として用いる。 In one preferred embodiment of the present invention, a load calculating unit that calculates a calculation load from the target rotational speed using the reference engine output characteristic is provided, and a difference between the calculation load and the actual load is provided. In the case of a predetermined value or less, the target rotation speed is used as the engine command rotation speed. The output (calculation load) that can be expected when the engine is rotated at the calculated target rotational speed can be obtained from the reference engine output characteristics. Therefore, in this configuration, when such a calculation load is compared with the actual load, and the difference is equal to or less than a predetermined value, engine stall is unlikely to occur, so the calculated target rotation speed is directly used as the engine command rotation speed. Used as
簡単かつ迅速に前記操作位置から前記目標回転数を導出するために、操作位置を入力パラメータとして目標回転数が引き出される操作位置−速度マップが目標速度算定部において用いられることが好ましい。一般に、コンバインのような作業車両では、作業によって異なる複数の運転モードが用意されており、運転モードによって要求される運転状態、例えば要求されるエンジン出力も異なる。このことから、目標速度算定部が、そのような複数の運転モード毎に異なる操作位置−速度マップを使用するようにすることが運転の最適化にために好ましい。例えば、エンジン出力に影響を及ぼす運転モードとして、農作業装置による収穫作業を行わずに走行する路上走行モードと、前記農作業装置による収穫作業を行いながら走行する作業走行モードと、穀粒タンクに貯蔵された穀粒は排出するアンローダ作業モードが挙げられる。この各運転モードで適切な操作位置−速度マップを使用することで、省エネと運転性を考慮したエンジン制御が可能となる。 In order to derive the target rotation speed from the operation position easily and quickly, it is preferable that an operation position-speed map in which the target rotation speed is derived using the operation position as an input parameter is used in the target speed calculation unit. In general, in a work vehicle such as a combine, a plurality of operation modes different depending on the operation are prepared, and an operation state required by the operation mode, for example, a required engine output is different. Therefore, it is preferable for the optimization of driving that the target speed calculation unit uses different operation position-speed maps for each of the plurality of driving modes. For example, as an operation mode that affects engine output, it is stored in a grain tank, a road traveling mode that travels without performing harvesting work by a farming device, a work traveling mode that travels while harvesting work by the farming device, and a grain tank. An unloader working mode is available for discharging the cereal grains. By using an appropriate operation position-speed map in each operation mode, engine control considering energy saving and drivability becomes possible.
コンバインで多用されているクローラ式の走行装置では、左右クローラの速度差による旋回時に生じる路面抵抗は非常に大きくなる。したがって、旋回時には、モータに対して、結果的にはエンジンに対して直進時より大きな出力が要求される。このような問題に対処するため、前記走行装置は互いに独立して駆動される左クローラ走行体と右クローラ走行体とからなる実施形態では、前記操作位置−速度マップは、前記左クローラ走行体と右クローラ走行体との駆動速度差が大きいほど大きい前記目標回転数を導出するように構成されていることが好適である。 In a crawler type traveling device that is frequently used in a combine, the road surface resistance generated during turning due to the speed difference between the left and right crawlers becomes very large. Therefore, a larger output is required for the motor during turning, and consequently, for the engine than when traveling straight. In order to cope with such a problem, in the embodiment in which the traveling device includes a left crawler traveling body and a right crawler traveling body that are driven independently from each other, the operation position-speed map is the same as the left crawler traveling body. It is preferable that the larger target rotational speed is derived as the driving speed difference with the right crawler traveling body is larger.
本発明によるシリーズハイブリッドコンバインの具体的な実施形態を説明する前に、図1を用いて本発明の基本原理を説明する。
なお、このシリーズハイブリッドコンバインは、バッテリレスのシリアルハイブリッド車両であり、バッテリからの電力で車両を走行させることはできないので、定常的に回転しているエンジンによって発電している発電機から給電されたモータによって走行する。
Before describing a specific embodiment of a series hybrid combine according to the present invention, the basic principle of the present invention will be described with reference to FIG.
Note that this series hybrid combine is a battery-less serial hybrid vehicle and cannot be driven by power from the battery, so it is fed by a generator that generates electricity with a constantly rotating engine. It travels with a motor.
図1には、本発明のシリーズハイブリッドコンバイン(以下単にコンバインまたは車両と略称される)における動力伝達と動力制御とが模式的に示されている。動力伝達の出発点は、内燃機関、ここではディーゼルエンジン(以下単にエンジンと称する)80である。エンジン80の回転数は、電子ガバナー方式やコモンレール方式などを採用するエンジン制御ユニット86によって制御される。回転動力源としてのエンジン80には、エンジン80から出力される回転動力によって発電する発電機81が連結されている。この発電機81から出力された電力は、電機制御ユニット85によって制御される電力変換部84によって電力変換され、もう1つの回転動力源となるモータ82を駆動する。電力変換部84による電力変換に応じて、モータ82の回転数やトルクが制御される。動力伝達の終点は、農作物を収穫するための機器からなる農作業装置Wとこのコンバインを走行させる走行装置1である。
FIG. 1 schematically shows power transmission and power control in a series hybrid combine (hereinafter simply referred to as a combine or vehicle) of the present invention. The starting point of power transmission is an internal combustion engine, here a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 80. The rotational speed of the
農作業装置Wには、エンジン80から直接動力を受けるエンジン駆動作業装置WEと、モータ82から直接動力を受けるモータ駆動作業装置WMが含まれている。走行装置1は、互いに独立して駆動される左右一対の走行体からなるが、ここではクローラタイプの左クローラ走行体1aと右クローラ走行体1bとが採用されている。モータ82と走行装置1との間には、左クローラ走行体1aと右クローラ走行体1bとに異なる回転数の変速動力を伝達することができるトランスミッションを含む動力伝達機構50Aが備えられている。
The farm work apparatus W includes an engine drive work apparatus WE that receives power directly from the
エンジン80から直接回転動力を受けるエンジン駆動作業装置WEと、モータ82から回転動力を受けるモータ駆動作業装置WMに分けられているのは、もしすべての農作業装置Wがモータ82から回転動力を受ける構成を採用すると、モータ82の容量が大きくなり、結果的に発電機81の容量も大きくなり、機体重量が重くなりすぎたり、コストバランスが悪化したりするためである。走行装置1は、迅速な加減速が要求されることから、モータ82から回転動力を受ける構成を採用している。このことから、できる限り車速に応じた駆動速度が要求される農作業機、例えば、刈取り作業装置などは、モータ駆動作業装置WMとして構成される。
The engine-driven work device WE that receives the rotational power directly from the
左クローラ走行体1aと右クローラ走行体1bの速度差による車両の旋回(操向)を含む車速の設定は、運転者によって操作される車速設定操作装置によって行われる。ここでは、車速設定操作装置として、車速設定操作具66と、操向操作具61とが示されている。このように車速設定操作装置は、旋回(操向)を設定する操作具と車両の速度を設定する操作具とを含む複数操作具で構成してもよいし、共通の単一の操作具だけで構成してもよい。車速設定操作具66及び操向操作具61の操作位置、動力伝達機構50Aの変速状態、農作業装置Wの駆動状態などは、各種センサや各種スイッチの位置によって検出され、その検出信号に基づいて車両状態が検出される。車両状態には、直進走行、旋回走行、路上走行などの走行に関する走行駆動状態、刈取り作業中、刈取り作業前後、穀粒排出などの作業駆動状態を示す情報などが含まれる。
Setting of the vehicle speed including turning (steering) of the vehicle due to the speed difference between the left
上述したように構成されたコンバインでは、モータ82に負荷がかかると、それに応じた電力が発電機81からモータ82に供給されることになるが、発電機81がそのような電力を発電するために、それに相当する負荷がエンジン80にかかることになる。つまり、モータ82に負荷がかかっていることは、エンジン80に負荷がかかっていることを意味する。基本的には、エンジン80は回転数によって出力が大きくなるので、エンジン80を定格の最大回転数で回転させるとよいが、燃料消費が大きくなる。このことから、ここでは、エンジン回転数と当該エンジン回転数における最大出力とによって規定された最大出力特性曲線より一定値だけ低い負荷値を示す基準出力特性曲線が基準エンジン出力特性として用いられる。
In the combine configured as described above, when a load is applied to the
コンバインの電子制御の中核となるECUには、種々の制御機能部が構築されるが、これに関しては、後で具体的な実施形態とともに説明される。 Various control function units are built in the ECU that is the core of the electronic control of the combine. This will be described later together with specific embodiments.
モータ82にかかる負荷に対応することになるエンジン80の実負荷は、公知の方法で算定される。例えば、エンジン制御ユニット86がエンジン制御のために用いている目標回転数と実回転数との差であるエンジンドロップ量に基づくエンジン負荷率から実負荷を求めることができる。あるいは、車両状態を検出するセンサ群やスイッチ群から送られてくる信号から実負荷を求めてもよい。
The actual load of the
次に、エンジン回転数に関するエンジン制御を以下に説明する。
まず、ここではストローク操作式として示されている車速設定操作具(第1操作具)66が運転者によって操作されると、その操作ストロークにおける操作位置が検知される。図1では示されていないが、その操作位置を入力パラメータとして、モータ82に対して要求する回転数であるモータ指令回転数がマップまたは計算式から導出され、電機制御ユニット85に送られる。電機制御ユニット85は、受け取ったモータ指令回転数に基づいて制御信号を生成し、電力変換部84に出力する。これにより、電力変換部84からモータ82に要求された電力が供給され、モータ82が駆動し、コンバインの車速が車速設定操作具66で設定された車速となる。
Next, engine control related to the engine speed will be described below.
First, when the vehicle speed setting operation tool (first operation tool) 66 shown here as a stroke operation type is operated by the driver, the operation position in the operation stroke is detected. Although not shown in FIG. 1, using the operation position as an input parameter, a motor command rotational speed, which is a rotational speed required for the
その際重要なことは、モータ82に必要な電力が供給されるようにエンジン80によって発電機81が回転していることである。このため、車速設定操作具66の操作位置は、エンジン80の回転制御のためにも用いられる。つまり、図1に示すように、この操作位置に基づいてエンジンの目標回転数であるエンジン目標回転数を算定される。ここでは、操作位置から前記目標回転数を導出する操作位置−速度マップが用いられている。
In that case, it is important that the
コンバインのような農作業車両の場合、圃場や畦道などが主な走行地であり、特に圃場ではUターン走行が多く、直進走行と旋回走行が繰り返される。圃場における走行面は凸凹走行抵抗が大きく、特に、旋回時の走行抵抗は大きくなる。このように走行状況によって走行抵抗が異なるので、モータ82の負荷、つまりエンジンの負荷も変動する。このことを利用して、エンジン負荷を推定することができる。例えば、エンジン負荷の観点から、左右一対の走行体とからなる走行装置1の駆動状態は、直進走行モードと旋回走行モードと路上走行モードにわけることができ、農作業装置Wの駆動状態は、刈取り作業中モードと刈取り前後モードと穀粒排出モードとにわけことができる。これらの各モードによってエンジン負荷(モータ負荷)が異なるので、このことを利用し、各モードに応じて適切なエンジン回転数が決定される。特に、左右一対の走行体が左クローラ走行体1aと右クローラ走行体1bといったクローラ走行体として形成されているような場合、旋回走行時には直進走行時に比べて、大きなエンジン負荷がかかることになる。したがって、旋回走行モード時には直進走行モード時に比べて高い回転数でエンジン80を駆動する必要がある。
In the case of an agricultural work vehicle such as a combine, an agricultural field, a saddle road, and the like are the main traveling locations, and in particular, in an agricultural field, there are many U-turn travelings, and straight traveling and turning traveling are repeated. The traveling surface in the field has a large uneven traveling resistance, and in particular, the traveling resistance during turning is large. Thus, since the running resistance varies depending on the running situation, the load of the
この問題に対処するための一例として、上述した操作位置−速度マップは、左右のクローラ走行体の速度差(操向)を指令する操向操作具61の操作位置によって、適切に選択される。つまり、この操作位置−速度マップとして、直進走行用の操作位置−速度マップと、旋回走行用の操作位置−速度マップ群とが用意されている。旋回走行用の操作位置−速度マップ群には、急旋回や緩旋回など旋回の度合いによって異なる複数の旋回走行用の操作位置−速度マップが含まれている。なお、操作位置−速度マップを、入力パラメータを車速設定操作具66の操作位置および操向操作具61の操作位置とする多次元マップとすることで、操作位置−速度マップを単一化ないしは、演算式化することができる。
As an example for dealing with this problem, the above-described operation position-speed map is appropriately selected according to the operation position of the
図1から明らかなように、エンジン目標回転数が導出されると、基準エンジン出力特性を用いてエンジン目標回転数:T−RPMから演算負荷:Pcが求められる。さらに、実負荷:Prから同じ基準エンジン出力特性を用いて基準エンジン回転数:R−RPMが求められる。 As is apparent from FIG. 1, when the engine target speed is derived, the calculation load: Pc is obtained from the engine target speed: T-RPM using the reference engine output characteristics. Further, the reference engine speed: R-RPM is obtained from the actual load: Pr using the same reference engine output characteristics.
エンジン目標回転数:T−RPMと基準エンジン回転数:R−RPMとが求められると、この2つの回転数に基づいて、エンジン制御ユニット86に出力するエンジン制御指令を生成するために必要なエンジン指令回転数:EC−RPMが算定される。このエンジン指令回転数:EC−RPMの算定の1つの方法は、エンジン目標回転数:T−RPMと基準エンジン回転数R−RPMとの大きい方をエンジン指令回転数:EC−RPMとする方法である。言い換えると、図1で示すように、演算負荷:Pcが実負荷:Prより大きい場合は、エンジン目標回転数:T−RPMがエンジン指令回転数:EC−RPMとして採用される。これに対して、実負荷:Prが演算負荷:Pcを上回っている場合は、基準エンジン回転数R−RPMがエンジン指令回転数:EC−RPMとして採用される。このおうなエンジン指令回転数算定方法は、プログラム的には以下のように表すことができる。
If Pr<Pc then EC−RPM=T−RPM、
If Pr>=Pc then EC−RPM=R−RPM。
When the target engine speed: T-RPM and the reference engine speed: R-RPM are obtained, the engine required to generate an engine control command to be output to the
If Pr <Pc then EC-RPM = T-RPM,
If Pr> = Pc then EC-RPM = R-RPM.
エンジン指令回転数算定方法の2つの変形例が図2に示されている。
変形例1では、先の例に比べて、実負荷:Prと演算負荷:Pcの差:Δ=Pr−Pcを評価する際に、不感帯:sが導入されていることで異なっている。その差:Δが不感帯に入っている限りはエンジン目標回転数:T−RPMがエンジン指令回転数:EC−RPMとして採用される。つまり、この変形例1のエンジン指令回転数算定方法は、プログラム的には以下のように表すことができる。
If Δ<s then EC−RPM=T−RPM、
If Δ>=s then EC−RPM=R−RPM。
Two variations of the engine command rotational speed calculation method are shown in FIG.
In the first modification, the difference between the actual load: Pr and the calculation load: Pc: Δ = Pr−Pc is different from the previous example in that the dead zone: s is introduced. As long as the difference: Δ is in the dead zone, the target engine speed: T-RPM is adopted as the engine command speed: EC-RPM. That is, the engine command rotational speed calculation method of the first modification can be expressed as follows in terms of a program.
If Δ <s then EC-RPM = T-RPM,
If Δ> = s then EC-RPM = R-RPM.
変形例2では、変形例1に比べて、不感帯:sの値の正負が考慮されていることで異なっている。実負荷:Prと演算負荷:Pcのどちらが大きくとも、その差:Δが不感帯に入っている限りは、エンジン目標回転数:T−RPMがエンジン指令回転数:EC−RPMとして採用される。そして、実負荷:Prと演算負荷:Pcのどちらが大きくとも、その差:Δが不感帯を上回っている場合は、基準エンジン回転数R−RPMがエンジン指令回転数:EC−RPMとして採用される。つまり、この変形例2のエンジン指令回転数算定方法は、プログラム的には以下のように表すことができる。
If −s<Δ<s then EC−RPM=T−RPM、
If Δ>=s then EC−RPM=R−RPM、
If Δ<−s then EC−RPM=R−RPM。
The second modification is different from the first modification in that the dead zone: the value of s is taken into consideration. Regardless of which of the actual load Pr and the calculation load Pc is large, as long as the difference Δ is within the dead zone, the engine target rotational speed T-RPM is adopted as the engine command rotational speed EC-RPM. When the difference between the actual load: Pr and the calculation load: Pc is greater than the dead zone, the reference engine speed R-RPM is adopted as the engine command speed: EC-RPM. That is, the engine command rotational speed calculation method of the second modification can be expressed as follows in terms of a program.
If −s <Δ <s then EC-RPM = T-RPM,
If Δ> = s then EC-RPM = R-RPM,
If Δ <−s then EC-RPM = R-RPM.
次に、図面を用いて、本発明によるシリーズハイブリッドコンバイン(以下コンバインと略称する)の具体的な実施形態の1つを説明する。図3は、コンバインの側面図であり、図4は側面図である。 Next, one specific embodiment of a series hybrid combine (hereinafter abbreviated as a combine) according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a side view of the combine, and FIG. 4 is a side view.
このコンバインは、左クローラ走行体1aと右クローラ走行体1bとを含むクローラ式走行装置1と、この走行装置1によって対地支持されている機体2とを備えている。機体2の前部には、刈取処理部3が配置されている。機体2の後部には、脱穀装置4と、穀粒タンク5とが、それぞれ機体前進方向で左側と右側に、機体横断方向に並んで、配置されている。さらに、穀粒タンク5の前方に搭乗運転部7が配置されている。
The combine includes a crawler
刈取処理部3は、シリンダCYの操作により横軸芯P1周りに昇降揺動自在である。刈取処理部3にて刈り取られた農作物は脱穀装置4によって脱穀処理され、脱穀装置4にて得られた穀粒は穀粒タンク5に貯留される。刈取処理部3、脱穀装置4、搭乗運転部7は、機体2を構成する機体フレーム6に取り付けられている。
The
刈取処理部3は、車体前部に位置する刈取部8と、その刈取部8にて刈り取った農作物を車体後方上方側に向けて搬送する農作物搬送部としての縦搬送装置9とを含む。縦搬送装置9は、刈取穀稈を後方へ搬送し、フィードチェーン18に受け渡す。刈取部8は、刈取対象穀稈を分草する分草具10、倒伏姿勢の植立穀稈を立姿勢に引起す引起し装置11、引起された植立穀稈の株元を切断するバリカン型の刈取装置12を有する。
The
又、刈取処理部3は、横軸芯P1周りに昇降揺動自在に機体フレーム6に支持され、機体2の前部に位置する通常作業姿勢と機体2の車体前方側を開放するように車体横外方に退避するメンテナンス用姿勢とに亘って縦向き軸芯Y1(図4参照)周りで姿勢変更可能である。
Further, the cutting
さらに、刈取処理部3に備えられる刈取部フレーム13が、機体フレーム6から立設された左右両側の支持体14R,14Lにより受止め支持されている中継用支持部材15にて横軸芯P1周りに昇降揺動自在に支持されている。刈取部フレーム13を支持する中継用支持部材15は、左側に位置する支持体14Lに縦向き軸芯Y1周りで回動自在に機体2に支持されている。つまり結果的には、刈取処理部3全体が縦向き軸芯Y1周りで揺動自在に機体2に支持されている。図4に示すように、刈取処理部3が姿勢変更のために回動操作される縦向き軸芯Y1は、縦搬送装置9における搭乗運転部7とは反対側の車体横幅方向外端側箇所に位置する。
Further, the
図5に示すように、脱穀装置4は、刈り取った穀稈を脱穀処理する脱穀部16と、脱穀部16で脱穀処理された処理物を穀粒と塵埃とに選別する選別部17とを含む。
As shown in FIG. 5, the threshing apparatus 4 includes a threshing
脱穀部16では、刈取穀稈がその株元側をフィードチェーン18により挟持された横向きの姿勢で搬送される。さらに、刈取穀稈の穂先側が通過する扱室19には、機体前後向き軸芯周りで回転駆動されることで刈取穀稈の穂先側に扱き処理を施す扱胴20、及び、この扱き処理で得られた処理物を下方に向けて漏下させる受網21が配置されている。又、受網21の処理物移送方向下手側には、受網21を通じて漏下しなかった処理物を選別部17の選別方向下手側(後部側)に向けて流下させる送塵口22が形成されている。
In the threshing
選別部17は、脱穀部16の下方に位置して受網21から漏下した処理物を揺動選別する揺動選別機構23、駆動軸24aを有するとともに選別風を生起する唐箕24、1番回収部27、2番回収部30等を備えている。1番回収部27は、選別された穀粒(1番物)を回収するとともに、回収した1番物をその底部に車体横幅方向(左右方向)に沿って配備した1番スクリュー25によってその右端に連通接続した揚送スクリューコンベア26に向けて搬送する。2番回収部30は、枝梗付き穀粒やワラ屑などの混在物(2番物)を回収するとともに、回収した2番物をその底部に車体横幅方向に沿って配備した2番スクリュー28によって、その右端に連通接続した2番還元装置29に向けて搬送する。
The sorting
揺動選別機構23には、揺動選別ケース33と、この揺動選別ケース33の内部に配置された精選別用のチャフシーブ34と、グレンシーブ35と、ストローラック36等が配置されている。揺動選別ケース33は、その機体前部側が揺動アーム31にて吊り下げ支持され、かつその機体後部側が回転駆動される偏芯クランク機構32によって駆動される。これにより、揺動選別ケース33は前後揺動する。グレンシーブ35は、漏下した処理物から穀粒を選別する。ストローラック36はワラ屑を後方に向けて揺動移送する。
In the
1番スクリュー25によって搬送された1番物は、揚送スクリューコンベア26により揚送されて穀粒タンク5に供給されて貯留される。又、2番スクリュー28によって搬送された2番物は、2番還元装置29により再脱穀処理を施した後に揚送して揺動選別機構23に還元される。
The 1st thing conveyed with the
図3と図4とに示すように、穀粒タンク5に貯留される穀粒を外部に排出させる穀粒排出装置37が備えられている。この穀粒排出装置37は、底部スクリュー38と、縦スクリューコンベア39と、横スクリューコンベア41とを備えている。底部スクリュー38は、穀粒タンク5下部における凹溝状の底部5aに沿って設けられている。縦スクリューコンベア39は、底部スクリュー38の搬送終端部から上方に向けて穀粒を搬送する。横スクリューコンベア41は、縦スクリューコンベア39の上部から穀粒を横方向に搬送して先端の排出口40からトラックの荷台等(図示せず)に排出する。
As shown in FIGS. 3 and 4, a
縦スクリューコンベア39と横スクリューコンベア41とに亘って設けた油圧シリンダ42の伸縮により、横スクリューコンベア41の昇降位置が変更される。さらに、縦スクリューコンベア39は、その下部に設けられた旋回モータ43によって縦軸芯Y2周りで旋回可能である。
The raising / lowering position of the
底部スクリュー38と縦スクリューコンベア39との間、及び、縦スクリューコンベア39と横スクリューコンベア41との間が、夫々、ベベルギア機構44,45により連動連結されている。従って、これらのコンベアは、底部スクリュー38の前部側端部に設けられた入力プーリ46に動力が供給されると、一体的に回転駆動される。その結果、穀粒タンク5内の穀粒が外部に搬出される。
Between the
次に、このシリーズハイブリッドコンバインに搭載されている2つの動力伝達機構について、図6と図7とを用いて説明する。図6には、エンジン80からの回転動力を、扱胴20や選別部17等に供給する第1の動力伝達機構が示されている。図7には、電動モータ(以下単にモータと略称する)82からの回転動力を、車体横幅方向の左と右に配置された左クローラ走行体1aと右クローラ走行体1bとからなる走行装置1と刈取処理部3とに供給する第2の動力伝達機構が示されている。
Next, two power transmission mechanisms mounted on the series hybrid combine will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 shows a first power transmission mechanism that supplies rotational power from the
なお、第2の動力伝達機構に含まれる走行用トランスミッション47は、車体横幅方向中央部であって且つ搭乗運転部7の横幅方向で偏在配置され、左右一対の走行装置1に動力を伝達する。図3及び図4から明らかなように、走行用トランスミッション47に動力を供給する走行刈取用のモータ82が搭乗運転部7における運転部ステップ48の下方側箇所に配置されている。モータ82の出力軸49aと走行用トランスミッション47の入力軸49bとは継手を介して連動連結されている。
The traveling
図7に示すように、走行用トランスミッション47のミッションケース52内に、ギア式の減速機構53や油圧操作式かつギア咬み合い式の副変速装置54、及び、左クローラ走行体1aと右クローラ走行体1bとの速度差による旋回走行のための旋回用伝動機構55等が備えられている。さらに、この走行用トランスミッション47から刈取処理部3に動力が伝達される。この動力伝達経路に、前進走行のための動力のみを伝達するワンウェイクラッチ63及び動力伝達を断続するベルトテンション式の刈取クラッチ64が介装されている。
As shown in FIG. 7, in the
つまり、モータ82が、走行装置1と刈取処理部3との動力源である。モータ82の出力制御については後述するが、搭乗運転部7に備えられた、車速設定操作具の1つである、ストローク操作式の主変速レバー66の操作位置に基づいてモータ82に対する指令回転数が算定される。つまり、ストローク操作式の主変速レバー66が中立位置にあれば停止状態となり、主変速レバー66の前側への操作変位が大きいほど前進走行速度が大きくなり、主変速レバー66の後側への操作変位が大きいほど後進走行速度が大きくなるように構成されている。主変速レバー66の操作位置は、ストロークセンサS4によって検出される。
That is, the
モータ82の駆動停止状態で制動作用するネガティブブレーキ67が、走行用トランスミッション47の入力軸49bにおけるモータ82の接続箇所とは反対側の端部に配置されている。ネガティブブレーキ67は、図示しないバネにより制動状態に付勢され、且つ、電気式あるいは油圧式アクチュエータにてバネの付勢力に抗して制動状態を解除する。ネガティブブレーキ67は、メイン電子ユニット100によって、モータ82が作動停止状態(走行用トルクが発生していない状態)であるときは制動状態に、モータ82が作動状態になると制動解除状態に制御される。ネガティブブレーキ67を制動解除状態から制動状態に切り換える際は、制動力が漸増され、制動時の衝撃が抑制される。
A
図8に模式的に示されている動力伝達機構50Aのトランスミッション47には、油圧操作式かつギア咬み合い式の副変速装置54が組み込まれている。副変速装置54は、後述するモータ82の速度切替との組み合わせで、高速、中速、低速の3段の速度状態を作り出すために、2つの変速段(高速段、低速段)を有する。モータ82の速度切替と副変速装置54の2つの変速段により、標準的な圃場で刈取作業する場合には中速状態が採用可能で、作物が倒伏しているときや深い湿田で走行負荷が大きいときは低速状態が採用可能で、路上走行する場合には高速状態が採用可能である。
A
副変速装置54の変速段は、搭乗運転部7に備えられた、車速設定操作具の1つである第2操作具57と第3操作具56とにより選択できる(図4参照)。つまり、上記3つの速度状態は、第2操作具57及び第3操作具56の操作状態によって選択される。この実施形態では、第2操作具57と第3操作具56とはともに操作スイッチとして形成されている。コンバインにおいては、第2操作具57は刈取変速スイッチ、第3操作具56は副変速スイッチとも呼ばれる。
The gear position of the
旋回用伝動機構55は、左クローラ走行体1aと右クローラ走行体1bとのどちらか一方に減速動力を伝えるための緩旋回用クラッチ58、どちらか一方に制動力を付与する減速用ブレーキ59、どちらか一方に対する動力伝達状態を直進状態と旋回状態(減速状態や制動状態)に切り換える操向クラッチ60等を含む。
The turning
旋回用伝動機構55は、搭乗運転部7に備えられた、操向操作具としての操作レバー(図3、図4参照)61と連動連係されている。操作レバー61の中立位置から左右方向への傾斜角に応じて、走行機体2の直進状態から右方向又は左方向への旋回が作り出される。操作レバー61の中立位置から左右への傾斜角の大きさを検出するために旋回レバーセンサS3が設けられている。つまり、この操作レバー61の操作変位によりこのコンバインの旋回度が算定されるが、この旋回度の算定のために旋回レバーセンサS3の検出信号が利用される。従って、この旋回レバーセンサS3の操作位置信号は、メイン電子ユニット100に入力され、操向制御などに用いられる。尚、詳述はしないが、操作レバー61は、前後方向へも揺動操作自在であり、この前後方向の搖動操作により刈取処理部3の上昇操作及び下降操作が実現する。
The turning
図4に示すように、第3操作具56及び第2操作具57は、運転者の指によって操作されるモメンタリスイッチであり、押し込み操作でスイッチONとなり、再度の押し込み操作でスイッチOFFとなる。この実施形態では、第3操作具56は、モータ82の速度設定操作具の1つである主変速レバー66のグリップ部に設けられており、第2操作具57は、操作レバー61のグリップ部に設けられている。もちろん、第3操作具56や第2操作具57は、その他の位置、例えば、操縦パネルなどに設けることも可能である。第3操作具56と第2操作具57との操作状態信号(スイッチ信号)、及びストロークセンサS4による主変速レバー66の操作位置信号は、メイン電子ユニット100に入力され、後述するように、モータ82や副変速装置54の制御に利用される。
As shown in FIG. 4, the
次に、エンジン80からの回転動力を直接、扱胴20や選別部17等に供給する第1の動力伝達機構について説明する。図5と図6とから理解できるように、選別部17のための動力系は、エンジン80から直接回転動力を受ける。その際、一方では、エンジン80からの動力は、ベルトテンション式の選別入切用クラッチ71を介して選別部17、具体的には、唐箕24の駆動軸24aに伝達される。さらに、唐箕24の駆動軸24aから、伝動ベルト72を介して、1番スクリュー25、2番スクリュー28、揺動選別機構23、フィードチェーン18等に動力が伝達される。
Next, a first power transmission mechanism that supplies the rotational power from the
他方では、エンジン80からの動力は、ベルトテンション式の排出入切用クラッチ73、ベベルギア機構74、及び、ベルト伝動機構75を介して、穀粒排出装置37、具体的には、底部スクリュー38の前部側端部に設けられた入力プーリ46に伝達される。入力プーリ46に供給された動力により、底部スクリュー38、縦スクリューコンベア39、及び、横スクリューコンベア41(第1横スクリューコンベア41aと第2横スクリューコンベア41bに分割されている)が回転駆動され、その結果、穀粒タンク5内の穀粒が外部に搬出される。選別入切用クラッチ71は、図示されていない選別用クラッチモータにより入り状態と切り状態とに切り換えられる。排出入切用クラッチ73は、図示されていない排出用クラッチモータにより入り状態と切り状態とに切り換えられる。
On the other hand, the power from the
図8に、模式的に示されているように、エンジン80の出力軸80aは、脱穀部16や穀粒排出装置37への動力供給機構として機能する動力伝達機構50Bに連結されるともに、発電機81の発電用回転軸81aとも連結されている。発電機81とモータ82とは電力変換部84を介して電機制御ユニット85に接続されている。モータ82は、この実施形態では、車両の走行駆動用のモータとして用いられる周知の三相交流式誘導電動モータである。電力変換部84には、発電機81にて発電された交流電力を直流電力に変換する発電用インバータや当該発電用インバータで変換された直流電力をモータ82に適した交流電力に変換するコンバータなどのパワーエレクトロニクス機器が含まれている。このパワーエレクトロニクス機器を適切に制御するための制御アルゴリズムを内部に構築しているメイン電子ユニット(一般にECUと呼ばれる)100からの指令に基づいて、電機制御ユニット85は、電力変換部84に制御信号を与える。
As schematically shown in FIG. 8, the
エンジン制御ユニット86は、メイン電子ユニット100からの指令に基づいて、エンジン80に対する燃料供給量を変更することによりエンジン80の出力(回転数及びトルク)を制御する。エンジン回転数を検出するエンジン回転センサS2からの信号は、この実施形態では車両状態検出ユニット90を介してエンジン制御ユニット86またはメイン電子ユニット100あるいはその両方に送られる。もちろん、エンジン回転センサS2からの信号は、その他の信号も含めて、車両状態検出ユニット90を介さずに直接送られてもよい。
The
このコンバインでは、発電機81とモータ82との間の給電ラインには、バッテリ(大型コンデンサを含む)が備えられていないので、モータ82は発電機81によって生み出された電力を直接利用する。このため、エンジン停止は、直接発電機81の停止、結果的にはモータ82の停止を導くので、不用意なエンジン停止が発生しないように、省エネとエンジン負荷との両者をバランスよく考慮して、エンジン制御を実行する必要がある。この実施形態では、エンジン制御は、エンジン制御ユニット86によって電子ガバナー方式で制御される。エンジン制御ユニット86は、エンジン80の負荷が増加するにつれてエンジン回転数をわずかに減少させていくドループ制御と、エンジン80の負荷にかかわらずエンジン回転数を一定に維持しようとするアイソクロナス制御のいずれかでエンジン80を制御することが可能である。
In this combine, the power supply line between the
作業装置制御ユニット87は、メイン電子ユニット100からの指令に基づいて、エンジン80の回転動力をそのまま利用するエンジン駆動作業装置W1及びモータ82の回転動力を利用するモータ駆動作業装置W2に組み込まれたクラッチ操作機器や油圧シリンダなどの動作機器に制御信号を与える。車両状態検出ユニット90は、各種スイッチやセンサから入力される信号に対して、必要に応じて変換処理等の前処理を施し、メイン電子ユニット100に転送する。
The work
メイン電子ユニット100は、エンジン制御ユニット86、電機制御ユニット85、作業装置制御ユニット87、車両状態検出ユニット90などの他のECUと車載LANを通じて接続されている。なお、このメイン電子ユニット100だけでなく、他のECUも含め、その構成は、説明目的のためにわかりやすく区分けされている。したがって、実際においては、各ECUは適当に統合化されてもよいし、適当に分割化されてもよい。この実施形態では、メイン電子ユニット100は、ハードウエア及びソフトウエア(コンピュータプログラム)によって、特に本発明に関係するものとして、エンジン管理モジュール110、電機管理モジュール120、車両管理モジュール130などを構築している。
The main
エンジン管理モジュール110は、他の管理モジュールと相互連携し、エンジン80の出力を調整するために、エンジン制御ユニット86に種々のエンジン制御指令を送る。電機管理モジュール120も、他の管理モジュールと相互連携し、電力変換部84を介して発電機81とモータ82とが適切に駆動されるように、電機制御ユニット85に電機機器制御指令を送る。車両管理モジュール130は、エンジン制御ユニット86、電機制御ユニット85、作業装置制御ユニット87、車両状態検出ユニット90から送られてくる情報(信号・データ)に基づいて、このコンバインの走行状態や作業状態を確認して管理する。
The
図8の車両管理モジュール130には、車両状態決定部13aが構築されている。車両状態決定部13aは、車両状態検出ユニット90から取得した各種の状態検出信号に基づいて、左クローラ走行体1aと右クローラ走行体1bの駆動状態及び、刈取処理部3や脱穀装置4や穀粒排出装置37などの農作業装置Wの駆動状態を決定する。
In the
メイン電子ユニット100の電機管理モジュール120と電機制御ユニット85とによるモータ82の制御について具体的に説明する。
運転者によって操作される主変速レバー66の前後方向のストローク操作位置は、速度設定用信号としてストロークセンサS4によって検出され、メイン電子ユニット100に送られる。同様に、運転者によって操作される操作レバー61の左右方向の傾斜角は、機体2の旋回(操向)を示す旋回度算定用信号(操向の操作位置)として旋回レバーセンサS3によって検出され、メイン電子ユニット100に送られる。電機管理モジュール120は、ストロークセンサS4及び旋回レバーセンサS3からの検出信号に基づいてモータ82の回転数、結果的には左クローラ走行体1aと右クローラ走行体2bとの駆動速度を制御するための指令を電機制御ユニット85に与える。
The control of the
The stroke operation position in the front-rear direction of the
電機管理モジュール120は、主変速レバー66と操作レバー61との操作位置に基づいてモータ82の制御目標回転数となるモータ指令回転数を算定して、電機制御ユニット85にエンジン制御指令を出力する。
The electric
電機制御ユニット85は、電機管理モジュール120からの指令に基づいて、電力変換部84に含まれているインバータやコンバータなどのパワーエレクトロニクス機器を制御する。その際、三相(u相,v相,w相)の各相に設けられているスイッチングトランジスタをオンオフ制御することで発電機81及びモータ82の出力を変更調整する。
The electric
この実施形態では、電機管理モジュール120に構築されているモータ回転数設定部12cは、第2操作具57の第1操作状態である走行状態により選択される第1関係、または第2操作状態である作業状態により選択される第2関係を用いて、主変速レバー66の操作位置に対してモータ指令回転数を割り当てる。第1関係は第2関係に比べて速いモータ指令回転数を割り当てられるように構成されている。但し、実際の車速は、以下に説明するように、副変速装置54の操作状態にも依存する。
In this embodiment, the motor rotation
モータ回転数設定部12cで実行される、主変速レバー66と第3操作具56と第2操作具57とに対する操作による走行機体2の速度設定について、以下に、図9を用いて説明する。なお、前進走行の速度設定と後進走行の速度設定とは、基本的には同じであるので、説明を簡単にするため、この説明では前進走行だけを取り扱う。
まず、主変速レバー66のストローク操作位置をxとして、xのとる範囲(ストローク操作範囲)を0〜100と仮定する。任意のストローク操作位置:xに対してモータ82の設定速度が割り当てられるが、この割り当て方法が二種類あり、第2操作具57によって切り替えることができる。つまり、設定速度をs、2つの割り当て方法(第1関係)を第1関係(ここでは関数)としてのF(x)と第2関係(ここでは関数)としてのG(x)にすれば、モータ82の設定速度は、
s=F(x)とs=G(x)で表すことができる。
例えば、x=0〜100において、F(x)のとる範囲を0〜3000rpm、G(x)のとる範囲を0〜1500rpmとすれば、同じ主変速レバー66のストローク操作位置において、第2操作具57の操作状態によって、車速を2倍、または1/2にすることができる。ここでは、第2操作具57の2つの操作状態は、作業状態(低速)と走行状態(高速)であり、作業状態では、F(x)が選択され、走行状態では、G(x)が選択される。なおF(x)とG(x)は線形に限定されるわけではなく、非線形であってもよい。またメイン電子ユニット100においては、演算式として取り扱ってもよいし、マップ(テーブル)として取り扱ってもよい。
The speed setting of the traveling
First, it is assumed that the stroke operation position of the
It can be represented by s = F (x) and s = G (x).
For example, when x = 0-100, the range taken by F (x) is 0-3000 rpm, and the range taken by G (x) is 0-1500 rpm, the second operation is performed at the same stroke operation position of the
さらに、副変速装置54の高速段と低速段とを組み合わせると、主変速レバー66の任意のストローク操作位置において、第3操作具56と第2操作具57の操作状態に応じて、以下の4つの異なる速度設定が実現する(図9の表参照)。
(1)速度割り当てが第1関係、かつ副変速装置54が高速段。
(2)速度割り当てが第1関係、かつ副変速装置54が低速段。
(3)速度割り当てが第2関係、かつ副変速装置54が高速段。
(4)速度割り当てが第2関係、かつ副変速装置54が低速段。
但し、この実施形態では、(2)は実用的に不必要であるため、その使用は割愛されている。つまり、(1)(3)(4)のいずれもの速度設定態から、(2)の速度設定への移行が禁止されている。その結果、(1)での高速状態、(3)での中速状態、(4)での低速状態が実現可能である。
この3つの速度状態(高速状態、中速状態、低速状態)の変移は、図9から模式化されている。つまり、
変移A:低速状態において、第2操作具57をスイッチ操作することにより、低速状態から高速状態に移行する。
変移B:中速状態において、第2操作具57をスイッチ操作することにより、中速状態から高速状態に移行する。
変移C:高速状態において、第2操作具57をスイッチ操作することにより、高速状態から中速状態に移行する。
変移D:中速状態において、第3操作具56をスイッチ操作することにより、中速状態から低速状態に移行する。
変移E:低速状態において、第3操作具56をスイッチ操作することにより、低速状態から中速状態に移行する。
ここで注記したいことは、変移Aにおいては、第2操作具57をスイッチ操作によって、第2関係から第1関係への切り替えと、副変速装置54の低速段から高速段への切り替えが同時に行われていることである。
Further, when the high speed stage and the low speed stage of the
(1) The speed assignment is the first relationship, and the
(2) The speed assignment is the first relationship, and the
(3) The speed assignment is the second relation, and the
(4) The speed allocation is the second relationship, and the
However, in this embodiment, since (2) is practically unnecessary, its use is omitted. That is, the transition from the speed setting states (1), (3), and (4) to the speed setting of (2) is prohibited. As a result, a high speed state in (1), a medium speed state in (3), and a low speed state in (4) can be realized.
The transition of these three speed states (high speed state, medium speed state, and low speed state) is schematically shown in FIG. That means
Transition A: In the low speed state, the
Transition B: In the medium speed state, the
Transition C: In the high speed state, the
Transition D: In the medium speed state, the
Transition E: In the low speed state, the
It should be noted here that, in the transition A, the
このコンバインは、バッテリレスのシリアルハイブリッド車両であり、バッテリからの電力で車両を走行させることはできないので、定常的に回転しているエンジンによって発電している発電機からの電力で駆動するモータによって走行する。したがって、エンジン80の過負荷などで停止することを避けなければならないが、必要以上の出力でエンジン80を運転することは燃費の悪化を導く。このことから、エンジン管理モジュール110は、エンジン負荷を考慮して、適切にエンジン80の運転を管理する。この目的を達成するために、エンジン管理モジュール110は、図1を用いて説明した基本原理または、図2を用いて説明した2つの基本原理(変形例1と変形例2)のいずれかを採用することができる。あるいは、それらの全て、またはそれらの部分的な組み合わせを採用して、そこから選択できるようにすることも可能である。この実施形態では、図2の変形例1の原理が採用されている。いずれにせよ、エンジン管理モジュール110には、本発明に特に関係するものとして、基準エンジン回転数算定部11a、エンジン指令回転数算定部11b、エンジン目標速度算定部11c、負荷算定部11e、実負荷取得部11fが主にコンピュータプログラムで構築されている。
This combine is a battery-less serial hybrid vehicle, and since the vehicle cannot be driven by power from the battery, it is driven by a motor that is driven by power from a generator that is generating power by a constantly rotating engine. Run. Therefore, it must be avoided that the
エンジン目標速度算定部11cは、主変速レバー66や操作レバー61の操作位置に基づいてエンジン80の目標回転数を算定する。実負荷取得部11fはエンジン80の実負荷を取得する。基準エンジン回転数算定部11aは、基準エンジン出力特性を用いて前記実負荷から基準エンジン回転数を算定する。負荷算定部11eは、エンジン目標速度算定部11cによって算定された目標回転数から基準エンジン出力特性を用いて演算負荷を算定する。エンジン指令回転数算定部11bは、上述した目標回転数及び基準エンジン回転数、さらには実負荷及び演算負荷に基づいてエンジン指令回転数を算定するとともに、当該エンジン指令回転数に基づくエンジン制御指令をエンジン制御ユニット86に出力する。
The engine target
この実施形態でのエンジン指令回転数算定部11bは、図2を用いて説明した、エンジン指令回転数算定方法の変形例1の原理に基づいて、エンジン指令回転数を算定する。したがって、ここではその説明を省略する。また、それに先だって実行される、エンジン目標速度、基準エンジン回転数、演算負荷、実負荷の算定は、図10に例示された基準エンジン出力特性グラフを用いて行われる。図10では、基準エンジン出力特性を示す基準出力特性曲線は点線で示され、このエンジン80の最大出力特性曲線は実線で示されている。この基準出力特性曲線は、最大出力特性曲線に対する負荷率が45%未満の時1150rpmとなり、負荷率が90%以上のとき2300rpmとなるように規定されており、その間は、実験的かつ経験的な手法で補間されている。
The engine command rotational
〔別実施形態〕 [Another embodiment]
(1)上述した実施形態では走行装置1は左クローラ走行体1aと右クローラ走行体1bとからなるクローラ走行体から構成されていたが、車輪とクローラ走行体の複合構成、あるいは車輪のみの構成を採用してもよい。
(2)第3操作具56及び第2操作具57は、運転者によって操作される操作レバーと当該操作レバーの操作変位を検出するセンサとから構成してもよい。
(1) In the above-described embodiment, the traveling
(2) The
本発明は、車体の走行に伴って農作物を刈り取って脱穀処理するようにした自脱型又は普通型のコンバインに適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a self-removal type or a normal type combine in which crops are harvested and threshed as the vehicle body travels.
1:走行装置
1a:左クローラ走行体
1b:右クローラ走行体
2:機体(走行機体)
3:刈取処理部
4:脱穀装置
5:穀粒タンク
7:搭乗運転部
8:刈取部
12:刈取装置
16:脱穀部
17:選別部
37:穀粒排出装置
54:副変速装置
56:第3操作具
57:第2操作具
61:操作レバー(操向設定操作具)
66:主変速レバー(第1操作具:車速設定操作具)
80:エンジン
81:発電機
82:モータ(電動モータ)
84:電力変換部
85:電機制御ユニット
86:エンジン制御ユニット
87:作業装置制御ユニット
90:車両状態検出ユニット
100:メイン電子ユニット
110:エンジン管理モジュール
11a:基準エンジン回転数算定部
11b:エンジン指令回転数算定部
11c:エンジン目標速度算定部
11e:負荷算定部
11f:実負荷取得部
11d:負荷推定部
120:電機管理モジュール
12c:モータ回転数設定部
130:車両管理モジュール
13a:車両状態決定部
WE:エンジン駆動作業装置
WM:モータ駆動作業装置
S2:エンジン回転数センサ
S3:旋回レバーセンサ
S4:ストロークセンサ
1: Traveling
3: reaping processing unit 4: threshing device 5: grain tank 7: boarding operation unit 8: reaping unit 12: reaping device 16: threshing unit 17: sorting unit 37: grain discharging device 54: auxiliary transmission device 56: third Operation tool 57: Second operation tool 61: Operation lever (steering setting operation tool)
66: Main transmission lever (first operation tool: vehicle speed setting operation tool)
80: Engine 81: Generator 82: Motor (electric motor)
84: Power conversion unit 85: Electric control unit 86: Engine control unit 87: Work device control unit 90: Vehicle state detection unit 100: Main electronic unit 110:
Claims (8)
前記操作位置に基づいて前記エンジンの目標回転数を算定するエンジン目標速度算定部と、
前記エンジンの実負荷を取得する実負荷取得部と、
基準エンジン出力特性を用いて前記実負荷から基準エンジン回転数を算定する基準エンジン回転数算定部と、
前記目標回転数と前記基準エンジン回転数とに基づいてエンジン指令回転数を算定するとともに、当該エンジン指令回転数に基づくエンジン制御指令を前記エンジン制御ユニットに出力するエンジン指令回転数算定部と、
を備えたシリーズハイブリッドコンバイン。 An engine, a generator driven by the output of the engine, a motor driven by the electric power from the generator, a traveling device for traveling the vehicle by rotational power from the motor, and a vehicle speed corresponding to the operation position are set. A series hybrid combine comprising a vehicle speed setting operation tool, an engine control unit for controlling the output of the engine, and a farm work device for harvesting crops,
An engine target speed calculator for calculating a target engine speed of the engine based on the operation position;
An actual load acquisition unit for acquiring an actual load of the engine;
A reference engine speed calculator for calculating a reference engine speed from the actual load using a reference engine output characteristic;
An engine command rotational speed calculation unit that calculates an engine command rotational speed based on the target rotational speed and the reference engine rotational speed, and outputs an engine control command based on the engine command rotational speed to the engine control unit;
Series hybrid combine equipped with.
前記エンジン目標速度算定部は、前記複数の運転モード毎に異なる変位−速度マップを使用する請求項4に記載のシリーズハイブリッドコンバイン。 Different driving states of the vehicle are defined by a plurality of driving modes,
The series hybrid combine according to claim 4, wherein the engine target speed calculation unit uses a different displacement-speed map for each of the plurality of operation modes.
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