JP4150269B2

JP4150269B2 - Agricultural tractor

Info

Publication number: JP4150269B2
Application number: JP2003030594A
Authority: JP
Inventors: 隆志後藤; 司手島; 弘行高橋; 泰郎杉浦; 隆司古山; 栄積
Original assignee: National Agriculture and Food Research Organization
Current assignee: National Agriculture and Food Research Organization
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2023-02-07
Also published as: JP2004236609A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行部と作業機駆動部とを駆動部として備える農用トラクタに関するものであって、特には、内燃機関とともに電動機を駆動部の動力源とする農用トラクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
農用トラクタは駆動部として走行部と作業機駆動部とを備えるが、一般的なものでは、走行部と作業機駆動部とを単一の内燃機関のみによって駆動しているため、内燃機関の負荷変動が大きく、燃料消費率の増大や排ガス中の有害成分の増大などが問題視されている。
【０００３】
この問題に対処するために、駆動部の動力源として内燃機関に加えて電動機を装備する所謂ハイブリッド方式の農用トラクタが各種提案されている。その一つの方式は、例えば下記特許文献１に記載されるように、発電機を搭載させて、内燃機関の動力が作業機駆動部と発電機の駆動系に伝達される構成を備え、作業機による内燃機関の負荷が小さいときには、内燃機関と電動機で走行部，作業機駆動部に加えて発電機を駆動し、内燃機関の余裕動力で発電機を駆動することで、内燃機関の負荷を大きく保つようにし、一方、作業機による内燃機関の負荷が大きいときには、内燃機関及び発電機で生成され蓄えられた電力により駆動される電動機で、走行部と作業機駆動部とを駆動するものである。また、他の方式としては、下記特許文献２に記載されるように、同様に発電機を搭載し、内燃機関で走行部と発電機を駆動し、電動機で作業機駆動部を駆動するものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１６１１１４号公報
【特許文献２】
特開２００１−１６１１０４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した各方式のハイブリッド式農用トラクタは、通常農用トラクタの走行部が有段変速であるため、内燃機関の負荷が常に定格出力付近になるような作業速度で作業を行うことは難しく、ハイブリッド化による燃費消費率の低減効果が低いほか、内燃機関のみで駆動する従来の農用トラクタに比べて作業能率の向上もさほど期待できない。
【０００６】
また、前述した各方式のハイブリッド式農用トラクタとも、農用トラクタの代表的な作業であるロータリ耕うん作業時に、ロータリ爪が土を切削する際の反力により起こる「ダッシング現象」（設定作業速度よりはるかに高速で農用トラクタ自身が走行し、作業不能となる現象）が従来の農用トラクタと同様に発生する問題がある。
【０００７】
更には、前述した前者のハイブリッド式農用トラクタでは、我が国における主要なトラクタ作業であるロータリ耕うん作業のような比較的高い負荷が続く作業においては、搭載された発電機を駆動できる低負荷状態の作業割合が低く、十分な充電ができないという問題があり、また、前述した後者のハイブリッド式農用トラクタでは、ロータリ耕うん作業のように走行負荷に比べて作業機による負荷がはるかに大きい作業の場合、内燃機関の効率の良い定格出力付近で作業ができるにも拘わらず、負荷の大部分を電動機でまかなうため、燃料消費率が増大してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に対処するために提案されたものであって、農用トラクタの作業能率の向上、燃料消費率の低減、内燃機関の排気ガス中有害成分の低減、ロータリ耕うん作業時に起きる「ダッシング現象」の改善を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による農用トラクタは、以下の各請求項に係る特徴を具備するものである。
【００１０】
請求項１に係る発明は、農用トラクタであって、駆動部としての走行部及び作業機駆動部と、前記駆動部の動力源としての内燃機関並びに第１及び第２の電動機と、前記駆動部の駆動に伴って発電する発電機と、該発電機で発電した電気を蓄電するとともに前記第１又は第２の電動機への電気供給を行う電源装置と、前記動力源の駆動制御を行う制御装置と、前記第１の電動機から前記走行部へ動力を伝達するとともに、前記内燃機関から、又は前記内燃機関と前記第２の電動機とから前記作業機駆動部に動力を伝達する伝動手段とを備え、前記作業機駆動部を駆動することによる機体の推進力を前記走行部を介した前記発電機の発電によって吸収させるとともに、前記制御装置によって前記第１の電動機を制御して前記機体の走行速度を制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前述した農用トラクタであって、前記走行速度の制御は、前記内燃機関の出力がほぼ一定になるように制御されることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前述した農用トラクタであって、前記作業機駆動部の低負荷時に前記内燃機関のみによって該作業機駆動部を駆動する第１の伝動状態と、前記作業機駆動部の高負荷時に前記内燃機関と前記第２の電動機によって該作業機駆動部を駆動する第２の伝動状態とを切り換え可能にしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、前述した農用トラクタであって、前記伝動状態の切り換えは、前記内燃機関の出力に応じてなされることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明は、前述した農用トラクタであって、前記第１又は第２の電動機は、前記発電機を兼ねる電動発電機であることを特徴とする。
【００１５】
このような特徴を具備した各請求項に係る発明は、以下の作用を有するものである。
【００１６】
第１には、前述した特徴によって、作業能率の向上を図ることができる。すなわち、一般に、農用トラクタの作業負荷は作業速度が高まるほど増大するため、走行部の駆動制御によって作業速度を制御することにより、作業負荷を一定に保つことができる。前述の特徴によると、ロータリ耕うん作業のような高負荷の作業において、内燃機関の定格出力の範囲内で、最高の作業速度となるように走行速度が無段階に制御されるため、作業能率が向上する。
【００１７】
第２には、前述した特徴によって、燃料消費率の低減を図ることができる。すなわち、走行部を第１の電動機で駆動し、作業機駆動部の負荷状態に応じてその回転数を制御するため、或いは、内燃機関の出力が一定値以上のときに内燃機関と第２の電動機とにより作業機駆動部を駆動するため、内燃機関の燃料消費率が高い低負荷条件下での作業が減少するとともに、より高速で作業を行うことができる。そのため、作業面積当たりの燃料消費量を低減でき、地球温暖化ガスである二酸化炭素の発生量を削減することができる。
【００１８】
第３には、前述した特徴によって、有害排気ガスの低減を図ることができる。すなわち、走行部を第１の電動機で駆動し作業機駆動部の負荷状態に応じてその回転数を制御するため、或いは、内燃機関の出力が一定値以上のときに内燃機関と第２の電動機により作業機駆動部を駆動するため、過負荷状態での作業が減少し、ディーゼルエンジンを内燃機関とした場合に、その排ガス中の粒子状物質の発生を減らすことができる。また、作業能率の向上により短時間で作業を終了できるので、排ガス中の窒素酸化物の面積当たり排出量を減らすことができる。
【００１９】
第４には、前述した特徴により、ダッシング現象の改善を図ることができる。すなわち、ロータリ耕うん作業のように、トラクタを前方に推進する力が発生する作業において、この力を発電機で吸収して電源装置に蓄電し、これを作業機駆動部に利用するため、設定走行速度よりもはるかに速い速度で農用トラクタが走行してしまうダッシング現象を防ぐことが可能になる。
【００２０】
第５には、前述した特徴により、ロータリ耕うん作業のように、トラクタを前方に推進する力が発生する作業において、この力を発電機で吸収して蓄電するため、ロータリ耕うん作業のような比較的高い負荷が続く作業においても、長時間の充電が可能である。
【００２１】
また、第１又は第２の電動機を発電機を兼ねる電動発電機とすることで、前述した機能を有する農用トラクタの構造を簡素化することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る農用トラクタの駆動系を示すブロック図である。本実施形態の農用トラクタは駆動部として走行部と作業機駆動部とを備える。走行部は、前輪１Ａ，１Ｂと後輪２Ａ，２Ｂ、走行部変速機構４、この走行部変速機構４から前後輪１Ａ〜２Ｂに動力を伝達する差動装置３Ａ，３Ｂを含む伝動系からなる。作業機駆動部は、作業機５に動力を伝達するドライブシャフト６，作業機駆動部変速機構７とからなる。
【００２３】
これらの駆動部の動力源としては、内燃機関８、第１の電動発電機９Ａ、第２の電動発電機９Ｂが搭載されており、これらの動力源から前述の走行部或いは作業機駆動部に動力を伝達する伝動部１０が設けられている。この伝動部１０には伝動系を結合・切断できるクラッチ１１Ａ〜１１Ｄが設けられている。また、この実施形態では、第１の電動発電機９Ａと第２の電動発電機９Ｂを用いたが、これらを第１又は第２の電動機として、前述した駆動部の駆動に伴って発電する発電機を別途設けても良い。そして、第１又は第２の電動発電機９Ａ，９Ｂで発電した電気を蓄電するとともに、この第１又は第２の電動発電機９Ａ，９Ｂへの電気供給を行う電源装置１２が設けられている。
【００２４】
また、制御装置１３が設けられており、この制御装置１３には内燃機関８の排気筒８Ａ内に設けられた排気温度センサ８Ｂからの信号１３ａが入力され、制御装置１３からは、前述したクラッチ１１Ｂ〜１１Ｄの結合・切断を制御するクラッチ制御信号１３ｂ〜１３ｄ，内燃機関の出力制御信号１３ｅ，第１の電動機の回転数制御信号１３ｆ，第２の電動機の回転数制御信号１３ｇがそれぞれ出力されるようになっている。
【００２５】
前述したクラッチ制御信号１３ｂ〜１３ｄによって制御される伝動部１０の伝動系について説明すると、まず、内燃機関８からの動力は、クラッチペタルによって断続されるクラッチ１１Ａを介して出力され、作業機駆動変速機構７に入力されるとともにクラッチ１１Ｂを介して走行部変速機構４側に入力できるようになっている。また、第１の電動発電機９Ａからの動力は、クラッチ１１Ｃを介して走行部変速機構４に入力されるようになっている。更に、第２の電動発電機９Ｂからの動力は、クラッチ１１Ｄを介して作業機駆動部変速機構７に入力されるようになっている。
【００２６】
したがって、クラッチ１１Ｂを切断して、クラッチ１１Ｃを結合させることで、第１の電動発電機９Ａのみによって走行部を駆動させることでき、クラッチ１１Ｂとクラッチ１１Ｄを切断することによって、内燃機関８のみで作業機駆動部を駆動させることができ、クラッチ１１Ｂを切断して、クラッチ１１Ｄを結合させることによって内燃機関８と第２の電動発電機９Ｂによって作業機駆動部を駆動させることができる。
【００２７】
図１には、動力源として、内燃機関８，第１の電動発電機９Ａ及び第２の電動発電機９Ｂを有する実施形態を示しているが、動力源に、内燃機関８及び第１の電動発電機９Ａのみを持つ実施形態も可能である。
【００２８】
このような構成を備えた農用トラクタの作用を前述した図１と図２〜４に基づいて説明する。図２〜４は、前述した制御装置１３の制御動作の流れを示す制御フローである。本実施形態の農用トラクタは、内燃機関８で走行部を駆動するエンジン走行モードと第１の電動発電機９Ａで走行部を駆動するモータ走行モードが選択可能である。
【００２９】
これを図２に基づいて説明すると、走行モードの選択（Ｓ１）でエンジン走行モードを選択すると、クラッチ１１Ｂが結合される（Ｓ２）とともにクラッチ１１Ｃが切断され（Ｓ３）、内燃機関により走行部が駆動されてエンジン走行モードによる走行が行われる（Ｓ４）。このモードは、本実施形態における特徴的な作用とは特に関係ない。本発明の実施形態における特徴的な作用は、モータ走行モードが選択された場合（Ｓ１）であり、この場合には、クラッチ１１Ｂが切断される（Ｓ５）とともにクラッチ１１Ｃが結合され（Ｓ６）、第１の電動発電機９Ａにより走行部が駆動される（Ｓ７）。
【００３０】
このモータ走行モードでは、図３及び図４に示すように、制御装置１３に入力される排気温度センサ８Ｂからの信号１３ａに基づいて内燃機関の出力が検出される（Ｓ１１，Ｓ２１）。そして、この検出値と基準値（内燃機関の定格出力に対応する値）との比較がなされて、作業機駆動部の負荷状態に対する確認が取られる（Ｓ１２，Ｓ２２）。
【００３１】
そして、このモータ走行モードにおいて、第２の電動発電機９Ｂを使わないで走行速度制御のみを行う場合を図３のＳ１２以下のステップで説明する。この場合には、負荷状態が低負荷状態の場合は、走行部を駆動する第１の電動発電機９Ａの回転数を増大させて（Ｓ１３）、走行速度が増大制御され（Ｓ１４）、負荷状態が高負荷状態の場合には、走行部を駆動する第１の電動発電機９Ａの回転数を低下させて（Ｓ１５）、走行速度を低下させる制御がなされる（Ｓ１６）。これによると、走行速度の制御によって負荷状態を定格出力付近に均一化することができる。
【００３２】
次に、モータ走行モードにおいて、第１の電動発電機９Ａによる走行速度制御と第２の電動発電機９Ｂによる作業機駆動部の動力アシストを行う場合を図４のＳ２２以下のステップで説明する。
【００３３】
この場合には、先ず、負荷状態が低負荷状態の場合には、内燃機関８のみによって作業機駆動部を駆動する第１の伝動状態になる。この伝動状態では、第１の電動発電機９Ａに対しては、回転数制御信号１３ｇが送られて、第１の電動発電機９Ａの回転数が増大され（Ｓ２３）、走行速度が増大制御される（Ｓ２４）。また、第２の電動発電機９Ｂに対しては、クラッチ１１Ｄが結合されるが（Ｓ２５）、その回転数が低下され（Ｓ２６）、第２の電動発電機９Ｂは作業機駆動部への動力伝達には関わらず、発電機として作用して（Ｓ２７）電源装置１２への充電を行うことになる。
【００３４】
すなわち、低負荷時には、内燃機関８のみによって作業機駆動部を駆動し、しかも第１の電動発電機９Ａの回転制御によって走行速度を速めることで、作業速度を上げて負荷状態を高くするとともに、第２の電動発電機９Ｂで発電を行う。これによって、内燃機関８の出力を定格出力付近のほぼ一定値に維持することが可能になり、また、その際の最高作業速度が得られるので、作業能率を高めることができる。
【００３５】
一方、内燃機関出力の検出値から高負荷状態が確認された場合には、第１の電動発電機９Ａに対しては、回転数が低下され（Ｓ２８）、走行速度が低下制御され（Ｓ２９）、また、第２の電動発電機９Ｂに対しては、クラッチ１１Ｄが結合されて（Ｓ３０）、第２の電動発電機９Ｂの回転数が増大され（Ｓ３１）、第２の電動発電機９Ｂからの動力が作業機駆動部に伝達されるようになり、第２の電動発電機９Ｂによるパワーアシストが行われる（Ｓ３２）。
【００３６】
これによると、内燃機関８と第２の電動発電機９Ｂの両方によって作業機駆動部が駆動される第２の伝動状態に切り換えられることになる。この場合には、作業機駆動部の高負荷時に、走行速度が低下されるとともに、内燃機関８に対して第２の電動機９Ｂの出力がアシストされることになるので、内燃機関８の負荷状態を抑えることが可能になる。また、この際の走行速度及びアシスト状況は第１，第２の電動発電機９Ａ，９Ｂに送られる回転数制御信号１３ｇ，１３ｆによって調整される。
【００３７】
そして、前述したように作業中には第１の電動発電機９Ａが走行部に連結しているので、ロータリ耕うん作業のように農用トラクタの機体を前方に押し出す推進力が発生する作業においては、この力によって走行部を介して第１の電動発電機９Ａが発電機として駆動されることになり、この推進力を第１の電動発電機９Ａの発電で吸収して電源装置１２に蓄電し、作業機５の駆動に利用することができるため、ロータリ耕うん作業に伴うダッシング現象を防ぐことが可能になる。
【００３８】
また、このようなロータリ耕うん作業を続けると前述した推進力の吸収に基づく蓄電が継続されることになるので、ロータリ耕うん作業のような比較的高い負荷が続く作業においても、電源装置１２においては長時間の充電が可能になる。
【００３９】
このように、本発明の実施形態では、走行部の駆動制御によって作業速度を制御することにより、作業負荷を一定に保つことができ、ロータリ耕うん作業のような高負荷の作業においても、内燃機関の定格出力の範囲内で、最高の作業速度となるように走行速度が無段階に制御されるので、作業能率の向上を図ることができる。
【００４０】
また、走行部を第１の電動発電機９Ａで駆動し、作業機駆動部の負荷状態に応じてその回転数を制御するため、或いは、内燃機関８の出力が一定値以上のときに内燃機関８と第２の電動発電機９Ｂとにより作業機駆動部を駆動するため、内燃機関８の燃料消費率が高い低負荷条件下での作業が減少することになり、より高速で作業を行うことができ、作業面積当たりの燃料消費量を低減することが可能になって、地球温暖化ガスである二酸化炭素の発生量を削減することが可能になる。
【００４１】
また、走行部を第１の電動発電機９Ａで駆動し作業機駆動部の負荷状態に応じてその回転数を制御するため、或いは、内燃機関８の出力が一定値以上のときに内燃機関と第２の電動発電機９Ｂとにより作業機駆動部を駆動するため、過負荷状態での作業が減少し、ディーゼルエンジンを内燃機関とした場合、その排ガス中の粒子状物質の発生を減らすことができる。また、作業能率の向上により短時間で作業を終了できるので、排ガス中の窒素酸化物の面積当たり排出量を減らすことが可能になる。
【００４２】
また、ロータリ耕うん作業時のように機体を前方に推進する力が発生する作業において、この力を第１の電動発電機９Ａの発電作用で吸収して電源装置１２に蓄電して、これを作業機駆動部に利用することができるため、ロータリ耕うん作業時のダッシング現象を効果的に防ぐことが可能になる。
【００４３】
更に、ロータリ耕うん作業のように、機体を前方に推進する力が発生する作業において、この力を吸収して蓄電するため、ロータリ耕うん作業のような比較的高い負荷が続く作業においても、長時間の充電が可能である。そして、第１又は第２の電動発電機９Ａ，９Ｂを用いているので、電動機とは別に発電機を搭載するものと比較して、農用トラクタの構造を簡素化でき、低コスト化を図ることが可能になる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明はこのように構成されるので、農用トラクタの作業能率の向上、燃料消費率の低減、内燃機関の排気ガス中有害成分の低減、ロータリ耕うん作業時に起きる「ダッシング現象」の改善を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る農用トラクタの駆動系を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における制御装置の制御動作を示す制御フローである。
【図３】本発明の実施形態における制御装置の制御動作を示す制御フローである。
【図４】本発明の実施形態における制御装置の制御動作を示す制御フローである。
【符号の説明】
（走行部）
１Ａ，１Ｂ前輪２Ａ，２Ｂ後輪
３Ａ，３Ｂ差動装置４走行変速機構
５作業機
（作業機駆動部）
６ドライブシャフト７作業機駆動部変速機構
８内燃機関９Ａ第１の電動発電機９Ｂ第２の電動発電機
１０伝動部１１Ａ〜１１Ｄクラッチ
１２電源装置１３制御装置
１３ａ信号１３ｂ〜１３ｄクラッチ制御信号
１３ｅ出力制御信号１３ｆ、１３ｇ回転数制御信号[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an agricultural tractor including a traveling unit and a work machine drive unit as drive units, and more particularly to an agricultural tractor using an electric motor as a power source for the drive unit together with an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Agricultural tractors include a traveling unit and a work machine drive unit as drive units. However, in general, since the traveling unit and the work machine drive unit are driven by only a single internal combustion engine, the load of the internal combustion engine is reduced. Fluctuations are large, and problems such as an increase in the fuel consumption rate and an increase in harmful components in the exhaust gas are regarded as problems.
[0003]
In order to cope with this problem, various so-called hybrid agricultural tractors have been proposed which are equipped with an electric motor in addition to an internal combustion engine as a power source of the drive unit. One of the methods is, for example, as described in Patent Document 1 below, which includes a configuration in which a generator is mounted and the power of the internal combustion engine is transmitted to the work machine drive unit and the drive system of the generator. When the load on the internal combustion engine is small, the internal combustion engine and the motor drive the generator in addition to the traveling unit and the work machine drive unit, and the generator is driven by the surplus power of the internal combustion engine, thereby increasing the load on the internal combustion engine. On the other hand, when the load of the internal combustion engine by the work machine is large, the traveling unit and the work machine drive unit are driven by the electric motor driven by the electric power generated and stored by the internal combustion engine and the generator. . As another method, as described in Patent Document 2 below, similarly, a generator is mounted, a traveling unit and a generator are driven by an internal combustion engine, and a work machine driving unit is driven by an electric motor. is there.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-161114 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-161104
[Problems to be solved by the invention]
However, the hybrid agricultural tractor of each method described above is usually difficult to work at a working speed such that the load of the internal combustion engine is always near the rated output, because the traveling part of the normal agricultural tractor is a stepped speed change. In addition to the low effect of reducing the fuel consumption rate due to the hybrid, the improvement in work efficiency cannot be expected as compared with the conventional agricultural tractor driven only by the internal combustion engine.
[0006]
In addition, the hybrid farm tractors of the above-mentioned types all have a “dashing phenomenon” (much higher than the set work speed) that occurs due to the reaction force of the rotary claws cutting the soil during rotary tillage work, which is typical work of farm tractors. In addition, there is a problem that the agricultural tractor itself travels at high speed and the work becomes impossible) in the same manner as the conventional agricultural tractor.
[0007]
Furthermore, in the former hybrid agricultural tractor described above, in a work where a relatively high load continues, such as a rotary tillage work which is a main tractor work in Japan, a work in a low load state capable of driving a mounted generator is performed. In the latter hybrid agricultural tractor described above, when the work load is much larger than the running load, such as rotary tillage work, In spite of being able to work near the engine's efficient rated output, since the majority of the load is covered by the electric motor, there is a problem that the fuel consumption rate increases.
[0008]
The present invention has been proposed in order to cope with such a situation, and improves the working efficiency of agricultural tractors, reduces the fuel consumption rate, reduces the harmful components in the exhaust gas of the internal combustion engine, during rotary tillage work. The purpose is to improve the “dashing phenomenon” that occurs.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, an agricultural tractor according to the present invention includes the features according to the following claims.
[0010]
The invention according to claim 1 is an agricultural tractor, a traveling unit and a work machine drive unit as a drive unit, an internal combustion engine as a power source of the drive unit, first and second electric motors, and the drive unit A power generator that generates electric power by driving the power, a power supply device that stores electricity generated by the power generator and supplies electricity to the first or second motor, and a control device that performs drive control of the power source with the, with transmitting power to said traveling portion from said first electric motor, from the internal combustion engine, or a transmission means for transmitting power to the working machine drive portion from the internal combustion engine and the second electric motor , propulsion aircraft by driving the working machine drive portion causes is absorbed by the power generation of the generator through the traveling portion, the traveling speed of the machine body by controlling the first electric motor by the control device Control Characterized in that it.
[0011]
The invention according to claim 2 is the agricultural tractor described above, wherein the traveling speed is controlled so that the output of the internal combustion engine becomes substantially constant.
[0012]
The invention according to claim 3 is the agricultural tractor described above, wherein a first transmission state in which the work implement drive unit is driven only by the internal combustion engine when the work implement drive unit is under low load, and the work implement drive unit. The internal combustion engine and the second electric motor can be switched between a second transmission state in which the work machine drive unit is driven at a high load.
[0013]
The invention according to claim 4 is the agricultural tractor described above, wherein the transmission state is switched according to the output of the internal combustion engine.
[0014]
The invention according to claim 5 is the agricultural tractor described above, wherein the first or second electric motor is a motor generator that also serves as the generator.
[0015]
The invention according to each claim having such characteristics has the following actions.
[0016]
First, the work efficiency can be improved by the above-described features. That is, since the work load of the agricultural tractor generally increases as the work speed increases, the work load can be kept constant by controlling the work speed by drive control of the traveling unit. According to the above-mentioned characteristics, in high-load work such as rotary tillage work, the traveling speed is controlled steplessly so that the maximum working speed is within the rated output range of the internal combustion engine. improves.
[0017]
Second, the fuel consumption rate can be reduced due to the above-described features. That is, the traveling unit is driven by the first electric motor and the rotational speed is controlled according to the load state of the work machine driving unit, or when the output of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined value, Since the work machine drive unit is driven by the electric motor, the work under a low load condition where the fuel consumption rate of the internal combustion engine is high is reduced, and the work can be performed at a higher speed. Therefore, the fuel consumption per work area can be reduced, and the generation amount of carbon dioxide which is a global warming gas can be reduced.
[0018]
Thirdly, the harmful exhaust gas can be reduced by the above-described features. That is, the internal combustion engine and the second electric motor are driven in order to drive the traveling unit with the first electric motor and control the rotation speed according to the load state of the work machine driving unit, or when the output of the internal combustion engine is equal to or higher than a certain value. Since the working machine drive unit is driven by the above, the work in an overload state is reduced, and when the diesel engine is an internal combustion engine, the generation of particulate matter in the exhaust gas can be reduced. Moreover, since the work can be completed in a short time by improving the work efficiency, the discharge amount per area of the nitrogen oxide in the exhaust gas can be reduced.
[0019]
Fourthly, due to the above-described features, the dashing phenomenon can be improved. That is, in a work where a force that propels the tractor forward is generated, such as a rotary tilling work, this force is absorbed by the generator and stored in the power supply device, and this is used for the work machine drive unit. It becomes possible to prevent the dashing phenomenon that the agricultural tractor travels at a speed much faster than the speed.
[0020]
Fifth, due to the features described above, in operations where a force that propels the tractor forward is generated, such as in a rotary tillage operation, this force is absorbed and stored by the generator. Even in operations that continue with a high load, long-time charging is possible.
[0021]
Moreover, the structure of the agricultural tractor which has the function mentioned above can be simplified by making the 1st or 2nd motor into a motor generator which serves as a generator.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a drive system for an agricultural tractor according to an embodiment of the present invention. The agricultural tractor of this embodiment includes a traveling unit and a work machine driving unit as driving units. The traveling unit includes a transmission system including front wheels 1A and 1B and rear wheels 2A and 2B, a traveling unit transmission mechanism 4, and differential devices 3A and 3B that transmit power from the traveling unit transmission mechanism 4 to the front and rear wheels 1A to 2B. . The work machine drive unit includes a drive shaft 6 that transmits power to the work machine 5 and a work machine drive unit transmission mechanism 7.
[0023]
As a power source for these drive units, an internal combustion engine 8, a first motor generator 9A, and a second motor generator 9B are mounted. From these power sources, the aforementioned travel unit or work machine drive unit is mounted. A transmission unit 10 for transmitting power is provided. The transmission unit 10 is provided with clutches 11A to 11D that can connect and disconnect the transmission system. Further, in this embodiment, the first motor generator 9A and the second motor generator 9B are used. However, these are used as the first or second motor to generate power when the drive unit described above is driven. A machine may be provided separately. And the power supply device 12 which stores the electricity generated by the first or second motor generator 9A, 9B and supplies the electricity to the first or second motor generator 9A, 9B is provided. .
[0024]
Further, a control device 13 is provided, and a signal 13a from an exhaust temperature sensor 8B provided in the exhaust cylinder 8A of the internal combustion engine 8 is input to the control device 13, and the control device 13 receives the clutch described above. Clutch control signals 13b to 13d for controlling coupling / disconnection of 11B to 11D, an output control signal 13e for the internal combustion engine, a rotation speed control signal 13f for the first motor, and a rotation speed control signal 13g for the second motor are output. It has become so.
[0025]
The transmission system of the transmission unit 10 controlled by the above-described clutch control signals 13b to 13d will be described. First, the power from the internal combustion engine 8 is output via the clutch 11A that is intermittently connected by the clutch petal, and the work machine drive shift is performed. In addition to being input to the mechanism 7, it can be input to the traveling portion transmission mechanism 4 side via the clutch 11B. Further, the power from the first motor generator 9A is input to the traveling unit transmission mechanism 4 via the clutch 11C. Furthermore, the power from the second motor generator 9B is input to the work machine drive transmission mechanism 7 via the clutch 11D.
[0026]
Therefore, by disconnecting the clutch 11B and coupling the clutch 11C, the traveling portion can be driven only by the first motor generator 9A, and only by the internal combustion engine 8 by disconnecting the clutch 11B and the clutch 11D. The work implement drive unit can be driven, and the work implement drive unit can be driven by the internal combustion engine 8 and the second motor generator 9B by disconnecting the clutch 11B and coupling the clutch 11D.
[0027]
Although FIG. 1 shows an embodiment having an internal combustion engine 8, a first motor generator 9A, and a second motor generator 9B as power sources, the internal combustion engine 8 and the first motor generator are used as power sources. An embodiment having only the generator 9A is also possible.
[0028]
The operation of the agricultural tractor having such a configuration will be described with reference to FIGS. 1 and 2 to 4 described above. 2 to 4 are control flows showing the flow of the control operation of the control device 13 described above. The agricultural tractor of the present embodiment can select an engine travel mode in which the internal combustion engine 8 drives the travel unit and a motor travel mode in which the first motor generator 9A drives the travel unit.
[0029]
This will be described with reference to FIG. 2. When the engine travel mode is selected in the travel mode selection (S1), the clutch 11B is engaged (S2) and the clutch 11C is disengaged (S3). Driving is performed in the engine travel mode (S4). This mode is not particularly related to the characteristic action in the present embodiment. A characteristic action in the embodiment of the present invention is when the motor travel mode is selected (S1). In this case, the clutch 11B is disengaged (S5) and the clutch 11C is coupled (S6). The traveling unit is driven by the first motor generator 9A (S7).
[0030]
In this motor travel mode, as shown in FIGS. 3 and 4, the output of the internal combustion engine is detected based on the signal 13a from the exhaust temperature sensor 8B input to the control device 13 (S11, S21). Then, the detected value is compared with a reference value (a value corresponding to the rated output of the internal combustion engine) to confirm the load state of the work machine drive unit (S12, S22).
[0031]
Then, in this motor travel mode, a case where only the travel speed control is performed without using the second motor generator 9B will be described in steps after S12 in FIG. In this case, when the load state is a low load state, the rotational speed of the first motor generator 9A that drives the traveling unit is increased (S13), and the traveling speed is controlled to increase (S14). When the vehicle is in a high load state, the number of revolutions of the first motor generator 9A that drives the traveling unit is decreased (S15), and the traveling speed is controlled to be decreased (S16). According to this, the load state can be made uniform around the rated output by controlling the traveling speed.
[0032]
Next, in the motor travel mode, the case where the travel speed control by the first motor generator 9A and the power assist of the work machine drive unit by the second motor generator 9B are performed will be described in steps after S22 of FIG.
[0033]
In this case, first, when the load state is a low load state, the first transmission state in which the work machine drive unit is driven only by the internal combustion engine 8 is set. In this transmission state, the rotation speed control signal 13g is sent to the first motor generator 9A, the rotation speed of the first motor generator 9A is increased (S23), and the traveling speed is increased. (S24). Further, although the clutch 11D is coupled to the second motor generator 9B (S25), the number of revolutions thereof is reduced (S26), and the second motor generator 9B is powered by the work machine drive unit. Regardless of the transmission, the power supply device 12 is charged by acting as a generator (S27).
[0034]
That is, at the time of low load, the working machine drive unit is driven only by the internal combustion engine 8, and the traveling speed is increased by the rotation control of the first motor generator 9A, thereby increasing the working speed and increasing the load state. Electric power is generated by the second motor generator 9B. As a result, the output of the internal combustion engine 8 can be maintained at a substantially constant value near the rated output, and the maximum working speed at that time can be obtained, so that the working efficiency can be increased.
[0035]
On the other hand, when a high load state is confirmed from the detected value of the internal combustion engine output, the rotational speed is decreased for the first motor generator 9A (S28), and the traveling speed is controlled to decrease (S29). In addition, the clutch 11D is coupled to the second motor generator 9B (S30), the rotation speed of the second motor generator 9B is increased (S31), and the second motor generator 9B Is transmitted to the work machine drive unit, and power assist is performed by the second motor generator 9B (S32).
[0036]
According to this, it is switched to the second transmission state in which the work implement drive unit is driven by both the internal combustion engine 8 and the second motor generator 9B. In this case, the traveling speed is reduced and the output of the second electric motor 9B is assisted to the internal combustion engine 8 when the work machine drive unit is heavily loaded. Can be suppressed. Further, the traveling speed and the assist status at this time are adjusted by the rotation speed control signals 13g and 13f sent to the first and second motor generators 9A and 9B.
[0037]
And, as described above, since the first motor generator 9A is connected to the traveling unit during the work, in the work in which the propulsive force that pushes the agricultural tractor forward is generated like the rotary tillage work, With this force, the first motor generator 9A is driven as a generator via the traveling unit, and this propulsive force is absorbed by the power generation of the first motor generator 9A and stored in the power supply device 12, Since it can be used to drive the work machine 5, it is possible to prevent the dashing phenomenon associated with the rotary tilling work.
[0038]
Further, if such a rotary tilling operation is continued, the power storage based on the absorption of the propulsive force described above is continued. Therefore, in the operation where a relatively high load such as the rotary tilling operation continues, the power supply device 12 Long-time charging is possible.
[0039]
Thus, in the embodiment of the present invention, the work load can be kept constant by controlling the work speed by drive control of the traveling unit, and the internal combustion engine can be used even in high load work such as rotary tillage work. Since the traveling speed is controlled steplessly so that the maximum working speed is within the rated output range, the working efficiency can be improved.
[0040]
Also, the internal combustion engine is driven by the first motor generator 9A to control the rotational speed according to the load state of the work machine drive unit, or when the output of the internal combustion engine 8 is a certain value or more. 8 and the second motor generator 9B drive the work machine drive unit, so that the work under a low load condition where the fuel consumption rate of the internal combustion engine 8 is high is reduced, and the work is performed at a higher speed. It is possible to reduce the amount of fuel consumed per work area and reduce the amount of carbon dioxide that is a global warming gas.
[0041]
The traveling unit is driven by the first motor generator 9A to control the rotation speed according to the load state of the work machine driving unit, or when the output of the internal combustion engine 8 is a predetermined value or more, Since the work machine drive unit is driven by the second motor generator 9B, work in an overload state is reduced, and when the diesel engine is an internal combustion engine, the generation of particulate matter in the exhaust gas can be reduced. it can. Further, since the work can be completed in a short time by improving the work efficiency, it becomes possible to reduce the discharge amount per area of the nitrogen oxide in the exhaust gas.
[0042]
Further, in a work where a force for propelling the aircraft forward is generated as in the rotary tillage work, this force is absorbed by the power generation action of the first motor generator 9A and stored in the power supply device 12, and this work is performed. Since it can be used for the machine drive unit, it is possible to effectively prevent the dashing phenomenon during the rotary tilling work.
[0043]
Furthermore, in a work where a force for propelling the aircraft forward is generated, such as a rotary tilling work, this force is absorbed and stored, so even in a work where a relatively high load continues such as a rotary tilling work, Can be charged. And since the 1st or 2nd motor generator 9A, 9B is used, compared with what mounts a generator separately from an electric motor, the structure of an agricultural tractor can be simplified and cost reduction is achieved. Is possible.
[0044]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the working efficiency of agricultural tractors is improved, the fuel consumption rate is reduced, the harmful components in the exhaust gas of the internal combustion engine are reduced, and the “dashing phenomenon” that occurs during rotary tillage work is improved. Is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a drive system of an agricultural tractor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a control flow showing a control operation of the control device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a control flow showing a control operation of the control device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a control flow showing a control operation of the control device according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
(Running part)
1A, 1B Front wheels 2A, 2B Rear wheels 3A, 3B Differential device 4 Traveling speed change mechanism 5 Work implement (work implement drive unit)
6 Drive shaft 7 Work implement drive unit transmission mechanism 8 Internal combustion engine 9A First motor generator 9B Second motor generator 10 Transmission unit 11A to 11D Clutch 12 Power supply device 13 Control device 13a Signal 13b to 13d Clutch control signal 13e Output Control signal 13f, 13g Speed control signal

Claims

A traveling unit and a work machine driving unit as a driving unit;
An internal combustion engine and first and second electric motors as a power source of the drive unit;
A generator that generates electric power as the drive unit is driven;
A power supply device for storing electricity generated by the generator and supplying electricity to the first or second motor;
A control device for performing drive control of the power source ;
With transmitting power to said traveling portion from said first electric motor, from the internal combustion engine, or a transmission means for transmitting power to the working machine drive portion from the internal combustion engine and the second electric motor,
Propulsion aircraft by driving the working machine drive portion causes is absorbed by the power generation of the generator through the traveling portion, the traveling speed of the machine body by controlling the first electric motor by the control device Agricultural tractor characterized by control.

The agricultural tractor according to claim 1, wherein the traveling speed is controlled so that an output of the internal combustion engine becomes substantially constant.

The transmission means includes a first transmission state in which the work implement drive unit is driven only by the internal combustion engine when the work implement drive unit is under low load, and the internal combustion engine and the second drive unit when the work implement drive unit is under high load. The agricultural tractor according to claim 1, wherein the second transmission state in which the work machine driving unit is driven by the electric motor can be switched.

4. The agricultural tractor according to claim 3, wherein the transmission state is switched according to the output of the internal combustion engine.

The agricultural tractor according to any one of claims 1 to 4, wherein the first or second electric motor is a motor generator that also serves as the generator.