SE527297C2 - Procedure for controlling an engine of a forest machine, as well as a forest machine - Google Patents
Procedure for controlling an engine of a forest machine, as well as a forest machineInfo
- Publication number
- SE527297C2 SE527297C2 SE0402685A SE0402685A SE527297C2 SE 527297 C2 SE527297 C2 SE 527297C2 SE 0402685 A SE0402685 A SE 0402685A SE 0402685 A SE0402685 A SE 0402685A SE 527297 C2 SE527297 C2 SE 527297C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- tree trunk
- motor
- engine
- trunk
- power
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23D59/00—Accessories specially designed for sawing machines or sawing devices
- B23D59/001—Measuring or control devices, e.g. for automatic control of work feed pressure on band saw blade
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G23/00—Forestry
- A01G23/02—Transplanting, uprooting, felling or delimbing trees
- A01G23/08—Felling trees
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G23/00—Forestry
- A01G23/02—Transplanting, uprooting, felling or delimbing trees
- A01G23/095—Delimbers
Abstract
Description
25 30 35 2 inbegriper hydrauliska drivmotorer som är kopplade till hjulen, hydrauliska cylindrar i ramstyrningen, hydraulis- ka cylindrar som förflyttar bomanordningen, samt olika hydrauliska cylindrar och motorer ingående i skördar- huvudet. Till den dieselmotor som används såsom primär kraftkälla, kan även kopplas ett antal olika hydrauliska pumpar vilka till exempel kan vara placerade den ena efter den andra på samma drivaxel. Separata hydraulpumpar kan vara anordnade till exempel för drivning av motorer, bomanordningen eller skördarhuvudet. 25 30 35 2 includes hydraulic drive motors connected to the wheels, hydraulic cylinders in the frame guide, hydraulic cylinders which move the boom device, as well as various hydraulic cylinders and motors included in the harvester head. A number of different hydraulic pumps can also be connected to the diesel engine used as the primary power source, which can, for example, be placed one after the other on the same drive shaft. Separate hydraulic pumps can be arranged, for example, for driving motors, the boom device or the harvester head.
I skogsmaskiner av tidigare känd teknik, är diesel- motorn anordnad att rotera den/de hydrauliska pumpen/pum- parna väsentligen vid en konstant rotationshastighet när skogsmaskinen är i drift. Den hydrauliska pumpen som drivs med en konstant rotationshastighet är, i sin tur, anordnad att tillhandahålla endera en given, konstant trycknivå till hydraulsystemets huvudledning, eller att drivas på ett lastavkännande sätt, varvid huvudledningen alltid matas med en trycknivå och ett volymflöde efter behovet. Från hydraulsystemets huvudledning tas hydrau- lisk effekt, till exempel av de hydrauliska manöverdonen hos skördarhuvudet, via de respektive reglerventilerna, enligt deras respektive behov.In forestry machines of the prior art, the diesel engine is arranged to rotate the hydraulic pump (s) substantially at a constant rotational speed when the forestry machine is in operation. The hydraulic pump operated at a constant rotational speed is, in turn, arranged to provide either a given, constant pressure level to the main line of the hydraulic system, or to be operated in a load sensing manner, the main line always being supplied with a pressure level and a volume flow as required. Hydraulic power is taken from the main line of the hydraulic system, for example by the hydraulic actuators of the harvester head, via the respective control valves, according to their respective needs.
I en situation vid vilken belastningen av hydraul- systemet ökar så mycket att det vridmoment som erfordras från dieselmotorn som driver hydraulpumpen, överskrider dieselmotorns kapacitet, reduceras produktionen av volym- flöde från hydraulpumpen, om så erfordras, så att det hydrauliska trycket i hydraulsystemets huvudledning kan bibehållas väsentligen på den önskade nivån. Ovan nämnda begränsning i effekten hos hydraulsystemet åstadkoms vanligen genom att ändra den så kallade reglervinkeln som påverkar hydraulpumpens slagvolym.In a situation where the load on the hydraulic system increases so much that the torque required from the diesel engine driving the hydraulic pump exceeds the capacity of the diesel engine, the production of volume flow from the hydraulic pump is reduced, if necessary, so that the hydraulic pressure in the hydraulic system main can maintained substantially at the desired level. The above-mentioned limitation in the power of the hydraulic system is usually achieved by changing the so-called control angle which affects the stroke volume of the hydraulic pump.
Dieselmotorns rotationshastighet hålls vanligen konstant med en mekanisk regulator i förbindelse med motorns insprutningspump för att, om så nödvändigt, öka eller minska bränsletillförseln till motorn. Följaktligen 10 15 20 25 30 35 ökar eller minskar regulatorn sålunda, på ett sätt, mo- torns gasreglage för att bibehålla en konstant rotations- hastighet när den uteffekt från dieselmotorn som erford- ras av hydraulpumpen varierar i olika situationer. Under maximal utmatning från motorn används sagda restriktion av hydraulsystemets effekt om så erfordras. Med andra ord reduceras det volymflöde (reglervinkeln) som alstras av hydraulpumpen för att förhindra en situation vid vilken det vridmoment hos dieselmotorn som erfordras av hydraul- pumpen, överskrider motorns maximala kapacitet och mo- torns rotationshastighet kan falla.The rotational speed of the diesel engine is usually kept constant with a mechanical regulator in connection with the engine injection pump to, if necessary, increase or decrease the fuel supply to the engine. Consequently, the regulator thus increases or decreases, in a way, the engine throttle control to maintain a constant rotational speed when the output power from the diesel engine required by the hydraulic pump varies in different situations. During maximum output from the engine, said restriction of the power of the hydraulic system is used if required. In other words, the volume flow (control angle) generated by the hydraulic pump is reduced to prevent a situation in which the torque of the diesel engine required by the hydraulic pump exceeds the maximum capacity of the engine and the rotational speed of the engine may fall.
I skogsmaskiner, speciellt skördare, varierar det totala behovet av hydraulisk effekt i hög grad beroende på den operation som utförs av skogsmaskinen för till- fället. I fallet med en skördare, kan dessa funktioner grovt indelas i, för det första, förflyttning av skörda- ren genom körning i terrängen på marken för avverkning samt, när skördaren står still, bearbetningen av träd- stammarna med hjälp av bommen och skördarhuvudet som är förbundet med densamma. Härefter kommer hänvisning till dessa funktioner att kortfattas göras genom termerna transport och skördning.In forestry machines, especially harvesters, the total need for hydraulic power varies greatly depending on the operation performed by the forestry machine at the moment. In the case of a harvester, these functions can be roughly divided into, firstly, the movement of the harvester by driving in the terrain on the ground for felling and, when the harvester is stationary, the processing of the tree trunks by means of the boom and harvester head which is connected with the same. Hereinafter, reference to these functions will be briefly made by the terms transport and harvesting.
Skördning kan indelas ytterligare i olika steg vilka inbegriper, till exempel, förflyttningen av bommen och bearbetningen av en trâdstam genom fällning, avkapning och avkvistning. Med avseende på effektbehovet, är till exempel fällning och avkapning operationer som temporärt behöver en hög hydraulisk effekt, medan förflyttningen av den tomma bommen utan en trâdstam i skördarhuvudets grip, med arbetsmaskinen stående still, endast erfordrar en relativt låg hydraulisk effekt.Harvesting can be further divided into different steps which include, for example, the movement of the boom and the processing of a wire trunk by felling, cutting and pruning. With regard to the power requirement, for example, felling and cutting are operations that temporarily need a high hydraulic power, while the movement of the empty boom without a wire stem in the harvester head grip, with the work machine standing still, only requires a relatively low hydraulic power.
För att hålla skogsmaskinens effektivitet så hög som möjligt, är det känt att det är viktigt att, till exempel vid skördning, dieselmotorns rotationshastighet ej får sänkas under fällningen och kapningen av träden som tem- porärt erfordrar höga hydrauliska effekter, på grund av att detta kommer att märkbart sänka hastigheten hos 10 15 20 25 30 35 527 297 4 skördningen eller direkt påverka kvaliteten hos det tim- mer som bearbetas. I värsta fall kan en sänkning av mo- torns rotationshastighet, till exempel under avkapning, orsaka en temporär retardation av sågningen och sprick- bildning i trädstammen i längdriktningen när den är ut- satt för vridande moment och bärs av skördarhuvudet, vilket väsentligt reducerar Värdet hos den stam som bear- betas. Under avkvistning kan, i sin tur, matningen av stammen i skördarhuvudet, till exempel stoppas vid en speciellt tjock gren på grund av otillräcklig motor- effekt. Såsom ett resultat blir sagda bearbetningsopera- tion avsevärt långsammare eller måste upprepas.In order to keep the efficiency of the forestry machine as high as possible, it is known that it is important that, for example during harvesting, the rotational speed of the diesel engine must not be reduced during the felling and cutting of trees that temporarily require high hydraulic effects, because this will to appreciably reduce the speed of the harvest or directly affect the quality of the timber being processed. In the worst case, a decrease in the rotational speed of the motor, for example during cutting, can cause a temporary deceleration of the sawing and cracking in the tree trunk in the longitudinal direction when it is subjected to rotating torque and carried by the harvester head, which significantly reduces the value of the strain being processed. During pruning, in turn, the feeding of the stem into the harvester head can, for example, be stopped at a particularly thick branch due to insufficient motor power. As a result, said machining operation becomes considerably slower or must be repeated.
Vid konstruktion av en skogsmaskin, såsom en skör- dare, måste storleksordningen och kapaciteten hos den dieselmotor som används såsom den primära effektkällan, i praktiken väljas så att den maximala uteffekten från motorn är tillräcklig för att utföra även de mest effekt- krävande operationerna, såsom fâllning och avkapning, utan återkommande oönskade sänkningar av motorns rota- tionshastighet beroende på överbelastning. Effektkällan måste även vara i stånd att klara situationer vid vilka, till exempel flera hydraulfunktioner hos bommen och skör- darhuvudet appliceras samtidigt under bearbetningen av en tung stam. Följaktligen faller valet på en dieselmotor vilkens effekt- och vridmomentegenskaper ger en optimal kompromiss av de behov som uppträder i praktiken.When designing a forestry machine, such as a harvester, the size and capacity of the diesel engine used as the primary power source must in practice be chosen so that the maximum output power from the engine is sufficient to perform even the most power-intensive operations, such as folding and cutting, without recurring unwanted reductions in the engine rotation speed due to overload. The power source must also be able to handle situations in which, for example, several hydraulic functions of the boom and the harvester head are applied simultaneously during the processing of a heavy trunk. Consequently, the choice falls on a diesel engine whose power and torque characteristics provide an optimal compromise of the needs that occur in practice.
Emellertid är det de maximala behoven av funktioner- na hos skogsmaskinen som primärt bestämmer storleken, karaktären och driftsättet, som skall hållas väsentligen konstanta, för den motor som skall väljas för skogs- maskinen. Följaktligen arbetar arrangemangen enligt tidi- gare känd teknik ej inom området för bästa effektivitet när sagda motor belastas med endast en partiell belast- ning. I praktiken erfordras den maximala uteffekten hos motorn och hydraulsystemet endast tillfälligt och under huvuddelen av drifttiden används en partiell effekt som är väsentligt lägre än den maximala kapaciteten. Såsom 10 15 20 25 30 35 ñfifl and. 01 27 5 ett resultat är motorns effektivitet och specifika bräns- leförbrukning ej optimala under normal användning av skogsmaskinen med arrangemangen enligt tidigare känd teknik.However, it is the maximum needs of the functions of the forestry machine that primarily determine the size, character and mode of operation, which must be kept substantially constant, for the engine to be selected for the forestry machine. Consequently, the prior art arrangements do not work in the area of best efficiency when said motor is loaded with only a partial load. In practice, the maximum output power of the engine and hydraulic system is required only temporarily and during the main part of the operating time a partial power is used which is significantly lower than the maximum capacity. Such as 10 15 20 25 30 35 ñ fifl and. As a result, engine efficiency and specific fuel consumption are not optimal during normal use of the forestry machine with the prior art arrangements.
Anledningen till den låga effektiviteten vid parti- ella belastningar, kan förstås på följande sätt. Enligt tidigare teknik är motorn endast inriktad på att hålla sin rotationshastighet på en konstant nivå som överens- stämmer med de respektive gällande behov för rotations- hastigheten, varvid motorns uteffekt i praktiken även följer den motoruteffekt som erfordras av hydraulpumpen vid varje tidpunkt. Eftersom emellertid motorn ej under- kastas några andra reglerparametrar som mer ingående representerar den pågående arbetssituationen eller i synnerhet den kommande situationen, är beredskapen för effektalstring alltid på en maximal nivå i arrangemangen enligt tidigare känd teknik. Med andra ord är motorn redo att alstra mer effekt upp till sin maximala kapacitet genom att endast öka gaspådraget, om detta erfordras genom effektinmatningen till hydraulpumpen från motorns axel. I situationer med partiell belastning minskar denna beredskap för effektalstring, vilken är onödigt hög och överflödig att upprätthålla, motorns effektivitet på grund av att de inställningar som påverkar sättet för bränsletillförsel till motorn kontinuerligt "upprätt- hålls" optimala för den maximala uteffekten enbart. Med partiell uteffekt förhindrar dessa inställningar driften av motorn vid en optimal effektivitet vilket därigenom ökar bränsleförbrukningen hos motorn vilket vidare visar sig, till exempel såsom en ökning av mängden skadliga avgasutsläpp.The reason for the low efficiency at partial loads can be understood as follows. According to the prior art, the engine is only focused on keeping its rotational speed at a constant level that corresponds to the respective current needs for the rotational speed, whereby the engine output power in practice also follows the engine output power required by the hydraulic pump at any given time. However, since the engine is not subject to any other control parameters that more closely represent the current working situation or in particular the future situation, the readiness for power generation is always at a maximum level in the prior art arrangements. In other words, the engine is ready to generate more power up to its maximum capacity by only increasing the throttle, if this is required by the power supply to the hydraulic pump from the engine shaft. In situations of partial load, this readiness for power generation, which is unnecessarily high and superfluous to maintain, reduces the efficiency of the engine due to the fact that the settings which affect the mode of fuel supply to the engine are continuously "maintained" optimal for the maximum output power only. With partial output, these settings prevent the operation of the engine at an optimum efficiency, which thereby increases the fuel consumption of the engine, which is further shown, for example, as an increase in the amount of harmful exhaust emissions.
Vidare är ett driftsätt av skogsmaskinen känt från tidigare teknik, vid vilket skördarens förare vid lätt arbete, till exempel arbete i ett bestånd som är markerat för avverkning och som innehåller endast relativt små stammar, manuellt reglerar nivån av den konstanta rota- tionshastigheten som används i dieselmotorn till en lägre 10 15 20 25 30 35 FT? 297 6 konstant nivå än normalt i en situation när det ej är sannolikt att motorns maximala uteffekt skall användas.Furthermore, an operating mode of the forestry machine is known from prior art, in which the harvester's driver for light work, for example work in a stand marked for felling and containing only relatively small trunks, manually regulates the level of the constant rotational speed used in the diesel engine to a lower 10 15 20 25 30 35 FT? 297 6 constant level than normal in a situation where it is unlikely that the maximum output power of the engine will be used.
Denna procedur reducerar motorns beredskap för effekt- alstring och reducerar därigenom den totala bränsle- konsumtionen hos arbetsmaskinen, men det ökar även vä- sentligt risken för en oönskad minskning av motorns rota- tionshastighet, till exempel när skördaren pàträffar speciellt starka ställen i stammen eller grenarna under avkvistning eller avkapning. Proceduren minskar även hastigheten av arbetsmaskinens funktioner eftersom den kontinuerligt långsammare roterande hydraulpumpen alst- rar, på den önskade tryckniván, volymflöden som är mindre än normalt. I en dieselmotor som är försedd med konven- tionella reglerorgan, kommer en minskning av rotations- hastigheten frán omrâdet av den nominella rotations- hastigheten, vidare även att inbegripa ändring av området för motorns bästa effektivitet. I praktiken kan föraren ej manuellt reglera rotationshastighetens nivå kontinuer- ligt när arbetet fortskrider, utan måste välja en kon- stant rotationshastighetsnivá som är lämplig för jobbet.This procedure reduces the engine's readiness for power generation and thereby reduces the total fuel consumption of the work machine, but it also significantly increases the risk of an undesired reduction in the engine's rotational speed, for example when the harvester encounters particularly strong places in the trunk or branches. during pruning or cutting. The procedure also reduces the speed of the working machine's functions because the continuously slower rotating hydraulic pump generates, at the desired pressure level, volume flows that are smaller than normal. In a diesel engine equipped with conventional control means, a reduction of the rotational speed from the range of the nominal rotational speed will further also include changing the range for the best efficiency of the engine. In practice, the operator cannot manually adjust the level of rotational speed continuously as the work progresses, but must select a constant rotational speed level that is suitable for the job.
Det är ett primärt syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett helt nytt förfarande för den auto- matiska regleringen av motorn hos en skogsmaskin, vilket förfarande möjliggör drift av den motor som används såsom den primära kraftkällan för skogsmaskinen, med en bättre effektivitet än tidigare, och därigenom med en lägre bränsleförbrukning och även med väsentligt mindre avgas- utsläpp. Uppfinningen hänför sig även till en skogsmaskin som realiserar förfarandet.It is a primary object of the present invention to provide a completely new method for the automatic control of the engine of a forestry machine, which method enables operation of the engine used as the primary power source of the forestry machine, with a better efficiency than before, and thereby with a lower fuel consumption and also with significantly less exhaust emissions. The invention also relates to a forestry machine which realizes the method.
Grundidên med uppfinningen är att, genom förutsägel- se, optimera reglerparametrarna hos en skogsmaskins pri- mära kraftkälla, företrädesvis en dieselmotor utrustad med en elektronisk reglerenhet ECU, genom att reglera kraftkällan att alstra en lämplig och tillräcklig effekt- nivå som behövs för varje operation som skall utföras av skogsmaskinen, utan att upprätthålla en onödig beredskap för effektalstring, varvid sagda operationer kan utföras 10 15 20 25 30 35 (H ro q ro m w 7 mer ekonomiskt än vid tidigare känd teknik och orsakar så små utsläpp som möjligt till omgivningen.The basic idea of the invention is to, by predicting, optimize the control parameters of a forest machine's primary power source, preferably a diesel engine equipped with an electronic control unit ECU, by regulating the power source to produce a suitable and sufficient power level needed for each operation. shall be performed by the forestry machine, without maintaining an unnecessary readiness for power generation, whereby said operations can be performed 10 15 20 25 30 35 (H ro q ro mw 7 more economically than in prior art and cause as little emissions as possible to the environment.
För att förstå uppfinningens grundprincip, är det väsentligt att notera att en given axiell effektnivå hos motorn, till exempel 50% av den maximala effekt som anges för motorn, kan alstras i moderna, elektroniskt reglerade motorer vid olika verkningsgrader genom att välja motorns reglerparametrar på olika sätt. Med andra ord, med olika värden pà reglerparametrarna, är motorns bränsleförbruk- ning olika även fastän samma axiella uteffekt av 50% tas från motorn i alla dessa situationer. Omvänt är även beredskapen hos motorn för effektalstring olika med olika värden hos reglerparametrarna. I detta sammanhang beror beredskapen för effektalstring i första hand på motorns maximala uteffekt med sagda värden hos reglerparametrar- na, men även av det sätt på vilket motorn reagerar, dvs dess "aggressivitet" när effektbehovet plötsligt ändras.To understand the basic principle of the invention, it is essential to note that a given axial power level of the motor, for example 50% of the maximum power specified for the motor, can be generated in modern, electronically controlled motors at different efficiencies by selecting the motor control parameters at different way. In other words, with different values of the control parameters, the engine's fuel consumption is different even though the same axial output of 50% is taken from the engine in all these situations. Conversely, the readiness of the motor for power generation is also different with different values of the control parameters. In this context, the readiness for power generation depends primarily on the engine's maximum output power with the stated values of the control parameters, but also on the way in which the engine reacts, ie its "aggressiveness" when the power requirement suddenly changes.
Som en följd är det möjligt att optimera motorns regler- parametrar i förhållande till varje operation som skall utföras av skogsmaskinen, på ett sådant sätt att motorn ekonomiskt tillhandahåller tillräcklig uteffekt för varje operation men utan att bibehålla en onödigt hög beredskap för effektalstring, vilket sålunda har nackdelen av en klar minskning av verkningsgraden.As a result, it is possible to optimize the engine control parameters in relation to each operation to be performed by the forestry machine, in such a way that the engine economically provides sufficient output power for each operation but without maintaining an unnecessarily high readiness for power generation, which thus has the disadvantage of a clear reduction in efficiency.
Med avseende på flytet vid arbete med skogsmaskiner, måste ovannämnda val av reglerparametrar hos motorn göras väsentligen genom förutsägelse av operationerna för att bearbeta en trädstam med skogsmaskinen, varvid det är möjligt att minimera risken för en onödig sänkning av motorns rotationshastighet under sagda bearbetningsopera- tioner.With regard to the flow when working with forestry machines, the above-mentioned selection of control parameters of the engine must be made essentially by predicting the operations for machining a tree trunk with the forestry machine, whereby it is possible to minimize the risk of unnecessary reduction of engine rotation speed during said machining operations.
För att uppnå dessa syften kännetecknas förfarandet enligt uppfinningen primärt av det som kommer att presen- teras i den kännetecknande delen av kravet 1. Skogsmaski- nen enligt uppfinningen kännetecknas i sin tur primärt av vad som kommer att presenteras i den kännetecknande delen av kravet 13. 10 15 20 25 30 35 C27 297 8 Uppfinningen hänför sig speciellt till sådana skogs- maskiner, till exempel skördare, som används för bearbet- ning av trädstammar i terrängen, på ett sådant sätt att egenskaperna hos trädstammen som utsätts för bearbet- ningsoperationerna för tillfället, bestäms med hjälp av en eller flera mätningar av trädstammen medelst skogs- maskinen och/eller med hjälp av information som matas in av skogsmaskinens förare i skogsmaskinens system.To achieve these objects, the method according to the invention is characterized primarily by what will be presented in the characterizing part of claim 1. The forest machine according to the invention is in turn characterized primarily by what will be presented in the characterizing part of claim 13. The invention relates in particular to such forest machines, for example harvesters, which are used for cultivating tree trunks in the terrain, in such a way that the properties of the tree trunk which are currently subjected to the cultivation operations , is determined by means of one or more measurements of the tree trunk by means of the forest machine and / or by means of information entered by the driver of the forest machine in the forest machine's system.
Ett exempel på sådana mätningar, som är i sig kända, är mätningen av trädstammens fällningsdiameter medelst skördarhuvudet, när skördarhuvudet griper den upprätt växande trädstammen för fällning av stammen. Stammens diameter och längd kan mätas pá sätt som är i sig kända, även när skördarhuvudet ändrar sitt grepp om trädstammen under avkvistning och avkapning av stammen. Skördarens förare kan i sin tur, på ett sätt som är i sig känt, mata in information om trädslaget hos den stam som skall bear- betas vid den tidpunkten, i skördarens system vid början av bearbetningen av stammen. På basis av denna informa- tion kan skördaren, på ett i sig känt sätt, bestämma till exempel den uppskattade koniciteten och längden av träd- stammen, och genom att använda denna så kallade stam- prognos som är bestämd för den enskilda stammen, aptera sagda trädstam för avkapning, dvs göra en ságplan för kapning av stammen på ett optimalt sätt till träprodukter för olika längd- och diameterklasser.An example of such measurements, which are known per se, is the measurement of the felling diameter of the tree trunk by means of the harvester head, when the harvester head grips the upright-growing tree trunk for felling the trunk. The diameter and length of the trunk can be measured in ways known per se, even when the harvester head changes its grip on the tree trunk during pruning and cutting of the trunk. The harvester's operator can, in turn, in a manner known per se, enter information about the tree species of the trunk to be processed at that time, into the harvester's system at the beginning of the processing of the trunk. On the basis of this information, the harvester can, in a manner known per se, determine, for example, the estimated conicity and length of the tree trunk, and by using this so-called trunk forecast which is determined for the individual trunk, adjust said tree trunk for cutting, ie make a sawing plan for cutting the trunk in an optimal way for wooden products for different length and diameter classes.
Enligt uppfinningen används egenskaperna hos en enskild trädstam, såsom de stamprognoser som bildas vid början eller under bearbetningen av trädstammen, för att uppskatta de effektnivàer som erfordras av de bearbet- ningsoperationer som skall utföras på trädstammen genom förutsägelse, dvs redan innan bearbetningsoperationerna startas. Sådana bearbetningsoperationer kan inbegripa vid till exempel en skördare, sågning för fällning av träd- stammen under skördning samt avkvistning och avkapning av stammen enligt sågplanen. 10 15 20 25 30 35 9 Följaktligen kännetecknas föreliggande uppfinning av att information, såsom stamprognoser, som samlas om en enskild trädstam, som bearbetas, i skogsmaskinens system, används för uppskattning genom förutsägelse i förväg om de effektnivàer hos skogsmaskinens manöverdon som kommer att behövas för de operationer som skall utföras för trädstammen. Detta gör det möjligt att det, i enlighet med uppfinningen, nu är möjligt att ytterligare inställa de reglerparametrar hos en motor som används såsom den primära kraftkällan för skogsmaskinen, på ett väsentligt mer exakt sätt så att en eller flera effektnivàer, som erfordras för bearbetningen av den enskilda trädstammen, tillhandahålls så ekonomiskt och med så små avgasutsläpp som möjligt.According to the invention, the properties of an individual tree trunk, such as the trunk forecasts formed at the beginning or during the processing of the tree trunk, are used to estimate the power levels required by the processing operations to be performed on the tree trunk by prediction, ie even before starting the processing operations. Such processing operations may include, for example, a harvester, sawing for felling the tree trunk during harvesting and pruning and cutting of the trunk according to the sawing plan. Accordingly, the present invention is characterized in that information, such as trunk forecasts, collected about an individual tree trunk being processed in the forest machine system is used for estimating in advance the power levels of the forest machine actuators that will be needed for the operations to be performed on the tree trunk. This makes it possible, in accordance with the invention, now to further set the control parameters of an engine used as the primary power source for the forestry machine, in a substantially more precise manner so that one or more power levels required for the machining of the individual tree trunk, is provided as economically and with as little exhaust emissions as possible.
Enligt ett utförande av uppfinningen uppskattas, för den trädstam som skall bearbetas, endast den högsta ef- fektnivån som erfordras för dess bearbetning i förväg, och motorns reglerparametrar optimeras endast med av- seende pá denna enda effektnivå.According to an embodiment of the invention, for the tree trunk to be processed, only the highest power level required for its pre-processing is estimated, and the control parameters of the engine are optimized only with respect to this single power level.
Enligt ett annat utförande av uppfinningen, uppskat- tas de effektnivàer som erfordras för bearbetningen av en trädstam för flera operationer som skall utföras separat på stammen. Sådana operationer inbegriper till exempel sågning för fällning, matning av stammen som erfordras för avkvistning vid skördarhuvudet, och avkapningar av stammen. För dessa operationer bestäms flera värden för reglerparametrarna, varvid driften av motorn optimeras för varje stam och ytterligare för varje operation. I det mest avancerade utförandet utförs varje operation som skall utföras på trädstammen, genom användning av separat optimerade reglerparametrar för motorn.According to another embodiment of the invention, the power levels required for the processing of a tree trunk are estimated for several operations to be performed separately on the trunk. Such operations include, for example, sawing for felling, feeding the trunk required for pruning at the harvester head, and cutting off the trunk. For these operations, several values are determined for the control parameters, whereby the operation of the motor is optimized for each strain and further for each operation. In the most advanced embodiment, each operation to be performed on the tree trunk is performed, using separately optimized control parameters for the engine.
I ett fördelaktigt utförande av uppfinningen är skogsmaskinens motor en dieselmotor, vid vilken bränsle- tillförseln regleras av en elektronisk reglerenhet ECU istället för en mekanisk regleranordning. Detta gör det möjligt att ställa in reglerparametrarna för motorn på många olika sätt så att den effekt som erfordras av mo- 10 15 20 25 30 35 527 29? 10 torn vid varje tillfälle, kan alstras med en optimal verkningsgrad, till exempel genom att vid varje situation välja den mest lämpliga reglerkurva av de som lagras i motorns elektroniska reglerenhet.In an advantageous embodiment of the invention, the engine of the forestry machine is a diesel engine, in which the fuel supply is regulated by an electronic control unit ECU instead of a mechanical control device. This makes it possible to set the control parameters for the motor in many different ways so that the power required by the motor 10 15 20 25 30 35 527 29? 10 towers at any one time, can be generated with an optimum efficiency, for example by selecting in each situation the most suitable control curve of those stored in the engine electronic control unit.
Sagda reglerkurvor innehåller information som hänför sig till de planerings- och matningsvolymer som hänför sig till bränsletillförseln till motorn och de olika reglerkurvorna kan sålunda användas för att påverka mo- torns verkningsgrad och vidare den maximala uteffekt som skall uppnås med sagda inställningar av motorn, samt motorns uppträdande i situationer med plötsliga föränd- ringar av belastningen. Den sist nämnda regleringen som påverkar motorns känslighet för att reagera, kallas all- mänt "droop control".Said control curves contain information relating to the planning and feed volumes relating to the fuel supply to the engine and the various control curves can thus be used to influence the engine efficiency and further the maximum output power to be achieved with said engine settings, and the engine behavior in situations with sudden changes in the load. The last-mentioned control that affects the engine's sensitivity to react is generally called "droop control".
I ett andra utförande av uppfinningen väljs även motorns rotationshastighet automatiskt genom förutsägelse enligt situationen. I ett tredje utförande av uppfinning- en optimeras motorns drift genom att aktivt reglera in- ställningarna hos motorns laddare, vanligen en turbo- laddare med variabel geometri (turboladdare med variabelt munstycke).In a second embodiment of the invention, the rotational speed of the motor is also selected automatically by prediction according to the situation. In a third embodiment of the invention, the operation of the engine is optimized by actively controlling the settings of the engine charger, usually a turbocharger with variable geometry (turbocharger with variable nozzle).
Föreliggande uppfinning ger betydande fördelar i förhållande till tidigare teknik. Tack vare uppfinningen är det möjligt att väsentligt minska bränsleförbrukningen hos skogsmaskinen och därigenom även de avgasutsläpp som orsakas av skogsmaskinen. Eftersom motorns reglerparamet- rar och rotationshastighet väljs automatiskt för att vara lämpliga för varje situation, minskas även den mekaniska belastningen och förslitningen som orsakas på motorn samt de andra anordningarna och delarna hos skogsmaskinen vilket minskar behovet av underhåll av skogsmaskinen och förlänger livslängden hos dess motor och anordningar.The present invention provides significant advantages over the prior art. Thanks to the invention, it is possible to significantly reduce the fuel consumption of the forestry machine and thereby also the exhaust emissions caused by the forestry machine. Since the engine control parameters and rotational speed are automatically selected to suit each situation, the mechanical load and wear caused on the engine and the other devices and parts of the forestry machine are also reduced, reducing the need for maintenance of the forestry machine and extending the life of its engine and devices.
Uppfinningen bidrar även till minskning av bullernivåer som orsakas av skogsmaskinen, vilket är betydelsefullt för arbetsmiljön samt för maskinens förare.The invention also contributes to the reduction of noise levels caused by the forestry machine, which is important for the working environment and for the operator of the machine.
I det följande kommer uppfinningen att beskrivas mer i detalj genom användning av, såsom exempel, fördelaktiga 10 15 20 25 30 35 en ro w ro o ~ q ll utföranden av uppfinningen, med hänvisning till de till- hörande ritningarna, på vilka: Fig 1 visar, i en principvy, funktionerna hos en skogsmaskin av tidigare känd teknik, Fig 2 visar, i en principvy, funktionerna hos en skogsmaskin enligt uppfinningen, och Fig 3 visar, i ett principdiagram, de alternativa vridmomentkurvorna hos en motor utrustad med en elektronisk reglerenhet.In the following, the invention will be described in more detail by using, by way of example, advantageous embodiments of the invention, with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 Fig. 2 shows, in a principle view, the functions of a forest machine of prior art, Fig. 2 shows, in a principle view, the functions of a forest machine according to the invention, and Fig. 3 shows, in a principle diagram, the alternative torque curves of a motor equipped with an electronic control unit .
Fig 1 visar, i en principvy, funktionerna hos en skogsmaskin enligt tidigare känd teknik. Fig 2 visar, på ett motsvarande sätt, funktionerna hos en skogsmaskin enligt uppfinningen. I fig 1 och 2 är endast sådana funk- tioner visade som exempel, vilka är väsentliga för för- ståelse av principerna enligt föreliggande uppfinning.Fig. 1 shows, in a principle view, the functions of a forest machine according to prior art. Fig. 2 shows, in a corresponding manner, the functions of a forest machine according to the invention. In Figures 1 and 2, only such functions are shown by way of example, which are essential for understanding the principles of the present invention.
För en fackman inom området är det uppenbart att i fig 1 och 2 är skogsmaskinens hydraulsystem illustrerat på ett mycket förenklat sätt och ej i sin helhet med alla dess delar, utan endast med de delar som är nödvändiga för beskrivning av uppfinningens principer.It will be apparent to a person skilled in the art that in Figs. 1 and 2 the hydraulic system of the forestry machine is illustrated in a very simplified manner and not in its entirety with all its parts, but only with the parts necessary for describing the principles of the invention.
I fig 1 är skogsmaskinens motor 10, vilken normalt är en turboladdad dieselmotor, anordnad att, enligt tidi- gare känd teknik, rotera en hydraulpump 11, med en given, konstant rotationshastighet, vilken förser huvudledningen 12 hos hydraulsystemet med endera en given, väsentligen konstant trycknivà eller, under en belastningsavkännande reglering, en given trycknivä och volymflöde. Den kon- stanta tryckniván tillämpas vanligen vid användning av skördarhuvudets 21 funktioner, och det kan även finnas flera olika, konstanta tryckniváer att välja för olika ändamål. Den belastningsavkännande regleringen används vanligen i samband med bommens 20 funktioner.In Fig. 1, the engine 10 of the forestry machine, which is normally a turbocharged diesel engine, is arranged to, according to the prior art, rotate a hydraulic pump 11, at a given, constant rotational speed, which supplies the main line 12 of the hydraulic system with either a given, substantially constant pressure level or, during a load sensing control, a given pressure level and volume flow. The constant pressure level is usually applied when using the functions of the harvester head 21, and there may also be several different, constant pressure levels to choose from for different purposes. The load sensing control is usually used in connection with the functions of the boom.
Motorns 10 rotationshastighet är inställd pä en given, konstant nivå med hjälp av mätningar 13 av rota- tionshastigheten och en regleranordning 14 för motorn.The rotational speed of the motor 10 is set at a given, constant level by means of measurements 13 of the rotational speed and a control device 14 for the motor.
Konventionellt är mätningarna 13 av rotationshastigheten och driften av motorns regleranordning 14, förbundna med 10 15 20 25 30 35 I \D “Q 12 en mekanisk regulator för dieselmotorns insprutningspump.Conventionally, the measurements 13 of the rotational speed and the operation of the engine control device 14, connected to a mechanical regulator for the diesel engine injection pump.
Trycknivàn i huvudledningen 12 regleras med hjälp av en tryckmätning 15 och en regleranordning 16 som påverkar hydraulpumpen 11.The pressure level in the main line 12 is regulated by means of a pressure measurement 15 and a control device 16 which actuates the hydraulic pump 11.
Från huvudledningen 12 hos skogsmaskinens hydraul- system, överförs hydraulkraften vidare via reglerventiler V1-Vy till olika hydrauliska manöverdon H1-HN, såsom hyd- raulcylindrar och motorer för bommen 20 och skördarhuvu- det 21. Reglerventilen V1-Vy för ett enskilt manöverdon H1-HN reglerar, pà basis av reglersignalen 23 som reglerar detsamma, volymflödet och trycket hos hydraulvätskan från huvudledningen 12 till de respektive manöverdonen i en- lighet med den operation som utförs av manöverdonet vid tidpunkten. Från reglerventilerna V1-Vnär vanligen även reglerledningar kopplade till regleranordningen 16 hos hydraulpumpen 11, varvid dessa reglerledningar används för att reglera hydraulsystemet att drivas endera vid en given, konstant trycknivá eller på ett lastavkânnande sätt, beroende på reglerventilen V1-Vy och den funktion som används vid tidpunkten. Sagda reglerledningar, som ej visas i fig 1 och 2, kan vara endera hydrauliskt eller elektriskt utförda.From the main line 12 of the forestry machine's hydraulic system, the hydraulic power is further transmitted via control valves V1-Vy to various hydraulic actuators H1-HN, such as hydraulic cylinders and motors for the boom 20 and the harvester head 21. The control valve V1-Vy for a single actuator H1- HN regulates, on the basis of the control signal 23 which regulates the same, the volume flow and the pressure of the hydraulic fluid from the main line 12 to the respective actuators in accordance with the operation performed by the actuator at the time. From the control valves V1-V are usually also control lines connected to the control device 16 of the hydraulic pump 11, these control lines being used to control the hydraulic system to be operated either at a given, constant pressure level or in a load sensing manner, depending on the control valve V1-Vy and the function used. at the time. Said control lines, which are not shown in Figs. 1 and 2, can be either hydraulically or electrically designed.
Mätnings- och reglersystemet 22 hos skogsmaskinen är anordnat, pá i sig känt sätt, att reglera funktionerna hos skogsmaskinen i enlighet med reglerkommandon 25 från föraren. Med hjälp av mätdata 24, som erhålls från skör- darhuvudet 21 och hänför sig till den respektive trädstam som utsätts för bearbetning, utarbetar mätnings- och reglersystemet 22 en stamprognos för den stam som skall bearbetas och, med utnyttjande av stamprognosen, apterar stammen för kapning, dvs delar den på ett givet sätt till träprodukter med olika klasser i längd och diameter.The measuring and control system 22 of the forestry machine is arranged, in a manner known per se, to regulate the functions of the forestry machine in accordance with control commands 25 from the driver. Using measurement data 24 obtained from the harvester head 21 and relating to the respective tree trunk subjected to processing, the measurement and control system 22 prepares a trunk forecast for the trunk to be processed and, using the trunk forecast, adjusts the trunk for cutting. , ie divides it in a given way into wooden products with different classes in length and diameter.
Enligt den sägplan som erhålls pä basis av apteringen för kapning, hjälper mätnings- och reglersystemet 22 föraren, på i sig känt sätt, till exempel genom reglering av skör- darhuvudets 21 funktioner på ett sådant sätt att under avkvistning och kapning av stammen, stoppas stammen auto- 10 15 20 25 30 35 13 matiskt för avkapning pä ställen som överensstämmer med sàgplanen (sàgningsfönster), varvid föraren endast behö- ver acceptera den kapning som skall utföras på det före- slagna stället. Om nödvändigt kan föraren flytta kapning- en för att ske på ett önskat ställe om stammen har lokala defekter, såsom krökar, vilka ej har tagits i beräkning i den ságningsplan som överensstämmer med stamprognosen.According to the legend obtained on the basis of the fitting for cutting, the measuring and control system 22 assists the driver, in a manner known per se, for example by regulating the functions of the harvester head 21 in such a way that during trimming and cutting of the trunk, the trunk is stopped. automatically 10 15 20 25 30 35 13 for cutting at places that correspond to the sawing plan (sawing window), whereby the driver only needs to accept the cutting to be performed at the proposed place. If necessary, the operator can move the cut to take place at a desired location if the trunk has local defects, such as bends, which have not been taken into account in the sawing plan that corresponds to the trunk forecast.
Skördarhuvudets 21 mätningsfunktioner, i sig kända, inbegriper mätning av diametern hos den stam som bearbe- tas, och mätning av stammens längd under framàtmatningen av stammen i skördarhuvudet 21.The measuring functions of the harvester head 21, known per se, include measuring the diameter of the stem being processed, and measuring the length of the stem during the advancement of the stem in the harvester head 21.
Den första stamprognosen av den stam som skall bear- betas, erhålls när skogsmaskinens skördarhuvud 21 griper den upprätt växande stammen vid dess rotände för en fäl- lande kapning. Samtidigt matar föraren företrädesvis in information i mätnings- och reglersystemet 22 om träd- slaget hos den stam som skall bearbetas. Stamprognosen och apteringen för avkapning kan göras mer exakt under bearbetning av stammen när mer detaljerad information erhålls, t ex om stammens konicitet. När stamprognosen görs kan mätnings- och reglersystemet 22, på ett i sig känt sätt, utnyttja information som lagras i dess minne om stammar som bearbetats tidigare pà sagda post. Denna information kan användas för att specificera uppskatt- ningen om stammens konicitet och/eller stammens kvistig- het.The first trunk forecast of the trunk to be processed is obtained when the harvester head 21 of the forestry machine grips the upright growing trunk at its root end for a felling cut. At the same time, the operator preferably enters information into the measurement and control system 22 about the tree species of the trunk to be processed. The trunk forecast and fitting for cutting can be made more accurately during processing of the trunk when more detailed information is obtained, eg about the trunk's conicity. When the trunk forecast is made, the measurement and control system 22 can, in a manner known per se, utilize information stored in its memory of trunks previously processed on said record. This information can be used to specify the estimate of the trunk's conicity and / or the trunk's twig.
Sàgningsplanen, vilken är gjord på basis av stam- prognosen, kan à ena sidan vara baserad på så kallad värdeaptering för avkapning, för att kapa så värdefulla stycken av stammen som möjligt. Å andra sidan kan såg- ningsplanen vara utförd med användning av så kallad för- delad aptering för avkapning, varvid syftet är att produ- cera träprodukter som tillhör olika klasser med avseende på längd och diameter i en given proportion. I sin enk- laste form kan ságningsplanen vara baserad på att kapa stammen i stycken med samma längd. 10 15 20 25 30 35 E^” Qn7 “-- t.) 14 Föreliggande uppfinning kännetecknas av att den information som insamlas, genom i sig kända metoder, i mätnings- och reglersystemet 22 om den enskilda trädstam som skall bearbetas, till exempel en sågningsplan gjord på basis av stamprognosen, utnyttjas för uppskattning i förväg av de effektnivåer i skogsmaskinens manöverdon Hydm som kommer att erfordras för den bearbetningsopera- tion som skall genomföras pà stammen.The sawing plan, which is made on the basis of the trunk forecast, can on the one hand be based on so-called value adaptation for felling, in order to cut as valuable pieces of the trunk as possible. On the other hand, the sawing plan can be carried out using so-called distributed fitting for cutting, whereby the purpose is to produce wood products that belong to different classes with regard to length and diameter in a given proportion. In its simplest form, the sawing plan can be based on cutting the trunk into pieces of the same length. The present invention is characterized in that the information collected, by methods known per se, in the measurement and control system 22 about the individual tree trunk to be processed, for example a sawing plan made on the basis of the trunk forecast, is used for estimating in advance the power levels in the forest machine's actuator Hydm that will be required for the machining operation to be performed on the trunk.
Skogsmaskinen enligt uppfinningen som visas i fig 2, omfattar ett effektregleringssystem 30 vilket genomför förfarandet enligt uppfinningen och vilket är anordnat att reglera motorns funktioner på ett sätt som kommer att beskrivas mer i detalj nedan.The forest machine according to the invention shown in Fig. 2, comprises a power control system 30 which carries out the method according to the invention and which is arranged to control the functions of the motor in a manner which will be described in more detail below.
Effektregleringssystemet 30 är, medelst en dataöver- föringsförbindning 31, förbundet med skogsmaskinens mät- nings- och reglersystem 22, pá ett sådant sätt att egen- skaperna hos trädstammen som bearbetas, vilka bestäms vid början av dess bearbetning och/eller uppdateras under dess bearbetning, är tillgängliga för effektreglerings- systemet 30. Via dataöverföringsförbindningen 31, mot- tager effektregleringssystemet 30 även information om de operationer som skall utföras efter sagda stam, till exempel via sàgningsplanen som utformas av mätnings- och reglersystemet 22. Enligt uppfinningen används denna information av effektregleringssystemet 30 för att upp- skatta de effektniváer som erfordras för de bearbetnings- operationer som skall utföras pá sagda trädstam innan sagda bearbetningsoperationer startas. På basis av detta optimerar effektregleringssystemet ytterligare motorns 10 funktion med hjälp av regleringen 32 på ett sådant sätt att motorns 10 lämpliga reglerparametrar, såsom rota- tionshastighetsniván, de kurvor som reglerar bränsletill- förseln, inställningarna av överladdningsaggregatet, och sånkningsreglering, har inställts tillgängliga genom förutsägelse även innan sagda operation startas. Den tidsdata som erfordras för denna förutsägelse erhålls av 10 15 20 25 30 35 ffi :o -4 15 effektregleringssystemet 30 från mätnings- och regler- systemet 22 via dataöverföringsförbindningen 31.The power control system 30 is, by means of a data transmission connection 31, connected to the measuring and control system 22 of the forestry machine, in such a way that the properties of the tree trunk being processed, which are determined at the beginning of its processing and / or updated during its processing, are available for the power control system 30. Via the data transmission connection 31, the power control system 30 also receives information about the operations to be performed after said trunk, for example via the sawing plan designed by the measurement and control system 22. According to the invention this information is used by the power control system 30 to estimate the power levels required for the machining operations to be performed on said tree trunk before said machining operations are started. Based on this, the power control system further optimizes the operation of the engine 10 by means of the control 32 in such a way that the appropriate control parameters of the engine 10, such as the rotational speed level, the curves regulating the fuel supply, the settings of the supercharger, and the lowering control even before said operation is started. The time data required for this prediction is obtained by the power control system 30 from the measurement and control system 22 via the data transmission link 31.
I ett fördelaktigt utförande av uppfinningen, är motorn 10 en dieselmotor som är utrustad med en elektro- nisk reglerenhet ECU, varvid motorns 10 funktion och karaktär kan optimeras genom att välja den mest lämpliga av reglerdatan som är lagrad i form av kurvor eller dia- gram i den elektroniska reglerenheten ECU.In an advantageous embodiment of the invention, the engine 10 is a diesel engine equipped with an electronic control unit ECU, whereby the function and character of the engine 10 can be optimized by selecting the most suitable of the control data stored in the form of curves or diagrams. in the electronic control unit ECU.
Fig 3 visar i en principvy, några vridmomentkurvor Mymfi såsom en funktion av motorns rotationshastighet. De olika vridmomentkurvorna Mymh erhålls på i sig känt sätt medelst reglerdata för bränsletillförseln (insprutad mängd, insprutningstidpunkt) som lagras i den elektronis- ka reglerenhetens ECU minne. Motorn kan inställas för att fungera enligt en given vridmomentkurva genom att ändra motorns reglerparametrar elektriskt på ett i sig känt sätt. Med olika inställningar, och därmed olika vrid- momentkurvor, ger motorn olika maximala uteffekter och även motorns verkningsgrad varierar i beroende av den kurva som är vald vid tidpunkten. Förutom olika vrid- momentkurvor, kan motorns sänkningsreglering ändras elektriskt för att påverka motorns känslighet för att reagera på ändringar i motorns belastning. Vid låga sänk- ningsvärden kan motorns rotationshastighet sänkas endast lite grann vid en ökning av belastningen, men vid höga sänkningsvärden kan motorns rotationshastighet, på mot- svarande sätt, temporärt sänkas längre när belastningen plötsligt ökar.Fig. 3 shows in a principle view, some torque curves Mym fi as a function of the rotational speed of the motor. The various torque curves Mymh are obtained in a manner known per se by means of control data for the fuel supply (amount injected, injection time) which is stored in the ECU memory of the electronic control unit. The motor can be set to operate according to a given torque curve by changing the motor control parameters electrically in a manner known per se. With different settings, and thus different torque curves, the engine gives different maximum output powers and also the engine efficiency varies depending on the curve selected at the time. In addition to different torque curves, the motor's lowering control can be changed electrically to affect the motor's sensitivity to react to changes in the motor's load. At low lowering values, the rotational speed of the motor can be lowered only slightly when the load is increased, but at high lowering values, the rotational speed of the motor can, correspondingly, be temporarily lowered longer when the load suddenly increases.
Om motorn är en överladdad motor, företrädesvis en motor utrustad med en turboladdare, kan även överladda- rens funktion regleras genom förutsägelse enligt uppfin- ningen. Från motorteknologi är det tidigare i sig känt att använda turboladdare med variabel geometri för att minska avgasutsläpp med hjälp av avgasátercirkulation EGR. Enligt uppfinningen kan motorns elektroniska regler- enhet ECU vara anpassad att reglera funktionen hos en sådan turboladdare med variabel geometri, på ett sådant 10 15 20 25 30 35 '227 297 16 sätt att det överladdningstryck som alstras av överladda- ren, höjs på lämpligt sätt innan motorn belastas. En ökning av överladdningstrycket gör det även möjligt att snabbare öka den bränslemângd som tillförs motorn, varvid motorns förmåga att reagera på förändringar av belast- ningen förbättras avsevärt.If the engine is a supercharged engine, preferably an engine equipped with a turbocharger, the function of the supercharger can also be regulated by prediction according to the invention. From engine technology, it is previously known per se to use turbochargers with variable geometry to reduce exhaust emissions with the help of exhaust gas recirculation EGR. According to the invention, the electronic control unit of the engine ECU may be adapted to regulate the operation of such a variable geometry turbocharger, in such a way that the supercharging pressure generated by the supercharger is increased in a suitable manner. before the engine is loaded. An increase in the supercharging pressure also makes it possible to increase the amount of fuel supplied to the engine more quickly, whereby the engine's ability to react to changes in the load is considerably improved.
För en given bearbetningsoperation av en trädstam kan, enligt uppfinningen, motorns reglerparmetrar använ- das för att ställa in till exempel den vridmomentkurva som används av motorn, sânkningsregleringen, inställ- ningarna av överladdaren och nivån av konstant rotations- hastighet, pâ en lämplig nivå i förväg, varvid sagda bearbetningsoperation kan utföras med en optimal verk- ningsgrad, men fortfarande kan undvikas en onödig, oöns- kad variation av motorns rotationshastighet under sagda bearbetningsoperation.For a given machining operation of a tree trunk, according to the invention, the motor control parameters can be used to set, for example, the torque curve used by the motor, the lowering control, the settings of the supercharger and the level of constant rotational speed, at a suitable level in in advance, whereby said machining operation can be performed with an optimum efficiency, but an unnecessary, undesired variation of the rotational speed of the motor during said machining operation can still be avoided.
Reglerdatan för bränsletillförseln till motorn, som lagras i form av diagram eller kurvor i reglerenheten ECU, matas vanligen in av motortillverkaren. Dessa dia- gram som har lagrats i förväg i reglerenhetens ECU minne, och vilka kan väljas med hjälp av reglerparametrarna, gör det möjligt att testa utsläppen och bullernivàerna från motorn vid olika inställningar och få dem godkända i förväg av myndigheter.The control data for the fuel supply to the engine, which is stored in the form of diagrams or curves in the control unit ECU, is usually entered by the engine manufacturer. These diagrams, which have been stored in advance in the control unit's ECU memory, and which can be selected using the control parameters, make it possible to test the emissions and noise levels from the engine at different settings and have them approved in advance by the authorities.
Emellertid är uppfinningen ej begränsad enbart till val av olika förprogrammerade diagram och kurvor som är lagrade i förväg i reglerenheten ECU, utan det är även möjligt att reglerparametrarna används för att direkt påverka bränsleinsprutningsmängderna, insprutningstid- punkten, eller inställningen av överladdaren i realtid. I ett sådant utförande övertar effektregleringssystemet 30 på ett sätt vissa av de funktioner som normalt utförs av reglerenheten ECU.However, the invention is not limited only to the selection of various pre-programmed diagrams and curves stored in advance in the ECU control unit, but it is also possible that the control parameters are used to directly influence the fuel injection quantities, injection time, or real-time charger setting. In such an embodiment, the power control system 30 in a way takes over some of the functions normally performed by the control unit ECU.
När den trädstam som bearbetas är till exempel till- räckligt liten, är det möjligt, enligt uppfinningen, att reducera motorns 10 konstanta rotationshastighet. För- delen med detta utförande är att när rotationshastig- 10 15 20 25 30 35 17 heterna hos motorn 10 och hydraulpumpen ll reduceras, reduceras även förluster och slitage som uppstår i dem, till exempel genom friktion. Även det buller som alstras i anordningar vid lägre rotationshastighet, har en vä- sentligt lägre nivå.When the tree trunk being processed is, for example, sufficiently small, it is possible, according to the invention, to reduce the constant rotational speed of the motor 10. The advantage of this embodiment is that when the rotational speeds of the motor 10 and the hydraulic pump 11 are reduced, losses and wear which occur in them are also reduced, for example by friction. The noise generated in devices at a lower rotational speed also has a significantly lower level.
I det enklaste utförandet av uppfinningen, inställs motorns 10 reglerparametrar, och den maximala effektnivån som bestäms med hjälp av dem, konstant under tiden för hela skördningen av en enda trädstam. Alternativt kan motorns reglerparametrar förändras separat, till exempel för fällningen, avkvistningen och avkapningen av en en- skild trädstam.In the simplest embodiment of the invention, the control parameters of the motor 10, and the maximum power level determined by means of them, are set constantly during the time of the entire harvest of a single tree trunk. Alternatively, the motor control parameters can be changed separately, for example for the felling, pruning and cutting of an individual tree trunk.
Med hjälp av uppfinningen är det även möjligt att bestämma de effektnivàer som erfordras för förflyttning av bommen och reglerparametrarna hos motorn, vilka är optimerade för deras utförande, i en situation i vilken bommen förflyttas när skördarhuvudet har gripit den stam som skall bearbetas. Stammens vikt, och därigenom de effektniváer som erfordras för att förflytta den, kan uppskattas, till exempel pä basis av stamprognosen och trädslaget. Vid avkapning kan ändringen av vikten hos den återstående stammen, uppskattas med hjälp av stamprogno- sen när avkapningen av stammen fortsätter enligt såg- planen.By means of the invention it is also possible to determine the power levels required for moving the boom and the control parameters of the engine, which are optimized for their design, in a situation in which the boom is moved when the harvester head has gripped the stem to be machined. The weight of the trunk, and thus the power levels required to move it, can be estimated, for example on the basis of the trunk forecast and tree species. When cutting, the change in the weight of the remaining trunk can be estimated with the help of the trunk forecast when the trimming of the trunk continues according to the saw plan.
I sin enklaste form kan det automatiska valet, en- ligt uppfinningen, av reglerparametrarna hos skogsmaski- nens motor, göras till exempel enbart pä basis av stam- mens fällningsdiameter och/eller stammens trädslag. I en mer avancerad optimering enligt uppfinningen, görs valet av effektnivàer på basis av stamprognosen och/eller såg- nings- eller bearbetningsplanen av stammen, vilken er- hålls från stamprognosen.In its simplest form, the automatic selection, according to the invention, of the control parameters of the forest machine engine, can be made, for example, only on the basis of the trunk diameter of the trunk and / or the tree species of the trunk. In a more advanced optimization according to the invention, the choice of power levels is made on the basis of the trunk forecast and / or the sawing or processing plan of the trunk, which is obtained from the trunk forecast.
Vid regleringen av skogsmaskinens motor, tas före- trädesvis fördröjningar i de olika reglerförfarandena med i beräkningen. Valet av de olika vridmomentkurvorna Mi-MN eller sänkningsvärdena, genom elektrisk påverkan av den elektroniska reglerenheten ECU, är snabb och har väsent- 10 15 20 25 30 35 18 ligen en omedelbar effekt på motorns funktion. I jam- förelse med de ovan nämnda variablerna, är effekten av justeringen av dieselmotorns rotationshastighet märkbart långsammare, varvid fördröjningen av väsentliga föränd- ringar i rotationshastigheten till och med är i storleks- ordningen av nägra få sekunder. Vid ändringen av överlad- darens inställningar och överladdningstrycket, faller fördröjningarna vanligen i omrâdet mellan ovan nämnda fördröjningar.When regulating the forest machine's engine, delays in the various control procedures are preferably taken into account. The selection of the different torque curves Mi-MN or the lowering values, by electrically actuating the electronic control unit ECU, is fast and has essentially an immediate effect on the operation of the motor. Compared with the above-mentioned variables, the effect of the adjustment of the rotational speed of the diesel engine is noticeably slower, whereby the delay of significant changes in the rotational speed is even in the order of a few seconds. When changing the supercharger settings and the supercharging pressure, the delays usually fall in the range between the above mentioned delays.
Naturligtvis är det uppenbart att om effektregle- ringssystemet utnyttjas när skogsmaskinen flyttas från ett skördningsställe till ett annat, är det möjligt att välja reglerparametrar för motorn som är ekonomiskt lämp- liga för transporten. Valet av effektnivà, och därigenom motorns reglerparametrar, kan även göras av skogsmaski- nens förare vilken, i vissa situationer, kan ställa in gränsvillkor för den automatiska regleringen av motorn med effektregleringssystemet 30, eller föraren kan även, om så erfordras, manuellt koppla förbi effektreglerings- systemet 30 vilket tvingar skogsmaskinen till ett speci- ellt effektregleringstillstánd.Of course, it is obvious that if the power control system is used when the forestry machine is moved from one harvesting site to another, it is possible to select control parameters for the engine that are economically suitable for transport. The choice of power level, and thereby the engine control parameters, can also be made by the forest machine operator who, in certain situations, can set limit conditions for the automatic control of the engine with the power control system 30, or the driver can also, if required, manually switch over power control the system 30 which forces the forestry machine into a special power control condition.
I ett utförande av uppfinningen är effektreglerings- systemet 30 anordnat att ge skogsmaskinens förare åter- koppling av skogsmaskinens bränsleförbrukning, varvid föraren blir motiverad att arbeta på ett sådant sätt att bränsleförbrukningen förblir så låg som möjligt.In an embodiment of the invention, the power control system 30 is arranged to give the driver of the forestry machine feedback on the fuel consumption of the forestry machine, whereby the driver is motivated to work in such a way that the fuel consumption remains as low as possible.
Genom föreliggande uppfinning är det möjligt att väsentligt minska skogsmaskinens bränsleförbrukning per producerad kubikmeter timmer. Detta minskar maskinens driftkostnader, men dessutom minskas speciellt även ut- släppen fràn skogsmaskinen till omgivningen tydligt.By means of the present invention it is possible to substantially reduce the fuel consumption of the forestry machine per produced cubic meter of timber. This reduces the machine's operating costs, but in addition the emissions from the forestry machine to the environment are also significantly reduced.
Detta är betydelsefullt på grund av att, mot bakgrund av skogsmaskinens hela livslängd, beror omkring 80% av den miljöbelastning som orsakas av skogsmaskinen av utsläpp från dieselmotorn. Vidare minskar uppfinningen även be- lastningen och slitaget av motorn och anordningar hos 10 15 Lfl »o \_J ro ~:> ~1 19 skogsmaskinen, samt minskar den bullernivá som orsakas av skogsmaskinen.This is important because, given the entire life of the forestry machine, about 80% of the environmental impact caused by the forestry machine is due to emissions from the diesel engine. Furthermore, the invention also reduces the load and wear of the engine and devices of the forestry machine, and reduces the noise level caused by the forestry machine.
Genom att kombinera driftsätten och systemkonstruk- tionerna som presenterats i samband med de ovan nämnda utförandena av uppfinningen, är det möjligt att tillhan- dahålla olika utföranden av uppfinningen vilka överens- stämmer med uppfinningens grundläggande idé. Därför skall de ovan presenterade exemplen ej tolkas såsom begränsande för uppfinningen, utan utförandena av uppfinningen kan fritt varieras inom ramen för de uppfinningsenliga sär- dragen som presenteras i kraven härefter.By combining the operating methods and system constructions presented in connection with the above-mentioned embodiments of the invention, it is possible to provide different embodiments of the invention which correspond to the basic idea of the invention. Therefore, the examples presented above should not be construed as limiting the invention, but the embodiments of the invention may be freely varied within the scope of the inventive features presented in the claims hereinafter.
Till exempel är det uppenbart att vid uppskattningen av de effektnivàer som erfordras för genomförande av operationerna på trädstammen, behöver dessa effektniväer ej bestämmas, till exempel i kilowatt eller motsvarande absoluta värden, utan det är även möjligt att använda andra parametrar som beskriver effektbehovet och belast- ningen av motorn som orsakas av operationen.For example, it is obvious that in estimating the power levels required to carry out the operations on the tree trunk, these power levels do not need to be determined, for example in kilowatts or equivalent absolute values, but it is also possible to use other parameters describing the power requirement and load. the engine caused by the operation.
Claims (24)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20020957A FI111183B (en) | 2002-05-21 | 2002-05-21 | Procedure for control of forest machine engine and forest machine |
| PCT/FI2003/000387 WO2003096794A1 (en) | 2002-05-21 | 2003-05-20 | A method in controlling an engine of a forest machine and a forest machine |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE0402685L SE0402685L (en) | 2004-11-05 |
| SE0402685D0 SE0402685D0 (en) | 2004-11-05 |
| SE527297C2 true SE527297C2 (en) | 2006-02-07 |
Family
ID=8563981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE0402685A SE527297C2 (en) | 2002-05-21 | 2004-11-05 | Procedure for controlling an engine of a forest machine, as well as a forest machine |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2003227795A1 (en) |
| CA (1) | CA2486278C (en) |
| DE (1) | DE10392696T5 (en) |
| FI (1) | FI111183B (en) |
| SE (1) | SE527297C2 (en) |
| WO (1) | WO2003096794A1 (en) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI119394B (en) * | 2005-12-02 | 2008-10-31 | Ponsse Oyj | Method for controlling the power of a forestry machine |
| FI122061B (en) * | 2007-05-28 | 2011-08-15 | Ponsse Oyj | Arrangement in connection with forestry machine power source |
| RU2522525C2 (en) * | 2012-11-01 | 2014-07-20 | Лев Николаевич Шобанов | Method for machine guidance on object |
| BR112016013560B1 (en) * | 2013-12-20 | 2020-11-03 | Komatsu Forest Ab | method and arrangement for indicating the cutting of teeth in a harvester head, harvester head and forest machine |
| DE102016003752B4 (en) | 2016-03-26 | 2022-06-09 | Audi Ag | Method for operating a drive device of a motor vehicle and corresponding drive device |
| SE540505C2 (en) | 2016-05-17 | 2018-09-25 | Log Max Ab | A tree harvesting machine, a tree harvesting monitoring system, a tree harvesting head, a method for controlling operation of a tree harvesting head and a method for monitoring operation of a tree harvesting machine |
| EP3424296B1 (en) * | 2017-07-04 | 2023-11-29 | Andreas Stihl AG & Co. KG | Method for determining an item of information for adjusting an adjustable component of a combustion motor drive system of a gardening and/or forestry device, gardening and/or forestry device system and garden and/or forestry device |
| FI20185718A1 (en) | 2018-08-30 | 2020-03-01 | Ponsse Oyj | Method for controlling a power transmission device, system and forest machine |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE388752B (en) * | 1975-03-06 | 1976-10-18 | Volvo Bm | DEVICE FOR CUTTING TREES OF TREES |
| US5394342A (en) * | 1993-02-26 | 1995-02-28 | Macmillan Bloedel Limited | Log scanning |
| SE9703236L (en) * | 1997-09-09 | 1999-03-10 | Rolf Modd | Device for operation of a processing unit |
| FI20002683A0 (en) * | 2000-12-07 | 2000-12-07 | Taehkae Ab Oy | Plant and procedure for handling logs |
-
2002
- 2002-05-21 FI FI20020957A patent/FI111183B/en not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-05-20 DE DE10392696T patent/DE10392696T5/en not_active Withdrawn
- 2003-05-20 WO PCT/FI2003/000387 patent/WO2003096794A1/en not_active Application Discontinuation
- 2003-05-20 AU AU2003227795A patent/AU2003227795A1/en not_active Abandoned
- 2003-05-20 CA CA2486278A patent/CA2486278C/en not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-11-05 SE SE0402685A patent/SE527297C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE0402685L (en) | 2004-11-05 |
| CA2486278A1 (en) | 2003-11-27 |
| AU2003227795A1 (en) | 2003-12-02 |
| WO2003096794A1 (en) | 2003-11-27 |
| FI20020957A0 (en) | 2002-05-21 |
| CA2486278C (en) | 2012-03-13 |
| DE10392696T5 (en) | 2005-05-25 |
| SE0402685D0 (en) | 2004-11-05 |
| FI111183B (en) | 2003-06-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11460852B2 (en) | Model-based predictive speed control of a harvesting machine | |
| US9345204B2 (en) | Control of a boom construction and a tool articulated thereto | |
| CA2407690C (en) | Method and arrangement for adjusting feed rate of a crosscut saw | |
| KR101364836B1 (en) | Control apparatus for number of revolutions of engine and control method for number of revolutions of engine | |
| SE527297C2 (en) | Procedure for controlling an engine of a forest machine, as well as a forest machine | |
| RU2429363C2 (en) | Procedure for control over power source of machine used in forestry | |
| US6041683A (en) | System for adjusting the rotation speed of a cross-cutting saw of a tree handling machine, especially grapple harvester | |
| JP5191268B2 (en) | Combine | |
| SE517563C2 (en) | Ways of regulating compressive force in a twig knife unit in a single-crop harvester assembly | |
| US20210163005A1 (en) | Prime mover and method for operating a prime mover | |
| US11612102B2 (en) | Drive system for a harvester | |
| EP3003011B1 (en) | A method and an arrangement in a forest work unit | |
| JP6118693B2 (en) | Forestry machinery | |
| WO1999012410A1 (en) | A device for operating a machining apparatus | |
| SE2350809A1 (en) | Method of operating a hydraulic drive and hydraulic drive | |
| JPS6244109Y2 (en) | ||
| EP3995633A1 (en) | System and method for work state estimation and control of self-propelled work vehicles | |
| Liang et al. | A Power Matching Control Strategy for Sugarcane Combine Harvesters | |
| JP3440478B2 (en) | Combine speed control system | |
| CN115506443A (en) | Multi-mode control device and control method for motor of electric loader | |
| INBERG | T VIRVALO | |
| JP2002054473A (en) | Combine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |