SE527297C2 - Förfarande för reglering av en motor hos en skogsmaskin, samt en skogsmaskin - Google Patents

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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".

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).

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.

Uppfinningen bidrar även till minskning av bullernivåer som orsakas av skogsmaskinen, vilket är betydelsefullt för arbetsmiljön samt för maskinens förare.

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.

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.

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.

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.

Motorns 10 rotationshastighet är inställd pä en given, konstant nivå med hjälp av mätningar 13 av rota- tionshastigheten och en regleranordning 14 för motorn.

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.

Trycknivàn i huvudledningen 12 regleras med hjälp av en tryckmätning 15 och en regleranordning 16 som påverkar hydraulpumpen 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Claims (24)

10 15 20 25 30 35 0"! ND 'J \J *Û 'Å

1. Förfarande för att reglera en motor som används såsom den primära kraftkällan för en skogsmaskin, varvid förfarandet omfattar stegen: att utföra bearbetningsoperationer av trädstammar i terrängen med användning av en skogsmaskin genom drivning av manöverdon (Hylfi) hos skogsmaskinen, att vid början av eller under bearbetningsoperatio- nerna av en enskild trâdstam, bestämma egenskaper hos den trädstam som utsätts för bearbetningsopera- tionerna, med hjälp av en eller flera mätningar av trädstammen medelst skogsmaskinen, k ä n n e t e c k n a t av: att automatiskt och i förväg pà basis av trädstam- mens egenskaper, innan utförande av en eller flera bearbetningsoperationer av trädstammen, uppskatta en eller flera effektnivåer hos manöverdonen (H1-HN) som erfordras för sagda en eller flera bearbetningsope- rationer av sagda trädstam, och på basis av detta, påverka reglerparametrar hos den motor (10) som används såsom den primära kraftkällan, varvid re- glerparametrarna används för att reglera motorn (10) att avge en given effektnivá genom att automatiskt optimera motorns (10) verkningsgrad och genom att tillhandahålla en effektnivå som är tillräcklig för de sagda en eller flera effektnivàer som erfordras för bearbetningsoperationerna av trädstammen.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t av att bestämma egenskaperna hos trädstammen även medelst information som hänför sig till trädstammen och som matas in i skogsmaskinen av skogsmaskinens förare.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t av att även skadliga utsläpp och/eller bullerniván hos skogsmaskinens motor (10) optimeras. 10 15 20 25 30 35 21

4. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att motorns (10) rotations- hastighet optimeras.

5. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att motorn (10) är en motor som är utrustad med en elektronisk reglerenhet (ECU). varvid motorns (10) funktion optimeras med användning av reglerparametrarna för att göra ett val mellan inställ- ningar som är förprogrammerade i motorns (10) elektronis- ka reglerenhet (ECU) och som påverkar bränsletillförseln, till exempel mellan olika vridmomentkurvor (M1-MN).

6. Förfarande enligt något av föregående krav 1 till 4, k ä n n e t e c k n a t av att motorn (10) år en motor som är utrustad med en elektronisk reglerenhet (ECU), varvid motorns (10) funktion optimeras med använd- ning av reglerparametrarna för att göra ett val mellan inställningar som år förprogrammerade i motorns (10) elektroniska reglerenhet (ECU) och som påverkar bränsle- tillförseln, närmare bestämt genom vridmomentkurvor (M1-MN), så att motorn (10) ger olika maximala uteffekter.

7. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att motorn (10) år en motor som år utrustad med en elektronisk reglerenhet_(ECU), varvid motorns (10) funktion optimeras genom att göra ett val mellan olika sänkningsinställningar hos motorn (10).

8. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att motorns (10) funktion optimeras genom att påverka inställningarna av motorns överladdare.

9. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att sagda en eller flera effektnivåer som erfordras för bearbetning av träd- stammen, bestäms på basis av en stamprognos för träd- stammen.

10. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att sagda en eller flera effektnivåer som erfordras för bearbetningen av träd- 10 15 20 25 30 35 22 stammen, bestäms på basis av en sågplan som skapas för trädstammen.

11. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att sagda en eller flera effektnivåer som erfordras för bearbetningen av träd- stammen, bestäms på basis av trädstammens diameter.

12. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t gav att sagda en eller flera effektnivåer som erfordras för bearbetningen av träd- stammen, bestäms på basis av trädstammens trädslag.

13. Skogsmaskin vilken är avpassad att utföra bear- betning av trädstammar i terrängen, och vilken omfattar: - en motor (10) som används såsom den primära kraft- källan, - manöverdon (Hyifi) för utförande av bearbetningen av trädstammar, och - ett mätnings- och reglersystem (22) för att bestämma egenskaperna hos en trädstam, som utsätts för bear- betningsoperationer av skogsmaskinen vid tidpunkten, med hjälp av en eller flera mätningar, samt för lag- ring eller uppdatering av egenskaperna hos träd- stammen vid början av bearbetningen av trädstammen eller under bearbetningen av trädstammen, k ä n n e t e c k n a d av att skogsmaskinen även omfattar åtminstone: ~ ett effektregleringssystem (30), - varvid effektregleringssystemet (30) avpassas för en enskild trädstam på basis av trädstammens egenska- per: - att uppskatta, automatiskt och i förväg innan ut- förande av en eller flera bearbetningsoperationer på trädstammen, en eller flera effektnivåer hos manö- verdonen (Hy4m) som erfordras för sagda en eller flera bearbetningsoperationer på trädstammen, och att på basis av detta, - optimera motorns (10) verkningsgrad automatiskt genom att påverka motorns (10) reglerparametrar, 10 15 20 25 30 35 120707 »kl a; '23 varvid reglerparametrarna används för reglering av motorn (10) att alstra en given effektnivå, och ge- nom att tillhandahålla en effektnivå som är till- räcklig för sagda en eller flera effektnivåer som erfordras för bearbetningsoperationerna på träd- stammen.

14. Skogsmaskin enligt krav 13, k ä n n e t e c k - n a d av att mätnings- och reglersystemet (22) även är avpassat för att bestämma egenskaperna hos trädstammen med hjälp av information som hänför sig till trâdstammen och som är inmatade i mätnings- och reglersystemet (22) av skogsmaskinens förare.

15. Skogsmaskin enligt krav 13 eller 14, k ä n n e - t e c k n a d av att effektregleringssystemet (30) även är avpassat att optimera skadliga utsläpp och/eller skogsmaskinens bullernivå.

16. Skogsmaskin enligt något av föregående krav 13 till 15, k ä n n e t e c k n a d av att effektregle- ringssystemet (30) är avpassat att optimera motorns (10) rotationshastighet.

17. Skogsmaskin enligt något av föregående krav 13 till 16, k ä n n e t e c k n a d av att motorn (10) är en motor som är utrustad med en elektronisk reglerenhet (ECU), varvid effektregleringssystemet (30) är avpassat att optimera motorns (10) funktion genom användning av reglerparametrarna för att göra ett val mellan inställ- ningar som är förprogrammerade i motorns (10) elektronis- ka reglerenhet (ECU) och som påverkar brânsletillförseln, till exempel mellan olika vridmomentkurvor Uh-MQ.

18. Förfarande enligt något av föregående krav 13 till 16, k ä n n e t e c k n a t av att motorn (10) är en motor som är utrustad med en elektronisk reglerenhet (ECU), varvid motorns (10) funktion är avpassad att opti- mera motorns (10) funktion med användning av reglerpara- metrarna för att göra ett val mellan inställningar som är förprogrammerade i motorns (10) elektroniska reglerenhet (ECU) och som påverkar brânsletillförseln, närmare be- 10 15 20 25 30 35 k 71 IR) *J 24 stämt vridmomentkurvorna (M1-MN), så att motorn (10) ger olika maximala uteffekter.

19. Skogsmaskin enligt något av föregående krav 13 till 18, k ä n n e t e c k n a d av att motorn (10) är 'en motor som är utrustad med en elektronisk reglerenhet (ECU), och effektregleringssystemet (30) är avpassat att optimera motorns (10) funktion med användning av regler- parametrarna för att göra ett val mellan olika sänknings- inställningar hos motorn (10).

20. Skogsmaskin enligt något av föregående krav 13 till 19, k ä n n e t e c k n a d av att effektregle- ringssystemet (30) är avpassat att optimera motorns (10) funktion genom att påverka inställningarna av motorns överladdare.

21. Skogsmaskin enligt något av föregående krav 13 till 20, k ä n n e t e c k n a d av att effektregle- ringssystemet (30) är avpassat att bestämma sagda en eller flera effektnivåer som erfordras för bearbetningen av trädstammen, på basis av en stamprognos för träd- stammen för sagda stam.

22. Skogsmaskin enligt något av föregående krav 13 till 21, k ä n n e t e c k n a d av att effektregle- ringssystemet (30) är avpassat att bestämma sagda en eller flera effektnivåer som erfordrar för bearbetningen av trädstammen på basis av en sågplan som är utformad för trädstammen.

23. Skogsmaskin enligt något av föregående krav 13 till 22, k ä n n e t e c k n a d av att effektregle- ringssystemet (30) är avpassat att bestämma sagda en eller flera effektnivåer som erfordras för bearbetningen av trädstammen, på basis av trädstammens diameter.

24. Skogsmaskin enligt något av föregående krav 13 till 23, k ä n n e t e c k n a d av att effektregle- ringssystemet (30) är avpassat att bestämma sagda en eller flera effektnivåer som erfordras för bearbetningen av trädstammen, på basis av trädstammens trädslag.