Сельскохозяйственная уборочная машина с переключением нагрузки передвижения между двумя двигателями
Номер патента: 18847
Опубликовано: 29.11.2013
Авторы: Берк Дэниел Дж., Шедлер Алан Д., Коэрс Брюс А., Маккин Райан П., Поуп Гленн Е.
Формула / Реферат
1. Сельскохозяйственная уборочная машина, содержащая
первый силовой агрегат, выполненный с возможностью соединения с первой основной нагрузкой, включающей в себя нагрузку системы обмолота;
второй силовой агрегат с пороговой выходной мощностью, выполненный с возможностью соединения с второй основной нагрузкой, включающей в себя нагрузку передвижения;
первый электродвигатель/генератор, механически соединенный с первым силовым агрегатом;
второй электродвигатель/генератор, механически соединенный с вторым силовым агрегатом, при этом второй электродвигатель/генератор и первый электродвигатель/генератор электрически соединены друг с другом; и
по меньшей мере одну электрическую цепь обработки, соединенную с каждым из первого электродвигателя/генератора и второго электродвигателя/генератора, при этом по меньшей мере одна электрическая цепь обработки выполнена с возможностью избирательной передачи электроэнергии от первого электродвигателя/генератора к второму электродвигателю/генератору, когда мощность второго силового агрегата равна пороговой величине или превышает ее.
2. Машина по п.1, в которой пороговая выходная мощность второго силового агрегата соответствует максимальной номинальной выходной мощности второго силового агрегата.
3. Машина по п.1, в которой по меньшей мере одна электрическая цепь обработки выполнена с возможностью избирательной двунаправленной передачи электроэнергии между первым электродвигателем/генератором и вторым электродвигателем/генератором.
4. Машина по п.1, в которой первый электродвигатель/генератор механически подсоединен между первым силовым агрегатом и первой основной нагрузкой, а второй электродвигатель/генератор механически подсоединен между вторым силовым агрегатом и второй основной нагрузкой.
5. Машина по п.1, в которой первый силовой агрегат содержит первый приводной механизм, а второй силовой агрегат содержит второй приводной механизм, при этом первая основная нагрузка приводится в действие первым приводным механизмом, а вторая основная нагрузка приводится в действие вторым приводным механизмом.
6. Машина по п.1, в которой второй электродвигатель/генератор выполнен с возможностью электрического приведения в действие по меньшей мере одной внешней нагрузки.
7. Машина по п.6, в которой каждая внешняя нагрузка соответствует одной из паразитной нагрузки и дополнительной нагрузки.
8. Машина по п.7, в которой каждая паразитная нагрузка представляет собой не связанную с приводным механизмом нагрузку, не требующую вмешательства оператора, а каждая дополнительная нагрузка представляет собой не связанную с приводным механизмом нагрузку, требующую вмешательства оператора.
9. Машина по п.8, которая представляет собой сельскохозяйственный комбайн, при этом по меньшей мере одна дополнительная нагрузка соответствует по меньшей мере одному из:
системы обогрева и кондиционирования воздуха,
привода мотовила,
привода зерноочистки,
воздушного компрессора для функции очистки,
системы освещения транспортного средства,
системы выгрузки очищенного зерна,
привода вентилятора очистки,
привода режущего аппарата/шнека,
соломоразбрасывателя,
элеватора очищенного зерна и
дополнительной электрической розетки.
10. Машина по п.1, которая представляет собой сельскохозяйственный комбайн, а нагрузка системы обмолота соответствует по меньшей мере одному из:
платформенной жатки,
хедера,
приемной камеры молотилки,
ротора,
сепаратора и
измельчителя остатков.
11. Машина по п.1, в которой каждый из первого силового агрегата и второго силового агрегата представляет собой двигатель внутреннего сгорания.
12. Способ эксплуатации сельскохозяйственной уборочной машины по п.1, включающий этапы, на которых
приводят в действие систему обмолота первым силовым агрегатом,
приводят в действие нагрузку передвижения вторым силовым агрегатом, при этом второй силовой агрегат является механически независимым от первого силового агрегата,
приводят в действие первый электродвигатель/генератор первым силовым агрегатом,
приводят в действие второй электродвигатель/генератор вторым силовым агрегатом,
определяют, когда мощность второго силового агрегата равна пороговой величине или превышает ее, и
передают электроэнергию от первого электродвигателя/генератора к второму электродвигателю/генератору, когда мощность второго силового агрегата равна пороговой величине или превышает ее.
13. Способ по п.12, в котором пороговая величина выходной мощности второго силового агрегата соответствует максимальной номинальной мощности второго силового агрегата.
14. Способ по п.12, в котором этап передачи электроэнергии выполняют с использованием по меньшей мере одной электрической цепи обработки, выполненной с возможностью избирательной двунаправленной передачи электроэнергии между первым электродвигателем/генератором и вторым электродвигателем/генератором.
15. Способ по п.12, в котором первый электродвигатель/генератор механически подсоединяют между первым силовым агрегатом и нагрузкой системы обмолота, а второй электродвигатель/генератор механически подсоединяют между вторым силовым агрегатом и нагрузкой передвижения.
16. Способ по п.12, в котором первый силовой агрегат содержит первый приводной механизм, а второй силовой агрегат содержит второй приводной механизм, при этом систему обмолота приводят в действие первым приводным механизмом, а нагрузку передвижения приводят в действие вторым приводным механизмом.
17. Способ по п.12, в котором второй электродвигатель/генератор выполнен с возможностью электрического приведения в действие по меньшей мере одной внешней нагрузки.
18. Способ по п.17, в котором каждая из внешних нагрузок соответствует одной из паразитной нагрузки и дополнительной нагрузки.
19. Способ по п.18, в котором каждая паразитная нагрузка представляет собой не связанную с приводным механизмом нагрузку, не требующую вмешательства оператора, а каждая дополнительная нагрузка представляет собой не связанную с приводным механизмом нагрузку, требующую вмешательства оператора.
20. Способ по п.18, в котором по меньшей мере одна дополнительная нагрузка соответствует по меньшей мере одному из:
системы обогрева и кондиционирования воздуха,
привода мотовила,
привода зерноочистки,
воздушного компрессора для функции очистки,
системы освещения транспортного средства,
системы выгрузки очищенного зерна,
привода вентилятора очистки,
привода режущего аппарата/шнека,
соломоразбрасывателя,
элеватора очищенного зерна и
дополнительной электрической розетки.

Текст
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ УБОРОЧНАЯ МАШИНА С ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ НАГРУЗКИ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ МЕЖДУ ДВУМЯ ДВИГАТЕЛЯМИ Сельскохозяйственная уборочная машина содержит первый силовой агрегат, выполненный с возможностью соединения с первой основной нагрузкой. Первая основная нагрузка включает в себя нагрузку системы обмолота. Второй силовой агрегат имеет пороговую выходную мощность и выполнен с возможностью соединения со второй основной нагрузкой. Вторая основная нагрузка включает в себя нагрузку передвижения. Первый силовой агрегат соединен с первым электродвигателем/генератором. Второй силовой агрегат соединен со вторым электродвигателем/генератором. Второй электродвигатель/генератор и первый электродвигатель/ генератор электрически соединены друг с другом. С каждым из первого электродвигателя/ генератора и второго электродвигателя/генератора соединена по меньшей мере одна электрическая цепь обработки. По меньшей мере одна электрическая цепь обработки выполнена с возможностью избирательной подачи электроэнергии от первого электродвигателя/генератора ко второму электродвигателю/генератору, когда мощность второго силового агрегата равна пороговой величине или превышает ее.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ДИР ЭНД КОМПАНИ (US) Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к рабочим машинам и, более конкретно, к рабочим машинам, содержащим двигатель внутреннего сгорания, который может использоваться для приведения в действие основной и внешней нагрузок. Уровень техники Рабочая машина, такая как строительная рабочая машина, сельскохозяйственная рабочая машина или лесохозяйственная рабочая машина, как правило, включает в себя силовой агрегат в виде двигателя внутреннего сгорания (ДВС). ДВС может быть либо в виде двигателя с воспламенением от сжатия (т.е. дизельного двигателя) или двигателя с искровым зажиганием (т.е. бензинового двигателя). Для наиболее тяжелых рабочих машин силовой агрегат выполнен в виде дизельного двигателя, обладающего более хорошими характеристиками работы на предельной нагрузке, прерывистого движения и крутящего момента, для соответствующих рабочих операций. Переходная характеристика при нагрузке ДВС в неустановившемся состоянии после ударной нагрузки представляет собой характеристику, наиболее зависящую от объема двигателя, оборудования двигателя (например, имеет ли он стандартный турбонагнетатель, турбонагнетатель с перепускной заслонкой или изменяемой геометрией и т.д.) и программного алгоритма для приведения в действие воздушного и топливного нагнетателей (например, с использованием рециркуляции выхлопных газов, турбонагнетателя с изменяемой геометрией турбины (ИГТ), конфигурации топливного инжектора и т.д.) с учетом требований законодательства по загрязняющим выбросам (например, видимому задымлению,оксидам азота (NOx) и т.д.), шуму или вибрации. Ударная нагрузка может быть следствием нагрузки, связанной с приводным механизмом (например, рабочее оборудование, буксируемое позади рабочей машины), или внешней нагрузки (т.е. нагрузки, не связанной с приводным механизмом). Внешние нагрузки можно классифицировать как паразитные, так и дополнительные нагрузки. Паразитные нагрузки представляют собой не связанные с приводным механизмом нагрузки, подаваемые на двигатель в процессе нормального функционирования рабочей машины, без вмешательства оператора (например, вентилятор охлаждения двигателя, насос системы охлаждения масла гидросистемы и т.д.). Дополнительные нагрузки представляют собой не связанные с приводным механизмом нагрузки, подаваемые на двигатель посредством выборочного вмешательства оператора (например, дополнительная гидравлическая нагрузка, например разгрузочный шнек на комбайне, фронтальный погрузчик, обратная лопата и т.д.). Системы двигателя, в целом, реагируют линейным образом в процессе приложения кратковременной нагрузки. Сначала, нагрузка прикладывается на ведущий вал ДВС. Когда нагрузка увеличивается,скорость ДВС уменьшается. На падение скорости двигателя влияет, является ли регулятор оборотов астатическим или обладает статизмом регулирования скорости. Чтобы обеспечить ДВС дополнительным воздухом, воздушный поток увеличивается за счет модифицирования нагнетателей воздуха. Для достижения нового установленного значения потока воздуха необходима временная задержка. Объем безотлагательно необходимого впрыска топлива увеличивается с учетом предельно допустимого дымления двигателя и максимально допустимого количества топлива. Затем двигатель возвращается к установленному значению числа оборотов. Параметрами, связанными с переходной характеристикой при нагрузке двигателя в неустановившемся состоянии после ударной нагрузки, являются падение числа оборотов и время возврата двигателя к установленным показателям. ДВС может быть соединен с бесступенчатой трансмиссией (ВТ), которая создает бесступенчато изменяющееся число оборотов на выходе от 0 до максимума. БТ обычно содержит гидростатические и механические элементы трансмиссии. Гидростатические элементы преобразуют мощность вращающегося вала в гидравлический поток, и наоборот. Поток мощности через БТ может проходить только через гидравлические элементы, только через механические элементы, или через комбинацию гидравлических и механических элементов, в зависимости от конструкции и числа оборотов на выходе. Рабочая машина, включающая ДВС, соединенный с БТ, может иметь проблемы, которые предстоит преодолеть двумя путями: во-первых, неожиданные нагрузки, подаваемые на приводной механизм или гидравлические функции транспортного средства, вызывают понижение числа оборотов двигателя. Время срабатывания для изменения соотношения БТ для уменьшения нагрузки на двигатель с пониженной скоростью является более медленным, чем необходимо, чтобы предотвратить существенное падение числа оборотов двигателя, а иногда остановку. Во-вторых, когда на ДВС прикладывается внешняя нагрузка, например, при наполнении ковша фронтального погрузчика на транспортном средстве с БТ, оператор может дать команду увеличить скорость транспортного средства существенно больше, чем та, на которую способен ДВС. В таких условиях выходной крутящий момент и частота вращения БТ могут привести к избыточному пробуксовыванию колес и другим нежелательным последствиям. Точно так же,если возникает внешняя нагрузка на трансмиссию от другой внешней функции, например гидравлические функции, внешняя нагрузка вместе с нагрузочной способностью трансмиссии может создать состояние перегрузки двигателя. Требование по повышенной производительности и экономии топлива для рабочих машин значительно повысится в следующее десятилетие. Это будет осложнено по причине внедрения приспособлений, снижающих выбросы вредных веществ. Повышение размера и производительности рабочих машин,-1 018847 как ожидается, приведет к потреблению мощности более высокому, чем смогут предоставить экономичные одиночные двигатели внутреннего сгорания. Это будет подталкивать развитие транспортных средств, использующих очень большие, тяжелые и дорогие двигатели промышленного назначения. Сложность и стоимость таких двигателей может препятствовать и ограничивать внедрение высокопроизводительного машинного оборудования. Одним из способов обхода этой проблемы является использование гибридной технологии, в которой сочетаются ДВС и электродвигатели и используются аккумуляторы для дополнения ДВС при необходимости в резком повышении электрической мощности. Ожидается, что такое решение будет работать очень хорошо, однако повышать электрическую мощность можно только на относительно короткое время. Продолжительность повышения электрической мощности определяется емкостью аккумулятора. Аккумуляторы достаточной емкости для обеспечения существенного уровня подъема мощности по необходимости будут большими и дорогими, что ограничивает возможности их практического применения. Другое преимущество гибридных установок с аккумуляторами заключается в способности подавать питание на электроприводы при выключенном ДВС. Например, системы отопления, вентиляции и кондиционирование воздуха, освещения, воздушные компрессоры, вентиляторы охлаждения, системы разгрузки бункера для зерна и т.п. могут работать, не требуя запуска ДВС. Продолжительность времени, в течение которого эти системы могут работать при выключенном двигателе, также ограничена емкостью аккумулятора. Аккумуляторы, достаточно большие, чтобы совершать существенную работу в течение длительного времени при выключенном ДВС, могут быть слишком большими, тяжелыми и дорогими,чтобы найти практическое применение. Таким образом, в данной области техники существует необходимость в сельскохозяйственной уборочной машине и соответствующем способе эксплуатации, обеспечивающим устойчивую, повышенную допустимую мощность, со многими преимуществами гибридных двигателей, сочетающих ДВС и электродвигатели, в то же время отвечающих еще все более и более строгим требованиям относительно выбросов. Раскрытие изобретения Настоящее изобретение в одном варианте относится к сельскохозяйственной уборочной машине,содержащей первый силовой агрегат, выполненный с возможностью соединения с первой основной нагрузкой. Первая основная нагрузка включает в себя нагрузку, создаваемую системой обмолота. Второй силовой агрегат имеет пороговую выходную мощность и выполнен с возможностью соединения со второй основной нагрузкой. Вторая основная нагрузка включает в себя нагрузку передвижения. Первый силовой агрегат соединен с первым электродвигателем/генератором. Второй силовой агрегат соединен со вторым электродвигателем/генератором. Второй электродвигатель/генератор и первый электродвигатель/генератор электрически соединены друг с другом. С каждым из первого электродвигателя/генератора и второго электродвигателя/генератора соединена по меньшей мере одна электрическая цепь обработки. По меньшей мере одна электрическая цепь обработки выполнена с возможностью избирательной передачи электроэнергии от первого электродвигателя/генератора к второму электродвигателю/генератору, когда мощность второго силового агрегата равна пороговой величине или превышает ее. Изобретение в другом варианте относится к способу эксплуатации сельскохозяйственной уборочной машины, включающему этапы, на которых приводят в действие нагрузку системы обмолота первым силовым агрегатом, приводят в действие нагрузку передвижения вторым силовым агрегатом, при этом второй силовой агрегат является механически независимым от первого силового агрегата, приводят в действие первый электродвигатель/генератор первым силовым агрегатом, приводят в действие второй электродвигатель/генератор вторым силовым агрегатом, определяют, когда мощность второго силового агрегата равна пороговой величине или превышает ее, и передают электроэнергию от первого электродвигателя/генератора к второму электродвигателю/генератору, когда мощность второго силового агрегата равна пороговой величине или превышает ее. Краткое описание чертежей Фиг. 1 представляет собой схематичный вид варианта осуществления сельскохозяйственной уборочной машины согласно настоящему изобретению; фиг. 2 - схематичный вид конкретного варианта осуществления сельскохозяйственной уборочной машины согласно настоящему изобретению в виде сельскохозяйственного комбайна; фиг. 3 - вариант осуществления способа эксплуатации сельскохозяйственной уборочной машины,показанной на фиг. 2. Подробное описание изобретения Со ссылкой на фиг. 1 показан схематичный вид варианта осуществления сельскохозяйственной уборочной машины 10 согласно настоящему изобретению. Предполагается, что сельскохозяйственная уборочная машина 10 представляет собой сельскохозяйственный комбайн John Deere, но может представлять собой и другой тип сельскохозяйственной уборочной машины. Сельскохозяйственная уборочная машина 10 включает в себя первый силовой агрегат в виде первого двигателя 12 внутреннего сгорания и второй силовой агрегат в виде второго двигателя 14 внутреннего сгорания. Первый двигатель 12 внутреннего сгорания имеет первый приводной механизм, обычно вклю-2 018847 чающий в себя выходной коленчатый вал 16, с первой номинальной мощностью, которая приводит в действие первую основную нагрузку 18 и необязательно одну или более внешних нагрузок 20. Первая основная нагрузка 18 представляет собой систему обмолота, связанную с одним или более из платформенной жатки; хедера; приемной камеры молотилки; ротора; сепаратора; и измельчителя остатков. Предпочтительно, чтобы первая основная нагрузка 18 представляла собой нагрузку приводного механизма,которая механически приводится в действие первым двигателем 12 внутреннего сгорания, но ее также можно приводить в действие электрически первым электродвигателем/генератором 22. Второй двигатель 14 внутреннего сгорания является механически независимым от первого двигателя 12 внутреннего сгорания. Второй двигатель 14 внутреннего сгорания имеет второй приводной механизм, обычно включающий в себя выходной коленчатый вал 24, который приводит в действие вторую основную нагрузку 26, и одну или более внешних нагрузок 28. Второй двигатель 14 внутреннего сгорания имеет вторую номинальную мощность, которая приблизительно такая же, что и первая номинальная мощность первого двигателя 12 внутреннего сгорания. В показанном варианте осуществления предполагается, что каждый из первого двигателя 12 внутреннего сгорания 12 и второго двигателя 14 внутреннего сгорания имеет номинальную мощность 250 кВт. Вторая основная нагрузка 26 представляет собой нагрузку передвижения для избирательного продвижения сельскохозяйственной уборочной машины 10 по земле. Для этого БТ в виде гидростатической трансмиссии может избирательно сцепляться/расцепляться с коленчатым валом 24 и подавать движущую силу на одно или более ведущее колесо. Разумеется, следует понимать, что в случае гусеничной рабочей машины коленчатый вал 24 может быть соединен с гусеницей. Вторая основная нагрузка 26 предпочтительно представляет собой нагрузку приводного механизма, которая механически приводится в действие вторым двигателем 14 внутреннего сгорания, но ее также можно приводить в действие вторым электродвигателем/генератором 30. Одна или более внешних нагрузок 28 могут включать в себя одну или более дополнительных нагрузок и могут также включать в себя одну или более паразитных нагрузок. Дополнительные нагрузки представляют собой гидравлические или электрические нагрузки, не связанные с приводным механизмом,воздействующие на второй двигатель 14 внутреннего сгорания за счет выборочного вмешательства оператора (например, дополнительная гидравлическая нагрузка, такая как разгруженный шнек на комбайне,фронтальный одноковшовый погрузчик, навесное оборудование обратной лопаты и т.д.). Паразитные нагрузки являются нагрузками, не связанными с приводным механизмом, но воздействующими на второй двигатель 14 внутреннего сгорания при обычной эксплуатации сельскохозяйственной уборочной машины, без вмешательства оператора (например, электрический вентилятор охлаждения двигателя, связанный с первым двигателем 12 внутреннего сгорания и т.д.). Внешние нагрузки могут приводиться в действие отдельными электрическими двигателями, получающими энергию от второго электродвигателя/генератора 30, или (необязательно) могут приводиться в действие непосредственно вторым электродвигателем/генератором 30. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, внешние нагрузки 20 представляют собой дополнительные нагрузки, которые могут приводиться в действие первым двигателем 12 внутреннего сгорания, а все внешние нагрузки 28 могут приводиться в действие вторым двигателем 14 внутреннего сгорания. Это объясняется тем, что ожидается, что нагрузки, оказываемые на первый двигатель 12 внутреннего сгорания системой обмолота, могут быть высокими, и, следовательно, внешние нагрузки перенаправляются на второй двигатель 14 внутреннего сгорания. Однако можно разделить внешние нагрузки между первым двигателем 12 внутреннего сгорания и вторым двигателем 14 внутреннего сгорания в зависимости от ожидаемых нагрузок, мощности двигателей, которые могут быть одинаковыми или разными, количества внешних нагрузок и пр. Предполагается, что и первый двигатель 12 внутреннего сгорания, и второй двигатель 14 внутреннего сгорания в показанном варианте осуществления являются дизельными двигателями, но они могут быть и бензиновыми двигателями, двигателями, работающими на пропане, и т.д. Двигатели 12 и 14 внутреннего сгорания имеют мощность и конструкцию, зависящие от характера применения. Первый электродвигатель/генератор 22 и второй электродвигатель/генератор 30 электрически соединены друг с другом силовой линией 32 для пропускания электроэнергии в обоих направлениях между первыми электродвигателем/генератором 22 и вторым электродвигателем/генератором 30. Когда конкретный электродвигатель/генератор 22 или 30 получает электроэнергию, он работает как электродвигатель, добавляя механическую мощность к мощности соответствующего двигателя 12 или 14 внутреннего сгорания, как более подробно будет описано ниже. Электрическая цепь обработки для управления работой сельскохозяйственной уборочной машины 10 содержит блок 34 управления первым двигателем, блок 36 управления вторым двигателем, блок 38 управления транспортным средством и блок 40 управления трансмиссией. Блок 34 управления первым двигателем с помощью электронных средств управляет работой первого двигателя 12 внутреннего сгорания и соединен с множеством датчиков (не показаны), связанных с работой первого двигателя 12 внутреннего сгорания. Например, блок 34 управления первым двигателем может быть соединен с датчиком,показывающим параметры управления двигателем, например объемный расход воздуха в одном или бо-3 018847 лее из впускных коллекторов, обороты двигателя, расход и/или момент впрыска топлива, скорость рециркуляции выхлопных газов, положение заслонки турбонагнетателя и пр. Кроме того, блок 34 управления первым двигателем может принимать выходные сигналы от блока 38 управления транспортным средством, представляющие параметры управления транспортным средством, вводимые оператором,такие как заданная скорость движения по земле (на которую указывает положение рычага переключения передач и рычаг управления дроссельной заслонкой и/или гидростатической трансмиссией), или заданное направление сельскохозяйственной уборочной машины 19 (на которое указывает угловое положение рулевого колеса). Аналогично, блок 36 управления вторым двигателем с помощью электронных средств управляет работой второго двигателя 14 внутреннего сгорания. Блок 36 управления вторым двигателем работает так же, как и блок 34 управления первым двигателем 12 внутреннего сгорания и его более подробное описание не приводится. Следует также понимать, что для выполнения некоторых задач блок 34 управления первым двигателем и блок 36 управления вторым двигателем можно объединять в единый контроллер. Блок 38 управления трансмиссией с помощью электронных средств управляет работой БТ, образующей вторую основную нагрузку 26, и соединен с множеством датчиков (не показаны), связанных с работой БТ. Блок 34 управления первым двигателем, блок 36 управления вторым двигателем, блок 38 управления транспортным средством и блок 40 управления трансмиссией соединены друг с другом шинной структурой, обеспечивающей двунаправленный поток данных, например шиной 42 локальной сети контроллеров (CAN). Хотя различные электронные элементы, такие как блоки 34, 36, 38 и 40 управления, показаны соединенными проводными соединениями, следует понимать, что в определенных случаях можно использовать и беспроводные соединения. На фиг. 2 показан конкретный вариант осуществления сельскохозяйственной уборочной машины 10 согласно настоящему изобретению в виде сельскохозяйственного комбайна, который будет описан более подробно. Основные нагрузки, приводимые в действие первым двигателем 12 внутреннего сгорания и вторым двигателем 14 внутреннего сгорания, включают два типа нагрузок, приводимых в действие приводным механизмом. А именно, первый двигатель 12 внутреннего сгорания приводит в действие основную нагрузку, связанную с системой 44 обмолота, а второй двигатель 14 внутреннего сгорания приводит в действие основную нагрузку, связанную с гидростатической тягой 46. Нагрузки системы обмолота представляют собой нагрузки приводного механизма, связанные с одним или более из платформенной жатки, хедера, приемной камеры молотилки, ротора, сепаратора и измельчителя остатков. Внешние нагрузки, приводимые в действие вторым двигателем 14 внутреннего сгорания, включают два типа не связанных с приводным механизмом гидравлических или электрических нагрузок, а именно дополнительные нагрузки, которыми управляет оператор, и паразитные нагрузки, которыми оператор не управляет. В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, дополнительные нагрузки 48 являются не связанными с приводным механизмом нагрузками, относящимися к одному или более из системы обогрева и кондиционирования воздуха, привода мотовила, привода зерноочистки, воздушного компрессора для очистки, системы освещения транспортного средства, системы выгрузки очищенного зерна, привода вентилятора очистки, привода режущего аппарата/шнека, соломоразбрасывателя, элеватора очищенного зерна и дополнительной электрической розетки. Все эти дополнительные нагрузки 48 (кроме системы освещения и дополнительной электрической розетки) показаны как нагрузки, приводимые в действие соответствующими электродвигателями (без ссылочной позиции, но обозначенные как "М"). Различные электродвигатели М избирательно включаются с использованием электрической цепи 50 обработки (показанной схематично в виде блока), которая может содержать блок 38 управления транспортным средством, выпрямитель и инвертер. Электрическая цепь 50 обработки электрически соединяет второй электродвигатель/генератор 30 с электродвигателем М, связанным с дополнительной нагрузкой 48. Следует понимать, что при подаче мощности на одну или более из дополнительных нагрузок 48 второй электродвигатель/генератор 30 работает как электродвигатель/генератор, вырабатывающий электроэнергию. Дополнительные нагрузки также могут включать одну или более из непоказанных гидравлических нагрузок, включаемых оператором. Если второй двигатель 14 внутреннего сгорания не работает, а для временной подачи мощности на одну или более из дополнительных нагрузок 48 требуется электроэнергия, к электрической цепи 50 обработки также подключен электрический аккумулятор 52. Разумеется, для повышения емкости можно использовать батарею соединенных друг с другом аккумуляторов. Энергия из аккумулятора 52 может подаваться в виде постоянного тока или преобразовываться и подаваться в виде переменного тока. Дополнительные нагрузки могут быть постоянно подключены к электрической цепи 50 обработки,к второму электродвигателю/генератору 30 и/или к аккумулятору 52, или в качестве альтернативы они могут подключаться через модульные соединители или разъемы (например, через одну или более из розеток, показанных на фиг. 2). Кроме того, дополнительные нагрузки 28 могут приводиться в действие с числом оборотов, совпадающим с числом оборотов первого двигателя 12 внутреннего сгорания или с иным не совпадающим числом оборотов. Это позволяет приводить внешние нагрузки в действие с дру-4 018847 гим числом оборотов, отличающимся от числа оборотов функций обмолота и передвижения, что может быть важно для некоторых рабочих условий, например более жесткий убираемый материал при приближении сумерек и т.д. Первый электродвигатель/генератор 22 и второй электродвигатель/генератор 30 электрически соединены друг с другом, как показано электрической силовой линией 32. Это позволяет осуществлять адаптивное управление мощностью, разделяя потребности в мощности между первым двигателем 12 внутреннего сгорания и вторым двигателем 14 внутреннего сгорания. Электрическую энергию можно передавать от первого электродвигателя/генератора 22 на второй электродвигатель/генератор 30, и наоборот, в зависимости от потребности в мощности, связанной с основными нагрузками 18 и 26 или дополнительными нагрузками 48. Основная нагрузка в виде нагрузки передвижения может быть большой нагрузкой на двигатель внутреннего сгорания. При использовании двух двигателей, как описано выше, было бы желательно применять двигатели как можно меньшей мощности, чтобы повысить топливную экономичность. Для нагрузок передвижения при большинстве рабочих условий небольшого двигателя достаточно для работы в эффективном рабочем диапазоне. Однако небольшой двигатель внутреннего сгорания может испытывать перегрузки в результате резких изменений нагрузки передвижения, например, которые могут возникать при движении вверх на крутом подъеме, при обработке влажного убранного материала в комбайне и пр. В настоящем изобретении используются два двигателя, как описано выше, для того, чтобы высокие тяговые нагрузки не перегружали второй двигатель 14 внутреннего сгорания. Далее со ссылкой на фиг. 3 будет более подробно описан способ эксплуатации сельскохозяйственной уборочной машины 10 с использованием адаптивного управления мощностью с помощью первого электродвигателя/генератора 22 и второго электродвигателя/генератора 30. Когда уборочная машина 10 выполняет полевые операции уборки, первый двигатель 12 внутреннего сгорания используется для привода системы обмолота, а второй двигатель 14 внутреннего сгорания используется для привода системы передвижения (блоки 60 и 62). Одновременно первый двигатель 12 внутреннего сгорания используется для привода первого электродвигателя/генератора 30, а второй двигатель 14 внутреннего сгорания используется для привода второго электродвигателя/генератора 30. Дополнительные нагрузки, которые приводятся в действие вторым электродвигателем/генератором 30, в свою очередь, суммируются с нагрузкой на второй двигатель 14 внутреннего сгорания. Выходная мощность второго двигателя 14 внутреннего сгорания подвергается мониторингу, чтобы убедиться, что мощность второго двигателя 14 внутреннего сгорания не равна пороговой мощности или превышает ее (блок 64). Наибольшую нагрузку на второй двигатель 14 внутреннего сгорания создает нагрузка передвижения и поэтому отслеживаемый уровень мощности на выходе второго двигателя 14 внутреннего сгорания, в первую очередь, соответствует мощности, затрачиваемой на передвижение. В одном варианте осуществления максимальной пороговой выходной мощностью считается максимальная номинальная выходная мощность второго двигателя 14 внутреннего сгорания при данной рабочей частоте вращения. Однако пороговая выходная мощность может быть любой заранее определенной мощностью на выходе второго двигателя 14 внутреннего сгорания, например в процентах от максимальной номинальной мощности при данной частоте вращения. Если выходная мощность второго двигателя 14 внутреннего сгорания не превышает пороговой величины, то управляющая логика просто остается в состоянии ожидания (блок 66 принятия решения и линия 68). С другой стороны, если отслеживаемая выходная мощность второго двигателя 14 внутреннего сгорания достигает пороговой величины или превышает ее, тогда к выходному приводному механизму второго двигателя 14 внутреннего сгорания добавляется мощность путем передачи электроэнергии от первого электродвигателя/генератора 22 к второму электродвигателю/генератору 30 (блок 66 принятия решения и блок 70). Другими словами, в приводной механизм подается дополнительная мощность от второго силового агрегата 14 за счет передачи электроэнергии на второй электродвигатель/генератор 30 и работы второго электродвигателя/генератора в режиме электродвигателя. Затем логика управления повторяет цикл, пока уборочная машина не будет остановлена (линия 72). Специалистам в области двигателей внутреннего сгорания будет очевидно, что максимальная номинальная выходная мощность для данного двигателя меняется с изменением числа оборотов двигателя. При данной рабочей частоте вращения номинальная мощность, по существу, является верхним пределом на кривой крутящего момента для этого двигателя при данной частоте вращения. При увеличении частоты вращения двигателя номинальная выходная мощность также увеличивается вплоть до максимальной номинальной рабочей частоты вращения двигателя. Управляющая логика, описанная выше, использует пороговую величину выходной мощности, которая является процентным отношением от номинальной выходной мощности для данной рабочей частоты вращения, например 80 или 100% от номинальной выходной мощности. Следует также понимать, что в одних и тех же рабочих условиях можно увеличить частоту вращения двигателя для увеличения порогового значения выходной мощности, а не передавать электроэнергию на второй электродвигатель/генератор 30. Во многих случаях время падения и восстановления числа оборотов двигателя делает этот вариант менее желательным, поэтому вышеописанная управляющая логика исходит из того, что следует добавить мощность, подав электроэнергию на второй электродвигатель/генератор 30. После описания предпочтительного варианта осуществления становится понятно, что могут быть выполнены различные изменения, не выходящие за рамки объема изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Сельскохозяйственная уборочная машина, содержащая первый силовой агрегат, выполненный с возможностью соединения с первой основной нагрузкой,включающей в себя нагрузку системы обмолота; второй силовой агрегат с пороговой выходной мощностью, выполненный с возможностью соединения со второй основной нагрузкой, включающей в себя нагрузку передвижения; первый электродвигатель/генератор, механически соединенный с первым силовым агрегатом; второй электродвигатель/генератор, механически соединенный со вторым силовым агрегатом, при этом второй электродвигатель/генератор и первый электродвигатель/генератор электрически соединены друг с другом; и по меньшей мере одну электрическую цепь обработки, соединенную с каждым из первого электродвигателя/генератора и второго электродвигателя/генератора, при этом по меньшей мере одна электрическая цепь обработки выполнена с возможностью избирательной передачи электроэнергии от первого электродвигателя/генератора ко второму электродвигателю/генератору, когда мощность второго силового агрегата равна пороговой величине или превышает ее. 2. Машина по п.1, в которой пороговая выходная мощность второго силового агрегата соответствует максимальной номинальной выходной мощности второго силового агрегата. 3. Машина по п.1, в которой по меньшей мере одна электрическая цепь обработки выполнена с возможностью избирательной двунаправленной передачи электроэнергии между первым электродвигателем/генератором и вторым электродвигателем/генератором. 4. Машина по п.1, в которой первый электродвигатель/генератор механически подсоединен между первым силовым агрегатом и первой основной нагрузкой, а второй электродвигатель/генератор механически подсоединен между вторым силовым агрегатом и второй основной нагрузкой. 5. Машина по п.1, в которой первый силовой агрегат содержит первый приводной механизм, а второй силовой агрегат содержит второй приводной механизм, при этом первая основная нагрузка приводится в действие первым приводным механизмом, а вторая основная нагрузка приводится в действие вторым приводным механизмом. 6. Машина по п.1, в которой второй электродвигатель/генератор выполнен с возможностью электрического приведения в действие по меньшей мере одной внешней нагрузки. 7. Машина по п.6, в которой каждая внешняя нагрузка соответствует одной из паразитной нагрузки и дополнительной нагрузки. 8. Машина по п.7, в которой каждая паразитная нагрузка представляет собой не связанную с приводным механизмом нагрузку, не требующую вмешательства оператора, а каждая дополнительная нагрузка представляет собой не связанную с приводным механизмом нагрузку, требующую вмешательства оператора. 9. Машина по п.8, которая представляет собой сельскохозяйственный комбайн, при этом по меньшей мере одна дополнительная нагрузка соответствует по меньшей мере одному из: системы обогрева и кондиционирования воздуха,привода мотовила,привода зерноочистки,воздушного компрессора для функции очистки,системы освещения транспортного средства,системы выгрузки очищенного зерна,привода вентилятора очистки,привода режущего аппарата/шнека,соломоразбрасывателя,элеватора очищенного зерна и дополнительной электрической розетки. 10. Машина по п.1, которая представляет собой сельскохозяйственный комбайн, а нагрузка системы обмолота соответствует по меньшей мере одному из: платформенной жатки,хедера,приемной камеры молотилки,ротора,сепаратора и измельчителя остатков. 11. Машина по п.1, в которой каждый из первого силового агрегата и второго силового агрегата представляет собой двигатель внутреннего сгорания. 12. Способ эксплуатации сельскохозяйственной уборочной машины по п.1, включающий этапы, на которых приводят в действие систему обмолота первым силовым агрегатом,приводят в действие нагрузку передвижения вторым силовым агрегатом, при этом второй силовой агрегат является механически независимым от первого силового агрегата,приводят в действие первый электродвигатель/генератор первым силовым агрегатом,приводят в действие второй электродвигатель/генератор вторым силовым агрегатом,определяют, когда мощность второго силового агрегата равна пороговой величине или превышает ее, и передают электроэнергию от первого электродвигателя/генератора ко второму электродвигателю/генератору, когда мощность второго силового агрегата равна пороговой величине или превышает ее. 13. Способ по п.12, в котором пороговая величина выходной мощности второго силового агрегата соответствует максимальной номинальной мощности второго силового агрегата. 14. Способ по п.12, в котором этап передачи электроэнергии выполняют с использованием по меньшей мере одной электрической цепи обработки, выполненной с возможностью избирательной двунаправленной передачи электроэнергии между первым электродвигателем/генератором и вторым электродвигателем/генератором. 15. Способ по п.12, в котором первый электродвигатель/генератор механически подсоединяют между первым силовым агрегатом и нагрузкой системы обмолота, а второй электродвигатель/генератор механически подсоединяют между вторым силовым агрегатом и нагрузкой передвижения. 16. Способ по п.12, в котором первый силовой агрегат содержит первый приводной механизм, а второй силовой агрегат содержит второй приводной механизм, при этом систему обмолота приводят в действие первым приводным механизмом, а нагрузку передвижения приводят в действие вторым приводным механизмом. 17. Способ по п.12, в котором второй электродвигатель/генератор выполнен с возможностью электрического приведения в действие по меньшей мере одной внешней нагрузки. 18. Способ по п.17, в котором каждая из внешних нагрузок соответствует одной из паразитной нагрузки и дополнительной нагрузки. 19. Способ по п.18, в котором каждая паразитная нагрузка представляет собой не связанную с приводным механизмом нагрузку, не требующую вмешательства оператора, а каждая дополнительная нагрузка представляет собой не связанную с приводным механизмом нагрузку, требующую вмешательства оператора. 20. Способ по п.18, в котором по меньшей мере одна дополнительная нагрузка соответствует по меньшей мере одному из: системы обогрева и кондиционирования воздуха,привода мотовила,привода зерноочистки,воздушного компрессора для функции очистки,системы освещения транспортного средства,системы выгрузки очищенного зерна,привода вентилятора очистки,привода режущего аппарата/шнека,соломоразбрасывателя,элеватора очищенного зерна и дополнительной электрической розетки.
МПК / Метки
МПК: B62D 49/06, B60K 5/08, A01D 41/02
Метки: двумя, машина, передвижения, сельскохозяйственная, двигателями, нагрузки, переключением, между, уборочная
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-18847-selskohozyajjstvennaya-uborochnaya-mashina-s-pereklyucheniem-nagruzki-peredvizheniya-mezhdu-dvumya-dvigatelyami.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Сельскохозяйственная уборочная машина с переключением нагрузки передвижения между двумя двигателями</a>
Предыдущий патент: Способ производства замороженных кондитерских продуктов