System for the Automatic Control of the Tire Inflation Pressure of a Tractor

Eine Reifendruckanpassung wirkt sich in mehrfacher Hinsicht auf das Betriebsverhalten eines Traktors bei Feldarbeiten aus. Neben der Bodenschonung und dem Traktionswirkungsgrad werden auch der Komfort und die Fahrsicherheit durch den Reifendruck beeinflusst. Bei der Einstellung des Reifendrucks ist zu beachten, dass die Reifentragfähigkeit vom Reifendruck abhängt. Für die Optimierung des Traktionswirkungsgrads durch eine Reifendruckanpassung gilt ein möglichst niedriger Reifendruck als wirkungsgradgünstig. Die Analyse bestehender Forschungsarbeiten zeigt, dass ein möglichst niedriger Reifendruck bei Feldarbeiten nicht notwendigerweise zu maximalem Traktionswirkungsgrad führt. Der optimale Reifendruck hängt von den gegebenen Einsatzbedingungen ab. Um das volle Potential der Reifendruckanpassung zur Wirkungsgradsteigerung zu nutzen, wird in dieser Arbeit ein System zur automatischen Einstellung des Reifendrucks erarbeitet, prototypisch aufgebaut und untersucht. Der Algorithmus des Systems bewertet unterschiedliche Reifendrücke anhand von Reifen-Boden- Kennlinien. Als Grundvoraussetzung für die Funktionalität des Systems wird eine neuartige Sensorik für Traktionsparameter aufgebaut, kalibriert und in einem Versuchstraktor in Betrieb genommen. Die Ergebnisse aus dem Traktoreinsatz auf dem Feld bestätigen die aus dem Stand der Forschung bekannte Beobachtung, dass der minimal zulässige Reifendruck nicht notwendigerweise zu maximalem Traktionswirkungsgrad führt. Die Ermittlung des wirkungsgradoptimalen Reifendrucks durch den Algorithmus bei homogenen Einsatzbedingungen funktioniert. Die Optimierung des Traktionswirkungsgrads bei heterogenen Einsatzbedingungen hingegen birgt ein Risiko für Fehlbewertungen, verursacht durch das Vermischen unterschiedlicher Bodentypen durch den Algorithmus in einer Reifen-Boden-Kennlinie. Dies sollte in weiterführenden Arbeiten aufgegriffen und untersucht werden.The tire inflation pressure of a tractor has an impact on several aspects of its performance in field applications. It has an influence on soil protection and tractive efficiency as well as comfort and safety. When adjusting the tire inflation pressure, one must take into consideration the fact that the tire load capacity is dependent on the tire inflation pressure. According to a common best practice, the lowest permissible tire inflation pressure leads to maximal tractive efficiency. However, analyzing scientific publications on the impact of the tire inflation pressure on the field performance of a tractor shows that this is not always the case. In fact, the optimal tire inflation pressure is dependent upon the working conditions. In order to increase efficiency to its full potential by adopting the tire inflation pressure, a system for the automatic adjustment of the tire pressure is developed, prototypically designed and analyzed. The algorithm of the system evaluates different tire pressures based on tire-soil-maps. As a prerequisite for the functionality of the system, a novel sensor for traction parameters is set up, calibrated and put into operation in a test tractor. The results from the field tests confirm the observation from the current state of research that minimum permissible tire pressure does not necessarily lead to maximum tractive efficiency. The evaluation of different tire pressures by the algorithm under homogeneous working conditions has demonstrated that the system for the automatic adjustment of the tire pressure works as expected. However, the optimization of the tractive efficiency under heterogeneous working conditions imposes some risks for wrong evaluation, which is caused by the algorithm blending different soil types into one tire-soil-map. This should be pursued in further work