起动位置的示例，其示出曲柄6和柱塞13恰 好在打包机70起动之前的初始状态。在图2的示例中，曲柄6位于相对于当柱塞13处于 其打包室80内的远侧位置8时曲柄6将呈现的位置成大约45°的角距离Θ 1处。当打包 机70从曲柄6和柱塞13的该初始状态起动时，在柱塞13冲击或到达农作物物料18例如 打包室80中的秸杆之前，飞轮2不能获得足够的速度和能量，并且牵引车发动机停转或安 全机构从牵引车发动机脱开PTO 15,导致打包机70发生起动故障。
[0083] 在测试期间，本发明人也注意到，当关停打包机70而使其自由地减慢时，飞轮2和 曲柄6趋向于自动地转动到不适宜的状态，例如，因为作用在较重曲柄臂6上的重力，接近 于分别与约90°或约45°的角Θ 1相对应的图2中的曲柄位置A或E。
[0084] 本发明人还发现，当打包机70从适宜的曲柄位置例如图3中的曲柄位置C起动 时，已经发现，打包机70的起动从不失败。在图3的位置C中，曲柄6示出相对于在使飞轮 2沿着向前方向F转动之后在柱塞13处于其打包室80内的远侧位置8之前曲柄6将呈现 的位置成约300°的角距离的角Θ 2。
[0085] 该行为被进一步研宄，并且如图4中所示，测量特定的空打包机70的飞轮2和特 定的牵引车17组合的起动行为，其中，起动有时会失败。技术人员可以容易地做出用于其 它牵引车17和打包机70组合的类似曲线，当然倘若牵引车17在最佳的条件下具有足够的 动力来起动打包机70的话。在图4的特定情况下，空打包机70在其曲柄6处于位置A的 情况下起动，但是也可以使用其它起动位置，并且测量和绘制飞轮2的角速度ω (t)，如图4 中所示。在水平轴上示出曲柄6相对于其起动位置的相对角位置Θ。在左竖直轴上示出 飞轮2的角速度ω (t)，而在右竖直轴上示出飞轮2的相对应的动能。注意到，由于变速箱 传动比，飞轮2对于每次曲柄转动而言转动多次。仅示出在起动之后的曲柄6的第一次完 全旋转，所述第一次完全旋转与飞轮2的多次旋转相对应，例如，预定次数是在从18次旋转 至28次旋转的范围内。如可以参见图4,在曲柄6已经转动超过30°之后，在起动之后的 飞轮2的动能El是约10kJ，并且飞轮2的角速度ω 1是约llOrpm。当曲柄6已经转动超 过270°时，飞轮2的动能E2是约115kJ，并且飞轮2的角速度ω2是约380rpm。确切的数 字是不重要的，但是从该示例清楚的是在第一次冲击之前打包机70具有的时间越多，角速 度越大。在图4中所示的示例中，角速度比ω 2/ω 1是约380/110 = 3. 45,但是由于动能 (对于纯转动运动而言）与角速度的平方成比例，动能比Ε2/Ε1是约115/10 = 11. 5。该示 例示出，在柱塞13第一次将农作物物料18冲击到打包室80内之前，如与从不适宜的位置 起动比较，通过从适宜的起动位置（也称为"发动位置"）起动，飞轮2的动能可以而增大了 11. 5(多于十）倍，所述适宜的起动位置例如是图3中的曲柄位置C，所述不适宜的起动位 置例如是图3中的曲柄位置Α。注意到，至少对于曲柄6的第一次旋转而言，图4中所示的 动能曲线是以角Θ基本单调地增大。因而，Θ的值越大，则在"第一次冲击"之前，g卩，在柱 塞13到达其在打包室80中的远侧位置8之前，飞轮2具有的动能将越多。
[0086] 本发明的原理是提供一种打包机70,其中，在柱塞13第一次冲击打包室80中的 农作物物料18之前，或更准确地说，在柱塞13到达其远侧位置8 (参见图3)之前，由于打 包室中的农作物物料18的量会是可变化的量并且甚至会没有量，飞轮2已经得到足够的动 能。这通过以下方式获得：并非让飞轮2在关停时通过自身减慢，在该情况下曲柄6可以停 在任何位置中，而是将可控的制动力施加到飞轮2,这使得飞轮2和曲柄6将停在预定（适 宜）的发动位置范围内。
[0087] 预定的发动位置范围被限定为从使柱塞13到达其远侧位置8的曲柄位置开始沿 着向前方向F测量有至少90°且最大360°的角距离为止的曲柄6的角位置Θ的范围， 所述范围优选地是至少120°，优选地是至少150°，优选地是至少180°，优选地是至少 210°，优选地至少240°，优选地是至少270°，优选地是至少300°。角距离位置越大，飞 轮2在柱塞冲击之前将具有的能量越多。
[0088] 通过下一次从该适宜的发动位置起动，降低或者甚至完全消除起动问题的风险， 这是因为如以上在图4中所示等到当柱塞13到达农作物物料18时，飞轮2将已经得到足 够的动能来压缩农作物物料18和继续转动，换言之，飞轮2已经"幸免于"第一冲击。在第 一次压缩期间，飞轮2将损失其动能的一部分（例如，依据打包室80中的农作物物料18的 量和状态，损失的动能在0至75kJ的量级），但是由于从预定的发动位置起动，不论在第一 次压缩期间的能量损失如何，将保持足够量的动能，使得飞轮2将继续转动。飞轮2将典型 地在第一次压缩期间减速，直到当柱塞13已经达到其远侧位置8时的时刻为止，并且继而 飞轮2将再次加速以增加其用于下一次压缩的动能。由于曲柄6在第二次压缩之前已经几 乎完全旋转，曲柄6不但将恢复在第一次冲击期间的能量损失，而且将进一步加速等，并且 曲柄6在下一次旋转期间继续加速，直到飞轮2已经达到其公称速度（例如，1000 rpm)为 止。
[0089] 为了使飞轮2和曲柄6停在预定的发动位置范围内，打包机70被添加有制动系统 (例如，盘式制动系统40)以用于使飞轮2停止，并且添加有制动控制系统47以用于施加适 当的制动力。盘式制动器40可以以任何已知的方式被促动，例如，机械地、液压地、气动地 或电磁地被促动。
[0090] 在下文中，将参照图5至图9说明飞轮制动系统的第一示例。然后，将通过图10 和图11示出和说明打包机70在关停期间的动力学行为的数学模型。最后，将通过图12至 图16示出和说明某些实际的示例。
[0091] 飞轮盘式制动器布置：
[0092] 在图5和图6中示意性地示出飞轮和盘式制动器布置的示例。图5中所示的盘式 制动系统40是制动钳类型的盘式制动器。该制动钳类型的盘式制动器包括制动盘41和制 动钳51，所述制动钳51包括两个盘爪42,每个爪都具有制动衬块58,用于接触制动盘41的 侧面。盘式制动系统40在本技术领域中是公知的，并且因此在此不必进一步说明。也可以 使用其它类型的盘式制动器，例如，制动鼓类型的盘式制动器。注意到，图5和图6仅是示 意图，这些图未按比例绘制，而是仅示出本发明的原理。图7和图8示出变速箱组件的示例 的3D-CAD制图，所述变速箱组件包括变速箱46、飞轮2、安装到飞轮2的制动盘41和安装 到变速箱46的制动钳51，所述制动钳51布置成用于与制动盘41接合。制动钳类型的盘式 制动系统40具有以下优点，即，因为制动力与通过制动系统例如通过制动伺服装置放置在 制动衬块58上的压力成比例，可以更好地控制制动。图9是打包机70的示意图，所述打包 机70包括图5的飞轮和盘式制动器布置和制动控制器47。用于制动的命令可以通过本地 输入设备44或任选地通过连接到牵引车控制器14的远程输入设备45给出，所述牵引车控 制器14可连接到制动控制器47。在图9的示例中的制动钳51是经由液压管线54和控制 阀53流体地联接到打包机70的液压系统49的液压制动钳。可以包括两个或更多个活塞 的制动钳51也称为"多活塞"。制动力可经由控制阀53调节，所述控制阀53通过制动控制 器47控制，所述制动控制器47可以是集成的打包机控制器（未示出）的一部分。制动控 制器47可以例如是电子控制器，其适于使制动钳51在预定的制动力下起作用或不起作用， 所述预定的制动力可以是恒力或变力。连接到制动控制器47的还有至少一个传感器43， 其用于确定打包机70的参数，例如，曲柄6的角速度、飞轮2的角速度、曲柄6的角位置、飞 轮2的角位置、柱塞13的位置、柱塞13的速度。至少一个传感器43也可以是接近传感器， 例如，磁性传感器或感应传感器或IR传感器，用于感测何时曲柄6或柱塞13经过预定的位 置。
[0093] 数学模型：
[0094] 打包机70在关停期间的动力学行为可以借助数学公式说明，所述数学公式可以 被制动控制器47使用，用于预测打包机70的行为，以便确定用于开始制动的合适制动力和 /或合适时间，使得打包机70开始停在预定的发动位置范围内。当打包机70从牵引车PTO 15断开并且自由地运行时，能量不注入打包机70中，并且在打包机70减慢的同时可将以下 表达能量守恒的公式应用于打包机70 :
[0095] E动能+E压缩+E雜+E制动=常数（1)
[0096] 当不施加制动时
[0097] 首先考虑到不施加制动的情况，从而假定Eftra= 0。如图10中所示，在曲柄6的每 次转动中，最初存在于系统中（主要存在于飞轮2中）的动能Eaig的一部分通过打包室80 中的农作物物料18的压缩被转化成热，并且另一部分通过摩擦转化成热，它们分别指示为 Emt!和Ewf。通过在两个时间实例处推定公式（1)，其中，曲柄6已经完成一次全转动，并且 假定在第一角度范围内（例如，从90°至0° )发生压缩和假定在第二角度范围内（例如， 从360°至90° )发生摩擦，则公式⑴变成：
[0098] Δ E动能=E压缩+E摩擦 ⑵
[0099] 该公式可以分成两个部分：
[0100] ΛE动能I = E压缩 （3)，（对于在90°至0°的范围内的Θ而言）
[0101] ΔΕ动能2 = E雜 （4)，（对于在36〇°至9〇°的范围内的Θ而言）
[0102] 通过进一步假定打包机70的所有运动部件（例如，飞轮2、变速箱46、轴3、曲柄6、 柱塞13,等等）的惯性在以与曲柄相同的速度转动的假想飞轮中被集中，我们可以这样写：
[0103] E动能（t) = kl · ω2(?) (5)
[0104] kl是用于特定的打包机70的常数，并且可以经实验确定，
[0105] ω (t)是曲柄（和假想飞轮的）的角速度，并且等于曲柄角的时间导数，ω (t)= d Θ ⑴ /dt〇
[0106] 数学模型进一步基于以下假设，即，经过每个循环的压缩能和摩擦能都可以通过 以下公式被近似得到：
[0107] E压缩=k21+k22 · ω (tQ) (6)，tQ是压缩开始的时间，
[0108] E摩擦=k31+k32 · ω U1) (7)，心是压缩结束的时间，
[0109] k21和k22是与打包室80中的农作物物料18的量和可压缩性有关的系数，这些系 数会连续地改变，但是假定仅缓慢地改变，以便使上一次转动的系数可以用于推定出用于 下一次转动的压缩能Ems。在执行每次压缩之后，系数可以被更新以用于接下来的预测。
[0110] k31和k32是与打包机70的摩擦有关的系数，这些系数依据打包机70的磨损而假 定具有非常大的时间常数（例如，周、月、年）。
[0111] -旦这些系数已知（例如，经实验确定），可以通过使用这些公式预测在下一次曲 柄转动中将损失多少动能。更具体地，可以计算是否留下足够的动能来用于"幸免于"下一 次转动。
[0112] 当施加制动时
[0113] 当从时间L开始到时间12为止向飞轮2施加制动力Fwa⑴时，由于制动力而转 化成热的动能Eaig等于：
[0114]
[0115] k4是与制动系统有关的常数，并且可以经实验确定。Fftra (t)是施加到制动盘41 的制动力，F制动（t)可以是常数，或会随时间而改变。
[0116] 由于公式