工程機(jī)械及其發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、控制系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及工程機(jī)械中發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)的匹配領(lǐng)域，具體地，設(shè)及一種工程機(jī) 械及其發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、控制系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 大型工程機(jī)械中廣泛使用液壓系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)，例如起重機(jī)作業(yè)時(shí)，需要變幅油缸W及伸縮油缸進(jìn)行液壓驅(qū)動(dòng)。在具體工作中，操作人員一般都是把先導(dǎo)手柄操作至最大，并 且發(fā)動(dòng)機(jī)油口踩到最大，從而達(dá)到最大的效率進(jìn)行工作，運(yùn)樣帶來(lái)的后果是發(fā)動(dòng)機(jī)與液壓 系統(tǒng)并不匹配，發(fā)動(dòng)機(jī)很多功率沒(méi)有做功，從而提高了能耗，不利于節(jié)能。并且在負(fù)載變化 時(shí)（比如進(jìn)行變幅操作），液壓系統(tǒng)扭矩增大，在發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩不滿足時(shí)，就會(huì)掉速W滿足扭 矩的增加，當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)比較大時(shí)，就會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)焰火，從而帶來(lái)安全危險(xiǎn)。即在起重作業(yè)時(shí)， 發(fā)動(dòng)機(jī)與液壓系統(tǒng)的功率存在匹配的問(wèn)題，基于W上的工況，提供一種根據(jù)匹配液壓系統(tǒng) 所需功率和發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的方法具有積極意義。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中的功率匹配技術(shù)為功率極限控制：即根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降程度去調(diào) 節(jié)累的排量，從而使累功率與發(fā)動(dòng)機(jī)功率進(jìn)行匹配，從而避免發(fā)動(dòng)機(jī)焰火。但是運(yùn)種被動(dòng)的 控制技術(shù)唯一的作用是防止發(fā)動(dòng)機(jī)焰火，從而不至于中斷吊裝作業(yè)。作用單一，匹配效果 差D

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可W根據(jù) 液壓系統(tǒng)的工況對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率進(jìn)行匹配調(diào)節(jié)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)的匹配效果好。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供一種工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)使 用本發(fā)明提供的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器。
[0006] 本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，該控制方法可W根 據(jù)液壓系統(tǒng)的工況對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率進(jìn)行匹配調(diào)節(jié)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)的匹配效果好。
[0007] 本發(fā)明的還一個(gè)目的是提供一種工程機(jī)械，該工程機(jī)械使用本發(fā)明提供的發(fā)動(dòng)機(jī) 控制系統(tǒng)。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，該發(fā)動(dòng)機(jī)控 制器包括：接收模塊，該接收模塊用于接收所述工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)的主閥先導(dǎo)壓力信號(hào) 和負(fù)載壓力信號(hào)W及驅(qū)動(dòng)所述液壓系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速信號(hào)；運(yùn)算模塊，該運(yùn)算模塊 用于根據(jù)所述液壓系統(tǒng)的主閥先導(dǎo)壓力值、負(fù)載壓力值和所述發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速值得出與 所述液壓系統(tǒng)所需的功率和扭矩相匹配的所述發(fā)動(dòng)機(jī)的理想轉(zhuǎn)速值，W及控制模塊，該控 制模塊用于將所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制為所述理想轉(zhuǎn)速值。
[0009] 優(yōu)選地，所述運(yùn)算模塊包括：計(jì)算模塊，該計(jì)算模塊用于根據(jù)所述主閥先導(dǎo)壓力 值、所述負(fù)載壓力值和所述發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速值，計(jì)算出與所述液壓系統(tǒng)所需的功率和扭 矩相匹配的所述液壓系統(tǒng)所需的主累負(fù)載功率值和主累負(fù)載轉(zhuǎn)矩值；W及查詢模塊，該查 詢模塊用于根據(jù)所述主累負(fù)載功率值和所述主累負(fù)載轉(zhuǎn)矩值對(duì)照預(yù)存的所述發(fā)動(dòng)機(jī)的萬(wàn) 有特性曲線，查詢得出所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述理想轉(zhuǎn)速值。
[0010] 優(yōu)選地，所述計(jì)算模塊通過(guò)公式
計(jì)算所述主累負(fù)載功率值和所 述主累負(fù)載轉(zhuǎn)矩值，其中，V為主累排量；Q為所述液壓系統(tǒng)的主累輸出流量，N為所述發(fā)動(dòng) 機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，P1為所述主閥先導(dǎo)壓力值，AP為所述液壓系統(tǒng)的主累輸出壓力，P2為所述 負(fù)載壓力值，P為所述主累負(fù)載功率值，T為所述主累負(fù)載轉(zhuǎn)矩值，kl，k3,k4為比例系數(shù)， k2為主閥的前后壓差。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制系 統(tǒng)包括第一檢測(cè)裝置，該第一檢測(cè)裝置用于檢測(cè)所述工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)的所述主閥先導(dǎo) 壓力值；第二檢測(cè)裝置，該第二檢測(cè)裝置用于檢測(cè)所述液壓系統(tǒng)的負(fù)載壓力值；第Ξ檢測(cè) 裝置，該第Ξ檢測(cè)裝置用于檢測(cè)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速值，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制器 為本發(fā)明提供的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器；所述第一檢測(cè)裝置、所述第二檢測(cè)裝置和所述第Ξ檢測(cè)裝 置分別與所述接收模塊電連接，W及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)，所述控制模塊與所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速控制機(jī)構(gòu)電連接W控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0012] 優(yōu)選地，所述第一檢測(cè)裝置為設(shè)置在所述液壓系統(tǒng)的主閥先導(dǎo)油路上的壓力傳感 器。
[0013] 優(yōu)選地，所述第二檢測(cè)裝置為設(shè)置在連接所述液壓系統(tǒng)的主閥工作油路上的壓力 傳感器。
[0014] 優(yōu)選地，所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)具有控制接口，所述控制模塊通過(guò)CAN總線連 接至所述控制接口。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，該控制方法包括 檢測(cè)步驟，在該檢測(cè)步驟中，檢測(cè)所述工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)的主閥先導(dǎo)壓力信號(hào)和負(fù)載壓 力信號(hào)W及驅(qū)動(dòng)該液壓系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速信號(hào)；運(yùn)算步驟，在該運(yùn)算步驟中，根據(jù)所 述液壓系統(tǒng)的主閥先導(dǎo)壓力值、負(fù)載壓力值W及所述發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速值，得出與所述液 壓系統(tǒng)所需的功率和扭矩相匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)的理想轉(zhuǎn)速值，W及控制步驟，在該控制步驟中， 將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制為所述理想轉(zhuǎn)速值。
[0016] 優(yōu)選地，在所述運(yùn)算步驟中，首先，根據(jù)所述主閥先導(dǎo)壓力值、所述負(fù)載壓力值和 所述發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速值計(jì)算出所述液壓系統(tǒng)的主累負(fù)載功率值和主累負(fù)載轉(zhuǎn)矩值；然 后，根據(jù)所述主累負(fù)載功率值和所述主累負(fù)載轉(zhuǎn)矩值對(duì)照預(yù)存的所述發(fā)動(dòng)機(jī)的萬(wàn)有特性曲 線，查詢得出所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述理想轉(zhuǎn)速值。
[0017]優(yōu)選地，通過(guò)公式
計(jì)算所述主累負(fù)載功率值和所述主累負(fù)載轉(zhuǎn) 矩值，其中，V為主累排量；Q為所述液壓系統(tǒng)的主累輸出流量，N為所述發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，P1為所述主閥先導(dǎo)壓力值，AP為所述液壓系統(tǒng)的主累輸出壓力，P2為所述負(fù)載壓力值，P 為所述主累負(fù)載功率值，T為所述主累負(fù)載轉(zhuǎn)矩值，kl，k3,k4為比例系數(shù)，k2為主閥的前 后壓差。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的還一方面，提供一種工程機(jī)械，該工程機(jī)械包括本發(fā)明提供的發(fā)動(dòng) 機(jī)控制系統(tǒng)。
[0019]優(yōu)選地，所述工程機(jī)械為液壓起重機(jī)。
[0020] 通過(guò)上述技術(shù)方案，主閥先導(dǎo)壓力通過(guò)對(duì)主閥開度的控制可W與作為變量累的液 壓系統(tǒng)主累的排量變化建立關(guān)系，即，能夠結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速確定液壓系統(tǒng)主累的輸出流量， 而液壓系統(tǒng)的負(fù)載壓力可W與主累的輸出壓力建立關(guān)系，從而確定出此時(shí)液壓系統(tǒng)主累所 需要的功率，繼而通過(guò)將發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)為與液壓系統(tǒng)所需的功率和轉(zhuǎn)矩相配匹，從而使得工 程機(jī)械的能耗和安全性有效提升。
[0021] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予W詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0023]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式提供的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式提供的工程機(jī)械的液壓原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] W下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[00%] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法、實(shí)現(xiàn)該控制方法的控 制系統(tǒng)、應(yīng)用在該控制系統(tǒng)的控制器1W及使用該控制系統(tǒng)的工程機(jī)械，該工程機(jī)械可W 為液壓起重機(jī)。其中如圖2所示，本實(shí)施方式提供的工程機(jī)械使用的液壓系統(tǒng)包括由發(fā)動(dòng) 機(jī)8驅(qū)動(dòng)的主累7,控制液壓系統(tǒng)工作的主閥6,該主閥6為與主累7連通的比例先導(dǎo)閥，其 具有調(diào)節(jié)閥口開度的先導(dǎo)油路，該先導(dǎo)油路內(nèi)具有先導(dǎo)累51和先導(dǎo)手柄52,從而通過(guò)先導(dǎo) 手柄52的操作可W通過(guò)先導(dǎo)壓力控制主閥的閥口開度，從而控制液壓系統(tǒng)主累的排量和 輸出流量。其中，主累7為變量累，即排量可變。工程機(jī)械的各種工作油路均連接到主閥上， W通過(guò)主閥進(jìn)行切換作業(yè)。運(yùn)種液壓系統(tǒng)為本領(lǐng)域公知，在此不再做過(guò)多寶述。
[0027] 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)的實(shí)時(shí)匹配，本發(fā)明提供的工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)控制 方法包括檢測(cè)步驟，在該檢測(cè)步驟中，檢測(cè)工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)的主閥先導(dǎo)壓力信號(hào)、負(fù)載 壓力信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速信號(hào)；運(yùn)算步驟，在該運(yùn)算步驟中，根據(jù)液壓系統(tǒng)的主閥先導(dǎo) 壓力值PI和負(fù)載力值P2w及發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速值得出與液壓系統(tǒng)所需的功率和扭矩相匹 配的發(fā)動(dòng)機(jī)的理想轉(zhuǎn)速值，W及控制步驟，在該控制步驟中，將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制為理想轉(zhuǎn) 速值。
[0028] 其中在本發(fā)明的技術(shù)方案中，主閥先導(dǎo)壓力通過(guò)對(duì)主閥開度的控制可W與作為變 量累的液壓系統(tǒng)主累的排量變化建立關(guān)系，即，能夠結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速確定液壓系統(tǒng)主累的 輸出流量，而液壓系統(tǒng)的負(fù)載壓力可W與主累的輸出壓力建立關(guān)系，從而確定出此時(shí)液壓 系統(tǒng)主累所需要的功率，繼而通過(guò)將發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)為與液壓系統(tǒng)所需的功率和轉(zhuǎn)矩相配匹， 從而使得工程機(jī)械的能耗和安全性有效提升。目P，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種隨液壓系統(tǒng)的工況變 化使得油口自動(dòng)跟隨的技術(shù)方案，不行操作人員對(duì)油口進(jìn)行操作來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，換言 之，本技術(shù)方案可W使發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)跟蹤負(fù)載變化，達(dá)到事前干預(yù)的功能，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)與液 壓系統(tǒng)匹配，有效提高作業(yè)性能、操作性能，并很好的實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能。
[0029] 為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)種控制方法，如圖1所示，本發(fā)明提供的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)統(tǒng)包括第一 檢測(cè)裝置2,該第一檢測(cè)裝置2用于檢測(cè)工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)的主閥先導(dǎo)壓力值P1 ;第二檢 測(cè)裝置3,該第二檢測(cè)裝置3用于檢測(cè)液壓系統(tǒng)的負(fù)載壓力值P2 ;第Ξ檢測(cè)裝置5,該第Ξ 檢測(cè)裝置5用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速值，W及發(fā)動(dòng)機(jī)控制器1和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)4。
[0030] 其中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器1包括接收模塊11，該接收模塊用于接收工程機(jī)械的液壓系 統(tǒng)的主閥先導(dǎo)壓力信號(hào)、負(fù)載壓力信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速值；運(yùn)算模塊12,該運(yùn)算模塊 用于根據(jù)液