專利名稱：主泵變功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機械領(lǐng)域，特別涉及ー種主泵變功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著能源的日益緊缺和人們對環(huán)保要求的不斷提高，大功率工程機械的節(jié)能性指標越來越受到關(guān)注。工作中外載荷變化劇烈是工程機械最突出的特點，尤其是大型挖掘機。與外載荷相對應，實現(xiàn)壓力、流量和功率的節(jié)能綜合控制，可以使液壓系統(tǒng)和發(fā)動機的匹配獲得盡可能高的工作效率和合理的燃油經(jīng)濟性。目前，挖掘機一般根據(jù)動カ模式對主泵電流進行調(diào)節(jié)，使主泵在該模式下恒功率工作。一般而言，挖掘機的主要工作內(nèi)容是裝車，在裝車過程中，每ー個單斗循環(huán)周期可以分為挖掘-堤升-卸載-復位四個動作。在同樣的エ況下，每ー個動作的負載情況也不盡 相同。其中，挖掘與提升過程所需的功率較高，卸載和復位過程所需的功率相對較低。而現(xiàn)有挖掘機，只是根據(jù)外在エ況對主泵進行功率設(shè)定，在整個單斗循環(huán)過程中主泵的調(diào)節(jié)電流是不變的，即主泵的功率不變，這樣勢必造成卸載和復位兩個動作中的功率損失，浪費能源。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出ー種主泵變功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有挖掘機在單斗循環(huán)過程中因主泵功率恒定導致的卸載和復位兩個動作中能源浪費的問題。ー個方面，本發(fā)明提供了ー種主泵變功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于挖掘機，包括動作信息檢測單元，用于實時檢測挖掘機車斗的當前動作信息；控制器，與動作信息檢測單元相連接，用于實時接收動作信息，井根據(jù)該動作信息確定該挖掘機車斗的當前動作狀態(tài)，以及根據(jù)該車斗的當前動作狀態(tài)對應調(diào)節(jié)挖掘機的主泵電流。進ー步地，上述調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，控制器包括電流調(diào)節(jié)單元，用于在挖掘機車斗的動作狀態(tài)為挖掘或提升狀態(tài)時，將主泵電流調(diào)節(jié)為第一工作電流；挖掘機車斗的動作狀態(tài)為卸載或復位狀態(tài)時，將主泵電流調(diào)節(jié)為第二工作電流；并且，第一工作電流大于第二工作電流。進ー步地，上述調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，控制器包括電流調(diào)節(jié)單元，用于在挖掘機車斗由提升狀態(tài)切換為卸載狀態(tài)時，將主泵電流調(diào)節(jié)為第二工作電流，持續(xù)設(shè)定時間后，再將主泵電流調(diào)節(jié)為第一工作電流；第一工作電流大于第二工作電流。進ー步地，上述調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，設(shè)定時間為2-3秒。進ー步地，上述調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，動作信息檢測單元包括壓カ獲取模塊，用于實時獲取與主泵相連接的液控閥的先導油路入口處的壓カ值。由于挖掘機的車斗處于挖掘和提升狀態(tài)時，所需的主泵功率較高；處于卸載和復位狀態(tài)時，所需的主泵功率相對較低，所以本系統(tǒng)根據(jù)挖掘機車斗的動作狀態(tài)對主泵電流進行調(diào)節(jié)，以節(jié)約能源。
另ー方面，本發(fā)明還提供了ー種主泵變功率調(diào)節(jié)方法，用于挖掘機。該方法包括如下步驟動作信息檢測步驟，實時檢測挖掘機車斗的當前動作信息；動作狀態(tài)確定步驟，根據(jù)動作信息確定該挖掘機車斗的當前動作狀態(tài)；電流調(diào)節(jié)步驟，根據(jù)車斗的當前動作狀態(tài)對應調(diào)節(jié)挖掘機的主泵電流。進ー步地，上述調(diào)節(jié)方法中，電流調(diào)節(jié)步驟進ー步包括挖掘機車斗的動作狀態(tài)為挖掘或提升狀態(tài)時，將主泵電流調(diào)節(jié)為第一工作電流；挖掘機車斗的動作狀態(tài)為卸載或復位狀態(tài)時，將主泵電流調(diào)節(jié)為第二工作電流；第一工作電流大于第二工作電流。
進ー步地，上述調(diào)節(jié)方法中，調(diào)節(jié)步驟進一歩包括挖掘機車斗由提升狀態(tài)切換為卸載狀態(tài)時，將主泵的電流調(diào)節(jié)為第二工作電流，持續(xù)設(shè)定時間后，將主泵電流調(diào)節(jié)為第一工作電流；第一工作電流大于第二工作電流。進ー步地，上述調(diào)節(jié)方法中，設(shè)定時間為2-3秒。進ー步地，上述調(diào)節(jié)方法中，動作信息檢測步驟進一歩包括實時獲取與主泵相連接的液控閥的先導油路入口處的壓カ值。本發(fā)明中的主泵變功率調(diào)節(jié)方法的原理與上述系統(tǒng)原理相似，所以該方法具有上述系統(tǒng)的所有效果。


構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進ー步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中圖I為本發(fā)明主泵變功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明主泵變功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)實施例中，控制器的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明主泵變功率調(diào)節(jié)方法第一實施例的流程圖；圖4為本發(fā)明主泵變功率調(diào)節(jié)方法第一實施例的又一流程圖；圖5為本發(fā)明主泵變功率調(diào)節(jié)方法第二實施例的流程圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。參見圖1，圖中示出了本發(fā)明主泵變功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的第一優(yōu)選實施例，下面以該系統(tǒng)用于挖掘機為例，對其結(jié)構(gòu)進行詳細說明。參見圖2及結(jié)合相關(guān)技術(shù)可知，挖掘機一般包括依次連接的發(fā)動機(圖中未示出)、主泵3和液控閥5。發(fā)動機帶動主泵3轉(zhuǎn)動，以使主泵3向液控閥5所在的液壓管路提供液壓油，該液壓油驅(qū)動該挖掘機的車斗進行挖掘、提升、卸載和復位動作。如圖所示，本實施例至少包括動作信息檢測單元6和控制器2。其中，動作信息檢測單元6用于實時檢測挖掘機車斗的當前動作信息；控制器2與動作信息檢測單元6相連接，用于實時接收車斗的當前動作信息，井根據(jù)該動作信息確定該挖掘機車斗的當前動作狀態(tài)，以及根據(jù)該車斗的當前動作狀態(tài)對應調(diào)節(jié)挖掘機的主泵電流。其中，挖掘機車斗的動作狀態(tài)包括重載狀態(tài)和輕載狀態(tài)。其中，重載狀態(tài)包括挖掘和提升狀態(tài)，輕載狀態(tài)包括卸載和復位狀態(tài)。由于挖掘和提升狀態(tài)所需的主泵功率較高，卸載和復位狀態(tài)所需的主泵功率相對較低，所以，本實施例根據(jù)車斗的當前動作狀態(tài)對應調(diào)節(jié)主泵電流，與現(xiàn)有技術(shù)中的在車斗的整個動作過程中主泵電流恒定相比，本實施例能夠有效節(jié)約能源。參見圖2，本實施例中的控制器2進ー步包括狀態(tài)判斷單元21和電流調(diào)節(jié)單元22。其中，狀態(tài)判斷単元21與動作信息檢測單元6相連接，用于接收動作信息檢測單元6檢測的車斗的動作信息，井根據(jù)該動作信息判斷該車斗當前的動作狀態(tài)。電流調(diào)節(jié)單元22與狀態(tài)判斷単元21相連接，用于接收車斗的當前動作狀態(tài)，井根據(jù)車斗的當前動作狀態(tài)對主泵3的電流進行調(diào)節(jié)。具體地，車斗的動作狀態(tài)為挖掘或提升狀態(tài)時，將主泵3的電流調(diào)節(jié)為第一工作電流；車斗的動作狀態(tài)為卸載或復位狀態(tài)時，將主泵3的電流調(diào)節(jié)為第二エ作電流；并且，第一工作電流大于第二工作電流。例如，在正比例控制系統(tǒng)中，當狀態(tài)判斷單元21確定車斗狀態(tài)為挖掘或提升狀態(tài)時，電流調(diào)節(jié)單元22將主泵3的調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)為500mA ;當狀態(tài)判斷單元21確定車斗狀態(tài) 為卸載或復位狀態(tài)時，電流調(diào)節(jié)單元22將主泵3的電流調(diào)節(jié)為400mA。可以看出，電流調(diào)節(jié)單元22根據(jù)車斗的動作狀態(tài)對主泵電流進行調(diào)節(jié)，在車斗的動作狀態(tài)為挖掘和提升狀態(tài)時，將主泵電流調(diào)高，在車斗的動作狀態(tài)為卸載和復位狀態(tài)時，將主泵電流調(diào)低，以使主泵功率與車斗的動作狀態(tài)相匹配，有效地節(jié)約能源。繼續(xù)參見圖2，圖中還示出了主泵變功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的第二優(yōu)選實施例。該實施例與第一實施例的區(qū)別在于電流調(diào)節(jié)單元22根據(jù)挖掘機車斗的動作切換狀態(tài)對主泵電流進行調(diào)節(jié)。具體地，狀態(tài)判斷単元21確定車斗的當前狀態(tài)，并在狀態(tài)由提升切換為卸載時，電流調(diào)節(jié)單元22將主泵電流調(diào)節(jié)為第二工作電流，第二工作電流持續(xù)設(shè)定時間后，電流調(diào)節(jié)単元22又將主泵電流調(diào)節(jié)為第一工作電流。此后，主泵3—直以第一工作電流運行。直到再次確定車斗由提升狀態(tài)切換為卸載狀態(tài)時，電流調(diào)節(jié)單元22會再次將主泵電流調(diào)節(jié)到第二工作電流，依此往復。其中，第一工作電流大于第二工作電流。需要說明的是第二工作電流的持續(xù)時間小于卸載和復位兩個動作所需的時間之和，即在車斗由復位狀態(tài)切換為挖掘狀態(tài)之前，電流調(diào)節(jié)單元22已將主泵3的電流調(diào)高。該方式可有效避免“先動作、后調(diào)節(jié)”的被動控制過程引起的主泵功率設(shè)定滯后的問題。經(jīng)大量實驗，主泵3的第二工作電流持續(xù)時間優(yōu)選為2 3秒。因為對于大多數(shù)挖掘機而言，卸載和復位過程所需的時間一般大于3秒，即在車斗進行挖掘動作之前已將主泵電流調(diào)高，避免了主泵功率滯后的問題。同時，在該時間內(nèi)，執(zhí)行機構(gòu)在動作切換過程中的波動較小，具有較好的穩(wěn)定性。例如，在正比例控制系統(tǒng)中，當挖掘機的車斗由提升狀態(tài)切換為卸載狀態(tài)時，電流調(diào)節(jié)單元22將主泵3的電流調(diào)節(jié)為400mA，該電流持續(xù)2_3秒后，電流調(diào)節(jié)單元22又將主泵3的電流調(diào)節(jié)為500mA。此后，主泵3 —直以500mA的電流運行，直至再次確定車斗的動作狀態(tài)由提升切換為卸載時，重復上述方法，對主泵電流進行調(diào)節(jié)，依次往復。本實施例中，動作信息檢測單元6包括壓カ獲取模塊61，用于實時獲取與主泵3相連接的液控閥5的先導油路入口處的壓カ值，并將該壓カ值發(fā)送給控制器2中的狀態(tài)判斷單元21，狀態(tài)判斷單元21根據(jù)該壓力值確定車斗的當前動作狀態(tài)。具體操作時，壓カ獲取單元61可以選擇壓カ傳感器，安裝在液控閥5的先導油路入口處。
由于先導油路可以控制液控閥5的閥芯移動，進而控制車斗完成挖掘、提升、卸載和復位動作，所以，通過檢測先導油路入口處的壓力值可以判斷車斗的當前動作狀態(tài)。此外，動作信息檢測裝置也可以為油缸位移檢測裝置，通過檢測油缸(動臂油缸、鏟斗油缸和斗桿油缸)的位移及變化情況，判斷挖掘機當前的動作類型。)本實施例根據(jù)裝車作業(yè)中車斗的具體動作狀態(tài)，對主泵功率進行調(diào)節(jié)，可以有效地節(jié)約能源。本領(lǐng)域人應當理解，控制器2還可以根據(jù)該挖掘機的動カ模式對主泵3的電流和/或與主泵3相連接的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。需要說明的是挖掘機作業(yè)前，操作人員ー般先選擇動カ模式，控制器2根據(jù)所選動カ模式對主泵電流和/或發(fā)動機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，車斗在所選動カ模式下進行挖掘、提升、卸載和復位動作。本實施例中的電流調(diào)節(jié)單元22可以在上述動カ模式調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上，又根據(jù)車斗的具體動作狀態(tài)對主泵電流作進ー步調(diào)節(jié)。參見圖3、圖4，圖中示出了本發(fā)明主泵變功率調(diào)節(jié)方法的第一優(yōu)選實施方式。下 面以該方法用于挖掘機為例，對其進行詳細說明。如圖3所示，該方法包括如下步驟動作信息檢測步驟SI，實時檢測挖掘機車斗的當前動作信息；動作狀態(tài)確定步驟S2，根據(jù)動作信息確定該挖掘機車斗的當前動作狀態(tài)；電流調(diào)節(jié)步驟S3，根據(jù)車斗的當前動作狀態(tài)對應調(diào)節(jié)挖掘機的主泵電流。其中，車斗的動作狀態(tài)包括挖掘、提升、卸載和復位四個狀態(tài)，根據(jù)車斗當前的動作狀態(tài)調(diào)節(jié)主泵電流，以節(jié)約能源。參見圖4，動作信息檢測步驟可以進ー步包括實時獲取與主泵相連接的液控閥的先導油路入口處的壓カ值。由于該壓力值和與主泵相連接的液控閥的閥芯位移存在對應關(guān)系，所以通過該壓カ值可以確定液控閥的閥芯位移，進而確定挖掘機車斗的當前動作狀態(tài)。當然，也可以通過其他常用方式獲取車斗的動作狀態(tài)，比如根據(jù)油缸位移等。應當理解，車斗的動作狀態(tài)為挖掘和提升狀態(tài)時所需的主泵功率較高，車斗的動作狀態(tài)為卸載和復位時所需的主泵功率較低。電流調(diào)節(jié)步驟S2根據(jù)車斗當前的動作狀態(tài)對主泵電流進行調(diào)節(jié)。具體地，參見圖4，當確定車斗的當前動作狀態(tài)為挖掘或提升狀態(tài)時，將主泵的電流調(diào)節(jié)為第一工作電流；當確定車斗的當前動作狀態(tài)為卸載或復位狀態(tài)時，將主泵的電流調(diào)節(jié)為第二工作電流；并且，第一工作電流大于第二工作電流。這樣可以使挖掘機在挖掘或提升動作時主泵的輸出功率較高，而在卸載或復位動作時主泵的輸出功率較低。與現(xiàn)有技術(shù)中的挖掘機在整個動作過程中，主泵一直保持較高的輸出功率相比，本實施例可以有效節(jié)約能源。參見圖5，圖中示出了本發(fā)明主泵變功率調(diào)節(jié)方法的第二優(yōu)選實施例。該實施例與第一實施例的區(qū)別在于根據(jù)車斗當前動作狀態(tài)調(diào)節(jié)主泵電流的方法不同。具體地，本實施例中，在挖掘機車斗的動作狀態(tài)由提升狀態(tài)切換為卸載狀態(tài)時，將主泵的電流調(diào)節(jié)為第二工作電流，第二工作電流持續(xù)設(shè)定時間后，將主泵電流調(diào)節(jié)為第一工作電流；第一工作電流大于第二工作電流。此后，主泵3—直以第一工作電流運行，直至再次檢測到挖掘機由提升狀態(tài)切換為卸載狀態(tài)時，再次將主泵3的電流調(diào)節(jié)到第二工作電流，如此往復。其中，第一工作電流大于第二工作電流。需要說明的是第二工作電流的持續(xù)時間小于卸載和復位兩個動作所需的時間之和，即在車斗由復位狀態(tài)切換為挖掘狀態(tài)之前，已將主泵電流調(diào)高，這樣可有效避免“先動作、后調(diào)節(jié)”的被動控制過程引起的主泵功率設(shè)定滯后的問題。經(jīng)大量實驗，第二工作電流的持續(xù)時間優(yōu)選為2 3秒。因為對于大多數(shù)挖掘機而言，卸載和復位過程所需的時間一般大于3秒，即在車斗進行挖掘動作之前已將主泵電流調(diào)高，避免了主泵功率設(shè)定滯后的問題。另外，由于該時間內(nèi)執(zhí)行機構(gòu)在動作切換的過程中波動較小，具有較好的穩(wěn)定性。調(diào)節(jié)方法實施例與上述調(diào)節(jié)系統(tǒng)實施例原理相似，相關(guān)之處可以相互參照。該調(diào)節(jié)方法實施例，根據(jù)挖掘機車斗的當前動作狀態(tài)對主泵電流進行調(diào)節(jié)，以使主泵功率與車斗的動作狀態(tài)相匹配，更好地節(jié)約能源。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種主泵變功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于挖掘機，其特征在于，包括 動作信息檢測單元(6)，用于實時檢測挖掘機車斗的當前動作信息； 控制器(2)，與所述動作信息檢測單元(6)相連接，用于實時接收所述動作信息，井根據(jù)該動作信息確定該挖掘機車斗的當前動作狀態(tài)，以及根據(jù)該車斗的當前動作狀態(tài)對應調(diào)節(jié)該挖掘機的主泵電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的主泵變功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(2)包括電流調(diào)節(jié)單元(22)，用于在 所述挖掘機車斗的動作狀態(tài)為挖掘或提升狀態(tài)時，將所述主泵電流調(diào)節(jié)為第一工作電流； 所述挖掘機車斗的動作狀態(tài)為卸載或復位狀態(tài)時，將所述主泵電流調(diào)節(jié)為第二工作電流；并且， 所述第一工作電流大于所述第二工作電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的主泵變功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(2)包括 電流調(diào)節(jié)單元(22)，用于在挖掘機車斗由提升狀態(tài)切換為卸載狀態(tài)時，對應將所述主泵電流調(diào)節(jié)為第二工作電流，持續(xù)設(shè)定時間后，再將所述主泵電流調(diào)節(jié)為第一工作電流；所述第一工作電流大于所述第二工作電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主泵變功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)定時間為2-3秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的主泵變功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述動作信息檢測單元(6)包括 壓カ獲取模塊(61)，用于實時獲取與所述主泵(3)相連接的液控閥(5)的先導油路入ロ處的壓カ值。
6.ー種主泵變功率調(diào)節(jié)方法，用于挖掘機，其特征在于，包括如下步驟 動作信息檢測步驟，實時檢測挖掘機車斗的當前動作信息； 動作狀態(tài)確定步驟，根據(jù)所述動作信息確定該挖掘機車斗的當前動作狀態(tài)； 電流調(diào)節(jié)步驟，根據(jù)車斗的當前動作狀態(tài)對應調(diào)節(jié)挖掘機的主泵電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的主泵變功率調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述電流調(diào)節(jié)步驟進ー步包括 所述挖掘機車斗的動作狀態(tài)為挖掘或提升狀態(tài)時，將所述主泵的電流調(diào)節(jié)為第一工作電流； 所述挖掘機車斗的動作狀態(tài)為卸載或復位狀態(tài)時，將所述主泵的電流調(diào)節(jié)為第二工作電流； 所述第一工作電流大于所述第二工作電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的主泵變功率調(diào)節(jié)方法，其特征在干，所述調(diào)節(jié)步驟進一歩包括 所述挖掘機車斗由提升狀態(tài)切換為卸載狀態(tài)時，將所述主泵電流調(diào)節(jié)為第二工作電流，持續(xù)設(shè)定時間后，將所述主泵電流調(diào)節(jié)為第一工作電流； 所述第一工作電流大于所述第二工作電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的主泵變功率調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述設(shè)定時間為2-3秒。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項所述的主泵變功率調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述動作信息檢測步驟進一歩包括 實時獲取與主泵相連接的液控閥的先導油路入口處的壓カ值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種主泵變功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法，用于挖掘機。其中，主泵變功率調(diào)節(jié)方法包括如下步驟動作信息檢測步驟，實時檢測挖掘機車斗的當前動作信息；動作狀態(tài)確定步驟，根據(jù)動作信息確定該挖掘機車斗的當前動作狀態(tài)；電流調(diào)節(jié)步驟，根據(jù)車斗的當前動作狀態(tài)對應調(diào)節(jié)挖掘機的主泵電流。本發(fā)明根據(jù)挖掘機車斗的當前動作狀態(tài)對主泵電流進行調(diào)節(jié)，以使主泵功率與車斗動作狀態(tài)相匹配，有效地節(jié)約能源。
文檔編號E02F9/22GK102828539SQ20121029228
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者李志鋒, 劉璇卿 申請人:三一重機有限公司