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CN102251546A - 一种降低挖掘机发动机油耗的控制方法 - Google Patents

一种降低挖掘机发动机油耗的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种降低挖掘机发动机油耗的控制方法，其中，包括：设定一溢流压力值P0；通过系统主泵的压力传感器实时检测出系统的液压压力值P，并将其传送给系统控制器；系统控制器计算得出系统液压压力值P与设定的溢流压力值P0间的差值，并经微分计算得出系统压力变化率△P；由系统控制器对发动机的转速进行调节，确保系统压力维持在溢流压力值附近，从而达到减少溢流流量，降低发动机油耗的目的。本发明降低挖掘机发动机油耗的控制方法可根据挖掘机工作负荷，自动控制液压泵的输出功率，使得液压泵输出功率与挖掘机实际工作需求功率相匹配，降低了发动机的油耗，节约了能源。

Description

一种降低挖掘机发动机油耗的控制方法
技术领域
本发明涉及液压挖掘机控制技术领域，尤其涉及一种降低挖掘机发动机油耗的控制方法。
背景技术
在日常的建筑过程施工生产中，挖掘机作为一种常用的工程机械，被广泛应用于房屋建筑的地基开挖及完工后的清理、城市管道铺设、农田水利建设等场合，具有施工灵活、效率高的优点。所谓挖掘机在现代主要是指液压挖掘机，一般由工作装置、回转装置、驾驶室、行走装置和控制装置等部分组成，上述装置动作由挖掘机的动力机构提供动力，挖掘机的动力机构主要由发动机和液压泵组成，发动机带动液压泵旋转，液压泵出口的压力油通过工作阀芯分配给各个工作装置，压力油做功后的低压油回到液压油箱。
液压挖掘机的液压系统从液压泵的形式来分可以分成定量泵和变量泵，定量泵的挖掘机在正常工作过程中，发动机维持恒定转速向系统提供液压压力以供挖掘机对外做功，液压泵产生的流量正比于发动机转速，而系统压力正比于转速的平方。因此，如果发动机运转速度过高，而挖机工作时负荷又不足，势必有相当大一部分液压油经溢流回路流回液压油箱中，造成发动机产生多余无用功；如果发动机转速过低，而挖掘机满负荷工作时，液压泵因转速过低，又无法向系统提供足够的流量和压力，致使挖掘机工作效率下降。鉴于上述状况，目前解决定量泵挖掘机发动机转速与工作时需求流量与压力的匹配问题，主要是通过培养挖掘机操作者的技能，凭借其个人操作经验，来选择合适发动机转速，所以挖掘机操作手的经验不同，挖掘机的油耗也有所不同。实际上，挖掘机在整个工作过程中，各个阶段需求的液压流量是不一样的，当挖掘机进行复合动作或负重工作时，对系统压力及流量需求量增加，当挖掘机进行单一动作或卸载等轻负荷动作时，对系统压力及流量需求量减小，如果在这一系列过程中发动机维持恒定转速，势必存在一部分能量因负荷不足而浪费掉。这种通过借助人为经验来选择发动机的工作转速，不科学，也不实用，更不适合推广使用。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种降低挖掘机发动机油耗的控制方法，可以维持定量泵挖掘机液压系统压力恒定，使发动机的转速随负荷的变化而自动调节，可根据挖掘机工作负荷，自动控制液压泵的输出功率，使得液压泵输出功率与挖掘机实际工作需求功率相匹配。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种降低挖掘机发动机油耗的控制方法，其中，包括：
设定一溢流压力值P0；
通过系统主泵的压力传感器实时检测出系统的液压压力值P，并将其传送给系统控制器；
系统控制器计算得出系统液压压力值P与设定的溢流压力值P0间的差值，并经微分计算得出系统压力变化率△P；
由系统控制器对发动机的转速进行调节，确保系统压力维持在溢流压力值附近，从而达到减少溢流流量，降低发动机油耗的目的。
上述降低挖掘机发动机油耗的控制方法，其中，还包括：
如果经发送修正数据△P后，发动机的转速达到人为设定的上限值时，系统控制器将发出转速受限警告，提醒操作者提高发动机转速受限上限值。
上述降低挖掘机发动机油耗的控制方法，其中，系统控制器通过显示屏及喇叭发出转速受限警告。
上述降低挖掘机发动机油耗的控制方法，其中，当挖掘机对外工作，流量需求量增大，系统压力有下降时，系统控制器向发动机的油门发出加速控制指令，促使发动机加速运转，补充系统流失的流量，恢复损失的压力；
当挖掘机工作负荷减小，动作减慢或停止工作时，系统压力瞬间上升，系统控制器向发动机的油门发出减速控制指令，促使发动机迅速减速运转，降低液压油泵的输出流量，使系统压力降低至溢流压力值附近。
与已有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、由于挖掘机在不工作的状况下，系统压力已达到恒定值，发动机处于低速运转，减小流量进行保压状态，从而大大降低了发动机的油耗，节约了能源，相比传统控制方式中的发动机恒速工作，可以节约燃油5~10%，并且由于挖掘机发动机非全时高速运转，对于延长发动机寿命，降低其故障率有一定的促进作用；
2、挖掘机将根据工作负荷的变化，自动调节发动机的转速，以满足工作的需求，该控制过程中无须人工操作，节省大量人力；
3、由于挖掘机在不工作时，仅维持系统压力，转速很低，故而解决了以往发动机不工作时的高速旋转而冒黑烟的问题，降低了挖掘机的故障率；
4、由于发动机的转速是根据外界工作负荷的变化而自动调节，所以对每个档位的转速没有实际意义的需求规定，因此，可以取消发动机转速的标定工作，降低调试时间，缩短挖掘机的生产节拍，提高挖掘机的生产效率；
5、由于挖掘机系统工作压力基本上不会高出溢流压力设定值，故此溢流回路的流量微乎其微，液压油温上升得到缓解。
附图说明
图1是本发明降低挖掘机发动机油耗的控制方法的系统结构示意图；
图2是本发明降低挖掘机发动机油耗的控制方法的流程示意框图；
图3是本发明降低挖掘机发动机油耗的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合原理图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明降低挖掘机发动机油耗的控制方法就是在现有的液压挖掘机的动力机构和控制装置的基础上实现的，动力机构具体包括发动机1和主泵2，发动机1带动主泵2旋转，控制装置即系统控制器CPU3，CPU3分别通过转速传感器4、油门5与发动机1连接，CPU3还通过压力传感器6与液压泵2连接。
如图2所示，本发明降低挖掘机发动机油耗的控制方法具体包括：设定一溢流压力值P0；通过系统主泵2的压力传感器6实时检测出系统的液压压力值P，并将其传送给系统控制器3；系统控制器3计算得出系统液压压力值P与设定的溢流压力值P0间的差值，并经微分计算得出系统压力变化率△P；由系统控制器3对发动机1的转速进行调节，确保系统压力维持在溢流压力值附近，从而达到减少溢流流量，降低发动机油耗的目的。定量泵挖掘机的发动机1转速随负载的变化而变化，当挖掘机对外工作，流量需求量增大，系统压力有下降时，系统控制器3向发动机1的油门5发出加速控制指令，促使发动机1加速运转，补充系统流失的流量，恢复损失的压力；当挖掘机工作负荷减小，动作减慢或停止工作时，系统压力瞬间上升，系统控制器3向发动机1的油门5发出减速控制指令，促使发动机1迅速减速运转，降低主泵2的输出流量，使系统压力降低至溢流压力值附近。在此工作期间，如果发动机1工作速度低于或等于发动机最小怠速值，系统压力仍无法降低至指定压力值或发动机1已经达到人为设定的最高转速，仍无法达到指定压力值要求，控制器3则发出相应报警信息，要求操作者进行检查或改变某些参数以恢复系统压力。
具体地，如图3所示，设定一溢流压力值P0，并设定系统压力值为P0时发动机的转速为N0。从发动机开始运转，发动机的实际转速Na，判断Na是否大于0，是的话继续判断系统压力P是否小于P0，是的话控制器让发动机加速，发动机加速确认后将发动机转速Na与N0作比较，只要Na<N0就使得发动机加速，直至相同便开始判断系统压力值P；系统压力值P如果大于P0，发动机减速运转，直至P与P 0相同后维持发动机转速Na，假如发动机降速至低于或等于发动机最小怠速值N后系统压力仍无法降低至指定压力值或发动机已经达到人为设定的最高转速，仍无法达到指定压力值要求，转至故障处理。
综上所述，本发明降低挖掘机发动机油耗的控制方法可根据挖掘机工作负荷，自动控制液压泵的输出功率，使得液压泵输出功率与挖掘机实际工作需求功率相匹配，降低了发动机的油耗，节约了能源。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何对该降低挖掘机发动机油耗的控制方法进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (4)

1.一种降低挖掘机发动机油耗的控制方法，其特征在于，包括：
设定一溢流压力值P0；
通过系统主泵的压力传感器实时检测出系统的液压压力值P，并将其传送给系统控制器；
系统控制器计算得出系统液压压力值P与设定的溢流压力值P0间的差值，并经微分计算得出系统压力变化率△P；
由系统控制器对发动机的转速进行调节，确保系统压力维持在溢流压力值附近，从而达到减少溢流流量，降低发动机油耗的目的。
2.根据权利要求1所述的降低挖掘机发动机油耗的控制方法，其特征在于，还包括：
如果经发送修正数据△P后，发动机的转速达到人为设定的上限值时，系统控制器将发出转速受限警告，提醒操作者提高发动机转速受限上限值。
3.根据权利要求2所述的降低挖掘机发动机油耗的控制方法，其特征在于，系统控制器通过显示屏及喇叭发出转速受限警告。
4.根据权利要求1所述的降低挖掘机发动机油耗的控制方法，其特征在于，
当挖掘机对外工作，流量需求量增大，系统压力有下降时，系统控制器向发动机的油门发出加速控制指令，促使发动机加速运转，补充系统流失的流量，恢复损失的压力；
当挖掘机工作负荷减小，动作减慢或停止工作时，系统压力瞬间上升，系统控制器向发动机的油门发出减速控制指令，促使发动机迅速减速运转，降低液压油泵的输出流量，使系统压力降低至溢流压力值附近。
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