CN101358456A - 一种平地机控制方法、系统及平地机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种平地机控制方法，包括以下步骤：监测平地机不同工况时的负载大小；将监测的负载大小与预先设定的负载大小比较，根据比较结果选择对应的特性曲线；控制电喷发动机按选择的特性曲线运行。本发明还提供一种平地机控制系统和包含所述控制系统的平地机。所述平地机的电喷发动机的电子控制单元存储两组以上特性曲线。当平地机的负载大小不同时，平地机选择不同的特性曲线，电喷发动机运行不同的特性曲线。因此一个转速值可以对应多个功率值和扭矩值。本发明所提供的平地机实现了不同负载时电喷发动机输出不同功率和扭矩，满足平地机不同运行工况的要求，达到节能和提高工作质量的目的。

Description

一种平地机控制方法、系统及平地机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种平地机控制方法、系统及平地机。

背景技术

平地机是一种进行土地整形作业的公路施工机械。目前大部分平地机的电动机采用电喷发动机。电喷发动机驱动平地机的铲土刮刀进行土地整形。

电喷发动机的核心是电子控制单元。电子控制单元存储电喷发动机的特性曲线，根据所述特性曲线的参数控制电喷发动机的运行。所述特性曲线包括转速-功率特性曲线和转速-扭矩特性曲线。所述转速-功率特性曲线是以转速为横坐标，功率为纵坐标。所述转速-扭矩特性曲线是以转速为横坐标，扭矩为纵坐标。

平地机包括速度传感器。所述速度传感器监测平地机运行过程中的车速，发送所述车速至所述电子控制单元。所述电子控制单元根据存储的特性曲线选择车速对应的功率和扭矩，控制电喷发动机输出所述功率和扭矩。

电喷发动机出厂时只储存了一组特性曲线，即一组转速-功率特性曲线，一组转速-扭矩特性曲线。当电喷发动机只存储一组所述特性曲线时，一个转速对应唯一的功率和唯一的扭矩。

但是不同工况下，平地机工作时的负载大小是不同的，不同负载需要电喷发动机输出不同的功率和扭矩。电喷发动机只有一组特性曲线，不论平地机负载如何变化，同一转速下电喷发动机输出固定的功率和扭矩。

如果平地机负载需要的功率和扭矩小，而电喷发动机输出的功率和扭矩大，会造成两方面的损害：第一浪费燃油，污染环境；第二平地机容易打滑，加快轮胎磨损，破坏路面。如果平地机负载需要的功率和扭矩大，而电喷发动机输出的功率和扭矩小，电喷发动机会熄火，严重影响平地机施工质量和效率。

由此可见，平地机的电喷发动机只具有一组特性曲线时不能满足平地机不同运行工况的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种平地机控制方法、系统及平地机，使所述平地机具有动态可变功率的功能。

本发明提供一种平地机控制方法，包括以下步骤：

监测平地机不同工况时的负载大小；

将监测的负载大小与预先设定的负载大小比较，根据比较结果选择对应的特性曲线；

控制电喷发动机按选择的特性曲线运行。

优选地，所述监测平地机不同工况时的负载大小，具体为：监测平地机档位和平地机压力。

优选地，所述将监测的负载大小与预先设定的负载大小比较，根据比较结果选择对应的特性曲线；具体为：所述特性曲线分为轻载特性曲线、中载特性曲线和重载特性曲线，

当所述档位信号为轻载设定档位时，选择轻载特性曲线；

当所述档位信号为重载设定档位时，选择重载特性曲线；

当所述档位信号为中载设定档位时，

如果压力信号小于中载压力信号，选择轻载特性曲线；

如果压力信号大于中载压力信号小于重载压力信号，选择中载特性曲线；

如果压力信号大于重载压力信号，选择重载特性曲线。

优选地，所述特性曲线根据平地机的预定液压油压力计算得到，每个预定液压油压力对应一组特性曲线，具体为：

在预定液压油压力下，计算转速与功率、转速与扭矩的对应关系；

根据所述转速与功率、转速与扭矩的对应关系，以转速为横坐标、分别以功率和扭矩为纵坐标得到所述特性曲线。

优选地，所述中载压力信号范围为180bar-220bar。

优选地，所述重载压力信号范围为230bar-270bar。

本发明还提供一种平地机控制系统，包括电子控制单元、平地机控制器和电喷发动机，其特征在于，

所述平地机控制器，用于监测平地机不同工况时的负载大小，将监测的负载大小与预先设定的负载大小比较，根据比较结果发送选择指令至所述电子控制单元；

所述电子控制单元，用于存储两组以上电喷发动机的特性曲线，根据所述选择指令选择所述特性曲线；

所述电子控制单元控制所述电喷发动机按所述特性曲线运行。

优选地，所述平地机控制器，用于监测平地机不同工况时的负载大小，将监测的负载大小与预先设定的负载大小比较，根据比较结果发送选择指令至所述电子控制单元，具体为：

档位控制器，用于控制平地机档位，发送档位信号至所述平地机控制器；

压力传感器，用于测量平地机压力，发送压力信号至所述平地机控制器；

当所述档位信号为轻载设定档位时，选择轻载特性曲线；

当所述档位信号为重载设定档位时，选择重载特性曲线；

当所述档位信号为中载设定档位时，

如果压力信号小于中载压力信号，选择轻载特性曲线；

如果压力信号大于中载压力信号小于重载压力信号，选择中载特性曲线；

如果压力信号大于重载压力信号，选择重载特性曲线。

优选地，所述系统还包括计算单元，用于计算所述特性曲线，具体为：

在预定液压油压力下，计算转速与功率、转速与扭矩的对应关系；

根据所述转速与功率、转速与扭矩的对应关系，以转速为横坐标、分别以功率和扭矩为纵坐标得到所述特性曲线。

优选地，所述根据监测结果发送选择指令至所述电子控制单元是经过控制器局域网CAN发送的。

本发明还提供一种平地机，所述平地机包括所述的平地机控制系统。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的平地机控制方法，根据平地机不同运行工况下的负载大小选择不同的特性曲线，电喷发动机按选择的特性曲线运行。这样电喷发动机可以根据平地机的不同负载输出不同的功率和扭矩。由于电子控制单元存储两组以上电喷发动机的特性曲线，因此一个转速值可以对应多个功率值。本发明所提供的平地机控制方法实现了不同负载时电喷发动机输出不同功率，满足平地机不同运行工况的要求。

附图说明

图1是本发明平地机控制方法第一实施例流程图；

图2是本发明电喷发动机的转速-功率特性曲线；

图3是本发明电喷发动机的转速-扭矩特性曲线；

图4是本发明平地机控制方法第二实施例流程图；

图5是本发明所述实施例平地机控制器选择特性曲线流程图；

图6是本发明平地机控制系统第一实施例结构图；

图7是本发明平地机控制系统第二实施例结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

下面结合图1详细说明本发明一种平地机控制方法的具体实现。

参见图1，该图为本发明一种平地机控制方法第一实施例流程图。

本发明所述实施例一种平地机控制方法包括以下步骤：

S101：监测平地机不同工况时的负载大小。

S102：将监测的负载大小与预先设定的负载大小比较，根据比较结果选择对应的特性曲线。

所述特性曲线包括转速-功率特性曲线和转速-扭矩特性曲线。

将平地机的负载按大小分类，可以根据平地机的型号分为2类、3类、4类或5类，每一类负载对应一组特性曲线。例如将负载按大小分为轻载和重载，轻载和重载对应2组特性曲线分别为轻载特性曲线和重载特性曲线。

S103：控制电喷发动机按选择的特性曲线运行。

本发明实施例所述平地机控制方法，根据平地机不同运行工况下的负载大小选择不同的特性曲线，电喷发动机按选择的特性曲线运行。当平地机的负载大小不同时，平地机选择不同的特性曲线，电喷发动机运行不同的特性曲线。这样电喷发动机可以根据平地机的不同负载输出不同的功率和扭矩。由于电子控制单元存储两组以上电喷发动机的特性曲线，因此一个转速值可以对应多个功率值。本发明所提供的平地机控制方法实现了不同负载时电喷发动机输出不同功率，满足平地机不同运行工况的要求。

下面介绍如何获得特性曲线。

对全液压传动的平地机，电喷发动机特性曲线根据平地机的预定液压油压力计算转速与功率、转速与扭矩的对应关系。所述功率由公式(1)获得：

$P=\frac{n\×\mathrm{\Δp}\×V_g}{190980\mathrm{\π}\×\mathrm{\η}}---\left(1\right)$

公式(1)中，P为电喷发动机功率，单位为KW；n为电喷发动机转速，单位为rpm；Δp为系统液压油压力，单位为bar；V_g为液压泵排量，单位为ml/r；η为系统传动总效率。

所述扭矩由公式(2)获得：

$T=\frac{9549P}{n}---\left(2\right)$

公式(2)中，P为电喷发动机功率，单位为KW；T为电喷发动机扭矩，单位为N.M；n为电喷发动机转速，单位为rpm。

预先设定液压油压力，计算转速与功率、转速与扭矩的对应关系；例如转速可以从800rpm增加到2200rpm，由公式(1)和公式(2)分别计算转速对应的功率和扭矩。

根据所述转速与功率、转速与扭矩的对应关系，以转速为横坐标、分别以功率和扭矩为纵坐标得到所述特性曲线。所述特性曲线包括转速-功率特性曲线和转速-扭矩特性曲线。

参见图2，该图为本发明电喷发动机的转速-功率特性曲线。

图2包括三组转速-功率特性曲线，分别对应三个所述预定液压油压力。横坐标为转速，纵坐标为功率。如图2所示，转速取值为800、1000、1200、1400、1500、1700、1800、1900、2000和2200时，由公式(1)可得第一个预定液压油压力对应的功率分别为57、81.8、96.1、108、110、114、115、115、115和114。所述转速单位为rmp，所述功率单位为KW。由此可得第一个预定液压油压力对应的转速-功率第一特性曲线Ne0。第二个预定液压油压力对应的转速-功率的第二特性曲线Ne1和第三个预定油压力对应的转速-功率第三特性曲线Ne2同理可得，在此不再赘述。

参见图3，该图为本发明电喷发动机的转速-扭矩特性曲线。

图3包括三组转速-扭矩特性曲线，分别对应三个所述预定液压油压力。横坐标为转速，纵坐标为扭矩。如图2所示，转速取值为800、1000、1200、1400、1500、1700、1800、1900、2000和2200时，由公式(2)可得第一个预定液压油压力对应的扭矩分别为678、758、782、790、755、686、654、620、587和531。所述转速单位为rmp，所述扭矩单位为N.M。由此可得第一个预定液压油压力对应的转速-扭矩第一特性曲线Ne0。第二个预定液压油压力对应的转速-扭矩第二特性曲线Ne1和第三个预定油压力对应的转速-扭矩第三特性曲线Ne2同理可得，在此不再赘述。

上述仅是本发明的较佳实施例，转速不局限于分别取值800、1000、1200、1400、1500、1700、1800、1900、2000和2200，也可以取别的数值，由公式(1)和公式(2)计算转速取值对应的功率和扭矩，以转速为横坐标，分别以功率和扭矩为纵坐标得到特性曲线。

上述仅是本发明的较佳实施例，所述预定液压油压力不局限于设定三个数值，可以根据电喷发动机和平地机的不同型号和运行工况设定两个或更多个数值，对应所述预定液压油压力得到两组或更多组特性曲线。

参见图4，本发明所述平地机控制方法第二实施例流程图。

本发明所述实施例平地机控制方法第二实施例包括以下步骤：

S401：监测档位信号和压力信号。

平地机的档位信号和压力信号代表平地机的负载大小。

S402：当所述档位信号为轻载设定档位时，选择轻载特性曲线。当所述档位信号为重载设定档位时，选择重载特性曲线。当所述档位信号为中载设定档位时：如果压力信号小于中载压力信号，选择轻载特性曲线；如果压力信号大于中载压力信号小于重载压力信号，选择中载特性曲线；如果压力信号大于重载压力信号，选择重载特性曲线。

所述平地机控制器预先设定中载压力和重载压力。预先设定档位为前进1、2、3或4档；后退1、2、3或4档以及空档。

平地机将接收的档位和压力与预先设定的档位和压力比较，根据比较结果选择相应的特性曲线。

S403：控制电喷发动机按选择的特性曲线运行。

电子控制单元存储两组以上特性曲线，所述特性曲线根据预定液压油压力计算得到。根据平地机的不同型号，可以预定不同个数的液压油压力，例如可以为2个、3个、4个或5个，分别对应2组、3组、4组或5组特性曲线。

参见图5，本发明所述实施例平地机控制器选择特性曲线流程图。

本实施例中的特性曲线分为轻载特性曲线、中载特性曲线和重载特性曲线。所述轻载设定档位为后退1、2或3档；空档；前进1档。所述中载设定档位为前进2或前进3档。所述重载设定档位为前进4档或后退4档。所述中载设定压力范围为180bar-220bar，优选200bar。所述重载设定压力范围为230bar-270bar，优选250bar。

S501：将接收的档位信号和压力信号与设定档位和设定压力比较。

S502：接收的档位信号为后退1、2或3档；空档；前进1档；执行S503；

接收的档位信号为前进2或3档且压力信号小于200bar；执行S503。

S503：选择轻载特性曲线。

S504：接收的档位信号为前进2或3档且压力信号大于200bar小于250bar时，执行S505。

S505：选择中载特性曲线。

S506：接收的档位信号为前进2或3档且压力信号大于250bar时，执行S507。

S507：选择重载特性曲线。

需要说明的是，中载设定压力和重载设定压力还可以根据平地机和电喷发动机的不同型号，选择其他压力值，也可以选择三个或更多个压力值。档位选择也类似。例如可以分为空载、轻载、中载和重载不同的档位。具体档位值可以根据实际需要来设定。

本发明实施例所述平地机由于电子控制单元存储两组以上特性曲线，因此一个转速值可以对应多个功率值。平地机控制器可以根据平地机的档位信号和压力信号选择不同的特性曲线，电子控制单元控制电喷发动机运行不同的特性曲线，即平地机负载不同时，电喷发动机输出不同的功率，满足平地机不同运行工况的要求。

本发明还提供了一种平地机控制系统。下面结合图6详细说明控制系统的组成。

参见图6，该图为本发明一种平地机控制系统第一实施例结构图。

本发明实施例所述平地机控制系统，包括平地机控制器601、电子控制单元602和电喷发动机603。

所述平地机控制器601，监测平地机不同工况时的负载大小，将监测的负载大小与预先设定的负载大小比较，根据比较结果发送选择指令至所述电子控制单元602。

所述根据比较结果发送选择指令至所述电子控制单元是经过控制器局域网CAN发送的。

需要说明的是，所述所述根据比较结果发送选择指令至所述电子控制单元页可以通过其他总线来发送。

所述电子控制单元602，存储两组以上电喷发动机603的特性曲线，根据所述选择指令选择所述特性曲线。

所述电子控制单元602控制所述电喷发动机603按所述特性曲线运行。

所述特性曲线根据预定液压油压力计算得到。所述液压油压力预定几个值，就可以得到几组对应的特性曲线，即每一个预定液压油压力对应一组特性曲线。所述特性曲线包括转速-功率特性曲线和转速-扭矩特性曲线。

根据平地机的不同型号，可以预定不同个数的液压油压力，例如可以为2个、3个、4个或5个，分别对应2组、3组、4组或5组特性曲线。

本发明实施例所述平地机，电子控制单元602存储两组以上特性曲线。当平地机的负载大小不同时，平地机控制器601判断负载的类别，发送相应的选择指令至电子控制单元602。所述电子控制单元602控制电喷发动机603按选择的特性曲线运行。由于电子控制单元602存储两组以上特性曲线，因此一个转速值可以对应多个功率值，满足平地机不同运行工况的要求。

参见图7，该图为本发明一种平地机控制系统第二实施例结构图。

本发明实施例所述平地机包括档位控制器701、压力传感器702、平地机控制器601、电子控制单元602和电喷发动机603。

档位控制器701，用于控制平地机档位，发送档位信号至所述平地机控制器601。

例如平地机的档位为前进1、2、3或4档；后退1、2、3或4档；还包括空档。

压力传感器702，用于监测平地机压力，发送压力信号至所述平地机控制器601。

所述平地机控制器601、电子控制单元602和电喷发动机603的功能与系统第一实施例中的相同，在此不再赘述。

下面详细说明平地机控制器601如何选择所述特性曲线。

本发明所述实施例计算出三组特性曲线，分别为轻载特性曲线、中载特性曲线和中载特性曲线。

当所述档位信号为中载设定档位且所述压力信号小于中载设定压力时，所述平地机控制器选择轻载特性曲线。

当所述档位信号为中载设定档位且所述压力信号大于中载设定压力小于重载设定压力时，所述平地机控制器选择中载特性曲线。

当所述档位信号为中载设定档位且所述压力信号大于重载设定压力时，所述平地机控制器选择重载特性曲线。

所述中载设定档位为前进2档或前进3档。

所述中载设定压力范围为180bar-220bar。中载设定压力优选为200bar。

所述重载设定压力范围为230bar-270bar。重载设定压力优选为250bar。

当所述档位信号为轻载设定档位时，所述平地机控制器选择轻载特性曲线。所述轻载设定档位为后退1、2、3档、空档或前进1档。

当所述档位信号为重载设定档位时，所述平地机控制器选择重载特性曲线。所述重载设定档位为前进4档或后退4档。

需要说明的是，中载设定压力和重载设定压力还可以根据平地机和电喷发动机的不同型号，选择其他压力值。设定压力也不必局限于设定中载和重载两个分界，也可以根据需要设置3个或4个。档位设定与压力设定类似，在此不再赘述。

本发明实施例所述平地机由于电子控制单元602存储两组以上特性曲线，因此一个转速值可以对应多个功率值。平地机控制器601可以根据平地机的档位信号和压力信号来选择不同的特性曲线，电子控制单元602控制电喷发动机603运行不同的特性曲线，即平地机负载不同时，对应电喷发动机不同的输出功率。满足平地机不同运行工况的要求。

基于上述一种平地机控制系统，本发明还提供了一种平地机，所述平地机包括如上所述的平地机控制系统。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1、一种平地机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

监测平地机不同工况时的负载大小；

将监测的负载大小与预先设定的负载大小比较，根据比较结果选择对应的特性曲线；

控制电喷发动机按选择的特性曲线运行。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监测平地机不同工况时的负载大小，具体为：监测平地机档位和平地机压力。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将监测的负载大小与预先设定的负载大小比较，根据比较结果选择对应的特性曲线；具体为：所述特性曲线分为轻载特性曲线、中载特性曲线和重载特性曲线，

当所述档位信号为轻载设定档位时，选择轻载特性曲线；

当所述档位信号为重载设定档位时，选择重载特性曲线；

当所述档位信号为中载设定档位时，

如果压力信号小于中载压力信号，选择轻载特性曲线；

如果压力信号大于中载压力信号小于重载压力信号，选择中载特性曲线；

如果压力信号大于重载压力信号，选择重载特性曲线。

4、根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述特性曲线根据平地机的预定液压油压力计算得到，每个预定液压油压力对应一组特性曲线，具体为：

在预定液压油压力下，计算转速与功率、转速与扭矩的对应关系；

根据所述转速与功率、转速与扭矩的对应关系，以转速为横坐标、分别以功率和扭矩为纵坐标得到所述特性曲线。

5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述中载压力信号范围为180bar-220bar。

6、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述重载压力信号范围为230bar-270bar。

7、一种平地机控制系统，包括电子控制单元、平地机控制器和电喷发动机，其特征在于，

所述平地机控制器，用于监测平地机不同工况时的负载大小，将监测的负载大小与预先设定的负载大小比较，根据比较结果发送选择指令至所述电子控制单元；

所述电子控制单元，用于存储两组以上电喷发动机的特性曲线，根据所述选择指令选择所述特性曲线；

所述电子控制单元控制所述电喷发动机按所述特性曲线运行。

8、根据权利要求7所述的平地机控制系统，其特征在于，所述平地机控制器，用于监测平地机不同工况时的负载大小，将监测的负载大小与预先设定的负载大小比较，根据比较结果发送选择指令至所述电子控制单元，具体为：

档位控制器，用于控制平地机档位，发送档位信号至所述平地机控制器；

压力传感器，用于测量平地机压力，发送压力信号至所述平地机控制器；

当所述档位信号为轻载设定档位时，选择轻载特性曲线；

当所述档位信号为重载设定档位时，选择重载特性曲线；

当所述档位信号为中载设定档位时，

如果压力信号小于中载压力信号，选择轻载特性曲线；

如果压力信号大于中载压力信号小于重载压力信号，选择中载特性曲线；

如果压力信号大于重载压力信号，选择重载特性曲线。

9、根据权利要求7或8所述的平地机控制系统，其特征在于，所述系统还包括计算单元，用于计算所述特性曲线，具体为：

在预定液压油压力下，计算转速与功率、转速与扭矩的对应关系；

根据所述转速与功率、转速与扭矩的对应关系，以转速为横坐标、分别以功率和扭矩为纵坐标得到所述特性曲线。

10、根据权利要求7所述的平地机控制系统，其特征在于，所述根据比较结果发送选择指令至所述电子控制单元是经过控制器局域网CAN发送的。

11、一种平地机，其特征在于，所述平地机包括如权利要求7-10任一项所述的平地机控制系统。

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