CN101696661A - 自走式收割机变功率运行控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自走式收割机变功率运行控制装置，适用于其发动机具有机械式燃油喷射系统的收割机，其主要技术构思是设置了功率模式选择开关、电磁开关阀、判缸传感器和微处理器，所述电磁开关阀设置于所述燃油喷射系统的高压油管与油箱之间的回油旁路中，所述微处理器具有功率等级产生模块、做功逻辑产生模块和喷射控制模块。将上述技术方案稍加改造，本发明还可以适用于其发动机具有电控燃油喷射系统的收割机。在发动机的额定功率远大于收割机运行负荷情况下，该变功率运行控制装置可以使发动机各个气缸轮流交替做功或不做功，柔性地降低发动机的功率等级并使发动机运行于燃料消耗率较低的高效率状态，节油效果明显。

Description

自走式收割机变功率运行控制装置

技术领域

本发明涉及自走式联合收割机技术领域，尤其涉及一种控制收割机的发动机变功率运行的装置。

背景技术

随着农业机械化水平的快速发展，联合收割机广泛运用。据统计，我国联合收割机保有量达到40万部之多。联合收割机一般使用发动机作为动力源，燃油成本占到作业总成本的40％左右。

自走式联合收割机运用分为两种状态，一是收割脱粒作业，二是转场行进。第一种状态下，联合收割机所需要的动力较大，主要包括农田中行进所需动力、作物收割与传送所需动力、脱粒与清选机械所需动力等。例如国内某主流型号联合收割机匹配80千瓦功率的柴油机作为动力源。与此相对应，转场行进状态存在较大的燃料浪费，其主要原因有两个方面：一是转场行驶距离远、行驶时间长。一次收割季节转场经常要行驶1000公里路程，甚至达到2000公里，我国法规规定轮式联合收割机道路行驶设计速度不超过25公里/小时。二是发动机工作在高油耗、低效率状态，一般道路行驶状态下联合收割机所需功率小于20千瓦，这仅仅相当于联合收割作业所需要功率的25％左右。也就是说，此时发动机工作在低负荷区域，表现为“大马拉小车”现象，油耗率很高。

本发明的目的就是针对自走式联合收割机的不同运行状态，灵活改变其动力源的功率匹配程度，达到节能降耗的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种自走式收割机变功率运行控制装置，该控制装置可以根据收割机的不同工作状态或负荷，柔性地改变其发动机的功率等级，使发动机工作在高效率区，以减少燃油消耗。

本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案实现：

自走式收割机变功率运行控制装置，所述发动机具有机械式燃油喷射系统；所述变功率运行控制装置包括判缸传感器，用于检测所述发动机的气缸止点位置信号和转速信号；电磁开关阀，所述电磁开关阀设置于所述燃油喷射系统的高压油管与油箱之间的回油旁路中；功率模式选择开关，用于人工选择发动机的功率模式；微处理器，所述微处理器的信号输入端分别与判缸传感器和功率模式选择开关电连接，所述微处理器的信号输出端与所述电磁开关阀电连接；所述微处理器包括用于根据所述发动机功率模式信号产生与所述发动机的原额定功率保持相应比例关系的信号的功率等级产生模块，用于根据所述的功率等级信号产生控制发动机的各个气缸轮流做功逻辑信号的做功逻辑产生模块，用于根据所述做功逻辑信号和所述判缸传感器检测信号向电磁开关阀输出控制信号的喷射控制模块。

作为同一种构思，本发明所要解决的技术问题也可以通过以下技术方案实现：

自走式收割机变功率运行控制装置，所述发动机具有电控燃油喷射系统，所述电控燃油喷射系统包括ECU和受ECU控制的燃油喷射电磁阀；所述变功率运行控制装置包括功率模式选择开关，用于人工选择发动机的功率模式；电子开关，所述电子开关的信号输入端与所述ECU电连接，所述电子开关的信号输出端与所述燃油喷射电磁阀电连接；微处理器，所述微处理器的信号输入端与功率模式选择开关电连接，所述微处理器的信号输出端与所述电子开关的控制端电连接；所述微处理器包括用于根据所述发动机功率模式信号产生与所述发动机的原额定功率保持相应比例关系的信号的功率等级产生模块，用于根据所述的功率等级信号产生控制发动机的各个气缸轮流做功逻辑信号的做功逻辑产生模块，用于根据所述做功逻辑信号向所述电子开关输出控制信号的喷射控制模块。

作为同一种发明构思，本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现：

自走式收割机变功率运行控制装置，所述发动机具有电控燃油喷射系统，所述电控燃油喷射系统包括ECU和受ECU控制的燃油喷射电磁阀；所述变功率运行控制装置包括用于人工选择发动机的功率模式的功率模式选择开关，所述功率模式选择开关与所述ECU的信号输入端电连接；集成于所述ECU中的用于根据所述发动机功率模式信号产生与所述发动机的原额定功率保持相应比例关系的信号的功率等级产生模块，用于根据所述的功率当量信号产生控制发动机的各个气缸轮流做功逻辑信号的做功逻辑产生模块，用于根据所述做功逻辑信号和所述ECU的燃油喷射输出模块的输出信号向所述燃油喷射电磁阀输出控制信号的喷射控制模块。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：

本发明的第一个技术方案适合于当收割机的发动机具有机械式燃油喷射系统的情况，当发动机的额定功率远大于收割机运行的负荷时，微处理器接收人工选择的发动机功率模式和判缸传感器检测的发动机止点位置信号和转速信号，经过功率等级产生模块、做功逻辑产生模块和喷射控制模块的处理，形成相应的控制信号并输出到电磁开关阀，当控制信号使电磁开关阀打开时，高压油管中高压油通过回油旁路流回油箱，喷油嘴由于得不到高压油而不喷油，使该气缸不做功，当控制信号使电磁开关阀关闭时，与普通情况一样，喷油嘴在高压油的作用下，完成喷油。也就是说，可以实时控制发动机各个气缸轮流交替做功或不做功，柔性地降低发动机的功率等级并使发动机运行于燃料消耗率较低的高效率状态，而且各气缸磨损程度均匀，动力系统运行平衡、可靠。同时，电磁开关阀安装在回油旁路上，这种结构使得电磁开关阀的开闭对燃油喷射回路特性的影响极小，并便于安装，特别适合于对现有发动机的改造。

本发明的第二个技术方案适合于收割机的发动机具有电控燃油喷射系统的情况，电控燃油喷射系统具有ECU和受ECU控制的燃油喷射电磁阀，通过将电子开关插入到电控喷射电磁阀与ECU之间，微处理器输出的控制信号使电子开关开启或关闭，进而控制电控喷射电磁阀的的开启或关闭，实现发动机的变功率运行。该技术方案简洁、可靠，便于安装，特别适合于对现有发动机的改造。

本发明的第三个技术方案也适合于收割机的发动机具有电控燃油喷射系统的情况，由于它将第二个技术方案中微处理器的功率等级产生模块、做功逻辑产生模块和喷射控制模块集成于ECU中，并省去了电子开关，从而简化了电路结构，特别适合于与新机型配套。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1是将本发明应用于机械式燃油喷射系统中一个实施例的原理图；

图2是图1中微处理器的原理框图；

图3是将本发明应用于电控燃油喷射系统中一个实施例的原理框图；

图4是将本发明应用于电控燃油喷射系统中另一个实施例的原理框图；

图中：1.功率模式选择开关，2.微处理器，3.判缸传感器，4.凸轮轴，5.电磁开关阀，6.喷油泵分泵，7.油箱，8.高压油管，9.喷油嘴，10.回油旁路。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，自走式收割机的发动机具有机械式燃油喷射系统，凸轮轴4转动时驱动各个喷油泵分泵6工作，喷油泵分泵6与喷油嘴9之间设有高压油管8。判缸传感器3安装于凸轮轴4的轴端或发动机其它部位，判缸传感器3的安装及位置是本领域的普通技术人员所熟知的，它的作用是检测所述发动机的气缸止点位置信号和转速信号，并把这些信号输送给微处理器2。高压油管8与发动机的油箱7之间设有回油旁路10，回油旁路10上设有一个与微处理器2电连接的电磁开关阀5；微处理器2的信号输入端还与功率模式选择开关1相连接，此功率模式选择开关1安装在便于驾驶员操作的地方，其作用是用于人工选择发动机的功率模式，例如全功率模式、部分功率模式等。

如图2所示，所述微处理器是核心部件，它包括功功率等级产生模块、做功逻辑产生模块和喷射控制模块。微处理器优选为单片机。

功率等级产生模块用于根据所述发动机功率模式信号产生与所述发动机的原额定功率保持相应比例关系的信号，该信号是一个目标信号，例如50％，它表达的含义是将发动机的额定功率等级设定为原额定功率的50％。

做功逻辑产生模块用于根据所述的功率等级信号产生控制发动机的各个气缸轮流做功逻辑信号。以四缸柴油发动机为例，它的四个气缸分别用A、B、C和D表示，通常的做功顺序是A-D-B-C(一个循环)，为了达到上述目标，所述做功逻辑信号可以设定为A-D-B-C-A-D-B-C(一个循环)，A、B、C和D代表相应的气缸不做功，在一个循环中，由于有一半的气缸不做功，因而发动机的功率降为原额定功率的50％。

喷射控制模块根据做功逻辑信号和所述判缸传感器检测信号向相应的电磁开关阀发出何时打开或关闭的控制信号。

本实施例的工作原理是：以四缸柴油发动机为例，当发动机处在全缸工作状态时，所有电磁开关阀5处于常闭状态，对应的汽缸正常做功。当发动机的额定功率远大于需求的负荷时，通过功率模式选择开关1向微处理器发出变功率工作模式的命令信号。经过其内部的功率等级产生模块、做功逻辑产生模块和喷射控制模块的处理，向电磁开关阀5输出控制信号。当电磁开关阀5开启响应时，回油旁路10与高压油管8接通，燃油经过回油旁路5流回油箱，破坏了高压油管8内的高压，喷油嘴9不喷油，对应的汽缸不做功。也就是说，可以实时控制发动机各个气缸轮流交替做功或不做功，柔性地降低发动机的功率等级并使发动机运行于燃料消耗率较低的高效率状态，而且各气缸磨损程度均匀，动力系统运行平衡、可靠。同时，电磁开关阀安装在回油旁路上，这种结构使得电磁开关阀的开闭对燃油喷射回路特性的影响极小，并便于安装，特别适合于对现有发动机的改造。

实施例二：

如图3所示，自走式收割机的发动机具有电控燃油喷射系统，所述电控燃油喷射系统包括ECU和受ECU控制的燃油喷射电磁阀；所述变功率运行控制装置包括功率模式选择开关，用于人工选择发动机的功率模式；电子开关，所述电子开关的信号输入端与所述ECU电连接，所述电子开关的信号输出端与所述燃油喷射电磁阀电连接；微处理器，所述微处理器的信号输入端与功率模式选择开关电连接，所述微处理器的信号输出端与所述电子开关的控制端电连接；微处理器的具体结构参考图2，它包括用于根据所述发动机功率模式信号产生与所述发动机的原额定功率保持相应比例关系的信号的功率等级产生模块，用于根据所述的功率等级信号产生控制发动机的各个气缸轮流做功逻辑信号的做功逻辑产生模块，用于根据所述做功逻辑信号向所述电子开关输出控制信号的喷射控制模块。所述电子开关采用半导体功率器件实现，例如功率场效应管、IGBT等。

由于电控燃油喷射系统具有ECU和受ECU控制的燃油喷射电磁阀，通过将电子开关插入燃油喷射电磁阀与ECU之间，微处理器输出的控制信号使电子开关开启或关闭，进而控制电控喷射电磁阀的开启或关闭，实现发动机的变功率运行。该技术方案简洁、可靠，便于安装，特别适合于对现有发动机的改造。

实施例三：

它是将本发明应用于电控燃油喷射系统中的另一个实施例，其结构与实施例2基本相同，不同之处在于，它将实施例2中微处理器的功率等级产生模块、做功逻辑产生模块和喷射控制模块集成于ECU中，并省去了电子开关，从而简化了电路结构，特别适合于与新机型配套。

如图4所示，功率模式选择开关与ECU的信号输入端电连接；功率等级产生模块、做功逻辑产生模块和喷射控制模块集成于ECU中，所述喷射控制模块与所述ECU的燃油喷射输出模块电连接，喷射控制模块根据做功逻辑产生模块产生的做功逻辑信号和所述ECU燃油喷射输出模块的输出信号向所述燃油喷射电磁阀输出控制信号，进而控制电控喷射电磁阀的开启或关闭，实现发动机的变功率运行。

本发明的上述实施例虽然结构不同，但基本构思相同，在发动机的额定功率远大于收割机运行的负荷情况下，都是通过一套变功率运行控制装置使发动机各个气缸轮流交替做功或不做功，柔性地使其变成较低功率等级的发动机并运行于燃料消耗率较低的高效率状态，节油效果明显。

本发明不局限于上述具体实施方式，例如，只需进行适应性调整就可以将本发明所揭示的构思应用到汽油机或其他燃料的发动机上。一切从本发明的构思出发，不经过创造性劳动所作出的结构变换均落在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.自走式收割机变功率运行控制装置，所述收割机的发动机具有机械式燃油喷射系统；其特征在于：所述变功率运行控制装置包括

判缸传感器，用于检测所述发动机的气缸止点位置信号和转速信号；

电磁开关阀，所述电磁开关阀设置于所述燃油喷射系统的高压油管与油箱之间的回油旁路中；

功率模式选择开关，用于人工选择发动机的功率模式；

微处理器，所述微处理器的信号输入端分别与判缸传感器和功率模式选择开关电连接，所述微处理器的信号输出端与所述电磁开关阀电连接；所述微处理器包括

用于根据所述发动机功率模式信号产生与所述发动机的原额定功率保持相应比例关系的信号的功率等级产生模块，

用于根据所述的功率等级信号产生控制发动机的各个气缸轮流做功逻辑信号的做功逻辑产生模块，

用于根据所述做功逻辑信号和所述判缸传感器检测信号向电磁开关阀输出控制信号的喷射控制模块。

2.自走式收割机变功率运行控制装置，所述收割机的发动机具有电控燃油喷射系统，所述电控燃油喷射系统包括ECU和受ECU控制的燃油喷射电磁阀；其特征在于：所述变功率运行控制装置包括

功率模式选择开关，用于人工选择发动机的功率模式；

电子开关，所述电子开关的信号输入端与所述ECU电连接，所述电子开关的信号输出端与所述燃油喷射电磁阀电连接；

微处理器，所述微处理器的信号输入端与功率模式选择开关电连接，所述微处理器的信号输出端与所述电子开关的控制端电连接；所述微处理器包括

用于根据所述发动机功率模式信号产生与所述发动机的原额定功率保持相应比例关系的信号的功率等级产生模块，

用于根据所述的功率等级信号产生控制发动机的各个气缸轮流做功逻辑信号的做功逻辑产生模块，

用于根据所述做功逻辑信号向所述电子开关输出控制信号的喷射控制模块。

3.自走式收割机变功率运行控制装置，所述收割机的发动机具有电控燃油喷射系统，所述电控燃油喷射系统包括ECU和受ECU控制的燃油喷射电磁阀；其特征在于：所述变功率运行控制装置包括

用于人工选择发动机的功率模式的功率模式选择开关，所述功率模式选择开关与所述ECU的信号输入端电连接；

集成于所述ECU中的

用于根据所述发动机功率模式信号产生与所述发动机的原额定功率保持相应比例关系的信号的功率等级产生模块，

用于根据所述的功率当量信号产生控制发动机的各个气缸轮流做功逻辑信号的做功逻辑产生模块，

用于根据所述做功逻辑信号和所述ECU的燃油喷射输出模块的输出信号向所述燃油喷射电磁阀输出控制信号的喷射控制模块。

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