CN102094380B - 路面整修机或送料器的闭环功率控制方法以及包括该方法的路面整修机或送料器 - Google Patents
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Abstract
在路面整修机(F)或送料器(B)的静液压作业操作中,路面整修机(F)或送料器(B)包括具有内燃机(M)的主动力装置(P)和与作业部件的液压马达液压相连的几个液压可变位移泵(4),并拥有计算机化控制装置(10),内燃机(M)通过在具有最佳消耗的特性区域(25)中的动态转速适应而响应载荷状态在其发动机特定特性图内工作,可变位移泵(4)的位移(VsHP)同时自动适应以保持液压马达的体积流速恒定。在路面整修机或送料器中,在控制装置(10)或与其相连的装置中设置控制回路(P),用于评估内燃机的载荷状态和可变位移泵(4)的当前位移,通过该控制回路,转速可以被动态调节到具有最佳消耗的特性区域(26)或在该区域中得到调节,同时利用保持液压马达体积流速恒定的转速调节,可变位移泵(4)的位移可以自动得到调节。
Description
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的方法以及如权利要求8前序部分所述的路面整修机或送料器。
背景技术
在路面整修机或送料器的液压作业操作中,内燃机通常独立于工作部件液压或电能消耗量而在固定转速水平下进行操作。其原因在于:保持所有参数恒定且不给内燃机操作提供任何灵活性是被实验所证实的目标,因为在先闭环控制技术和驾驶员的反应不允许足够快速地适应改变摊铺状况。这样导致发动机以较小内燃机载荷在固定高转速水平下大体上需要较高的特定燃料消耗。而且对于这种载荷状态,例如因风扇和液压泵也增大燃料消耗,所以会产生不必要的阻力损失。已知的是在路面整修机或送料器在运输中得到驱动时,例如通过驾驶员动态调节内燃机的转速。这一点手动完成并且独立于内燃机的载荷状态。
WO 2010/006759A1更早推介在路面整修机的操作过程中根据载荷改变内燃机的转速,使得至少一种驱动的转速或频率至少大致保持恒定。为此,采用两种不同的策略。在一种情况下,如果要求减少能量,则通过将过多能量转移到其他不需要恒定转速的驱动装置使向路面整修机的某些驱动装置提供的能量保持恒定。相反,如果转速必须保持恒定的至少某一个驱动装置的功率提高,则从其他不需要恒定转速的驱动装置中输出和转移能量。在第二种情况下,如果能量转移不再是足够的,在需要恒定转速的驱动装置上提高功率,则通过提高内燃机的转速来提高对其的能量供给。相反,如果需要恒定转速的驱动装置的功率需求降低,则内燃机的转速降低。在每种情况下,液压体积流速改变,然而同时液压力保持恒定。因而,对于需要恒定转速的驱动装置来说体积流速改变,闭环控制的过程使得首先允许转速降低或转速提高,并在控制反对其之 前在预定转速范围内等待。
此外,从DE 10 2008 058 174 A1中已知一种用于压实车辆(例如压实辊)的内燃机的闭环转速控制系统,其中压力传感器被用于确定由可变位移泵供给的液压马达消耗的液压功率。通过补偿实际所需的液压功率和柴油机功率输出来实现闭环转速控制。利用液压传感器的信号,通过补偿检测所需的液压功率与内燃机的功率输出之间的信号差,并响应该信号差控制内燃机的转速。相应的可变位移泵的位移被手动调节到某一值并且在驾驶员检测到其不适合时可以得到改变。
在US 2007/150166A和JP2002 039111A中可以发现其他现有技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种前文所述的方法以及一种路面整修机或送料器,其中可以更有效地利用路面整修机或送料器分别在变化的摊铺或作业状态下进行静压作业操作过程中产生的能量或燃料节省的可行性。因对静液压作业操作的特殊需求而在路面整修机上可能产生的节省在不损害操作连续便利性(readiness)的情况下被尽可能有效利用,并且对于平均规格和应用来说,优选每年每台整修机或送料器应该节省几吨燃料。
利用权利要求1的特征所述的方法以及权利要求8的特征所述的路面整修机或送料器实现这一目的。
在静液压作业操作过程中并且在至少液压力降低的情况下针对最佳消耗节省方面选择性地实现内燃机的动态转速适应。通过评估内燃机的载荷状态定位相应的最佳操作点,其中内燃机尤其是柴油机的载荷状态理想地永久保持恒定在大约95%。独立于内燃机的初始转速,设置的可变位移泵确保了恒定的体积流速并由此使液压马达的动力输出恒定。通过自动调节转速适应中的位移以确保体积流速,在任何时候可以提供操作便利性,并且通过利用位移的调节范围在每种情形下以最佳消耗调节转速。例如仅在达到可变位移泵的最大位移时,进一步体积流速的提高才需要内燃机转速的重新调节。因此在静液压作业操作中,可变位移泵的位移总是适应内燃机相对应的操作点。
在路面整修机或送料器的静液压作业操作过程中,在摊铺作业以及在运输 驱动过程中(尽管优选在摊铺操作中),通过内燃机的动态转速适应可以节省大量的燃料,同时保持所需的操作便利性,尽可能地使环境和噪声污染最小,在低转速水平下也使例如因风扇和/或液压马达而导致的阻力损失显著减小。
在一种适当的方法变型中,通过存入或存储在控制装置中的发动机转速/位移特性,优选考虑之前校准的电位移调节的控制电流值实现位移适应。在此大体上无需控制通过之前存储的特性就可以实现位移适应,以确保体积流速恒定。如果转速被控制到例如内燃机较低的水平,则控制装置可以参照存在的特性相应提高可变位移泵或多个可变位移泵的位移。如果考虑之前校准的电位移调节的控制电流值实现上述特性,则仅利用很小的闭环控制装备就可以实施这一方案,因为无论怎样已有的控制电流或控制电流变化可以直接被用于转速适应的控制变量。控制电流意思是例如相应电流值,比例电磁阀利用这一电流值致动,使得其通过至少一个驱动油缸调节与可变位移泵的调节装置中的控制电流值相对应的位移,例如在旋转斜盘活塞泵中调节旋转斜盘的倾斜角度。
在可选择的方法的变型中,通过闭环控制以由液压马达或控制装置的作业部件的速度或速率传感器或者控制电路产生和预定的值进行给定值/实际值补偿的方式实现位移适应。如在路面整修机或送料器中,转速传感器经常已经在例如行走驱动装置中或在输送装置中可以获得,用于保持体积流速恒定的这些信息无论怎样都是可以获得的。另一方面,可以通过在任何情况下都比具有压力传感器的配置更廉价的速度或速率传感器来低成本地实现液压马达或其作业部件的配置。
在一种适当的方法的变型中,在具有最佳消耗的内燃机特性区域中调节当前操作点,在该点通过位移的适应使液压马达的所需体积流速保持恒定。当前操作点在此被设定在具有最佳消耗的特性区域内,使得如果达到最大或最小位移具有更高或更低转速的新的操作点仍然可以在具有最佳消耗的特性区域内得到调节,以进一步保持所需的体积流速恒定。因此,通过主要在具有最佳消耗的特性区域中移动当前操作点,即使位移适应范围不再足够也可以节省大量燃料。
此外,刚好在每种情形下可行的可变位移泵的位移适应范围内的最大功率特性以下沿每种情况下的最佳发动机输出特性选定内燃机的操作点是合适的。 该最佳发动机输出特性例如比柴油机最大输出特性低大约5%。
此外合适的是,在闭环控制中,当达到相应最大可行的位移并存在降至所需体积流速以下的危险时,调节具有更高内燃机转速的新的当前操作点,当达到相应最小可行的位移并存在超出所需体积流速的危险时,调节具有更低内燃机转速的新的当前操作点,所述新的当前操作点优选仍然处于具有最佳消耗的特性区域内或处于具有最佳消耗的特性区域外部,其中在具有最佳消耗的特性区域外部,操作点不仅如前所述被设定到一个固定的高转速水平,而且流畅并一直保持最小的燃料消耗。可以预定突发的转速改变或根据情况进行改变。
在一种适当的方法的变型中,在限定内燃机动态转速适应的控制响应的控制回路中,考虑到所需的体积流速来评估内燃机的相应当前载荷状态或载荷因数以及可变位移泵的当前位移。这种评估连续完成,使得路面整修机或送料器的操作便利性绝不会受到损害并且内燃机在每种情形下仍然以最佳消耗进行操作。
在路面整修机或送料器的一种适当实施方式中,为了根据当前载荷状态实现内燃机的动态转速适应,提供代表发动机转速与位移之间相关性的特性形式的存储或存入的操作点。所述特性通过控制装置或与其相关的闭环控制系统进行处理以使内燃机尽管保持操作便利性仍以最佳消耗进行操作。
在路面整修机或送料器的一种可选实施方式中,液压马达或由其驱动的作业部件包括速度或速率传感器,它们与闭环控制系统或控制装置相连以传送信号,控制电路包含在执行用于保持所需体积流速恒定的控制中用于实现速度或速率值的给定值/实际值补偿的补偿部分。在路面整修机或送料器中常见的是,至少一些液压马达已经装有速度或转速传感器,它们的信号很容易被用于内燃机的转速适应。
适当地,由通过供给具有可变控制电流的电流的至少一个比例电磁阀来调节每个可变位移泵的位移。由于电流控制值与相应的位移成比例,因此其很容易在闭环控制过程中直接得到处理,尤其是在不同的可变位移泵的控制电流对于存储或存入的操作点特性预先得到校准的情况下。
适当地,在可变位移泵与内燃机之间设置泵传动齿轮,其包括相应的通向可变位移泵的功率分出装置并相对于内燃机的曲轴转速以最佳转速驱动它们。 除了可变位移泵,至少一个另一液压泵(例如用于其他消费者的固定位移泵)可以与泵传动齿轮相连。此外,内燃机另外可以驱动至少一个例如功率调节发电机,其被用于例如向路面整修机或送料器中的加热装置以及其他电气设备提供动力。
最后,路面整修机或送料器应该包括与至少用于以下作业部件之一的可变位移泵相连的液压马达:至少一个包括履带底盘或轮式机构的行走驱动装置,至少一个用于摊铺材料的纵向-横向或向上的输送装置、至少一个刮板压实和/或调节装置。
附图说明
参照附图对本发明主题的实施方式进行说明。图中:
图1表示路面整修机的示意性侧视图,
图2表示送料器的示意性侧视图;
图3表示作为路面整修机或送料器的主动力装置的一部分的内燃机,尤其是柴油机的特性图,
图4表示内燃机尤其是柴油机的功率特性,
图5表示用于路面整修机或送料器中的内燃机动态转速适应的闭环控制系统的结构图,以及
图6通过逻辑流程图表示控制回路。
具体实施方式
图1表示用于摊铺沥青或混凝土摊铺材料的路面铺设的路面整修机F。在包括行走机构2(轮式机构或履带机构)的底盘1的前侧,设置料斗6并在其后面设置主动力装置P,主动力装置P包括内燃机M(通常为柴油机)、泵传动齿轮3和布置在泵传动齿轮3上的至少一个可变位移泵4。除了可变位移泵4之外,还可以设置至少一个另一液压泵18。此外,发电机11可以由内燃机M驱动。在布置在底盘1上的驾驶台9上设置例如计算机化控制装置10,其包括具有未示出的主牵引开关和其他致动和监控装置的控制面板K。在底盘1的尾部,布置横向分布装置21(例如蜗杆)并且其由液压马达20驱动。牵引杆19铰接在底盘1两侧 的牵引点23上,刮板E固定在牵引杆19上并在摊铺操作过程中由路面整修机F浮动牵引。牵引点23的高度可以例如通过升降油缸22调节以分别改变刮板E的迎角或铺设厚度。刮板E例如包括基本刮板12以及横向可伸长刮板13。设置相应的液压马达17用于调节可伸长刮板13。作为刮板E的压实装置,在基本刮板12上和在可伸长刮板13上设置例如夯实器14、振动器15和可选择的高度压实装置16,它们也可以由未示出的液压马达驱动。纵向输送装置7从底盘1上的材料料斗6延伸到底盘后端,从而能够将摊铺材料放置于横向分布装置21处。机构2由与至少一个可变位移泵4液压相连的液压马达5驱动。纵向输送装置7的液压马达8或横向分布装置21的液压马达20以及未示出的刮板E的压实单元的液压马达或液压马达17和/或提升油缸22可以以类似的方式进行操作。
每个可变位移泵4例如是旋转斜盘轴向活塞泵,可以例如通过由至少一个液压马达改变旋转斜盘的倾斜角度将其位移从最小值VsHP调节到最大值VsHPmax,所述液压马达由至少一个比例电磁阀V控制,使得被供给到比例电磁阀V的控制电流根据其可变值来决定位移。由相应液压马达(例如液压马达5)输出(taken off)的液压功率决定作用力矩,其取决于作用在液压马达上的压力。在可变位移泵4的给定初始转速下以在特定用于可变位移泵4的位移适应范围内得到调节的恒定体积流速产生恒定转矩。
图2表示用于与路面整修机配合的送料器B,例如允许路面整修机独立于摊铺行进速度和作业宽度或铺设厚度的变化进行连续的静液压作业操作,其中送料器同样的静液压作业操作适应路面整修机的操作并由此适应摊铺参数。在其包括行走机构2的底盘1上,送料器B包括前料斗6和至少一个例如上升的纵向输送装置7’,通过该装置将摊铺材料从料斗6输送到后顶部并对应于路面整修机F的要求被排放到路面整修机F的料斗6。送料器B具有主动力装置P,其具有内燃机M(通常为柴油机),泵传动齿轮3和至少一个可变位移泵4。可变位移泵4例如与行走机构2的液压马达2液压相连。相同或另一可变位移泵4可以与输送装置7’的至少一个液压马达24相连。
在图1和2中的路面整修机F以及送料器B上,速度或速率传感器S可以与至少有关摊铺的液压马达5或它们的作业部件相关联,这些部件与控制装置10相连以传递信号。
可变的摊铺参数决定在路面整修机F上以及在送料器B上的作业部件所需的功率。这些可变的摊铺参数例如包括但不局限于刮板的摊铺宽度、温度、摊铺材料的组分和稠度、行进阻力、天气条件、地面的向上或向下坡度、摊铺厚度、铺设的压实度、摊铺速度等等。根据本发明,实现内燃机M对可变摊铺状态或摊铺参数的动态适应,使得内燃机M以最佳消耗进行操作,而不损害路面整修机或送料器操作的便利性(readiness)。为此,控制装置10装有或连接有闭环控制系统,其自动实现转速适应并在该过程中利用每个可变位移泵4在每种情况下位移的适应范围保持到液压马达的所需体积流速恒定。
图3表示内燃机尤其是柴油机的典型特性图。在左垂直轴上,以额定转速下的转矩的百分比绘制内燃机的载荷状态或载荷,其与在右垂直轴上绘制的额定转速下功率百分比形式的功率相对应,而水平轴表示额定转速百分比形式的发动机转速。在发动机特性图内,存在通过阴影加重的具有最佳消耗的特性区域25,在该区域中内燃机M的上述动态转速适应得以实现,使得内燃机在特性区域25内尽可能以最佳消耗进行操作。特性图表示操作状态(发动机转速和载荷)与相应地特定燃料消耗之间的相互关系。在特性图中不规则的线族(螺旋线)显示相同特定燃料消耗的区域。垂直的平直曲线27表示发动机转速为额定转速的大约95%并且在载荷和功率的大约45%到载荷的100%之间的操作点。到目前为止,内燃机M在该曲线27的情况下进行操作。曲线27作为例子代表内燃机在固定高转速水平下独立于输出的(taken off)液压功率的典型操作。在载荷的大约100%处起始的特性曲线28斜对角并线性地上升到大约载荷的120%并随后逐渐下降到载荷的大约95%以及发动机转速的45%,这代表内燃机的操作点具有有利的特定燃料消耗并根据本发明通过动态转速适应得以实现。特性曲线28穿过具有最佳消耗的特性区域25。根据本发明意图是利用位移的适应性使沿特性曲线28的操作点保持在具有最佳消耗的特性区域25内,并且还使它们在最佳特性区域25外部沿着特性曲线28。通过利用可变位移泵的位移的同时调节进行内燃机的动态转速适应,本发明采取的操作点的特性曲线28通过沿虚线箭头29转移特性曲线27的操作点而产生。
根据本发明,为此例如至少存在两种程序。
在第一种情况下,相应当前操作点经由控制装置10借助并通过内燃机M的 载荷状态的评估和存储或存入的特性曲线得到调节,所述特性曲线代表内燃机的转速与位移之间的相关性。
在第二种情况下,通过使控制装置10或闭环控制系统中的实际速度或速率值与速度或速率设定值之间的补偿生效而使通向液压马达的相应体积流速保持恒定。
针对最佳燃料节省方面,刚好位于最大功率特性下方的功率特性是内燃机的目标。这种功率特性大体上与图3所示的特性曲线28相一致,其在图4中显示。
图4是内燃机尤其是柴油机的功率特性曲线。在垂直轴上,以额定转速下功率的百分比形式绘出内燃机的功率,而水平轴以额定转速的百分比形式表示发动机转速。最大功率曲线30大致与图3中所示的最上面的实线曲线相对应。图4中针对的功率特性31位于最大功率特性30下方大约5%并大体上与平行地延伸。这是在例如与图3中的特性曲线28相对应的相应操作点处可能产生的功率输出的95%的载荷状态。
图5以结构图的形式表示路面整修机F或送料器B的闭环控制系统的实例。通过控制装置10参照当前的载荷状态LZ、ndiesel实际值和可变位移泵的当前位移“VsHP实际值”执行内燃机M的转速动态适应,在此转速给定值n’diesel和给定值VsHPset被提供给可变位移泵4,利用位移VsHPset的给定值,所需体积流速V可以在发动机特性图的有利范围内得到调节。控制装置10获取有关当前载荷状态LZ和当前位移VsHPset实际值的信息,并在方框36处例如从图1和2中的控制面板K获取有关液压马达的所需转速或转矩,相当于摊铺过程的某一部分的所需体积流速。控制装置10将转速给定值n’diesel(对应于箭头33)传递到在转速ndiesel下驱动可变位移泵4的内燃机M并将位移给定值VsHPset传递到可变位移泵4(箭头35)。可变位移泵4随后以位移VsHP和转速ndiesel得到驱动以提供液压马达5(8,17)的所需体积流速并使其保持恒定,这也可以被说成是在转速ndiesel下的位移VsHP。换句话说,在控制装置10中,以使位移VsHP最大和使发动机转速ndiesel最小为目标实现闭环控制程序或控制程序。
这一点将参照以下实例得到证明。
a)由液压马达输出的转矩Mhydro在液压马达的恒定转速nhydro下升高。这意味着内燃机M的载荷状态LZ升高,其中只要达到超过95%的载荷状态LZ,内 燃机的转速就提高。随后通过降低位移VsHP使液压马达的转速保持恒定。
b)由液压马达输出的转矩Mhydro保持恒定,同时液压马达的转速nhydro升高。这意味着内燃机的载荷状态升高。到位移VsHP与最大可行位移VsHPmax的比率超过0.95时,或到载荷状态超过95%时,内燃机的转速提高。
c)由液压马达输出的转矩Mhydro随着液压马达速度nhydro的升高而升高。内燃机的载荷状态升高,给定的位移VsHP与最大位移VsHPmax之间的比率也升高。到当前的位移VsHP与最大可行位移VsHPmax之间的比率超过0.95时,或到载荷状态LZ超过95%时,内燃机的转速提高。
d)由液压马达输出的转矩Mhydro在液压马达的恒定转速n下下降。内燃机的载荷状态下降,到载荷状态LZ小于95%时,内燃机的转速降低。通过提高位移VsHP使液压马达的转速保持恒定。
e)由液压马达输出的转矩Mhydro保持恒定,同时液压马达的转速nhydro下降。因此,内燃机M的载荷状态也下降。到当前位移VsHP与最大位移VsHPmax之间的比率小于0.95时,或到载荷状态LZ小于95%时,内燃机的转速降低。
f)由液压马达输出的转矩M下降,在此液压马达的转速nhydro也下降。内燃机的载荷状态LZ下降,位移VsHP与最大可行位移VsHPmax之间的比率也下降。到实际位移与最大可行位移之间的比率小于0.95时,或到载荷状态LZ小于95%时,内燃机的转速降低。
图6表示作为状态图或流程图的闭环控制电路R,其利用可变位移泵4在每种情形下可行的位移适应范围实现内燃机的转速动态适应以保持所需体积流速。在该闭环控制电路R中,考虑液压马达的所需转速nhydro或所需体积流速V估计(evaluate)内燃机的载荷状态LZ和可变位移泵的当前位移VsHP。内燃机的载荷状态由LZ也就是功率因数、作为所需位移VsHP与最大可行位移VsHPmax之间的商的位移比率VsHP/VsHPmax来表达。作为输入变量,液压马达的给定值转速nhydroset被采用(步骤S1)。根据方框37,确定例如LZ的新的操作状态,同时来自方框37’,37”并在步骤S2得到确定的信息得到处理。在此,在步骤S2查出柴油机的给定值转速n’hydroset是否高于最大转速nmax。这种查询随后导致在方框37’中产生对柴油机的给定值转速n’hydroset低于最大转速的检测,或在方框37”中产生内燃机的给定值转速n’hydroset与最大转速nmax相一致的检测。在方框38中,通过液压马 达的位移VsHM乘以液压马达的给定值转速除以内燃机的转速n’diesel计算用于实现所需体积流速V的可变位移泵4所需的位移VsHPset。来自方框37,38的这些信息随后在步骤S3得到处理以确定内燃机的功率因数LZ是否小于预先设定的给定值功率因数LZ’,该因数LZ’例如在85%-95%之间,或与图4的最大功率特性30的95%相一致。如果在步骤S3查出功率因数LZ小于给定值功率因数LZ’,则在步骤S4确定位移比率VsHP/VsHPmax是否小于0.95。如果在步骤S4的确定结果为肯定,则在步骤S5确定体积流速是否为零。对于在步骤S5中的肯定结果,则在方框39中推断(gather)空载转速或零位移比率VsHP/VsHPmax。该信息被返回至步骤S2。然而如果步骤S5中的结果为否定,推断位移比率大于零且小于0.95,结果是内燃机的转速下降到新的值,发动机的当前转速n′diesel=ndiesel-Δndiesel发动机的Δndiesel。预先可以确定转速减小的增量Δndiesel。该信息也可以被回送到步骤S2。如果步骤S4的结果为否定,也就是位移比率VsHP/VsHPmax大于0.95,则在步骤S6确定位移比率VsHP/VsHPmax是否等于0.95。对于步骤S6的肯定结果,方框41中的信息被回送到步骤S2,也就是说内燃机的转速必须保持恒定,也就是内燃机的当前转速ndiesel等于内燃机的给定值转速n′diesel。然而如果步骤6的结果为否定,也就是位移比率VsHP/VsHPmax大于0.95,则在步骤S7中输出方框42的信息,也就是说内燃机的转速提高以获得新的内燃机给定值转速n′diesel,该转速来自内燃机的当前转速ndiesel加上内燃机的Δndiesel,其中内燃机的增量Δndiesel可以预先确定。该信息也被回送到步骤S2。
如果在步骤S3中确定的结果为否定,也就是LZ小于设定值LZ’,则在步骤S8中检查LZ是否等于设定值LZ’。对于步骤S8中的肯定结果,在步骤S9中确定位移比率VsHP/VsHPmax是否大于0.95。对于步骤S9出现的否定结果,根据方框43,输出该信息,表明内燃机的转速保持恒定,因为内燃机的当前转速ndiesel与给定值转速n′diesel相一致。如果方框43的该信息发生,则被传送到步骤S2。然而,对于步骤S9出现的肯定结果,根据方框44输出信息,表明要提高内燃机转速,其中内燃机的这一新的给定值转速n′diesel是柴油机的当前转速ndiesel和Δndiesel的总和,而增量Δndiesel可以预先确定。该信息在步骤S2得到处理。
如果步骤S8的结果为否定,也就是LZ与LZ’设定值不一致后,则在步骤S10确定LZ是否大于LZ’设定值。S10的肯定结果导致在步骤S11确定位移比率 VsHP/VsHPmax是否大于0.95。无论这一确定结果为肯定或为否定,方框45中的信息都被回送到步骤S2,由此提高内燃机的转速,使得内燃机新的给定值转速n′diesel等于当前实际转速ndiesel和Δndiesel的总和,而转速变化增量Δndiesel可以预先确定。通过这种方式,在闭环R中,方框39或40或41或42或43或44或45的信息在步骤S2各自得到处理,它们都与内燃机M的转速动态适应相关。在步骤S2,评估内燃机新的给定值转速n′diesel是否高于最大转速nmax以利用新的操作状态确认随后判断内燃机新的给定值转速n′diesel是否必须等于最大转速,或者新的给定值转速n′diesel是否不管怎样都已经存在。
总之,响应载荷状态或载荷因数(图4,图5)实现内燃机M的转速动态适应,其中所需的体积流速在当前操作点保持恒定。这一点通过利用存储在控制装置10中的特性曲线调节可变位移泵4或几个可变位移泵4或者以预定给定值补偿液压马达当前转速、通过可变位移泵或多个可变位移泵的闭环控制来实现。如果所需的体积流速降到标准以下,则由此自动提高内燃机的转速。
通过评估内燃机的载荷状态确定最佳操作点。内燃机的利用理想地永久接近95%(图4)。内燃机M转速适应的目的是保持载荷状态恒定。路面整修机F或送料器B所有有关摊铺的作业部件(在送料器中,作业部件的功能也取决于提供的路面整修机的摊铺参数)包括液压马达和用于驱动液压马达的可变位移泵,其中可变位移泵可以通过独立于可变位移泵的初始转速调节位移实现恒定的体积流速并由此使液压马达输出的功率恒定。如果需要保持功率输出恒定,则只有当达到可变位移泵的最大位移时,才必须通过提高内燃机的转速实现体积流速进一步的提高。可变位移泵的位移在操作中不变地适应内燃机的当前操作点。这一点无需控制,可以通过之前校准可变位移泵与相应位移相一致的控制电流来实现,使得可以利用存储在控制装置10中的特性曲线调节恒定的体积流速。如果内燃机的转速下降到例如低水平,则可变位移泵的位移可以参照存储的特性曲线在控制装置中相应地得到适应以保持恒定的体积流速。
作为可选择的,可变位移泵的位移可以在操作中通过采用速度或速率传感器被控制到内燃机的操作点,所述传感器无论怎样都可以获得或者将设置在路面整修机F或送料器B中的有关摊铺的作业部件或它们的液压马达上,这些传感器不断地向控制装置10提供速度或速率信息。在此,利用给定值/实际值补偿执行闭 环控制以保持体积流速恒定,使得驱动的液压马达的转速水平保持恒定。
如果发电机(在大多情况下是三相交流发电机)由内燃机驱动,则其输出载荷对动态转速适应不具有任何显著影响,因为可以非常容易地通过励磁电流对新型三相交流发电机进行功率控制。
总而言之,通过以可变位移泵的位移或多个位移自动或特性导向适应形成的动态转速适应使内燃机以有利的燃料消耗进行操作,使得环境污染得到完全降低,每年平均使用的路面整修机F或送料器B节省几吨燃料。操作者不必影响位移或多个位移所需的闭环控制,因为其自动或通过特性导向的方式完成。与可选择地另外设置用于液压马达或它们的作业部件的速度或转速传感器相关的复杂性问题可以忽略。
所示变量列表 变量 单位
载荷状态 LZ %
载荷状态给定值 LZ’ %
发动机转矩 Mdiesel Nm
液压马达转矩 Mhydro Nm
发动机转速 ndiesel l/min
发动机转速,设定值 n’diesel l/min
液压马达转速 nhydro l/min
液压马达转速,给定值 nhydro set l/min
最大发动机转速 nmax l/min
体积流速 V l/min
液压马达(可选择为可变位移马达)的位移 VsHM cm3/U
可变位移泵的位移 VsHP cm3/U
可变位移泵的位移比率 VsHP/VsHPmax -
可变位移泵的最大可行位移 VsHPmax l/min
可变位移泵的位移,给定值 VsHPset cm3/U
内燃机的转速调节 Δndiesel l/min。
Claims (17)
1.一种用于在路面整修机(F)或送料器(B)的静液压作业操作中进行闭环功率控制的方法,所述路面整修机(F)或送料器(B)包括作业部件、具有内燃机(M)的主动力装置(P)和多个液压可变位移泵(4),多个液压可变位移泵(4)与作业部件的液压马达(5,8,20,17,24)液压相连,其中计算机化控制装置(10)进行操作控制,其特征在于,内燃机(M)由控制装置(10)通过在具有最佳消耗的特性区域(25)中的动态转速适应而响应载荷状态在发动机特定特性图内工作,并且可变位移泵(4)的位移(VsHP)同时实现自动适应以使液压马达的体积流速(V)保持恒定。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述内燃机(M)是柴油机。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述液压马达(5,8,20,17,24)被设计成可变位移马达。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,考虑用于电位移适应的之前校准的控制电流值,参照存放或存入在控制装置(10)中的发动机转速/位移特性曲线,对位移(VsHP)进行适应。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,经由闭环控制利用控制装置(10)通过液压马达或作业部件的速度或速率传感器(S)产生和确定的给定值/实际值的补偿值实现位移(VsHP)的适应。
6.如在前权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在具有最佳消耗的特性区域(25)内调节当前操作点,通过使位移(VsHP)适应而使液压马达的所需体积流速保持恒定。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,可变位移泵(4)的位移适应范围内,内燃机(M)沿最佳发动机输出特性曲线(31)的操作点被控制在处于最大功率特性(30)5%以下。
8.如权利要求6所述的方法,其特征在于,在动态转速适应中,在达到相应最大可行位移并且所需体积流速降到标准以下时,通过实现闭环控制调节具有更高内燃机(M)转速的新的当前操作点,并且当达到相应最小可行的位移并且超出所需体积流速时,调节具有更低内燃机(M)转速的新的当前操作点,所述新的当前操作点在具有最佳消耗的特性区域(25)内,或在具有最佳消耗的特性区域(25)外部的特性图中。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,在限定了内燃机动态转速适应中的控制响应的控制回路(R)中,考虑所需的体积流速(Vset)评估内燃机(M)相应的当前载荷状态和可变位移泵(4)的当前可调位移(VsHP)。
10.一种路面整修机(F)或送料器(B),包括具有内燃机(M)的主动力装置(P),和用于作业部件的静液压作业操作的多个液压可变位移泵(4),可变位移泵与作业部件(2,7,21,14,15,16,7’)的液压马达(5,8,20,17,24)液压相连,所述路面整修机(F)或送料器(B)包含计算机化控制装置(10),其特征在于,提供布置在控制装置(10)中或与其相连的控制回路(R),用于评估内燃机(M)的载荷状态(LZ)和可变位移泵(4)的当前位移(Vs),通过该控制回路内燃机(M)的转速(n)能够响应载荷状态(LZ)动态适应至位于在发动机特定特性图内具有最佳消耗的特性区域(25)中或接近该特性区域(25)的操作点,同时可变位移泵(4)的位移(VsHP)可以改变以保持液压马达的体积流速恒定。
11.如权利要求10所述的路面整修机或送料器,其特征在于,所述液压马达(5,8,20,17,24)实施为可变位移马达。
12.如权利要求10所述的路面整修机或送料器,其特征在于,对于内燃机(M)响应当前载荷状态(LZ)的动态转速适应,所述控制装置(10)被提供有代表发动机转速(ndiesel)与位移(VsHP)之间相关性的特性曲线形式的存储或存入操作点。
13.如权利要求10所述的路面整修机或送料器,其特征在于,液压马达或由液压马达驱动的作业部件包括速度或速率传感器(S),速度或速率传感器(S)与控制装置(10)相连以传送信号,并且在闭环控制中包含用于速度或速率值的给定值/实际值补偿的补偿部分,以保持体积流速恒定。
14.如权利要求10所述的路面整修机或送料器,其特征在于,每个可变位移泵(4)的位移(VsHP)能够由至少一个比例电磁阀(V)通过供给可变控制电流给比例电磁阀进行调节。
15.如权利要求12所述的路面整修机或送料器,其特征在于,可变位移泵(4)的比例电磁阀(V)的控制电流在准备存储或存入操作点之前得到校准。
16.如权利要求10所述的路面整修机或送料器,其特征在于,在可变位移泵(4)与内燃机(M)之间设置泵传动齿轮(3),除了可变位移泵(4),至少一个另外的液压泵(18)与泵传动齿轮(3)相连,并且另外至少一个发电机(11)与内燃机(M)相连。
17.如权利要求10所述的路面整修机或送料器,其特征在于,路面整修机(F)或送料器(B)包括与可变位移泵(4)相连并被设计成可变位移马达的液压马达(5,8,20,17,24),该液压马达用于以下作业部件中的一个或多个:至少一个用于行走机构(2)的行走驱动装置、至少一个纵向、横向或向上输送装置(7,7’)、至少一个刮板压实和/或调节装置(14,15,16,17)。
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