CN102226468B - 工程机械换档的控制方法、装置和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种工程机械换档的控制方法、装置和控制系统，用以解决现有技术中机械式平地机的离合器结合控制方法会对变速箱造成较大的冲击的问题。该方法包括：在所述工程机械的离合器零界结合时，确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差；比较所述转速差与预设值，在所述转速差大于所述预设值的情况下，增大离合器电磁阀线圈电流，使离合器进一步结合。采用本发明的技术方案，有助于实现无冲击换挡，有效保护变速箱零件；减缓离合器扭矩冲击，延长使用寿命；减轻驾驶员工作强度，提高操作舒适性。

Description

工程机械换档的控制方法、装置和控制系统

技术领域

本发明涉及一种工程机械换档的控制方法、装置和控制系统。

背景技术

机械式平地机是一种应用广泛的工程机械，其传动系统基本结构如图1所示。图1A是与本发明有关的机械式平地机传动系统基本结构的示意图。图1A中，11为前转向轮、19为后驱动轮、12为铲刀、13为驾驶室、14为档位手柄、15为控制器、16为发动机、17为变速箱。

机械式平地机的动力由发动机16输出，经电液控制变速箱17和后桥减速机构传递到后驱动轮19。变速箱齿轮处于常啮合刚性连接状态，换挡由电液控制离合器完成。图1B是根据现有技术中工程机械换档相关装置的连接方式示意图。如图1B所示，档位器与控制器连接，用于给定平地机的运行方向(前进、后退、空档或驻车)和行驶速度对应的目标档位。控制器与8个电液比例调压阀(图中示出了电液比例调压阀A至H)以及停车制动阀连接，每个电液比例调压阀与一个离合器(图中示出了离合器K1至K8)连接，离合器位于变速箱内，该变速箱内还包含有制动离合器。

在机械式平地机换挡过程中变速箱传动比发生阶跃式改变，通常的离合器结合控制方法是按固定延时结合或者定压结合，这种控制方式下的离合器结合往往会对变速箱造成较大的冲击从而会缩短变速箱、传动系及发动机等相关零部件的寿命，另外也容易对路面造成损坏，以及给驾驶员带来不适的感觉。

在现有技术中，机械式平地机的离合器结合控制方法会对变速箱造成较大的冲击，对于该问题，目前尚未提出有效解决方案。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种工程机械换档的控制方法、装置和控制系统，以解决现有技术中机械式平地机的离合器结合控制方法会对变速箱造成较大的冲击的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种工程机械换档的控制方法。

本发明的工程机械换档的控制方法包括：在所述工程机械的离合器零界结合时，确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差；比较所述转速差与预设值，在所述转速差大于所述预设值的情况下，增大离合器电磁阀线圈电流，使离合器进一步结合。

进一步地，确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差之前还包括：检测离合器结合压力，根据检测值处于预设区间确认所述工程机械的离合器零界结合。

进一步地，确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差之前还包括：检测离合器电磁阀线圈电流，根据检测值大于预设值确认所述工程机械的离合器零界结合。

进一步地，确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差包括：根据所述工程机械的行驶速度和目标档位传动比计算变速箱输入轴的转速；将所述变速箱输入轴的转速与当前发动机转速比较得到所述变速箱输入轴与发动机之间的转速差。

进一步地，在所述确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差之后，还包括：在所述转速差小于预设值的情况下使离合器快速结合。

进一步地，所述增大离合器电磁阀线圈电流之后还包括：步骤A：确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差；步骤B：在所述转速差大于预设值的情况下，增大离合器电磁阀线圈电流，使离合器进一步结合；在步骤B之后，判断所述转速差是否大于预设值，若是，则依次重复执行步骤A和步骤B，否则使离合器快速结合。

进一步地，所述增大离合器电磁阀线圈电流包括：根据公式I₁＝I₀+K×ΔV×n改变所述离合器电磁阀线圈电流，其中I₀表示离合器零界结合时电磁阀线圈电流，I₁表示在I₀的基础上增大后的离合器电磁阀线圈电流，K表示预设的调节系数，ΔV表示所述转速差，n表示离合器电磁阀线圈电流增幅的计算程序执行的次数。

进一步地，所述工程机械为平地机、装载机、或越野起重机。

根据本发明的另一方面，提供了一种工程机械换档的控制装置。

本发明的工程机械换档的控制装置包括：确定模块，用于在所述工程机械的离合器零界结合时，确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差；比较模块，用于比较所述转速差和预设值；调节模块，用于在所述转速差大于所述预设值的情况下，计算使离合器进一步结合的离合器电磁阀线圈电流值。

进一步地，本发明的工程机械换档的控制装置还包括压力判断模块，用于比较离合器零界结合压力的检测值和预设值，当该检测值大于该预设值时确认所述工程机械的离合器零界结合。

进一步地，本发明的工程机械换档的控制装置还包括电流判断模块，用于比较离合器电磁阀线圈电流的检测值和预设值，当该检测值大于该预设值时确认所述工程机械的离合器零界结合。

进一步地，所述确定模块还用于：根据所述工程机械的行驶速度和目标档位传动比计算变速箱输入轴的转速；将所述变速箱输入轴的转速与当前发动机转速比较得到所述变速箱输入轴与发动机之间的转速差。

进一步地，所述调节模块还用于在所述转速差小于所述预设值的情况下，计算使离合器快速结合的离合器电磁阀线圈电流值。

根据本发明的另一方面，提供了一种工程机械换档的控制系统。

本发明的工程机械换档的控制系统包括：包括档位器、变速箱转速检测装置、发动机转速检测装置、速度检测装置、以及控制器，并且所述控制系统还包括离合器压力检测装置或者离合器电磁阀线圈电流检测装置，其中：所述档位器，用于向所述控制器输入所述工程机械换档时的目标档位信息；所述变速箱转速检测装置，用于检测所述工程机械的变速箱转速并将该转速的信息发送给所述控制器；发动机转速检测装置，用于检测所述工程机械的发动机转速并将该转速的信息发送给所述控制器；速度检测装置，用于检测所述工程机械的行驶速度并将该速度的信息发送给所述控制器；离合器压力检测装置，用于检测所述工程机械的离合器压力并将该压力的信息发送给所述控制器；离合器电磁阀线圈电流检测装置，用于检测所述工程机械的离合器电磁阀线圈电流并将该电流的信息发送给所述控制器；控制器，用于根据接收的信息进行计算并输出用于控制所述离合器电磁阀线圈电流的控制信息。

根据本发明的技术方案，根据实时计算得到的变速箱输入轴与发动机之间的转速差调节离合器电磁阀线圈电流，能够实时调整离合器的结合压力，从而获得以下有益效果：实现无冲击换挡，有效保护变速箱零件；减缓离合器扭矩冲击，延长使用寿命；减轻驾驶员工作强度，提高操作舒适性。此外，本发明实施例中的控制方案可以利用机器已有的车载控制器实现，无需额外增加成本。

附图说明

说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1A是与本发明有关的机械式平地机传动系统基本结构的示意图；

图1B是根据现有技术中工程机械换档相关装置的连接方式示意图；

图2是根据本发明实施例的工程机械换档的控制方法的主要步骤的流程图；

图3是根据本发明实施例的工程机械换档的控制装置基本结构的示意图；

图4A和图4B是根据本发明实施例的工程机械换档的控制系统的两种基本结构的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本实施例的技术方案可用于工程机械换档的控制，在工程机械的离合器零界结合时确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差，然后将该转速差与预设值进行比较，如果该转速差大于该预设值则增大离合器电磁阀线圈电流，使离合器进一步结合。以下对本发明实施例的技术方案作详细说明。

图2是根据本发明实施例的工程机械换档的控制方法的主要步骤的流程图，如图2所示，该方法可包括如下步骤：

步骤S201：获取离合器的运行信息。本步骤中的离合器的运行信息可以是离合器结合压力或者离合器电磁阀线圈电流。在本步骤执行的同时，工程机械已进入目标档结合过程，此时离合器电磁阀电流按照预设的方式持续增大。

步骤S203：根据运行信息判断离合器是否零界结合，若是，进入步骤S205，否则返回步骤S201。本步骤中可以根据离合器结合压力处于预设区间确认离合器零界结合，也可以根据离合器电磁阀线圈电流大于预设值确认离合器零界结合。关于离合器结合压力的预设区间以及离合器电磁阀线圈的预设值可以通过试验预先确定。

步骤S205：获取工程机械运行信息。本步骤中的工程机械运行信息主要是工程机械的行驶速度、目标档位传动比、发动机转速以及变速箱输入轴的转速。

步骤S207：确定变速箱输入轴的转速与当前发动机转速之间的转速差。

在本步骤中可以根据工程机械的行驶速度和目标档位传动比计算变速箱输入轴的转速；将所述变速箱输入轴的转速与当前发动机转速比较得到所述变速箱输入轴与发动机之间的转速差。

步骤S209：判断转速差是否大于转速差设定值，若是，则进入步骤S211，否则进入步骤S213。

步骤S211：增大离合器电磁阀线圈电流增大该电流就使阀门开度增加，从而液体压力增加，继而使离合器结合压力增大。本步骤中，可以根据公式I₁＝I₀+K×ΔV×n改变所述离合器电磁阀线圈电流，其中I₀表示离合器零界结合时电磁阀线圈电流，I₁表示在I₀的基础上增大后的离合器电磁阀线圈电流，K表示预设的调节系数，ΔV表示所述转速差，n表示离合器电磁阀线圈电流增幅的计算程序执行的次数。

步骤S213：使离合器以最大电流或压力快速结合。本步骤中，使离合器快速结合的实现方式是直接给定离合器电磁阀线圈电流最大值，即离合器获得最大的压力，使离合器摩擦片完全贴合，同步转动。

步骤S211之后可以返回步骤S207，并依次再次执行后续步骤，直到进入步骤S213，完成换档过程。

以下对本实施例的工程机械换档的控制装置作出说明。该装置可以由计算机软件实现，安装在工程机械的控制器中。图3是根据本发明实施例的工程机械换档的控制装置基本结构的示意图。如图3所示，换档控制装置30主要包括：

确定模块31，用于在工程机械的离合器零界结合时，确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差；比较模块32，用于比较上述转速差和预设值；调节模块33，用于在上述转速差大于上述预设值的情况下，计算使离合器进一步结合的离合器电磁阀线圈电流值。

换档控制装置30还可以具有确认工程机械的离合器是否零界结合的功能，为此，换档控制装置30中还可以包括压力判断模块或者还可以包括电流判断模块(图中未示出)，其中压力判断模块用于比较离合器零界结合压力的检测值和预设值，当该检测值大于该预设值时确认工程机械的离合器零界结合，电流判断模块用于比较离合器电磁阀线圈电流的检测值和预设值，当该检测值大于该预设值时确认工程机械的离合器零界结合。

确定模块31还可用于：根据工程机械的行驶速度和目标档位传动比计算变速箱输入轴的转速；将变速箱输入轴的转速与当前发动机转速比较得到所述变速箱输入轴与发动机之间的转速差。

调节模块33还可用于在上述转速差小于所述预设值的情况下，计算使离合器快速结合的离合器电磁阀线圈电流值。

以下再对本实施例的工程机械换档的控制系统作出说明。图4A和图4B是根据本发明实施例的工程机械换档的控制系统的两种基本结构的示意图。如图4A所示，工程机械换档的控制系统40A主要包括档位器41、变速箱转速检测装置42、发动机转速检测装置43、速度检测装置44、控制器45以及离合器压力检测装置46A。如图4B所示，工程机械换档的控制系统40B主要包括档位器41、变速箱转速检测装置42、发动机转速检测装置43、速度检测装置44、控制器45以及离合器电磁阀线圈电流检测装置46B。

档位器41用于向控制器45输入工程机械换档时的目标档位信息；变速箱转速检测装置42用于检测所述工程机械的变速箱转速并将该转速的信息发送给控制器45；发动机转速检测装置43用于检测工程机械的发动机转速并将该转速的信息发送给控制器45；速度检测装置44用于检测工程机械的行驶速度并将该速度的信息发送给控制器45；离合器压力检测装置46A用于检测工程机械的离合器压力并将该压力的信息发送给控制器45；离合器电磁阀线圈电流检测装置46B用于检测工程机械的离合器电磁阀线圈电流并将该电流的信息发送给控制器45；控制器45用于根据接收的信息进行计算并输出用于控制离合器电磁阀线圈电流的控制信息。

根据本发明实施例的技术方案，根据实时计算得到的变速箱输入轴与发动机之间的转速差调节离合器电磁阀线圈电流，能够实时调整离合器的结合压力，从而获得以下有益效果：实现无冲击换挡，有效保护变速箱零件；减缓离合器扭矩冲击，延长使用寿命；减轻驾驶员工作强度，提高操作舒适性。此外，本发明实施例中的控制方案可以利用机器已有的车载控制器实现，无需额外增加成本。带有电液换挡机构变速箱的工程机械都可以使用本技术方案，如平地机、装载机、越野起重机等。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种工程机械换档的控制方法，其特征在于，包括：

在所述工程机械的离合器零界结合时，确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差；

比较所述转速差与预设值，在所述转速差大于所述预设值的情况下，增大离合器电磁阀线圈电流，使离合器进一步结合，其中，所述增大离合器电磁阀线圈电流之后还包括：

步骤A：确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差；

步骤B：在所述转速差大于预设值的情况下，增大离合器电磁阀线圈电流，使离合器进一步结合；

在步骤B之后，判断所述转速差是否大于预设值，若是，则依次重复执行步骤A和步骤B，否则使离合器快速结合，

所述增大离合器电磁阀线圈电流包括：根据公式I₁=I₀+K×ΔV×n改变所述离合器电磁阀线圈电流，其中I₀表示离合器零界结合时电磁阀线圈电流，I₁表示在I₀的基础上增大后的离合器电磁阀线圈电流，K表示预设的调节系数，ΔV表示所述转速差，n表示离合器电磁阀线圈电流增幅的计算程序执行的次数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差之前还包括：检测离合器结合压力，根据检测值处于预设区间确认所述工程机械的离合器零界结合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差之前还包括：检测离合器电磁阀线圈电流，根据检测值大于预设值确认所述工程机械的离合器零界结合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差包括：根据所述工程机械的行驶速度和目标档位传动比计算变速箱输入轴的转速；将所述变速箱输入轴的转速与当前发动机转速比较得到所述变速箱输入轴与发动机之间的转速差。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差之后，还包括：在所述转速差小于预设值的情况下使离合器快速结合。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述工程机械为平地机、装载机、或越野起重机。

7.一种工程机械换档的控制装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于在所述工程机械的离合器零界结合时，确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差；

比较模块，用于比较所述转速差和预设值；

调节模块，用于在所述转速差大于所述预设值的情况下，计算使离合器进一步结合的离合器电磁阀线圈电流值，

在所述调节模块增大离合器电磁阀线圈电流值之后，还包括：

步骤A：确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差；

步骤B：在所述转速差大于预设值的情况下，增大离合器电磁阀线圈电流，使离合器进一步结合；

在步骤B之后，判断所述转速差是否大于预设值，若是，则依次重复执行步骤A和步骤B，否则使离合器快速结合，

其中，所述增大离合器电磁阀线圈电流包括：根据公式I₁=I₀+K×ΔV×n改变所述离合器电磁阀线圈电流，其中I₀表示离合器零界结合时电磁阀线圈电流，I₁表示在I₀的基础上增大后的离合器电磁阀线圈电流，K表示预设的调节系数，ΔV表示所述转速差，n表示离合器电磁阀线圈电流增幅的计算程序执行的次数。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，还包括压力判断模块，用于比较离合器零界结合压力的检测值和预设值，当该检测值大于该预设值时确认所述工程机械的离合器零界结合。

9.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，还包括电流判断模块，用于比较离合器电磁阀线圈电流的检测值和预设值，当该检测值大于该预设值时确认所述工程机械的离合器零界结合。

10.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述确定模块还用于：

根据所述工程机械的行驶速度和目标档位传动比计算变速箱输入轴的转速；

将所述变速箱输入轴的转速与当前发动机转速比较得到所述变速箱输入轴与发动机之间的转速差。

11.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述调节模块还用于在所述转速差小于所述预设值的情况下，计算使离合器快速结合的离合器电磁阀线圈电流值。

12.一种工程机械换档的控制系统，其特征在于，包括档位器、变速箱转速检测装置、发动机转速检测装置、速度检测装置、以及控制器，并且所述控制系统还包括离合器压力检测装置或者离合器电磁阀线圈电流检测装置，其中：

所述档位器，用于向所述控制器输入所述工程机械换档时的目标档位信息；

所述变速箱转速检测装置，用于检测所述工程机械的变速箱转速并将该转速的信息发送给所述控制器；

发动机转速检测装置，用于检测所述工程机械的发动机转速并将该转速的信息发送给所述控制器；

速度检测装置，用于检测所述工程机械的行驶速度并将该速度的信息发送给所述控制器；

离合器压力检测装置，用于检测所述工程机械的离合器压力并将该压力的信息发送给所述控制器；

离合器电磁阀线圈电流检测装置，用于检测所述工程机械的离合器电磁阀线圈电流并将该电流的信息发送给所述控制器；

控制器，用于根据接收的信息进行计算并输出用于控制所述离合器电磁阀线圈电流的控制信息，其中所述控制器还用于：

在所述工程机械的离合器零界结合时，确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差；

比较所述转速差与预设值，在所述转速差大于所述预设值的情况下，增大离合器电磁阀线圈电流，使离合器进一步结合，其中，所述增大离合器电磁阀线圈电流之后还包括：

步骤A：确定变速箱输入轴与发动机之间的转速差；

步骤B：在所述转速差大于预设值的情况下，增大离合器电磁阀线圈电流，使离合器进一步结合；

在步骤B之后，判断所述转速差是否大于预设值，若是，则依次重复执行步骤A和步骤B，否则使离合器快速结合，

所述增大离合器电磁阀线圈电流包括：根据公式I₁=I₀+K×ΔV×n改变所述离合器电磁阀线圈电流，其中I₀表示离合器零界结合时电磁阀线圈电流，I₁表示在I₀的基础上增大后的离合器电磁阀线圈电流，K表示预设的调节系数，ΔV表示所述转速差，n表示离合器电磁阀线圈电流增幅的计算程序执行的次数。