CN102677714A

CN102677714A - 挖掘机转速控制装置及方法及包括该装置的挖掘机

Info

Publication number: CN102677714A
Application number: CN2012101901330A
Authority: CN
Inventors: 邓园; 涂晓丹; 李娟娥
Original assignee: Shanghai Sany Heavy Machinery Co Ltd
Current assignee: Shanghai Sany Heavy Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明公开了一种挖掘机转速控制装置，方法及挖掘机，属于发动机转速控制技术领域，装置包括控制器，分别与控制器电性连接的后泵压力传感器、前泵压力传感器，控制器上还分别连接有转速传感器、铲斗角度位置传感器、斗杆角度位置传感器、动臂角度位置传感器。控制器内部设定一组目标转速值，并给出ESS保护对应各目标转速的允许掉速值V；检测到有负载时，控制器对允许的掉速值V进行变化率限制，掉速值V由0变化到设定的目标值，将变化的值参与运算，并作为ESS保护的目标转速给定。本发明能够控制发动机的瞬间过大掉速，提高负载的速度，有效地降低油耗。

Description

挖掘机转速控制装置及方法及包括该装置的挖掘机

技术领域

本发明涉及发动机转速控制技术领域，尤其涉及一种挖掘机转速控制装置及方法及包括该装置的挖掘机。

背景技术

挖掘机工作过程中，需要对转速进行控制，传统的控制方法为设定档位的目标转速，当外界负载变化时，调节泵的吸收功率，实现发动机在目标转速附近一个较小的范围内波动，这就是调节和控制发动机输出功率的发动机转速感应系统（Engine Speeding Sensing，简称ESS），在外界负载剧烈波动的情况下，ESS保护将发动机的输出转速保持在一定的范围内，能够适应外界负载的剧烈变化。然而对挖掘机来说，工作负载往往会在较大负载和轻载之间突变，ESS保护在挖掘机实际转速为设定警戒点之前时，不会起作用，使挖掘机的突然加载过大，造成瞬间掉速很大，甚至出现冒黑烟的情况。

发动机的燃料消耗少的区域通常在发动机扭矩曲线的中等转速区或高扭矩区，通常的ESS控制只是保证挖掘机工作在该目标转速下的某个最优条件，如功率最大点等，往往并没有实现油耗的最优控制。如何能够在发动机ESS保护基础上，实现对挖掘机实际转速在设定警戒点之前时的有效控制，以及控制过程中实现油耗的优化控制，具有一定的意义。

发明内容

现提供一种挖掘机转速控制装置，方法及挖掘机，通过设定目标转速值和允许掉速值对负载进行检测并对工况作出相应判断，以减小发动机的瞬间失速，实现发动机的控制，使挖掘机在重载时，工作在油耗经济区。

具体通过下述技术方案实现的：

一种挖掘机转速控制装置，其中，包括控制器，分别与所述控制器电性连接的后泵压力传感器、前泵压力传感器，所述控制器上还分别连接有与发动机连接的转速传感器、与挖掘机铲斗连接的铲斗角度位置传感器、与挖掘机斗杆连接的斗杆角度位置传感器、与挖掘机动臂连接的动臂角度位置传感器。

优选的，其中，所述控制器通过CAN总线连接显示器。

一种如上述挖掘机转速控制装置的控制方法，其中，包括下列步骤：

确认控制器位于高速控制区或者低速控制区，如果发动机位于中速区，则不进行转速的控制；

发动机在设定的档位目标转速下工作，判断挖掘机是否处于重载操作工况，如果确认挖掘机处于重载操作工况，则设定发动机的目标转速，实现重载过程中发动机工作在油耗经济区，否则判断为轻载工况，不进行转速的越权控制，只是采用线性掉速控制；

控制器内部设定一组目标转速值，并给出发动机转速感应系统保护对应各目标转速的允许掉速值V；

检测到有负载时，控制器对允许的掉速值V进行变化率限制，时间设定为T，掉速值V由0变化到设定的目标值，将变化的值参与运算，并作为发动机转速感应系统保护的目标转速给定，从而实现线性掉速，使负载剧烈变化时，发动机的失速不至于过大。

优选的，其中，确认控制器位于高速控制区或者低速控制区的步骤包括：

控制器内部设定油耗最低点转速值C点，结合内部设定的各目标转速的最优工作点，判断高速控制区和低速控制区，当目标转速和对应的最优工作点转速都大于C点转速判定为高速控制区，当目标转速和对应的最优工作点转速都小于C点转速判定为低速控制区，当目标转速和对应的最优工作点转速分布在C点两边，此时，判断为中速区。

优选的，其中，判断挖掘机是否处于重载操作工况的步骤包括：

设定一压力传感信号阈值，当控制器检测到前泵压力传感器和后泵压力传感器信号超过所述阈值，而且铲斗角度位置传感器、斗杆角度位置传感器或动臂角度位置传感器的变化率受限时，此时判断为重载操作工况。

优选的，其中，所述T为1.5s。

一种挖掘机，其中，包括上述的挖掘机转速控制装置。

与已有技术相比，上述技术方案的有益效果在于：

1、通过设定目标转速值来确定发动机工况，控制发动机的瞬间过大掉速，提高负载的速度；

2、通过分区段对发动机实现越权控制，保证了发动机重载时工作在油耗的经济区，有效地降低了油耗。

附图说明

图1是依据本发明一具体实施例的，挖掘机转速控制装置的结构示意图；

图2是依据本发明一具体实施例的，挖掘机转速控制装置发动机的扭矩曲线示意图；

图3是依据本发明一具体实施例的，挖掘机转速控制装置的发动机的线性掉速保护曲线示意图；

图4是依据本发明一具体实施例的，挖掘机转速控制装置的发动机的高速控制区示意图；

图5是依据本发明一具体实施例的，挖掘机转速控制装置的发动机的低速控制区示意图；

图6是依据本发明一具体实施例的，挖掘机转速控制方法的流程示意图。

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，本发明实施例挖掘机转速控制装置包括控制器，分别与控制器电性连接的后泵压力传感器、前泵压力传感器，控制器上还分别连接有与发动机连接的转速传感器、与挖掘机铲斗连接的铲斗角度位置传感器、与挖掘机斗杆连接的斗杆角度位置传感器、与挖掘机动臂连接的动臂角度位置传感器。

优选地，控制器通过CAN总线连接显示器，上述各种传感器的感应数据通过显示器显示出来。CAN总线具有高可靠性和良好的错误检测能力，被广泛应用于车载计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。

本发明实施例挖掘机转速控制方法具体包括下列步骤，流程示意参看图6所示：

控制器内部设定一组目标转速值，并给出ESS保护对应各目标转速的允许掉速值V；

检测到有负载时，控制器对允许的掉速值V进行变化率限制，时间设定为T，时间可以设定为1.5S，但是不局限于此值，可以根据实际进行调整，掉速值V由0变化到设定的目标值，将变化的值参与运算，并作为ESS保护的目标转速给定，从而实现线性掉速，使负载剧烈变化时，发动机的失速不至于过大。如图2所示，控制器内部设定一组目标转速：N1、N2、N3、N4等，以及各目标转速的最优工作点Na、Nb等，如图3所示，实线为ESS保护对应转速和电流曲线，虚线为线性掉速保护后的转速和电流曲线。

图4中设定发动机的目标转速N2，传统ESS保护一般保护到B 点，并不是油耗经济区，本发明中当控制器检测到前泵压力传感器和后泵压力传感器信号比较大时（可以设定一个阈值作为检验标准），而且，铲斗角度位置传感器、斗杆角度位置传感器或动臂角度位置传感器的变化率不是很大时，此时判断为重载操作工况，则给定第二油门马达位置（即设定发动机的目标转速N1），稳态工作在A点，在相同的扭矩时，油耗要比B点好。

图5中设定发动机的目标转速N3，传统ESS保护一般保护到D点，并不是油耗经济区，本发明中当控制器检测到前泵压力传感器、后泵压力传感器信号比较大时（可以设定一个阈值作为检验标准），而且，铲斗角度位置传感器、斗杆角度位置传感器或动臂角度位置传感器的变化率不是很大时，此时判断为重载操作工况，则给定第二油门马达位置（即设定发动机的目标转速N4），稳态工作在E点，在相同的扭矩时，油耗要比D点好。

本发明实施例还涉及一种挖掘机，包括上述挖掘机转速控制装置。本挖掘机中仅在分段控制装置方面和现有技术存在差别，本领域技术人员可以根据公知常识推断出本挖掘机中除分段控制装置以外的其他部分的结构。

本发明实施例能够控制发动机的瞬间过大掉速，提高负载的速度；分区段对发动机实现越权控制，保证了发动机重载时工作在油耗的经济区，有效地降低了油耗。

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

1.一种挖掘机转速控制装置，其特征在于，包括控制器，分别与所述控制器电性连接的后泵压力传感器、前泵压力传感器，所述控制器上还分别连接有与发动机连接的转速传感器、与挖掘机铲斗连接的铲斗角度位置传感器、与挖掘机斗杆连接的斗杆角度位置传感器、与挖掘机动臂连接的动臂角度位置传感器。

2.如权利要求1所述的挖掘机转速控制装置，其特征在于，所述控制器通过CAN总线连接显示器。

3.一种如权利要求1或2所述的挖掘机转速控制装置的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

控制器内部设定一组目标转速值，并给出发动机转速感应系统对应各目标转速的允许掉速值V；

4.如权利要求3所述的挖掘机转速控制装置的控制方法，其特征在于，确认控制器位于高速控制区或者低速控制区的步骤包括：

5.如权利要求3所述的挖掘机转速控制装置的控制方法，其特征在于，判断挖掘机是否处于重载操作工况的步骤包括：

6.如权利要求3所述的挖掘机转速控制装置的控制方法，其特征在于，所述T为1.5s。

7.一种挖掘机，其特征在于，包括权利要求1或2所述的挖掘机转速控制装置。