CN102686809A

CN102686809A - 工程机械的液压泵控制装置及控制方法

Info

Publication number: CN102686809A
Application number: CN2010800585871A
Authority: CN
Inventors: 郑雨容
Original assignee: Doosan Infracore Co Ltd
Current assignee: Hyundai Yingweigao Co ltd
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2030-12-21
Also published as: KR20110073082A; BR112012015395A2; EP2518220A4; EP2518220B1; KR101637571B1; WO2011078543A3; CN102686809B; WO2011078543A2; EP2518220A2; US9206798B2; US20120263604A1

Abstract

本发明公开工程机械的液压泵控制装置及控制方法。所公开的本发明包括控制由发动机而驱动的液压泵的排出压力的泵控制部，上述泵控制部包括：基于发动机输出转矩推定值或发动机转数而算出压力设定值的压力设定值算出部；以及根据斜盘角传感器的故障与否而选择并输出上述压力设定值和压力指令值中一个的故障处理部。根据本发明，由于基于发动机输出转矩推定值算出压力设定值并根据该设定值而控制泵，因而即便在斜盘角传感器出现故障时也能避免泵的补偿转矩值超过发动机的最大转矩值，从而即便在发动机的高负载作业中斜盘角传感器出现故障也可以防止发动机熄火的现象。

Description

工程机械的液压泵控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械的液压泵控制装置及控制方法，更为详细地讲，涉及包括由发动机而驱动且补偿转矩根据控制信号而可变的液压泵的工程机械的液压泵控制装置及控制方法。

背景技术

为了通过电来控制液压泵而具备能够检测出斜盘的角度的斜盘角传感器。在泵控制部根据检测出的斜盘角而算出泵的排出流量，从而算出液压泵的压力指令值并发出指令。但在斜盘角传感器出现故障的情况下，泵控制部就无法知道泵排出流量也就无法计算压力指令值，因而通常是将任意的预先设定的压力即压力设定值作为指令输出。

但在这种情况下，在施加在工程机械的传动装置上的负载压力大于设定于液压泵上的上述压力设定值的情况下传动装置就不会动作。与此相反，在压力设定值大于负载压力的情况下所需的流量变大，因而泵排出流量增加从而泵的补偿转矩值也就增加。在后者的场合，如果泵的补偿转矩值大于发动机的最大转矩值，则会出现发动机熄火的现象。

发明内容

技术课题

本发明是为了解决这种现有技术的问题而研究出的，本发明的目的在于提供一种即便斜盘角传感器发生故障，也不会使发动机停止从而保障机械的稳定性的工程机械的液压泵控制装置。

课题解决手段

旨在达到这种目的的根据本发明的一实施例的工程机械的液压泵控制装置包括控制由发动机而驱动的液压泵的排出压力的泵控制部。上述泵控制部包括：基于发动机输出转矩推定值或发动机转数而算出压力设定值的压力设定值算出部；以及根据斜盘角传感器的故障与否而选择并输出上述压力设定值和压力指令值中一个的故障处理部。

上述压力设定值算出部包括：比较发动机输出转矩推定值或发动机转数与发动机输出转矩设定值或发动机转数设定值而算出转矩差值或转数差值的转矩/转数差值算出部；根据操作信号而设定操作部各动作压力范围值的压力范围设定部；输入上述转矩差值或转数差值和上述压力范围值而设定目标压力值的目标压力设定部；以及基于上述目标压力值而运算压力设定值的压力设定值运算部。

上述压力设定值算出部进一步包括根据由上述转矩差值或转数差值而推定的负载大小的变化率设定压力变化斜率的压力变化斜率设定部，上述压力设定值运算部根据上述目标压力值和上述压力变化斜率而运算压力设定值。

上述故障处理部包括：根据泵排出流量的输入与否而判断斜盘角传感器的故障与否的故障判断部；以及选择上述压力设定值（Ps）和压力指令值中一个而输出的压力选择部。上述选择部，在上述斜盘角传感器正常运转时输出上述压力指令值，在上述斜盘角传感器出现故障时输出上述压力设定值。

另一方面，根据本发明的一实施例的工程机械的液压泵控制方法，包括：基于发动机输出转矩推定值或发动机转数算出压力设定值的压力设定值算出步骤；以及根据斜盘角传感器的故障与否选择上述压力设定值和压力指令值中一个而输出的故障处理步骤。

上述压力设定值算出步骤包括：比较发动机输出转矩推定值或发动机转数与发动机输出转矩设定值或发动机转数设定值而算出转矩差值或转数差值的转矩/转数差值算出步骤；根据操作信号而设定操作部各动作压力范围值的压力范围设定步骤；输入上述转矩差值或转数差值和上述压力范围值而设定目标压力值的目标压力设定步骤；以及基于上述目标压力值运算压力设定值的压力设定值运算步骤。

上述压力设定值算出步骤进一步包括根据由上述转矩差值或转数差值而推定的负载大小的变化率设定压力变化斜率的压力变化斜率设定步骤，在上述压力设定值运算步骤根据上述目标压力值和上述压力变化斜率而运算压力设定值。

上述故障处理步骤包括：根据泵排出流量的输入与否而判断斜盘角传感器的故障与否的故障判断步骤；以及选择上述压力设定值和压力指令值中一个而输出的压力选择步骤。在上述压力选择步骤，在上述斜盘角传感器正常运转时输出上述压力指令值，在上述斜盘角传感器出现故障时输出上述压力设定值。

发明效果

根据这种构成的本发明，基于发动机输出转矩推定值或发动机转数算出压力设定值并根据所算出的压力设定值而控制泵，因而即便在斜盘角传感器出现故障时也能避免泵的补偿转矩值超过发动机的最大转矩值，从而即便在发动机的高负载作业中斜盘角传感器出现故障也可以防止发动机熄火的现象。

另外，根据本发明，由于按照发动机的负载（施加于传动装置的负载压力）而反向推算压力设定值，因而压力设定值随发动机的负载变化而可变，从而防止与负载的大小或发动机的状态无关地发动机熄火。

另一方面，根据本发明，由于根据发动机输出转矩差值或发动机转数差值来设定泵的压力变化斜率而算出对于目标压力值的压力设定值，因而可实现根据负载大小的反应速度的最优化。

附图说明

图1是表示根据本发明一实施例的工程机械的液压泵控制装置的概略构成的框图。

图2是表示图1的泵控制部的内部构成的框图。

图3是表示图2的压力设定值算出部和故障处理部的内部构成的框图。

图4是将图3的压力设定值与现有技术的压力设定值进行了比较的图。

图5是表示根据本发明一实施例的工程机械的液压泵控制方法的顺序图。

图6是表示图5的压力设定值算出步骤的细部步骤的顺序图。

符号说明

10-发动机，20-泵，30-泵控制部，31操作部所需流量算出部，32-流量差值算出部，33-操作信号压力指令值算出部，34-最大吸入转矩值算出部，35-马力控制压力指令值算出部，36-压力最小值算出部，37-压力设定值算出部，37a-转矩/转数差值算出部，37b-压力范围设定部，37c-目标压力设定部，37d-压力变化斜率设定部，37e-压力设定值运算部，38-故障处理部，38a-故障判断部，38b-压力选择部。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的优选实施例。

图1是表示根据本发明一实施例的工程机械的液压泵控制装置的概略构成的框图。参照图1，根据本发明的一实施例的工程机械的液压泵控制装置具备控制与发动机10直接相连的液压泵20的排出压力的泵控制部30。液压泵20具备斜盘20a，液压泵20的泵排出流量（Qp）随斜盘20a的倾斜角度即斜盘角而变化。在斜盘20a上具备斜盘角传感器（未图示），从而算出与检测出的斜盘角成比例的液压泵20的排出流量（Qp）并向泵控制部30传输。另一方面，为了调节液压泵20的斜盘角在液压泵20安装有调节器21，在调节器21上设有电子比例控制阀22。从泵控制部30输出用于控制电子比例控制阀22的控制信号（电流量）。由主控制阀（Main Control Valve）2控制从液压泵20排出的工作油的流动方向，流动方向被控制了的工作油供给到作业机液压缸4。主控制阀2由从操作部3施加的信号所转换而控制上述工作油的流动方向。

由发动机控制单元（ECU）11控制发动机10的驱动。ECU11向泵控制部30传输发动机转数（Nrmp）和发动机输出转矩推定值（Teg）从而可进行一种反馈控制。以最大喷射燃料量与当前燃料喷射量之比可得到发动机输出转矩推定值（Teg）。泵控制部30输入指令发动机转数（Nrpm）之后与从ECU11输入到的发动机转数（Nrmp）进行比较而进行下述的速度感应控制或马力控制。另外，泵控制部30基于发动机输出转矩推定值（Teg）或发动机转数（Nrmp）算出压力设定值（Ps，图2）。若斜盘角传感器出现故障，则泵控制部30内的故障处理部38（图2）将基于发动机输出转矩推定值（Teg）或发动机转数（Nrmp）算出的压力设定值（Ps）作为指令向电子比例控制阀20输出与该压力设定值（Ps）对应的电流量（Icmd，图2）。通过图2至图4进一步具体说明这种压力设定值（Ps）的算出过程。

图2是表示图1的泵控制部30的内部构成的框图。参照图2，根据本发明的一实施例的液压泵控制装置的泵控制部30包括输入操作部3的操作信号（So）而算出操作部所需流量（Qicmd*）的操作部所需流量算出部31、输入操作部所需流量（Qicmd*）和泵排出流量（Qp）而算出其差值的流量差值算出部32、以及基于所算出的流量差值ΔQ而算出压力泵20的压力指令值（Picmd）的操作信号压力指令值算出部33。另一方面，泵控制部30进一步包括输入到发动机转数（Nrmp）和指令发动机转数（Ncmd）之后通过速度感应控制或马力控制而算出压力泵20的最大吸入转矩值的最大吸入转矩值算出部34、以及输入所算出的最大吸入转矩值（Tmax）和泵排出流量（Qp）之后基于流量/压力线图（QP线图）算出压力指令值（Pdcmd*）的马力控制压力指令值算出部35。进而，泵控制部30进一步包括对基于操作信号（So）算出的压力指令值（Picmd）与通过马力控制而算出的压力指令值（Pdcmd*）进行比较而算出更小的值的压力最小值算出部36、基于发动机输出转矩推定值（Teg）或发动机转数（Nrmp）而算出压力设定值（Ps）的压力设定值算出部37、以及根据泵排出流量（Qp）的输入与否来判断斜盘角传感器的故障与否且选择压力指令值（Pcmd）与压力设定值（Ps）中一个并转换成与其对应的电流量（Icmd）之后向电子比例控制阀22输出的故障处理部38。虽然本实施例构成为在故障处理部38内将压力值转换成电流量之后输出，但根据实施例还可以构成为具备另设的转换器而将从故障处理部38输出的压力值转换成与其对应的电流量。

图3是表示图2的压力设定值算出部37和故障处理部38的内部构成的框图。参照图3，根据本发明的一实施例的故障处理部38包括根据泵排出流量（Qp）的输入与否来判断斜盘角传感器的故障与否的故障判断部38a、以及根据斜盘角传感器的故障与否来选择压力值并转换成与其对应的电流量（Icmd）而输出的压力选择部38b。在压力选择部38b，斜盘角传感器正常运转时转换成与上述压力指令值（Pcmd）相应的电流量（Icmd）而输出，在故障时转换成与预先设定的压力设定值（Ps）相应的电流量（Icmd）而输出。

但如上所述，在现有技术中在这种压力设定值（Ps）大于负载压力的情况下泵排出流量（Qp）增加从而泵的补偿转矩值也就增加，因而如果压力泵20的补偿转矩值变得大于发动机10的最大转矩值，则会出现发动机10停止的现象。在本发明的一实施例中为了解决这种问题而在压力设定值算出部37基于发动机输出转矩推定值（Teg）或发动机转数（Nrmp）算出压力设定值（Ps），从而避免泵的补偿转矩值超过发动机的最大转矩值。进一步详细说明压力设定值算出部37的构成。

根据本发明的一实施例的压力设定值算出部37包括将发动机输出转矩推定值（Teg）或发动机转数（Nrpm）与发动机输出转矩设定值（Ts）或发动机转数设定值（Nsrpm）进行比较而算出转矩差值（ΔT）或转数差值（ΔN）的转矩/转数差值算出部37a、根据操作信号（So）而设定操作部各动作的压力范围值（Pmax~Pmin）的压力范围设定部37b、输入转矩差值（ΔT）或转数差值（ΔN）和压力范围值（Pmax~Pmin）之后根据转矩差值（ΔT）或转数差值（ΔN）的方向性（+/-）而在压力范围值（Pmax~Pmin）中设定目标压力值（Pt）的目标压力设定部37c、以及基于目标压力值（Pt）算出压力设定值（Ps）的压力设定值运算部37e。就压力范围而言，有必要按照操作部3的多种动作特性预先设定适合于其的压力范围即压力的最大值（Pmax）和最小值（Pmin）。另外，压力设定值算出部37进一步包括按照由转矩差值（ΔT）或转数差值（ΔN）所推定的负载大小的变化率而设定压力变化斜率（α）并向压力设定值运算部37e输出的压力变化斜率设定部37d。压力设定值运算部37e根据目标压力值（Pt）和压力变化斜率（α）而算出压力设定值（Ps）。具体来讲，目标压力值（Pt）相当于在压力设定值（Ps）上追加了由压力变化斜率（α）所带来的压力设定值增加部分。这样，根据负载大小来设定泵的压力变化斜率（α）而算出对于目标压力值（Pt）的压力设定值（Ps），因而可实现根据负载大小的反应速度的最优化。

这样，在本发明的一实施例中在压力设定值算出部37基于发动机输出转矩推定值（Teg）算出压力设定值（Ps）并按照该设定值控制泵，因而压力泵20的补偿转矩值即便在斜盘角传感器出现故障时也不会超过发动机10的最大转矩值。即、在本发明的一实施例中，利用从施加于传动装置的负载压力反向推算出的发动机输出转矩值而变更压力设定值（Ps），因而即便在发动机的高负载作业中斜盘角传感器出现故障也可以防止发动机熄火的现象。图4中表示了这种根据本发明的压力设定值（Ps）的特点。如在图4中所图示，在现有技术（a）的情况下压力设定值（Ps）以预先设定的值固定，而在本发明（b）的情况下按照发动机的负载（施加于传动装置的负载压力）而反向推算压力设定值（Ps），因而压力设定值（Ps）随发动机的负载变化而可变。由此，根据本发明即可防止而与负载的大小或发动机的状态无关地发动机熄火。

图5是表示本发明一实施例的工程机械的液压泵控制方法的顺序图。参照图5，根据本发明的一实施例的工程机械的液压泵控制方法大体上包括压力设定值算出步骤（S37）和故障处理步骤（S38）。在压力设定值算出步骤（S37）输入发动机输出转矩推定值（Teg）或发动机转数（Nrmp）、发动机输出转矩设定值（Ts）或发动机转数设定值（Nsrpm）、以及操作信号（So）之后算出符合负载大小或发动机状态的压力设定值（Ps）。在故障处理步骤（S38）根据泵排出流量（Qp）的输入与否而判断斜盘角传感器的故障与否之后，斜盘角传感器正常运转时输出压力指令值（Pcmd），斜盘角传感器故障时输出压力设定值（Ps）。

图6是表示图5的压力设定值算出步骤（S37）的细部步骤的顺序图。参照图6，压力设定值算出步骤（S37）包括：比较发动机输出转矩推定值（Teg）或发动机转数（Nrmp）与发动机输出转矩设定值（Ts）或发动机转数设定值（Nsrpm）而算出转矩差值（ΔT）或转数差值（ΔN）的转矩/转数差值算出步骤（S37a）；根据操作信号（So）而设定操作部各动作压力范围值（Pmax~Pmin）的压力范围设定步骤（S37b）；输入转矩差值（ΔT）或转数差值（ΔN）和压力范围值（Pmax~Pmin）而设定目标压力值（Pt）的目标压力设定步骤（S37c）；按照由转矩差值（ΔT）或转数差值（ΔN）而推定的负载大小的变化率设定压力变化斜率（α）的压力变化斜率设定步骤（S37d）；以及基于目标压力值（Pt）和压力变化斜率（α）运算压力设定值（Ps）的压力设定值运算步骤（S37e）。

这样，在本发明的一实施例中，基于发动机输出转矩推定值（Teg）或发动机转数（Nrpm）算出压力设定值（Ps）并根据所算出的压力设定值（Ps）而控制泵，因而即便在斜盘角传感器出现故障时也能避免泵的补偿转矩值超过发动机的最大转矩值。因此，即便在发动机的高负载作业中斜盘角传感器出现故障也可以防止发动机熄火的现象。即、在本发明的一实施例中，按照发动机的负载（施加于传动装置的负载压力）而反向推算压力设定值（Ps），因而压力设定值（Ps）随发动机的负载变化而可变，从而防止与负载的大小或发动机的状态无关地发动机熄火。

另一方面，虽然参考附图中所图示的实施例来说明了本发明，但这只是例示而已，本领域技术人员清楚由此可以有各种变形和等同的实施例，本发明的真正的技术保护范围应由所附的权利要求书而定。

产业上利用可能性

本发明可适用于即便在发动机的高负载作业中斜盘角传感器出现故障也可以防止发动机熄火的现象从而保障机械的稳定性的工程机械的液压泵控制装置。

Claims

1.一种工程机械的液压泵控制装置，包括控制由发动机而驱动的液压泵的排出压力的泵控制部（30），其特征在于，

上述泵控制部（30）包括：

基于发动机输出转矩推定值（Teg）或发动机转数（Nrpm）而算出压力设定值（Ps）的压力设定值算出部（37）；以及

根据斜盘角传感器的故障与否而选择并输出上述压力设定值（Ps）和压力指令值（Pcmd）中一个的故障处理部。

2.根据权利要求1所述的工程机械的液压泵控制装置，其特征在于，

上述压力设定值算出部（37）包括：

比较发动机输出转矩推定值（Teg）或发动机转数（Nrpm）、与发动机输出转矩设定值（Ts）或发动机转数设定值（Nsrpm）而算出转矩差值（ΔT）或转数差值（ΔN）的转矩/转数差值算出部（37a）；

根据操作信号（So）而设定操作部各动作压力范围值（Pmax~Pmin）的压力范围设定部（37b）；

输入上述转矩差值（ΔT）或转数差值（ΔN）、和上述压力范围值（Pmax~Pmin）而设定目标压力值（Pt）的目标压力设定部（37c）；以及

基于上述目标压力值（Pt）而运算压力设定值（Ps）的压力设定值运算部（37e）。

3.根据权利要求2所述的工程机械的液压泵控制装置，其特征在于，

上述压力设定值算出部（37）进一步包括根据由上述转矩差值（ΔT）或转数差值（ΔN）而推定的负载大小的变化率设定压力变化斜率（α）的压力变化斜率设定部（37d），上述压力设定值运算部（37e）根据上述目标压力值（Pt）和上述压力变化斜率（α）而运算压力设定值（Ps）。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的工程机械的液压泵控制装置，其特征在于，

上述故障处理部（38）包括：

根据泵排出流量（Qp）的输入与否而判断斜盘角传感器的故障与否的故障判断部（38a）；以及

选择上述压力设定值（Ps）和压力指令值（Pcmd）中一个而输出的压力选择部（38b），

上述选择部（38b），在上述斜盘角传感器正常运转时输出上述压力指令值（Pcmd），在上述斜盘角传感器出现故障时输出上述压力设定值（Ps）。

5.一种工程机械的液压泵控制方法，控制由发动机而驱动的液压泵的排出压力，其特征在于，包括：

基于发动机输出转矩推定值（Teg）或发动机转数（Nrpm）算出压力设定值（Ps）的压力设定值算出步骤（S37）；以及

根据斜盘角传感器的故障与否选择上述压力设定值（Ps）和压力指令值（Pcmd）中一个而输出的故障处理步骤（S38）。

6.根据权利要求5所述的工程机械的液压泵控制方法，其特征在于，

上述压力设定值算出步骤（S37）包括：

比较发动机输出转矩推定值（Teg）或发动机转数（Nrpm）、与发动机输出转矩设定值（Ts）或发动机转数设定值（Nsrpm）而算出转矩差值（ΔT）或转数差值（ΔN）的转矩/转数差值算出步骤（S37a）；

根据操作信号（So）而设定操作部各动作压力范围值（Pmax~Pmin）的压力范围设定步骤（S37b）；

输入上述转矩差值（ΔT）或转数差值（ΔN）、和上述压力范围值（Pmax~Pmin）而设定目标压力值（Pt）的目标压力设定步骤（S37c）；以及

基于上述目标压力值（Pt）运算压力设定值（Ps）的压力设定值运算步骤（S37e）。

7.根据权利要求6所述的工程机械的液压泵控制方法，其特征在于，

上述压力设定值算出步骤（S37）进一步包括根据由上述转矩差值（ΔT）或转数差值（ΔN）而推定的负载大小的变化率设定压力变化斜率（α）的压力变化斜率设定步骤（S37d），上述压力设定值运算步骤（S37e）根据上述目标压力值（Pt）和上述压力变化斜率（α）而运算压力设定值（Ps）。

8.根据权利要求5~7中任一项所述的工程机械的液压泵控制方法，其特征在于，

上述故障处理步骤（S38）包括：

根据泵排出流量（Qp）的输入与否而判断斜盘角传感器的故障与否的故障判断步骤；以及

选择上述压力设定值（Ps）和压力指令值（Pcmd）中一个而输出的压力选择步骤，

在上述压力选择步骤，在上述斜盘角传感器正常运转时输出上述压力指令值（Pcmd），在上述斜盘角传感器出现故障时输出上述压力设定值（Ps）。