CN102828539B - 主泵变功率调节系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主泵变功率调节系统及方法，用于挖掘机。其中，主泵变功率调节方法包括如下步骤：动作信息检测步骤，实时检测挖掘机车斗的当前动作信息；动作状态确定步骤，根据动作信息确定该挖掘机车斗的当前动作状态；电流调节步骤，根据车斗的当前动作状态对应调节挖掘机的主泵电流。本发明根据挖掘机车斗的当前动作状态对主泵电流进行调节，以使主泵功率与车斗动作状态相匹配，有效地节约能源。

Description

主泵变功率调节系统及方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种主泵变功率调节系统及方法。

背景技术

随着能源的日益紧缺和人们对环保要求的不断提高，大功率工程机械的节能性指标越来越受到关注。工作中外载荷变化剧烈是工程机械最突出的特点，尤其是大型挖掘机。与外载荷相对应，实现压力、流量和功率的节能综合控制，可以使液压系统和发动机的匹配获得尽可能高的工作效率和合理的燃油经济性。

目前，挖掘机一般根据动力模式对主泵电流进行调节，使主泵在该模式下恒功率工作。一般而言，挖掘机的主要工作内容是装车，在装车过程中，每一个单斗循环周期可以分为挖掘-提升-卸载-复位四个动作。在同样的工况下，每一个动作的负载情况也不尽相同。其中，挖掘与提升过程所需的功率较高，卸载和复位过程所需的功率相对较低。而现有挖掘机，只是根据外在工况对主泵进行功率设定，在整个单斗循环过程中主泵的调节电流是不变的，即主泵的功率不变，这样势必造成卸载和复位两个动作中的功率损失，浪费能源。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种主泵变功率调节系统及方法，以解决现有挖掘机在单斗循环过程中因主泵功率恒定导致的卸载和复位两个动作中能源浪费的问题。

一个方面，本发明提供了一种主泵变功率调节系统，用于挖掘机，包括：动作信息检测单元，用于实时检测挖掘机车斗的当前动作信息；控制器，与动作信息检测单元相连接，用于实时接收动作信息，并根据该动作信息确定该挖掘机车斗的当前动作状态，以及根据该车斗的当前动作状态对应调节挖掘机的主泵电流。

进一步地，上述调节系统中，控制器包括电流调节单元，用于在：挖掘机车斗的动作状态为挖掘或提升状态时，将主泵电流调节为第一工作电流；挖掘机车斗的动作状态为卸载或复位状态时，将主泵电流调节为第二工作电流；并且，第一工作电流大于第二工作电流。

进一步地，上述调节系统中，控制器包括电流调节单元，用于在挖掘机车斗由提升状态切换为卸载状态时，将主泵电流调节为第二工作电流，持续设定时间后，再将主泵电流调节为第一工作电流；第一工作电流大于第二工作电流。

进一步地，上述调节系统中，设定时间为2-3秒。

进一步地，上述调节系统中，动作信息检测单元包括：压力获取模块，用于实时获取与主泵相连接的液控阀的先导油路入口处的压力值。

由于挖掘机的车斗处于挖掘和提升状态时，所需的主泵功率较高；处于卸载和复位状态时，所需的主泵功率相对较低，所以本系统根据挖掘机车斗的动作状态对主泵电流进行调节，以节约能源。

另一方面，本发明还提供了一种主泵变功率调节方法，用于挖掘机。该方法包括如下步骤：动作信息检测步骤，实时检测挖掘机车斗的当前动作信息；动作状态确定步骤，根据动作信息确定该挖掘机车斗的当前动作状态；电流调节步骤，根据车斗的当前动作状态对应调节挖掘机的主泵电流。

进一步地，上述调节方法中，电流调节步骤进一步包括：挖掘机车斗的动作状态为挖掘或提升状态时，将主泵电流调节为第一工作电流；挖掘机车斗的动作状态为卸载或复位状态时，将主泵电流调节为第二工作电流；第一工作电流大于第二工作电流。

进一步地，上述调节方法中，调节步骤进一步包括：挖掘机车斗由提升状态切换为卸载状态时，将主泵的电流调节为第二工作电流，持续设定时间后，将主泵电流调节为第一工作电流；第一工作电流大于第二工作电流。

进一步地，上述调节方法中，设定时间为2-3秒。

进一步地，上述调节方法中，动作信息检测步骤进一步包括：实时获取与主泵相连接的液控阀的先导油路入口处的压力值。

本发明中的主泵变功率调节方法的原理与上述系统原理相似，所以该方法具有上述系统的所有效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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1为本发明主泵变功率调节系统实施例的结构框图；

图2为本发明主泵变功率调节系统实施例中，控制器的结构框图；

图3为本发明主泵变功率调节方法第一实施例的流程图；

图4为本发明主泵变功率调节方法第一实施例的又一流程图；

图5为本发明主泵变功率调节方法第二实施例的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明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。

参见图1，图中示出了本发明主泵变功率调节系统的第一优选实施例，下面以该系统用于挖掘机为例，对其结构进行详细说明。

参见图2及结合相关技术可知，挖掘机一般包括依次连接的发动机(图中未示出)、主泵3和液控阀5。发动机带动主泵3转动，以使主泵3向液控阀5所在的液压管路提供液压油，该液压油驱动该挖掘机的车斗进行挖掘、提升、卸载和复位动作。

如图所示，本实施例至少包括动作信息检测单元6和控制器2。其中，动作信息检测单元6用于实时检测挖掘机车斗的当前动作信息；控制器2与动作信息检测单元6相连接，用于实时接收车斗的当前动作信息，并根据该动作信息确定该挖掘机车斗的当前动作状态，以及根据该车斗的当前动作状态对应调节挖掘机的主泵电流。

其中，挖掘机车斗的动作状态包括重载状态和轻载状态。其中，重载状态包括挖掘和提升状态，轻载状态包括卸载和复位状态。由于挖掘和提升状态所需的主泵功率较高，卸载和复位状态所需的主泵功率相对较低，所以，本实施例根据车斗的当前动作状态对应调节主泵电流，与现有技术中的在车斗的整个动作过程中主泵电流恒定相比，本实施例能够有效节约能源。

参见图2，本实施例中的控制器2进一步包括状态判断单元21和电流调节单元22。其中，状态判断单元21与动作信息检测单元6相连接，用于接收动作信息检测单元6检测的车斗的动作信息，并根据该动作信息判断该车斗当前的动作状态。电流调节单元22与状态判断单元21相连接，用于接收车斗的当前动作状态，并根据车斗的当前动作状态对主泵3的电流进行调节。具体地，车斗的动作状态为挖掘或提升状态时，将主泵3的电流调节为第一工作电流；车斗的动作状态为卸载或复位状态时，将主泵3的电流调节为第二工作电流；并且，第一工作电流大于第二工作电流。

例如，在正比例控制系统中，当状态判断单元21确定车斗状态为挖掘或提升状态时，电流调节单元22将主泵3的调节电流调节为500mA；当状态判断单元21确定车斗状态为卸载或复位状态时，电流调节单元22将主泵3的电流调节为400mA。

可以看出，电流调节单元22根据车斗的动作状态对主泵电流进行调节，在车斗的动作状态为挖掘和提升状态时，将主泵电流调高，在车斗的动作状态为卸载和复位状态时，将主泵电流调低，以使主泵功率与车斗的动作状态相匹配，有效地节约能源。

继续参见图2，图中还示出了主泵变功率调节系统的第二优选实施例。该实施例与第一实施例的区别在于：电流调节单元22根据挖掘机车斗的动作切换状态对主泵电流进行调节。具体地，状态判断单元21确定车斗的当前状态，并在状态由提升切换为卸载时，电流调节单元22将主泵电流调节为第二工作电流，第二工作电流持续设定时间后，电流调节单元22又将主泵电流调节为第一工作电流。此后，主泵3一直以第一工作电流运行。直到再次确定车斗由提升状态切换为卸载状态时，电流调节单元22会再次将主泵电流调节到第二工作电流，依此往复。其中，第一工作电流大于第二工作电流。

需要说明的是：第二工作电流的持续时间小于卸载和复位两个动作所需的时间之和，即在车斗由复位状态切换为挖掘状态之前，电流调节单元22已将主泵3的电流调高。该方式可有效避免“先动作、后调节”的被动控制过程引起的主泵功率设定滞后的问题。

经大量实验，主泵3的第二工作电流持续时间优选为2~3秒。因为对于大多数挖掘机而言，卸载和复位过程所需的时间一般大于3秒，即在车斗进行挖掘动作之前已将主泵电流调高，避免了主泵功率滞后的问题。同时，在该时间内，执行机构在动作切换过程中的波动较小，具有较好的稳定性。

例如，在正比例控制系统中，当挖掘机的车斗由提升状态切换为卸载状态时，电流调节单元22将主泵3的电流调节为400mA，该电流持续2-3秒后，电流调节单元22又将主泵3的电流调节为500mA。此后，主泵3一直以500mA的电流运行，直至再次确定车斗的动作状态由提升切换为卸载时，重复上述方法，对主泵电流进行调节，依次往复。

本实施例中，动作信息检测单元6包括压力获取模块61，用于实时获取与主泵3相连接的液控阀5的先导油路入口处的压力值，并将该压力值发送给控制器2中的状态判断单元21，状态判断单元21根据该压力值确定车斗的当前动作状态。

具体操作时，压力获取单元61可以选择压力传感器，安装在液控阀5的先导油路入口处。

由于先导油路可以控制液控阀5的阀芯移动，进而控制车斗完成挖掘、提升、卸载和复位动作，所以，通过检测先导油路入口处的压力值可以判断车斗的当前动作状态。

此外，动作信息检测装置也可以为油缸位移检测装置，通过检测油缸（动臂油缸、铲斗油缸和斗杆油缸）的位移及变化情况，判断挖掘机当前的动作类型。）

本实施例根据装车作业中车斗的具体动作状态，对主泵功率进行调节，可以有效地节约能源。

本领域人应当理解，控制器2还可以根据该挖掘机的动力模式对主泵3的电流和/或与主泵3相连接的发动机的转速进行调节。需要说明的是：挖掘机作业前，操作人员一般先选择动力模式，控制器2根据所选动力模式对主泵电流和/或发动机转速进行调节，车斗在所选动力模式下进行挖掘、提升、卸载和复位动作。本实施例中的电流调节单元22可以在上述动力模式调节基础上，又根据车斗的具体动作状态对主泵电流作进一步调节。

参见图3、图4，图中示出了本发明主泵变功率调节方法的第一优选实施方式。下面以该方法用于挖掘机为例，对其进行详细说明。

如图3所示，该方法包括如下步骤：动作信息检测步骤S1，实时检测挖掘机车斗的当前动作信息；动作状态确定步骤S2，根据动作信息确定该挖掘机车斗的当前动作状态；电流调节步骤S3，根据车斗的当前动作状态对应调节挖掘机的主泵电流。其中，车斗的动作状态包括挖掘、提升、卸载和复位四个状态，根据车斗当前的动作状态调节主泵电流，以节约能源。

参见图4，动作信息检测步骤可以进一步包括：实时获取与主泵相连接的液控阀的先导油路入口处的压力值。由于该压力值和与主泵相连接的液控阀的阀芯位移存在对应关系，所以通过该压力值可以确定液控阀的阀芯位移，进而确定挖掘机车斗的当前动作状态。当然，也可以通过其他常用方式获取车斗的动作状态，比如根据油缸位移等。

应当理解，车斗的动作状态为挖掘和提升状态时所需的主泵功率较高，车斗的动作状态为卸载和复位时所需的主泵功率较低。电流调节步骤S2根据车斗当前的动作状态对主泵电流进行调节。具体地，参见图4，当确定车斗的当前动作状态为挖掘或提升状态时，将主泵的电流调节为第一工作电流；当确定车斗的当前动作状态为卸载或复位状态时，将主泵的电流调节为第二工作电流；并且，第一工作电流大于第二工作电流。这样可以使挖掘机在挖掘或提升动作时主泵的输出功率较高，而在卸载或复位动作时主泵的输出功率较低。与现有技术中的挖掘机在整个动作过程中，主泵一直保持较高的输出功率相比，本实施例可以有效节约能源。

参见图5，图中示出了本发明主泵变功率调节方法的第二优选实施例。该实施例与第一实施例的区别在于：根据车斗当前动作状态调节主泵电流的方法不同。

具体地，本实施例中，在挖掘机车斗的动作状态由提升状态切换为卸载状态时，将主泵的电流调节为第二工作电流，第二工作电流持续设定时间后，将主泵电流调节为第一工作电流；第一工作电流大于第二工作电流。此后，主泵3一直以第一工作电流运行，直至再次检测到挖掘机由提升状态切换为卸载状态时，再次将主泵3的电流调节到第二工作电流，如此往复。其中，第一工作电流大于第二工作电流。需要说明的是：第二工作电流的持续时间小于卸载和复位两个动作所需的时间之和，即在车斗由复位状态切换为挖掘状态之前，已将主泵电流调高，这样可有效避免“先动作、后调节”的被动控制过程引起的主泵功率设定滞后的问题。

经大量实验，第二工作电流的持续时间优选为2~3秒。因为对于大多数挖掘机而言，卸载和复位过程所需的时间一般大于3秒，即在车斗进行挖掘动作之前已将主泵电流调高，避免了主泵功率设定滞后的问题。另外，由于该时间内执行机构在动作切换的过程中波动较小，具有较好的稳定性。

调节方法实施例与上述调节系统实施例原理相似，相关之处可以相互参照。

该调节方法实施例，根据挖掘机车斗的当前动作状态对主泵电流进行调节，以使主泵功率与车斗的动作状态相匹配，更好地节约能源。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (8)

1.一种主泵变功率调节系统，用于挖掘机，其特征在于，包括：

动作信息检测单元(6)，用于实时检测挖掘机车斗的当前动作信息，所述动作信息检测单元(6)包括压力获取模块(61)，用于实时获取与所述主泵(3)相连接的液控阀(5)的先导油路入口处的压力值；

控制器(2)，与所述动作信息检测单元(6)相连接，用于实时接收所述动作信息，并根据该动作信息确定该挖掘机车斗的当前动作状态，以及根据该车斗的当前动作状态对应调节该挖掘机的主泵电流。

2.根据权利要求1所述的主泵变功率调节系统，其特征在于，所述控制器(2)包括电流调节单元(22)，用于在：

所述挖掘机车斗的动作状态为挖掘或提升状态时，将所述主泵电流调节为第一工作电流；

所述挖掘机车斗的动作状态为卸载或复位状态时，将所述主泵电流调节为第二工作电流；并且，

所述第一工作电流大于所述第二工作电流。

3.根据权利要求1所述的主泵变功率调节系统，其特征在于，所述控制器(2)包括：

电流调节单元(22)，用于在挖掘机车斗由提升状态切换为卸载状态时，对应将所述主泵电流调节为第二工作电流，持续设定时间后，再将所述主泵电流调节为第一工作电流；所述第一工作电流大于所述第二工作电流。

4.根据权利要求3所述的主泵变功率调节系统，其特征在于，所述设定时间为2-3秒。

5.一种主泵变功率调节方法，用于挖掘机，其特征在于，包括如下步骤：

动作信息检测步骤，实时获取与主泵相连接的液控阀的先导油路入口处的压力值；获得挖掘机车斗的当前动作信息；

动作状态确定步骤，根据所述动作信息确定该挖掘机车斗的当前动作状态；

电流调节步骤，根据车斗的当前动作状态对应调节挖掘机的主泵电流。

6.根据权利要求5所述的主泵变功率调节方法，其特征在于，所述电流调节步骤进一步包括：

所述挖掘机车斗的动作状态为挖掘或提升状态时，将所述主泵的电流调节为第一工作电流；

所述挖掘机车斗的动作状态为卸载或复位状态时，将所述主泵的电流调节为第二工作电流；

所述第一工作电流大于所述第二工作电流。

7.根据权利要求5所述的主泵变功率调节方法，其特征在于，所述调节步骤进一步包括：

所述挖掘机车斗由提升状态切换为卸载状态时，将所述主泵电流调节为第二工作电流，持续设定时间后，将所述主泵电流调节为第一工作电流；

所述第一工作电流大于所述第二工作电流。

8.根据权利要求7所述的主泵变功率调节方法，其特征在于，所述设定时间为2-3秒。