CN102864810A - 一种工程机械液压节能装置及控制方法和挖掘机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工程机械液压节能装置及控制方法和挖掘机，属于工程机械节能技术领域。该工程机械液压节能装置，包括功率控制比例阀、控制器和信息采集模块，所述功率控制比例阀和所述信息采集模块分别与所述控制器连接。控制方法包括以下步骤，设定挖掘机正常工作时的每一档位的功率阀电流；通过百分比设置对应的百分比电流值；控制器进行PID控制，得到控制目标值；控制器根据控制目标值和实际电流的反馈值对功率阀进行控制。本发明通过百分比对应控制功率阀电流关系，可以柔性控制功率阀电流值，大大提高了发动机功率的利用率，进而达到节能的目的。并可有效地减小失速，同时可以防止高档位怠速时，液压突加负载发动机熄火。

Description

一种工程机械液压节能装置及控制方法和挖掘机
技术领域
本发明涉及工程机械节能技术领域，特别涉及一种工程机械液压节能装置及控制方法和挖掘机。
背景技术
工程机械产品的燃油利用率通常较低，尤其是液压挖掘机，发动机的输出功率大约20%左右可真正转化为有用功，其中约40%损失于液压元件，约20%损失于车体与作业装置的运动，约20%损失于节流调速控制。在30T以上的液压挖掘机中，主要使用负流量泵进行功率输出，而负流量泵的控制主要是通过功率阀来调节。
在通过负流量泵输出功率过程中，需要功率阀给出功率阀电流来调节实现。功率阀电流的给定一般通过一定的档位给定恒定的功率阀电流，而这样就会面对负载变化剧烈情况，而负流量泵的功率在一定档位下是不变的，这样就会出现高功率对应低负载的情况，造成功率的浪费。同时，一旦发动机转速发生变化，扭矩、功率都会发生变化，燃油油耗也会随之改变。
由于负流量泵每一档位的功率阀电流是一定的，这样面对突加负载，发动机扭矩突然增大，会导致发动机出现瞬间失速。面对发动机处于高档位、低怠速的情况，突然加大负载，功率阀电流迅速增大到设定值，也会导致发动机熄火。
发明内容
为了解决目前工程机械的负流量泵功率控制中由于一个档位对应恒定的功率阀电流，会导致出现高功率低负荷的工作状况，造成功率的浪费；以及在面对突加负载时，发电机会出现瞬间失速过大或导致发电机熄火的问题，现提供了一种工程机械液压节能装置及控制方法和挖掘机。具体技术方案如下：
一种工程机械液压节能装置，包括功率控制比例阀，其中，还包括控制器和信息采集模块，所述功率控制比例阀和所述信息采集模块分别与所述控制器连接。
优选的，所述信息采集模块包括用于采集档位信息的传感器。
一种工程机械液压节能的控制方法，包括上述的任一项的工程机械液压节能装置，且包括以下步骤，
设定挖掘机正常工作时的每一档位的功率阀电流；
通过百分比设置对应的百分比电流值；
控制器进行PID（Proportion Integration Differentiation，比列积分微分）控制，信息采集模块采集挖掘机的档位信息并发送到控制器，控制器根据档位信息得到功率阀电流初值；控制器通过挖掘机解析百分比信息，得到百分比电流值；功率阀电流初值减去百分比电流值为PID控制的控制目标值；
控制器根据控制目标值和实际电流的反馈值对功率控制比例阀进行控制。
进一步的，所述功率阀电流的设定方法如下，
将油门旋钮旋至最高档位，发电机处于非怠速以及最高转速状态，进行双泵憋压操作，通过百分比设置合适的功率阀电流。
进一步的，所述控制器对所述功率控制比例阀的控制是通过控制器输出PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）信号来改变所述功率控制比例阀的开度来实现。
进一步的，所述百分比是指发电机功率的有效表达方式。
进一步的，所述百分比对应电流值在挖掘机实际工作过程中设置，具体通过挖掘机油耗调节及实际工作操作感受设置。
一种挖掘机，所述挖掘机运用了上述任一项所述的工程机械液压节能装置控制方法。
与现有技术相比，上述技术方案提供的工程机械液压节能装置及控制方法具有以下优点：通过百分比对应控制功率阀电流关系，可以柔性控制功率阀电流值，使功率阀电流随负载的变化而变化，大大提高了发动机功率的利用率，进而达到节能的目的。功率阀电流值可以根据百分比大小变化而变化，可以有效地减小失速，同时可以防止高档位怠速时，液压突加负载发动机熄火。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中提供的功率阀电流闭环控制原理图；
图2是本发明实施例中提供的功率阀电流控制流程图；
图3是本发明实施例中提供的百分比-功率阀电流趋势图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
如图1所示，本发明实施例提供了一种工程机械液压节能装置，包括功率控制比例阀、控制器和信息采集模块，功率控制比例阀和信息采集模块分别与控制器连接。其中，信息采集模块包括用于采集档位信息的传感器。
一种工程机械液压节能装置的控制方法，包括以下步骤，
设定挖掘机正常工作时的每一档位的功率阀电流，具体可以通过将油门旋钮旋至最高档位，发电机处于非怠速以及最高转速状态，进行双泵憋压操作，通过百分比设置合适的功率阀电流。百分比是指发电机功率的有效表达方式。
通过百分比设置对应的百分比电流值，其中百分比对应电流值在挖掘机实际工作过程中设置，具体通过挖掘机油耗调节及实际工作操作感受设置。
控制器进行PID控制，信息采集模块采集挖掘机的档位信息并发送到控制器，控制器根据档位信息得到功率阀电流初值；控制器通过挖掘机解析百分比信息，得到百分比电流值；功率阀电流初值减去百分比电流值为PID控制的控制目标值。
控制器根据控制目标值和实际电流的反馈值对功率控制比例阀进行控制，通过控制器对所述功率控制比例阀的控制是通过控制器输出PWM信号来改变所述功率控制比例阀的开度来实现。
下面简单描述本发明实施例工作原理。
挖掘机正常工作时，需要设定负流量液压挖掘机工作的功率阀电流，设定每一档位的功率阀电流方法为，将油门旋钮旋至最高档位，发动机处于非怠速以及最高转速状态，进行双泵憋压操作，通过百分比设置合适的功率阀电流，其中百分比是衡量使用发动机功率有效表达方式。百分比对应的电流值需要挖掘机实际工作过程中进行设置，主要是在油耗调节及实际工作操作感受进行设计。功率阀电流及百分比对应的电流设计一般是根据经验及挖机状态进行确定。如图3所示，从图中可以看出，最后作用于功率控制比例阀的电流值的变化趋势，功率控制比例阀的电流值随百分比的增大而增大，这样功率控制比例阀的电流值为柔性变化，对发动机失速、熄火以及节能都有较好的调节。
如图2所示，当挖掘机正常工作时，系统初始化，控制器采集档位信息，并处理档位信息信号，根据档位信息对应档位关系设定工作档位，然后再根据工作档位信息与负流量泵功率阀电流设定的一一对应关系，设定起始功率阀电流值；通过挖掘机解析百分比信息，同时，设定百分比对应的百分比电流值，此百分比电流值需根据挖掘机实际工作，调整到合适的工作值；功率阀电流初值与百分比电流值设定完毕后，用初始设定的功率阀电流值减去百分比对应的电流值作为控制器PID控制的控制目标值，进而对功率控制比例阀进行控制，输出功率阀电流。然后控制器再通过前、后泵电磁阀的实际电流的反馈，达到对率控制比例阀的精确控制。
功率阀电流输出控制过程中主要是通过主控制器输出相应的PWM信号来改变功率控制比例阀的开度，实现根据负载的不同柔性调节功率阀电流的大小，达到节能以及防失速、熄火的目的。
其中本发明实施例的对负流量泵功率阀电流节能控制方法，同样也适用于正流量泵的比例阀控制，本发明在此不做限定。
一种挖掘机，该挖掘机运用了上述所述的工程机械液压节能装置控制方法。挖掘机的其它部分可参考现有技术，在此不在你赘述。
本发明实施例公开的工程机械液压节能装置及控制方法和挖掘机采用闭环功率阀电流柔性加载的控制方式，在功率阀电流加载过程中，通过监测百分比的大小自动调节功率阀电流的大小，实现功率阀电流的柔性控制，提高了发动机功率的利用率，进而达到节能的目的；同时也避免了发电机失速和发电机熄火的可能性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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)

1.一种工程机械液压节能装置，包括功率控制比例阀，其特征在于，还包括控制器和信息采集模块，所述功率控制比例阀和所述信息采集模块分别与所述控制器连接。
2.根据权利要求1所述的工程机械液压节能装置，其特征在于，所述信息采集模块包括用于采集档位信息的传感器。
3.一种工程机械液压节能控制方法，其特征在于，包括权利要求1或2所述的工程机械液压节能装置，且包括以下步骤，
设定挖掘机正常工作时的每一档位的功率阀电流；
通过百分比设置对应的百分比电流值；
控制器进行PID控制，信息采集模块采集挖掘机的档位信息并发送到控制器，控制器根据档位信息得到功率阀电流初值；控制器通过挖掘机解析百分比信息，得到百分比电流值；功率阀电流初值减去百分比电流值为PID控制的控制目标值；
控制器根据控制目标值和实际电流的反馈值对功率控制比例阀进行控制。
4.根据权利要求3所述的工程机械液压节能控制方法，其特征在于，所述功率阀电流的设定方法如下，
将油门旋钮旋至最高档位，发电机处于非怠速以及最高转速状态，进行双泵憋压操作，通过百分比设置合适的功率阀电流。
5.根据权利要求3所述的工程机械液压节能控制方法，其特征在于，所述控制器对所述功率控制比例阀的控制是通过控制器输出脉宽调制信号来改变所述功率控制比例阀的开度来实现。
6.根据权利要求3或4所述的工程机械液压节能控制方法，其特征在于，所述百分比是指发电机功率的有效表达方式。
7.根据权利要求6所述的工程机械液压节能控制方法，其特征在于，所述百分比对应电流值在挖掘机实际工作过程中设置，具体通过挖掘机油耗调节及实际工作操作感受设置。
8.一种挖掘机，其特征在于，所述挖掘机运用了权利要求3至7任一项所述的工程机械液压节能装置控制方法。
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