CN102877967A - 一种工程机械极限负载控制方法和装置 - Google Patents

一种工程机械极限负载控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工程机械极限负载控制方法和装置，应用于配有液压系统的工程机械中，该方法包括：获取发动机当前转速下的额定功率；根据所述额定功率确定油泵的排量阈值；根据所述排量阈值设置动作手柄可控制的排量上限，其中，所述排量上限不大于所述排量阈值。采用本发明，可以防止因输出功率大于额定功率所导致的发动机熄火现象。

Description

一种工程机械极限负载控制方法和装置
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种工程机械极限负载控制方法和装置。
背景技术
在工程机械领域，液压系统以其体积小、重量轻、运动惯量小、运动平稳、使用寿命长、可以大范围无级调速等优势，正在越来越多的被应用。液压系统采用油泵作为动力单元，油泵一般由柴油发动机驱动。
在操作配有液压系统的工程机械时，操作者可以通过手动油门控制发动机的转速，发动机在旋转的过程中将油液通过油泵出口推入到执行单元(如液压缸)中，以推动机械部件运动，另外，操作者还可以通过动作手柄控制油泵的排量，以控制机械部件的运动速度。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：发动机对应每个转速都对应有一个额定功率，额定功率即为该发动机在该转速下的极限负载功率，在操作者操作工程机械的过程中，如果通过动作手柄控制机械部件运动所产生的输出功率高于当时发动机转速下的额定功率，则会使发动机突然熄火，并可能导致更严重的危险发生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工程机械极限负载控制方法和装置，以防止因液压系统输出功率高于发动机额定功率而引起的发动机熄火，为此，本发明实施例采用如下技术方案：
一种工程机械极限负载控制方法，应用于配有液压系统的工程机械中，包括：
获取发动机当前转速下的额定功率；
根据所述额定功率确定油泵的排量阈值；
根据所述排量阈值设置动作手柄可控制的排量上限，其中，所述排量上限不大于所述排量阈值。
一种工程机械极限负载控制装置，应用于配有液压系统的工程机械中，包括：
获取单元，用于获取发动机当前转速下的额定功率；
确定单元，用于根据所述额定功率确定油泵的排量阈值；
设置单元，用于根据所述排量阈值设置动作手柄可控制的排量上限，其中，所述排量上限不大于所述排量阈值。
本申请的实施例具有以下优点，根据发动机当前转速下的额定功率确定油泵的排量阈值，然后根据排量阈值设置动作手柄可控制的排量上限，使动作手柄可控制的排量上限不大于该排量阈值，从而使液压系统的输出功率最高只能达到发送机当前转速下的额定功率，可以防止因输出功率大于额定功率所导致的发动机熄火现象。当然，实施本申请的实施例的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本申请实施例提供的工程机械防熄火方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的汽车起重机的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的工程机械防熄火装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心思想是：根据发动机当前转速下的额定功率确定油泵的排量阈值，然后根据排量阈值设置动作手柄可控制的排量上限，使动作手柄可控制的排量上限不大于该排量阈值，从而使液压系统的输出功率最高只能达到发送机当前转速下的额定功率，可以有效的防止因输出功率大于额定功率所导致的发动机熄火现象。
如图1所示，为本申请实施例提供的工程机械极限负载控制方法的流程，应用于配有液压系统的工程机械中，具体包括以下步骤：
步骤101，获取发动机当前转速下的额定功率。
具体的，获取发动机当前转速下的额定功率的过程可以如下：
首先，获取发动机的当前转速。
操作者在操作工程机械的过程中，通过手动油门发送控制信号到控制器，控制器可以根据控制信号中携带的油门开度信息确定对应的发动机转速，并将相应的转速信息输出给发动机。故可以从控制器或发动机获取发动机当前的转速信息。
然后，根据所述发动机的转速与额定功率的对应关系，确定发动机当前转速下的额定功率。
发动机在不同的转速下，都对应有不同的额定功率。一般情况下，发动机的制造厂家都会提供其转速与额定功率的对应关系，该对应关系可以是转速和额定功率的对照表，也可以是由转速计算额定功率的公式及相关系数。
步骤102，根据该额定功率确定油泵的排量阈值。
具体的，为了使液压系统的输出功率不超过该额定功率，可以将该额定功率作为输出功率的阈值，输出功率不能超过该阈值，进而根据该输出功率的阈值计算排量阈值。
首先，获取油液对油泵出口处的压力和发动机的转速。
可以在油泵出口处设置压力传感器，以获取油液对油泵出口处的压力，压力传感器可以将检测到的压力信号发送给控制器。
发动机转速的获取方法上面已经进行了阐述，在此不做累述。
然后，根据所述压力、所述额定功率和所述发动机的转速，计算当液压系统的输出功率的值为所述额定功率时油泵的排量，作为油泵的排量阈值。
其中，油泵的排量为发动机每转动一圈，油泵出口排出的油液体积。排量的大小由油泵出口处的电磁阀的开口大小决定。操作者在操作工程机械的过程中，可以操作动作手柄向控制器发送控制信号，控制器根据控制信号确定电磁阀的开口大小，并对电子阀进行控制。排量与输出功率之间的关系可以用以下公式表示：
输出功率＝转速*排量*压力/系数
根据上述公式，将输出功率的阈值(即发动机当前转速下的额定功率)、转速、压力代入公式中，得出的排量即为排量阈值。
步骤103，根据所述排量阈值设置动作手柄可控制的排量上限，其中，所述排量上限不大于所述排量阈值。根据上述排量与输出功率的关系式可知，越大的排量对应了越大的输出功率，所以，控制油泵的排量不大于排量阈值(即手柄可控制的排量上限不大于排量阈值)，便可以控制输出功率不大于输出功率的阈值(即上述的当前转速下的额定功率)。
具体的，设置排量上限的方法可以是：将排量阈值设置为动作手柄可控制的排量上限。也可以将小于排量阈值的任何值设置为动作手柄可控制的排量上限。
另外，设置排量上限的方法还可以是：设置多个操作档位，并设置各操作档位对应的排量百分比；将对应各操作档位的手柄可控制的排量上限设置为排量阈值与操作档位对应的排量百分比的乘积。例如，设置4个操作档位，对应的排量百分比分别为25％、50％、75％、100％，假设排量阈值为100毫升，那么最低档位(25％)的排量上限则为25毫升，最高档位(100％)的排量上限则为100毫升。优选的，可以在工程机械上设置档位开关，与控制器相连，用于进行档位的切换。采用多操作档位的设置，一方面，在低档位下，可以提高操作的精度，另一方面，在高档位下，排量可以较快速的变化，可以达到控制机械部件运动速度快速变化的效果。
本发明实施例，还可以包括设置动作手柄的开度与实时排量的对应关系的步骤。动作手柄通过控制器控制电子阀的开闭，以控制实时排量的大小。动作手柄的开度与实时排量的对应关系可以设置为：动作手柄的开度与实时排量成正比例对应关系，这样即，动作手柄的最大开度(如60度)对应的是最大的实时排量(即动作手柄可控制的排量上限)，动作手柄的最小开度(0度)对应的实时排量为0，且动作手柄的开度与实时排量成线性对应关系。当然，动作手柄的开度与实时排量还可以是其他的对应关系，如非线性的对应关系。
在汽车起重机的应用场景中，手动油门、档位开关、动作手柄、控制器和压力传感器的位置可以如图2所示，其中，1为手动油门，2为档位开关，3为动作手柄，4为控制器，5为压力传感器。压力传感器的信号可以通过AI(Analog Input，模拟量采样管脚)输入控制器，以实时监测油泵出口的压力；档位开关的档位信号可以通过DI(Digital Input，数字量采样管脚)输入控制器；手动油门的控制信号可以通过AI输入控制器；动作手柄的操作信号可以通过CAN2.0数字信号总线输入控制器。一般的，在汽车起重机中，设有3个油泵，并设有3个压力传感器分别负责检测各油泵出口处的压力，还设有2个动作手柄分别负责X轴和Y轴方向上的运动。
本申请实施例，根据发动机当前转速下的额定功率确定油泵的排量阈值，然后根据排量阈值设置动作手柄可控制的排量上限，使动作手柄可控制的排量上限不大于该排量阈值，从而使液压系统的输出功率最高只能达到发送机当前转速下的额定功率，可以防止因输出功率大于额定功率所导致的发动机熄火现象，同时也可以提高工程机械操作的精度。
基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种工程机械极限负载控制装置，应用于配有液压系统的工程机械中，如图3所示，该装置可以包括：
获取单元310，用于获取发动机当前转速下的额定功率；
确定单元320，用于根据所述额定功率确定油泵的排量阈值；
设置单元330，用于根据所述排量阈值设置动作手柄可控制的排量上限，其中，所述排量上限不大于所述排量阈值。
优选的，所述获取单元310，具体用于：
获取所述发动机的当前转速；
根据所述发动机的转速与额定功率的对应关系，确定所述发动机当前转速下的额定功率。
优选的，所述确定单元320，具体用于：
获取油液对油泵出口处的压力和发动机的转速；
根据所述压力、所述额定功率和所述发动机的转速，计算当液压系统的输出功率的值为所述额定功率时油泵的排量，作为油泵的排量阈值。
优选的，所述设置单元330，具体用于：
将所述排量阈值设置为动作手柄最大开度时对应的排量上限。
优选的，所述设置单元330，具体用于：
设置多个操作档位，以及各操作档位对应的排量百分比；
将对应各操作档位的手柄可控制的排量上限设置为排量阈值与操作档位对应的排量百分比的乘积。
优选的，所述设置单元330，还用于：
设置所述动作手柄的开度与实时排量的对应关系。
优选的，所述设置单元330，具体用于：
设置所述动作手柄的开度与所述实时排量成正比例对应关系。
本申请实施例，根据发动机当前转速下的额定功率确定油泵的排量阈值，然后根据排量阈值设置动作手柄可控制的排量上限，使动作手柄可控制的排量上限不大于该排量阈值，从而使液压系统的输出功率最高只能达到发送机当前转速下的额定功率，可以防止因输出功率大于额定功率所导致的发动机熄火现象，同时也可以提高工程机械操作的精度。
本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种工程机械极限负载控制方法，应用于配有液压系统的工程机械中，其特征在于，包括：
获取发动机当前转速下的额定功率；
根据所述额定功率确定油泵的排量阈值；
根据所述排量阈值设置动作手柄可控制的排量上限，其中，所述排量上限不大于所述排量阈值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取发动机当前转速下的额定功率，具体为：
获取所述发动机的当前转速；
根据所述发动机的转速与额定功率的对应关系，确定所述发动机当前转速下的额定功率。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述额定功率确定油泵的排量阈值，具体为：
获取油液对油泵出口处的压力和发动机的转速；
根据所述压力、所述额定功率和所述发动机的转速，计算当液压系统的输出功率的值为所述额定功率时油泵的排量，作为油泵的排量阈值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述排量阈值设置动作手柄可控制的排量上限，具体为：
将所述排量阈值设置为动作手柄最大开度时对应的排量上限。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述排量阈值设置动作手柄可控制的排量上限，具体为：
设置多个操作档位，以及各操作档位对应的排量百分比；
将对应各操作档位的手柄可控制的排量上限设置为排量阈值与操作档位对应的排量百分比的乘积。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
设置所述动作手柄的开度与实时排量的对应关系。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，设置所述动作手柄的开度与实时排量的对应关系，具体为：
设置所述动作手柄的开度与所述实时排量成正比例对应关系。
8.一种工程机械极限负载控制装置，应用于配有液压系统的工程机械中，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取发动机当前转速下的额定功率；
确定单元，用于根据所述额定功率确定油泵的排量阈值；
设置单元，用于根据所述排量阈值设置动作手柄可控制的排量上限，其中，所述排量上限不大于所述排量阈值。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述获取单元，具体用于：
获取所述发动机的当前转速；
根据所述发动机的转速与额定功率的对应关系，确定所述发动机当前转速下的额定功率。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述确定单元，具体用于：
获取油液对油泵出口处的压力和发动机的转速；
根据所述压力、所述额定功率和所述发动机的转速，计算当液压系统的输出功率的值为所述额定功率时油泵的排量，作为油泵的排量阈值。
11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述设置单元，具体用于：
将所述排量阈值设置为动作手柄最大开度时对应的排量上限。
12.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述设置单元，具体用于：
设置多个操作档位，以及各操作档位对应的排量百分比；
将对应各操作档位的手柄可控制的排量上限设置为排量阈值与操作档位对应的排量百分比的乘积。
13.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述设置单元，还用于：
设置所述动作手柄的开度与实时排量的对应关系。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述设置单元，具体用于：
设置所述动作手柄的开度与所述实时排量成正比例对应关系。
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