CN102900508A - 铣刨机的发动机热控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铣刨机的发动机热控制系统及控制方法，包括微控制器，所述微控制器通过信号线分别与设置在发动机冷却液中的冷却液温度传感器、设置在发动机进气口处的进气口温度传感器和设置在发动机液压油中的液压油温度传感器连接；所述微控制器还通过信号线与电比例节流阀连接。本发明的优点是：通过温度传感器对发动机系统温度进行实时监测，设定温度值反馈到控制器，再通过控制器对比设定温度与实际温度，对风扇电比例电磁节流阀进行控制，从而调节风扇马达，改变风扇转速，最终实现铣刨机发动机热平衡，能有效提高铣刨机发动机和液压系统热效率、降低燃油消耗，使系统达到最佳工作状态。

Description

铣刨机的发动机热控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于路面养护机械设备技术领域，尤其是涉及一种铣刨机的发动机热控制系统及控制方法。

背景技术

铣刨机是用于路面养护和路面改筑的专用设备，其工作原理是工作装置的连续的旋转运动将一定深度的路面材料切除，通过设备行走机构的连续行走使得切削过程能够沿着行走方向连续的进行，并通过输料装置将废料不断地输送到废料车上，从而实现对路面的连续切削的工作目的。发动机热控制是影响铣刨机整机动力系统的主要因素。

目前国内外大多数型号的铣刨机发动机热控制主要有两种，一是发动机自身带动散热风扇，风扇转速由发动机转速决定。二是通过液压马达带动风扇，发动机带动液压泵，通过泵驱动液压马达，马达转速最终还是由发动机转速决定。两种方式均未能从温度上对热进行控制，导致发动机系统热利用率低，燃油消耗大。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种铣刨机的发动机热控制系统及控制方法，通过温度传感器对发动机水温、液压油温和空气温度进行监测，再通过温度传感器读取数据与设定值进行比较，通过微控制器对风扇电比例节流阀进行控制，从而改变散热风扇转速，使系统达到热平衡。 

本发明的技术方案如下：一种铣刨机的发动机热控制系统，包括微控制器，所述微控制器通过信号线分别与设置在发动机冷却液中的冷却液温度传感器、设置在发动机进气口处的进气口温度传感器和设置在发动机液压油中的液压油温度传感器连接；所述微控制器还通过信号线与电比例节流阀连接。

本发明还提供了一种铣刨机的发动机热控制方法，包括如下步骤：

步骤一、冷却液温度传感器、进气口温度传感器和液压油温度传感器分别对发动机冷却液温度、发动机进气口温度和液压系统的液压油温度进行实时检测，并将实时检测数据传送给微控制器；

步骤二、微控制器判断是否存在传感器故障或某一传感器检测的实时温度超过其设定的报警温度的情形：

（1）如果有，则微控制器发出报警信号，报警指示灯亮，显示器亦作出相应的显示；同时，微控制器发出控制信号，令电比例节流阀输出设定的最小控制电流，使得风扇以最大转速对发动机进行散热；

（2）如果无，则微控制器分别计算出三个传感器检测的实时温度对应的电比例节流阀应输出的控制电流值，然后取其中的最小值作为电比例节流阀实时输出的控制电流值。

与现有技术相比，本发明的优点是：通过温度传感器对发动机系统温度进行实时监测，设定温度值反馈到控制器，再通过控制器对比设定温度与实际温度，对风扇电比例电磁节流阀进行控制，从而调节风扇马达，改变风扇转速，最终实现铣刨机发动机热平衡，能有效提高铣刨机发动机和液压系统热效率、降低燃油消耗，使系统达到最佳工作状态。  

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的液压原理图；

图2是本发明的电气原理图。

具体实施方式

一种铣刨机的发动机热控制系统，如图1所示，液压元件包括：泵1、溢流阀2、过滤器3、电比例节流阀4和压差敏感阀5等。泵1在发动机驱动下输出的液压油经过滤器3到电比例节流阀4，电比例节流阀出口连接至马达6，由马达驱动散热风扇。过滤器3前有溢流阀2，对系统起保护作用。当电比例节流阀4进出口压差大于压差敏感阀5所设定压力时，油液经压差敏感阀5回油箱，降低压力损失。风扇的转速通过电气控制对电比例节流阀4输入电流的大小进行调节。

如图2所示，电气控制元器件包括：微控制器、冷却液温度传感器、进气口温度传感器、液压油温度传感器、显示器等，其中：冷却液温度传感器设置在发动机的冷却液中、进气口温度传感器设置在发动机的进气口处、液压油温度传感器设置在发动机的液压油中，三个传感器分别通过信号线与微控制器进行连接，微控制器还通过信号线与电比例节流阀连接。所述微控制器还分别与报警指示灯相连，并通过CAN总线与显示器相连，当报警指示灯亮时，显示器会显示对应的报警情况。

本发明还提供了一种铣刨机的发动机热控制方法，包括如下步骤：

步骤一、冷却液温度传感器、进气口温度传感器和液压油温度传感器分别对发动机冷却液温度、发动机进气口温度、和液压系统的液压油温度进行实时检测，并将实时检测数据传送给微控制器；

步骤二、微控制器判断是否存在传感器故障或某一传感器检测的实时温度超过其设定的报警温度的情形：

（1）如果有，则微控制器发出报警信号，报警指示灯亮，显示器亦作出相应的显示（比如：某传感器故障，某传感器温度超高）；同时，微控制器发出控制信号，令电比例节流阀输出设定的最小控制电流，使得风扇以最大转速对发动机进行散热；

（2）如果无，则微控制器分别计算出三个传感器检测的实时温度对应的电比例节流阀应输出的控制电流值，然后取其中的最小值作为电比例节流阀实时输出的控制电流值；

电比例节流阀实时输出的控制电流值的计算方法如下：

设T1、T2、T3分别表示发动机冷却液实时温度、发动机进气口实时温度、液压系统的液压油实时温度；T_1报、T_2报、T_3报分别表示发动机冷却液报警温度、发动机进气口报警温度、液压油报警温度；T_1低、T_1高分别表示设定的发动机冷却液温度的最低控制温度和最高控制温度，T_2低、T_2高分别表示设定的发动机进气口温度的最低控制温度和最高控制温度，T_3低、T_3高分别表示设定的液压油温度的最低控制温度和最高控制温度，以上各温度的单位均为℃；I_低、I_高分别表示设定的电比例节流阀的的最小控制电流和最大控制电流，I1、I2、I3分别表示发动机冷却液实时温度、发动机进气口实时温度、液压系统的液压油实时温度对应的电比例节流阀应输出的控制电流值，I表示电比例节流阀实时输出的控制电流值，以上各电流的单位均为mA；

1）计算发动机冷却液实时温度T1对应的电比例节流阀应输出的控制电流值I1：

①当T1在T_1低—T_1高范围时,控制器在I_高—I_低范围内对电比例节流阀实时输出的控制电流值I1进行比例调节，即

I1＝（T1－T_1低）×（I_低－I_高）÷（T_1高－T_1低）+I_高；

②当T1小于等于T_1低时，微控制器发出控制信号，令电比例节流阀输出I_高的控制电流值，即I1＝I_高；

③当T1高于T_1高但小于T_1报时，微控制器发出控制信号，令电比例节流阀输出I_低的控制电流值，即I1＝I_低；

2）计算发动机进气口实时温度T2对应的电比例节流阀应输出的控制电流值I2：

①当T2在T_2低—T_2高范围时,控制器在I_高—I_低范围内对电比例节流阀实时输出的控制电流值I2进行比例调节，即

I2＝（T2－T_2低）×（I_低－I_高）÷（T_2高－T_2低）+I_高；

②当T2小于等于T_2低时，微控制器发出控制信号，令电比例节流阀输出I_高的控制电流值，即I2＝I_高；

③当T2高于T_2高但小于T_2报时，微控制器发出控制信号，令电比例节流阀输出I_低的控制电流值，即I2＝I_低；

3）计算液压系统的液压油实时温度T3对应的电比例节流阀应输出的控制电流值I3：

①当T3在T_3低—T_3高范围时,控制器在I_高—I_低范围内对电比例节流阀实时输出的控制电流值I3进行比例调节，即

I3＝（T3－T_3低）×（I_低－I_高）÷（T_3高－T_3低）+I_高；

②当T3小于等于T_3低时，微控制器发出控制信号，令电比例节流阀输出I_高的控制电流值，即I3＝I_高；

③当T3高于T_3高但小于T_3报时，微控制器发出控制信号，令电比例节流阀输出I_低的控制电流值，即I3＝I_低；

4）计算电比例节流阀实时输出的控制电流值I：

I＝min{I1,I2,I3}

本发明的工作原理是：铣刨机工作时，通过发动机带动液压泵，经电比例节流阀到风扇马达，驱动风扇旋转。经温度传感器检测发动机冷却液温度、液压油温、发动机进气口温度等，将数据与设定温度进行比较后，发出电信号，通过微控制器立即对风扇的电比例节流阀控制电流进行调节，改变其控制电流大小，调节风扇马达输入流量，从而达到调节风扇转速，使系统达到热平衡。

本发明针对发动机冷却液温度、发动机进气口温度、液压系统的液压油温度三个温度分别设置了最小控制温度、最大控制温度（即三个温度控制范围），同时针对各个温度均设置一个报警温度，该等温度均可以通过调试设备对控制器进行设定，同时电比例节流阀的最小、最大控制电流也可以设定。在三个不同的温度控制范围内，三个温度分别对电比例节流阀电流由最大到最小进行控制，由于电比例节流阀采用的是常开电磁阀，所以风扇转速由最快到最慢转动。由于任一个温度都不能超过设定的最高温度，所以对于风扇控制比例阀的控制电流，采用三者电流的最小值对电比例节流阀进行控制。当任意一个温度传感器故障时，均以比例电磁阀最小设定电流对电磁阀进行控制（即以最大转速对发动机进行散热），同时微控制器有相应的报警点输出。

出于对风扇系统的保护，发动机散热风扇设置了最小转速，即开机状态散热风扇不能停转。

Claims (5)

1.一种铣刨机的发动机热控制系统，其特征在于：包括微控制器，所述微控制器通过信号线分别与设置在发动机冷却液中的冷却液温度传感器、设置在发动机进气口处的进气口温度传感器和设置在发动机液压油中的液压油温度传感器连接；所述微控制器还通过信号线与电比例节流阀连接。

2.根据权利要求1所述的铣刨机的发动机热控制系统，其特征在于：所述微控制器还与报警指示灯相连。

3.根据权利要求1所述的铣刨机的发动机热控制系统，其特征在于：所述微控制器还通过CAN总线与显示器相连。

4.一种铣刨机的发动机热控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、冷却液温度传感器、进气口温度传感器和液压油温度传感器分别对发动机冷却液温度、发动机进气口温度和液压系统的液压油温度进行实时检测，并将实时检测数据传送给微控制器；

步骤二、微控制器判断是否存在传感器故障或某一传感器检测的实时温度超过其设定的报警温度的情形：

（1）如果有，则微控制器发出报警信号，报警指示灯亮，显示器亦作出相应的显示；同时，微控制器发出控制信号，令电比例节流阀输出设定的最小控制电流，使得风扇以最大转速对发动机进行散热；

（2）如果无，则微控制器分别计算出三个传感器检测的实时温度对应的电比例节流阀应输出的控制电流值，然后取其中的最小值作为电比例节流阀实时输出的控制电流值。

5.根据权利要求4所述的铣刨机的发动机热控制方法，其特征在于：所述电比例节流阀实时输出的控制电流值的计算方法如下：

设T1、T2、T3分别表示发动机冷却液实时温度、发动机进气口实时温度、液压系统的液压油实时温度；T_1报、T_2报、T_3报分别表示发动机冷却液报警温度、发动机进气口报警温度、液压油报警温度；T_1低、T_1高分别表示设定的发动机冷却液温度的最低控制温度和最高控制温度，T_2低、T_2高分别表示设定的发动机进气口温度的最低控制温度和最高控制温度，T_3低、T_3高分别表示设定的液压油温度的最低控制温度和最高控制温度，以上各温度的单位均为℃；I_低、I_高分别表示设定的电比例节流阀的的最小控制电流和最大控制电流，I1、I2、I3分别表示发动机冷却液实时温度、发动机进气口实时温度、液压系统的液压油实时温度对应的电比例节流阀应输出的控制电流值，I表示电比例节流阀实时输出的控制电流值，以上各电流的单位均为mA；

1）计算发动机冷却液实时温度T1对应的电比例节流阀应输出的控制电流值I1：

①当T1在T_1低—T_1高范围时,控制器在I_高—I_低范围内对电比例节流阀实时输出的控制电流值I1进行比例调节；

②当T1小于等于T_1低时，微控制器发出控制信号，令电比例节流阀输出I_高的控制电流值；

③当T1高于T_1高但小于T_1报时，微控制器发出控制信号，令电比例节流阀输出I_低的控制电流值；

2）计算发动机进气口实时温度T2对应的电比例节流阀应输出的控制电流值I2：

①当T2在T_2低—T_2高范围时,控制器在I_高—I_低范围内对电比例节流阀实时输出的控制电流值I2进行比例调节；

②当T2小于等于T_2低时，微控制器发出控制信号，令电比例节流阀输出I_高的控制电流值；

③当T2高于T_2高但小于T_2报时，微控制器发出控制信号，令电比例节流阀输出I_低的控制电流值；

3）计算液压系统的液压油实时温度T3对应的电比例节流阀应输出的控制电流值I3：

①当T3在T_3低—T_3高范围时,控制器在I_高—I_低范围内对电比例节流阀实时输出的控制电流值I3进行比例调节；

②当T3小于等于T_3低时，微控制器发出控制信号，令电比例节流阀输出I_高的控制电流值；

③当T3高于T_3高但小于T_3报时，微控制器发出控制信号，令电比例节流阀输出I_低的控制电流值；

4）取I1、I2和I3的最小值作为电比例节流阀实时输出的控制电流值I。

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