CN103292851A - 挖掘机油耗测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘机油耗测试方法及系统，该挖掘机油耗测试方法包括：设置可重复操作的测试条件；采集挖掘机执行一个工作循环中用于控制各组先导信号的电流信号和与其对应的时间信号；将所采集的每组电流信号和对应的时间信号建立映射关系并存储；启动自动测试模式，按照挖掘机的工作循环进行往复测试，测试过程中，利用所存储的电流信号和时间信号的映射关系，对应控制挖掘机主阀流入各油缸的瞬时流量和时间；测量并记录测试过程中发动机的油耗。因此，本发明的挖掘机油耗测试方法及系统能够准确有效地实现挖掘机的油耗测试，并能提高测试的可靠性和操作的可重复性。

Description

挖掘机油耗测试方法及系统

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种挖掘机油耗测试方法及系统。

背景技术

目前，液压挖掘机已经广泛应用于建筑、水利、矿山、铁路等重要领域。由于挖掘机的耗油非常大，所以其油耗一直是挖掘机性能的重要衡量指标。一般来讲，传统测试油耗的方法是挖机手操作机器挖掘一段时间的土方，根据耗油量及测试时间计算油耗指标。

但实践证明，采用该种方法进行测试，由于测试条件和工况环境的可控性差和不一致性，例如：挖掘机手不能保证每次挖掘的土方量相同；每次挖掘的土方所处的位置不一致；每次挖掘土的切削阻力不一样，导致同一次测试的误差至少在10%以上，而改进方案的性能提升往往达不到10%。因此，这种油耗测试方法的测试结果实际上并不具备参考性。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种挖掘机油耗测试方法及系统，能够准确有效地实现挖掘机的油耗测试，并能提高测试的可靠性和操作的可重复性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种挖掘机油耗测试方法，该方法包括：设置可重复操作的测试条件；采集挖掘机执行一个工作循环中用于控制各组先导信号的电流信号和与其对应的时间信号；将所采集的每组电流信号和对应的时间信号建立映射关系并存储；启动自动测试模式，按照挖掘机的工作循环进行往复测试，测试过程中，利用所存储的电流信号和时间信号的映射关系，对应控制挖掘机主阀流入各油缸的瞬时流量和时间；测量并记录测试过程中发动机的油耗。

进一步地，上述方法中，所述工作循环为挖掘机的挖掘操作或回转操作的工作循环。

进一步地，上述方法中，所述设置可重复操作的测试条件包括：根据待测试的挖掘机，选择测试专用的沟道、深沟、负载装置及牵引工具；将所述挖掘机的铲斗通过所述牵引工具连接所述负载装置，并完成多个工作循环使所述挖掘机的发动机运行稳定；其中，所述牵引工具包括绳索及用于换向的换向节。

进一步地，上述方法中，所述负载装置在一个工作循环中保持恒定。

进一步地，上述方法中，所述设置可重复操作的测试条件包括：在挖掘机的电子控制单元（ECU）和主阀之间设置第一比例电磁阀、第二比例电磁阀及第三比例电磁阀，所述第一比例电磁阀、第二比例电磁阀及第三比例电磁阀分别一一对应控制所述挖掘机的动臂油缸、斗杆油缸及铲斗油缸。

进一步地，上述方法中，所述启动自动测试模式包括：通过控制所述第一比例电磁阀、第二比例电磁阀及第三比例电磁阀的电流信号和时间信号，以分别一一对应控制所述动臂油缸、斗杆油缸及铲斗油缸的先导信号。

另一方面，本发明还提供一种挖掘机油耗测试系统，包括：测试专用负载装置，通过牵引工具与待测挖掘机的铲斗连接；电子控制单元（ECU），用于采集并存储测试控制信息，启动自动测试模式，根据所述测试控制信息执行往复测试；控制装置，设置在所述电子控制单元（ECU）与所述挖掘机的主阀之间，用于根据所述测试控制信息控制所述主阀的各组先导信号；油耗测量装置，与所述挖掘机的发动机连接，用于测量并记录往复测试过程中发动机的油耗；其中，所述测试控制信息包括挖掘机执行一个工作循环中用于控制各组先导信号的电流信号和与其对应的时间信号，以及每组电流信号和对应的时间信号的映射关系。

进一步地，上述系统中，所述控制装置包括：第一比例电磁阀，设置于所述ECU与所述主阀之间，用于控制动臂油缸的阀芯的开合量和开合时间；第二比例电磁阀，设置于所述ECU与所述主阀之间，用于控制斗杆油缸的阀芯的开合量和开合时间；第三比例电磁阀，设置于所述ECU与所述主阀之间，用于控制铲斗油缸的阀芯的开合量和开合时间。

进一步地，上述系统中，所述控制装置包括：用于控制挖掘机在往复测试的工作循环中动作一致的先导手柄控制装置。

进一步地，上述系统中，所述测试专用负载装置为重量可调的砝码。

与现有技术相比，本发明具有如下优势：

1）通过设置可重复操作的测试条件，保证测试过程中，挖掘机的外部工作环境的一致，从而保证对比测试的一致性。

2）通过设置控制装置，控制先导信号，以控制主阀的各阀芯开合量和开合时间。这样，通过测试挖掘机的一个工作循环，能够完成挖掘机的油耗测试，能够节省人力和物力，避免资源浪费，同时还能够保证测试的可信性。

3）通过自动测试模式实现往复测试，并保证每次挖掘各个油缸动作完全一致，进而能够保证对比测试的一致性。

因此，本发明的油耗测试方法及系统，能够准确有效地实现挖掘机的油耗测试，并能提高测试的可靠性和操作的可重复性

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为本发明挖掘机油耗测试方法实施例的流程示意图；

图2为本发明挖掘机油耗测试系统实施例的结构示意图；

图3为本发明挖掘机油耗测试系统实施例的换向节结构示意图；

图4为本发明挖掘机油耗测试系统实施例的工作原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动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。

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。

本发明的基本思想在于：设计一种油耗测试方法及系统，通过设置可重复操作的测试条件，设置控制挖掘机一个工作循环中动作一致的控制装置，采集初始测试控制信息，启动自动测试模式，并根据该测试控制信息自动执行往复测试，进而获取往复测试过程中发动机的油耗。

下面结合附图，对本发明的各优选实施例作进一步说明：

方法实施例

参照图1，其示出本实施例的挖掘机油耗测试方法，该油耗测试方法包括以下步骤：

S101：设置可重复操作的测试条件，准备测试。

本步骤中，所述设置可重复操作的测试条件，准备测试可包括：根据待测试的挖掘机，选择测试专用的沟道、深沟、负载装置及牵引工具。测试前，将所述挖掘机的铲斗通过牵引工具连接负载装置，并完成若干工作循环使其发动机运行稳定。其中，所述牵引工具包括绳索及用于换向的换向节。

比较优选的是，所述设置可重复操作的测试条件还可进一步包括在挖掘机中设置控制装置。例如：在挖掘机的电子控制单元（ECU）和主阀之间，分别对应挖掘机的动臂油缸、斗杆油缸及铲斗油缸设置比例电磁阀。这样，本实施例可通过增加比例电磁阀，控制先导信号的动作，进而控制主阀各阀芯开合量和开合时间。

S102：采集挖掘机执行一个工作循环中用于控制各组先导信号的电流信号和与其对应的时间信号。

其中，本步骤中，所述工作循环为挖掘机的挖掘操作或回转操作的工作循环。所述时间信号是指该电流信号持续的时间。

优选的是，所述测试过程中，一个工作循环所采用的负载装置可为恒定负载装置。本实施例中，通过采用恒定的负载装置，保证挖掘时外载荷一致。

S103：将所采集的每组电流信号和对应的时间信号建立映射关系并存储。

例如，待发动机运行稳定后，工作装置从某一特定的姿态开始，由操作手按照常规挖掘过程挖掘一个工作循环，挖掘机的电子控制单元（ECU）采集各比例电磁阀的电流信号及时间信号，并将各比例电磁阀的瞬时电流信号（i1，i2，i3）与时间轴（t1，t2，t3）相对应，传送至存储器中。信号采集完毕后，将工作装置调整到采集前的姿态。

S104：启动自动测试模式，按照挖掘机的工作循环进行往复测试，测试过程中，利用所存储的电流信号和时间信号的映射关系，对应控制挖掘机主阀流入各油缸的瞬时流量和时间。

本步骤中，在上述步骤的采集工作完成之后，挖掘机进入程序控制模式。ECU将各比例电磁阀的电流和时间信号从存储器中读出，以控制各个比例电磁阀的电流（i1，i2，i3）及时间（t1，t2，t3），从而控制进入各组油缸的瞬时流量（Q1，Q2，Q3）与时间（t1，t2，t3）。其中，动臂、斗杆及铲斗在各组油缸的驱动下运动，铲斗牵引固定负载装置进行往复测试，油耗测量装置来测量测试过程中发动机的油耗。

需要说明的是，本步骤中，所述启动自动测试模式包括：通过控制各所述比例电磁阀的电流信号和时间信号对应控制动臂油缸、斗杆油缸及铲斗油缸的先导信号的动作。

因此，通过自动测试模式，对各比例电磁阀进行程序控制，实现往复测试，保证工作循环中如每次挖掘操作时各个油缸动作完全一致。

S105：测量并记录测试过程中发动机的油耗。

这样，本实施例可增加比例电磁阀，对比例电磁阀进行控制，保证每次挖掘时油缸伸出长度及速度一致，并通过采用程序化的方式控制挖掘机主阀的开合，保证每次测试的一致性。而且，每次测试使用恒定外负载装置，使得每次挖掘所受外负载装置一致，以保证对比测试的一致性。另外，可启动自动测试模式，采用程序示教法，保证测试尽可能贴近实际挖掘。

因此，本实施例采用上述测试方法测试挖掘机的一个工作循环，能够完成挖掘机的油耗测试，能够节省人力和物力，避免资源浪费，同时还能够保证测试的可信性。

系统实施例

本实施例中，该油耗测试系统针对待测的挖掘机设计，该油耗测试系统可包括：测试专用负载装置、牵引工具、控制装置、电子控制单元（ECU）及油耗测量装置。

其中，测试专用负载装置通过牵引工具与待测挖掘机的铲斗连接。控制装置与所述挖掘机的主阀连接，控制装置用于控制所述主阀的各组先导信号。电子控制单元（ECU）与控制装置连接，用于采集并存储测试控制信息，启动自动测试模式，根据所述测试控制信息自动执行往复测试。油耗测量装置，与所述挖掘机的发动机连接，用于测量并记录往复测试过程中发动机的油耗。其中，所述测试控制信息包括挖掘机执行一个工作循环中用于控制各组先导信号动作的电流信号和与其对应的时间信号，以及每组电流信号和对应的时间信号的映射关系。

上述实施例中，所述控制装置可包括：第一比例电磁阀、第二比例电磁阀和第三比例电磁阀。其中，第一比例电磁阀设置于所述ECU与所述主阀之间，用于控制动臂油缸的阀芯的开合量和开合时间。第二比例电磁阀设置于所述ECU与所述主阀之间，用于控制斗杆油缸的阀芯的开合量和开合时间。第三比例电磁阀设置于所述ECU与所述主阀之间，用于控制铲斗油缸的阀芯的开合量和开合时间。

与上述使挖掘机各工作循环中的动作保持一致方式可替换的方式为：控制装置可包括：用于控制挖掘机往复测试中工作循环的动作一致的先导手柄控制装置。所述测试专用负载装置为根据测试需要其重量可调的砝码。

需要说明的是，使挖掘机的挖掘动作保持一致的方法不唯一，也可采用专用的先导手柄控制装置实现挖掘过程一致。

因此，本实施例可增加比例电磁阀，对比例电磁阀进行控制，保证每次挖掘时油缸伸出长度及速度一致，并通过采用程序化的方式控制挖掘机主阀的开合，保证每次测试的一致性。而且，每次测试使用恒定的测试专用负载装置（也可以称为外负载），使得每次挖掘所受外负载一致，以保证对比测试的一致性。另外，可启动自动测试模式，采用程序示教法，保证测试尽可能贴近实际挖掘。本实施例采用上述测试方法测试挖掘机的一个工作循环，能够完成挖掘机的油耗测试，能够节省人力和物力，避免资源浪费，同时还能够保证测试的可信性。

下面结合一个实例，对本发明的油耗测试系统及其工作原理做进一步说明：

参照图2至图4，其分别示出了本发明实施例的挖掘机油耗测试系统的负载装置结构及工作原理。

这里，如图2和图3所示，其反映了测试专用负载装置部分的结构示意图，本实例中，油耗测试系统主要包括：沟槽1、深沟2、绳索3、换向节4及负载装置5。其中，沟槽1的深度和宽度尺寸根据挖掘机的正常挖掘范围确定，需保证不能与挖掘机的工作装置干涉。深沟2的深度根据负载装置被提升的最大高度确定。绳索3绕过换向节4牵引负载装置5进行往复运动。绳索3长度可根据实际的测试需要调节，换向节4通过特定的方法固定于图示位置，换向节的内侧为圆形，截面可以为圆形，或对其他形状进行倒圆角，保证绳索向任意方向换向。负载装置5采取砝码的形式，可通过增减砝码以满足实际的测试需求。

测试开始前，如图2所示，将挖掘机铲斗与外负载装置连接。油耗测量装置与挖掘机的发动机连接，发动机连接主泵，主泵连接主阀。

采集信号工作开始之前，挖掘机先工作几个循环，待发动机运行稳定后，工作装置从某一特定的姿态开始，由操作手按照常规挖掘过程挖掘一个工作循环。如图4所示，挖掘机的电子控制单元（ECU）采集各比例电磁阀的电流信号及时间信号，并将各比例电磁阀的瞬时电流信号（i1，i2，i3）与时间轴（t1，t2，t3）相对应，传送至存储器中。信号采集完毕后，将工作装置调整到采集前的姿态。

采集工作完成之后，挖掘机进入程序控制模式。ECU将各比例电磁阀的电流和时间信号从存储器中读出，以控制各个比例电磁阀的电流（i1，i2，i3）及时间（t1，t2，t3），从而控制进入各组油缸的瞬时流量（Q1，Q2，Q3）与时间（t1，t2，t3），进而动臂、斗杆及铲斗在各组油缸的驱动下运动，铲斗牵引固定负载装置进行往复测试，油耗测量装置来测量测试过程中发动机的油耗。

可见，采用本实例的油耗测试系统及方法，测试挖掘机的一个工作循环能够完成挖掘机的油耗测试，不仅能够节省人力和物力，避免资源浪费，同时还能够保证测试的可信性。

需要指出的是，对于纯电控的挖掘机，无需单独增加比例电磁阀，通过电控操作开关控制主阀各阀芯的开合大小和开合时间，从而实现挖掘机在各工作循环中的动作的一致性。

与现有技术相比，本发明具有如下优势：

1）通过设置可重复操作的测试环境，并采用恒定的负载装置，保证挖掘时外载荷一致。这样，每次测试使用恒定的负载装置，以保证对比测试的一致性。

2）通过增加比例电磁阀，控制先导信号的动作，进而控制主阀的各阀芯开合量和开合时间。这样，通过测试挖掘机的一个工作循环，能够完成挖掘机的油耗测试，能够节省人力和物力，避免资源浪费，同时还能够保证测试的可信性。

3）对比例电磁阀进行程序控制，通过自动测试模式实现往复测试，并保证每次挖掘各个油缸动作完全一致。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。所述存储装置为非易失性存储器，如：ROM/RAM、闪存、磁碟、光盘等。

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 (10)

1.一种挖掘机油耗测试方法，其特征在于，该方法包括：

设置可重复操作的测试条件；

采集挖掘机执行一个工作循环中用于控制各组先导信号的电流信号和与其对应的时间信号；

将所采集的每组电流信号和对应的时间信号建立映射关系并存储；

启动自动测试模式，按照挖掘机的工作循环进行往复测试，测试过程中，利用所存储的电流信号和时间信号的映射关系，对应控制挖掘机主阀流入各油缸的瞬时流量和时间；

测量并记录测试过程中发动机的油耗。

2.根据权利要求1所述的挖掘机油耗测试方法，其特征在于，所述工作循环为挖掘机的挖掘操作或回转操作的工作循环。

3.根据权利要求1所述的挖掘机油耗测试方法，其特征在于，所述设置可重复操作的测试条件包括：

根据待测试的挖掘机，选择测试专用的沟道、深沟、负载装置及牵引工具；

将所述挖掘机的铲斗通过所述牵引工具连接所述负载装置，并完成多个工作循环使所述挖掘机的发动机运行稳定；

其中，所述牵引工具包括绳索及用于换向的换向节。

4.根据权利要求3所述的挖掘机油耗测试方法，其特征在于，所述负载装置在一个工作循环中保持恒定。

5.根据权利要求1至4任一项所述的挖掘机油耗测试方法，其特征在于，所述设置可重复操作的测试条件包括：

在挖掘机的电子控制单元（ECU）和主阀之间设置第一比例电磁阀、第二比例电磁阀及第三比例电磁阀，所述第一比例电磁阀、第二比例电磁阀及第三比例电磁阀分别一一对应控制所述挖掘机的动臂油缸、斗杆油缸及铲斗油缸。

6.根据权利要求5所述的挖掘机油耗测试方法，其特征在于，所述启动自动测试模式包括：

通过控制所述第一比例电磁阀、第二比例电磁阀及第三比例电磁阀的电流信号和时间信号，以分别一一对应控制所述动臂油缸、斗杆油缸及铲斗油缸的先导信号。

7.一种挖掘机油耗测试系统，其特征在于，包括：

测试专用负载装置，通过牵引工具与待测挖掘机的铲斗连接；

电子控制单元（ECU），用于采集并存储测试控制信息，启动自动测试模式，根据所述测试控制信息执行往复测试；

控制装置，设置在所述电子控制单元（ECU）与所述挖掘机的主阀之间，用于根据所述测试控制信息控制所述主阀的各组先导信号；

油耗测量装置，与所述挖掘机的发动机连接，用于测量并记录往复测试过程中发动机的油耗；

其中，所述测试控制信息包括挖掘机执行一个工作循环中用于控制各组先导信号的电流信号和与其对应的时间信号，以及每组电流信号和对应的时间信号的映射关系。

8.根据权利要求7所述的挖掘机油耗测试系统，其特征在于，所述控制装置包括：

第一比例电磁阀，设置于所述ECU与所述主阀之间，用于控制动臂油缸的阀芯的开合量和开合时间；

第二比例电磁阀，设置于所述ECU与所述主阀之间，用于控制斗杆油缸的阀芯的开合量和开合时间；

第三比例电磁阀，设置于所述ECU与所述主阀之间，用于控制铲斗油缸的阀芯的开合量和开合时间。

9.根据权利要求7所述的挖掘机油耗测试系统，其特征在于，所述控制装置包括：用于控制挖掘机在往复测试的工作循环中动作一致的先导手柄控制装置。

10.根据权利要求7至9任一项所述的挖掘机油耗测试系统，其特征在于，所述测试专用负载装置为重量可调的砝码。

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