CN103541825A

CN103541825A - 一种工程机械发动机的转速控制方法

Info

Publication number: CN103541825A
Application number: CN201310536398.6A
Authority: CN
Inventors: 曹东辉; 陈克雷; 石向星
Original assignee: Shanghai Sany Heavy Machinery Co Ltd
Current assignee: Shanghai Sany Heavy Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2013-11-01
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2033-11-01
Also published as: CN103541825B

Abstract

本发明公开了一种工程机械发动机的转速控制方法，属于机械控制领域，包括通过判断负荷增加且增加小于等于50～70%，主控制器1发送定转速控制方式给发动机控制器2，所述气体发动机3转速保持不变；如负荷未增加或增加大于50～70%，主控制器1发送定油门控制方式给发动机控制器2，气体发动机3的转速按调速曲线下降。本发明的技术方案采取根据液压负荷变化而采取不同控制方式，防止了加载掉速过大，卸载超速过大问题，保证了挖掘机在整个作业过程中转速的平稳性，从而保证整机操作协调性。

Description

一种工程机械发动机的转速控制方法

技术领域

本发明属于机械设备控制领域，涉及一种控制方法，尤其涉及一种适用于挖掘机的工程机械发动机的转速控制方法。

背景技术

近年来，随着环保和节能的要求日益提高，气体燃料发动机重新得到了重视和发展，尤其是以压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)和液化石油气(LPG)作为燃料的汽车，在世界各国得到了很快推广，同时也促进气体燃料发动机技术的进步。研究表明，气体燃料发动机产生的CO、CO2、PM(碳烟微粒)和NMHC(甲烷以外的未燃烃)的排放量大幅降低，NOx也有不同程度的改善(这取决于不同发动机的差异、混合气形成的质量、燃烧系统的匹配等诸多因素)，而且基本没有硫化物，完全没有铅的排放，还节约能源10%左右，其成本也较低。尤其，天然气是重要的一次性能源，其蕴藏量远远超过石油，天然气发动机的大力推广，有利于改善能源结构，维护国家能源安全。

尤其搭载液压挖掘机，由于其长时间工作在高负荷区，其节能效果更明显，可节省客户燃料费用约30%左右，

现有的非电控发动机控制中，采取油门马达驱动发动机供油拉杆，调节发动机转速，控制方式不能改变，只能实现定油门控制。

在现有技术中，由于气体机特有燃烧特质与进气控制方式，造成动态响应较柴油机差，即负荷突变时，发动机的转速波动较大。

此外，由于挖掘机在作业过程中，负荷经常发生突变，造成转速波动大，动作协调性变差

发明内容

有鉴于此，本发明采取根据液压负荷变化而采取不同控制方式，防止了加载掉速过大，卸载超速过大问题，保证了挖掘机在整个作业过程中转速的平稳性，从而保证整机操作协调性。

为达到上述目的，具体技术方案如下：

提供了一种工程机械发动机的转速控制方法，所述工程机械包括主控制器、发动机控制器和气体发动机，所述主控器与所述发动机控制器相连，所述发动机控制器与所述气体发动机相连，所述转速控制方法包括：

步骤1，所述主控制器通过所述发动机控制器采集所述气体发动机的输出负荷，并判断负荷是否增加；

步骤2，如负荷增加且增加小于等于50～70%，所述主控制器发送定转速控制方式给发动机控制器，在所述定转速控制方式中，所述气体发动机的调速率为零，随着气体发动机负荷的增加，所述气体发动机转速保持不变；

步骤3，如负荷未增加或增加大于50～70%，所述主控制器发送定油门控制方式给发动机控制器，在所述定油门控制方式中，所述气体发动机的调速率不为零，随着气体发动机负荷的增加，所述气体发动机的转速按调速曲线下降。

优选的，所述主控器通过CAN总线与所述发动机控制器相连。

优选的，所述步骤2中在所述定转速控制方式中，所述主控制器通过所述发动机控制器控制所述气体发动机的进气量增加。

优选的，所述工程机械还包括与所述气体发动机相连的液压泵，所述液压泵通过泵调节器与所述主控制器相连。

优选的，所述步骤3中所述定油门控制方式中，所述主控制器控制所述液压泵排量增加。

优选的，所述步骤3中所述定油门控制方式中，所述主控制器控制气体发动机和液压泵组成的液压系统的流量不变。

优选的，所述工程机械包括挖掘机。

相对于现有技术，本发明的技术方案的优点有：

1、仅通过软件实现转速控制方式的改变，改造成本低；

2、通过负载变化趋势判断的转速控制，可克服转速波动过大的问题，改善整个挖掘机的操作协调性，达到接近柴油发动机的操作性能；

3、改善气体发动机固有特性，使其搭载挖掘机成为可能，可节约燃油费用约30%以上，带来更大收益。

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是本发明实施例的控制结构示意图；

图2是本发明实施例的流程图；

图3是本发明实施例的定油门控制方式的转速负荷曲线图；

图4是本发明实施例的定转速控制方式的转速负荷曲线图。

其中，1为主控制器、2为发动机控制器、3为气体发动机、4为液压泵、5为泵调节器。

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。

以下将结合附图对本发明的实施例做具体阐释。

图1为电控发动机控制原理图，主控制器（MC）1通过CAN总线采集气体发动机3的输出负荷率、气体发动机3的实际转速，然后根据负荷的大小发送目标转速及转速控制方式给发动机控制器（ECM）2，可实现定转速、定油门控制。液压泵4通过泵调节器5与主控制器1相连。

如图1和2中所示的本发明的实施例的一种工程机械发动机的转速控制方法，包括：

步骤1，进行输入：主控制器1通过发动机控制器2采集气体发动机3的输出负荷率，并判断负荷是否增加；

步骤2，如负荷增加且增加小于等于50～70%，优选为60%，主控制器1发送定转速控制方式给发动机控制器2。在定转速控制方式中，气体发动机3的调速率为零，随着气体发动机3负荷（扭矩）的增加，所述气体发动机3转速保持不变；

步骤3，如负荷未增加或增加大于50～70%，优选为60%，主控制器1发送定油门控制方式给发动机控制器2。在定油门控制方式中，气体发动机3的调速率不为零，随着气体发动机3负荷（扭矩）的增加，气体发动机3的转速按调速曲线下降。

本发明的实施例采取根据液压负荷变化而采取不同控制方式，防止了加载掉速过大，卸载超速过大问题，保证了挖掘机在整个作业过程中转速的平稳性，从而保证整机操作协调性。

如图3中所示，其中横坐标为转速（rpm），纵坐标为扭矩（Nm），在本发明的实施例中，在定油门控制方式，气体发动机3的调速率不为零，随着气体发动机3负荷（扭矩）的增加，气体发动机3转速按调速曲线下降。

如图4所示，其中横坐标为转速（rpm），纵坐标为扭矩（Nm），气体发动机3的调速率为零，随着发动机负荷（扭矩）的增加，气体发动机转速保持不变，现定义为定转速控制方式。

挖掘机在作业过程中，发动机负荷经常发生突变，负载突然增加时，发动机转速突然下降，如控制不当，可能使发动机熄火。另外，手柄回中位，会出现负载突卸，发动机转速会突然上升，导致操作协调性变差。

在本发明的实施例中，挖掘机正常工作时，主控制器（MC）1根据挖掘机当前挡位发送目标转速给发动机控制器（ECM）2。主控制器（MC）1通过CAN总线采集发动机控制器（ECM）2发送的气体发动机3输出负荷，判断负荷是否增加。

如增加且增加不超过60%，说明目前挖掘机需要增加负荷，为防止掉速，主控制器（MC）1通过CAN总线发送定转速控制方式给发动机控制器（ECM）2，增大气体发动机进气量。

由于负荷突然增加，气体发动机掉转速一般在1～2秒之内，因此当负荷增加大于60%时，主控制器（MC）1通过CAN总线发送定油门控制方式给发动机控制器（ECM）2，此时气体发动机3转速会有一定下降，增加液压泵4排量，保证液压系统流量不变，动作协调性不变（流量=转速×主泵排量）。

如判断负荷下降，主控制器（MC）1通过CAN总线发送定油门控制方式给发动机控制器（ECM）2，此时气体发动机3转速会有一定下降，此时增加液压泵4排量，保证液压系统流量不变，动作协调性不变（流量=转速×主泵排量）。

同时气体发动机3转速已经下降，负载突卸时，发动机超速值也会减少，从而保证挖掘机在整个作业过程中转速波动小，动作协调性好，易于操作，实现精确控制。

本发明的实施例也适合其他工程机械车辆搭载气体发动机情况。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims

1.一种工程机械发动机的转速控制方法，所述工程机械包括主控制器（1）、发动机控制器（2）和气体发动机（3），所述主控器与所述发动机控制器（2）相连，所述发动机控制器（2）与所述气体发动机（3）相连，其特征在于，所述转速控制方法包括：

步骤1，所述主控制器（1）通过所述发动机控制器（2）采集所述气体发动机（3）的输出负荷，并判断负荷是否增加；

步骤2，如负荷增加且增加小于等于50～70%，所述主控制器（1）发送定转速控制方式给发动机控制器（2），在所述定转速控制方式中，所述气体发动机（3）的调速率为零，随着气体发动机（3）负荷的增加，所述气体发动机（3）转速保持不变；

步骤3，如负荷未增加或增加大于50～70%，所述主控制器（1）发送定油门控制方式给发动机控制器（2），在所述定油门控制方式中，所述气体发动机（3）的调速率不为零，随着所述气体发动机（3）负荷的增加，所述气体发动机（3）的转速按调速曲线下降。

2.如权利要求1所述的工程机械发动机的转速控制方法，其特征在于，所述主控器通过CAN总线与所述发动机控制器（2）相连。

3.如权利要求2所述的工程机械发动机的转速控制方法，其特征在于，所述步骤2中在所述定转速控制方式中，所述主控制器（1）通过所述发动机控制器（2）控制所述气体发动机（3）的进气量增加。

4.如权利要求3所述的工程机械发动机的转速控制方法，其特征在于，所述工程机械还包括与所述气体发动机（3）相连的液压泵（4），所述液压泵（4）通过泵调节器（5）与所述主控制器（1）相连。

5.如权利要求4所述的工程机械发动机的转速控制方法，其特征在于，所述步骤3中所述定油门控制方式中，所述主控制器（1）控制所述液压泵（4）排量增加。

6.如权利要求5所述的工程机械发动机的转速控制方法，其特征在于，所述步骤3中所述定油门控制方式中，所述主控制器（1）控制气体发动机（3）和液压泵（4）组成的液压系统的流量不变。

7.如权利要求6所述的工程机械发动机的转速控制方法，其特征在于，所述工程机械包括挖掘机。