CN103782069B - 用于操作液压驱动式工程机械的驱动控制方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于操作液压驱动式工程机械（200）的系统和方法，所述工程机械包括可变排量的液压行驶马达（11），其中，由液压泵（2）产生的液压流体的流动被提供到行驶马达（11），且控制阀（4）被提供为控制从液压泵（2）到行驶马达（11）的液压液体的流动。液压泵（2）被提供有根据由行驶控制阀（4）产生的载荷信号（LS）进行的液压控制，且行驶马达（11）被提供有根据期望的驱动行为进行的电控制。

Description

用于操作液压驱动式工程机械的驱动控制方法和系统
技术领域
本发明涉及例如建筑机械中的液压驱动控制。
背景技术
EP2123947A1公开了用于具有开心式(opencentre)液压行驶系统的建筑机械的行驶控制系统，其中，可变排量行驶马达的排量被液压地控制。在下坡行驶期间，可增加行驶马达的排量以防止加速。由比例阀生成的液压压力被行驶马达内的压力过驱动(overdrive)，即：如果该行驶马达内达到一定的压力值，则行驶马达被旋转到最大排量，而与经过比例阀向行驶马达给出的控制压力无关。根据实际驱动情况，马达和泵的排量被同时改变。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种方法，该方法克服了当工程机械在最大速度下行驶以及在下坡行驶中开始加速时的速度调节问题，并允许舒适地且具有燃料效率地操作该工程机械。
本发明的另一个目的是提供一种行驶系统，该行驶系统克服了当工程机械在最大速度下行驶以及在下坡行驶中开始加速时的速度调节问题，并允许舒适地且具有燃料效率地操作该工程机械。
提出了一种用于操作液压驱动式工程机械的方法，该工程机械包括具有可变排量的液压行驶马达，其中，由液压泵产生的液压流体的流动被提供给行驶马达，并且其中还设置有行驶控制阀，用于在开环的、闭心式载荷感测液压系统中控制从液压泵到行驶马达的液压液体的流动，其中，根据由行驶控制阀产生的载荷信号液压地控制所述液压泵，并根据所述工程机械的期望的驱动行为来电控制所述行驶马达。
优选地，所述工程机械是车轮驱动的工程机械，例如挖掘机等。一般地，本发明适合于具有开环行驶系统的所有工程机械。利用本发明，可在最小值和最大值之间连续地控制所述行驶马达的排量。该工程机械的行为能够被平滑化，从而可避免突然的停止或加速。
另一方面，当该工程机械下坡行驶且实际速度超过所允许的速度时，可增加液压马达的排量，因此使工程机械减速，直到又达到所允许的速度。该排量可与行驶马达中的行驶高压力独立地被调整，所述行驶高压力通常是决定了行驶马达的排量的参数。行驶马达可在任何时间被安全地控制。马达的排量优选以直接方式由整合在包括行驶马达的行驶装置中的电动阀控制。此外，所述行驶马达在最小排量和最大排量之间被连续地、无级地控制，因此允许行驶系统的平滑的行为。此外，可控制主控阀(MCV)中的行驶部分的阀芯的行程。
适当地，可在最小排量和最大排量之间比例地控制所述行驶马达的排量，结果，可控制工程机械的行驶速度。行驶马达可旋转到任何所需的排量，而非仅仅是固定的排量。
在行驶模式中，可优选以节约燃料的模式控制液压泵的排量。在燃料节约模式中，可根据期望的驱动行为(例如根据设定的速度)来最优地调整液压流体的流动和排量。
有利地，控制单元可计算行驶马达排量应如何改变、行驶控制阀中的阀芯行程应如何改变以及液压泵的排量应如何改变，以得到期望的行为，例如考虑到燃料效率和/或操作舒适性而进行优化的行为。除了防止超速之外，本发明还允许在向前行驶和向后行驶之间的无冲击的反向、较快的加速、平滑的加速和减速、以及燃料节约模式。
根据本发明的有利实施例，可与行驶马达中的实际的行驶高压力独立地、通过来自行驶马达排量控制阀的电信号来调节行驶马达的排量。行驶马达中的压力并不能覆盖(override)被发送到行驶马达的控制信号。
在常规的系统中，行驶马达的排量正是根据行驶马达中的高压力被调整。在此系统中，如无任何压力(即处于静止)，则行驶马达处于最小排量。如果工程机械开始行驶，则压力将升高，如果超过特定值，则行驶马达与由通向所述行驶马达的比例阀提供的控制压力独立地旋转到所述行驶马达的最大排量。如果压力降低到低于该特定值，则根据常规的马达控制，行驶马达被旋转到最小排量，这可能导致工程机械的运动的、急促而突然的改变。
在本发明中，可有利地考虑除了行驶高压力之外的额外参数，以控制和调整行驶马达的排量。合适地，可根据行驶马达的期望的行为来控制行驶马达的排量。有利地，例如，可至少根据行驶高压力和工程机械的行驶速度将行驶马达的排量改变到处于最大排量到最小排量的范围内的排量。
根据本发明的另一个有利实施例，根据工程机械的所选择的控制状态、选择性地由不同的装置产生液压流体在行驶控制阀的至少一个先导压力管线内的流动。例如，可由行驶促动器或由被控制单元控制的独立的行驶流动阀来产生先导压力，可根据需要来选择所述先导压力产生装置。
根据本发明的另一个有利实施例，根据工程机械的所选择的控制状态，电控阀可在由不同的先导压力产生装置产生的液压流体的流动之间进行选择。
该电控阀可以是能在不同的先导压力源之间切换的电磁阀。特别地，在第一控制状态下，可由所述行驶促动器产生在行驶控制阀的至少一个先导压力管线内的液压流体的流动，而在第二控制状态下，可由独立的行驶流动阀产生在行驶控制阀的至少一个先导压力管线内的液压流体的流动。有利地，电控阀(例如，电磁阀)中断了行驶促动器和行驶控制阀之间的连接，同时所述独立的行驶流动阀替代地连接到行驶控制阀。驱动控制阀可布置在行驶控制阀上游，且行驶促动器和行驶方向阀之间的连接可被中断，因此中断了行驶促动器和行驶控制阀之间的连接。
在运行行驶模式中，工程机械例如可下坡行驶、加速、在平地上行驶、上坡行驶。
存在所关注的两个不同的运行模式，即：工程机械的工作模式和行驶模式。在工作模式中，用于在行驶促动器和所述独立的行驶流动阀之间切换的电控阀被激活且切换到所述独立的行驶流动阀，使得来自所述独立的行驶流动阀的信号被发送到主控阀的行驶部分。在行驶模式中，电控阀被激活以具有更平滑的起动/停止/倒车行为。如果工程机械以恒定的速度行驶，则可选择来自行驶促动器的先导压力或来自所述独立的行驶流动阀的先导压力。在此情况中，仅需保证将最大控制(先导)压力(例如，在35巴的范围内)提供到所述主控阀的行驶阀芯，以使该阀芯具有最大行程。
在两个模式中，例如在工作模式和行驶模式中，可从行驶促动器(在称为第一控制状态的控制状态下)产生到先导压力管线的信号，或从所述独立的行驶流动阀(即行驶流动阀)(在称为第二控制状态的控制状态下)产生到先导压力管线的信号。
根据本发明的另一个有利实施例，可将行驶马达的排量与行驶马达排量控制阀的电流控制信号成比例地连续调整到处在最大排量和最小排量之间的排量。优选地，行驶马达被设定为最大排量，而在行驶马达排量控制阀内无任何电流，特别地在工程机械静止时。
根据本发明的另一个有利实施例，在下坡行驶期间，当工程机械超过其最大允许速度时，可将行驶马达的排量设定为较大的排量。取决于下坡，排量被从最小排量增加到较大的排量。在上坡行驶期间，当超过行驶高压力的限定值时，可将行驶马达转换到较大的排量。当工程机械下坡行驶且速度刚好超过所允许的速度时，将行驶马达旋转到更大的排量以使工程机械减速，直到又达到所允许的工程机械速度，因此，避免了超速。如果工程机械速度超过所允许的速度，则直接增加行驶马达的排量。对行驶马达的控制快速而且可靠。
为了改进工程机械的加速(特别是从静止时的加速)，可根据其内的高压力和行驶速度来控制行驶马达的排量。可在控制单元内选择改进了加速的排量曲线。通过由控制单元代替行驶促动器发送到各部件(例如发送到所述独立的行驶流动阀)的合适的参数，行驶马达的排量可遵循于所选择的排量曲线，所述独立的行驶流动阀为行驶控制阀产生了优化的先导压力。
通过降低液压流体的流动以及液压损失，可在行驶和工作的同时提高工程机械的燃料效率。通过降低液压流体的流动，降低了损失。在该同一步骤中，压力将升高，因为所需的功率维持不变。一种选择是降低原动机的速度(即柴油机的速度)，以通过原动机直接节约燃料。第二种选择(可与上述的第一种选择相组合)是减少上述行驶系统内的液压损失。这可主要通过降低通向行驶马达的液压流体的流动和/或通过降低另一侧(即液压泵侧)的液压流体的流动来完成。在行驶模式中，由所述泵直接降低流体的流动，或通过由主控阀的行驶部分与工程机械内的所述独立的行驶流动阀的组合来降低流体的流动。可通过降低主控阀(行驶控制阀是主控阀的一部分)中的行驶系统内的阀芯的行程或通过降低由液压泵提供的液压流体的流动来完成液压流体的流动的降低。
根据本发明的另一个有利实施例，在工程机械的行驶模式中，可将原动机的速度设定为预先确定的燃料经济速度，和/或可通过降低来自液压泵的液压流体的流动来升高行驶马达内的压力。
根据本发明的另一个有利实施例，可降低所述控制阀的泵侧和载荷侧之间的压力差，以降低被施加到行驶马达的液压流体的流动。因此，可减少液压系统内的液压损失。
另外或替代地，为了降低通向行驶马达的液压流体的流动，通过利用替代的装置(例如通过所述独立的行驶流动阀)建立通向行驶促动器的期望的先导压力，能够降低行驶先导管线内的先导压力。由此，可减少液压系统内的液压损失。
另外或替代地，为了在工程机械的工作模式中减少行驶控制阀内的液压补偿损失，可通过降低通向行驶马达的液压流体的流动而将行驶高压力设定为与液压系统中的高压部件内的平均压力水平相对应的平均压力值。这样，可减少液压系统内的液压补偿损失。
根据本发明的另一个有利实施例，在工程机械的工作模式中，可与通向行驶马达的液压流体的流动的降低并行地减小行驶马达的排量。当降低通向行驶马达的液压流体的流动时，可同时减小行驶马达的排量，以维持工程机械的速度。
根据本发明的又一方面，提出了一种用于对工程机械进行操作的行驶系统，所述工程机械包括液压行驶马达和由原动机驱动的液压泵，该液压行驶马达具有可变排量且能够由从液压泵供给的液压流体驱动，所述工程机械具有开环的、闭心式载荷感测液压系统。该行驶马达设有电控的行驶马达控制阀，并且，所述液压泵设有液压泵控制器，所述液压泵控制器根据由行驶控制阀产生的载荷信号来控制液压泵。
有利地，所提出的系统是利用流动共享的、开环的闭心式载荷感测系统。“流动共享”意味着所述流动在所有工作功能之间被共享，但仅当所需的流动高于最大泵流量时才被共享。
根据本发明的另一个有利实施例，还可设置有如下的阀：该阀用于将所述控制阀选择性地操作连接到产生先导压力的行驶促动器或连接到产生先导压力的独立的行驶流动阀。这允许将行驶促动器与行驶控制阀断开。
所述独立的行驶流动阀控制了主控阀的行驶部分。行驶马达由行驶马达排量控制阀控制，从而可将行驶马达的排量改变为任何期望的排量。
根据本发明的有利实施例，液压泵控制器可包括减压阀。该减压阀允许降低液压流体的流动，因此减少了行驶系统内的液压损失。
此外，还提出了能够在可编程微型计算机上运行的计算机程序，该计算机程序包括计算机程序代码，当计算机程序运行时，该计算机程序代码适于执行本发明的上述方法或用在该方法中。特别地，该计算机程序适于在连接于互联网的计算机上运行时被下载到控制单元或其部件之一中。
此外，提出了一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，该计算机程序产品包括在计算机上用于本发明的方法的程序代码。可在行驶系统的控制单元内实施该计算机程序和计算机程序产品。
此外，还提出了一种车辆，所述车辆尤其包括至少一个电液压控制系统，所述液压控制系统包括至少一个与控制单元通过电信号通信的操纵杆和/或踏板和/或主控阀。一般地，本发明的方法和系统可应用于具有电液压控制系统的工程机械，其中，操纵杆和踏板(不仅是行驶促动器)不再是液压的，而是向相应的控制单元给出电信号。另外，所述主控阀也可以是电控的。
附图说明
从以下对实施例的详细描述中，可以最好地理解本发明以及上述及其他目的和优点，但本发明不限于该实施例，其中：
图1示意性地示出了根据本发明的具有液压回路的工程机械的示例实施例；
图2a至图2d示意性地示出了根据本发明的建筑机械的行驶系统的液压回路的数个子元件的示例性实施例，其中图2a示出了总览，图2b至图2d示出了该液压回路的特定部分的细节；
图3示意性地示出了电行驶马达功能的框图；并且
图4a至图4h示意性地示出了用作计算行驶马达排量时的输入的多种功能的框图。
具体实施方式
在附图中，相同或相似的元件由相同的附图标记表示。这些附图仅是示意性表示，并非旨在展示本发明的具体参数。此外，这些附图仅旨在展示本发明的典型实施例，因此不应认为用于限制本发明的范围。
本发明可应用在工程机械的液压传动系统中。对于开环液压系统来说，本发明尤其有用。
图1示意性地描绘了一种车辆200，例如配备有液压行驶系统100的工程机械(下文中称为工程机械200)，图2a至图2d中更详细地描述该液压行驶系统100。为清晰起见，图2a描绘了液压回路的总览，其中图2b、图2c和图2d中示出了该行驶系统100的多个不同部分，且整个行驶系统100由图中描绘的这些部分组成。为清晰起见，将这些局部图2b、2c和2d连接的液压管线或数据线以单独的字母a、b、c…标记，以指明各条线在图中的相连位置。
行驶系统100包括用于驱动行驶马达的部件。液压泵2和作为原动机1的柴油机联接到该行驶系统，原动机1驱动该液压泵2。液压泵2也可将液压流体供给到工程机械200的其他部件，例如各种总成、工具和/或附件(未示出)。
液压泵2产生了液压流体(通常为液压油)到主控阀(仅该阀的一部分被作为行驶控制阀4示出)的阀芯的流动。该主控阀通常包括多个阀芯，用于将液压流体的流动供给到工程机械200的不同部件，例如各种总成、工具和/或附件(未示出)。图中仅示出了主控阀的行驶部分(travelsection)，主控阀的该行驶部分在下文中被称为行驶控制阀4。
在行驶先导管线4L和4R上无任何先导压力(或行驶先导管线4L和4R之间无压力差)的情况下，行驶控制阀4的阀芯处于中性位置，在该中性位置，从液压泵2到行驶系统100的供给被关闭。因此，行驶系统100的液压系统是闭心式系统(closedcentresystem)。
如果工程机械200的操作者希望车辆行驶，则操作者必须操作行驶促动器29以生成液压先导压力，该液压先导压力被供给到行驶控制阀4的先导压力管线4L或4R中的一个。行驶促动器29包括液压部分29a。该行驶促动器29例如可以是行驶踏板、操纵杆、滑块等。液压先导压力通向电磁阀26，即电控阀，其根据供给到阀26的螺线管的控制电流而改变自身的状态，该电磁阀26在中性位置时将行驶促动器29生成的液压先导压力经由行驶方向阀28发送到行驶控制阀4。“位于中性位置”意味着无电流提供到电磁阀26。
行驶方向阀28根据工程机械200的操作者对行驶方向促动器23(例如，开关)的激活来建立工程机械200的行驶方向，即向前或向后。行驶方向促动器23可具有三个位置：向前、向后和中性位置(静止)。根据所选择的行驶方向(即，向前L或向后R)，行驶方向阀28将行驶促动器29产生的液压先导压力发送到行驶先导管线4L或行驶先导管线4R。此先导压力将行驶控制阀4的阀芯移动到所选择的方向。由液压泵2产生的液压流体的流动经过工作管线6L或工作管线6R(取决于所选择的方向)被发送到行驶装置32。工作管线6L、6R分别具有再填充阀5L、5R。行驶装置32包括可变排量行驶马达11、与行驶马达排量控制柱塞10连接的行驶马达排量控制阀9、压力释放阀12L和12R、制动阀13和往复阀7。往复阀7选择所述管线6R或6L内的压力中的较高者并将压力信号发送到高压力传感器16。液压压力通过压力管线8L、8R被提供到行驶装置32中的行驶马达11，该压力管线8L、8R连接到来自行驶装置32外部的行驶控制阀4的工作管线6L、6R。
同时，行驶装置32的载荷压力经过载荷感测管线31(感测载荷信号LS)被发送到泵控制器3，尤其是发送到LS控制阀3b。切断阀30布置在载荷感测管线31内。切断阀30限制了系统内的载荷信号LS压力，并因此限制了最大系统压力。当工程机械200起动且不存在来自行驶控制阀4的载荷信号LS时，液压泵2处于其最小排量且仅提供备用流量的液压流体以弥补工程机械200的液压系统中的泄漏。在此情况中，(具有位置1和位置2的)LS控制阀3b处于位置2，因为由液压泵2产生的液压压力(工作压力)经过信号管线2b被发送到LS控制阀3b并将LS控制阀3b的阀芯从位置1移动到位置2。LS控制阀3b将液压泵2产生的液压压力发送到旋转角度控制阀2a，该旋转角度控制阀2a具有在两个末端位置0和cyl_max之间的位置。在这些末端位置之间，所有其他位置都是可以的。
该液压压力将旋转角度控制阀2a的阀芯从其最大旋转角度位置cyl_max移动到液压泵2的最小旋转角度的位置0。仅当从行驶控制阀4将载荷信号LS经过LS信号管线31发送到LS控制阀3b时，阀3b才从位置2移动到位置1，阀3b从位置2移动到位置1且旋转角度控制阀2a的腔内的压力被排放到箱40。旋转角度控制阀2a的阀芯然后从位置0移动到位置cyl_max，且液压阀2将更多的液压流体的流动提供到行驶系统100，即提供到行驶控制阀4和行驶马达11。此液压流体的流动经过工作管线6L或6R(取决于所选择的方向)通向行驶装置32并因此通向行驶马达11。
行驶装置32包括行驶马达11、改变行驶马达11排量的行驶排量控制柱塞10(马达调节器)、和电控式行驶排量控制阀9。
在行驶装置32内，液压流体的流动经过止回阀14L或14R通向行驶马达11，结果，该行驶马达11开始转动。行驶马达11经由轴34连接到行驶变速箱17，在此示例中，所述轴34经过两个驱动轴36、38和两个车轴(未示出)驱动工程机械200的车轮。从行驶马达11返回的液压流体经过行驶装置32内的制动阀13和工作管线6L或6R(取决于所选择的方向)通向行驶控制阀4，且从行驶控制阀4通向箱40。
制动阀13的阀芯移动并打开与工作管线6L或6R的连接，使得液压流体的来自行驶马达11的返回流动能够返回到行驶控制阀4。在所述中性位置中，制动阀13的所有端口都被关闭，且仅存在经过孔口15R和15L的从行驶马达11到工作管线6L或6R的连接。
图2a至图2d中示出的行驶系统100的电控回路包括行驶高压力传感器16、行驶速度传感器18、行驶/工作选择器开关22、行驶促动器压力传感器25、行驶先导压力传感器24、行驶方向开关23、行驶方向阀28、档位选择器开关20、独立的行驶流动阀27、电磁阀26、行驶马达排量控制阀9、LS减压阀3a和控制单元50。控制单元50具有可单向或双向工作的输入和输出信号管线S1至S12。
经由信号线由行驶高压力传感器16(信号线S10)、行驶速度传感器18(信号线S8)、行驶/工作选择器开关22(信号线S12)、行驶促动器压力传感器25(信号线S5)、行驶先导压力传感器24(信号线S2)、行驶方向开关23(信号线S1)、档位选择器开关20(信号线S11)提供该控制单元50的输入信号。
控制单元50的输出信号是经过信号线通向行驶马达排量控制阀9(信号线S9)、通向LS减压阀3a(信号线S6)、通向行驶方向阀28(信号线S1)、通向电磁阀26(信号线S3)、和通向独立的行驶流动阀27(信号线S4)的信号。
原动机1经由信号线S7连接到控制单元50。
利用LS减压阀3a可减少经过行驶控制阀4的压力损失LS_ΔP，因此可降低通向行驶控制阀4的阀芯并因此通向行驶马达11的液压流体的流动。
降低通向行驶马达11的液压流体的流动的另一种可能性是利用所述独立的行驶流动阀27和电磁阀26降低行驶先导管线4L、4R内的先导压力。所述独立的行驶流动阀27产生了期望的先导压力，且电磁阀26选择将所述独立的行驶流动阀27产生的先导压力或者由所述行驶促动器29产生的先导压力经由方向阀28发送到行驶控制阀4的阀芯。
换言之，电磁阀26与由行驶促动器29产生的液压先导压力独立地控制行驶控制阀4的阀芯的行程。
这两种用于降低液压流体流动的功能被认为能够提高燃料效率，因为：液压流体的流动被降低，因此，由液压流体的流动产生的损失也减少了。控制单元50在此情况中的一个重要输出信号是通向行驶马达排量控制阀9的信号。利用该行驶马达排量控制阀9，可与通向所述阀的螺线圈的电流成比例地将行驶马达11的排量从最大排量控制到最小排量(零排量)。当该行驶马达排量控制阀9上无任何电流时，行驶马达11处于最大排量。根据输入信号来控制行驶马达11的排量，使得工程机械200不超速且具有良好而平滑的控制行为、良好的加速性、柔和的起动及停止行为、以及良好的燃料效率。对于这种控制，控制单元50可包括用于工程机械200的期望的驱动行为的控制参数。
在以下段落中，讨论了在平地上行驶、下坡行驶和上坡行驶的过程。
当工程机械200静止时，行驶马达11处于其最大排量以具有最高可能的转矩，从而使工程机械200保持原位。在平地上，当操作者希望车辆行驶时，操作者操作行驶促动器29，因此在来自先导齿轮泵19的液压流体中产生液压先导压力，所述先导压力取决于行驶促动器29的行程。先导齿轮泵19经由换档阀21连接到行驶变速箱17。档位选择器开关20与换档阀21操作性地连接，并经由信号线S11连接到控制单元50。
所产生的先导压力由行驶促动器压力传感器25检测到并将相应的信号发送到控制单元50。行驶控制阀4的阀芯移动，并且，来自液压泵2的液压流体的流动被发送到行驶装置32内的行驶马达11。行驶马达11开始转动且工程机械200开始行驶。根据由高压力传感器16检测到的行驶高压力以及由行驶速度传感器18检测到的工程机械200的行驶速度，通过行驶马达排量控制阀9将行驶马达11的排量从最大排量改变为最小排量。可通过由控制单元50提供的各个控制参数来优化这种排量的变化，以便具有尽可能最佳的加速性。
当操作者希望停止该工程机械200时，操作者会释放行驶促动器29。行驶先导压力将降低到零，并且，行驶控制阀4的阀芯行进到所述中性位置，因此切断了与液压泵2的连接。液压流体(例如油)向行驶马达11的流动降低到零。控制单元50可控制行驶马达11的排量，使得工程机械200的停止是柔和的，而非突然的。
对于下坡行驶，基本的控制原理与在平地上行驶时相同。其主要差异在于：当下坡行驶时，工程机械200由于重力而经历了加速，这意味着工程机械200可能比其应具有的行驶速度更快地下坡行驶。为了防止这种超速，通过控制行驶马达11的排量使工程机械200恰当地减速。如果操作者以满行程来操作行驶促动器29，则工程机械200将加速直至达到其最大允许速度。由于重力且控制单元50无动作，工程机械200可能进一步下坡加速且达到超过最大允许速度的速度。此时，根据本发明，可增加行驶马达11的排量。通过增加行驶马达11的排量来制动该行驶马达11。因此，可防止超过最大允许速度，即维持操作者所期望的速度。
对于上坡行驶，基本的控制原理与在平地上行驶时相同。其主要差异在于：当上坡行驶时，由于工程机械200在重力下减速时、移动该工程机械200所需的转矩更高，所以，行驶高压升高了。如果压力维持低于限定值，则行驶马达11的排量将不改变。如果超过了行驶高压力的该限定值，则行驶马达11由行驶马达排量控制阀9转换到更大的排量，以增加行驶马达11的转矩。另外，在此情况中，不仅该行驶压力控制了行驶马达11的排量，而且，速度或速度的降低也控制了行驶马达11的排量。上述的后两个参数是上坡行驶时的主要输入信号。行驶马达11的排量经由行驶马达排量控制阀9被控制单元50以如下方式控制：即，一方面确保了最大可能的可分级性(gradability)，另一方面工程机械200可根据行驶促动器29的实际行程而以最大可能的速度上坡行驶。通常，操作者总是以行驶促动器29上的满行程水平行驶。
本发明也允许使用燃料节约模式。仅当工程机械200以恒定速度行驶时，该燃料节约模式才有效。可减少原动机(即柴油机)1的燃料消耗，且降低通向行驶马达11的液压流体的流动，由此，降低了由于液压流体的流动而造成的损失。
燃料节约模式可在工作模式(w模式)以及行驶模式(t模式)中有效。
在工作模式中，操作者可操作该工程机械200的所有功能。液压系统的高压力部件中的平均压力水平在此情况中大约为150至200巴。在此情况中，除了所述主控阀的行驶部分(行驶控制阀4)以外的其他部件工作且被供给有来自液压泵2的液压流体。为了使所述主控阀中包括的行驶部分(即，行驶控制阀4)内具有最低可能的补偿损失，通过降低通向行驶马达11的液压流体的流动将行驶高压力设定为平均压力水平。在工作模式中，利用如上所述的、独立的行驶流动阀27和电磁阀26完成该工作。所述独立的行驶流动阀27产生了使行驶控制阀4的阀芯处于期望位置所需的液压先导压力，以便具有通向行驶马达11的、所需的液压流体流动。电磁阀26中断了从行驶促动器29到行驶方向阀28的连接(因此中断了到行驶控制阀4的连接)，而是，所述独立的行驶流动阀27连接到行驶方向阀28(因此连接到行驶控制阀4)。现在，行驶控制阀4的阀芯的位置独立于所述行驶促动器的压力，且可由控制单元50控制。在液压流体的流动降低的情况下，工程机械200可比先前更慢地行驶。为了将工程机械的速度维持在期望的值(较高值)，可以与液压流体的流动的降低并行地降低行驶马达11的排量。通过使控制单元50将合适的控制信号发送到行驶马达排量控制阀9来完成该工作。
在行驶模式中，原理基本上相同。然而，其差异在于：在行驶模式中，操作者可仅使工程机械200行驶而其他功能无效。因此，行驶高压力可能比工作模式中可能更高，因为无压力补偿。这意味着液压流体的流动的降低可能比工作模式中可更高。首先通过将原动机1的速度降低到与处于燃料消耗相关的最优工作点的速度来实现液压流体的流动的降低。如果行驶高压力仍不处于最大可能压力，则直接通过液压泵2进一步降低液压流体的流动。通过LS减压阀3a完成液压流体的流动的降低。LS减压阀3a将压力发送到LS控制阀3b。发送到LS控制阀3b的压力越高，行驶控制阀4上的压力损失LS_ΔP就越低。在压力损失LS_ΔP降低的情况下，通向行驶马达11的液压流体的流动也降低了。
根据所提出的本发明，可成比例地在最小值和最大值之间控制行驶马达11的排量。当工程机械200下坡行驶且实际速度超过所允许的速度时，增加液压马达11的排量，从而使工程机械200减速，直至又达到所允许的速度。在燃料节约模式中，根据设定的速度来最优地调节液压流体的流动和排量。
为了提供更柔和的起动/停止/倒车行为，选择所述独立的行驶流动阀27(而非行驶促动器29)作为行驶控制阀4的先导压力的压力源。通过该独立的行驶流动阀27，可以使所述主控阀的行驶阀芯的打开和关闭更平缓。例如，如果操作者开始驾驶，则操作者将行驶促动器29从0推动到最大行程，由此，所述行驶阀芯也被非常快地从0推动到最大行程，从而造成工程机械200的冲击行为。利用所述独立的行驶流动阀27，可恒定地建立控制所述行驶阀芯的压力，从而导致主控阀4的行驶阀芯的行程的恒定增加，且导致工程机械200的平滑加速。与此相同的原理可用于工程机械200的更柔和的停止和倒车。
图3示出了通过行驶马达排量控制阀9(图2d)执行的对行驶马达的电动控制的框图。驱动状态分类框B10接收不同的输入。
第一组输入涉及提供了多种参数的参数框，例如工程机械的运行模式OM(行驶模式还是工作模式)、所选择的档位GS、踏板压力PP、LS压力LSP、行驶方向TD(向前还是向后)。另外的输入框MS涉及工程机械的速度，其中，该工程机械的速度是随后的控制框的输入，其分别描述了恒定速度、升高的速度和降低的速度。
另一个输入TMHP经由控制框来自于行驶马达高压力传感器16(图2d)，该控制框限制了最大允许的行驶马达高压力。另一个输入来自框B20，该框B20涉及所要求的速度的估算值。该框B20具有经由多个控制框来自行驶踏板压力框TPP的输入，所述多个控制框描述了零压力和满压力之间的阶状图、恒定的压力、满压力和零压力之间的阶状图、降低压力和升高压力的行为。框B20还从档位选择框GS接收涉及所选择的档位的输入，并从框LMSP接收与规定的最大速度参数有关的参数。
驱动状态在框B10中被分类，框B10响应于所述驱动状态分类、经由模式功能框FB10将结果送到框B30，该框B30涉及行驶马达排量的计算。框B30也为B10提供了输入以作为反馈，并向涉及所要求的速度估算的框B20提供输入。行驶马达排量的计算结果从框B30发送到涉及行驶马达控制的框B40。
模式功能框FB10的各个功能在图4a至图4h中被作为框图更详细地描述，其中，模式功能框FB10包括多种功能框，所述功能框例如涉及速度控制功能(图4a)、安全模式(图4b)、倒车模式(图4c)、停止模式(图4d)、上坡行驶模式(图4e)、降档模式(图4f)、紧急超速防止模式(图4g)、节能模式(图4h)。
在图4a的速度控制功能框FB20中，框FB22根据多个参数(踏板压力PP和选择的档位GS以及工程机械速度MS)来计算所需速度。在随后的框FB24中，基于从框FB22计算出的所需速度和工程机械速度MS的输入来完成闭环控制，其结果被发送到行驶马达控制框B40。
在图4b的安全功能框FB30中，在框FB31中基于工程机械速度传感器状态框MS-S、行驶马达高压力传感器状态框TMHP-S和踏板压力传感器状态框PP-S进行错误估计，其结果被发送到框FB32或FB33。FB31的输出信号被发送到框FB32和FB33，在选择了“档位1”、“档位2”或“错误”的情况中，该信号进一步通向框FB34，如果选择了“档位3”，则该信号被发送到框FB35。在实际选择的档位是较低档位(例如第一档或第二档1)或检测到错误的情况中，则处理所述框FB32。如果实际选择了更高档位(例如，第三档)，则处理所述框FB33。框FB32和FB33也接收了档位选择开关状态框GSS-S和档位选择开关值框GSS-V的输入，根据所选择的档位来处理该档位选择开关状态框GSS-S和档位选择开关值框GSS-V。
框FB32提供了用于框FB34的输入，其中根据最大低速度(例如5km/h的最大值)设定对液压流体的流动的需求，这允许使用工程机械，而与在例如工程机械的速度传感器系统、行驶马达高压力传感器系统或踏板压力传感器系统中检测到的错误无关。框FB33提供了用于框FB35的输入，其中根据最大高速度(例如20km/h的最大值)设定对液压流体的流动的需求。框FB34或FB35将所产生的流体相关参数发送到行驶马达控制框B40，该行驶马达控制框B40因此建立所要求的工程机械速度。
图4c所示的返回功能框FB40中的框FB41根据来自工程机械速度框MS的输入以及来自行驶马达控制框B40的输入来提供液压流体的增加的流动，以用于平滑的减速。如果达到取决于TS的特定速度水平，则在B50中改变行驶方向。
图4d所示的停止模式框FB50中的框FB51根据来自工程机械速度框MS的输入以及来自行驶马达控制框B40的输入来提供液压流体的增加的流动，以用于平滑的减速。取决于档位选择TS，FB51的输出被发送到上方的一个控制框以用于更强的减速，或发送到下方的一个控制框以用于更平缓的减速。
图4e中的上坡行驶功能框FB60具有中心功能框FB61，用于增加液压流体的流动来增大行驶马达转矩。框FB61经由多个控制框接收来自行驶马达控制框B40的输入和来自行驶马达高压力框TMHP、工程机械速度模块MS和踏板压力框PP的、组合的输入，由此建立了所期望的上坡行驶行为，所述多个控制框描述了踏板压力的行为(恒定或升高)、工程机械速度的行为(降低)和行驶马达高压力(升高到可允许的上限)。
图4f示出了降档功能框FB70，该降档功能框FB70降低液压流体的流动以用于工程机械的平滑减速。框FB71经由描述了平滑减速的控制框向行驶马达控制框B40提供输入，且经由描述了降档的控制框接收档位选择框GS的输入。行驶马达控制框B40将输入反馈回框FB71。
图4g示出了被提供用于防止工程机械超速的紧急超速功能框FB80。框FB81允许液压流体的流动的强烈降低以用于工程机械的快速减速，并从工程机械速度框MS经由描述了带有速度极限的升高的速度的控制框来接收输入。行驶马达控制框B40从框FB81接收输入并将信息反馈到框FB81。
图4h示出了用于节约燃料的节能模式框FB90。框FB91提供了从经由行驶促动器29的液压部分29a(图2b)的控制到所述(独立的)行驶控制阀27的转换，且相应地处理行驶流动转换阀框TFSV(涉及电磁阀26)和所述独立的行驶流动阀框ITFV(涉及阀27)。框FB91经由节能模式先决条件框FB92从踏板压力框PP、档位选择框GS、运行模式框OM、工程机械速度框MS和行驶马达高压力框TMHP接收输入。框FB92向框FB94提供输入，以计算驱动液压泵的柴油发动机的转数，其结果被发送到发动机框B60。
此外，框FB91处理最大先导压力框FB93，所述框FB93从行驶先导压力传感器框TPiP和行驶踏板压力传感器框TPP接收输入。框FB93处理了其中执行泵流动的计算的框FB95，其中框FB95向防熄火控制框B50提供输入。另外的框FB93处理了其中计算了行驶马达排量的框FB96，计算出的行驶马达排量被传递到行驶马达控制框B40。
有利地，本发明允许改进行驶系统的总体可控性。工程机械的启动和停止行为更柔和，且行驶舒适性自身得以改进，使得工程机械的运行是平缓而非急促的。这主要通过控制行驶马达的排量来实现，但也通过由于控制单元的控制而优化行驶促动器(例如行驶踏板等)的曲线和主控阀来实现。

Claims (17)

1.一种用于操作液压驱动式工程机械(200)的方法，所述工程机械(200)包括具有可变排量的液压行驶马达(11)，其中，由液压泵(2)产生的液压流体的流动被提供给所述行驶马达(11)，并且其中还设置有行驶控制阀(4)，用于在开环的、闭心式载荷感测液压系统中控制液压液体从所述液压泵(2)到所述行驶马达(11)的流动，其特征在于，根据由所述行驶控制阀(4)产生的载荷信号(LS)液压地控制所述液压泵(2)，并且，根据所述工程机械(200)的期望的驱动行为来电控制所述行驶马达(11)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由电控的行驶马达排量控制阀(9)调节所述行驶马达(11)的排量。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，根据所述工程机械(200)的所选择的控制状态，选择性地由行驶促动器(29)或独立的行驶流动阀(27)产生液压流体在所述行驶控制阀(4)的至少一个先导压力管线(4L、4R)内的流动，在第一控制状态下，由所述行驶促动器(29)产生液压流体在所述行驶控制阀(4)的至少一个先导压力管线(4L、4R)内的流动，而在第二控制状态下，由所述独立的行驶流动阀(27)产生液压流体在所述行驶控制阀(4)的至少一个先导压力管线(4L、4R)内的流动。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述工程机械(200)的所选择的控制状态，电控阀(26)在由所述独立的行驶流动阀(27)产生的或由所述行驶促动器(29)产生的液压流体的流动之间进行选择。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述行驶马达(11)的排量能够在最大排量和最小排量之间连续调节。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在下坡行驶的行驶模式中，当所述工程机械(200)超过其最大允许速度时，将所述行驶马达(11)的排量增加到更大的排量，和/或在上坡行驶的运行模式中，当超过行驶高压力的限定值和/或速度的降低超过限定的最大值时，将所述行驶马达(11)转换到更大的排量。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，降低所述行驶控制阀(4)的泵侧和载荷侧之间的压力差(Δp)，以降低被施加到所述行驶马达(11)的液压流体的流动。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，降低所述至少一个先导压力管线(4L、4R)内的先导压力，以降低被施加到所述行驶马达(11)的液压流体的流动。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述控制阀(4)的泵侧和载荷侧之间的压力差(Δp)调整到预设的值(LSΔp)。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述工程机械(200)的工作模式中，与通向所述行驶马达(11)的液压流体的流动的降低并行地减小所述行驶马达(11)的排量。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述工程机械(200)的行驶模式中，将原动机(1)的速度设定为预先确定的燃料经济速度，和/或通过降低来自所述液压泵(2)的液压流体的流动来升高所述行驶马达(11)内的压力。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在平地上行驶时，当所述行驶促动器(29)被激活并因此根据所述行驶促动器(29)的行程而在液压流体中产生液压先导压力、由此使所述行驶控制阀(4)的阀芯移动从而将液压流体的流动提供给所述行驶马达(11)时，根据所述工程机械(200)的行驶高压力和行驶速度将所述行驶马达(11)的排量改变为处于最大排量和最小排量之间的排量，所述行驶高压力是在将流体从所述液压泵(2)供给到所述可变排量行驶马达(11)的管道中的最大压力。
13.一种用于对工程机械(200)进行操作的行驶系统(100)，所述工程机械(200)具有开环的、闭心式载荷感测液压系统，所述工程机械(200)包括液压行驶马达(11)和由原动机(1)驱动的液压泵(2)，所述液压行驶马达(11)具有可变排量且能够由从所述液压泵(2)供给的液压流体驱动，其特征在于，所述行驶马达(11)设有电控的行驶马达控制阀(9)，并且，所述液压泵(2)设有液压泵控制器(3)，所述液压泵控制器(3)根据由行驶控制阀(4)产生的载荷信号(LS)来控制所述液压泵(2)。
14.根据权利要求13所述的行驶系统，其特征在于，还设置有阀(26)，该阀(26)用于根据所述工程机械(200)的所选择的控制状态而将所述行驶控制阀(4)的先导管线(4L、4R)选择性地操作连接到产生先导压力的行驶促动器(29)或连接到产生先导压力的独立的行驶流动阀(27)。
15.根据权利要求13-14中的任一项所述的行驶系统，其特征在于，所述液压泵控制器(3)包括减压阀(3a)。
16.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求13-15中的任一项所述的行驶系统(100)。
17.根据权利要求16所述的车辆，所述车辆包括至少一个电液压控制系统，所述控制系统包括与控制单元经由电信号通信的至少一个操纵杆和/或踏板和/或主控阀。
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