CN103938670B - 挖掘机控制装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种挖掘机控制方法，包括如下步骤：获取手柄偏离中位时的压力；根据上述手柄的压力的变化控制发动机以不同的转速工作。本发明提供了一种挖掘机控制装置，包括：手柄动作量压力传感器，用于获取手柄偏离中位时的压力；控制单元，用于根据上述手柄的压力的变化控制发动机以不同的转速工作。装有的手柄动作量压力传感器同时可以确认到手柄的压力。通过测出来的压力将发动机转速增加或降低，这样可以减少需要高转速操作的作业区间以外的不必要的油耗，有效改善燃油消耗量，同时微操作时通过增加手柄的动作量实现精密操作。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种挖掘机控制装置和方法。
背景技术
挖掘机的作为现代工程机械中的一种，已在生产建设中发挥越来越大的作用，成为不可或缺的工具。
挖掘机的作业时的发动机转速可以通过两种方式进行控制。一种是通过转速调整旋钮或者利用油门踏板来控制发动机转速，通过控制与发动机连接的主泵的回转数，调整燃油的流量来控制发动机的转速。另外一种方式是通过手柄变更斜盘角度（手柄动作的快慢和程度）来调整排放流量，从而达到控制作业速度的目的。
但是通常作业者会将发动机转速设定为某一个固定值。手柄不进行操作的时候，发动机的转速几乎在无负荷的状态下调整为设定的怠速。而当发动机手柄进行操作的时候，发动机的转速从设定的怠速很快变为设定的最高转速，并且一直保持高转速状态，直至达到手柄再次回到不进行操作的状态。也就是发动机的转速在手柄动作的时候一直保持设定的高速状态，这样不利于控制油耗和作业性。
发明内容
为克服上述技术问题，本发明提供了一种挖掘机控制装置和方法。使得手柄动作的时候发动机转速不是一直保持设定的高速状态，而是根据手柄的压力来增加或减小发动机转速，从而达到控制挖掘机作业油耗的目的。
本发明提供了一种挖掘机控制方法，包括如下步骤：获取手柄偏离中位时的压力；根据上述手柄的压力的变化控制发动机以不同的转速工作。
进一步地，获取手柄偏离中位时的压力之前包括：获取手柄的操作状态，根据手柄操的作状态判断手柄是否偏离中位。
进一步地，获取手柄的操作状态，根据手柄状态判断手柄是否偏离中位包括：所述手柄位于中位时，所述发动机的转速调整为设定的怠速。
进一步地，获取手柄偏离中位时的压力包括：手柄偏离中位时，所述发动机的转速不小于所述的设定的怠速。
进一步地，获取手柄的操作状态，根据手柄状态判断手柄是否偏离中位之前，还包括：挖掘机处于新选择模式下，在此模式下获取手柄的操作状态，根据手柄状态判断手柄是否偏离中位。
具体地，根据上述手柄的压力的变化控制发动机以不同的转速工作还包括：所述手柄偏离中位时的压力变大，所述发动机的转速对应增加；所述手柄偏离中位时的压力变小，所述发动机的转速对应减小。
具体地，根据上述手柄的压力的变化控制发动机以不同的转速工作包括：所述手柄的压力达到最大压力的90%时，对应调整发动机转速为设定的最高转速。
进一步地，根据上述手柄的压力的变化控制发动机以不同的转速工作之后，包括：所述手柄位于中位时，所述发动机的转速减小为设定的怠速。
本发明还提供了一种挖掘机控制装置，包括：手柄动作量压力传感器，用于获取手柄偏离中位时的压力；控制单元，用于根据上述手柄的压力的变化控制发动机以不同的转速工作。
进一步地，所述的挖掘机控制装置还包括：先导压力传感器，用于获取手柄的操作状态，根据手柄操的作状态判断手柄是否偏离中位。
进一步地，所述的挖掘机控制装置还包括：新模式选择单元，安装于挖掘机仪表面板上，用于获取用户信息，使挖掘机处于新选择模式下，在此模式下获取手柄的操作状态，根据手柄状态判断手柄是否偏离中位。
本发明的有益效果是：根据手柄的动作量来增加或减小发动机转速。而不是在手柄进行操作时，发动机一直保持高转速状态。通过手柄的动作量增来控制发动机的转速，减少了非高功率作业区间外的不必要的油耗，从而达到控制挖掘机作业油耗的目的。
附图说明
图1表示本发明的原理图；
图2表示本发明实施例中的电气连接图；
图3表示本发明实施例中发动机转速变化图。
其中图中：11-先导压力传感器，12-手柄动作量压力传感器，13-转速设定单元，14-控制单元，15-发动机，21-电磁比例减压阀，22-发动机转速调整按钮，23-车辆控制单元，24-CAN总线，25-发动机控制单元，26-仪表面板，101-转速第一时间点，102-转速第二时间点，103-转速第三时间点，104-转速第四时间点，105-手柄压力第一时间点，106-手柄压力第二时间点，201-怠速，202-手柄最大压力的90%线，203-最大转速，301-转速变化线，302-手柄压力变化线，400-节省的功率。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种挖掘机控制方法，包括如下步骤：获取手柄偏离中位时的压力；根据上述手柄的压力的变化控制发动机以不同的转速工作。
本发明提供了一种挖掘机控制装置，包括：手柄动作量压力传感器，用于获取手柄偏离中位时的压力；控制单元，用于根据上述手柄的压力的变化控制发动机以不同的转速工作。
在手柄上安装先导压力传感器，知道手柄的操作状态，根据手柄状态判断手柄是否进行操作。装有的手柄动作量压力传感器同时可以确认到手柄的操作量。通过测出来的操作量将发动机转速增加或降低，这样可以减少需要高转速操作的作业区间以外的不必要的油耗，有效改善燃油消耗量，同时微操作时通过增加手柄的动作量实现精密操作。
参照图1所示。挖掘机的仪表面板上安装有一按键。启动按键，挖掘机处于新选择模式。在新选择模式下，挖掘机参照如下介绍的过程进行控制。本发明的具体为：挖掘机转速设定单元13首先可以设定挖掘机工作时的怠速和最高转速值。手柄先导压力传感器11首先检测挖掘机手柄是否处于工作状态。挖掘机手柄无操作时，发动机转速维持在设定的怠速值。挖掘机手柄进行动作时，手柄动作量压力传感器12把处于工作状态的手柄的动作量信息发送到控制单元14，控制单元14通过手柄的动作量来控制发动机15的转速。其中，手柄动作量压力传感器12测量手柄的压力，通过压力的大小，反应手柄动作量的大小。本实施例中设定：手柄压力增大，手柄动作量成正比增加。
参照图2所示，来详细介绍本发明调节挖掘机发动机转速的过程。
手柄变更斜盘角度的时候，通过调节电磁比例减压阀21即可控制发动机油泵的功率，可以起到控制发动机功率的作用。发动机转速调整按钮22可以设定手柄不进行动作时的发动机转速和手柄动作时发动机的最高转速。仪表面板26上可以显示发动机的实时转速。
车辆控制单元23用于接收先导压力传感器11和手柄动作量压力传感器12传递的信号。当先导压力传感器11检测到挖掘机手柄进行操作时，手柄动作量压力传感器12会根据手柄的压力检测出手柄的操作量。先导压力传感器11检测到手柄处于中位时，即车辆控制单元23通过CAN总线24控制发动机控制单元25使发动机的转速达到发动机自动怠速时的转速。手柄不处于中位时，即手柄向某一方向操作时，当先导压力传感器11会检测到手柄处于工作状态，手柄动作量压力传感器12根据手柄的压力来检测手柄的动作量。手柄偏离中位时，发动机的转速不小于设定的怠速。手柄的压力越大，手柄动作量压力传感器1检测到的手柄的动作量越大。一般进行操作的时候，手柄的动作量最大的时候，也就是挖掘机的发生动机最高转速的时候，需要挖掘机的最大功率进行作业。
本发明中，设定手柄动作量压力传感器12的最大检测值的90%的时刻，车辆控制单元23通过CAN总线24控制发动机控制单元25使发动机的转速维持在发动机转速调整按钮22设定的最高转速值上。这样的设定，使得操作工人在控制挖掘机的进行最高转速操作时，手柄的动作量还有一点的剩余，挖掘机可以维持在最高的转速下进行进一步的动作，实现精密操作。
参照图3所示，来详细说明本发明实施例中挖掘机的手柄的压力和挖掘机发动机转速的关系。
当位于转速第一时间点101时，相对应的手柄压力变化线302显示的手柄的压力（即动作量）为0，这时候的发动机的转速为初始设定的怠速202的值。
当位于转速第一时间点101和转速第二时间点102之间的时段，由手柄压力变化线302可以看出这时候的手柄的压力是线性增大的。而此时段的转速由转速变化线301也可以得出，转速是随着手柄的压力的增大而随之增加，直到转速第二时间点102，此时对应的手柄压力第一时间点105为同一时间。而此时由手柄最大压力的90%线202可以看出，手柄压力第一时间点105时的压力达到了手柄最大压力的90%，对应的转速第二时间点102的转速已经达到设定的最高的转速值。由于实际反馈控制的影响，速第二时间点102的转速达不到设定的最大转速203。
当位于转速第二时间点102和转速第三时间点103之间的时段，挖掘机的转速保持在最高转速。此时对应的手柄压力变化线302中的手柄压力第一时间点105和手柄压力第二时间点106之间的时间段。此时的手柄的压力大于手柄最大压力的90%，此时的转速一直保持在最高转速。
当位于转速第三时间点103和转速第四时间点104之间的时段，挖掘机的转速线性降低。由手柄压力变化线302可以看出这时候的手柄的压力是线性降低的。而此时段的转速由转速变化线301也可以得出，转速是随着手柄的压力的降低而随之减小，直到转速第四时间点104。而此时由手柄的压力几乎降到为0，对应的转速也降到设定的怠速值。
相比较现有的技术中，挖掘机手柄操作时，一直保持最大转速203进行。
本发明中的实施例中可以看出，节省的功率400的数量还是很可观的。
下面结合具体数值进行节省的功率分析，其中用到公式以下公式：
功率=发动机每分钟转速（RPM）*扭矩（K）。
假定挖掘机设定的每分钟最高转速为1850，怠速为1000。1作业周期为5秒，作业周期中的最高转速的操作为3秒，即手柄进行微操作的时间为2s，手柄回中位一次。
1、当手柄进行微操作时，将转速调整到怠速1000，则与最高转速为1850的差距为45.9%。
节省的功率约为8.3%。
2、当手柄进行微操作时，将转速调整到怠速1000与最高转速1850的平均值，则与最高转速1850差距为23.0%。
节省的功率约为4.1%。
以上两个结果值是简单操作，且每次必有一次手柄回到中位的前提下计算出来的理想值，忽略了降低转速时发动机负荷加重等因素，因此实际功率节省的效果适当低于该结果。
以上所述的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人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种挖掘机控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取手柄的操作状态，根据手柄的操作状态判断手柄是否偏离中位；
获取手柄偏离中位时的压力；
根据上述手柄的压力的变化控制发动机以不同的转速工作。
2.如权利要求1所述的挖掘机控制方法，其特征在于，获取手柄的操作状态，根据手柄状态判断手柄是否偏离中位，包括：
所述手柄位于中位时，所述发动机的转速调整为设定的怠速；手柄偏离中位时，所述发动机的转速不小于所述的设定的怠速。
3.如权利要求1所述的挖掘机控制方法，其特征在于，获取手柄的操作状态，根据手柄状态判断手柄是否偏离中位之前，还包括：
挖掘机处于新选择模式下，进行获取手柄的操作状态，根据手柄状态判断手柄是否偏离中位。
4.如权利要求1所述的挖掘机控制方法，其特征在于，根据上述手柄的压力的变化控制发动机以不同的转速工作，还包括：
所述手柄偏离中位时的压力变大，所述发动机的转速对应增加；所述手柄偏离中位时的压力变小，所述发动机的转速对应减小。
5.如权利要求4所述的挖掘机控制方法，其特征在于，根据上述手柄的压力的变化控制发动机以不同的转速工作，包括：
所述手柄的压力达到最大压力的90％时，对应调整发动机转速为设定的最高转速。
6.如权利要求4所述的挖掘机控制方法，其特征在于，根据上述手柄的压力的变化控制发动机以不同的转速工作之后，包括：
所述手柄位于中位时，所述发动机的转速减小为设定的怠速。
7.一种挖掘机控制装置，其特征在于，包括：
先导压力传感器，用于获取手柄的操作状态，根据手柄的操作状态判断手柄是否偏离中位；
手柄动作量压力传感器，用于获取手柄偏离中位时的压力；
控制单元，用于根据上述手柄的压力的变化控制发动机以不同的转速工作。
8.如权利要求7所述的挖掘机控制装置，其特征在于，还包括：
新模式选择单元，安装于挖掘机仪表面板上，用于获取用户信息，使挖掘机处于新选择模式下，在此模式下获取手柄的操作状态，根据手柄状态判断手柄是否偏离中位。
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