CN103979417B - 一种起重机启动系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种起重机启动系统及方法，该启动系统包括动力系统、变量泵总成和主阀，所述变量泵总成包括变量泵和变量控制结构，所述动力机构向所述变量泵总成提供驱动动力，变量泵总成具有连接到所述变量控制结构的先导油口，还包括在冷启动时向所述变量控制结构提供先导油，使所述变量泵排量降低至预设排量值的压力油源，所述压力油源通过液压油路连接至所述先导油口。本发明在低温环境下，最大限度降低了液压系统带来的阻力矩，实现发动机冷启动，扩大了低温作业范围，增强了产品低温适用范围。

Description

一种起重机启动系统及方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别是一种起重机启动系统及方法。

背景技术

通常，在液压油适用的环境温度下，起重机发动机启动力矩能够克服启动瞬间变量泵排量变化所带来的瞬间阻力矩，实现发动机的顺利启动。附图1示出了现有的一种起重机启动系统，该系统包括由发动机、分动箱构成的动力系统，该动力系统与变量泵总成连接，用于驱动变量泵总成，然后通过液压油路连接至主阀，再通过液压油路将主阀连接到执行机构。然而，当环境温度较低时，特别是低于-20℃以下时，液压油粘度增大，液压系统的阻力矩相应增大，当阻力矩大于发动机本身的启动力矩时，发动机便无法正常启动。

针对该技术问题，现有技术方案通常针对发动机进行改进，但单纯通过提高发动机启动力矩来提升冷启动性能，需要克服的阻力矩无法量化，适应性差。且现有液压系统中选取中位机能可卸荷的主阀，造成对主阀元件存在依赖性，同时主阀中位卸荷限制了系统复合动作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种起重机启动系统及方法，以降低液压系统启动时带来的阻力矩，实现发动机在低温环境下的冷启动。

本发明提出的一种起重机启动系统，包括动力系统、变量泵总成和主阀，所述变量泵总成包括变量泵和变量控制结构，所述动力机构向所述变量泵总成提供驱动动力，变量泵总成具有连接到所述变量控制结构的先导油口，还包括在冷启动时向所述变量控制结构提供先导油，使所述变量泵排量降低至预设排量值的压力油源，所述压力油源通过液压油路连接至所述先导油口。

进一步地，所述压力油源为蓄能器，所述蓄能器的储油腔与所述先导油口之间还设有能控制液压油路通断的第一控制阀。

进一步地，还包括安装在控制面板上的冷启动按钮，所述第一控制阀为第一电磁阀，所述冷启动按钮与所述第一电磁阀电连接。

进一步地，所述变量泵总成还包括梭阀，所述梭阀的两个进油口分别连接至所述先导油口以及所述变量泵压力油出口，所述梭阀的出油口连接至所述变量控制机构。

进一步地，所述蓄能器的储油腔与所述变量泵总成的变量泵压力油出口之间还设有能控制液压油路通断的第二控制阀。

进一步地，所述蓄能器的储油腔连接有用于检测所述蓄能器的储油腔的压力大小的压力传感器，所述第二控制阀为第二电磁阀，所述压力传感器与所述第二电磁阀电连接。

进一步地，所述动力机构包括发动机和分动箱，所述发动机通过所述分动箱驱动所述变量泵总成。

另外，本发明还提出一种起重机的启动方法，包括以下步骤：

判断环境温度是否满足动力机构冷启动的预设温度条件，如果满足，则执行冷启动过程，否则执行常规启动过程；

所冷启动过程包括：

启动所述动力系统前，操作压力油源，使所述压力油源通过变量泵总成的先导油口向变量控制结构提供先导油，以使变量泵排量降低；

当所述变量泵排量降低至预设排量值时，启动所述动力机构，并当所述动力机构满足预设转速要求时，使所述压力油源停止向变量控制结构提供先导油。

进一步地，所述压力油源为蓄能器，所述蓄能器的储油腔与所述先导油口之间还设有能控制液压油路通断的第一电磁阀，所述起重机启动系统还包括安装在控制面板上的冷启动按钮，所述冷启动按钮与所述第一电磁阀电连接；所述操作所述压力油源，使所述压力油源通过变量泵总成的先导油口向变量控制结构提供先导油，以使变量泵排量降低的操作具体为：

操作冷启动按钮，控制第一电磁阀接通所述蓄能器的储油腔与所述先导油口之间的液压油路，使所述蓄能器向所述变量控制结构提供先导油。

进一步地，所述蓄能器的储油腔与所述变量泵总成的变量泵压力油出口之间还设有能控制液压油路通断的第二电磁阀，所述蓄能器的压力油腔连接有用于检测所述蓄能器的储油腔的压力大小的压力传感器，所述压力传感器与所述第二电磁阀电连接；在所述动力机构启动后，还包括以下步骤：

当所述压力传感器检测所述蓄能器的储油腔的压力低于预设压力值时，控制所述第二电磁阀接通所述蓄能器的储油腔与所述变量泵总成的变量泵压力油出口之间的液压油路，使所述变量泵向所述蓄能器充压。

通过上述技术方案，低温状态下，在发动机启动前事先将先导油通过先导油口引入变量泵系统，作用在变量泵总成的变量控制机构上，使得变量泵的排量先降低至预设值。这样，在发动机启动时发动机所承受的来自于变量泵总成的负载力矩降低，从而有利于发动机在低温下进行启动。因而，本技术方案实现了在低温环境下，降低了启动时液压系统带来的阻力矩，实现发动机冷启动的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为现有的发动机-液压系统的示意图。

图2为本发明的起重机启动系统一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明简化原理如图2所示，一种起重机启动系统，包括动力系统，变量泵总成3、液压油路以及主阀，动力系统用来驱动所述变量泵总成3，变量泵总成包括变量泵3A以及与该变量泵3A配合的变量控制机构3B，该变量泵总成3具有先导油口G；该先导油口G通过液压油路连接至一压力油源，当符合冷启动条件时，在发动机启动前将先导油通过先导油口引入变量泵系统，作用在变量泵总成的变量控制机构上，使得变量泵的排量先降低至预设值。这样，在发动机启动时发动机所承受的来自于变量泵总成的负载力矩降低，从而便于发动机在低温下进行启动，避免变量泵3A在排量由最大值向最小值变化过程中形成的压力峰值，减小发动机启动力矩。在实际应用中，上述预设值设置为某一能使得发动机启动力矩大于负载力矩的预定值；当然上述预设值也可设置为排量最小值，此时发动机启动时所承受的负载力矩最小。

上述动力系统可包括发动机1以及分动箱2，也可以不包括分动箱，而替换为变速箱或联轴器或离合器等机构，或者发动机可直接连接变量泵系统。

上述压力油源可以为蓄能器4，为了便于控制蓄能器4向所述先导油口G加压，蓄能器4的储油腔和所述先导油口G之间还设置有第一控制阀5A，以控制液压油路通断。当然，所述压力油源还可以是其他外接压力源，例如手油泵，动力站等。

为了便于实现程序控制，在系统控制面板上设置安装有冷启动按钮6，与之对应，第一控制阀5A可设置为电磁阀，用于控制液压油路的通断，冷启动按钮6和第一电磁阀5A电连接。当环境温度符合冷启动条件时，通过启动冷启动按钮6，第一电磁阀5A接通油路，蓄能器4将先导油通过压力压入所述变量泵总成3的变量控制机构中，使得变量泵总成3的变量泵3A降低排量至一预设值。

为了便于控制，变量泵总成3中也可以包括梭阀7。该梭阀7的两个进油口分别连接至所述先导油口G以及所述变量泵压力油出口P，所述梭阀7的出油口连接至所述变量控制机构3B。正常情况下，在压力源油路被第一控制阀5A切断，所述连接至主阀的主油路压力连接负载，在起重机发动机启动后，连接外部负载的主油路压力增大，由于此时压力源油路的压力为零，所述主油路通过所述梭阀7与所述变量控制机构3B连通，此时所述起重机正常启动；当符合冷启动的条件时，在起重机发动机启动前，通过控制所述第一控制阀5A来连通压力源油路，压力源将先导油压入变量泵总成的先导油口，由于起重机发动机尚未启动，主油路无负载压力，因此压力源油路通过所述梭阀7与所述变量控制机构3B连通，先导油被压入所述变量控制机构3B，将变量泵的排量降低至预设值，此时再启动发动机时，所受到的阻力矩将会减小；随着发动机转速的逐渐提高，主油路连接的外部负载使得主油路中压力增大，当大于压力油源的压力时，主油路通过所述梭阀7与所述变量控制机构3B连通，此时冷启动过程结束，发动机进入正常运转。

在蓄能器4的储油腔和变量泵总成3的压力出口P之间设置有能控制液压油路通断的第二电磁阀5B，这样，系统本身通过第二电磁阀5B可使蓄能器4保持需要的压力范围：系统通过压力传感器8进行判断，当蓄能器4压力低于第一设定阈值，例如100bar时，第二电磁阀5B得电开启充压油路，可通过连接例如主油路来向蓄能器充压；当压力达到第二设定阈值，例如150bar时，第二电磁阀5B失电，液压油路切断。另外，为了防止蓄能器对主油路的影响，在第二电磁阀5B通向变量泵总成3B的压力出口P之间的液压油路上设置有单向阀9，防止蓄能器的压力油进入主油路而干扰起重机的正常工作。

另外，根据上述技术方案，本发明也提出了一种起重机发动机的启动方法，即判断环境温度是否满足动力机构冷启动的预设温度条件，如果满足，则执行冷启动过程，否则执行常规启动过程：

当环境温度高于0℃时，发动机启动力矩可克服阻力矩，按正常步骤启动，第一电磁阀5A和第二电磁阀5B始终处于失电状态；当环境温度低于预设值，例如-10℃时，此时通过选取控制面板冷启动按钮6执行冷启动系统。

冷启动的具体过程如下：

操作冷启动按钮6，通过程序控制第一电磁阀5A得电，蓄能器4向变量泵系统的先导油口G充压，使变量泵3A处于最小排量，从而避免变量泵3A在排量由最大值向最小值变化过程中形成的压力峰值，减小发动机启动力矩；启动发动机，当发动机启动后进入怠速状态后，根据发动机转速进行判断：发动机转速大于预设转速时，所述电磁阀第一电磁阀5A失电，冷启动系统运行结束。

当然，也可通过系统设置的温度传感器及控制程序自动执行冷启动系统：当环境温度低于第一预设值，例如-10℃时，温度传感器将温度信号传送至系统冷启动的控制程序，控制系统根据控制程序指令自动执行冷启动系统。

当环境温度高于第二预设值，例如0℃～-10℃时，可根据发动机启动情况进行判断是否选用冷启动系统。

综上，通过上述本发明的上述一具体实施方式可以看出，在低温环境下，本发明的技术方案在起重机发动机启动前，事先给予变量泵总成中变量泵控制机构一外部压力的干预，使得变量泵在开始运行时的变量最小，从而，在起重机发动机启动时的负载最小，因此最大限度降低了液压系统给发动机启动带来的阻力矩，实现了发动机冷启动，扩大了低温作业范围，增强了产品低温适用范围。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种起重机启动系统，包括动力系统、变量泵总成和主阀，所述变量泵总成包括变量泵和变量控制机构，所述动力系统向所述变量泵总成提供驱动动力，变量泵总成具有连接到所述变量控制机构的先导油口，其特征在于，还包括在冷启动时向所述变量控制机构提供先导油，使所述变量泵排量降低至预设排量值的压力油源，所述压力油源通过液压油路连接至所述先导油口。

2.根据权利要求1所述的起重机启动系统，其特征在于：所述压力油源为蓄能器，所述蓄能器的储油腔与所述先导油口之间还设有能控制液压油路通断的第一控制阀。

3.根据权利要求2所述的起重机启动系统，其特征在于，还包括安装在控制面板上的冷启动按钮，所述第一控制阀为第一电磁阀，所述冷启动按钮与所述第一电磁阀电连接。

4.根据权利要求2所述的起重机启动系统，其特征在于，所述变量泵总成还包括梭阀，所述梭阀的两个进油口分别连接至所述先导油口以及所述变量泵压力油出口，所述梭阀的出油口连接至所述变量控制机构。

5.根据权利要求2或3或4所述的起重机启动系统，其特征在于：所述蓄能器的储油腔与所述变量泵总成的变量泵压力油出口之间还设有能控制液压油路通断的第二控制阀。

6.根据权利要求5所述的起重机启动系统，其特征在于，所述蓄能器的储油腔连接有用于检测所述蓄能器的储油腔的压力大小的压力传感器，所述第二控制阀为第二电磁阀，所述压力传感器与所述第二电磁阀电连接。

7.根据权利要求1所述的起重机启动系统，其特征在于，所述动力系统包括发动机和分动箱，所述发动机通过所述分动箱驱动所述变量泵总成。

8.一种根据权利要求1-7任一所述的起重机启动系统的起重机启动方法，其特征在于，包括以下步骤：

判断环境温度是否满足动力系统冷启动的预设温度条件，如果满足，则执行冷启动过程，否则执行常规启动过程；

所述冷启动过程包括：

启动所述动力系统前，操作所述压力油源，使所述压力油源通过变量泵总成的先导油口向变量控制机构提供先导油，以使变量泵排量降低；

当所述变量泵排量降低至预设排量值时，启动所述动力系统，并当所述动力系统满足预设转速要求时，使所述压力油源停止向变量控制机构提供先导油。

9.如权利要求8所述的起重机启动方法，其特征在于，所述压力油源为蓄能器，所述蓄能器的储油腔与所述先导油口之间还设有能控制液压油路通断的第一电磁阀，所述起重机启动系统还包括安装在控制面板上的冷启动按钮，所述冷启动按钮与所述第一电磁阀电连接；操作所述压力油源，使所述压力油源通过变量泵总成的先导油口向变量控制机构提供先导油，以使变量泵排量降低的操作具体为：

操作冷启动按钮，控制第一电磁阀接通所述蓄能器的储油腔与所述先导油口之间的液压油路，使所述蓄能器向所述变量控制机构提供先导油。

10.如权利要求9所述的起重机启动方法，其特征在于，所述蓄能器的储油腔与所述变量泵总成的变量泵压力油出口之间还设有能控制液压油路通断的第二电磁阀，所述蓄能器的压力油腔连接有用于检测所述蓄能器的储油腔的压力大小的压力传感器，所述压力传感器与所述第二电磁阀电连接；在所述动力系统启动后，还包括以下步骤：

当所述压力传感器检测所述蓄能器的储油腔的压力低于预设压力值时，控制所述第二电磁阀接通所述蓄能器的储油腔与所述变量泵总成的变量泵压力油出口之间的液压油路，使所述变量泵向所述蓄能器充压。