CN104373332A - 主泵功率控制系统及方法与工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主泵功率控制系统及方法与工程机械，其中，该主泵功率控制系统包括：用于感测发动机转速的转速传感器；用于感测主泵出口压力的压力传感器；以及，用于根据所述发动机转速及所述主泵出口压力计算主泵控制电流，并根据所述主泵控制电流控制主泵运行的控制器；所述转速传感器及所述压力传感器均与所述控制器信号连接。实施本发明后，能实现发动机的输出功率与主泵功率需求的匹配。

Description

主泵功率控制系统及方法与工程机械

技术领域

本发明涉及油泵控制技术领域，特别涉及一种主泵功率控制系统及方法与工程机械。

背景技术

提升效率是工程机械(如强夯机)的重要工作指标之一。用发动机提供动力源的液压动力系统(如强夯机)如何最大限度吸收发动机输出功率且保证发动机不掉速是一个重要命题。如果发动机输出功率未完全发挥，则严重影响液压动力系统的工作效率；如果发动机输出功率超负荷，则发动机会掉速甚至熄火，导致主机无法正常工作。因此，如何控制发动机的输出功率与主泵功率需求相匹配是非常重要的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种主泵功率控制系统及方法与工程机械，实现发动机的输出与主泵功率需求的匹配。

具体地，该主泵功率控制系统包括用于感测发动机转速的转速传感器；用于感测主泵出口压力的压力传感器；以及，用于根据所述发动机转速及所述主泵出口压力计算主泵控制电流，并根据所述主泵控制电流控制主泵运行的控制器；所述转速传感器及所述压力传感器均与所述控制器信号连接。

进一步地，所述控制器包括：用于储存发动机转速与发动机输出功率对应关系的第一存储装置；用于根据所述对应关系确定所述发动机转速对应功率值的第一确定装置；用于根据所述功率值、所述发动机转速及所述主泵出口压力计算所述主泵的排量，以及根据所述主泵的排量计算所述主泵控制电流的第一处理装置；所述第一处理装置与所述第一存储装置、所述转速传感器及所述压力传感器信号连接。

进一步地，所述控制器包括：用于储存发动机转速与发动机输出扭矩对应关系的第二存储装置；用于根据所述对应关系确定所述发动机转速对应扭矩值的第二确定装置；用于根据所述扭矩值、所述发动机转速及所述主泵出口压力计算所述主泵的排量，以及根据所述主泵的排量计算所述主泵控制电流的第二处理装置；所述第二处理装置与所述第二存储装置、所述转速传感器及所述压力传感器信号连接。

进一步地，所述控制器包括：用于根据所述第一存储装置存储的对应关系进行插值计算对应得到所述第一存储装置中未存储的发动机转速与发动机输出功率对应关系，或用于根据所述第二存储装置存储的对应关系进行插值计算对应得到所述第二存储装置中未存储的发动机转速与发动机输出扭矩对应关系的插值计算装置，所述插值计算装置与所述第一处理装置或所述第二处理装置信号连接。

具体地，该工程机械包括发动机及主泵，还包括所述的主泵功率控制系统，所述主泵功率控制系统中的转速传感器与所述发动机连接，所述主泵功率控制系统中的压力传感器及控制器分别与所述主泵连接。

进一步地，所述的工程机械为强夯机。

具体地，该主泵功率控制方法包括：感测发动机转速及感测主泵出口压力；根据所述发动机转速及所述主泵出口压力计算主泵控制电流，并根据所述主泵控制电流控制主泵运行。

进一步地，所述根据所述发动机转速及所述主泵出口压力计算主泵控制电流的步骤包括：根据储存的发动机转速与发动机输出功率对应关系确定所述发动机转速对应的功率值；根据所述功率值、所述发动机转速及所述主泵出口压力计算所述主泵的排量；根据所述主泵的排量计算所述主泵控制电流。

进一步地，所述根据所述发动机转速及所述主泵出口压力计算主泵控制电流的步骤包括：根据储存的发动机转速与发动机输出扭矩对应关系，确定所述发动机转速对应的扭矩值；根据所述扭矩值、所述发动机转速及所述主泵出口压力计算所述主泵的排量；根据所述主泵的排量计算所述主泵控制电流。

进一步地，所述根据储存的发动机转速与发动机输出功率对应关系确定所述发动机转速对应的功率值的步骤包括：根据所述存储的发动机转速与发动机输出功率对应关系进行插值计算对应得到未存储的发动机转速与发动机输出功率对应关系；根据存储的及插值计算得到的各发动机转速与发动机输出功率对应关系，确定所述发动机转速对应的扭矩值；或者，所述根据储存的发动机转速与发动机输出扭矩对应关系，确定所述发动机转速对应的扭矩值的步骤包括：根据所述存储的发动机转速与发动机输出扭矩对应关系进行插值计算对应得到未存储的发动机转速与发动机输出扭矩对应关系；根据存储的及插值计算得到的各发动机转速与发动机输出扭矩对应关系，确定所述发动机转速对应的扭矩值。

本发明主泵功率控制系统及方法通过根据发动机转速及主泵出口压力确定的主泵控制电流控制主泵运行，从而调节主泵排量以此来改变主泵功率，进而实现主泵功率与发动机输出功率的匹配。

该工程机械包括上述主泵功率控制系统，具有相应的技术效果，不再赘述。

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为本发明实施例提供的主泵功率控制系统的结构框图；

图2为图1中控制器计算主泵控制电流的第一种手段原理图；

图3为图1中控制器计算主泵控制电流的第二种手段原理图；

图4为本发明实施例提供的主泵功率控制方法的流程图。

具体实施方式

应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。此外，在不冲突的情形下，本部分中的实施例以及实施例中的特征可以相互组合。

请同时参考图1、图2和图3，下面将附图对本发明实施例的主泵功率控制系统作详细说明。

如图1所示，该实施例的主泵功率控制系统可以包括：用于感测发动机转速的转速传感器、用于感测主泵出口压力的压力传感器、以及用于根据发动机转速及主泵出口压力计算主泵控制电流，并根据主泵控制电流控制主泵运行的控制器；转速传感器及压力传感器均与控制器信号连接。

在一种未示出的方式中，控制器包括：用于储存发动机转速与发动机输出功率对应关系的第一存储装置；用于根据对应关系确定发动机转速对应功率值的第一确定装置；用于根据功率值、发动机转速及主泵出口压力计算主泵的排量，以及根据主泵的排量计算主泵控制电流的第一处理装置；第一处理装置与第一存储装置、转速传感器及压力传感器信号连接。此种方式中，第一处理装置的计算方式如图2所示，该图中a及c为常数；n为发动机转速，其单位为rpm，由转速传感器感测得到；P为主泵出口压力，其单位为bar，由压力传感器感测得到；W为发动机输出功率，单位为kw；δ为发动机输出功率(扭矩)有效利用系数；V为主泵排量，单位为ml/r；i为主泵控制电流，单位为mA；W/n为预设的根据发动机厂家提供的发动机转速与发动机输出功率及扭矩曲线所确定的发动机转速与发动机输出功率之间的对应关系。根据图2可知，在转速传感器感测得到转速n及压力传感器感测得到主泵出口压力P后，根据预设的发动机转速与发动机输出功率的对应关系W/n，即可确定检测得到的发动机转速n对应的发动机输出功率W，则可根据图2中方框中的公式计算得到主泵排量V，进而根据主泵排量V计算得到主泵控制电流i，以通过主泵控制电流i控制主泵运行，实现利用主泵控制电流i对主泵功率的控制，进而实现主泵功率的控制与发动机输出功率之间的匹配。

在另一种未示出的方式中，控制器包括：用于储存发动机转速与发动机输出扭矩对应关系的第二存储装置；用于根据对应关系确定发动机转速对应扭矩值的第二确定装置，用于根据扭矩值、发动机转速及主泵出口压力计算主泵的排量，以及根据主泵的排量计算主泵控制电流的第二处理装置；第二处理装置与第二存储装置、转速传感器及压力传感器信号连接。此种方式中，第二处理装置的计算方式如图3所示，图3与图2中标号相同的参数含义相同，不同的参数含义说明如下，b及d为常数；T为发动机输出扭矩，单位为N﹒m；T/n为预设的根据发动机厂家提供的发动机转速与发动机输出功率及扭矩曲线所确定的发动机转速与发动机输出扭矩之间的对应关系。根据图3可知，在转速传感器感测得到发动机转速n及压力传感器感测得到主泵出口压力P后，根据预设的发动机转速与发动机扭矩的对应关系T/n，即可确定感测得到的发动机转速n对应的发动机输出扭矩T，则可根据图3中方框中的公式计算得到主泵排量V，进而根据主泵排量V计算得到主泵控制电流i，通过主泵控制电流i控制主泵运行，实现主泵功率与发动机功率之间的匹配。

优选地，所述控制器包括：用于根据第一存储装置存储的对应关系进行插值计算对应得到第一存储装置中未存储的发动机转速与发动机输出功率对应关系，或用于根据第二存储装置存储的对应关系进行插值计算对应得到第二存储装置中未存储的发动机转速与发动机输出扭矩对应关系的插值计算装置，插值计算装置与第一处理装置或第二处理装置信号连接。通过设置该插值计算装置，可以不用预知所有发动机转速对应的发动机输出功率及发动机输出扭矩，而是发动机厂家提供的发动机转速与发动机输出功率及扭矩曲线，提取在特定转速(如整百转速800rpm、900rpm等)下对应发动机的功率或扭矩值，根据提取的各特定转速与对应发动机输出功率及扭矩值之间的对应关系，利用线性插值方法计算得到其他转速对应的发动机输出功率值及发动机扭矩值，这样可以获得各个转速值对应发动机输出功率值及发动机扭矩值。这样，在确定发动机最大有效利用系数(δ)前提下，检测主泵出口压力和发动机转速(如850rpm)，通过预先存储的特定发动机转速及通过插值计算得到的各个发动机转速对应发动机输出功率值及发动机扭矩值，即可获知上述检测的发动机转速对应的功率或扭矩值，进而可以根据图2或图3所示的方式计算出主泵排量，进而计算出主泵(如电控油泵)控制电流值，实现在发动机任何转速及负载变化(体现在主泵出口压力P变化)时，实时调整主泵排量，确保发动机的输出与主泵功率需求相匹配。

本实施例通过根据发动机转速及主泵出口压力确定的主泵控制电流来调节主泵排量以此来改变主泵功率，进而实现主泵功率与发动机输出的匹配；优选地，根据线性差值方法计算预先未知的发动机转速对应的发动机输出功率和/或发动机输出扭矩，无需预先存储发动机各转速与功率及扭矩的对应关系，也行可计算出主泵控制电流以控制主泵功率，进而实现发动机的输出功率与主泵功率需求相匹配，节省存储资源。

本发明还提出一种工程机械，包括发动机、主泵及上述主泵功率控制系统，主泵功率控制系统中的转速传感器与发动机连接，主泵功率控制系统中的压力传感器及控制器分别与主泵连接。该工程机械可以包括但不限于强夯机。由于该工程机械包括上述主泵功率控制系统，具有相应的技术效果，在此不再赘述。

图4所示的为本发明实施例提供的主泵功率控制方法的流程图；图1至图3的解释说明可以适用于本实施例，如图4所示，该主泵功率控制方法包括：

步骤401：感测发动机转速。

步骤403：感测主泵出口压力。可以理解的是步骤401及403可以分别由转速传感器及压力传感器进行感测，感测的次序不分先后，也可以同时感测。

步骤405：根据所述发动机转速及所述主泵出口压力计算主泵控制电流；具体操作时，步骤405可以有两种方式：

第一种可参见图2的方式，具体为：

首先，根据储存的发动机转速与发动机输出功率对应关系确定所述发动机转速对应的功率值；

其次，根据所述功率值、所述发动机转速及所述主泵出口压力计算所述主泵的排量；

再次，根据所述主泵的排量计算所述主泵控制电流。

第二种可参见图3的方式，具体为：

首先，根据储存的发动机转速与发动机输出扭矩对应关系，确定所述发动机转速对应的扭矩值；

其次，根据所述扭矩值、所述发动机转速及所述主泵出口压力计算所述主泵的排量；

再次，根据所述主泵的排量计算所述主泵控制电流。

步骤407：根据所述主泵控制电流控制主泵运行。

优选地，所述根据储存的发动机转速与发动机输出功率对应关系确定所述发动机转速对应的功率值的步骤可以包括：首先根据所述存储的发动机转速与发动机输出功率对应关系进行插值计算对应得到未存储的发动机转速与发动机输出功率对应关系；再根据存储的及插值计算得到的各发动机转速与发动机输出功率对应关系，确定所述发动机转速对应的扭矩值。和/或，所述根据储存的发动机转速与发动机输出扭矩对应关系，确定所述发动机转速对应的扭矩值的步骤可以包括：首先根据所述存储的发动机转速与发动机输出扭矩对应关系进行插值计算对应得到未存储的发动机转速与发动机输出扭矩对应关系；再根据存储的及插值计算得到的各发动机转速与发动机输出扭矩对应关系，确定所述发动机转速对应的扭矩值。根据预先存储的特定发动机转速及通过插值计算得到的各个发动机转速对应发动机输出功率值及发动机扭矩值，即可获知上述检测的发动机转速对应的功率或扭矩值，无需预先存储发动机转速区间内的全部转速与功率及扭矩的对应关系，也行可计算出主泵控制电流以控制主泵功率，进而实现发动机的输出功率与主泵功率需求相匹配，节省存储资源。

本实施例通过根据发动机转速及主泵出口压力确定的主泵控制电流来调节主泵排量以此来改变主泵功率，进而实现主泵功率与发动机输出的匹配。

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)

1.一种主泵功率控制系统，其特征在于，包括：用于感测发动机转速的转速传感器；用于感测主泵出口压力的压力传感器；以及，用于根据所述发动机转速及所述主泵出口压力计算主泵控制电流，并根据所述主泵控制电流控制主泵运行的控制器；所述转速传感器及所述压力传感器均与所述控制器信号连接。

2.如权利要求1所述的主泵功率控制系统，其特征在于，所述控制器包括：

用于储存发动机转速与发动机输出功率对应关系的第一存储装置；

用于根据所述对应关系确定所述发动机转速对应功率值的第一确定装置；

用于根据所述功率值、所述发动机转速及所述主泵出口压力计算所述主泵的排量，以及根据所述主泵的排量计算所述主泵控制电流的第一处理装置；

所述第一处理装置与所述第一存储装置、所述转速传感器及所述压力传感器信号连接。

3.如权利要求1所述的主泵功率控制系统，其特征在于，所述控制器包括：

用于储存发动机转速与发动机输出扭矩对应关系的第二存储装置；

用于根据所述对应关系确定所述发动机转速对应扭矩值的第二确定装置；

用于根据所述扭矩值、所述发动机转速及所述主泵出口压力计算所述主泵的排量，以及根据所述主泵的排量计算所述主泵控制电流的第二处理装置；

所述第二处理装置与所述第二存储装置、所述转速传感器及所述压力传感器信号连接。

4.如权利要求2或3所述的主泵功率控制系统，其特征在于，所述控制器包括：

用于根据所述第一存储装置存储的对应关系进行插值计算对应得到所述第一存储装置中未存储的发动机转速与发动机输出功率对应关系，或用于根据所述第二存储装置存储的对应关系进行插值计算对应得到所述第二存储装置中未存储的发动机转速与发动机输出扭矩对应关系的插值计算装置，所述插值计算装置与所述第一处理装置或所述第二处理装置信号连接。

5.一种工程机械，包括发动机及主泵，其特征在于，还包括如权利要求1-4中任一项所述的主泵功率控制系统，所述主泵功率控制系统中的转速传感器与所述发动机连接，所述主泵功率控制系统中的压力传感器及控制器分别与所述主泵连接。

6.如权利要求5所述的工程机械，其特征在于，其为强夯机。

7.一种主泵功率控制方法，其特征在于，包括：

感测发动机转速及感测主泵出口压力；

根据所述发动机转速及所述主泵出口压力计算主泵控制电流；

根据所述主泵控制电流控制主泵运行。

8.如权利要求7所述的主泵功率控制方法，其特征在于，所述根据所述发动机转速及所述主泵出口压力计算主泵控制电流的步骤包括：

根据储存的发动机转速与发动机输出功率对应关系确定所述发动机转速对应的功率值；

根据所述功率值、所述发动机转速及所述主泵出口压力计算所述主泵的排量；

根据所述主泵的排量计算所述主泵控制电流。

9.如权利要求7所述的主泵功率控制方法，其特征在于，所述根据所述发动机转速及所述主泵出口压力计算主泵控制电流的步骤包括：

根据储存的发动机转速与发动机输出扭矩对应关系，确定所述发动机转速对应的扭矩值；

根据所述扭矩值、所述发动机转速及所述主泵出口压力计算所述主泵的排量；

根据所述主泵的排量计算所述主泵控制电流。

10.如权利要求8或9所述的主泵功率控制系统，其特征在于，

所述根据储存的发动机转速与发动机输出功率对应关系确定所述发动机转速对应的功率值的步骤包括：

根据所述存储的发动机转速与发动机输出功率对应关系进行插值计算对应得到未存储的发动机转速与发动机输出功率对应关系；

根据存储的及插值计算得到的各发动机转速与发动机输出功率对应关系，确定所述发动机转速对应的扭矩值；

或者，

所述根据储存的发动机转速与发动机输出扭矩对应关系，确定所述发动机转速对应的扭矩值的步骤包括：

根据所述存储的发动机转速与发动机输出扭矩对应关系进行插值计算对应得到未存储的发动机转速与发动机输出扭矩对应关系；

根据存储的及插值计算得到的各发动机转速与发动机输出扭矩对应关系，确定所述发动机转速对应的扭矩值。