CN1046207A - 控制铺路机的柴油发动机转速的方法和装置 - Google Patents

Abstract

用于控制铺路机的柴油机转速的方法，该方法设置在空转速率和额定工作速率之间调节喷射泵的调节机构和在工作行驶前进模式中开动行驶功率传输的行驶主开关，以在运行的中断期间转速自动调节到工作单元的功率需求。其装置包括连接到调节机构的辅助调节装置，它连接到至少一个开关以开动相应的工作单元，并使喷射泵自动地从空转速率位置调节到额定工作速率。结果，运行的中断期间对环境的污染和能耗得以显著减小。

Description

本发明涉及一种根据权利要求1的一般条款所述的方法，以及用于实现该方法的装置。

在铺路机实际工作时，柴油发动机的转速由驾驶员人工调节，因此，通常为柴油发动机喷射泵的传动链设置有伺服推力调节机构。在较少发生的从一处至另一处的移动中，柴油机的动力主要用于行驶动力传送。行驶速度的变化、上坡行驶、曲线行驶以及其它要求较大动力输出的行驶条件由驾驶员通过连续调节柴油机的转速来控制。在工作前进行驶模式的运行中，柴油油机以额定运行速率运转。尽管在工作前进行驶运行中断时驾驶员有可能把转速调节到某个中等大小的值，但这种调节并无意义，因为驾驶员并不知道实际的功率需要，这是由于在中断时仍然必需靠各个液压缸、加热设备、操纵机构等来驱动铺路机的各个工作单元，如牵引带、输送带、布料螺杆和各种用于升高、下降操作的压力发生器。此时，由一个或多个离合器使行驶动力传输机构与柴油机脱开，在液压动力传输的情形下，则减小液压泵的输出。在长时停顿的情形下，例如在铺设沥青的操作中，压路板必须被加热，同时铺路机承担新的工作。而且，在低温环境中和不利的气候条件下，压路板加热设备必须在开始工作之前先运行一段时间。在减小液压泵的输出以中断工作行驶前进运行时或需加热压路板时，是否要实行人工调节转速则完全取决于驾驶员。通常，驾驶员不会作任何调节，因为他不清楚实际的功率需求而且必须避免在行驶中断时已运行的工作单元得不到足够的运行功率的危险，或柴油机失速的危险。为了避免这些危险，驾驶员通常会让柴油机在其行驶中断时以其额定运行速度运转，而从已减小了的实际功率需求来看，这样做则使环境负担了不必要的噪声和废气，以及不必要地浪费了燃料，即使是一个有环境意识的、勤勉的驾驶员在工作行驶前进运行中断时，根据其直觉进行人工调节以减小转速，也难以把转速调节到实际的功率需求。

本发明的目的是提出一种上面所描述的方法，以及用于完成上述方法的合适的装置，由此，可以不需驾驶员特别注意即可减小环境负担和铺路机工作时的燃料消耗。

按照本发明，根据权利要求1的特征部分所实现的方法达到上述目的。

在实行这一方法时，驾驶员仅承担操纵行驶主开关的任务和根据铺路机工作行驶前进运行的需要开动及关闭工作单元的任务，在工作行驶前进运行中断期间，驾驶员不必采取进一步的行动，因为柴油机的转速将总是对应于实际的功率需求。这样，显著减小了对环境的污染，以及柴油机的消耗，这是因为在中断期间柴油机仅以实际所需的速率运行。当工作行驶前进运行中断时，只要没有工作单元被开动，柴油机的转速就一直减小到空转速率，如果有至少一个工作单元被开动，则转速从额定转速减小到确保对相应的工作单元提供足够功率的速率值。当在转速已减小到空转速率后开动某个工作单元时，则再次增大转速直至功率输出足以供应相应的工作单元。这种柴油机转速的调节自动进行，所以不需要驾驶员的介入。

该方法按照权利要求2的实施例包括一个重要特点，即，离合操作之前的转速调节能够有效地避免柴油机的失速，并且，当工作单元开动时能立即得到所需的功率输出。

该方法按照权利要求3的实施例具有下列优点，即，行驶主开关开到行驶运行中断时，如果无一工作单元在操作则使转速减小到空转速率。这种速率调节毫不延迟地执行，由此，显著地减小了对环境的污染。

按照权利要求4用来实现上述方法的装置具有独立的发明点，该装置除了行驶功率传输器外还包括适于同柴油机连接的各个工作单元、一个行驶主开关，以及一个柴油机喷射泵的调节机构。用来开动或关闭某个工作单元的开关或开关装置的动作使调节机构的辅助调节单元起作用，以把转速调节到实际的功率需求。

可以用下列方式进行这种调节，即，在额定运行速率和空转速率之间调节转速，或者，根据实际功率需求把转速调节到这两个极限值之间的某个中间值。这种调节可以毫无延迟地进行。这样调节后的转速一直保持到功率需求改变为止。由此，显著减小了环境污染和燃料消耗。

按照权利要求5的实施例的装置具有同样的优点，该装置也具有独立的发明点。在该实施中，辅助调节装置响应于工作行驶前进运行中断时转速的即时调节，而不需要驾驶员的介入。

当朝空转速率减小转速时，优先考虑已开动的工作单元或工作单元的开动，即，转速仅减小到对应于开动的工作单元的实际功率需求的值，或者，如果已经达到空转速率，则在一个工作单元开动时立即把转速增大到所需值。反之，如果开动行驶主开关以重新开始行驶模式，则把转速调节到额定工作速率优先于任何已在运行的工作单元。在行驶模式中，辅助调节单元不能起到任何控制作用。

权利要求6揭示了一种结构简单、功能可靠的实施例。调节缸在工作行驶前进模式可开动，以调节喷射泵的控制链。辅助调节单元仅在工作行驶前进模式中断时才起作用，并对应地响应于行驶主开关和/或开关单元的动作，一种利用调节缸的高灵敏细调可由以任何合适方式起作用的多路控制阀来容易地实现。

权利要求7揭示了更好的实施例，也允许柴油机的转速在空转速率和额定运转速率之间调节，当工作行驶前进运行中断而没有任何工作单元正在开动或已被开动时，转速减小到空转速率。行驶主开关、工作单元的某个开关、或工作单元的开关单元的其后的操作，使得转速再次被增大到额定工作速率。只要柴油机以其空转速率运行，环境对噪声和废气的负担就可显著减小，对燃料消耗来说也是一样。

权利要求8揭示了一种有利的实施例。柴油机必须对压路板加热单元提供所需的功率，在采用电热压路板加热单元的情形下，由柴油机驱动的发电机供电。

按照权利要求9的实施例具有下列优点，即，一旦达到所需的预热温度，恒温开关就关闭压路板加热单元，这样，柴油机的转速调节仅仅是按照实际的功率需求进行，而不是按照压路板加热单元的开动状态进行，在达到所需的温度后，即使压路板加热单元开动着，也不消耗任何显著的功率。

权利要求10揭示了另一种有利的实施例。由变速线圈装置驱动的4/3路控制阀允许喷射泵的调节机构可在空转速率和额定工作速率之间连续调节。控制信号由电子控制单元提供，该单元被告知实际的功率需求，以便据此调节转速。在简化的实施例中，控制单元仅由开动或关断工作单元或行驶功率传输机构被告知实际功率需求和对应的柴油机转速，这时转速检测器提供关于柴油机实际转速的信息。比较器电路决定实际转速和所需转速之间的差值，使控制单元能够在调节器工作之前把实际转速调整到所需转速的开动工作单元。此时，转速的调节通过利用铺路机中为其它用途设置的其它部件适当地进行。

权利要求11揭示了该装置的又一个优选的实施例。一旦电子控制单元具有了微处理器和存储能力，对实际功率需求调节转速的附加控制功能可以简单的方式实现，在简单的控制单元中，简单的控制电路或开关部件足以确保必需的功能的实现。

权利要求12也揭示了一种重要的实施例。在该实施例中对压路板加热器单元供电的发电机可具有能工作于减小了转速的结构，而不是工作于额定转速，以便向压路板加热器单元供电，相应的转速数值可通过控制单元调节。这样。柴油机能够以高效率工作，没有不必要的干扰和环境污染。这一结果也可以由下列方法获得，即，开关单元直接作用于变速线圈装置，提供一个使转速调节到低于额定转速的中间值的控制电压，而不需控制单元的介入。

在本文中特别重要的是按照权利要求13的实施例，因为恒温开关响应于实际温度而起作用，指出压路板加热器单元是否需要能量。

按照权利要求14的实施例提供了进一步的优点，即，延迟电路的作用确保在任何工作单元被开动之前调整转速。该方法防止了柴油机失速。

最后，按照权利要求15的实施例提供了附加的优点，即，延迟电路考虑到柴油机固有的延迟响应，这样，工作单元仅在达到正确的转速之后才开动或关闭。

下面参照附图叙述本发明的实施例，其中：

图1表示用于控制铺路机的柴油机转速的装置的第一个实施例的方框图，

图2表示第二个实施例的方框图，

图3表示转速调节信号的时序图。

图1所示的装置1用于控制铺路机F未画出的柴油机的转速，由一个喷射泵2控制转速，喷射泵2的控制杆3由连杆6连接至液压调节缸4的活塞5，液压调节缸4安装在铺路机F的固定部分。调节缸4、连杆6和控制杆3共同起着喷射泵2的调节机构的作用。一对输送线7和8把调节缸4连接至压力介质源（未画出），输送线7和8的压力控制装置在图中用9表示，铺路机的一个踏板（未画出）或转速选择杆可操纵地连接到控制杆3。

辅助调节单元10连接到调节机构的传动带7、8的上位端，在这里，辅助调节单元10包括一个4/2路控制阀，它具有变速线圈11和复位弹簧12。在图1所示的位置，活塞5处于其对应于空转速率的左侧极限位置。变速线圈11能够通电激励，以使4/2路控制阀变换到控制位置，使活塞5向右移。

为了使铺路机运行在工作行驶前进模式，设置了一个连接到输入端导体14和输出端导体15的行驶主开关13，输出端导体15由此连接至行驶功率传输器（未画出），即，连接至其驱动部件，例如离合器。分路导体16从行驶主开关13延伸至变速线圈11的输入端导体17，与输入端导体17连接的是导体18，它连接到开关单元20，单元20能够经导体21对压路板加热器单元19供电以使其获得能量，或者相反。导体21可连接到由柴油机驱动的发电机（未画出）。导体18在开关单元20和变速线圈11之间接有恒温开关22，用来在压路板加热器单元低于预定温度时闭合和在达到该温度时断开，从而断开导体18。

在图1中，行驶主开关13断开，结果，铺路机停驶，开关单元20也同样断开，这样，加热器单元19不工作。变速线圈11无能量，弹簧12使控制阀保持在图中的直通位置，在此位置，活塞5使控制杆3处于空转速率位置，这样，柴油机以其空转速率运行。

当开关单元20动作，对加热器单元19赋予能量时，假定恒温开关22闭合，则经导体18对变速线圈11加一个电压。结果，4/2路控制阀变换到其控制位置，使活塞5把控制杆3调节到额定工作速率位置。由此，柴油机以额定工作速率运行，这样发电机便运行，对加热器单元供电，直至达到预定的温度，而这又使恒温开关22断开，使弹簧12可以让4/2路控制阀回到其如图1所示的直通位置，其结果是活塞5移动，把控制杆返回调节到空转位置。

当主开关13闭合时，变速线圈11经导体16得到能量，由此，柴油机的转速增大到额定工作速率。

在图2所示的装置1′中，与第一个实施例相同的元件标以同样的数字。这个实施例与图1中所示实施例的不同之处在于，辅助调节单元10′包括一个4/3路控制阀，其两端带有可操纵地连接到电子控制单元27的变速线圈装置11′。图中另外还画出了铺路机工作单元的一个例子23，它是包括调节部件24和动作部件25的可变输出液压泵，其动作部件25由一个设置在从导体14接到控制单元27的导体28中的开关26有选择地动作或不动作，动作部件25经导体29接到控制单元27。从行驶主开关13拉出的导体16连接到控制单元27的输入端导体17。用来检测柴油机实际转速的转速检测器35的输出导体36连接到控制单元27。最后，辅助调节单元10′的变速线圈装置11′经导体30和34接到控制单元27。

控制单元27包括一个比较电路31，一个延迟电路32和一个存储单元33，存入例如工作单元23根据功率输入需求决定的转速控制信号。

如果设置加热器单元19，则它经开关单元20、恒温开关22和导体18连接到控制单元27。但是，也可以想见直接把导体18接到导体30，如点划线18′所示。

比较电路31用来比较转速检测器35提供的表示转速的信号与存储电路33提供的表示所需的转速的信号。当这一比较表明实际转速等于所需转速时，一个动作信号经导体29传送到动作部件25。在比较之前或同时，控制单元27经导体30、34对变速线圈11′提供控制信号，使4/3路控制阀动作，结果，调节缸4工作以调节转速。

在图2中，工作行驶前进模式运行由于行驶主开关13断开而中断，加热器单元不能得到能量，工作单元23由于开关26的动作而不工作，4/3路控制阀处于自然位置，调节缸4液压锁定，使控制杆保持在空转位置。

行驶主开关13的闭合引起4/3路控制阀由于控制单元27的工作而被调节到其右侧控制位置，结果，转速增大到额定工作速率。

当开关26闭合时，控制单元27工作，经导体29使动作部件25获得能量，结果，工作单元23开动，如果开关单元30也闭合，恒温开关22同样被闭合。但是，这些操作并不导致偏离额定工作速率。

如果在行驶主开关13的断开所引起的工作行驶前进模式运行的中断期间闭合开关26使工作单元23开动，则控制单元27首先经29对动作部件25提供激励信号，尽管还未开动它。变速线圈装置11′以一种使调节缸4增大转速的方式经导体30、34取得能量。开关26的闭合导致对比较电路31提供来自存储电路33的与工作单元23有关的转速信号，以便把它同转速检测器35提供的表示实际转速的信号相比较。然后，开动调节缸4直至实际转速等于所需转速。然后，固定调节缸4的液压，同时，动作部件25经导体29取得能量，使工作单元23开动，这种比较可以不断重复以便让柴油机的转速调节到与工作单元23的功率输入需求对应的值。当未画出的另一个开关的动作使一个未画出的第二工作单元开动时，控制单元27工作，以更进一步增大柴油机的转速，这样，就得到足够的功率输出以开动两个或更多工作单元。

当行驶主开关13其后再闭合时，控制单元27工作，把柴油机的转速调节到额定工作速率，在行驶主开关13的闭合状态，这一额定工作速率保持不变，不管其它工作单元或加热单元19开动与否。

如果开关20闭合，而同时开关26和行驶主开关13处于断开状态，假定加热器单元的温度低于额定温度，则恒温开关22同样会闭合。此时，一个信号经导体18传送到控制单元27，使转速从空转速率增大到确保加热单元19适当的电流供应的值。在变化的实施例中，相应的信号可以经导体18′直接加到变速线圈装置11′，由此使转速增大。如果用来对加热器单元19供电的发电机设计得在低于柴油机额定工作速率的某个转速时提供足够的电流输出，则转速只需增大到该相应值。不论控制操作是经导体18′进行或伴随着控制单元27的介入，都可能立即把转速增大到额定工作速率以开动加热器单元19。如果某个工作单元，例如液压泵23或加热器单元19未开动，则转速立即按照此时的实际功率需求减小。

如果行驶主开关13断开而开关26、开关单元20和恒温开关22处于闭合状态，则控制单元27工作，从额定工作速率减小转速至仍然可以使已开动的单元得到足够功率输出的某个值。

控制单元27的延迟电路32可以设定为某个固定值，以使动作部件25仅在一个足以确保柴油机在获得所需转速的期间后才能得到能量，但是，该赋能步骤也可以延迟到实际转速等于由比较电路32所决定的所需转速。

控制单元27中的存储电路33可存储因开关26或20接近分别经导体30和34施加（到变速线圈）的电压值，在本例中，比较电路31把转速检测器35以例如电压信号形式提供的转速信号与固定的电压值相比较，这样，当柴油机达到所需的转速后，赋能信号仅通过导体29传送。

图3表明按照图1或图2用于调节转速的装置所实现的方法的时序图。

图中纵轴为柴油机转速信号，横轴为时间，实线K表示信号随时间变化的图形。

如果在以额定工作速率nN作工作行驶期间行驶主开关13在某个瞬时STOP处断开，则转速减小到空转速率nL，铺路机停止。如果在瞬时Hz/TH    EIN开关单元20闭合，恒温开关22同时也处于闭合状态，则转速再次增大到额定工作速率nN，然后维持这一速率直至恒温开关22或开关单元20在瞬时Hz/TH    AUS断开（图1），在该时刻转速再次减小到空转速率nL。假如加热器单元的发电机设计成能在某个较低的转速nHz确保足够的电流供应，则转速在上述期间（图2）保持在该值nHz（点划线）。当主开关13在瞬时FAHRT再次闭合，转速增大至额定工作速率，在瞬时STOP，行驶主开关13再次断开，中断工作行驶前进模式的运行，由此，转速减小到空转速率nL。如果在瞬时AG1第一工作单元开动，则转速增大到数值nAG1;直至第二工作单元在瞬时AG2开动，此时，转速增大到数值nAG1+2（图2）。一旦行驶主开关13在瞬时FAHRT再次闭合，转速再次增大到额定转速nN。在这方面主开关优先于其它开关（图1和2）。

图3中的曲线K1用虚线表示传统的实际转速控制方法。驾驶员即使在机器停留时也让发动机以额定工作速率运转，因为他不知道在加热器或工作单元开动时所需的功率输出。一个眼光锐利的驾驶员在某些情形下可以在行驶主开关断开后人工把转速减小到空转速率，如图3的右边所示。当他随后想要开动工作单元（AG1）时，他将首先必须把转速增大到额定工作速率nN，曲线K和K1之间的阴影区域表明对环境的污染和燃料的浪费，因柴油机此时以大于为提供实际所需功率而要求的转速运行。

Claims (15)

1、一种控制铺路机的柴油机转速的方法，该铺路机除了行驶功率传输机构以外，还包括一组适于连接到所述柴油机的工作单元、一个为了至少在空转位置和工作速率位置之间调节所述柴油机喷射泵而设置的调节机构，一个连接到所述行驶功率传输机构以控制工作行驶前进模式的行驶主开关，其特征在于，在工作行驶前进模式中断期间，按照相应时刻开动的工作单元(如传送器、加热器、压路器)的实际功率需求可自动调节转速。

2、按照权利要求1的方法，其特征在于，至少在工作单元相应的连接信号出现之后，转速是先于相应的离合操作而调节。

3、按照权利要求1的方法，其特征在于，转速响应于工作行驶前进模式中行驶功率传输的分离而自动调节到空转速率，并且响应于行驶功率传输的接合而自动调节到额定工作速率。

4、一种控制铺路机的柴油机转速的装置，除行驶功率传输机构以外，包括一组适于同所述柴油机连接的工作单元，并包括行驶主开关和所述柴油机喷射泵的调节机构，所述装置专门设计用来完成按照权利要求1的方法，其特征在于，辅助调节单元（10、10′）连接到所述调节机构（4、6、3），所述辅助调节单元（10、10′）可操纵地连接到至少一个开关（26）或开关单元（20）以分离或接合工作单元（23、19），当所述开关（26）或开关单元（20）分别闭合时，所述辅助调节单元（10，10′）可工作，以把所述喷射泵从空转位置朝工作速率位置调节。

5、一种控制铺路机的柴油机转速的装置，除行驶功率传输机构之外，包括一组适于同所述柴油机连接的工作单元，一个行驶主开关和一个所述柴油机喷射泵的调节机构，所述装置专门设计用来完成按照权利要求1的方法，其特征在于，辅助调节单元（10）连接到所述调节机构（4、6、3），辅助调节单元（10）可操纵地连接到所述行驶主开关（13），当所述行驶主开关（13）断开时所述辅助调节单元（10）可工作，以便把所述喷射泵（2）至少调节到空转位置。

6、按照权利要求4或5的装置，其特征在于，所述调节机构（4、6、3）包括用来控制所述喷射泵（2）控制杆（3）的双作用调节缸（4），所述辅助调节单元（10）是插入在所述调节缸（4）的输送线（7、8）中的4/2路控制阀，并且可由所述行驶主开关（13）和/或所述开关（26）或开关单元（20）分别机械地、气动地、液压地或电气地驱动。

7、按照权利要求4或6的装置，其特征在于，所述4/2路控制阀与变速线圈（11）共同把它从确定所述喷射泵（2）工作速率位置的直通位置变换到控制位置，在该位置所述调节缸（4）把所述喷射泵（2）调节到空转位置，所述变速线圈（11）分别并联于所述行驶主开关（13）和所述开关（26）或开关单元（20），以接合或分离所述工作单元（23、19）。

8、按照权利要求7的装置，其特征在于，所述工作单元（19）最好是压路板电加热器单元。

9、按照权利要求7或8的装置，其特征在于，在所述变速线圈（11）和所述开关单元（20）之间具有恒温开关（22）。

10、按照权利要求4的装置，其特征在于，所述调节机构（4、6、3）包括用来控制所述喷射泵（2）控制杆（3）的双作用调节缸（4）;所述辅助调节单元（10′）是一插入在所述调节缸（4）输送线（7、8）中的4/3路控制阀，并可由变速线圈装置（11′）驱动;为所述变速线圈装置（11′）设置的电子控制单元（27）并联连接到所述行驶主开关13和至少一个开关（26、20），以接合或分离工作单元（19、23）;所述控制单元（27）经信号导体（36、29）连接到所述柴油机的转速检测器（35）和所述工作单元（23）的调节部件（24、25），并包括用于比较表示实际转速的信号和表示取决于需求的所需转速信号的比较电路（31）。

11、按照权利要求10的装置，其特征在于所述控制单元（27）包括一个可读存储器（32），其中最好以编址参数的形式存储所述工作单元的功率需求所确定的转速需求信号，所述信号或参数可借助于离合操作设置的所述开关（20、26、13）作用于所述比较电路（31）。

12、按照权利要求10的装置，其特征在于至少一个工作单元（19）是一经所述开关单元（20）连接到所述单元（27）的压路板电加热单元，与所述行驶主开关（13）和用于另一工作单元（23）的开关并联，或者，以对所述控制单元（27）旁路的方式直接接到所述变速线圈装置（11′）。

13、按照权利要求12的装置，其特征在于，恒温开关（22）设置在所述开关单元（20）和所述控制单元（27）之间，或设置在所述开关单元（20）和所述变速线圈装置（11′）之间。

14、按照权利要求10或11的装置，其特征在于所述控制单元（27）包括一个对调节部件（24、25）有效地延迟调节信号直至转速已被相应调节的延迟电路（33）。

15、按照权利要求10、11或14的装置，其特征在于，所述延迟电路（33）响应于所述比较器电路（31），在检测到所述实际转速与所需转速一致时释放调节信号。