CN104929787B - 一种泵送控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泵送控制方法，所述泵送控制方法包括下述步骤：步骤S1：获取发动机经济转速区间；步骤S2：获取目标泵送速度；步骤S3：判断在发动机经济转速区间内以最大油泵排量是否能够满足目标泵送速度的要求，如果能则转步骤S4，否则转步骤S5；步骤S4：使得发动机在发动机经济转速区间内运行；步骤S5：使得发动机以高于最大经济转速的转速运行。在本发明的泵送控制方法中，对于低档位和高档位的泵送速度，采用不同的处理方式，在低档位下，确保最佳节能效果，而在高档位下，实现最大的泵送效率。

Description

一种泵送控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种泵送控制方法，尤其适用于诸如混凝土泵车、拖泵、车载泵等混凝土泵送机械。

背景技术

为实现节能环保，日益关注泵车等泵送装置或泵送机械的油耗问题。现在，泵车普遍采用节能的控制方式，即泵送控制与负载相关。最佳的负载自适应节能技术即体现了发动机油耗功率曲线与实际泵送工况的完美结合。此项技术的核心是使得发动机全程在最佳油耗区(发动机经济转速区间)进行工作。以装载在示例型号泵车上的某发动机为例。该发动机的最佳经济油耗区在1000RPM-1500RPM之间，即在此区间内油耗最低。泵车设置为采用全程节能的控制方式，全程在发动机经济转速区间1000RPM-1500RPM内运行。此种泵送控制方式，油耗低，但不能满足更大泵送排量(及泵送速度)的要求。也就是说，由于发动机经济区间较小，纯粹采用全程节能的控制方式，不能满足最大泵送排量的要求。有些时候，需要较大的泵送速度(单位时间内泵送出的混凝土方量或体积)，来提高泵送效率。这时，发动机的最大运行速度将超出发动机经济转速区间，从而导致油耗的升高。在现有技术中，为兼顾节能与泵送效率，采用的处理方式为，牺牲整个运行区间上的部分油耗，以保证最大泵送速度(即泵送效率)。具体地，以示例型号泵车的控制方式为例，将发动机转速范围设置为1000RPM-1600RPM，而不是发动机经济转速区间的1000RPM-1500RPM。将工作转速范围变大，此时在高转速下能基本满足对应泵送排量要求。但各个档位下油耗相对原来较高，例如，对于选定的某个较低的档位，可能在发动机经济转速区间之外运行。

因此希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的一个或多个。

发明内容

本发明的目的在于提供一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的一个或多个。

为实现上述目的，本发明提供一种泵送控制方法，所述泵送控制方法包括下述步骤：

步骤S1：获取发动机经济转速区间；

步骤S2：获取目标泵送速度；

步骤S3：判断在发动机经济转速区间内以最大油泵排量是否能够满足目标泵送速度的要求，如果能则转步骤S4，否则转步骤S5；

步骤S4：使得发动机在发动机经济转速区间内运行；

步骤S5：使得发动机以高于最大经济转速的转速运行。

优选地，将泵送速度设置为包括高速档位和节能档位，所述节能档位对应的发动机转速小于等于所述最大经济转速，所述高速档位对应的发动机转速大于所述最大经济转速。

优选地，在所述节能档位，将发动机负载率控制在65％至85％的范围内。

优选地，所述高速档位为一个，所述高速档位的发动机转速设置为最大发动机运行转速。

优选地，对于所述节能档位，以发动机负载率为75％的目标进行节能匹配控制。

优选地，在高速档位，如果发动机负载功率超出发动机输出功率允许范围，将发动机转速调整至所述最大经济转速，然后判断发动机负载功率是否超出发动机输出功率允许范围，如果仍超出，则降低油泵排量，直至满足发动机输出功率允许范围。

优选地，以下述方法判断发动机负载功率是否超出发动机输出功率允许范围：

检测外负载功率，并将外负载功率除以发动机最大允许输出功率，如果得到的比值小于等于预设值，则判定没有超出发动机输出功率允许范围，否则判定超出发动机输出功率允许范围；或者

通过发动机ECU读取发动机负载率，如果所述发动机负载率小于等于所述预设值，则判定没有超出发动机输出功率允许范围，否则判定超出发动机输出功率允许范围。

优选地，以下述方法判断发动机负载功率是否超出发动机输出功率允许范围：

通过发动机ECU读取发动机负载率；

检测外负载功率，并将外负载功率除以发动机最大允许输出功率，得到两者的比值；

在发动机负载率和所述比值都小于预设值的情况下，判定没有超出发动机输出功率允许范围；否则判定超出发动机输出功率允许范围。

优选地，通过选择开关来选择是否可以在高速档位运行。

优选地，如果在所述高速档位发动机负载功率超出发动机输出功率允许范围，则发出报警信号。

在本发明的泵送控制方法中，对于低档位的泵送速度，使得发动机在发动机经济转速区间内运行，而对于高档位的泵送速度，使得发动机以高于最大经济转速的转速运行。从而，能够更好地实现节能与效率的平衡。在低档位下，确保最佳节能效果，而在高档位下，实现最大的泵送效率。

附图说明

图1是泵送系统的示意图。

图2是根据本发明一实施例的泵送控制方法的示意性流程图。

图3是根据本发明一实施例的泵送控制方法的判断步骤的示意性流程图。

附图标记：

1—第一主油缸 2—水槽 3—第一输送缸 4—第一摆缸 5—搅拌系统

6—输送管 7—出料口 8—S管阀 9—料斗 10—第二摆缸

11—第二输送缸 12—第二主油缸

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

图1是泵送系统的示意图。图1中示出了第一主油缸1、水槽2、第一输送缸3、第一摆缸4、搅拌系统5、输送管6、出料口7、S管阀8、料斗9、第二摆缸10、第二输送缸11和第二主油缸12。

搅拌系统5对料斗9中的混凝土进行搅拌，第一主油缸1、第一输送缸3、第二输送缸11和第二主油缸12用于施加泵送动力，抽吸料斗9中的混凝土，并将之通过出料口7和输送管6向需要混凝土的位置输送混凝土。第一摆缸4、第二摆缸10和S管阀8用于实现第一输送缸3、第二输送缸11的抽吸、泵射工作方式的切换。

图2是根据本发明一实施例的泵送控制方法的示意性流程图。图3是根据本发明一实施例的泵送控制方法的判断步骤的示意性流程图。

如图2所示，根据本发明一实施例的泵送控制方法包括下述步骤。

步骤S1：获取发动机经济转速区间。可以理解的是，发动机经济转速区间是指发动机的最佳经济油耗区，在此转速区间内发动机具有最低的油耗。发动机经济转速区间能够以最小发动机经济转速和最大发动机经济转速来限定，即发动机经济转速区间是指处于最小发动机经济转速和最大发动机经济转速之间的转速区间。最小发动机经济转速和最大发动机经济转速是发动机参数，在发动机出厂时或设计完毕后是确定的。例如，对于某型号的发动机，最佳经济油耗区在1000RPM-1500RPM之间，即在此区间内油耗最低。发动机经济转速区间可以存储在发动机ECU中，也可以存储在泵送控制装置或其他适当存储装置中。

步骤S2：获取目标泵送速度。目标泵送速度即所需的单位时间泵送方量。在泵送缸的泵送容积确定的情况，目标泵送速度对应于泵送快慢(即每分钟的换向次数)。例如，可以将泵送速度按照快慢分为1-10档或者0-100％。通常，目标泵送速度以操作者人工选择泵送速度档位的方式来确定，例如选择1-10档中的任意一档。可以理解的是，目标泵送速度也可以由泵车的控制系统基于泵送物料的粘稠度等物理特性以及节能偏好或效率偏好而自动选择。

需要特别指出的是，步骤S2可以在步骤S1之后实施，也可以与步骤S1同时实施，或者在步骤S1之前实施。这都在本发明的范围之内。更进一步地，需要特别指出的是，本发明中的步骤序号的顺序，并不必然表明相应步骤的实施或执行的先后顺序。

步骤S3：判断在发动机经济转速区间内以最大油泵排量是否能够满足目标泵送速度的要求，如果能则转步骤S4，否则转步骤S5。可以理解的是，步骤S3能够以任何适当的方式进行。

步骤S4：使得发动机在发动机经济转速区间内运行。有利的是，使得发动机在发动机经济转速区间内全程节能匹配运行，也就是说，通过在发动机经济转速区间内调整发动机转速、油泵排量来匹配目标泵送速度与实际泵送负载，实现最佳节能。

步骤S5：使得发动机以高于最大经济转速的转速运行。有利的是，将油泵排量设置为最大。可以理解的是，步骤5中的“高于最大经济转速的转速”小于等于最大发动机运行转速。本文中的最大发动机运行转速是指发动机在泵送工况下的最大运行转速，是预先设定的参数。

通过上述的步骤S3-S5，将泵送装置的目标泵送速度分为两类：低档位的目标泵送速度和高档位的目标泵送速度。对于所有高档位的泵送速度，使得发动机以高于最大经济转速的转速的转速运行，并将油泵排量设置为最大。而对于低档位的泵送速度，使得发动机在发动机经济转速区间内运行。从而，在低档位下，确保最佳节能效果；在高档位下，实现更高的泵送效率(更高的泵送速度)——此时在节能效果方面将有所损失。

从而，在绝大多数的工况下内，泵送系统处在最佳匹配状态，保证了节油效果最佳。而对于高档位的目标泵送速度，能够以较高的发动机转速运行，提高泵送效率，解决泵送量瓶颈的问题。

例如，当以最大发动机运行转速运行时，如果外负载功率低于(有利的是显著低于)发动机允许输出功率，此时发动机能够满足系统的较大理论最大方量要求。

在一个优选的实施例中，将泵送速度设置为多个档位：包括高速档位和节能档位。所述节能档位对应的发动机转速小于等于所述最大经济转速，所述高速档位对应的发动机转速大于所述最大经济转速。需要指出的是，在一种实施方案中，所述节能档位或高速档位对应的发动机转速是指节能档位或高速档位在实际运行中的发动机转速；而在另一实施方案中，所述节能档位或高速档位对应的发动机转速是指相应档位所对应的所需最小发动机转速。在泵送系统的油缸、输送缸的参数确定的情况下，泵送速度取决于发动机转速和油泵排量。对于设定的泵送速度(选择的泵送速度档位)，在油泵排量最大(100％)的情况下，发动机转速最小，该最小的发动机转速称为该泵送速度(档位)的所需最小发动机转速。在油泵排量减小的情况下，所需的发动机转速需要增大，例如，排量为80％，则发动机转速需要为所需最小发动机转速的125％才能实现设定的泵送速度。对于各节能档位而言，其实际运行中的发动机转速是在其对应的所需最小发动机转速和最大经济转速之间调节。对于高速档位而言，其实际运行中的发动机转速是在最大经济转速和其对应的所需最小发动机转速之间调节，通常设置在其对应的所需最小发动机转速，如果不能满足发动机功率范围要求，则降低速度，向最大经济转速调节。

有利的是，所述多个档位中的大多数档位为节能档位(低档位，或低泵送速度档位)，所述节能档位对应的所需最小发动机转速小于等于发动机经济转速区间的最大经济转速。至少一个档位为高速档位，所述高速档位对应的所需最小发动机转速的最大者等于所述设定的最大发动机运行转速。有利的是，仅仅设置一个高速档位。从而能够更好地实现节能与效率的平衡。并且有利于对所述单个高速档位工况(油泵排量设置为全开)进行优化，在确保高效率的前提下进行节能匹配。

在该优选的实施例中，对于所述节能档位，全程采用节能匹配控制。对于高速档位，将发动机转速调至所述高速档位对应的所需最小发动机转速，且将油泵排量调至最大。节能匹配，指的是发动机按照实际负载功率来匹配自身输出功率，最大限度降低功率损耗的过程。节能匹配能够采用本领域的各种已知方式来实现。

有利的是，所述泵送速度设置为十个档位，最高的档位为所述高速档位，第二高的档位对应的所需最小发动机转速为最大经济转速。

优选地，所述高速档位对应的所需最小发动机转速为最大经济转速的1.08倍至1.15倍。在该转速下，能够实现泵送效率的较大提高，同时不会使得油耗大幅增加，从而更好地实现油耗与效率的平衡。

在另一个实施例中，所述泵送速度设置为多个档位，包括一个高速档位和多个节能档位，所述节能档位对应的所需最小发动机转速小于等于发动机经济转速区间的最大经济转速，所述高速档位对应的所需最小发动机转速为所述设定的最大发动机运行转速。优选地，所述设定的最大发动机运行转速为最大经济转速的1.08倍至1.15倍。

对于所述节能档位，全程采用节能匹配控制，负载低则降低发动机转速，提高油泵排量；负载高，则提高发动机转速，降低油泵排量，将发动机负载率控制在65％至85％的范围内。更有利的是，对于所述节能档位，以发动机负载率为75％的目标进行节能匹配控制。

对于高速档位，将发动机转速设置为所述设定的最大发动机运行转速，且将油泵排量调至最大。

优选地，对于高速档位，如果以所述高速档位运行的状态超出发动机输出功率允许范围，将发动机转速调整至最大经济转速，然后判断是否超出发动机输出功率允许范围，如果仍超出，则降低油泵排量，直至满足发动机输出功率允许范围。从而，能够在发动机输出功率允许的范围内，实现尽可能大的泵送速度，提高泵送效率，同时兼顾油耗性能。

可选的是，对于高速档位，如果以所述高速档位对应的所需最小发动机转速运行的状态超出发动机输出功率允许范围，将发动机转速从所述高速档位对应的所需最小发动机转速向下调节，直至满足发动机输出功率允许范围，如果调节至发动机转速等于最小发动机经济转速，任不能满足发动机输出功率允许范围，保持在最小发动机经济转速，减小油泵排量，直至满足发动机输出功率允许范围。

在一个优选实施例中，以下述方法判断以所述高速档位对应的所需最小发动机转速运行的状态是否超出发动机输出功率允许范围：

检测外负载功率，并将外负载功率除以发动机最大允许输出功率，如果得到的比值小于等于预设值，则判定没有超出发动机输出功率允许范围，否则判定超出发动机输出功率允许范围。

在另一个优选实施例中，以下述方法判断以所述高速档位对应的所需最小发动机转速运行的状态是否超出发动机输出功率允许范围：

通过发动机ECU读取发动机负载率，如果所述发动机负载率小于等于所述预设值，则判定没有超出发动机输出功率允许范围，否则判定超出发动机输出功率允许范围。

在一个备选实施例中，以下述方法判断以所述高速档位对应的所需最小发动机转速运行的状态是否超出发动机输出功率允许范围：

通过发动机ECU读取发动机负载率；

检测外负载功率，并将外负载功率除以发动机最大允许输出功率，得到两者的比值；

在发动机负载率和所述比值都小于预设值的情况下，判定没有超出发动机输出功率允许范围；否则判定超出发动机输出功率允许范围。可以理解的是，发动机负载率的读取和所述比值的确定这两个步骤不需要有严格的先后顺序，可以同时执行，也可以先后执行，且任意一个步骤在先都是可以的。

在图3所示的实施例中，以下述方法判断以所述高速档位对应的所需最小发动机转速运行的状态是否超出发动机输出功率允许范围：

步骤S31：通过发动机ECU读取发动机负载率；

步骤S32：将所述发动机负载率与预设值进行比较，如果所述发动机负载率大于所述预设值，则转步骤S33；否则转步骤S34；

步骤S33：判定超出发动机输出功率允许范围；

步骤S34：检测外负载功率，并将外负载功率除以发动机最大允许输出功率，得到两者的比值；

步骤S35：将所述比值与所述预设值进行比较，如果所述比值大于所述预设值，则转步骤S33；否则转步骤S36；步骤S36：判定没有超出发动机输出功率允许范围。

优选地，通过选择开关来选择是否可以在高速档位运行。从而，在选择开关设置在“不允许以高速档位运行”的位置时，以节能为优先考虑，即使将目标泵送速度选择为高速档位，也不允许以超过最大经济转速的速度运行。有利的是，在此情况下，将发动机速度设置为最大经济转速。在选择开关设置在“允许以高速档位运行”的位置时，以效率(泵送速度)为优先考虑，在将目标泵送速度选择为高速档位的情况下，将发动机速度设置为高于最大经济转速的转速。当然，如果在以高于最大经济转速的转速(例如，最大发动机运行转速)运行的情况下，超出功率允许范围，则也将调节发动机转速与油泵排量，以满足功率允许范围的要求。

优选地，如果以所述高速档位对应的所需最小发动机转速运行的状态超出发动机输出功率允许范围，发出报警信号。从而，能够提醒操作者，尽管已经设置了较高的目标泵送速度，但是，该较高的目标泵送速度是无法实现的，泵送系统的实际泵送速度低于目标泵送速度。以便操作者更好地协调物料准备、混凝土搅拌等工序的同步。

希望保证泵送系统在设定最大工作速度(最大理论泵送速度)下能够工作。对于泵车系统来说，

发动机输出功率＝负载功率+外部功率损失；

负载功率＝主系统流量*主系统压力+辅助功能功率

而发动机输出功率受到自身特性的限制，外部功率损失基本恒定，辅助功能功率基本变化不大，则主系统流量受制于主系统压力。而主系统压力则和混凝土标号、管路摩擦、油温等多个因素有关。

本发明以两种方式确定系统的工作状态是否超出发动机输出功率允许范围。

首先，就是通过主系统压力传感器反馈的负载情况，通过上述公式推算出当前负载功率。如果当前负载功率与发动机最大允许输出功率的比值超出设定值(例如75％)，则判定当前工作状态超出发动机输出功率允许范围。

其次，可以直接通过发动机总线读出来的负载率，如果负载率超出设定值(例如75％)，则判定当前工作状态超出发动机输出功率允许范围。

将上述两种方式结合，能够更加准确有效地判断系统的状态。

泵送装置具有最大泵送速度，在实际使用中设置的目标泵送速度不能超过该最大泵送速度。为了实现节能，所述最大泵送速度所对应的所需最小发动机转速位于发动机经济转速区间内，从而能够以节能方式运行。这种泵送控制方式能够较好地实现节能效果，但是最大泵送速度受到发动机经济转速区间的限制，没有充分利用发动机的性能来提高泵送速度。

采用该发明后，相比现有技术具有以下优势：即能够充分利用发动机性能来实现较大的泵送最大理论排量，同时兼顾了最佳的节油效果。而且，可以将快速泵送方式处理成自动或者手动，能够让客户自行选择，这样一来，泵送在油耗和效率方面的取舍更加灵活和主动。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种泵送控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤S1：获取发动机经济转速区间；

步骤S2：获取目标泵送速度；

步骤S3：判断在发动机经济转速区间内以最大油泵排量是否能够满足目标泵送速度的要求，如果能则转步骤S4，否则转步骤S5；

步骤S4：使得发动机在发动机经济转速区间内运行；

步骤S5：使得发动机以高于最大经济转速的转速运行。

2.如权利要求1所述的泵送控制方法，其特征在于，将泵送速度设置为包括高速档位和节能档位，所述节能档位对应的发动机转速小于等于所述最大经济转速，所述高速档位对应的发动机转速大于所述最大经济转速。

3.如权利要求2所述的泵送控制方法，其特征在于，在所述所述节能档位，将发动机负载率控制在65％至85％的范围内。

4.如权利要求2所述的泵送控制方法，其特征在于，所述高速档位为一个，所述高速档位的发动机转速设置为最大发动机运行转速。

5.如权利要求3所述的泵送控制方法，其特征在于，对于所述节能档位，以发动机负载率为75％的目标进行节能匹配控制。

6.如权利要求2所述的泵送控制方法，其特征在于，在高速档位，如果发动机负载功率超出发动机输出功率允许范围，将发动机转速调整至所述最大经济转速，然后判断发动机负载功率是否超出发动机输出功率允许范围，如果仍超出，则降低油泵排量，直至满足发动机输出功率允许范围。

7.如权利要求6所述的泵送控制方法，其特征在于，以下述方法判断发动机负载功率是否超出发动机输出功率允许范围：

检测外负载功率，并将外负载功率除以发动机最大允许输出功率，如果得到的比值小于等于预设值，则判定没有超出发动机输出功率允许范围，否则判定超出发动机输出功率允许范围；或者

通过发动机ECU读取发动机负载率，如果所述发动机负载率小于等于所述预设值，则判定没有超出发动机输出功率允许范围，否则判定超出发动机输出功率允许范围。

8.如权利要求6所述的泵送控制方法，其特征在于，以下述方法判断发动机负载功率是否超出发动机输出功率允许范围：

通过发动机ECU读取发动机负载率；

检测外负载功率，并将外负载功率除以发动机最大允许输出功率，得到两者的比值；

在发动机负载率和所述比值都小于预设值的情况下，判定没有超出发动机输出功率允许范围；否则判定超出发动机输出功率允许范围。

9.如权利要求2-8中任一项所述的泵送控制方法，其特征在于，通过选择开关来选择是否可以在所述高速档位运行。

10.如权利要求2-8中任一项所述的泵送控制方法，其特征在于，在所述高速档位，如果发动机负载功率超出发动机输出功率允许范围，则发出报警信号。