CN106468166A - 旋挖钻机节能方法、系统和旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种旋挖钻机节能方法、系统和旋挖钻机。该方法包括：接收用户输入的节能工作模式；根据所述节能工作模式，确定与所述节能工作模式相对应的发动机控制指令、液压泵控制指令和动力头马达控制指令；将发动机控制指令、液压泵控制指令和动力头马达控制指令分别发送给发动机、液压泵和动力头马达，以控制发动机、液压泵和动力头马达分别工作在与所述节能工作模式相对应的工作参数下。本发明通过设置多个节能工作模式，每个模式下从“发动机-液压泵-动力头马达”整体角度考虑，对发动机转速、泵排量和马达排量进行最优化设置，从而能够实现动力头动力输出和发动机燃油消耗的最优化。

Description

旋挖钻机节能方法、系统和旋挖钻机

技术领域

本发明涉及工程机械节能领域，特别涉及一种旋挖钻机节能方法、系统和旋挖钻机。

背景技术

在基础工程施工中，旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的大型基础施工机械设备，广泛用于市政建设、公路桥梁、高层建筑等地基施工工程。随着国家和社会不断倡导推进节能环保技术，旋挖钻机用户也越来越关心整机油耗和燃油成本。

目前，旋挖钻机普遍采用“发动机-液压泵-多路阀-动力头马达”的动力传动形式，其中发动机多为电子旋钮式电控发动机，能够根据电子旋钮调节转速；液压泵多为带越权控制的恒功率变量泵，可以有效减少泵溢流损失；动力头马达多为变量马达，能够应对不同工况的负载变化。发动机转速、泵和马达排量的变化都会对整机动力输出和燃油消耗产生影响，如何协调发动机、液压泵和动力头马达，保证整机动力输出的同时降低燃油消耗量是目前旋挖钻机节能的难点课题。

现有技术通常对泵和发动机进行匹配控制，节能控制策略为设置不同的压力门限值和与之相对应的发动机转速，根据液压系统压力自动选择发动机目标转速，并根据发动机实际转速与目标转速的差值对泵功率进行调节。

现有技术仅局限于发动机和液压泵的功率匹配控制，通过降低发动机转速来实现节能目的，未将动力头马达纳入控制范围，尤其是未考虑发动机转速降低后对动力头输出转速的影响，会导致作业效率降低的负面影响。

发明内容

鉴于以上技术问题，本发明提供了一种旋挖钻机节能方法、系统和旋挖钻机，能够实现动力头动力输出和发动机燃油消耗的最优化。

根据本发明的一个方面，提供一种旋挖钻机节能方法，包括：

接收用户输入的节能工作模式；

根据所述节能工作模式，确定与所述节能工作模式相对应的发动机控制指令、液压泵控制指令和动力头马达控制指令；

将发动机控制指令、液压泵控制指令和动力头马达控制指令分别发送给发动机、液压泵和动力头马达，以控制发动机、液压泵和动力头马达分别工作在与所述节能工作模式相对应的工作参数下。

在本发明的一个实施例中，将发动机控制指令发送给发动机，以控制发动机工作在与所述节能工作模式相对应的工作参数下的步骤包括：

将发动机控制指令发送到发动机，以控制发动机工作在与所述节能工作模式相对应的发动机工作参数下，其中，所述发动机控制指令为转速控制指令或油门开度控制指令或电压信号控制指令。

在本发明的一个实施例中，将发动机控制指令发送到发动机，以控制发动机工作在与所述节能工作模式相对应的发动机工作参数下的步骤包括：

将转速控制指令发送到发动机电控单元的转速信号端口，使得发动机选择与所述转速控制指令对应的转速曲线进行工作，其中，发动机电控单元中存储有转速控制指令与转速曲线的对应关系表。

在本发明的一个实施例中，将发动机控制指令发送到发动机，以控制发动机工作在与所述节能工作模式相对应的发动机工作参数下的步骤包括：

将油门开度控制指令或电压信号控制指令发送到发动机电控单元的油门信号端口，使得发动机在相应油门开度下进行工作，其中，发动机电控单元中存储有油门开度控制指令、电压信号控制指令与油门开度的对应关系表。

在本发明的一个实施例中，确定与所述节能工作模式相对应的液压泵控制指令之后，所述方法还包括：

根据液压泵控制指令确定与所述液压泵控制指令相对应的泵特性曲线，其中，所述泵特性曲线与对应发动机工作参数下的发动机扭矩相匹配；

将液压泵控制指令发送给液压泵，以控制液压泵工作在与所述节能工作模式相对应的工作参数下的步骤包括：

将所述液压泵控制指令发送到液压泵，以控制液压泵工作在与所述节能工作模式相对应的泵特性曲线下。

在本发明的一个实施例中，确定与所述节能工作模式相对应的动力头马达控制指令之后，所述方法还包括：

根据动力头马达控制指令确定与所述动力头马达控制指令相对应的动力头马达排量-压力控制曲线；

将动力头马达控制指令发送给动力头马达，以控制动力头马达工作在与所述节能工作模式相对应的工作参数下的步骤包括：

将动力头马达控制指令发送给动力头马达，以控制动力头马达工作在与所述节能工作模式相对应的动力头马达排量-压力控制曲线下。

根据本发明的另一方面，提供一种旋挖钻机节能系统，包括模式选择单元和控制器，其中：

模式选择单元，用于接收用户输入的节能工作模式，并将所述节能工作模式发送给控制器；

控制器，用于根据所述节能工作模式，确定与所述节能工作模式相对应的发动机控制指令、液压泵控制指令和动力头马达控制指令；并将发动机控制指令、液压泵控制指令和动力头马达控制指令分别发送给发动机、液压泵和动力头马达，以控制发动机、液压泵和动力头马达分别工作在与所述节能工作模式相对应的工作参数下。

在本发明的一个实施例中，所述系统还包括发动机电控单元，其中：

控制器用于将发动机控制指令发送给发动机电控单元；

发动机电控单元，用于根据发动机控制指令，控制发动机工作在与所述节能工作模式相对应的发动机工作参数下。

在本发明的一个实施例中，在所述发动机控制指令为转速控制指令的情况下，控制器用于将转速控制指令发送到发动机电控单元的转速信号端口；发动机电控单元用于根据所述转速控制指令确定与所述转速控制指令相对应的转速曲线，以控制发动机工作在与所述转速控制指令相对应的转速曲线下。

在本发明的一个实施例中，在所述发动机控制指令为油门开度控制指令的情况下，控制器用于将油门开度控制指令发送到发动机电控单元的油门信号端口；发动机电控单元用于根据所述油门开度控制指令控制发动机工作在与所述油门开度控制指令相对应的油门开度下。

在本发明的一个实施例中，控制器用于根据液压泵控制指令确定与所述液压泵控制指令相对应的泵特性曲线，其中，所述泵特性曲线与对应发动机工作参数下的发动机扭矩相匹配；并将所述液压泵控制指令发送到液压泵，以控制液压泵工作在与所述节能工作模式相对应的泵特性曲线下。

在本发明的一个实施例中，控制器用于根据动力头马达控制指令确定与所述动力头马达控制指令相对应的动力头马达排量-压力控制曲线；并将所述动力头马达控制指令发送给动力头马达，以控制动力头马达工作在与所述节能工作模式相对应的动力头马达排量-压力控制曲线下。

根据本发明的另一方面，提供一种旋挖钻机节能系统，包括模式选择单元、控制器和发动机电控单元，其中：

模式选择单元，用于接收用户输入的节能工作模式；根据所述节能工作模式，确定与所述节能工作模式相对应的电压信号控制指令；并将所述电压信号控制指令发送给控制器和发动机电控单元的油门信号端口；

控制器，用于根据所述电压信号控制指令，确定与所述电压信号控制指令相对应的液压泵控制指令和动力头马达控制指令；并将液压泵控制指令和动力头马达控制指令分别发送给液压泵和动力头马达，以控制液压泵和动力头马达分别工作在与所述节能工作模式相对应的工作参数下；

发动机电控单元，用于根据所述电压信号控制指令，确定与所述电压信号控制指令相对应的油门开度，以控制发动机工作在与所述电压信号控制指令相对应的油门开度下。

在本发明的一个实施例中，控制器用于根据液压泵控制指令确定与所述液压泵控制指令相对应的泵特性曲线，其中，所述泵特性曲线与对应发动机工作参数下的发动机扭矩相匹配；并将所述液压泵控制指令发送到液压泵，以控制液压泵工作在与所述节能工作模式相对应的泵特性曲线下。

在本发明的一个实施例中，控制器用于根据动力头马达控制指令确定与所述动力头马达控制指令相对应的动力头马达排量-压力控制曲线；并动力头马达控制指令发送给动力头马达，以控制动力头马达工作在与所述节能工作模式相对应的动力头马达排量-压力控制曲线下。

根据本发明的另一方面，提供一种旋挖钻机，包括如上述任一实施例所述的旋挖钻机节能系统。

本发明通过设置多个节能工作模式，每个模式下从“发动机-液压泵-动力头马达”整体角度考虑，对发动机转速、泵排量和马达排量进行最优化设置，从而能够实现动力头动力输出和发动机燃油消耗的最优化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明旋挖钻机节能系统第一实施例的示意图。

图2为本发明旋挖钻机节能系统第二实施例的示意图。

图3为本发明旋挖钻机节能系统第三实施例的示意图。

图4为本发明一个实施例中泵特性曲线的示意图。

图5为本发明一个实施例中动力头马达压力-排量特性曲线的示意图。

图6为本发明旋挖钻机节能系统第四实施例的示意图。

图7为本发明旋挖钻机节能系统第五实施例的示意图。

图8为本发明旋挖钻机节能方法一个实施例的示意图。

图9为本发明旋挖钻机节能方法另一实施例的示意图。

图10为本发明旋挖钻机节能方法又一实施例的示意图。

具体实施方式

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本发明旋挖钻机节能系统第一实施例的示意图。如图1所示，旋挖钻机节能系统包括模式选择单元100、控制器200、发动机300、液压泵400和动力头马达500，其中：

模式选择单元100与控制器200连接，控制器200还分别与发动机300、液压泵400和动力头马达500连接。

模式选择单元100，用于接收用户输入的节能工作模式，并将所述节能工作模式发送给控制器200。

本发明上述实施例中，模式选择单元100设置有多种节能工作模式。

在本发明的一个具体实施例中，模式选择单元100内设置有“H”、“M”和“L”三种节能工作模式，分别代表高速、中速和低速节能工作模式，即分别代表高转速、中转速和低转速节能工作模式。

在本发明的一个优选实施例中，模式选择单元可以为分别标有多种不同节能工作模式标记的模式选择按钮或旋钮。例如：模式选择单元可以为分别标有“H”、“M”和“L”标记的模式选择按钮或模式选择旋钮。

控制器200，用于根据所述节能工作模式，确定与所述节能工作模式相对应的发动机控制指令、液压泵控制指令和动力头马达控制指令；并将发动机控制指令、液压泵控制指令和动力头马达控制指令分别发送给发动机300、液压泵400和动力头马达500，以控制发动机300、液压泵400和动力头马达500分别工作在与所述节能工作模式相对应的工作参数下。

在本发明的一个实施例中，所述工作参数包括发动机的转速曲线、发动机转速、油门开度；液压泵的液压泵压力-液压泵排量曲线、泵排量；动力头马达的动力头马达排量-压力控制曲线、动力头马达排量等。

本发明上述实施例中，对于每种节能工作模式，控制器200内预先设置有与该节能工作模式向对应的发动机控制指令、液压泵控制指令和动力头马达控制指令。

在本发明的一个实施例中，控制器200可以用于将发动机控制指令发送给发动机300，以控制发动机30工作在与所述节能工作模式相对应的发动机转速下；将发动机控制指令发送给液压泵400，以控制发动机30工作在与所述节能工作模式相对应的液压泵排量下；将发动机控制指令发送给动力头马达500，以控制发动机30工作在与所述节能工作模式相对应的动力头马达排量下。

图2为本发明旋挖钻机节能系统第二实施例的示意图。与图1所示实施例相比，在图2所示实施例中，所述系统还可以包括发动机电控单元600，其中：

控制器200与发动机电控单元600连接，发动机电控单元600与发动机300连接。

控制器200用于将发动机控制指令发送给发动机电控单元600。

发动机电控单元600，用于根据发动机控制指令，控制发动机工作在与所述节能工作模式相对应的发动机工作参数下。

在本发明的一个实施例中，在所述发动机控制指令为转速控制指令或油门开度控制指令，由此可以相应地，控制发动机工作在与所述节能工作模式相对应的转速曲线或油门开度下。

图3为本发明旋挖钻机节能系统第三实施例的示意图。与图2所示实施例相比，在图3所示实施例中，控制器200与发动机电控单元600的转速信号端口610连接，其中：

所述发动机控制指令为转速控制指令。

控制器200具体可以用于将转速控制指令发送到发动机电控单元600的转速信号端口610；发动机电控单元600用于根据所述转速控制指令确定与所述转速控制指令相对应的转速曲线，以控制发动机工作在与所述转速控制指令相对应的转速曲线下。

在本发明的一个优选实施例中，控制器200与发动机电控单元600使用CAN(Controller Area Network,控制器局域网络)总线连接，控制器200发送CAN命令到相应的发动机CAN地址，选择相应的转速曲线。

例如：对于设置有“H”、“M”和“L”三种节能工作模式的具体实施例而言，发动机电控单元600内置有与“H”、“M”和“L”三种节能工作模式相对应的n1、n2和n3三条转速曲线，其中，n1、n2和n3位于油耗最优的最大扭矩点与最大功率点之间，且n1>n2>n3。

在本发明的一个优选实施例中，不同转速(例如n1、n2和n3)下发动机最大功率相等或相差不大，从而保证每种工作模式下，发动机的功率输出相当。

在本发明图1-图3任一实施例中，所述液压泵400可以为带有越权控制的为恒功率变量泵；控制器与恒功率变量泵连接。

在本发明图1-图3任一实施例中，控制器200可以用于根据液压泵控制指令确定与所述液压泵控制指令相对应的泵特性曲线，其中，所述泵特性曲线与对应发动机工作参数下的发动机扭矩相匹配；并将所述液压泵控制指令发送到液压泵，以控制液压泵工作在与所述节能工作模式相对应的泵特性曲线下。

例如：对于设置有“H”、“M”和“L”三种节能工作模式的具体实施例而言，控制器200内设有与“H”、“M”和“L”三种节能工作模式相对应的三个液压泵控制指令(泵控电信号)A1、A2和A3；泵控电信号A1、A2和A3分别对应p1-V1、p2-V2和p3-V3三条泵特性曲线。图4为本发明一个实施例中泵特性曲线(液压泵压力-液压泵排量曲线)的示意图。如图4所示，与n1、n2和n3转速下的发动机扭矩相匹配，三条泵特性曲线具有p1*V1<p2*V2<p3*V3的关系。

在本发明的一个优选实施例中，以公式P＝p*V*n/60(泵功率P单位为kW，液压泵排量V单位为ml/r，转速n单位为r/min)计算得出的不同模式下泵的功率上限值分别为P1、P2和P3，三者相等，或相差不大；且P1、P2和P3分别为转速n1、n2和n3下发动机最大功率的80％-85％，从而在充分利用发动机功率的同时，使发动机工作于稳定状态，不过载。

在本发明图1-图3任一实施例中，所述动力头马达可以为电控变量马达；控制器与电控变量马达连接。

在本发明图1-图3任一实施例中，控制器200可以用于根据动力头马达控制指令确定与所述动力头马达控制指令相对应的动力头马达排量-压力控制曲线；并将所述动力头马达控制指令发送给动力头马达，以控制动力头马达工作在与所述节能工作模式相对应的动力头马达排量-压力控制曲线下。

在本发明图1-图3任一实施例中，在压力不小于预定值的情况下，高速节能工作模式对应的动力头马达排量和低速节能工作模式对应的动力头马达排量相等；在压力小于预定值的情况下，高速节能工作模式对应的动力头马达排量大于低速节能工作模式对应的动力头马达排量。

例如：对于设置有“H”、“M”和“L”三种节能工作模式的具体实施例而言，控制器200内设有与“H”、“M”和“L”三种节能工作模式相对应的三个动力头马达排量-压力控制曲线K1、K2和K3。图5为本发明一个实施例中动力头马达压力-排量特性曲线的示意图。如图5所示，当压力高于某预定值时，K1＝K2＝K3，以保证大负载下动力头输出扭矩的最大化；当压力低于某预定值时，K1>K2>K3，以保证小负载下动力头输出转速的最优化。

在本发明图3所述实施例中，控制器200具体可以用于接收模式选择单元100发送的信号，判定所选的工作模式；并向发动机电控单元600发送控制指令选择相应的转速曲线；向液压泵400发送控制指令，选择相应的排量上限值；向动力头马达500发送控制指令，选择相应的排量特性。

更具体地，对于设置有“H”、“M”和“L”三种节能工作模式的具体实施例而言，控制器200可以用于接收模式选择单元的信号，对用户所选的工作模式进行判定；在所选工作模式为“H”的情况下，向发动机电控单元发送控制指令、使得发动机选择n1转速曲线，向液压泵发送控制指令A1、使得液压泵曲线设定为p1-v1，向动力头马达发送控制指令、设定马达特性曲线为K1；在所选工作模式为“M”的情况下，向发动机电控单元发送控制指令、使得发动机选择n2转速曲线，向液压泵发送控制指令A2、使得液压泵曲线设定为p2-v2，向动力头马达发送控制指令、设定马达特性曲线为K2；在所选工作模式为“L”的情况下，向发动机电控单元发送控制指令、使得发动机选择n3转速曲线，向液压泵发送控制指令、使得液压泵的排量上限设定为V3，向动力头马达发送控制指令、设定马达特性曲线为K3。

基于本发明上述实施例提供的旋挖钻机节能系统，通过设置多个节能工作模式，每个模式下从“发动机-液压泵-动力头马达”整体角度考虑，对发动机转速、泵排量和马达排量进行最优化设置，从而能够实现动力头动力输出和发动机燃油消耗的最优化。

图6为本发明旋挖钻机节能系统第四实施例的示意图。与图3所示实施例相比，在图6所示实施例中，控制器200与发动机电控单元600的油门信号端口620连接，其中：

所述发动机控制指令为油门开度控制指令。

控制器200用于将油门开度控制指令发送到发动机电控单元600的油门信号端口620；发动机电控单元600用于根据所述油门开度控制指令控制发动机工作在与所述油门开度控制指令相对应的油门开度下。

在本发明的一个实施例中，所述油门开度可以为油门开度百分比(0～100％)。

例如：对于设置有“H”、“M”和“L”三种节能工作模式的具体实施例而言，控制器200内设有与“H”、“M”和“L”三种节能工作模式相对应的三个油门开度T1、T2和T3。T1、T2和T3位于最大扭矩点油门开度和最大功率点油门开度之间，且T1>T2>T3。

控制器200具体可以用于接收模式选择单元的信号，对所选的工作模式进行判定；在所选工作模式为“H”的情况下，向发动机发送油门开度T1控制指令；在所选工作模式为“M”的情况下，控制器向发动机发送油门开度T2控制指令；在所选工作模式为“L”的情况下，控制器向发动机发送油门开度T3控制指令。

而图6实施例中对液压泵排量和动力头马达排量的控制可以采用与图1-图3实施例相同或类似的控制方式，这里不再详述。

由此，本发明上述实施例设置有多个节能工作模式，且在每个模式下从“发动机-液压泵-动力头马达”整体角度考虑，通过对油门开度的控制实现对发动机转速的调节，从而也可以实现对发动机转速、泵排量和马达排量的最优化设置，进而能够实现动力头动力输出和发动机燃油消耗的最优化。

图7为本发明旋挖钻机节能系统第五实施例的示意图。如图7所示，旋挖钻机节能系统，包括模式选择单元100、控制器200、发动机电控单元600、发动机300、液压泵400和动力头马达500，其中：

模式选择单元100与控制器200连接，控制器200还分别与液压泵400和动力头马达500连接，模式选择单元100还与发动机电控单元600的油门信号端口620连接。

模式选择单元100，用于接收用户输入的节能工作模式；根据所述节能工作模式，确定与所述节能工作模式相对应的电压信号控制指令；并将所述电压信号控制指令发送给控制器200和发动机电控单元600的油门信号端口620。

例如：对于设置有“H”、“M”和“L”三种节能工作模式的具体实施例而言，模式选择单元100具体用于根据“H”、“M”和“L”三种工作模式，相应地输出为三个不同电压信号控制指令(例如V1、V2和V3的三组电压信号)，且V1>V2>V3。

模式选择单元100具体可以用于当用户选择“H”时，向控制器和发动机电控单元油门信号端口发送V1电压信号；当用户选择“M”时，向控制器和发动机电控单元油门信号端口发送V2电压信号；当用户选择“L”时，模式选择单元向控制器和发动机电控单元油门信号端口发送V3电压信号。

控制器200，用于根据所述电压信号控制指令，对所选的节能工作模式进行判定；确定与所选的节能工作模式(所述电压信号控制指令)相对应的液压泵控制指令和动力头马达控制指令；并将液压泵控制指令和动力头马达控制指令分别发送给液压泵和动力头马达，以控制液压泵和动力头马达分别工作在与所述节能工作模式相对应的工作参数下。

发动机电控单元600，用于根据所述电压信号控制指令，确定与所述电压信号控制指令相对应的油门开度，以控制发动机工作在与所述电压信号控制指令相对应的油门开度下。

而图7实施例中对液压泵排量和动力头马达排量的控制可以采用与图1-图3实施例相同或类似的控制方式，这里不再详述。

本发明上述实施例设置有多个节能工作模式，且在每个模式下从“发动机-液压泵-动力头马达”整体角度考虑，通过电压信号控制指令确定油门开度，进而对油门开度的控制实现对发动机转速的调节，从而也可以实现对发动机转速、泵排量和马达排量的最优化设置，以实现动力头动力输出和发动机燃油消耗的最优化。

根据本发明的另一方面，提供一种旋挖钻机，包括如上述任一实施例所述的旋挖钻机节能系统。

基于本发明上述实施例提供的旋挖钻机，其旋挖钻机节能系统通过设置多个节能工作模式，每个模式下从“发动机-液压泵-动力头马达”整体角度考虑，对发动机转速、泵排量和马达排量进行最优化设置，从而能够实现动力头动力输出和发动机燃油消耗的最优化。

图8为本发明旋挖钻机节能方法一个实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明上述任一实施例所述的旋挖钻机节能系统执行。如图8所示，所述方法包括：

步骤81，接收用户输入的节能工作模式。

步骤82，根据所述节能工作模式，确定与所述节能工作模式相对应的发动机控制指令、液压泵控制指令和动力头马达控制指令。

步骤83，将发动机控制指令、液压泵控制指令和动力头马达控制指令分别发送给发动机300、液压泵400和动力头马达500，以控制发动机300、液压泵400和动力头马达500分别工作在与所述节能工作模式相对应的工作参数下。

图9为本发明旋挖钻机节能方法另一实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明上述任一实施例所述的旋挖钻机节能系统执行。如图9所示，所述方法包括：

步骤91，接收用户输入的节能工作模式。

步骤92，根据所述节能工作模式，确定与所述节能工作模式相对应的发动机控制指令、液压泵控制指令和动力头马达控制指令。

步骤93，将发动机控制指令发送到发动机，以控制发动机工作在与所述节能工作模式相对应的发动机工作参数下，其中，所述发动机控制指令为转速控制指令或油门开度控制指令或电压信号控制指令。

在本发明的一个实施例中，步骤93可以包括：将转速控制指令发送到发动机电控单元600的转速信号端口610，使得发动机选择与所述转速控制指令对应的转速曲线进行工作，其中，发动机电控单元600中存储有转速控制指令与转速曲线的对应关系表。

在本发明的另一实施例中，步骤93可以包括：将油门开度控制指令或电压信号控制指令发送到发动机电控单元600的油门信号端口620，使得发动机在相应油门开度下进行工作，其中，发动机电控单元600中存储有油门开度控制指令、电压信号控制指令与油门开度的对应关系表。

步骤94，根据液压泵控制指令确定与所述液压泵控制指令相对应的泵特性曲线，其中，所述泵特性曲线与对应发动机工作参数下的发动机扭矩相匹配。

步骤95，将所述液压泵控制指令发送到液压泵，以控制液压泵工作在与所述节能工作模式相对应的泵特性曲线下。

步骤96，根据动力头马达控制指令确定与所述动力头马达控制指令相对应的动力头马达排量-压力控制曲线。

步骤97，将动力头马达控制指令发送给动力头马达，以控制动力头马达工作在与所述节能工作模式相对应的动力头马达排量-压力控制曲线下。

基于本发明上述实施例提供的旋挖钻机节能方法，通过设置多个节能工作模式，每个模式下从“发动机-液压泵-动力头马达”整体角度考虑，对发动机转速、泵排量和马达排量进行最优化设置，从而能够实现动力头动力输出和发动机燃油消耗的最优化。

下面通过具体示例对本发明的旋挖钻机节能方法进行说明：

图10为本发明旋挖钻机节能方法又一实施例的示意图。选的，本实施例可由本发明上述图3实施例所述的旋挖钻机节能系统执行。

在图3所示的实施例中，模式选择单元100与控制器200相连，模式选择单元100内设置有“H”、“M”和“L”三种节能工作模式，分别代表高速、中速和低速节能工作模式。

发动机电控单元600与控制器200相连，与“H”、“M”和“L”三种节能工作模式相对应，发动机电控单元600内置有n1、n2和n3三条转速曲线。n1、n2和n3位于油耗最优的最大扭矩点与最大功率点之间，且n1>n2>n3。

液压泵400与控制器200相连，为带有越权控制的恒功率变量泵。与“H”、“M”和“L”三种节能工作模式相对应，控制器200内设有三个泵控电信号A1、A2和A3，分别对应p1-V1、p2-V2和p3-V3三条泵特性曲线。与n1、n2和n3转速下的发动机扭矩相匹配，三条泵特性曲线具有p1*V1<p2*V2<p3*V3的关系。泵特性曲线如图4所示。

动力头马达500与控制器200相连，为电控变量马达。与“H”、“M”和“L”三种节能工作模式相对应，控制器内设有三个动力头马达排量-压力控制曲线K1、K2和K3。动力头马达压力-排量特性曲线如图5所示。

控制器200，用于接收模式选择单元100发送的信号，判定所选的工作模式；并向发动机电控单元600发送控制指令选择相应的转速曲线；向液压泵400发送控制指令，选择相应的排量上限值；向动力头马达500发送控制指令，选择相应的排量特性。

如图10示，所述旋挖钻机节能方法可以包括：

步骤101，控制器接收模式选择单元的信号，对用户所选的工作模式进行判定。

步骤102，判断用户所选的工作模式是否为“H”。若所选工作模式为“H”，则执行步骤104；否则，若所选工作模式不是“H”，则执行步骤103。

步骤103，判断用户所选的工作模式是否为“M”。若所选工作模式为“M”，则执行步骤107；否则，若所选工作模式不是“M”，即，所选工作模式为“L”，则执行步骤110。

步骤104，控制器向发动机电控单元发送控制指令，使得发动机选择n1转速曲线。

步骤105，控制器向液压泵发送控制指令A1，使得液压泵曲线设定为p1-v1。

步骤106，控制器向动力头马达发送控制指令，设定马达特性曲线为K1；之后结束，不再执行本实施例的其它步骤。

步骤107，控制器向发动机电控单元发送控制指令，使得发动机选择n2转速曲线。

步骤108，控制器向液压泵发送控制指令A2，使得液压泵曲线设定为p2-v2。

步骤109，控制器向动力头马达发送控制指令，设定马达特性曲线为K2；之后结束，不再执行本实施例的其它步骤。

步骤110，控制器向发动机电控单元发送控制指令，使得发动机选择n3转速曲线。

步骤111，控制器向液压泵发送控制指令，使得液压泵的排量上限设定为V3。

步骤112，控制器向动力头马达发送控制指令，设定马达特性曲线为K3。

在上面所描述的模式选择单元100、控制器200、发动机电控单元600等功能单元可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。

至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (15)

1.一种旋挖钻机节能方法，其特征在于，包括：

接收用户输入的节能工作模式；

根据所述节能工作模式，确定与所述节能工作模式相对应的发动机控制指令、液压泵控制指令和动力头马达控制指令；

将发动机控制指令、液压泵控制指令和动力头马达控制指令分别发送给发动机、液压泵和动力头马达，以控制发动机、液压泵和动力头马达分别工作在与所述节能工作模式相对应的工作参数下。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将发动机控制指令发送给发动机，以控制发动机工作在与所述节能工作模式相对应的工作参数下的步骤包括：

将发动机控制指令发送到发动机，以控制发动机工作在与所述节能工作模式相对应的发动机工作参数下，其中，所述发动机控制指令为转速控制指令或油门开度控制指令或电压信号控制指令。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将发动机控制指令发送到发动机，以控制发动机工作在与所述节能工作模式相对应的发动机工作参数下的步骤包括：

将转速控制指令发送到发动机电控单元的转速信号端口，使得发动机选择与所述转速控制指令对应的转速曲线进行工作，其中，发动机电控单元中存储有转速控制指令与转速曲线的对应关系表；

或者，

将油门开度控制指令或电压信号控制指令发送到发动机电控单元的油门信号端口，使得发动机在相应油门开度下进行工作，其中，发动机电控单元中存储有油门开度控制指令、电压信号控制指令与油门开度的对应关系表。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，确定与所述节能工作模式相对应的液压泵控制指令之后，所述方法还包括：

根据液压泵控制指令确定与所述液压泵控制指令相对应的泵特性曲线，其中，所述泵特性曲线与对应发动机工作参数下的发动机扭矩相匹配；

将液压泵控制指令发送给液压泵，以控制液压泵工作在与所述节能工作模式相对应的工作参数下的步骤包括：

将所述液压泵控制指令发送到液压泵，以控制液压泵工作在与所述节能工作模式相对应的泵特性曲线下。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，确定与所述节能工作模式相对应的动力头马达控制指令之后，所述方法还包括：

根据动力头马达控制指令确定与所述动力头马达控制指令相对应的动力头马达排量-压力控制曲线；

将动力头马达控制指令发送给动力头马达，以控制动力头马达工作在与所述节能工作模式相对应的工作参数下的步骤包括：

将动力头马达控制指令发送给动力头马达，以控制动力头马达工作在与所述节能工作模式相对应的动力头马达排量-压力控制曲线下。

6.一种旋挖钻机节能系统，其特征在于，包括模式选择单元和控制器，其中：

模式选择单元，用于接收用户输入的节能工作模式，并将所述节能工作模式发送给控制器；

控制器，用于根据所述节能工作模式，确定与所述节能工作模式相对应的发动机控制指令、液压泵控制指令和动力头马达控制指令；并将发动机控制指令、液压泵控制指令和动力头马达控制指令分别发送给发动机、液压泵和动力头马达，以控制发动机、液压泵和动力头马达分别工作在与所述节能工作模式相对应的工作参数下。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括发动机电控单元，其中：

控制器用于将发动机控制指令发送给发动机电控单元；

发动机电控单元，用于根据发动机控制指令，控制发动机工作在与所述节能工作模式相对应的发动机工作参数下。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，在所述发动机控制指令为转速控制指令的情况下，

控制器用于将转速控制指令发送到发动机电控单元的转速信号端口；

发动机电控单元用于根据所述转速控制指令确定与所述转速控制指令相对应的转速曲线，以控制发动机工作在与所述转速控制指令相对应的转速曲线下。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，在所述发动机控制指令为油门开度控制指令的情况下，

控制器用于将油门开度控制指令发送到发动机电控单元的油门信号端口；

发动机电控单元用于根据所述油门开度控制指令控制发动机工作在与所述油门开度控制指令相对应的油门开度下。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的系统，其特征在于，

控制器用于根据液压泵控制指令确定与所述液压泵控制指令相对应的泵特性曲线，其中，所述泵特性曲线与对应发动机工作参数下的发动机扭矩相匹配；并将所述液压泵控制指令发送到液压泵，以控制液压泵工作在与所述节能工作模式相对应的泵特性曲线下。

11.根据权利要求6-9中任一项所述的系统，其特征在于，

控制器用于根据动力头马达控制指令确定与所述动力头马达控制指令相对应的动力头马达排量-压力控制曲线；并将所述动力头马达控制指令发送给动力头马达，以控制动力头马达工作在与所述节能工作模式相对应的动力头马达排量-压力控制曲线下。

12.一种旋挖钻机节能系统，其特征在于，包括模式选择单元、控制器和发动机电控单元，其中：

模式选择单元，用于接收用户输入的节能工作模式；根据所述节能工作模式，确定与所述节能工作模式相对应的电压信号控制指令；并将所述电压信号控制指令发送给控制器和发动机电控单元的油门信号端口；

控制器，用于根据所述电压信号控制指令，确定与所述电压信号控制指令相对应的液压泵控制指令和动力头马达控制指令；并将液压泵控制指令和动力头马达控制指令分别发送给液压泵和动力头马达，以控制液压泵和动力头马达分别工作在与所述节能工作模式相对应的工作参数下；

发动机电控单元，用于根据所述电压信号控制指令，确定与所述电压信号控制指令相对应的油门开度，以控制发动机工作在与所述电压信号控制指令相对应的油门开度下。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，

控制器用于根据液压泵控制指令确定与所述液压泵控制指令相对应的泵特性曲线，其中，所述泵特性曲线与对应发动机工作参数下的发动机扭矩相匹配；并将所述液压泵控制指令发送到液压泵，以控制液压泵工作在与所述节能工作模式相对应的泵特性曲线下。

14.根据权利要求12或13所述的系统，其特征在于，

控制器用于根据动力头马达控制指令确定与所述动力头马达控制指令相对应的动力头马达排量-压力控制曲线；并动力头马达控制指令发送给动力头马达，以控制动力头马达工作在与所述节能工作模式相对应的动力头马达排量-压力控制曲线下。

15.一种旋挖钻机，其特征在于，包括如权利要求6-14中任一项所述的旋挖钻机节能系统。