CN107044147A - 一种电喷发动机轮式液压挖掘机行驶控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电喷发动机轮式液压挖掘机行驶控制系统及控制方法，在电喷发动机轮式液压挖掘机行驶过程中，主机控制器ECU采集油门踏板的行程信号、方向机的行驶档位信号、马达的压力信号、主泵的压力信号、停车制动按钮信号，通过CAN总线采集发动机控制器ECM发送的转速信号,对主泵比例电磁阀、马达比例电磁阀电流进行控制，通过CAN总线对发动机油门、发动机扭矩进行控制，本发明在主泵与发动机的功率匹配及特性匹配、不同工况负载与主泵的功率匹配、不同工况与发动机的扭矩匹配、不同工况与马达的扭矩匹配上更好，因而更节能、适应恶劣路况的能力更强、行驶更平稳、驾驶舒适性更好，避免因用户在忘了停车制动已按下时行驶机器造成发动机憋熄火等优点。

Description

一种电喷发动机轮式液压挖掘机行驶控制系统及控制方法
技术领域
本发明专利涉及一种电喷发动机轮式液压挖掘机行驶控制系统及控制方法，属于轮式液压挖掘机控制系统技术领域。
背景技术
目前，国内轮式挖掘机在行驶控制方面普遍未作专门控制，做得较好的就是借用履带挖机的控制策略，对泵与发动机的功率匹配采取固定转速下的功率匹配及极限功率控制。但在行驶时，司机不可能及时更改油门档位，所以在行驶前需先把油门调到某一档位，在某一发动机转速下工作。未对行驶区别于挖掘的特殊性及行驶时各工况及高速档和低速档对扭矩、速度、平稳性需求及油耗进行分析，分别进行匹配控制，未对发动机的油耗特性进行分析应用。因此行驶时的发动机功率利用率很低，油耗高，行驶平稳性也差，若用户在忘了停车制动已按下时行驶机器，会造成发动机憋熄火。
进口轮挖采用油门踏板行程与发动机转速关联，或者再加上检查行走泵压力参与对发动机转速及泵限制功率的控制，对行驶速度与发动机功率进行了匹配，但也未区分行驶时的各种工况及对等油耗特性进行分析利用，比如颠簸路面、泥泞路面、爬坡等。另外，若脚抖动时会造成油门及液压系统抖动，所以也还有不少的燃油浪费，行驶平稳性也还不高，所以现有的电喷发动机轮式液压挖掘机行驶控制方法还是不够完善。
发明内容
本发明的目的是：区分平路、爬坡、恶劣路面、不同车速等不同工况下的功率需求、扭矩需求，分别采取不同的控制策略，并使负载与发动机匹配在油耗曲线上的合适区域，使马达扭矩随工况调整, 避免脚抖动造成行驶抖动；以提高负载、主泵、马达、发动机之间的功率及特性匹配，降低油耗，提高恶劣工况时的系统平稳性及驱动能力，提高驾驶的舒适性，避免因用户在忘了停车制动已按下时行驶机器造成发动机憋熄火，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：一种电喷发动机轮式液压挖掘机行驶控制系统，包括主机控制器ECU，所述主机控制器ECU通过导线与发动机总成、停车制动按钮、仪表、方向机、油门踏板和作业行驶模式开关相连接、所述发动机总成通过联轴器与主泵相连接，主泵通过液压油路与马达相连接，在主泵上设置有行驶泵压力变送器和主泵比例电磁阀，在马达上设置有马达比例电磁阀，所述主泵比例电磁阀和马达比例电磁阀通过导线与主机控制器ECU相连接。
所述发动机总成包括发动机控制器ECM、传感器和燃油喷射系统，发动机控制器ECM通过导线分别与传感器和燃油喷射系统相连接。
所述传感器包括水温信号传感器、机油压力传感器、歧管温度传感器、海拔高度传感器和转速信号传感器。
所述燃油喷射系统包括油门调节、扭矩调节、和调速率调节。
一种电喷发动机轮式液压挖掘机行驶控制系统的控制方法，在电喷发动机轮式液压挖掘机行驶过程中，将作业行驶模式开关选择为行驶模式后，主机控制器ECU采集油门踏板的行程信号、方向机的行驶档位信号、马达的压力信号、主泵的压力信号、停车制动按钮信号，通过CAN总线采集发动机控制器ECM发送的转速信号,对主泵比例电磁阀、马达比例电磁阀电流进行控制，通过CAN总线对发动机油门、发动机扭矩进行控制。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明在主泵与发动机的功率匹配及特性匹配、不同工况负载与主泵的功率匹配、不同工况与发动机的扭矩匹配、不同工况与马达的扭矩匹配上更好，因而更节能、适应恶劣路况的能力更强、行驶更平稳、驾驶舒适性更好，避免因用户在忘了停车制动已按下时行驶机器造成发动机憋熄火等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的控制原理图；
图3为主泵与发动机联合工作点曲线图；
图4为发动机油耗曲线图；
图5为发动机不同扭矩及调速率曲线图；
附图标记说明：1-主机控制器ECU，2-发动机总成，3-停车制动按钮，4-仪表，5-方向机，6-油门踏板，7-作业行驶模式开关7，8-主泵，9-马达，10-马达比例电磁阀，11-行驶泵压力变送器 ，12-主泵比例电磁阀，13-传感器，14-燃油喷射系统，15-发动机控制器ECM。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的限制。
本发明的实施例：一种电喷发动机轮式液压挖掘机行驶控制系统，包括主机控制器ECU1，所述主机控制器ECU1通过导线与发动机总成2、停车制动按钮3、仪表4、方向机5、油门踏板6和作业行驶模式开关7相连接、所述发动机总成4通过联轴器与主泵8相连接，主泵8通过液压油路与马达9相连接，在主泵8上设置有行驶泵压力变送器11和主泵比例电磁阀12，在马达9上设置有马达比例电磁阀10，所述主泵比例电磁阀12和马达比例电磁阀10通过导线与主机控制器ECU1相连接。
所述发动机总成4包括发动机控制器ECM15、传感器13和燃油喷射系统14，发动机控制器ECM15通过导线分别与传感器13和燃油喷射系统14相连接。
所述传感器13包括水温信号传感器、机油压力传感器、歧管温度传感器、海拔高度传感器和转速信号传感器。
所述燃油喷射系统14包括油门调节、扭矩调节、和调速率调节，具体的调节由主机控制器ECU向发动机控制器ECM发指令，ECM再控制燃油喷射系统控制喷油量、喷油时间等来实现。
一种电喷发动机轮式液压挖掘机行驶控制系统的控制方法，在电喷发动机轮式液压挖掘机行驶过程中，将作业行驶模式开关选择为行驶模式后，主机控制器ECU采集油门踏板的行程信号、方向机的行驶档位信号、马达的压力信号、主泵的压力信号、停车制动按钮信号，通过CAN总线采集发动机控制器ECM发送的转速信号,对主泵比例电磁阀、马达比例电磁阀电流进行控制，通过CAN总线对发动机油门、发动机扭矩进行控制。
主机控制器ECU1，（Electronic Control Unit）电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器。它和普通的电脑一样,由微处理器（CPU）、存储器（ROM、、RAM）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及整形、驱动等大规模集成电路组成。用一句简单的话来形容就是“ECU就是汽车的大脑”。
发动机引擎控制器ECM15， (Engine ControlModule引擎控制器） 就像引擎的灵魂一样，控制整个引擎的运转。
本发明中油门踏板6使用电子踏板，踏板行程与发动机转速及主泵比例阀电流分多段对应，每段的发动机转速及泵电流固定，但踏板刚踩下与踩到底时的变化较平稳，使速度需求与发动机功率匹配、使行驶起动时平稳起动，消除安全隐患。电子油门踏板6的使用使得动作响应比液压踏板迅速，操作感更好，反应更灵敏。
对应于油门踏板6的每个发动机转速段的转速及主泵比例电磁阀12按如下原则设置：根据等油耗曲线，使额定负载下，泵与发动机联合工作点处于最小耗油率点与最大功率点之间，同时还要避开耗油率突增的区域，当踏板行程的变化量超过一定值时，才切换转速及电流段数值。
比如在油门踏板行程信号的第n区间段，平坦硬路上，理论车速是a公里/小时，行驶马达需提供b千瓦功率，泵需向马达提供c千瓦功率，泵需向发动机索取d千瓦功率，发动机在d千瓦功率下处于最小耗油率点与最大功率点之间的一个转速选择为e转/分钟，泵在e转速下变量点功率为c千瓦时对应的泵比例阀电流为f毫安。那么，在油门踏板行程的第n区间段内，泵比例阀电流设置为固定的f毫安，发动机转速设置为固定的e转/分钟。之所以分段且在段内设置为固定的，是为了避免系统随着脚的偶尔抖动而频繁调节。
若e转速正好处于图4中1400转处，则要修改区间段划分，使e转速避开1400转处，因该转速处，发动机的耗油率大幅增高。
行驶过程中，检查发动机实时转速及主泵压力，计算转速变化值，当超过设定掉速值时，根据变化趋势减小或增大行驶泵限制功率，使泵与发动机匹配更好，更节能，行驶更平稳。
使用马达比例电磁阀10的马达，使用压力变送器监测行驶马达负载端压力，当压力在对应于爬一定角度以上坡或一定程度以上颠簸路面的压力期间时，降低马达变量点，以迅速获得增强的扭矩、稳定的工况，但牺牲一定的速度。当压力在对应于打滑工况的压力期间时，降低马达变量点，以迅速获得增强的扭矩，有利于爬出泥沼。
高速档全程及低速档且马达压力低于一定值时，使用发动机较低的扭矩曲线1控制（如图5所示），低速档且马达压力高于一定值时，使用发动机100%扭矩曲线控制（如图5所示）。使得在低功率需求时，发动机不必付出全部的消耗，降低耗油量。
当检测到停车制动按钮按下时，切断行驶档位手柄电源，操作行驶无效。
本发明控制时的控制策略：
1、油门踏板6的踏板行程与发动机转速及主泵比例电磁阀12电流分多段对应，每段的发动机转速及泵电流固定，但踏板刚踩下与踩到底时的变化较平稳。
2、对应于油门踏板的每个发动机转速段的转速及主泵比例电磁阀12电流按如下原则设置：根据等油耗曲线（如图4），使额定负载下，主泵与发动机联合工作点处于最小耗油率点（图3中STUV线段）与最大功率点（图3中ABCD线段）之间（图3中AEFG线段），同时还要避开耗油率突增的区域。当踏板行程的变化量超过一定值时，才切换转速及电流段数值。
3、行驶过程中，监测发动机实时转速及主泵压力，计算转速变化值，当超过设定掉速值时，根据变化趋势减小或增大行驶泵限制功率。
4、监测行驶马达负载端压力。当压力在对应于爬一定角度以上坡或一定程度以上颠簸路面的压力期间时，降低马达变量点。当压力在对应于打滑工况的压力期间时，降低马达变量点。
5、高速档全程及低速档且马达压力低于一定值时，使用发动机较低的扭矩曲线1控制（图5所示），低速档且马达压力高于一定值时，使用发动机100%扭矩曲线控制（图5所示）。
6、当检测到停车制动按钮按下时，切断行驶档位手柄电源。

Claims (5)

1.一种电喷发动机轮式液压挖掘机行驶控制系统，包括主机控制器ECU（1），其特征在于：所述主机控制器ECU（1）通过导线与发动机总成（2）、停车制动按钮（3）、仪表（4）、方向机（5）、油门踏板（6）和作业行驶模式开关（7）相连接、所述发动机总成（4）通过联轴器与主泵（8）相连接，主泵（8）通过液压油路与马达（9）相连接，在主泵（8）上设置有行驶泵压力变送器（11）和主泵比例电磁阀（12），在马达（9）上设置有马达比例电磁阀（10），所述主泵比例电磁阀（12）和马达比例电磁阀（10）通过导线与主机控制器ECU（1）相连接。
2.根据权利要求1所述的电喷发动机轮式液压挖掘机行驶控制系统，其特征在于： 所述发动机总成（4）包括发动机控制器ECM（15）、传感器（13）和燃油喷射系统（14），发动机控制器ECM（15）通过导线分别与传感器（13）和燃油喷射系统（14）相连接。
3.根据权利要求2所述的电喷发动机轮式液压挖掘机行驶控制系统，其特征在于：所述传感器（13）包括水温信号传感器、机油压力传感器、歧管温度传感器、海拔高度传感器和转速信号传感器。
4.根据权利要求2所述的电喷发动机轮式液压挖掘机行驶控制系统，其特征在于： 所述燃油喷射系统（14）包括油门调节、扭矩调节、和调速率调节。
5.一种如权利要求1所述的电喷发动机轮式液压挖掘机行驶控制系统的控制方法，其特征在于：在电喷发动机轮式液压挖掘机行驶过程中，将作业行驶模式开关选择为行驶模式后，主机控制器ECU采集油门踏板的行程信号、方向机的行驶档位信号、马达的压力信号、主泵的压力信号、停车制动按钮信号，通过CAN总线采集发动机控制器ECM发送的转速信号,对主泵比例电磁阀、马达比例电磁阀电流进行控制，通过CAN总线对发动机油门、发动机扭矩进行控制。
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