CN107810299B - 工程机械的控制装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工程机械的控制装置及控制方法，本发明的实施例的工程机械的控制装置能够对在基于燃料消耗图降低发动机转速的情况下所预期的燃料消耗增益与在变更为燃料消耗图中包括的多个转矩线图中对应于被提供辅助动力的条件的转矩线图来选择适用的情况下所预期的燃料消耗增益进行比较，并以预期更大的燃料消耗增益的方法控制发动机。

Description

工程机械的控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及一种工程机械的控制装置及控制方法，尤其涉及一种在工程机械附加辅助动力装置时，能够以最优的燃料消耗量控制发动机的工程机械的控制装置及控制方法。
背景技术
通常，工程机械致力于减少降低燃料消耗量。
另外，在工程机械中具备能量储存装置，且能够利用能量储存装置中储存的能量实现辅助动力。辅助动力能够使发动机的负荷减轻。
一方面，就发动机而言，每个发动机的动态特性不尽相同。尤其，发动机的最优燃料消耗量有可能根据规定的发动机转速发生变化。
然而，根据以往公知的技术，以往的工程机械虽然可以减轻辅助动力作用于发动机的负荷来变更发动机转速，但存在无法实现对应于被变更的发动机转速的最优燃料消耗量的问题。
发明内容
技术课题
本发明的实施例提供一种在工程机械附加辅助动力装置以能够与从该辅助动力装置接受动力的辅助时实现的发动机转速对应地实现最优燃料消耗量的工程机械的控制装置及控制方法。
技术方案
根据本发明的实施例，工程机械的控制装置包括：电子控制杆，其生成要求信号；主控制器，其接收所述要求信号的输入，来生成转矩指令和先导信号；发动机控制装置，其接收所述转矩指令的输入，来生成发动机转速指令；发动机，其根据所述发动机转速指令进行动作；液压泵电机，其通过所述发动机进行工作来吐出工作油，或由所流入的工作油驱动来输出动力；主控阀控制器，其接收所述先导信号的输入，来控制用于控制所述作业装置的电子比例控制阀；以及辅助动力装置，其附加设置于所述发动机或所述液压泵电机来向所述发动机或所述液压泵电机提供辅助动力。在所述主控制器或所述发动机控制装置搭载有燃料消耗图。所述燃料消耗图包括相对于以多种条件设定的发动机转速的多个转矩线图和相对于发动机转速的燃料消耗量线图。另外，若从所述辅助动力装置提供所述辅助动力，则所述主控制器或所述发动机控制装置基于所述燃料消耗图降低所述发动机转速或变更为所述多个转矩线图中对应于被提供所述辅助动力的条件的转矩线图来选择适用。
在被提供所述辅助动力而降低所述发动机转速的情况下，可以将发动机转速降低相当于根据所述发动机转速指令的发动机转速值和当前发动机转速值的差的量。
所述主控制器或所述发动机控制装置可以对在基于所述燃料消耗图降低所述发动机转速的情况下所预期的燃料消耗增益与在变更为所述多个转矩线图中对应于被提供所述辅助动力的条件的转矩线图来选择适用的情况下所预期的燃料消耗增益进行比较，并以预期更大燃料消耗增益的方法控制所述发动机。
此外，根据本发明的实施例的一种工程机械的控制方法，运用包括相对于以多种条件设定的发动机转速的多个转矩线图和相对于发动机转速的燃料消耗量线图的燃料消耗图控制发动机，其包括：确认辅助动力的提供与否的步骤；计算在被提供所述辅助动力的情况下基于所述燃料消耗图降低所述发动机转速的情况下所预期的燃料消耗增益的步骤；计算在被提供所述辅助动力的情况下变更为所述多个转矩线图中对应于被提供所述辅助动力的条件的转矩线图来选择适用的情况下所预期的燃料消耗增益的步骤；以及对在降低所述发动机转速的情况与在变更所述转矩线图的情况下所预期的燃料消耗增益进行比较，并以预期更大燃料消耗增益的方法控制所述发动机的步骤。
在被提供所述辅助动力而降低所述发动机转速的情况下，可以将发动机转速降低相当于根据传递至所述发动机的发动机转速指令的发动机转速值和当前发动机转速值的差的量。
发明的效果
根据本发明的实施例，工程机械的控制装置及控制方法在从辅助动力装置接受动力的辅助时，若发动机转速被变更，则能够降低发动机转速或变更转矩曲线，从而能够实现对应于被变更的发动机转速的最优燃料消耗量。
附图说明
图1是用于说明本发明的一实施例的工程机械的控制装置及控制方法的图。
图2是用于说明本发明的另一实施例的工程机械的控制装置及控制方法的图。
图3是用于说明本发明的一实施例的工程机械的控制装置及控制方法中的燃料消耗图中相对于发动机转速的转矩线图的一例的图。
图4是用于说明本发明的一实施例的工程机械的控制装置及控制方法中的燃料消耗图中相对于发动机转速的燃料消耗量线图的一例的图。
具体实施方式
本发明的优点、特征以及达成这些的方法将在参照后面结合附图详细描述的实施例的过程中变得清楚。
下面参照附图对本发明的实施例进行详细说明。可以理解的是，以下说明的实施例仅为便于理解本发明而示例性地示出，可以以不同于此处说明的实施例进行各种变形来实施本发明。但是，当判断在说明本发明的过程中对相关公知功能或构成要素的具体说明不必要地使本发明的要旨不清楚时，省略该详细的说明和具体的图示。此外，为便于理解发明，附图并未按实际缩尺图示，且部分构成要素的大小可以被夸张地图示。
一方面，后述的术语是考虑在本发明中的功能而设定的术语，有可能会因制造商的意图或惯例而异，其定义应基于贯穿本说明书整体的内容而定义。
贯穿说明书整体的相同参照符号指相同的构成要素。
下面参照图1至图4对本发明的一实施例的工程机械的控制装置及控制方法进行说明。附图中图1是用于说明本发明的一实施例的工程机械的控制装置及控制方法的图。图2是用于说明本发明的另一实施例的工程机械的控制装置及控制方法的图。图3是用于说明本发明的一实施例的工程机械的控制装置及控制方法中的燃料消耗图中相对于发动机转速的转矩线图的一例的。图4是用于说明本发明的一实施例的工程机械的控制装置及控制方法中的燃料消耗图中相对于发动机转速的燃料消耗量线图的一例的图。
<实施例1>
本发明的实施例的工程机械的控制装置可以包括：电子控制杆1、主控制器2、发动机控制装置3、发动机4、液压泵电机5、主控阀控制器6以及辅助动力装置10。
电子控制杆1生成要求信号。更具体而言，作业人员可以为了使作业装置按照作业人员的意志工作而操作电子控制杆1。此时，电子控制杆1生成用于控制该作业装置的要求信号。
作为作业装置，例如，若该工程机械为挖掘机，则可以有用于使动臂的动臂缸、用于使斗杆工作的斗杆缸、用于使铲斗工作的铲斗缸、以及在连接有可选装置的情况下的该可选装置等。
另一方面，上述要求信号可以是用于使上部旋回体旋回的信号，也可以是用于工程机械的行驶的信号。
主控制器2接收所述要求信号的输入，并生成转矩指令和先导信号。转矩指令可以是用于控制发动机4的输出或液压电机泵的输出的信号。先导信号可以是用于控制前述各种作业装置中的任一作业装置的信号。
一方面，上述主控制器2可以是车辆控制装置(VCU)。
发动机控制装置3接收所述转矩的指令的输入，来生成发动机转速指令。亦即，发动机控制装置3是用于控制发动机4的装置。
发动机4根据所述发动机转速指令实现该发动机转速。亦即，为实现所要求的转矩指令而输出动力。
液压电机泵5可以通过所述发动机4进行工作来吐出工作油。另外，液压电机泵5可以由所流入的工作油驱动来输出动力。亦即，液压电机泵5在吐出工作油时可以用作液压泵，反过来，在通过工作油的压力进行工作时用作液压电机。
一方面，在液压电机泵5用作液压电机时，可以使发电机工作来执行发电，且所生产的电能可以储存于能量储存装置。
主控阀控制器6接收所述先导信号的输入，来控制用于控制该作业装置的电子比例控制阀7。
更具体而言，为转换工作油的油量和工作油的流动方向，各个作业装置可以具备电子比例控制阀7。例如，若上述先导信号是使动臂上升的先导信号，则使向动臂驱动器供应工作油的电子比例控制阀7工作，从而工作油将向动臂上升的方向向动臂驱动器提供工作油。
亦即，在主控阀控制器6可以具备用于控制各个作业装置的电子比例控制阀7。
辅助动力装置10附加设置于所述发动机4或所述液压电机泵5，来向所述发动机4或所述液压电机泵5提供辅助动力。
更具体而言，如图1所示，辅助动力装置10可以附加于液压电机泵5。此时，辅助动力装置10可以是液压电机泵。另外，辅助动力装置10可以由蓄积器中储存的工作油的压力驱动。从而，辅助动力装置10将为液压电机泵5的工作助力，最终能够减轻作用于发动机4的负荷。
此外，如图2所示，辅助动力装置10可以附加设置于发动机4。此时，辅助动力装置10可以是电动机。电动机可以从能量储存装置接受电能的提供而被驱动。
能量储存装置可以储存有利用动臂因自重下降时从动臂缸排出的工作油发电或利用上部旋回体因惯性旋回时所排出的工作油发电而生成的电能。此时，发电可以利用液压电机和发电机。
另外，在所述主控制器2或所述发动机控制装置3可以搭载有燃料消耗图。所述燃料消耗图可以包括如图3所示的相对于以多种条件设定的发动机转速的多个转矩线图和如图4所示的相对于发动机转速的燃料消耗量线图。其中，多个转矩线图包括待后述的对应于辅助动力装置10提供辅助动力的条件的转矩线图。
相对于发动机转速的转矩线图可以对每个发动机不同地提供。亦即，如图3所示，可以提供多个转矩线图(参照11、12、13)。相对于发动机转速的转矩线图是在发动机的制造商或工程机械的制造商对该装备进行试验并导出根据发动机转速的转矩的增减特性而制作的。
这是因为即使在同一发动机的制造商生产同一型号的发动机，每个发动机的动态特性也有可能不同，因而对每个发动机求出多个转矩线图(参照11、12、13)。
同样，相对于发动机转速的燃料消耗量线图可以对每个发动机不同地提供。亦即，如图4所示，可以提供多个燃料消耗量线图(参照21、22、23)。相对于发动机转速的燃料消耗量线图是在发动机的制造商或工程机械的制造商对该装备进行试验并导出根据发动机转速的燃料消耗量的增减特性而制作的。
这是因为即使在同一发动机的制造商生产同一型号的发动机，每个发动机的动态特性也有可能不同，因而对每个发动机求出多个燃料消耗量线图21、22、23。
若发动机4从所述辅助动力装置10接受辅助动力的提供，则负荷会被减轻，使得发动机转速升高。亦即，产生能够降低发动机转速的余力。
此外，若液压泵电机5从所述辅助动力装置10接受辅助动力的提供，则负荷会被减轻，从而能够提升液压泵电机的转矩。亦即，产生能够提升液压泵电机的转矩的余力。
因此，在本发明的实施例的工程机械的控制装置，若从所述辅助动力装置10提供辅助动力，则所述主控制器2或所述发动机控制装置3能够基于所述燃料消耗图降低所述发动机转速或变更为多个转矩线图中对应于被提供辅助动力的条件的转矩线图来选择适用，从而能够控制为实现最优燃料消耗量。
此外，本发明的实施例的工程机械的控制装置能够将所述发动机4的当前最大输出转矩和由所述辅助动力装置10辅助的辅助转矩加起来求出合计转矩。
另外，待由所述主控制器2或所述发动机控制装置3进行所述变更的转矩线图可以以使当前需要的需要转矩等同于所述合计转矩的方式在多个转矩线图中变更选择为适宜的转矩线图。
从而，所述主控制器2或所述发动机控制装置3能够将转矩线图变更为不产生多余的转矩。在变更转矩曲线的情况下，有可能每个发动机转速的区间各异，但能够节省约1％至5％的燃料消耗量。
亦即，此外，本发明的实施例的工程机械的控制装置能够变更为在预先搭载的多个转矩线图中选择最优转矩线图以实线最优燃料消耗量，从而能够实现燃料消耗量的节省。
此外，本发明的实施例的工程机械的控制装置在被提供辅助动力而欲降低所述发动机转速时，能够将发动机转速降低相当于所述发动机转速指令的发动机转速值和当前发动机转速值的差的量。
如实施例1所说明，所述发动机4或所述液压泵电机5能够通过从辅助动力装置10接受辅助动力的支援来提高发动机转速。
通常，若发动机转速在1700rpm至2000rpm的高速区间降低100rpm，则具有2％至3％左右的燃料消耗量的节省效果。另外，在低于高速区间的发动机转速区间，也具有图1％至2％左右的燃料消耗量的节省效果。
从而，本发明的实施例的工程机械的控制装置能够通过控制为使发动机转速指令的发动机转速值等同于实际发动机转速来降低发动机转速，且随着降低发动机转速，相应地改善燃料消耗量。
<实施例2>
本发明的实施例的工程机械的控制装置可以以由所述主控制器2或所述发动机控制装置3变更转矩线图或变更发动机转速的方式进行控制。
具体而言，主控制器2或发动机控制装置3对在基于燃料消耗图降低发动机转速的情况下所预期的燃料消耗增益与在变更为多个转矩线图中对应于被提供辅助动力的条件的转矩线图来选择适用的情况下所预期的燃料消耗增益进行比较，并以预期更大的燃料消耗增益的方法控制发动机4。
再举例而言，将所述发动机4的当前最大输出转矩和由所述辅助动力装置10辅助的辅助转矩加起来求出合计转矩，并求出以使当前需要的需要转矩等同于所述合计转矩的方式变更转矩线图时所预期的第一燃料消耗量增益。
此外，求出将发动机转速降低相当于所述发动机转速指令的发动机转速值和当前实际发动机转速值的差的量来变更所述发动机转速指令时所预期的第二燃料消耗量增益。
然后，对所述第一燃料消耗量增益和所述第二燃料消耗量增益进行比较，若所述第一燃料消耗量增益比所述第二燃料消耗量增益有利，则控制为变更所述转矩线图，若所述第二燃料消耗量增益比所述第一燃料消耗量增益有利，则控制为降低所述发动机转速。
从而，本发明的实施例的工程机械的控制装置虽然可以控制为变更转矩线图或变更发动机转速，但能够以其中燃料消耗量节省相对更有利的条件进行控制，因而能够以最优燃料消耗量条件控制工程机械。
<实施例3>
下面对本发明的实施例的工程机械的控制方法进行说明。
工程机械的控制方法能够运用包括相对于以多种条件设定的发动机转速的多个转矩线图和相对于发动机转速的燃料消耗量线图来控制发动机4。
首先，确认辅助动力装置10是否提供辅助动力。
然后，计算在被提供辅助动力的情况下基于所述燃料消耗图降低所述发动机转速的情况下所预期的燃料消耗增益。
此外，计算在被提供辅助动力的情况下变更为所述多个转矩线图中对应于被提供辅助动力的条件的转矩线图来选择适用的情况下所预期的燃料消耗增益。
然后，对在被提供辅助动力的情况下降低所述发动机转速的情况与在变更所述转矩线图的情况下所预期的燃料消耗增益进行比较，并以预期更大燃料消耗增益的方法控制发动机4。
其中，在被提供辅助动力而降低所述发动机转速的情况下，能够将发动机转速降低相当于根据传递至发动机4的发动机转速指令的发动机转速值和当前发动机转速值的差的量。
再举例而言，根据本发明的实施例的工程机械的控制方法，求出通过接受辅助动力的提供能够预期的燃料消耗量。
首先，发动机4或液压电机泵5从辅助动力装置10接受动力的辅助。
此时，将所述发动机4的当前最大输出转矩和由所述辅助动力装置10辅助的辅助转矩加起来求出合计转矩。
然后，求出当以使当前需要的需要转矩等同于所述合计转矩的方式变更转矩线图时所预期的第一燃料消耗量增益。
此外，求出将发动机转速降低相当于发动机转速指令的发动机转速值和当前实际发动机转速值的差的量来变更所述发动机转速指令时所预期的第二燃料消耗量增益。
之后，执行对所述第一燃料消耗量增益与所述第二燃料消耗量增益进行比较的比较步骤。
若在所述比较步骤中所述第一燃料消耗量增益比所述第二燃料消耗量增益有利，则控制为变更转矩线图。
然而，若在所述比较步骤中所述第二燃料消耗量增益比所述第一燃料消耗量增益有利，则控制为降低所述发动机转速。
从而，本发明的实施例的工程机械的控制方法虽然可以控制为变转矩线图或变更发动机转速，但能够以其中燃料消耗量节省相对更有利的条件进行控制，因而能够以最优燃料消耗量条件控制工程机械。
如前述，本发明的实施例的工程机械的控制装置及控制方法在从辅助动力装置10接受动力的辅助时，若发动机转速变更，则能够降低发动机转速或变更转矩曲线，从而能够实现对应于变更的发动机转速的最优燃料消耗量。
尽管上面参照附图对本发明的实施例进行了说明，本发明所属领域的一般的技术人员可以理解在不改变本发明的技术思想或必需特征的前提下，可以以其他具体形态实施本发明。
因此，以上所描述的实施例在所有方面应被理解为是示例性的，而不是限定性的，本发明的范围将由后述权利要求书体现，从权利要求书的意义、范围及其等价概念中导出的所有变更或变形形态均应被解释为落入本发明的范围内。
工业上的利用可能性
本发明的实施例的工程机械的控制装置及控制方法可以利用于在发动机或液压泵电机附加辅助动力装置来从辅助动力装置接受动力的辅助时最优地实现燃料消耗量。

Claims (4)

1.一种工程机械的控制装置，其特征在于，包括：
电子控制杆，其生成要求信号；
主控制器，其接收所述要求信号的输入，来生成转矩指令和先导信号；
发动机控制装置，其接收所述转矩指令的输入，来生成发动机转速指令；
发动机，其根据所述发动机转速指令进行动作；
液压泵电机，其通过所述发动机进行工作来吐出工作油，或由所流入的工作油驱动来输出动力；以及
辅助动力装置，其附加设置于所述发动机或所述液压泵电机来向所述发动机或所述液压泵电机提供辅助动力，
在所述主控制器或所述发动机控制装置搭载有燃料消耗图，
所述燃料消耗图包括相对于以多种条件设定的发动机转速的多个转矩线图和相对于发动机转速的燃料消耗量线图，
若从所述辅助动力装置提供所述辅助动力，则所述主控制器或所述发动机控制装置基于所述燃料消耗图降低所述发动机转速或变更为所述多个转矩线图中对应于被提供所述辅助动力的条件的转矩线图来选择适用，
所述主控制器或所述发动机控制装置对在基于所述燃料消耗图降低所述发动机转速的情况下所预期的燃料消耗增益与在变更为所述多个转矩线图中对应于被提供所述辅助动力的条件的转矩线图来选择适用的情况下所预期的燃料消耗增益进行比较，并以预期更大燃料消耗增益的方法控制所述发动机。
2.根据权利要求1所述的工程机械的控制装置，其特征在于，
在被提供所述辅助动力而降低所述发动机转速的情况下，
将发动机转速降低相当于根据所述发动机转速指令的发动机转速值和当前发动机转速值的差的量。
3.一种工程机械的控制方法，运用包括相对于以多种条件设定的发动机转速的多个转矩线图和相对于发动机转速的燃料消耗量线图的燃料消耗图控制发动机，其特征在于，包括：
确认辅助动力的提供与否的步骤；
计算在被提供所述辅助动力的情况下基于所述燃料消耗图降低所述发动机转速的情况下所预期的燃料消耗增益的步骤；
计算在被提供所述辅助动力的情况下变更为所述多个转矩线图中对应于被提供所述辅助动力的条件的转矩线图来选择适用的情况下所预期的燃料消耗增益的步骤；以及
对在被提供所述辅助动力的情况下降低所述发动机转速的情况与在变更所述转矩线图的情况下所预期的燃料消耗增益进行比较，并以预期更大燃料消耗增益的方法控制所述发动机的步骤。
4.根据权利要求3所述的工程机械的控制方法，其特征在于，
在被提供所述辅助动力而降低所述发动机转速的情况下，将发动机转速降低相当于根据传递至所述发动机的发动机转速指令的发动机转速值和当前发动机转速值的差的量。
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