CN107973230A - 一种起重机全工况油耗监测系统及方法 - Google Patents

一种起重机全工况油耗监测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种起重机全工况油耗监测系统及方法，通过角度传感器Ⅰ或角度传感器Ⅱ、测长传感器、回转角度传感器以及卷扬转速传感器反馈信号至主控制器可得到起重机当前工况，再通过发动机ECU传输的数据计算出油耗量，进而在显示器显示，并存储在存储器，便于日后查看。本发明结构简单，效果明显，直接利用发动机ECU采集的信号，实时采集瞬时油耗，结合起重机使用特点及其控制系统本身的传感器网络和控制逻辑，判断出作业工况，并计算工况油耗，平均油耗，总油耗，无增加成本，实现难度低；发动机ECU直接将喷油量数据发出至控制系统主控制器，计算结果精度高。

Description

一种起重机全工况油耗监测系统及方法
技术领域
本发明涉及一种油耗检测系统，属工程机械领域，具体是一种起重机全工况油耗监测系统及方法。
背景技术
在工程机械企业转型升级过程中，绿色节能及智能化成为各家产品的升级方向，代表了工程机械技术的新特点。这也要求必须有科学合理、有效的起重机油耗检测系统和方法，能够提供准确的测试数据，进而指导起重机的设计，引导用户使用习惯。
目前，国内外主要沿用传统的质量法或体积法测量发动机燃油消耗量。一些院校和科研单位也研制了电子油耗检测装置，能测试平均油耗、瞬时油耗和累计油耗，将燃油的流量信号转化为脉冲信号单片机进行计算，确定耗油量，能实现车辆的静态和动态测试，但是操作过程繁杂，费时，仪器体积庞大，需要拆解车辆燃油管路破坏车辆原有结构，进行随车燃油消耗测试难度较大等等问题。
其中最接近的技术为多田野公司申请的专利201210006109.7《起重机用燃料消耗显示装置》，发明了一种提供显示起重机作业时的燃料消耗的起重机用燃料消耗显示装置。通过起重机上增加燃料消耗检测机构，实现检测起重机消耗燃料的功能。同时通过发动机待机判定机构，区分待机过程，运算待机时累计消耗燃料，并在显示器中显示，基本功能框图如图1所示。上述现有技术需要增加燃料检测机构，需更改起重机原有系统，增加重量及成本，检测精度依赖检测机构的设计，方案中并没有进行提及。同时现有方案仅判断怠速累计消耗燃油和作业平均燃油消耗，对于起重机变幅、回转、伸缩、卷扬起落等工况没有分别进行油耗统计。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种起重机全工况油耗监测系统及方法，可检测、记录并显示起重机各工况的油耗信息。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种起重机全工况油耗监测系统，包括设置在起重机主臂上用于检测主臂角度变换的角度传感器Ⅰ或角度传感器Ⅱ；设置在主臂内部用于检测主臂长度变化的测长传感器；设置在回转中心上用于检测回转角度变换的回转角度传感器；设置在卷扬上的用于检测卷扬转速的卷扬转速传感器；所述的角度传感器Ⅰ或角度传感器Ⅱ、测长传感器、回转角度传感器以及卷扬转速传感器还连接至主控制器，所述主控制器还连接有发动机ECU、显示器以及存储器，所述的显示器内设置有报警模块。
进一步，所述主控制器还连接有：用于使主臂执行变幅动作的变幅动作控制阀；用于使主臂执行伸缩动作的伸缩动作控制阀；用于使起重机执行回转动作的回转动作控制阀；用于使卷扬执行动作的卷扬动作控制阀；通过控制器控制端口输出相应信号，使变幅动作控制阀、伸缩动作控制阀、回转动作控制阀以及卷扬动作控制阀进行工作进而使起重机执行变幅、伸缩、回转以及起落作业。
一种起重机全工况油耗监测系统的控制方法，包括以下步骤：
A、工况识别：
a.通过主控制器识别安装在起重机上的角度传感器Ⅰ或角度传感器Ⅱ、测长传感器、回转角度传感器以及卷扬转速传感器的反馈信号，进而主控制器判断对应工况：通过角度传感器Ⅰ或角度传感器Ⅱ检测主臂角度变换，判断是否处在变幅动作工况；通过测长传感器检测主臂长度变化，判断主臂是否处在伸缩动作工况；通过回转角度传感器检测回转角度变换，判断起重机是否处在回转动作工况；通过卷扬转速传感器检测卷扬转速，判断卷扬是否处在起落动作工况；
b.通过主控制器对当前识别工况进行自检；起重机各动作输出通过主控制器进行控制，根据主控制器执行各动作的逻辑输出进行工况判断，进而实现自检：如果主控制器连接变幅动作控制阀的端口有输出，则认为在进行变幅动作工况；如果主控制器连接伸缩动作控制阀的端口有输出，则认为在进行伸缩动作工况；如果主控制器连接回转动作控制阀的端口有输出，则认为在进行回转动作工况；如果主控制器连接卷扬动作控制阀的端口有输出，则认为在进行起落动作工况；
c.若在b步骤中主控制器自检时所得到的当前工况与a步骤中识别所得到的当前工况一致时，进入步骤B；若在b步骤中主控制器自检时所得到的当前工况与a步骤中识别所得到的当前工况不一致时，主控制器发送报警信号至显示器，由显示器的报警模块发出报警信号，提醒使用人员进行检查；
B、油耗实时监测：
起重机的主控制器与发动机ECU通过CAN总线实时通信，发动机ECU将发动机瞬时油耗（单位L/h）信息每间隔t（单位ms）时间发送一次至主控制器；设定该起重机工况工作时间是从t1工作至t2消耗时间T（单位小时h），则计算出该工况燃油消耗量Q为
其中，根据Q及时间T可算出该工况平均油耗Q均；同时根据各工况油耗数据求和可计算出起重机总得油耗Q总；同时，主控制器通过发动机ECU采集发动机转速及负载功率信号，结合实时油耗及发动机万用曲线判断发动机是否工作在燃油经济区；并在显示器中对用户进行提示；发动机转速及负载功率信息通过发动机ECU发送给主控制器，发动机万有曲线存储与主控制器存储区；
C、工况油耗显示及存储：
起重机主控制器将采集及计算数据实时发送送至显示器及存储器，显示器根据操作请求做相应数值的显示；存储器记录采集的工况信息，采集的油耗信息，时间参数及最后的计算参数进行存储。
本发明的有益效果是：直接利用发动机ECU采集的信号，实时采集瞬时油耗，结合起重机使用特点及其控制系统本身的传感器网络和控制逻辑，判断出作业工况，并计算工况油耗，平均油耗，总油耗，无增加成本，实现难度低；发动机ECU直接将喷油量数据发出至控制系统主控制器，计算结果精度高。
附图说明
图1为现有技术功能框图；
图2为本发明系统安装示意图；
图3为本发明系统框图。
图中：1、角度传感器Ⅰ，2、角度传感器Ⅱ，3、测长传感器，4、回转角度传感器，5、卷扬转速传感器，6、主控制器，7、发动机ECU，8、显示器，9、存储器，10、报警模块，11、变幅动作控制阀，12、伸缩动作控制阀，13、回转动作控制阀，14、卷扬动作控制阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图2和图3所示，一种起重机全工况油耗监测系统，包括设置在起重机主臂上用于检测主臂角度变换的角度传感器Ⅰ1或角度传感器Ⅱ2；设置在主臂内部用于检测主臂长度变化的测长传感器3；设置在回转中心上用于检测回转角度变换的回转角度传感器4；设置在卷扬上的用于检测卷扬转速的卷扬转速传感器5；所述的角度传感器Ⅰ1或角度传感器Ⅱ2、测长传感器3、回转角度传感器4以及卷扬转速传感器5还连接至主控制器6，所述主控制器6还连接有发动机ECU7、显示器8以及存储器9，所述的显示器8内设置有报警模块10。
进一步，所述主控制器6还连接有：用于使主臂执行变幅动作的变幅动作控制阀11；用于使主臂执行伸缩动作的伸缩动作控制阀12；用于使起重机执行回转动作的回转动作控制阀13；用于使卷扬执行动作的卷扬动作控制阀14；通过主控制器6的控制端口输出相应信号，使变幅动作控制阀11、伸缩动作控制阀12、回转动作控制阀13以及卷扬动作控制阀14进行工作进而使起重机执行变幅、伸缩、回转以及起落作业。
一种起重机全工况油耗监测系统的控制方法，包括以下步骤：
A、工况识别：
a.通过主控制器6识别安装在起重机上的角度传感器Ⅰ1或角度传感器Ⅱ2、测长传感器3、回转角度传感器4以及卷扬转速传感器5的反馈信号，进而主控制器6判断对应工况：通过角度传感器Ⅰ1或角度传感器Ⅱ2检测主臂角度变换，判断是否处在变幅动作工况；通过测长传感器3检测主臂长度变化，判断主臂是否处在伸缩动作工况；通过回转角度传感器4检测回转角度变换，判断起重机是否处在回转动作工况；通过卷扬转速传感器5检测卷扬转速，判断卷扬是否处在起落动作工况；
b.通过主控制器6对当前识别工况进行自检；起重机各动作输出通过主控制器6进行控制，根据主控制器6执行各动作的逻辑输出进行工况判断，进而实现自检：如果主控制器6连接变幅动作控制阀11的端口有输出，则认为在进行变幅动作工况；如果主控制器6连接伸缩动作控制阀12的端口有输出，则认为在进行伸缩动作工况；如果主控制器6连接回转动作控制阀13的端口有输出，则认为在进行回转动作工况；如果主控制器6连接卷扬动作控制阀14的端口有输出，则认为在进行起落动作工况；
c.若在b步骤中主控制器6自检时所得到的当前工况与a步骤中识别所得到的当前工况一致时，进入步骤B；若在b步骤中主控制器6自检时所得到的当前工况与a步骤中识别所得到的当前工况不一致时，主控制器6发送报警信号至显示器8，由显示器8的报警模块10发出报警信号，提醒使用人员进行检查；
B、油耗实时监测：
起重机的主控制器6与发动机ECU7通过CAN总线实时通信，发动机ECU7将发动机瞬时油耗（单位L/h）信息每间隔t（单位ms）时间发送一次至主控制器6；设定该起重机工况工作时间是从t1工作至t2消耗时间T（单位小时h），则计算出该工况燃油消耗量Q为
其中，根据Q及时间T可算出该工况平均油耗Q均；同时根据各工况油耗数据求和可计算出起重机总得油耗Q总；同时，主控制器6通过发动机ECU7采集发动机转速及负载功率信号，结合实时油耗及发动机万用曲线判断发动机是否工作在燃油经济区；并在显示器8中对用户进行提示；发动机转速及负载功率信息通过发动机ECU7发送给主控制器6，发动机万有曲线存储与主控制器6的存储区；
C、工况油耗显示及存储：
起重机的主控制器6将采集及计算数据实时发送送至显示器8及存储器9，显示器8根据操作请求做相应数值的显示；存储器9记录采集的工况信息，采集的油耗信息，时间参数及最后的计算参数进行存储。
综上所述，本发明结构简单，效果明显，直接利用发动机ECU采集的信号，实时采集瞬时油耗，结合起重机使用特点及其控制系统本身的传感器网络和控制逻辑，判断出作业工况，并计算工况油耗，平均油耗，总油耗，无增加成本，实现难度低；发动机ECU直接将喷油量数据发出至控制系统主控制器，计算结果精度高。

Claims (3)

1.一种起重机全工况油耗监测系统，其特征在于，包括设置在起重机主臂上用于检测主臂角度变换的角度传感器Ⅰ（1）或角度传感器Ⅱ（2）；设置在主臂内部用于检测主臂长度变化的测长传感器（3）；设置在回转中心上用于检测回转角度变换的回转角度传感器（4）；设置在卷扬上的用于检测卷扬转速的卷扬转速传感器（5）；所述的角度传感器Ⅰ（1）或角度传感器Ⅱ（2）、测长传感器（3）、回转角度传感器（4）以及卷扬转速传感器（5）还连接至主控制器（6），所述主控制器（6）还连接有发动机ECU（7）、显示器（8）以及存储器（9），所述的显示器（8）内设置有报警模块（10）。
2.根据权利要求1所述的一种起重机全工况油耗监测系统，其特征在于，所述主控制器（6）还连接有：
用于使主臂执行变幅动作的变幅动作控制阀（11）；
用于使主臂执行伸缩动作的伸缩动作控制阀（12）；
用于使起重机执行回转动作的回转动作控制阀（13）；
用于使卷扬执行动作的卷扬动作控制阀（14）。
3.一种起重机全工况油耗监测系统的控制方法，其特征在于，包括权利要求1或2所述的一种起重机全工况油耗监测系统，并包括步骤：
A.工况识别：
a.通过主控制器（6）识别安装在起重机上的角度传感器Ⅰ（1）或角度传感器Ⅱ（2）、测长传感器（3）、回转角度传感器（4）以及卷扬转速传感器（5）的反馈信号，进而主控制器（6）判断对应工况：通过角度传感器Ⅰ（1）或角度传感器Ⅱ（2）检测主臂角度变换，判断是否处在变幅动作工况；通过测长传感器（3）检测主臂长度变化，判断主臂是否处在伸缩动作工况；通过回转角度传感器（4）检测回转角度变换，判断起重机是否处在回转动作工况；通过卷扬转速传感器（5）检测卷扬转速，判断卷扬是否处在起落动作工况；
b.通过主控制器（6）对当前识别工况进行自检；起重机各动作输出通过主控制器（6）进行控制，根据主控制器（6）执行各动作的逻辑输出进行工况判断，进而实现自检：如果主控制器（6）连接变幅动作控制阀（11）的端口有输出，则认为在进行变幅动作工况；如果主控制器（6）连接伸缩动作控制阀（12）的端口有输出，则认为在进行伸缩动作工况；如果主控制器（6）连接回转动作控制阀（13）的端口有输出，则认为在进行回转动作工况；如果主控制器（6）连接卷扬动作控制阀（14）的端口有输出，则认为在进行起落动作工况；
c.若在b步骤中主控制器（6）自检时所得到的当前工况与a步骤中识别所得到的当前工况一致时，进入步骤B；若在b步骤中主控制器（6）自检时所得到的当前工况与a步骤中识别所得到的当前工况不一致时，主控制器（6）发送报警信号至显示器（8），由显示器（8）的报警模块（10）发出报警信号，提醒使用人员进行检查；
B.油耗实时监测：
起重机的主控制器（6）与发动机ECU（7）通过CAN总线实时通信，发动机ECU（7）将发动机瞬时油耗（单位L/h）信息每间隔t（单位ms）时间发送一次至主控制器（6）；设定该起重机工况工作时间是从t1工作至t2消耗时间T（单位小时h），则计算出该工况燃油消耗量Q为
其中，根据Q及时间T可算出该工况平均油耗Q均；同时根据各工况油耗数据求和可计算出起重机总得油耗Q总；同时，主控制器（6）通过发动机ECU（7）采集发动机转速及负载功率信号，结合实时油耗及发动机万用曲线判断发动机是否工作在燃油经济区；并在显示器（8）中对用户进行提示；发动机转速及负载功率信息通过发动机ECU（7）发送给主控制器（6），发动机万有曲线存储与主控制器（6）的存储区；
C.工况油耗显示及存储：
起重机的主控制器（6）将采集及计算数据实时发送送至显示器（8）及存储器（9），显示器（8）根据操作请求做相应数值的显示；存储器（9）记录采集的工况信息，采集的油耗信息，时间参数及最后的计算参数进行存储。
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