CN108755830A - 一种降低工程机械能耗装置及降低能耗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降低工程机械能耗装置及降低能耗方法，属于工程机械技术领域。包括控制器、喷油器控制电路部分、驱动电路部分和参数输入部分，所述的参数输入部分与控制器相连，所述的控制器与喷油器控制电路部分和驱动电路部分相连；所述的参数输入部分包括压力传感器、流量传感器和转速传感器。本发明的有益效果是：在工程机械满足动力性要求情况下根据具体工况调整发动机喷油参数，以期达到经济工况的需要。这样极大降低了整车工作能耗；在特定工况下不需要驾驶员干预，能够实时根据工作条件进行调解喷油参数，极大降低了驾驶员工作强度；驾驶员不会粗暴地加油，有效增加了发动的使用寿命，有效控制了污染物的排放。

Description

一种降低工程机械能耗装置及降低能耗方法
技术领域
本发明涉及一种降低工程机械能耗装置及降低能耗方法，属于工程机械技术领域。
背景技术
工程机械应用范围广泛，工作过程中负载变化较大，工况复杂，工作环境粗暴，工程机械整车能耗较高。
然而，工程机械能耗是一个综合性评价参数目。前常见降低工程机械能耗的措施有很多。例如专利号为CN 107524797 A“一种基于DSP的装载机自动换挡控制系统”的发明专利。该专利实现了自动换挡的功能，但是并未考虑装载机在工作的实际工况。工程机械是在固定的工况之间循环作业，如装载机是在铲掘、举升、运输、倾斜四个工况循环作业；挖掘机是在运输、回转、挖掘、倾斜四个工况循环作业。以装载机为例，在四个工况下，铲掘是所有工况下整车能耗最大的工况，而在此工况下，发动机转动范围相对较窄。有利于利用相关技术进行调整，降低整车工作能耗，提高整及车零部件使用寿命。本发明基于此，设计了一种新型降低工程机械能耗装置。本发明装置可以取大幅降低工程机械整车能耗，控制了有害污染物的输出，并且可以降低驾驶员的疲劳程度。本发明以装载机为例进行阐释。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种新型降低工程机械能耗装置及降低能耗方法，该装置既能降低驾驶员疲劳程度，本装置可以极大降低工程机械整车能耗，提升整车燃油经济性、降低有害尾气成分排放。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种降低工程机械能耗装置，其特征在于：包括控制器、喷油器控制电路部分、驱动电路部分和参数输入部分，所述的参数输入部分与控制器相连，所述的控制器与喷油器控制电路部分和驱动电路部分相连；所述的参数输入部分包括压力传感器、流量传感器和转速传感器。
所述的参数输入部分包括动臂缸传感器组、翻斗缸传感器组、转向缸传感器组、前传动轴传感器组和后传动轴传感器组。
所述的动臂缸传感器组包括动臂缸压力传感器和动臂缸流量传感器；所述的翻斗缸传感器组包括翻斗缸压力传感器和翻斗缸流量传感器；所述的转向缸传感器组包括转向缸压力传感器和转向缸流量传感器；所述的前传动轴传感器组包括前传动轴转速传感器和前传动轴扭矩传感器；所述的后传动轴传感器组包括后传动轴转速传感器和后传动轴扭矩传感器。
所述的传动轴转速传感器为电阻应变片式转矩传感器；所述的传动轴转速传感器通过传感器支架安装在传动轴上方。
一种降低工程机械能耗装置的降低能耗方法，其特征在于：所述的控制器根据参数输入部分所获得参数计算出高压油轨的目标油压和目标供油量，所述的控制器将计算获得的目标供油量和与预存在控制器中的发动机万有特性MAP图相比较确定当前工况是否处于最佳经济工作工况；如果比较的结果是处于经济工作工况，则高压油轨油压、通电时间、供油提前角等参数不变，若比较的结果发现当前工作工况的标供油量不在发动机万有特性MAP图的经济工况下，则高压油轨油压、通电时间、供油提前角等参数自动根据算法进行调整，调整实际喷油量，将发动机的喷油量调整到与之最为接近的经济工况；控制器根据调整后的结果判断是否能够满足当前的工作工况，如果调整后能够满足当前工作工况要求，则喷油器按照调整之后参数进行喷油，若不能满足当前工作工况要求，则重新计算。
本发明的有益效果是：在工程机械满足动力性要求情况下根据具体工况调整发动机喷油参数，以期达到经济工况的需要。这样极大降低了整车工作能耗；另外，通过该装置，在特定工况下不需要驾驶员干预，能够实时根据工作条件进行调解喷油参数，极大降低了驾驶员工作强度；此外，在这种情况下，驾驶员不会粗暴地加油，有效增加了发动的使用寿命，有效控制了污染物的排放。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的动臂缸、翻斗缸参数测试点原理图；
图2是本发明的转向缸参数测试点原理图；
图3是本发明的传动轴转速传感器安装原理图；
图4是本发明的转矩测试位置原理图；
图5是本发明的系统结构原理框图；
图6是本发明的系统控制原理流程图；
图7是本发明的发动机万有特性MAP图。
图中：1、翻斗缸，2、动臂缸，3、翻斗缸流量传感器，4、动臂缸流量传感器，5、转向缸，6、转向缸流量传感器，7、传动轴转速传感器，8、传动轴，9、传动轴支架，10、前传动轴扭矩传感器，11、后传动轴扭矩传感器。
具体实施方式
如图1至图6所示的一种新型降低工程机械能耗装置及降低能耗方法，该装置既能降低驾驶员疲劳程度，本装置可以极大降低工程机械整车能耗，提升整车燃油经济性、降低有害尾气成分排放。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种降低工程机械能耗装置，其特征在于：包括控制器、喷油器控制电路部分、驱动电路部分和参数输入部分，所述的参数输入部分与控制器相连，所述的控制器与喷油器控制电路部分和驱动电路部分相连；所述的参数输入部分包括压力传感器、流量传感器和转速传感器。
所述的参数输入部分包括动臂缸传感器组、翻斗缸传感器组、转向缸传感器组、前传动轴传感器组和后传动轴传感器组。
所述的动臂缸传感器组包括动臂缸压力传感器和动臂缸流量传感器；所述的翻斗缸传感器组包括翻斗缸压力传感器和翻斗缸流量传感器；所述的转向缸传感器组包括转向缸压力传感器和转向缸流量传感器；所述的前传动轴传感器组包括前传动轴转速传感器和前传动轴扭矩传感器；所述的后传动轴传感器组包括后传动轴转速传感器和后传动轴扭矩传感器。
所述参数输入部分的传感器组测得数据：动臂油缸压力P1和流量Q1；翻斗油缸压力P2和流量Q2；转向油缸压力P3和流量Q3；装载机前后传动轴的转速n1、n2；装载机前后传动轴的转矩T1、T2；其中：动臂油缸压力P1和流量Q1；翻斗油缸压力P2和流量Q2；转向油缸压力P3和流量Q3；采用串联式流量传感器组，直接将传感器串联入液压油管，该形式的流量传感器组可以同时测定液压系统的流量、油压、温度等参数；传动轴转速传感器采用非接触式转速传感器。
所述的传动轴转速传感器为电阻应变片式转矩传感器；所述的传动轴转速传感器通过传感器支架安装在传动轴上方。
所述的控制器根据参数输入部分所获得参数计算出高压油轨的目标油压和目标供油量，所述的控制器将计算获得的目标供油量和与预存在控制器中的发相动机万有特性MAP图比较确定当前工况是否处于最佳经济工作工况；如果比较的结果是处于经济工作工况，则高压油轨油压、通电时间、供油提前角等参数不变，若比较的结果发现当前工作工况的标供油量不在发动机万有特性MAP图的经济工况下，则高压油轨油压、通电时间、供油提前角等参数自动根据算法进行调整，调整实际喷油量，将发动机的喷油量调整到与之最为接近的经济工况；控制器根据调整后的结果判断是否能够满足当前的工作工况，如果调整后能够满足当前工作工况要求，则喷油器按照调整之后参数进行喷油，若不能满足当前工作工况要求，则重新计算。
为了更清楚阐述本发明创造，结合具体实例对本发明进一步说明。
实施例1：
一种降低工程机械能耗装置及降低能耗方法，包括以下步骤：
S1:发动机启动后置于铲掘工况时（其它工况类同），所述传感器由系统供电采集获得动臂油缸压力P1和流量Q1；翻斗油缸压力P2和流量Q2；转向油缸压力P3和流量Q3；装载机前后传动轴的转速n1、n2；装载机前后传动轴的转矩T1、T2等数据，并以电信号的形式将所获得数据传送到所述车载控制器中；
S2:所述车载控制器获得上述各传感器传送来的整车工况采集数据，并以数组的形式将数据存储到控制器内部。控制器根据预先存储到内部的发动机万有特性MAP图将获得该工况下的数据点进行对比，以此来判别在满足动力的情况下是否处于发动机的经济区域。
S3:车载控制器根据计算理论喷油参数工况是否位于发动机的经济区域。如果恰好当前喷油参数位于发动机的经济工况，则发动机正常按照顺序进行喷油；否则，控制器调整发动机的实际喷油参数至临近内侧经济工况。然后控制器计算发动机在此时提供的有效功Pe是否能满足该工况实际工作要求Pm。如果计算结果Pe＞Pm，则按照调整后的结果进行喷油工作。否则重新选择计算，直至满足实际工作要求。
实施例2：与实施例1具有相同的技术方案，区别是：工程机械在实际工作中，由于受到作业偏载、搭载和冲击及司机操作方法不同影响，在传动轴理论计算的最大扭矩只可能出现在寿命周期内。在进行测量时，按照传动轴承受的最大扭矩值进行计算考虑。
实施例3：与实施例2具有相同的技术方案，区别是：在进行实际测试过程中，液压系统的压力和流量的测试能够反映工程机械作业过程中的载荷变化，需要同时对工作系统和转向系统的参数动臂油缸压力P1和流量Q1；翻斗油缸压力P2和流量Q2；转向油缸压力P3和流量Q3进行测取获得。其测试位置应该本着传感器拆卸方便、尽量不破坏原有产品结构下进行测量参数。

Claims (5)

1.一种降低工程机械能耗装置，其特征在于：包括控制器、喷油器控制电路部分、驱动电路部分和参数输入部分，所述的参数输入部分与控制器相连，所述的控制器与喷油器控制电路部分和驱动电路部分相连；所述的参数输入部分包括压力传感器、流量传感器和转速传感器。
2.根据权利要求1所述的一种降低工程机械能耗装置，其特征在于：所述的参数输入部分包括动臂缸传感器组、翻斗缸传感器组、转向缸传感器组、前传动轴传感器组和后传动轴传感器组。
3.根据权利要求2所述的一种降低工程机械能耗装置，其特征在于：所述的动臂缸传感器组包括动臂缸压力传感器和动臂缸流量传感器；所述的翻斗缸传感器组包括翻斗缸压力传感器和翻斗缸流量传感器；所述的转向缸传感器组包括转向缸压力传感器和转向缸流量传感器；所述的前传动轴传感器组包括前传动轴转速传感器和前传动轴扭矩传感器；所述的后传动轴传感器组包括后传动轴转速传感器和后传动轴扭矩传感器。
4.根据权利要求1所述的一种降低工程机械能耗装置，其特征在于：所述的传动轴转速传感器为电阻应变片式转矩传感器；所述的传动轴转速传感器通过传感器支架安装在传动轴上方。
5.一种如权利要求1所述的一种降低工程机械能耗装置的降低能耗方法，其特征在于：所述的控制器根据参数输入部分所获得参数计算出高压油轨的目标油压和目标供油量，所述的控制器将计算获得的目标供油量和与预存在控制器中的发动机万有特性MAP图相比较确定当前工况是否处于最佳经济工作工况；如果比较的结果是处于经济工作工况，则高压油轨油压、通电时间、供油提前角等参数不变，若比较的结果发现当前工作工况的标供油量不在发动机万有特性MAP图的经济工况下，则高压油轨油压、通电时间、供油提前角等参数自动根据算法进行调整，调整实际喷油量，将发动机的喷油量调整到与之最为接近的经济工况；控制器根据调整后的结果判断是否能够满足当前的工作工况，如果调整后能够满足当前工作工况要求，则喷油器按照调整之后参数进行喷油，若不能满足当前工作工况要求，则重新计算。
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