CN109944707A - 一种提高挖掘机燃油经济性的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高挖掘机燃油经济性的控制方法，该控制方法如下：首先根据发动机的油耗特性设定发动机基本转速、最大额外转速，同时从发动机控制单元获取进气压力，再根据进气压力计算出发动机扭矩能力百分比，利用最大额外转速与扭矩能力百分比计算出实际额外转速值，将实际额外转速与发动机基本转速之和作为发动机的实际转速需求。本发明通过对发动机转速进行动态控制，使挖掘机在油耗、动力性两方面要求都得到了提高，而无需在油耗和动力性二者之间进行取舍和平衡。
Description
技术领域
本发明属于工程机械发动机控制技术领域，具体涉及一种提高挖掘机燃油经济性的控制方法。
背景技术
液压挖掘机作业时，通常会设置固定的发动机转速，以维持发动机较为稳定的工作状态，发动机转速设置会综合考虑动力性、燃油经济性等因素。在设置挖掘机转速时，先考虑燃油经济性，使发动机转速处于发动机经济油耗区，再考察所设转速下的动力性，当动力性不满足要求时，一般通过直接提高发动机转速设置来提高动力性，但会使发动机工作在非经济油耗区，大幅增加油耗。如何提高动力性而不增加油耗，目前没有有效的方案。
现有技术方案如图1所示。在进行发动机转速设定时，首先设定发动机转速在经济油耗区，然后试验动力性，当动力性能达不到要求时，提高发动机转速，然后再次试验动力性能，直至动力性能达到要求，再把性能满足要求的发动机转速设定为发动机工作转速。
当提高发动机工作转速时，发动机的动力性会得到提升，作业效率也得到提高，但也会使发动机工作在非经济油耗区，油耗的增加量会远远大于效率的增加量，经济性差。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种提高挖掘机燃油经济性的控制方法。本方法在提高挖掘机动力性的情况下，不提高以及降低挖掘机的油耗。
为实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种提高挖掘机燃油经济性的控制方法，该控制方法如下：首先根据发动机的油耗特性设定发动机基本转速、最大额外转速，同时从发动机控制单元获取进气压力，再根据进气压力计算出发动机扭矩能力百分比，利用最大额外转速与扭矩能力百分比计算出实际额外转速值，将实际额外转速与发动机基本转速之和作为发动机的实际转速需求。
进一步，当发动机的负载较小时：扭矩反馈小，蜗轮转速低，进而使发动机的进气压力低，根据进气压力计算得到的扭矩能力百分比也较低；此时根据最大额外转速与发动机扭矩能力百分比计算出较高的实际额外转速，并与发动机基本转速相加得到较高的发动机请求转速，此时较高的发动机转速可使蜗轮转速和进气压力得到提高，因发动机的实际转速高于基本转速，进气压力高于基本转速时的值，所以发动机克服负载的能力得到提高，此时发动机处于较高转速、低负载的待机状态，根据发动机油耗特性，发动机此时的油耗基本不变。
进一步，当增加发动机负载时：蜗轮转速随时间加速，发动机进气压力得到相应增加，扭矩能力百分比得到增加，实际额外转速减小，发动机请求转速减小，当扭矩能力百分比提高到100%时，实际额外转速变为0，此时发动机负载较高，而转速与基本转速设置相符合，可使发动机工作在经济油耗区。
进一步，当减小发动机负载时：蜗轮转速随时间减小，发动机的实际请求转速增加，发动机再次进入较高转速的待机状态。
本发明有益效果：
1、当发动机处于低负载时，发动机具有较高的转速，此时消耗功率较少，而单位功率油耗与低转速时基本一致，实际油耗基本不变；且此时发动机具有较高的扭矩能力百分比，能够应对较大的负载突变；
2、当发动机处于高负载时，发动机具有较低的转速，此时消耗功率较大，单位功率油耗较高转速有明显降低，实际油耗有较大的下降；此时发动机扭矩能力百分比达到100%，与高转速时动力性基本一致；
3、当发动机由低负载向高负载过渡时，主动降低发动机转速，此时无需消耗过多的燃油用于维持发动机转速，实际油耗下降，而进气压力因有较高的基础值，可以使发动机维持较好的动力性。
4、综上，本发明的技术方案能够取代现有的技术方案，使发动机保持较好的动力性，而燃油经济性产生较大的提高。
附图说明
图1为现有技术的发动机控制方案；
图2为本发明的发动机控制方案；
图2中的相关字母注释如下：
ECU---Engine Control Unit 发动机控制单元；
BSD---Base Speed 基本转速；
ASM---Add Speed Max最大额外转速；
IPS---Inlet Pressure 进气压力；
CTP---Capable Torque Percent 发动机扭矩能力百分比，具体解释为：发动机在某个转速具有最大扭矩输出能力，但发动机在负载增加时，所能发挥出的扭矩并不能立即达到最大扭矩输出能力，而是需要经历一个加载过程，某个时刻发动机所能发挥出的扭矩与最大扭矩输出能力的比值，定义为发动机扭矩能力百分比；
ASD---Add Speed 实际额外转速；
RSD---Request Speed 发动机请求转速。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1给出了现有技术的发动机控制方案，在进行发动机转速设定时，首先设定发动机转速在经济油耗区，然后试验动力性，当动力性能达不到要求时，提高发动机转速，然后再次试验动力性能，直至动力性能达到要求，再把性能满足要求的发动机转速设定为发动机工作转速。
当提高发动机工作转速时，发动机的动力性会得到提升，作业效率也得到提高，但也会使发动机工作在非经济油耗区，油耗的增加量会远远大于效率的增加量，经济性差。
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种提高挖掘机燃油经济性的控制方法：首先根据发动机的油耗特性设定发动机基本转速、最大额外转速，同时从发动机ECU获取进气压力，再根据进气压力计算出发动机扭矩能力百分比，利用最大额外转速与扭矩能力百分比计算出实际额外转速值，将实际额外转速与发动机基本转速之和作为发动机的实际转速需求。
以下结合图2对本发明的技术原理进行说明。
一种提高挖掘机燃油经济性的控制方法，如图2所示，首先根据发动机油耗特性设置发动机基本转速BSD、最大额外转速ASM。
当发动机的负载较小时：扭矩反馈小，蜗轮转速低，进而使发动机的进气压力IPS低，根据IPS计算得到的扭矩能力百分比CTP也较低。此时根据最大额外转速ASM与扭矩能力百分比CTP计算出较高的实际额外转速ASD，并与发动机基本转速BSD相加得到较高的发动机请求转速RSD，此时较高的发动机转速可使蜗轮转速和进气压力IPS得到提高，因发动机的实际转速高于基本转速，进气压力IPS高于基本转速时的值，所以发动机克服负载的能力得到提高，此时发动机处于较高转速、低负载的待机状态，根据发动机油耗特性，发动机此时的油耗基本不变。
当增加发动机负载时：蜗轮转速随时间加速，发动机进气压力IPS得到相应增加，扭矩能力百分比CTP得到增加，实际额外转速ASD减小，发动机请求转速RSD减小，当扭矩能力百分比提高到100%时，实际额外转速变为0，此时发动机负载较高，而转速与基本转速设置相符合，可使发动机工作在经济油耗区。
当减小发动机负载时：蜗轮转速随时间减小，发动机的实际请求转速RSD增加，发动机再次进入较高转速的待机状态。
综上，本发明通过对发动机转速进行动态控制，使挖掘机在油耗、动力性两方面要求都得到了提高，而无需在油耗和动力性二者之间进行取舍和平衡。
需要说明的是，本发明的控制方法可推广应用到其它土方机械发动机控制技术领域。本发明的控制方法可推广应用到其它土方机械非内燃机动力源控制技术领域。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (4)
1.一种提高挖掘机燃油经济性的控制方法，其特征在于，该控制方法如下：首先根据发动机的油耗特性设定发动机基本转速、最大额外转速，同时从发动机控制单元获取进气压力，再根据进气压力计算出发动机扭矩能力百分比，利用最大额外转速与扭矩能力百分比计算出实际额外转速值，将实际额外转速与发动机基本转速之和作为发动机的实际转速需求。
2.根据权利要求1所述的一种提高挖掘机燃油经济性的控制方法，其特征在于，当发动机的负载较小时：扭矩反馈小，蜗轮转速低，进而使发动机的进气压力低，根据进气压力计算得到的扭矩能力百分比也较低；
此时根据最大额外转速与发动机扭矩能力百分比计算出较高的实际额外转速，并与发动机基本转速相加得到较高的发动机请求转速，此时较高的发动机转速可使蜗轮转速和进气压力得到提高，因发动机的实际转速高于基本转速，进气压力高于基本转速时的值，所以发动机克服负载的能力得到提高，此时发动机处于较高转速、低负载的待机状态，根据发动机油耗特性，发动机此时的油耗基本不变。
3.根据权利要求1所述的一种提高挖掘机燃油经济性的控制方法，其特征在于，当增加发动机负载时：蜗轮转速随时间加速，发动机进气压力得到相应增加，扭矩能力百分比得到增加，实际额外转速减小，发动机请求转速减小，当扭矩能力百分比提高到100%时，实际额外转速变为0，此时发动机负载较高，而转速与基本转速设置相符合，可使发动机工作在经济油耗区。
4.根据权利要求1所述的一种提高挖掘机燃油经济性的控制方法，其特征在于，当减小发动机负载时：蜗轮转速随时间减小，发动机的实际请求转速增加，发动机再次进入较高转速的待机状态。
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