CN110439695A - 工程车辆发动机超速保护控制系统及其控制方法 - Google Patents

工程车辆发动机超速保护控制系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种工程车辆发动机超速保护控制系统及其控制方法，属于工程机械控制技术领域，用于检测发动机的输出转速，并把检测到的发动机转速信号传输至控制器；控制器连接发动机转速检测元件，用于接收发动机转速检测元件检测的速度值，并把此速度值与预设值相比较，用于判断是否打开发动机超速保护液压系统；发动机超速保护液压系统连接控制器并通过动力输出装置与发动机连接，发动机超速保护液压系统根据控制器发出来的电流信号，发动机超速保护液压系统给发动机施加反向负载，防止发动机出现超速现象，在不影响发动机正常运行的情况下，使发动机退出超速状态，避免发动机受到损坏，解决了现有技术中出现的问题。

Description

工程车辆发动机超速保护控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种工程车辆发动机超速保护控制系统及其控制方法，属于工程机械控制技术领域。
背景技术
现有技术中，工程车辆在使用过程中，一旦出现发动机转速太快，不仅对机器本身造成损坏，甚至可能威胁到操作者或者周边的人。现在普遍的做法是，工程车辆发动机自身安装超速保护装置，即当发动机因技术故障等原因出现超速现象时，发动机转速传感器把采集到的转速信号传输至控制器，如果控制器判断此转速信号超过设定值，控制器则输出控制信号给断油电磁阀，切断发动机燃油供应，使发动机转速下降直至停止。
上述技术方案的缺点，一是当工程车辆正常工作，即发动机处于正常运转时，突然出现的超速现象就立即切断燃油供应，影响行车安全，同时也可能会造成发动机损坏；二是如果因为电路故障等原因，影响了断油电磁阀的通电或断电，会使发动机超速保护装置非正常启动，会影响发动机的正常使用，如果导致发动机超速保护装置失效，会影响发动机安全性，继而影响整机安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工程车辆发动机超速保护控制系统及其控制方法，在不影响发动机正常运行的情况下，使发动机退出超速状态，避免发动机受到损坏，解决了现有技术中出现的问题。
本发明所述的工程车辆发动机超速保护控制系统，包括发动机、发动机转速检测元件、控制器和发动机超速保护液压系统，
其中，发动机转速检测元件位于发动机中，用于检测发动机的输出转速，并把检测到的发动机转速信号传输至控制器；
控制器连接发动机转速检测元件，用于接收发动机转速检测元件检测的速度值，并把此速度值与预设值相比较，用于判断是否打开发动机超速保护液压系统；
发动机超速保护液压系统连接控制器并通过动力输出装置与发动机连接，发动机超速保护液压系统根据控制器发出来的电流信号，发动机超速保护液压系统给发动机施加反向负载，降低发动机的输出转速，防止发动机出现超速现象。
进一步的，发动机超速保护液压系统包括发动机超速保护元件和工作泵总成，工作泵总成连接发动机超速保护元件，发动机超速保护元件连接控制器，根据控制器发出来的电流信号，控制超速保护元件的先导端通电或者断电，决定工作泵总成斜盘摆角是否被强制处于最大角度，工作泵总成通过动力输出装置与发动机相连接。
其中发动机作为整个车辆的动力机构；发动机转速检测元件可用于检测发动机输出转速，并把检测到发动机转速信号传输至控制器；控制器用于接收发动机转速检测元件检测的速度值，并把此速度值与预设值相比较，用于判断是否打开发动机超速保护元件；发动机超速保护元件是一个发动机速度保护阀，根据控制器发出来的电流信号，控制发动机速度保护阀的先导端通电或者断电，决定工作泵总成斜盘摆角是否被强制处于最大角度；工作泵总成为变量缸，集成有负荷传感阀，并通过动力输出装置与发动机相连接，工作泵是工作液压系统的液压油源。
进一步的，发动机转速检测元件包括发动机转速传感器，发动机的飞轮上安装有信号轮，信号轮的外部设有多个齿段，发动机转速传感器安装在信号轮上，当信号轮转过发动机转速传感器会产生一个交流电压，信号轮的转动频率随着发动机的转速而变化。
进一步的，发动机超速保护元件包括发动机超速保护阀，发动机超速保护阀的先导控制输入端连接控制器，发动机超速保护阀的控制输出端连接工作泵总成，发动机超速保护阀还连接有液压油箱。
进一步的，工作泵总成包括依次连接的变量缸和负荷传感阀，工作泵总成与发动机相连，工作泵总成的进口连接有液压油箱，工作泵总成的出口与发动机超速保护液压系统连接，工作泵总成中的变量缸通过斜盘与发动机输出端相连，工作泵总成出口液压油压控制负荷传感阀左侧先导控制端，发动机超速保护阀的液压油压控制负荷传感阀右侧先导控制端，工作泵总成的高压油通过负荷传感阀进入变量缸，从而推动变量缸内的活塞移动，进而改变工作泵总成的斜盘角度。
进一步的，工作泵总成还包括压力切断阀，压力切断阀连接在负荷传感阀和变量缸之间，工作泵总成中的变量缸的一端连接压力切断阀的油路。
本发明所述的工程车辆发动机超速保护控制方法，包括以下步骤：
S1：发动机转速检测元件检测发动机输出转速，并把检测到发动机转速信号传输至控制器；
S2：控制器接收发动机转速检测元件检测的速度值，并把此速度值与预设值相比较，当发动机转速检测元件检测到的发动机转速数值低于控制器第一预设值时，控制器判断出发动机转速没有超速，对发动机超速保护液压系统没有任何操作，发动机正常工作；
S3：当发动机转速检测元件检测到的发动机转速数值高于控制器的第一预设值时，控制器判断出发动机转速超速，会给发动机超速保护阀开启，变量缸排量最大，发动机超速保护液压系统产生最大的反向负荷；
S4：在发动机超速保护液压系统反向负载的作用下，避免发动机转速继续上升，而出现超速现象，发动机转速开始下降。
所述的步骤还包括：
S11：当执行步骤S4后，继续判断发动机转速检测元件检测到的发动机转速是否下降到控制器第二预设值，第二预设值小于第一预设值，若是则发动机超速保护阀关闭，工作泵总成恢复正常运行，返回步骤S1；若否则返回步骤S3，发动机超速保护阀开启，继续进行超速保护。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明所述的工程车辆发动机超速保护控制系统及其控制方法，在不影响发动机正常运行的情况下，该系统可以通过增加液压系统对发动机的反向负荷，使发动机转速下降，从而避免因发动机转速太高对机器造成损坏，以及对操作者可能造成的伤害；通过施加反向负载，使发动机退出超速状态，避免发动机受到损坏，解决了现有技术中出现的问题。
附图说明
图1为本发明工程车辆发动机超速保护控制系统的连接示意图；
图2为本发明工程车辆发动机超速保护控制系统中发动机转速传感器的结构图；
图3为本发明工程车辆发动机超速保护控制系统中发动机超速保护液压系统的原理图；
图4为本发明工程车辆发动机超速保护控制方法的流程框图；
图中：1、发动机；2、变量缸；3、压力切断阀；4、负荷传感阀；5、发动机超速保护阀；6、液压油箱；7、信号轮；8、发动机转速传感器；10、发动机转速检测元件；20、控制器；30、发动机超速保护元件；40、工作泵总成。
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说明：
实施例1：
如图1-3所示，本发明所述的工程车辆发动机超速保护控制系统，包括发动机1、发动机转速检测元件10、控制器20和发动机超速保护液压系统，
其中，发动机转速检测元件10位于发动机1中，用于检测发动机1的输出转速，并把检测到的发动机转速信号传输至控制器20；
控制器20连接发动机转速检测元件10，用于接收发动机转速检测元件10检测的速度值，并把此速度值与预设值相比较，用于判断是否打开发动机超速保护液压系统；
发动机超速保护液压系统连接控制器20并通过动力输出装置与发动机1连接，发动机超速保护液压系统根据控制器20发出来的电流信号，发动机超速保护液压系统给发动机1施加反向负载，降低发动机1的输出转速，防止发动机1出现超速现象。
发动机超速保护液压系统包括发动机超速保护元件30和工作泵总成40，工作泵总成40连接发动机超速保护元件30，发动机超速保护元件30连接控制器20，根据控制器20发出来的电流信号，控制超速保护元件30的先导端通电或者断电，决定工作泵总成40斜盘摆角是否被强制处于最大角度，工作泵总成40通过动力输出装置与发动机1相连接。
发动机转速检测元件30包括发动机转速传感器8，所述发动机1的飞轮上安装有信号轮7，信号轮7的外部设有多个齿段，所述发动机转速传感器8安装在信号轮7上，当信号轮7转过发动机转速传感器8会产生一个交流电压，信号轮7的转动频率随着发动机1的转速而变化。
发动机超速保护元件30包括发动机超速保护阀5，发动机超速保护阀5的先导控制输入端连接控制器20，发动机超速保护阀5的控制输出端连接工作泵总成40，发动机超速保护阀5还连接有液压油箱6。
工作泵总成40包括依次连接的变量缸2和负荷传感阀4，变量缸2通过斜盘连接发动机1，工作泵总成40的进口和出口分别连接液压油箱6，负荷传感阀4的右侧先导控制端连接发动机超速保护阀5的左侧工作位置，负荷传感阀4左侧先导控制端连接工作泵总成40出口，工作泵总成40的高压油通过负荷传感阀4进入变量缸2，从而推动变量缸2内的活塞移动，进而改变工作泵总成40的斜盘角度。
工作泵总成40包括依次连接的变量缸2和负荷传感阀4，工作泵总成40通过联结器与发动机1相连，工作泵总成40的进口连接液压油箱6，出口与工作液压系统连接；工作泵总成40中的变量缸2一端通过斜盘与发动机1输出端相连，另一端与来自压力切断阀3的油路相连；负荷传感阀4为两位三通阀，工作泵总成40出口液压油压控制左侧先导控制端，发动机超速保护阀5的液压油压控制右侧先导控制端；负荷传感阀4的作用是根据工作泵总成40出口的液压油压大小来判断是否增大斜盘摆角；同时还可与发动机超速保护阀5配合，用于强制降低斜盘摆角，从而提高工作泵总成40输出功率来防止发动机失速。
工作泵总成40还包括压力切断阀3，压力切断阀3连接在负荷传感阀4和变量缸2之间；
压力切断阀3的作用是当工作泵总成40的出口液压作用力大于压力切断阀3右侧的弹簧力时，压力切断阀3处于左侧工作位置，工作泵总成40的出口液压油通过压力切断阀3的左侧工作位置进入变量缸2的右腔，推动变量缸2的活塞向左移动，工作泵总成40回到最小排量甚至零排量状态，从而降低工作泵总成40的输入与输出功率来保护整个工作液压系统。
本实施例的工作原理为：发动机1为推土机的动力机构，通过动力输出装置与工作泵总成40相连接；工作泵总成40由变量缸2、压力切断阀3、负荷传感阀4等组成，为工作液压系统提供液压油源；发动机超速保护阀5根据控制器20发出来的电流信号，控制发动机速度保护阀的先导端通电或者断电，决定工作泵总成40斜盘摆角是否被强制处于最大角度。
当发动机转速检测元件10检测到的发动机转速数值低于控制器20的预设值1时，控制器20判断出发动机转速没有超速，对发动机超速保护阀5不做任何操作，发动机超速保护阀5先导控制端Y1断电，发动机超速保护阀5在左侧弹簧作用下，处于左侧工作位置，负荷传感阀4右侧先导油通过发动机超速保护阀5左侧工作位置回液压油箱6，发动机1正常工作。
当发动机转速检测元件10检测到的发动机转速数值高于控制器预设值1时，控制器20判断出发动机转速超速，会给发动机超速保护阀5先导控制端Y1一个电流信号，发动机超速保护阀5在右侧先导油压作用下向左移动；此时工作先导油源通过发动机超速保护阀5右侧工作位置，流向工作泵总成40上的负荷传感阀4右侧先导控制端Y1一个先导压力，使负荷传感阀4向左移动，并处于右侧工作位置；然后，工作泵总成40内部的变量缸2右侧油压通过负荷传感阀4右侧工作位置泄压；变量缸2活塞左侧弹簧作用下向右移动，使工作泵总成40的斜盘角度增大，从而使工作泵总成40的排量增大，即工作泵总成40出口流量增加；如果此时工作液压系统执行机构即工作油缸没有大的负荷，工作泵总成40出口的液压油将以工作液压系统溢流阀设定压力溢流回液压油箱6，工作液压系统将给发动机1产生很大的反向负载；在工作液压系统反向负载的作用下，发动机转速不再继续上升甚至下降。
当发动机超速保护阀5对发动机1实施超速保护时，发动机1转速不再继续上升甚至开始下降，避免发动机1出现超速现象；
如果发动机转速检测元件10检测到的发动机转速下降到控制器20预设值2时，控制器20开始给发动机超速保护阀5右侧先导控制端Y1断电，此时工作先导油源不再作用于发动机超速保护阀5右侧先导控制端Y1，发动机超速保护阀5在左侧弹簧作用下，处于左侧工作位置；此时工作泵总成40的负荷传感阀4右侧先导控制端通过发动机差速保护阀5的左侧工作位置泄压；而负荷传感阀4左侧先导控制端在工作泵总成40出口高压作用下，推动负荷传感阀4向右移动，工作泵总成40出口高压油通过负荷传感阀4左侧工作位置进入工作泵总成40的变量缸2的右侧，推动变量缸2内的活塞向左移动，此时工作泵总成40的斜盘角度减小，工作泵总成40恢复正常运行。
实施例2：
如图4所示，本发明所述的工程车辆发动机超速保护控制方法，包括以下步骤：
S1：发动机转速检测元件10检测发动机1输出转速，并把检测到发动机1转速信号传输至控制器20；
S2：控制器20接收发动机转速检测元件10检测的速度值，并把此速度值与预设值相比较，当发动机转速检测元件10检测到的发动机转速数值低于控制器20第一预设值时，控制器20判断出发动机转速没有超速，对发动机超速保护液压系统没有任何操作，发动机1正常工作；
S3：当发动机转速检测元件10检测到的发动机转速数值高于控制器20的第一预设值时，控制器判断出发动机1转速超速，会给发动机超速保护阀5开启，变量缸2排量最大，发动机超速保护液压系统产生最大的反向负荷；
S4：在发动机超速保护液压系统反向负载的作用下，避免发动机转速继续上升，而出现超速现象，发动机1转速开始下降。
S11：当执行步骤S4后，继续判断发动机转速检测元件10检测到的发动机1转速是否下降到控制器20第二预设值，第二预设值小于第一预设值，若是则发动机超速保护阀5关闭，工作泵总成40恢复正常运行，返回步骤S1；若否则返回步骤S3，发动机超速保护阀5开启，继续进行超速保护。
本实施例的工作原理为：当发动机转速检测元件10检测到的发动机转速数值低于控制器第一预设值时，控制器20判断出发动机转速没有超速，对发动机超速保护阀5没有任何操作，发动机1正常工作。
当发动机转速检测元件10检测到的发动机转速数值高于控制器第一预设值时，控制器20判断出发动机转速超速，会给发动机超速保护阀5一个电流信号，此时工作先导油源通过发动机超速保护阀5给工作泵总成40上的负荷传感阀4先导控制端一个压力信号，使负荷传感阀4移动，那么工作泵总成40内部的变量缸2一侧油压通过负荷传感阀泄压，在另一侧弹簧作用下，变量缸2开始移动，使工作泵总成40的斜盘角度增大，从而使工作泵总成40的排量增大，即工作泵出口40流量增加；如果此时工作油缸没有大的负荷，工作泵出口的液压油将以工作液压系统溢流阀设定压力溢流回液压油箱6，发动机超速保护液压系统将给发动机1产生很大的反向负载；在发动机超速保护液压系统反向负载的作用下，避免发动机1转速继续上升，而出现超速现象；发动机1转速开始下降。
当发动机转速传感器8检测到的发动机转速下降到控制器20第二预设值时，控制器20开始给发动机超速保护阀5先导控制端断电，此时工作先导油源不再作用于发动机超速保护阀5先导端，工作泵总成40中负荷传感阀4一侧先导控制端泄压，另一侧先导控制端在工作泵出口压力作用下，推动负荷传感阀移动，工作泵出口高压油进入工作泵总成变量缸，工作泵总成变量缸2活塞在油压作用下使工作泵总成的斜盘角度减小，工作泵总成40恢复正常运行。
采用以上结合附图描述的本发明的实施例的工程车辆发动机超速保护控制系统及其控制方法，在不影响发动机正常运行的情况下，使发动机退出超速状态，避免发动机受到损坏，解决了现有技术中出现的问题。但本发明不局限于所描述的实施方式，在不脱离本发明的原理和精神的情况下这些对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种工程车辆发动机超速保护控制系统，其特征在于：
包括发动机(1)、发动机转速检测元件(10)、控制器(20)和发动机超速保护液压系统，
其中，发动机转速检测元件(10)位于发动机(1)中，用于检测发动机(1)的输出转速，并把检测到的发动机转速信号传输至控制器(20)；
控制器(20)连接发动机转速检测元件(10)，用于接收发动机转速检测元件(10)检测的速度值，并把此速度值与预设值相比较，用于判断是否打开发动机超速保护液压系统；
发动机超速保护液压系统连接控制器并通过动力输出装置与发动机(1)连接，发动机超速保护液压系统根据控制器(20)发出来的电流信号，发动机超速保护液压系统给发动机(1)施加反向负载，降低发动机(1)的输出转速，防止发动机(1)出现超速现象。
2.根据权利要求1所述的工程车辆发动机超速保护控制系统，其特征在于：所述的发动机超速保护液压系统包括发动机超速保护元件(30)和工作泵总成(40)，工作泵总成(40)连接发动机超速保护元件(30)，发动机超速保护元件(30)连接控制器(20)，根据控制器(20)发出来的电流信号，控制超速保护元件(30)的先导端通电或者断电，决定工作泵总成(40)斜盘摆角是否被强制处于最大角度，工作泵总成(40)通过动力输出装置与发动机(1)相连接。
3.根据权利要求1所述的工程车辆发动机超速保护控制系统，其特征在于：所述的发动机转速检测元件(10)包括发动机转速传感器(8)，所述发动机(1)的飞轮上安装有信号轮(7)，信号轮(7)的外部设有多个齿段，所述发动机转速传感器(8)安装在信号轮(7)上，当信号轮(7)转过发动机转速传感器(8)会产生一个交流电压，信号轮(7)的转动频率随着发动机(1)的转速而变化。
4.根据权利要求2所述的工程车辆发动机超速保护控制系统，其特征在于：所述的发动机超速保护元件(30)包括发动机超速保护阀(5)，发动机超速保护阀(5)的先导控制输入端连接控制器(20)，发动机超速保护阀(5)的控制输出端连接工作泵总成(40)。
5.根据权利要求4所述的工程车辆发动机超速保护控制系统，其特征在于：所述的工作泵总成(40)包括依次连接的变量缸(2)和负荷传感阀(4)，工作泵总成(40)与发动机(1)相连，工作泵总成(40)的进口连接有液压油箱(6)，工作泵总成(40)的出口与发动机超速保护液压系统连接，工作泵总成(40)中的变量缸(2)通过斜盘与发动机(1)输出端相连，工作泵总成(40)出口液压油压控制负荷传感阀(4)左侧先导控制端，发动机超速保护阀(5)的液压油压控制负荷传感阀(4)右侧先导控制端，工作泵总成(40)的高压油通过负荷传感阀(4)进入变量缸(2)，从而推动变量缸(2)内的活塞移动，进而改变工作泵总成(40)的斜盘角度。
6.根据权利要求5所述的工程车辆发动机超速保护控制系统，其特征在于：所述的工作泵总成(40)还包括压力切断阀(3)，压力切断阀(3)连接在负荷传感阀(4)和变量缸(2)之间，工作泵总成(40)中的变量缸(2)的一端连接压力切断阀(3)的油路。
7.一种工程车辆发动机超速保护控制方法，应用于权利要求1-6任一所述的工程车辆发动机超速保护控制系统，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
S1：发动机转速检测元件(10)检测发动机(1)输出转速，并把检测到发动机(1)转速信号传输至控制器(20)；
S2：控制器(20)接收发动机转速检测元件(10)检测的速度值，并把此速度值与预设值相比较，当发动机转速检测元件(10)检测到的发动机转速数值低于控制器(20)第一预设值时，控制器(20)判断出发动机转速没有超速，对发动机超速保护液压系统没有任何操作，发动机(1)正常工作；
S3：当发动机转速检测元件(10)检测到的发动机转速数值高于控制器(20)的第一预设值时，控制器判断出发动机(1)转速超速，会给发动机超速保护阀(5)开启，变量缸(2)排量最大，发动机超速保护液压系统产生最大的反向负荷；
S4：在发动机超速保护液压系统反向负载的作用下，避免发动机转速继续上升，而出现超速现象，发动机(1)转速开始下降。
8.根据权利要求7所述的工程车辆发动机超速保护控制方法，其特征在于：所述的步骤还包括：
S11：当执行步骤S4后，继续判断发动机转速检测元件(10)检测到的发动机(1)转速是否下降到控制器(20)第二预设值，第二预设值小于第一预设值，若是则发动机超速保护阀(5)关闭，工作泵总成(40)恢复正常运行，返回步骤S1；若否则返回步骤S3，发动机超速保护阀(5)开启，继续进行超速保护。
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