CN110644564A - 一种液压挖掘机控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液压挖掘机控制系统及方法，所述方法包括控制器采集液压挖掘机的油路压力信号，并所述油路压力信号计算所需主泵功率；控制器将所需主泵功率发送至发动机ECM；发动机ECM首先根据所需主泵功率调节发动机喷油量，随后，控制器根据所需主泵功率调节主泵功率。本发明大幅度降低了发动机的加载响应时间，提高了整机的工作效率，避免了怠速加载冒黑烟的问题，可以进一步降低发动机怠速转速，降低燃油消耗。

Description

一种液压挖掘机控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种液压挖掘机控制系统及方法，属于挖掘机技术领域。
背景技术
液压挖掘机的工况极其复杂，负载变化较大。当液压泵负载增加时，发动机增大喷油量，输出扭矩增加，由于机械传递导致发动机具有较长的滞后性。发动机会频繁出现下述工作状态，一是发动机在低负载状态突然加载时易出现加载时间过长，导致工作效率降低；二是发动机在怠速状态突然加载时会出现冒黑烟的问题。大部分厂商会通过改变发动机燃烧室油气混合比的方式，减少发动机加载时间，但同时会出现燃烧不充分，发动机冒黑烟的问题，怠速出现冒黑烟的问题时，大部分厂家会提高整机怠速转速，导致能耗浪费。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种液压挖掘机控制系统及方法，以解决现有技术中的发动机在低负载状态突然加载时工作效率降低以及怠速状态突然加载时会出现冒黑烟的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种液压挖掘机控制方法，所述方法包括如下步骤：
控制器采集液压挖掘机的油路压力信号，并所述油路压力信号计算所需主泵功率；
控制器将所需主泵功率发送至发动机ECM；
发动机ECM首先根据所需主泵功率调节发动机喷油量，随后，控制器根据所需主泵功率调节主泵功率。
结合第一方面，进一步的，所述油路压力信号包括：液压挖掘机的主油路压力值及液压挖掘机当前动作对应的各路先导压力值。
结合第一方面，进一步的，所述发动机ECM开始调节发动机喷油量时间超前控制器开始调节主泵功率时间0.05~0.6秒。
第二方面，本发明提供了一种液压挖掘机控制系统，所述系统包括：控制器、发动机ECM和油路压力采集单元；所述发动机ECM、油路压力采集单元分别与控制器通讯连接；
所述控制器根据油路采集单元采集的液压挖掘机的油路压力信号计算液压挖掘机所需主泵功率，并将所需主泵功率发送至发动机ECM；
发动机ECM首先根据所需主泵功率调节发动机喷油量，随后，控制器根据所需主泵功率调节主泵功率。
结合第二方面，进一步的，所述控制器与发动机ECM采用CAN总线通讯连接。
结合第二方面，进一步的，所述油路压力采集单元包括：用于采集液压挖掘机主油路压力值的第一压力传感器和用于采集液压挖掘机当前动作对应的各路先导压力值的第二压力传感器。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：发动机ECM调节发动机的喷油量的时间先于主泵调节至所需主泵功率的时间，从而大幅度降低了发动机的加载响应时间，提高了整机的工作效率，避免了怠速加载冒黑烟的问题，可以进一步降低发动机怠速转速，降低燃油消耗；此外，该控制方法还具有简单易行、低成本以及可靠性高的优点。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种液压挖掘机控制方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种液压挖掘机控制系统的液压原理图；
图3是现有技术中的一种液压挖掘机的发动机喷油量与时间的关系图；
图4是本发明实施例提供的一种液压挖掘机的发动机喷油量与时间的关系图；
其中，10-发动机；11-主泵；12-先导泵；13-电磁比例阀；14-主阀；15-液压先导手柄；16-控制器；17-行走阀芯；18-回转阀芯；19-动臂阀芯；20-铲斗阀芯；21-斗杆阀芯；22-电磁阀。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种液压挖掘机控制系统及方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
实施例一：
如图1所示，是本发明实施例提供的一种液压挖掘机控制方法的流程图，主要包括如下步骤：
采集所述液压挖掘机的主油路压力值与所述液压挖掘机当前动作对应的各路先导压力值，所述控制器根据所述主油路压力值以及与所述液压挖掘机当前动作对应的各路所述先导压力值得到所需主泵功率，并将所需主泵功率至发动机ECM；控制器能够根据所述所需主泵功率调节主泵功率；所述发动机ECM能够根据所述所需主泵功率调节所述发动机的喷油量，且所述发动机ECM调节所述发动机的喷油量的开始时间先于控制器调节主泵功率的开始时间。
所述发动机ECM调节所述发动机的喷油量的开始时间先于控制器调节主泵功率的开始时间，能够大幅度降低发动机的加载响应时间，提高整机工作效率，避免怠速加载冒黑烟的问题，可以进一步降低发动机怠速转速，降低燃油消耗。此外，该控制方法还具有简单易行、低成本以及可靠性高的优点。
更具体的，发动机ECM开始调节发动机喷油量时间超前控制器开始调节主泵功率0.05~0.6秒，达到与液压系统需求匹配一致，实现整机的工作效率提高1-5%。
实施例二：
如图2所示，是本发明实施例提供的一种液压挖掘机控制系统的液压原理图，包括：发动机10、主泵11、先导泵12、电磁比例阀13、主阀14、液压先导手柄15、控制器16、第一压力采集单元和第二压力采集单元；
所述发动机10与主泵11、先导泵12相连，用于为主泵11、先导泵12提供动力；
所述主阀14包括行走阀芯17、回转阀芯18、动臂阀芯19、铲斗阀芯20以及斗杆阀芯21，主泵11的出口通过管路连接主阀14的进口后，依次与行走阀芯17、回转阀芯18、动臂阀芯19、铲斗阀芯20以及斗杆阀芯21相连，为各个动作阀芯供油，构成主油路；主阀14的回油口经电磁阀22后与油箱相连；
先导泵12与电磁比例阀13的进口相连，电磁比例阀13的出口一路与主泵11的斜盘调节器控制口相连；
液压先导手柄15分别与各个动作阀芯的先导控制油口相连，用于控制各个动作阀芯的开断；
第一压力采集单元、第二压力采集单元分别通信连接于所述控制器16，所述第一压力采集单元用于采集所述液压挖掘机的主油路压力值；所述第二压力采集单元用于采集各个动作阀芯的先导控制油路压力值；所述控制器16能够根据所述主油路压力值以及各个动作阀芯的先导控制油路压力值得到所需主泵功率，并根据所述所需主泵功率调节所述液压挖掘机的主泵11功率；
所述控制器16与发动机ECM通讯连接，用于传递所述所需主泵功率至所述液压挖掘机的发动机ECM。
所述发动机ECM开始调节所述发动机喷油量的时间先于控制器开始调节主泵功率的时间，时间差一般取0.05-0.6秒，能够达到与液压系统需求匹配一致，实现整机的工作效率提高1-5%。如图3所示，是现有技术中的一种液压挖掘机的发动机喷油量与时间的关系图，图4是本发明实施例提供的一种液压挖掘机的发动机喷油量与时间的关系图；该关系图是在发动机ECM开始调节所述发动机喷油量的时间先于控制器开始调节主泵功率的时间相差0.1秒时得出的，对比分析可见：本发明实施例二提供的一种液压挖掘机相较于现有技术中的液压挖掘机可以大幅度降低了发动机10的加载响应时间，从而提高整机的工作效率，避免了怠速加载冒黑烟的问题，可以进一步降低发动机10怠速转速，降低燃油消耗。此外，还具有简单易行、低成本以及可靠性高的优点。
所述第一压力采集单元、所述第二压力采集单元以及所述发动机ECM可以通过CAN总线连接于所述控制器16。
所述第一压力采集单元和所述第二压力采集单元为压力传感器，如图2所示，回转阀芯18、动臂阀芯19、铲斗阀芯20以及斗杆阀芯21的先导控制油路上分别设置有一个压力传感器。
综上所述，本发明实施例提供的液压挖掘机控制系统及方法，包括：采集所述液压挖掘机的主油路压力值，控制器根据所述主油路压力值得到所需主泵功率，所述控制器用于根据所述所需主泵功率调节主泵的功率以及传递所述所需主泵功率至发动机ECM，且所述发动机ECM调节所述发动机的喷油量的开始时间先于控制器调节主泵功率的开始时间，从而大幅度降低了发动机的加载响应时间，提高了整机的工作效率，避免了怠速加载冒黑烟的问题，可以进一步降低发动机怠速转速，降低燃油消耗。此外，该控制方法还具有简单易行、低成本以及可靠性高的优点。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的控制方法而言，由于其采用的控制装置与实施例公开的装置部分相对应，所以对其中涉及的控制装置描述的比较简单，相关之处参见装置部分说明即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (6)

1.一种液压挖掘机控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
控制器采集液压挖掘机的油路压力信号，并所述油路压力信号计算所需主泵功率；
控制器将所需主泵功率发送至发动机ECM；
发动机ECM首先根据所需主泵功率调节发动机喷油量，随后，控制器根据所需主泵功率调节主泵功率。
2.根据权利要求1所述的液压挖掘机控制方法，其特征在于，所述油路压力信号包括：液压挖掘机的主油路压力值及液压挖掘机当前动作对应的各路先导压力值。
3.根据权利要求1所述的液压挖掘机控制方法，其特征在于，所述发动机ECM开始调节发动机喷油量时间超前控制器开始调节主泵功率时间0.05~0.6秒。
4.一种液压挖掘机控制系统，其特征在于，所述系统包括：控制器、发动机ECM和油路压力采集单元；所述发动机ECM、油路压力采集单元分别与控制器通讯连接；
所述控制器根据油路采集单元采集的液压挖掘机的油路压力信号计算液压挖掘机所需主泵功率，并将所需主泵功率发送至发动机ECM；
发动机ECM首先根据所需主泵功率调节发动机喷油量，随后，控制器根据所需主泵功率调节主泵功率。
5.根据权利要求4所述的液压挖掘机控制系统，其特征在于，所述控制器与发动机ECM采用CAN总线通讯连接。
6.根据权利要求4所述的液压挖掘机控制系统，其特征在于，所述油路压力采集单元包括：用于采集液压挖掘机主油路压力值的第一压力传感器和用于采集液压挖掘机当前动作对应的各路先导压力值的第二压力传感器。
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Application publication date: 20200103

Assignee: XUZHOU HIRSCHMANN ELECTRONICS Co.,Ltd.

Assignor: XCMG EXCAVATOR MACHINERY Co.,Ltd.

Contract record no.: X2022980017219

Denomination of invention: A control system and method of hydraulic excavator

Granted publication date: 20210713

License type: Common License

Record date: 20220930