CN110820840A - 一种挖掘机自动调节烟度的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本公开公开了一种挖掘机自动调节烟度的控制方法，应用于挖掘机的柴油机控制器，利用烟度传感器检测烟管中的烟度，并将检测信息传输到控制器；控制器根据检测的烟度与预设值对比，判断是否超标；如果超标，获取挖掘机所处海拔的发动机功率运行范围；在发动机功率运行范围内，调节电机的电流上升率；并将烟度值与预设值对比，如果烟度值小于预设值，停止调节电机的电流上升率。解决了挖掘机工作时因外部原因造成的烟度不达标问题，提高了经济性，降低了使用成本，并有利于环境保护。

Description

一种挖掘机自动调节烟度的控制方法及系统

技术领域

本公开涉及一种挖掘机自动调节烟度的控制方法及系统。

背景技术

现在国家对工程机械产品排放指标要求特别严格，发动机产品开发的时候，会按法律法规要求进行测试，整机装配后，出厂后也会按法规进行测试，保证合规。

但是存在一个问题，当我们在实际使用过程中，影响烟度的因素特别多，比如油品、发动机的功率匹配，高原地区缺氧等问题，都会使烟度超出我们设定的标准，烟度超准会形成有害的大气污染物，为了保护环境需要我们解决这个问题。烟度超标也会影响油耗值，使得挖掘机油耗增加，增大使用成本。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种挖掘机自动调节烟度的控制方法及系统。

本公开采用如下技术方案：

一种挖掘机自动调节烟度的控制方法，应用于挖掘机的柴油机控制器，包括：

步骤一：利用烟度传感器检测烟管中的烟度，并将检测信息传输到控制器；控制器根据检测的烟度与预设值对比，判断是否超标；

步骤二：如果超标，获取挖掘机所处海拔的发动机功率运行范围；

步骤三：在发动机功率运行范围内，调节电机的电流上升率，减少液压泵吸收功率；并将烟度值与预设值对比，如果烟度值小于预设值，停止调节电机的电流上升率。

进一步的，在调节电机的电流上升率后能够减少液压泵吸收功率，同时降低发动机掉速。

进一步的，获取挖掘机所处海拔的发动机功率运行范围的具体步骤包括：利用大气压力传感器读取大气压力值，通过大气压力对应海拔高度转换算法，把大气压力值转化为对应的海拔高度。

进一步的，获取挖掘机所处海拔的发动机功率运行范围的具体步骤还包括：通过海拔高度CHI值表，得到此海拔高度对应的CHI值；将CHI值、发动机转速值以及发动机扭矩需求值，通过分配表，并利用插值计算得到发动机功率运行范围。

进一步的，所述步骤二还包括检测发动机转速，判断发动机是否出现稳态掉速。

进一步的，所述步骤三还包括：如果发动机出现稳态掉速，在发动机功率运行范围内，调节电流上升率，减少液压泵吸收功率；并将烟度值与预设值对比，如果烟度值小于预设值，且发动机转速掉速降低，停止调节电流上升率。

本公开还提供了一种自动调节烟度系统，包括控制器，所述控制器存储有烟度预设值，并实时与烟度测量值进行对比，判断烟度是否超标；

烟度检测模块：用于实时检测柴油机烟管中的烟度值，并于将检测信息传输给控制器；

海拔检测模块：至少包括一个大气压力检测单元，用于检测柴油机所处海拔高度，并将检测信息传输给控制器。

数据传输模块：用于将控制器的数据传输给平台或手机，做预判断。

进一步的，所述控制器还存储有海拔高度与发动机功率分配表，用于获取发动机所处海拔的运行功率范围。

进一步的，还包括与控制器通过CAN总线连接的显示器，用于显示烟度信息和柴油机所处海拔高度。

进一步的，还还包括与控制器通过CAN总线连接的Tbox，用于和手机APP互联通信，实现手机APP的车轮信息显示于控制。

进一步的，还包括与控制器通过CAN总线连接的信息化平台。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开通过采集发动机的烟度信息，并判读烟度是否达标在发动机功率运行范围内，利用调节电机的电流上升率，保证了烟度符合要求。解决了挖掘机工作时因外部原因造成的烟度不达标问题，提高了经济性，降低了使用成本，并有利于环境保护。

本公开通过判断发动机是否出现稳态掉速，使得利用电机上升率对烟度进行调节，保证了挖掘机的工作稳定性，并使得在烟度达标且发动机稳态掉速降低后，停止调节电流上升率，有利于挖掘机的长期稳定工作。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本公开的自动调节烟度系统示意图；

图2为本公开的自动调节烟度的控制方法的流程图；

图3为可以用于本公开的烟度传感器原理图；

图4为柴油机功率与排温、烟度、传感器电流值变化表。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

实施例1

一种挖掘机自动调节烟度的控制方法，一种挖掘机自动调节烟度的控制方法，其特征在于，应用于挖掘机的柴油机控制器，包括：步骤一：利用烟度传感器检测烟管中的烟度，并将检测信息传输到控制器；控制器根据检测的烟度与预设值对比，判断是否超标；步骤二：如果超标，获取挖掘机所处海拔的发动机功率运行范围；步骤三：在发动机功率运行范围内，调节电机的电流上升率；并将烟度值与预设值对比，如果烟度值小于预设值，停止调节电机的电流上升率。

获取挖掘机所处海拔的发动机功率运行范围的具体步骤包括：利用大气压力传感器读取大气压力值，通过大气压力对应海拔高度转换算法，把大气压力值转化为对应的海拔高度。获取挖掘机所处海拔的发动机功率运行范围的具体步骤还包括：通过海拔高度CHI值表，得到此海拔高度对应的CHI值；将CHI值、发动机转速值以及发动机扭矩需求值，通过分配表，并利用插值计算得到发动机功率运行范围。

所述步骤二还包括检测发动机转速，判断发动机是否出现稳态掉速。

所述步骤三还包括：如果发动机出现稳态掉速，在发动机功率运行范围内，调节电流上升率；并将烟度值与预设值对比，如果烟度值小于预设值，且发动机转速掉速降低，停止调节电流上升率。

本公开解决挖掘机在出厂后，由于使用的工况、海拔、油品等原因，烟度过大不可控问题。在传统液压挖掘机的基础上，通过电控化，实现自动检测烟度值、海拔值、温度值，判断设备使用工况，通过烟度传感器实时检测烟度值，根据检测到的值自动进行调节发动机的功率，电控参数等降低烟度，同时把数据传送给数据平台进行监控。

本公开主要是在烟道中增加烟度传感器。在采用电子控制式柴油机上，广泛采用一种可以连续测量柴油机排烟的传感器，用它来检测发动机排放气体中形成的碳烟和未燃烧的碳粒，并把表示碳烟存在的电信号输人电子控制单元ECU，ECU根据烟度信号调节空气和柴油的供给量，以达到完全燃烧减少碳烟。该传感器头是由绝缘材料和两个贵金属电极组成，暴露在烟气中的电极周围涂有强化催化剂材料，使沉积在电极上的碳能迅速被氧化，保持电极清洁，满足连续测量的要求。

图3是可以用于本公开的烟度传感器的工作原理图，传感器的感应头由绝缘体1、电极2和催化剂3组成。绝缘体中埋有两个电极，电极下端伸出绝缘体，两电极之间保持很小的缝隙，并涂有绝缘强催化剂，电极上端连接直流电源，电压为12V或24V，图中A为电流表，表盘上标有对应的烟度值，在电子控制系统中，A1、A2与ECU相连。

传感器的性能、质量取决于催化剂，如果没有催化剂，两电极相距仅0.1mm左右，很快会因积炭而失效。催化剂应具有良好的绝缘性能，又能促进碳烟迅速氧化。这样才能保证传感器的准确性和灵敏性。如图4所示，催化剂可采用Cr2O3、SnO2或Fe2O3，也可采用氧化金属的混合物，如Cr203(Fe203)x，但最好采用铂黑作碳烟的催化剂。其重量比为30％～35％的铂黑与Al2O3加粘合剂调匀后即可。

本公开烟度传感器检测烟度给控制器，控制根据检测的烟度判断是否和标，如果不合标，通过判断大气压力传感器的值，判断海拔，当前的海拔和发动机的功率是否匹配(经过高原标定的发动机，都有海拔对应功率特性曲线，通过查表可判断是否匹配)，发动机是否存在稳态掉速，如果存在匹配不合理情况，首先按设定表重新匹配，同时可调节电流上升率(通过单位时间电流上升时间的调节，可调节负载加载时间，让发动机有足够时间去响应负载变化)，减少液压泵吸收功率(通过减少电流，减少泵的排量，减少发动机负载)，减少掉速，然后再判断烟度是否达标，自动去标定，保证烟度达标，同时把数据传输给平台及手机APP，做预判断。

实施例2

本公开还提供了一种自动调节烟度系统，包括控制器，所述控制器存储有烟度预设值，并实时与烟度测量值进行对比，判断烟度是否超标；烟度检测模块：用于实时检测柴油机烟管中的烟度值，并于将检测信息传输给控制器；海拔检测模块：用于检测柴油机所处海拔高度，并将数据传输给控制器，所述海拔检测模块至少包括一个大气压力检测单元；数据传输模块：用于将数据传输给平台或手机，做预判断。

所述控制器还存储有海拔高度与发动机功率分配表，用于获取发动机所处海拔的运行功率范围；还包括与控制器通过CAN总线连接的显示器，用于显示烟度信息和柴油机所处海拔高度。还包括与控制器通过CAN总线连接的Tbox，用于和手机APP互联通信，实现手机APP的车轮信息显示于控制。还包括与控制器通过CAN总线连接的信息化平台，用于实现挖掘机与外界的互联通信。

本公开通过采集发动机的烟度信息，并判读烟度是否达标在发动机功率运行范围内，利用调节电机的电流上升率，保证了烟度符合要求。解决了挖掘机工作时因外部原因造成的烟度不达标问题，提高了经济性，降低了使用成本，并有利于环境保护。通过判断发动机是否出现稳态掉速，使得利用电机上升率对烟度进行调节，保证了挖掘机的工作稳定性，并使得在烟度达标且发动机稳态掉速降低后，停止调节电流上升率，有利于挖掘机的长期稳定工作。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种挖掘机自动调节烟度的控制方法，其特征在于，应用于挖掘机的柴油机控制器，包括：

步骤一：利用烟度传感器检测烟管中的烟度，并将检测信息传输到控制器；控制器根据检测的烟度与预设值对比，判断是否超标；

步骤二：如果超标，获取挖掘机所处海拔的发动机功率运行范围；

步骤三：在发动机功率运行范围内，调节电机的电流上升率，减少液压泵吸收功率；并将烟度值与预设值对比，如果烟度值小于预设值，停止调节电机的电流上升率。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，获取挖掘机所处海拔的发动机功率运行范围的具体步骤包括：利用大气压力传感器读取大气压力值，通过大气压力对应海拔高度转换算法，把大气压力值转化为对应的海拔高度。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤二还包括检测发动机转速，判断发动机是否出现稳态掉速。

4.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，获取挖掘机所处海拔的发动机功率运行范围的具体步骤还包括：通过海拔高度CHI值表，得到此海拔高度对应的CHI值；将CHI值、发动机转速值以及发动机扭矩需求值，通过分配表，并利用插值计算得到发动机功率运行范围。

5.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述步骤三还包括：如果发动机出现稳态掉速，在发动机功率运行范围内，调节电流上升率，减少液压泵吸收功率；并将烟度值与预设值对比，如果烟度值小于预设值，且发动机转速掉速降低，停止调节电流上升率。

6.一种采用如权利要求1-5任意一项所述控制方法的自动调节烟度系统，其特征在于，包括控制器，所述控制器存储有烟度预设值，并实时与烟度测量值进行对比，判断烟度是否超标；

烟度检测模块：用于实时检测柴油机烟管中的烟度值，并于将检测信息传输给控制器；

海拔检测模块：至少包括一个大气压力检测单元，用于检测柴油机所处海拔高度，并将检测信息传输给控制器。

数据传输模块：用于将控制器的数据传输给平台或手机，做预判断。

7.如权利要求6所述逇自动调节烟度系统，其特征在于,所述控制器还存储有海拔高度与发动机功率分配表，用于获取发动机所处海拔的运行功率范围。

8.如权利要求6所述逇自动调节烟度系统，其特征在于,还包括与控制器通过CAN总线连接的显示器，用于显示烟度信息和柴油机所处海拔高度。

9.如权利要求6所述逇自动调节烟度系统，其特征在于,还包括与控制器通过CAN总线连接的Tbox，用于和手机APP互联通信，实现手机APP的车轮信息显示于控制。

10.一种挖掘机，其特征在于，包括如权利要求6-9任意一项所述的自动调节烟度系统。

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