CN110905672B - 一种适应发动机不同转速的液压系统功率实时匹配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适应发动机不同转速的液压系统功率实时匹配方法，属于工程机械领域，该液压系统功率实时匹配方法以充分利用发动机功率为目标，根据发动机的工作特性，通过控制器实时监测发动机的允许功率P0和液压泵的极限功率P，当P≤k*P0时，增加液压泵的极限功率，反之则减小液压泵的极限功率，最终使P=k*P0，其中，k为发动机的最佳功率利用百分比，从而使发动机与液压泵达到最佳的功率匹配。

Description

一种适应发动机不同转速的液压系统功率实时匹配方法
技术领域
本发明属于工程机械领域，特别是涉及一种适应发动机不同转速的液压系统功率实时匹配方法。
背景技术
柴油发动机驱动液压泵是工程机械上常用的传动形式，液压系统工作时，发动机输出一定的功率至变量泵，变量泵将吸收的功率转化为压力和流量，驱动执行机构做功。一般，在进行发动机与液压泵的选型及功率匹配时，为了使液压系统工作时发动机不熄火，应考虑发动机的飞轮、风扇、发电机等附件所消耗的功率，液压泵的最大输入功率应不超过发动机的额定净功率。例如，发动机的额定功率为N1，飞轮、风扇、发电机等附件所消耗的功率为N2，则发动机的额定净功率为N1-N2，液压泵的最大输入功率Np应≤N1-N2。
在选型时，如果液压泵的最大输入功率Np过小，则发动机能够输出到液压泵的功率就会很小，导致发动机功率富余过多，不利于发动机功率的充分发挥。因此，液压泵的最大输入功率应尽可能大一些，即功率占比尽可能大。
但是，从发动机的外特性曲线上看，当发动机转速发生变化，尤其是在在额定转速点和最大扭矩点之间变化时，发动机可输出的扭矩发生相应变化，其能够输出的扭矩会大于其额定扭矩，如果变量泵的极限功率保持不变，将会导致液压泵的最大输入功率与发动机能够输出的功率差距变大，功率占比降低，发动机与变量泵将不再满足原有设计的匹配关系，发动机功率富余量增加，其功率得不到充分发挥。
在应用功率越权控制的变量泵上，液压泵的最大输入功率可以通过电信号进行控制，为了充分利用发动机的功率，当发动机在额定转速点和最大扭矩点之间工作时，液压泵的最大输入功率还有一定上升的空间。
发明内容
本发明提供一种适应发动机不同转速的液压系统功率实时匹配方法，用以解决现有技术存在的不足。
本发明按以下技术方案实现：
一种适应发动机不同转速的液压系统功率实时匹配方法，通过控制器实时监测发动机不同转速下的允许功率P0和液压泵的极限功率P，当P≤k*P0时，增加液压泵的极限功率P，反之则减小液压泵的极限功率P，最终使P=k*P0，从而使发动机与液压泵达到最佳的功率匹配；其中，k为发动机的最佳功率利用百分比；允许功率P0为发动机的外特性曲线上不同油门转速所对应的最大功率，为发动机出厂时标定的已知参数，以数组的格式将外特性曲线上油门转速与功率的对应关系提前写入控制器内存中；极限功率P为变量液压泵所能允许的极限功率，不同的电信号值对应不同的极限功率值，同样以数组的格式将电信号与极限功率的对应关系提前写入控制器内存中。
进一步，在初始状态，控制器输出初始电信号至变量泵，将所述的液压泵极限功率P初始值设置为最小。
进一步，所述液压泵为带功率越权控制功能的变量泵，能够通过改变电信号的方式来实现液压泵极限功率的变化。
进一步，所述控制器实时读取发动机的油门转速信号，然后根据所存储的油门转速与功率的对应关系曲线计算得到对应的功率值，即该油门转速下发动机的允许功率P0。
进一步，油门转速信号通过CAN总线接至控制器的输入端，电比例加压阀接至控制器的输出端。
进一步，所述控制器监测当前输出至电比例减压阀的电流值，根据所存储的电流信号与极限功率的对应关系曲线计算得到当前输出至液压泵的极限功率P。
进一步，k优选值为85%。
进一步，选用柴油发动机驱动变量泵的传动方式。
本发明有益效果：
本发明以充分利用发动机功率为目标，根据发动机的工作特性，通过控制器实时监测发动机的允许功率P0和液压泵的极限功率P，控制器将两个值进行比较，以此增加或减小液压泵的极限功率P，从而使发动机与液压泵达到最佳的功率匹配。
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发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术的发动机与变量泵匹配关系；
图2为本发明的发动机与变量泵匹配关系；
图3为本发明的控制流程图。
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。
液压系统工作时，发动机输出一定的功率至变量泵，变量泵将吸收的功率转化为压力和流量，驱动执行机构做功。如图1所示，从发动机的外特性曲线上看，当发动机转速发生变化，尤其是在发动机额定转速点和最大扭矩点之间变化时，发动机可输出的扭矩发生相应变化，如果变量泵的极限功率保持不变，将会导致发动机与变量泵不能满足原有设计的匹配关系，从而使发动机功率利用率变低。
如图3所示，本发明以充分利用发动机功率为目标，根据发动机的工作特性，通过控制器实时监测发动机的允许功率P0和液压泵的极限功率P，当P≤k*P0时，增加液压泵的极限功率，反之则减小液压泵的极限功率，最终使P=k*P0，从而使发动机与液压泵达到最佳的功率匹配。
需要说明的是，k为发动机的最佳功率利用百分比。
发动机不同转速下的允许功率P0为发动机的外特性曲线上不同油门转速所对应的最大功率，为发动机出厂时标定的已知参数，以数组的格式将外特性曲线上油门转速与功率的对应关系提前写入控制器内存中。控制器实时读取发动机的油门转速信号，然后根据所存储的油门转速与功率的对应关系曲线计算得到对应的功率值，即该油门转速下发动机的允许功率P0。
液压泵的极限功率P为变量液压泵所能允许的极限功率，不同的电信号值对应不同的极限功率值，同样以数组的格式将电信号与极限功率的对应关系提前写入控制器内存中。控制器监测当前输出至电比例减压阀的电流值，根据所存储的电流信号与极限功率的对应关系曲线计算得到当前输出至液压泵的极限功率P。
优选方案：液压泵为带功率越权控制功能的变量泵，可以通过改变电信号的方式来实现液压泵极限功率的变化。
以下通过具体实施对本发明做进一步说明：
如图2所示，选用柴油发动机驱动变量泵的传动方式。将发动机的外特性曲线上不同油门转速所对应的最大功率作为发动机不同转速下的允许功率P0，并以数组的格式将外特性曲线上油门转速与功率的对应关系提前写入控制器内存中。
选用带功率越权控制功能的变量泵，通过电比例减压阀输出一定的压力至变量泵的功率控制口，给电比例减压阀输入不同的电流值改变其控制压力，从而实现不同的极限功率P，同样以数组的格式将电信号与极限功率的对应关系提前写入控制器内存中。
将油门转速信号通过CAN总线接至控制器的输入端，电比例加压阀接至控制器的输出端。
在初始状态，发动机未打火时，控制器输出最小电流信号至电比例减压阀，电比例减压阀输出最小的控制压力，使所述的液压泵极限功率P初始值为最小。
当发动机打火启动之后，控制器根据所存储的发动机油门转速与输出功率的关系曲线，计算得到当前油门转速下发动机的允许功率P0。同时，监测当前输出至电比例减压阀的电流值，根据所存储的电流信号与极限功率的对应关系曲线计算得到当前输出至液压泵的极限功率P。控制器将两个值进行比较，当P≤k*P0时，增加电比例减压阀的输出电流，从而增加液压泵的极限功率，反之则减小电比例减压阀的输出电流，从而减小液压泵的极限功率，最终使P=k*P0，其中，k为发动机的最佳功率利用百分比，从而使发动机与液压泵达到最佳的功率匹配，本实施案例取k=85%。
综上，本发明以充分利用发动机功率为目标，根据发动机的工作特性，通过控制器实时监测发动机的允许功率P0和液压泵的极限功率P，控制器将两个值进行比较，以此增加或减小液压泵的极限功率P，从而使发动机与液压泵达到最佳的功率匹配。
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 (8)

1.一种适应发动机不同转速的液压系统功率实时匹配方法，其特征在于：通过控制器实时监测发动机不同转速下的允许功率P0和液压泵的极限功率P，当P≤k*P0时，增加液压泵的极限功率P，反之则减小液压泵的极限功率P，最终使P=k*P0，从而使发动机与液压泵达到最佳的功率匹配；
其中，k为发动机的最佳功率利用百分比；
允许功率P0为发动机的外特性曲线上不同油门转速所对应的最大功率，为发动机出厂时标定的已知参数，以数组的格式将外特性曲线上油门转速与功率的对应关系提前写入控制器内存中；
极限功率P为变量液压泵所能允许的极限功率，不同的电信号值对应不同的极限功率值，同样以数组的格式将电信号与极限功率的对应关系提前写入控制器内存中。
2.根据权利要求1所述的一种适应发动机不同转速的液压系统功率实时匹配方法，其特征在于：在初始状态，控制器输出初始电信号至变量泵，将所述的液压泵极限功率P初始值设置为最小。
3.根据权利要求1所述的一种适应发动机不同转速的液压系统功率实时匹配方法，其特征在于：所述液压泵为带功率越权控制功能的变量泵，能够通过改变电信号的方式来实现液压泵极限功率的变化。
4.根据权利要求1所述的一种适应发动机不同转速的液压系统功率实时匹配方法，其特征在于：所述控制器实时读取发动机的油门转速信号，然后根据所存储的油门转速与功率的对应关系曲线计算得到对应的功率值，即该油门转速下发动机的允许功率P0。
5.根据权利要求4所述的一种适应发动机不同转速的液压系统功率实时匹配方法，其特征在于：油门转速信号通过CAN总线接至控制器的输入端，电比例加压阀接至控制器的输出端。
6.根据权利要求1所述的一种适应发动机不同转速的液压系统功率实时匹配方法，其特征在于：所述控制器监测当前输出至电比例减压阀的电流值，根据所存储的电流信号与极限功率的对应关系曲线计算得到当前输出至液压泵的极限功率P。
7.根据权利要求1所述的一种适应发动机不同转速的液压系统功率实时匹配方法，其特征在于：k值为85%。
8.根据权利要求1所述的一种适应发动机不同转速的液压系统功率实时匹配方法，其特征在于：选用柴油发动机驱动变量泵的传动方式。
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