CN111022630A - 一种工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械的智能控制技术领域，具体为一种工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统，包括参数采集模块、数据计算模块、发动机油门的自动控制系统和动力换挡变速箱的智能自动换挡系统，所述参数采集模块用于对发动机、液力变矩器的工作参数进行采集，并将采集的到的参数发送到数据计算模块，通过对发动机的燃油消耗率的精确计算，该智能控制系统能够在保证液力变矩器处于η≥0.75时，尽可能的降低发动机的燃油消耗率，达到提高施工效率、节能、减排和环保目的。

Description

一种工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统

技术领域

本发明涉及工程机械的智能控制技术领域，具体为一种工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统。

背景技术

目前，液力机械传动装置在工程机械(如：推土机、装载机)中得到广泛的应用，解决好传动系的工作效率对于提高机械的工作效率十分重要。公知的液力变矩器传动效率是变化不定的。效率η随速比i＝0～1.0的变化而变化η＝从0升高0.8～0.9最大值直到降至0。通常η≥0.75称之为变矩器的高效区。解决好车辆始终保持在高效区工作的方法，通常只能依靠司机的经验来控制油门和及时换挡。由于司机的驾驶熟练程度及经验存在很大个体差异，变矩器不能很好的保持在高效区工作，从而造成工程机械车辆工作效率低，同时也不能很好的对油耗进行控制，无法实验智能的燃料节约。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统。

本发明解决其技术问题采用以下技术方案来实现：

一种工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统，包括参数采集模块、数据计算模块、发动机油门的自动控制系统和动力换挡变速箱的智能自动换挡系统，所述参数采集模块用于对发动机、液力变矩器的工作参数进行采集，并将采集的到的参数发送到数据计算模块，所述数据计算模块用于对参数进行计算，获得发动机油门最佳的工作状态技术参数，具体的计算公式为：

式中：M_B为泵轮的转矩(N·m)，k为多项式阶数，ne为发动机转矩(r·min)，P_T为涡轮的输出功率；

通过发动机油门的自动控制系统和动力换挡变速箱的智能自动换挡系统，进行对发动机的动力控制，使液力变矩器始终处于η≥0.75的高效区工作。

作为对本发明所述的工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统进一步的说明，优选的，所述参数采集模块包括输入单元和传感器检测单元，所述输入单元用于人工输入技术参数，包括发动机的转矩、设备参数、液力变矩器工作油的密度和液力变矩器有效工作直径，所述传感器检测单元用于检测发动机的转速。

作为对本发明所述的工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统进一步的说明，优选的，所述数据计算模块包括发动机转矩计算模块、发动机燃油消耗率计算模块、泵轮的转矩计算模块。

作为对本发明所述的工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统进一步的说明，优选的，所述发动机转矩计算模块的计算公式为：

式中：Me为发动机转矩(N·m),ne为发动机转矩(r·min),Ai为多项式中的系数，k为多项式阶数。

作为对本发明所述的工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统进一步的说明，优选的，所述发动机燃油消耗率计算模块的计算公式为：

式中：ge为发动机的燃油消耗率(g/(kW·h)),ne为发动机转矩(r·min),Ai为模型中的系数，s为模型的阶数。

作为对本发明所述的工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统进一步的说明，优选的，所述泵轮的转矩计算模块的计算公式为：

式中：M_B为泵轮的转矩(N·m),ρ为液力变矩器工作油的密度(kg·m³),g为重力加速度，D液力变矩器有效工作直径(m)，λ_B为液力变矩器泵轮转矩系数(min²/(m·r²))。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述的一种工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统，通过使用该智能控制系统，实现发动机油门的自动调节和动力换挡变速箱的自动换挡；使之更适应工地工况，使变矩器始终处于高效区工作；通过对发动机的燃油消耗率的精确计算，该智能控制系统能够在保证液力变矩器处于η≥0.75时，尽可能的降低发动机的燃油消耗率，达到提高施工效率、节能、减排和环保目的；与传统的传动系相比不仅实现了自动换挡问题，而且还有效地解决了变矩器高效范围窄，靠司机经验控制油门和换挡使其始终处于高效区工作的问题。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

本发明提供一种技术方案：

一种工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统，包括参数采集模块、数据计算模块、发动机油门的自动控制系统和动力换挡变速箱的智能自动换挡系统，所述参数采集模块用于对发动机、液力变矩器的工作参数进行采集，并将采集的到的参数发送到数据计算模块，所述数据计算模块用于对参数进行计算，获得发动机油门最佳的工作状态技术参数，具体的计算公式为：

式中：M_B为泵轮的转矩(N·m)，k为多项式阶数，ne为发动机转矩(r·min)，P_T为涡轮的输出功率；

通过发动机油门的自动控制系统和动力换挡变速箱的智能自动换挡系统，进行对发动机的动力控制，使液力变矩器始终处于η≥0.75的高效区工作。

作为本发明的一种实施方式，所述参数采集模块包括输入单元和传感器检测单元，所述输入单元用于人工输入技术参数，包括发动机的转矩、设备参数、液力变矩器工作油的密度和液力变矩器有效工作直径，所述传感器检测单元用于检测发动机的转速。

作为本发明的一种实施方式，所述数据计算模块包括发动机转矩计算模块、发动机燃油消耗率计算模块、泵轮的转矩计算模块。

作为本发明的一种实施方式，所述发动机转矩计算模块的计算公式为：

式中：Me为发动机转矩(N·m),ne为发动机转矩(r·min),Ai为多项式中的系数，k为多项式阶数。

作为本发明的一种实施方式，所述发动机燃油消耗率计算模块的计算公式为：

式中：ge为发动机的燃油消耗率(g/(kW·h)),ne为发动机转矩(r·min),Ai为模型中的系数，s为模型的阶数。

作为本发明的一种实施方式，所述泵轮的转矩计算模块的计算公式为：

式中：M_B为泵轮的转矩(N·m),ρ为液力变矩器工作油的密度(kg·m³),g为重力加速度，D液力变矩器有效工作直径(m)，λ_B为液力变矩器泵轮转矩系数(min²/(m·r²))。

工作原理：

1、车辆作业过程中，参数采集模块实时监控液力变矩器以及发动机的技术参数，数据计算模块计算液力变矩器的效率，当效率η＜0.75时，动力换挡变速箱的智能自动换挡系统则将变速箱自动换挡到合理档位，并通过发动机油门的自动控制系统调节发动机油门到达合理大小，从而保证传动系的工作效率；

2、当数据计算模块计算液力变矩器的效率η≥0.75时，通过对发动机的燃油消耗率ge的计算，通过不断调节动力换挡变速箱的智能自动换挡系统和发动机油门的自动控制系统调节发动机油门，不断的计算发动机的燃油消耗率，获取发动机的燃油消耗率最低的一种档位和油门的设置，将此设置作为工作时的油门和档位控制信号，当工况发生改变时重新计算档位和油门的设置，从而在液力变矩器的效率η≥0.75的基础上进一步降低油耗。

虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (6)

1.一种工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统，其特征在于：包括参数采集模块、数据计算模块、发动机油门的自动控制系统和动力换挡变速箱的智能自动换挡系统，所述参数采集模块用于对发动机、液力变矩器的工作参数进行采集，并将采集的到的参数发送到数据计算模块，所述数据计算模块用于对参数进行计算，获得发动机油门最佳的工作状态技术参数，具体的计算公式为：

式中：M_B为泵轮的转矩(N·m)，k为多项式阶数，ne为发动机转矩(r·min)，P_T为涡轮的输出功率；

通过发动机油门的自动控制系统和动力换挡变速箱的智能自动换挡系统，进行对发动机的动力控制，使液力变矩器始终处于η≥0.75的高效区工作。

2.根据权利要求1所述的一种工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统，其特征在于：所述参数采集模块包括输入单元和传感器检测单元，所述输入单元用于人工输入技术参数，包括发动机的转矩、设备参数、液力变矩器工作油的密度和液力变矩器有效工作直径，所述传感器检测单元用于检测发动机的转速。

3.根据权利要求2所述的一种工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统，其特征在于：所述数据计算模块包括发动机转矩计算模块、发动机燃油消耗率计算模块、泵轮的转矩计算模块。

4.根据权利要求3所述的一种工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统，其特征在于：所述发动机转矩计算模块的计算公式为：

式中：M_e为发动机转矩(N·m),n_e为发动机转矩(r·min),A_i为多项式中的系数，k为多项式阶数。

5.根据权利要求4所述的一种工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统，其特征在于：所述发动机燃油消耗率计算模块的计算公式为：

式中：g_e为发动机的燃油消耗率(g/(kW·h)),n_e为发动机转矩(r·min),A_i为模型中的系数，s为模型的阶数。

6.根据权利要求5所述的一种工程车辆用液力机械与发动机共同工作的智能控制系统，其特征在于：所述泵轮的转矩计算模块的计算公式为：

式中：M_B为泵轮的转矩(N·m),ρ为液力变矩器工作油的密度(kg·m³),g为重力加速度，D液力变矩器有效工作直径(m)，λ_B为液力变矩器泵轮转矩系数(min²/(m·r²))。