CN112128177A - 动态调整工程机械动力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态调整工程机械动力的方法，包括下列步骤：检测所述工程机械的工作负荷；检测所述工程机械执行机构的状态；当所述工程机械的工作负荷达到设定值，且所述工程机械的执行机构处于设定状态时，提高所述工程机械的动力系统的输出功率和执行机构的输出力。本发明的方法能够根据工程机械的工作状态自动调整工程机械的输出动力，作业效率高，节能性能好。

Description

动态调整工程机械动力的方法

技术领域

本发明涉及工程机械动力控制系统，具体地涉及一种动态调整工程机械动力的方法。

背景技术

工程机械指土石方施工工程、路面建设与养护、起重装卸作业和建筑工程的机械化施工中所使用的机械装备。工程机械在不同的施工作业过程中所需的功率往往相差很大，因而工程机械在不同的施工工况下通常选用不同的控制模式，以发挥发动机的最佳功率，实现较高的作业效率。在一般工况作业时，通常强调燃料经济性；而在有些作业工况下，则需要重视操控协调性和作业的精准性。

工程机械通常使用液压系统作为动力源，由发动机驱动液压泵旋转，液压泵输出的压力油通过主控制阀分配给各个执行装置。工程机械动力的大小主要由发动机、执行机构(包括执行液压元件)和液压系统压力等关键因素决定。同一种型号工程机械的发动机、执行机构及执行液压元件等参数，通常经过核算后确定在一定值范围内，以适应一定的作业工况。而客户购买了工程机械，通常希望能够在不同的工况下使用，以提高工程机械的经济效益。

为了提高工程机械的适用性，通常为工程机械设置几种工作模式。如当前的挖掘机通常设置有轻载模式、经济模式、重载模式和破碎锤模式，在不同的工作模式下设置不同的功率控制模式。但多种功率控制模式的设置对操作人员的操作技能提出了更高的要求，选择了错误的功率模式会导致错误的功率匹配，影响工程机械的操作性和作业效果。而根据不同工况条件选择相匹配的功率模式，具有很大的主观性，需要操作人员长时间的经验积累和根据作业工况的变化而不断地调整。这不仅增加了操控的难度，而且会导致工程机械经常工作在错误的功率模式下，影响了工程机械的工作效率，造成燃油的浪费，加重了环境的污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种动态调整工程机械动力的方法，能够根据作业工况自动调整输出功率，工作效率高，节能环保。

为了实现上述目的，本发明提供了一种动态调整工程机械动力的方法，包括下列步骤：检测所述工程机械的工作负荷；检测所述工程机械执行机构的状态；当所述工程机械的工作负荷达到设定值，且所述工程机械的执行机构处于设定状态时，提高所述工程机械的动力系统的输出功率。

优选地，通过检测所述工程机械的执行机构的承载来判断所述工作负荷。在该优选技术方案中，执行机构的承载直接反映了工程机械的工作负荷的大小，通过检测执行机构的承载能够直接检测到工程机械的工作负荷。

进一步优选地，通过检测所述工程机械动力臂的受力来判断所述执行机构的承载。在该优选技术方案中，对工程机械的动力臂受力大小的检测简单、方便，检测成本也较低。

优选地，通过检测所述工程机械的驱动装置阻力来判断所述工程机械的工作负荷。在该优选技术方案中，工程机械的工作负荷经过执行机构的传递，形成了驱动装置的阻力，检测驱动装置阻力大小也就能够间接反映出工程机械工作负荷的大小。

作为一种优选技术方案，通过检测所述工程机械的动力臂所处的状态来判断所述工程机械执行机构的状态。通过该优选技术方案，动力臂所处的状态能够反映出工程机械的执行机构能否适合于承受大的输出动力，进而输出与其状态相适应的动力。

优选地，通过检测所述工程机械的驱动装置所处的状态来判断所述工程机械执行机构的状态。在该优选技术方案中，驱动装置处于不同的状态下具有不同的负载输出能力，通过检测驱动装置所处的状态，能够判断工程机械的执行机构是否适合于高动力输出。

优选地，通过提高所述工程机械的液压系统输出压力的方式来提高所述动力系统的输出功率。通过该优选技术方案，能够提高工程机械液压缸活塞杆的移动速度及输出压力，进而提高动力系统的输出功率。

进一步优选地，提高所述工程机械的液压系统输出压力的方式为控制所述液压系统的输出压力逐级提高。在该优选技术方案中，可以设置数个不同的液压系统输出压力，根据工程机械工作负荷所达到的不同程度，将工程机械液压系统的输出压力提高到不同的设定值，使得工程机械动力系统的输出功率与多种不同的工作负荷相适应。

优选地，提高所述工程机械的液压系统输出压力的方式为控制所述液压系统的输出压力脉冲式提高。通过该优选技术方案，工程机械能够形成自动増力冲击式的动力输出，使用于适合输出脉冲式动力的工程机械，提高相应的工程机械的工作效率。

作为一种优选技术方案，通过提高所述工程机械的发动机功率的方式来提高所述动力系统的输出功率。在该优选技术方案中，提高发动机的功率能够将更多的动力直接或间接提供给工程机械，提高工程机械述动力系统所能够输出的功率。

优选地，所述设定状态为所述执行机构的动力臂处于设定角度范围内，或者所述执行机构的输出液压缸活塞杆处于设定位置。在该优选技术方案中，在工程机械执行机构的动力臂之间的夹角、动力臂与执行装置之间的夹角以及动力臂与工程机械主体之间的夹角的不同，影响工程机械的动力输出效率。通过设定该角度范围，在工程机械的动力输出效率较高时，提高工程机械的动力系统的输出功率，能够提供更有效的动力输出。同样，执行机构的输出液压缸活塞杆处于不同的位置，液压缸活塞上所受的压力转化成工程机械动力的效率也不同，通过设定液压缸活塞杆所处的位置，能够在液压缸压力转化效率较高时，提高动力系统的输出功率，形成更有效的动力输出。

通过上述技术方案，本发明的动态调整工程机械动力的方法，能够根据工程机械的工作负荷，对动力系统的输出功率进行调整，在工程机械的工作负荷较高时，动力系统输出更高的功率，输出功率的提高，提高了动力系统动力输出的能力，提高了工程机械的工作效率；在工程机械的工作负荷较低时减小动力系统的输出功率，降低了工程机械的能耗，减轻了对环境的污染。根据工程机械执行机构所处的状态，决定是否允许对动力系统的输出功率进行调整，在工程机械执行机构所处的状态能够形成较高的动力输出效率时，允许提高动力系统的输出功率，能够提高工程机械的能源转化效率；在工程机械执行机构所处的状态不能形成较高的动力输出效率时，限制动力系统输出功率的提高，防止工程机械能源的浪费，减轻对环境的污染，并能够防止工程机械承受过高的无效内部应力，提高工程机械的使用寿命。本发明的方法，能够根据所检测的工作负荷和执行机构的状态，自动调整动力系统的输出功率，实现了工程机械所输出的动力的动态自适应调，使得工程机械的输出动力自动与作业工况相匹配，简化了操作程序，提高了操作协调性，减少了对操作人员操作技能的依赖。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明一个实施例的示意图；

图2是本发明一个实施例的流程图；

图3是本发明另一个实施例的流程图；

图4是本发明另一个实施例的流程图；

图5是本发明另一个实施例的流程图；

图6是实现本发明的方法的一种动力系统的框图；

图7是实现本发明的方法的一种挖掘机液压系统原理图。

附图标记说明

1 主泵 11 变量泵

12 变量泵控制阀组 13 电比例阀

2 主控制阀 21 电比例溢流阀

3 工作装置油缸 31 动臂油缸

32 斗杆油缸 33 铲斗油缸

4 控制器 5 位移传感器

51 斗杆位移传感器 52 铲斗位移传感器

6 压力传感器 61 斗杆压力传感器

62 铲斗压力传感器

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的动态调整工程机械动力的方法的一种实施方式，如图1所示，包括下述步骤：检测工程机械的工作负荷。工程机械的工作过程通常表现为工程机械在动力驱动下克服工作负荷进行工程作业的过程，为了保证工程机械的作业过程顺利地进行，工程机械的驱动力通常大于其工作负荷。工程机械在不同的作业工况下进行工程作业时，工程机械的工作负荷是不同的，在进行施工作业时所需要的动力也不相同。对工程机械的工作负荷进行检测，便于对工程机械的输出动力进行控制，保证工程作业的顺利进行。工程机械的工作负荷可以反映在工程机械的执行机构、驱动机构、悬挂机构和连接机构等不同的部件上，通过在不同的部件上设置相应的传感器，就能够检测出工程机械的工作负荷大小。检测工程机械执行机构的状态。执行机构是工程机械的动力输出机构，包括执行液压缸、动力臂、动力传递件和作业器件等。如，挖掘机的铲斗液压缸、斗杆液压缸、动臂、摇杆、连杆、铲斗、斗杆；起重机的变幅液压缸、吊臂；装载机的转斗液压缸、动臂液压缸、动臂、摇臂、连杆、铲斗等。执行机构的状态可以是执行机构之间的夹角，包括执行液压缸和动力臂之间的夹角、不同动力臂之间的夹角、执行液压缸和作业器件之间的夹角、动力臂和作业器件之间的夹角等。执行机构之间的夹角通常能够反应出执行机构的受力、传力状态，由此可以判断出执行机构是否适合于承受或者传递较大的输出动力。可以是执行液压缸的活塞杆行程状态。执行液压缸能够在液压系统输出的压力液体的驱动下提供工程机械的工作动力，执行液压缸的活塞杆行程状态一方面决定了活塞在执行液压缸中的位置，由此可以判断活塞是否适合快速移动。另一方面也可以推断执行液压缸与其他执行机构之间的夹角，该夹角决定了相同的执行液压缸输出动力所形成的力矩的大小，由此可以判断执行机构是否适合输出大的动力。执行机构的状态可以是执行液压缸的活塞杆的移动速度，还可以是执行机构相对于车体的位置，执行机构位置的变化率等。检测工程机械执行机构的状态也可以使用相应的传感器来进行。当检测到工程机械的工作负荷达到设定值，说明工程机械的工作负荷较大，需要输出大的动力；并且工程机械的执行机构的状态处于设定的适合大动力输出的状态时，提高工程机械的动力系统的输出功率。而输出功率等于输出动力的大小与动力输出机构移动速度的乘积，输出功率的提高，保证了动力系统输出更大动力的能力，提高了作业效率。具体地，输出功率提高后，在同样的作业速度下，工程机械输出的动力更高；在同样的动力输出下，工程机械的作业速度更快。提高工程机械动力系统的输出功率可以在控制器的控制下自动地进行。提高工程机械动力系统的输出功率能够提高工程机械作业器件的输出动力，使之能够克服更高的工作负荷，提高工程机械的作业能力和作业效率。而当工程机械的工作负荷达不到设定值，或者工程机械的执行机构处于不利于高动力输出的状态时，工程机械的动力系统输出较低的基准输出功率，减少了工程机械的能源消耗。而在现有工程机械中，液压系统的工作状态下通常设定了固定的供液压力，如将该供液压力设置得较高，工程机械能够克服较高的工作负荷，作业能力强，但在工作负荷较小的工况下作业时也输出同样的供液压力，形成了能源的浪费；如将该供液压力设置得较低，在工作负荷较大的工况下作业时会导致动力输出不足，影响工程机械的作业能力。由于两者难以兼顾，现有的工程机械通常针对不同的负荷设置了不同的控制模式，在不同的施工工况下需要手动切换为不同的控制模式。而工作负荷的判断和控制模式的选择需要靠操作人员的工作经验去判断，对操作人员的技能要求较高。控制模式选择不当，将会影响工程机械的工作效率，或者造成能源的浪费。本发明的方法能够根据工程机械的工作负荷的大小自动调整动力系统的输出功率，包括液压系统的供液压力，使得动力系统的输出功率始终与工作负荷相适应，既能够在工作负荷较大的工况下输出更大的动力，也能够在工作负荷较小的工况下降低动力系统的输出功率，提高了工程机械的操作性能和适用性，减少工程机械的能源消耗。

在本发明的动态调整工程机械动力的方法的一些实施例中，通过检测工程机械的执行机构的承载来判断工程机械的工作负荷。在工程机械的工作过程中，执行机构在克服工作负荷的同时，也承受着工作负荷所带来的负载力。工程机械的工作负荷可以在执行机构之间进行传递，如，通过作业器件传递给动力臂和动力传递件，并能够通过动力臂和/或动力传递件传递给执行液压缸。通过在相应的执行机构上设置传感器，通常在执行机构的适当位置设置传感器可以检测到执行机构的受力情况，从而得到或者推断出工程机械的工作负荷大小。

作为本发明的动态调整工程机械动力的方法的一种具体实施方式，如图2和图4所示，可以通过检测工程机械动力臂所受的力的大小来推断出执行机构的承载。动力臂是指与工程机械的作业器件相连接的机械臂，如挖掘机的动臂、起重机的吊臂或者装载机的动臂等。可以通过在工程机械动力臂的销轴上设置测力传感器的方法来检测动力臂的受力大小。在工程机械进行工程作业时，执行机构的工作负荷通常作用在工程机械的动力臂上形成应力，动力臂的应力能够形成为动力臂与其他执行机构连接处销轴上的应力。该销轴包括动力臂之间的销轴、动力臂与作业器件之间的销轴、动力臂与安装座之间的销轴、动力臂与执行液压缸之间的销轴所承受的应力的大小均能够反映执行机构工作负荷的大小。也可以通过检测与动力臂相连接的支撑件的压力的大小、检测动力臂的应变等方式来检测动力臂的受力情况。

作为本发明的动态调整工程机械动力的方法的一种具体实施方式，如图3和图5所示，通过检测工程机械的驱动装置阻力的方法来得到工程机械的工作负荷。工程机械的工作负荷经过执行机构的传递，最终反映为驱动装置的阻力。工程机械的驱动装置通常为执行液压缸，工程机械的工作负荷也会形成执行液压缸活塞杆移动的阻力，反映在执行液压缸压力上，执行液压缸压力能够准确地反映出执行机构工作负荷的大小。通过检测执行液压缸的压力，通常是检测执行液压缸无杆腔压力，可以检测到工程机械的工作负荷。由于工程机械液压系统的供液压力在执行液压缸中直接与执行机构的工作负荷所形成的压力相对抗，根据执行液压缸的无杆腔压力调整液压系统的供液压力，两种压力的大小可以直接进行参照对比，调整方式的设置简单，调整结果直接有效。当然，工程机械的驱动装置阻力也可以反映为发动机扭矩、传动机构的应力等。

在本发明的动态调整工程机械动力的方法的一些实施例中，如图2和图3所示，通过检测工程机械的动力臂的状态来判断工程机械执行机构的状态。工程机械动力臂的状态，可以是动力臂的位置状态，包括动力臂与车体的相对位置、动力臂之间的相对位置、动力臂与作业器件之间的相对位置、动力臂与执行液压缸之间的相对位置和动力臂与动力传递件之间的相对位置等。作为一种简单状态判断方法，可与通过动力臂与其他执行机构之间的夹角来判断工程机械的动力臂的状态。通过动力臂与其他执行机构之间的夹角主要包括动力臂与车体之间的夹角、动力臂之间的夹角、动力臂与作业器件之间的夹角、动力臂与执行液压缸之间夹角和动力臂与动力传递件之间的夹角等。通过动力臂与其他执行机构之间的夹角通常能够反应出执行机构的受力、传力状态，由此可以判断出执行机构是否适合于承受或者传递较大的输出动力。如，执行液压缸与相连的动力臂之间的夹角θ过小或者接近平角时，sinθ的值很小，执行液压缸作用于动力臂上了力F所形成的力矩M＝FLsinθ(式中L表示执行液压缸与动力臂的连接点和动力臂旋转轴之间的距离)也很小，此时执行液压缸上输出的力并不能有效地形成动力臂上的工作力矩，不仅力的输出效率极低，而且增加了执行机构的内部应力，因此，在此状态下并不适合大动力输出。而且对夹角的检测和比较也极为方便。

在本发明的动态调整工程机械动力的方法的一些实施例中，如图4和图5所示，可以通过检测工程机械的驱动装置的状态来判断工程机械执行机构的状态。工程机械的驱动装置通常使用执行液压缸，执行液压缸的状态可以是执行液压缸的活塞杆行程状态，也可以是执行液压缸的活塞杆移动速度。通过位移传感器可以检测执行液压缸活塞杆的位移，再根据执行液压缸的活塞杆位移变化计算出执行液压缸的活塞杆行程状态和活塞杆的移动速度。执行液压缸的活塞杆行程状态一方面决定了活塞在执行液压缸中的位置，由此可以判断活塞是否适合快速移动。另一方面也可以推断执行液压缸与其他执行机构之间的夹角，该夹角决定了执行液压缸输出的相同的动力所形成的力矩的大小，由此可以判断执行机构是否适合输出大的动力。活塞杆的移动速度可以反映执行机构即时的工作状态，活塞杆的移动速度下降时，能够反映出工程机械的作业负荷较大，引起了作业效率的降低；活塞杆的移动速度过低，甚至接近于零时，说明工程机械遇到了难以克服的作业负荷，提高液压系统的供液压力也难以恢复正常的作业状态。驱动装置的状态也可以表现为液压泵的转速、发动机的转速等。

作为本发明的动态调整工程机械动力的方法的一种具体实施方式，通过提高工程机械的液压系统输出压力的方式来提高动力系统的输出功率。工程机械通常通过液压系统来进行动力输出，液压系统的动力输出机构通常为液压缸或者液压马达。提高液压系统的输出压力，能够提高压力液体在液压缸和液压马达上所形成的压力和移动(转动)速度，提高动力系统的输出功率。以如图7所示的挖掘机液压系统为例，主泵1提供了液压系统的压力液体，主泵1包括变量泵11、变量泵控制阀组12和电比例阀13。变量泵控制阀组12还可以包括PC阀、LS阀和压力切断阀。电比例阀13连接在变量泵11和变量泵控制阀组12之间，电比例阀13的输入电流能够受到控制器4的控制，在不同的输入电流下，电比例阀13输出的液压油的压力不同。电比例阀13输出的液压油控制变量泵控制阀组12中液压阀的状态，进而控制变量泵11的扭矩，达到控制变量泵11的输出功率的作用。变量泵11输出功率的提高也提高了所输出的液压液体的压力。主控制阀2的液路上设置有电比例溢流阀21，电比例溢流阀21能够通过调节控制电流的大小来调节溢流压力，使得挖掘机液压动力系统的工作压力能够通过控制器进行调节。

在本发明的动态调整工程机械动力的方法的一些实施例中，如图2至图5所示，在本发明的方法中对液压系统设置有基准供液压力P0、第一升档压力P1、第二升档压力P2和第三升档压力P3，并且，第三升档压力P3大于第二升档压力P2，第二升档压力P2大于第一升档压力P1，第一升档压力P1大于基准供液压力P0。液压系统输出压力可以在控制器控制下，根据工程机械工作负荷的大小逐级提高。在如图2、图4所示的方法中，通过检测动力臂销轴应力的大小来判断执行机构的承载，也就是工程机械的工作负荷的大小。为此，在控制器中设置有由小到大的第一设定应力F1至第四设定应力F4，可以将F1、F2、F3和F4的大小设定为，当动力臂销轴应力为F1、F2、F3或F4时，工程机械的工作负荷所对应的执行液压缸的压力分别等于基准供液压力P0、第一升档压力P1、第二升档压力P2和第三升档压力P3。在对液压系统的供液压力进行调整时，可以先将检测到的销轴应力与第四设定应力F4相比较，当销轴应力大于第四设定应力F4时，切断主泵1执行压力。此时，工程机械的执行液压缸不再有压力液体的供应，但液压系统尚保持有一定的压力液体输出，以满足液压件润滑需要。第四设定应力F4通常设定为与工程机械的液压系统最大安全压力所能克服的工作负荷相对应的销轴应力，销轴应力大于第四设定应力F4时，与此相对应的液压液体的压力超过了液压系统的安全保证水平，此时，切断主泵1执行压力，中断工程机械的作业过程，保证了液压系统的安全运行。当销轴应力小于第四设定应力F4时，再将销轴应力与第三设定应力F3相比较，当销轴应力大于第三设定应力F3时，将液压系统主泵输出功率调整至W3，同时，电比例溢流阀21的溢流压力调整至第三升档压力P3，这样，就能够保证液压系统输出的动力大于执行机构的工作负载，保证了工程机械的工作能力；当销轴应力小于第三设定应力F3时，再将销轴应力与第二设定应力F2相比较。当销轴应力大于第二设定应力F2时，将液压系统主泵输出功率调整至W2，同时，电比例溢流阀21的溢流压力调整至第二升档压力P2，以使得液压系统输出的动力大于执行机构的工作负载适当的范围，保证工程机械的工作能力，且液压系统的功耗得以降低，减轻了工程机械的能耗；当销轴应力小于第二设定应力F2时，再将销轴应力与第一设定应力F1相比较。当销轴应力大于第一设定应力F1时，将液压系统主泵输出功率调整至W1，同时，电比例溢流阀21的溢流压力调整至第一升档压力P1，以使得液压系统在功耗更低的基础上保持输出动力大于执行机构的工作负载，保证工程机械的工作能力；当销轴应力小于第一设定应力F1时，将液压系统主泵输出功率调整至W0，同时，电比例溢流阀21的溢流压力调整至基准供液压力P0，此时，液压系统的功耗更低，但输出的动力同样大于执行机构的工作负载，工程机械能够保持正常的工作能力。在如图3、图5所示的方法中，通过检测执行液压缸的压力来判断执行机构的承载，在对液压系统的供液压力进行调整时，可以先将检测到的执行液压缸无杆腔压力与第三升档压力P3相比较，当执行液压缸的无杆腔压力大于第三升档压力P3时，切断主泵1执行压力。第三升档压力P3通常设置为液压系统能够承受的最大安全压力，当执行液压缸的无杆腔压力大于第三升档压力P3时，液压液体的压力超过了液压系统的安全保证水平，此时，切断主泵1执行压力，中断工程机械的作业过程，保证了液压系统的安全运行。当执行液压缸的无杆腔压力小于第三升档压力P3时，再将执行液压缸无杆腔压力与第二升档压力P2相比较，当执行液压缸的无杆腔压力大于第二升档压力P2时，将液压系统主泵输出功率调整至W3，同时，电比例溢流阀21的溢流压力调整至第三升档压力P3，这样，就能够保证液压系统输出的压力液体的压力大于执行液压缸的无杆腔压力，使得工程机械输出的动力大于执行机构的工作负载，保证工程机械的工作能力；当执行液压缸的无杆腔压力P2小于第二升档压力时，再将执行液压缸无杆腔压力与第一升档压力P1相比较。当执行液压缸的无杆腔压力大于第一升档压力P1时，将液压系统主泵输出功率调整至W2，同时，电比例溢流阀21的溢流压力调整至第二升档压力P2，使得液压系统输出的压力液体的压力大于执行液压缸的无杆腔压力一个适当的值，也就是工程机械输出的动力大于执行机构的工作负载一个适当的范围，保证工程机械在较小的功耗下具有足够的工作能力；当执行液压缸的无杆腔压力小于第一升档压力P1时，再将执行液压缸无杆腔压力与基准供液压力P0相比较。当执行液压缸的无杆腔压力大于基准供液压力P0时，将液压系统主泵输出功率调整至W1，同时，电比例溢流阀21的溢流压力调整至第一升档压力P1，使得液压系统输出的压力液体的压力大于执行液压缸的无杆腔压力保持一个适当的值，也就是工程机械输出的动力大于执行机构的工作负载保持一个适当的范围，保证工程机械在更小的功耗下具有足够的工作能力；当执行液压缸的无杆腔压力小于基准供液压力P0时，将液压系统主泵输出功率调整至W0，同时，电比例溢流阀21的溢流压力调整至第二升档压力P0，此时，液压系统输出的压力液体的压力任然大于执行液压缸的无杆腔压力一个适当的值，也就是工程机械输出的动力始终大于执行机构的工作负载一个适当的范围，保证工程机械在具有相应的工作能力的基础上功耗更低。通过该方法，能够将工程机械液压系统的供液压力保持在高于负载压力一定范围的水平，通过设定有限的几个供液压力保证了工程机械与工作负荷相适应的工作能力，并能够在工作负荷较低时减小了能源的消耗。

作为本发明的动态调整工程机械动力的方法的一种具体实施方式，提高工程机械的液压系统输出压力的方式为，控制液压系统的输出压力以提高后的供液压力和基准供液压力交替出现的方式脉冲式提高，提高后的供液压力为脉冲的波峰，基准供液压力为脉冲的波谷。液压系统供液压力的脉冲式提高可以形成为固定频率的脉冲波，其脉冲波的波形可以是矩形脉冲、正弦脉冲、锯齿脉冲、三角脉冲等等。液压系统供液压力的脉冲式提高形成了工程机械冲击式的动力输出，使用在合适的工程机械上能够有效地提高工程机械的工作能力。需要说明的是，脉冲式的动力输出形式并不是在所有的工程机械上都适用，如起重机的起吊过程就不适合适用脉冲式的动力输出。具体的使用类型可由本领域技术人员根据不同工程机械的工作需要确定。

在本发明的动态调整工程机械动力的方法的一些实施例中，控制器4与驱动主泵1工作的发动机电连接，以控制发动机的转速和输出功率。在使用电动机作为发动机时，可以通过调节电动机的输入电流来调节发动机的转速和输出功率；在使用柴油机作为发动机时，可以通过调节柴油机的喷油量来调节发动机的转速和输出功率。通过调节发动机的转速和输出功率，能够同步提高主泵1的输出功率，以提高工程机械动力系统的输出功率。

在本发明的动态调整工程机械动力的方法的一些实施例中，如图2和图3所示，工程机械的动力臂所处的状态指的是动力臂与其他执行机构之间的夹角，执行机构的设定状态为动力臂与其他执行机构之间的夹角在设定角度范围内。如将的动力臂其他执行机构之间的夹角范围分为较小锐角的夹角范围A段、较大锐角、直角和较小钝角的夹角范围B段和较大钝角的夹角范围C段。当夹角范围处于夹角范围B段时，夹角的正弦值较大，动力臂与其他执行机构之间传递的力所产生的力矩较大。

或者，如图4和图5所示，执行机构的设定状态为执行液压缸活塞杆的行程状态。如将执行液压缸活塞杆的行程状态分为位于行程初始段的行程A段、位于行程中段的行程B段和位于行程末段的行程C段。执行液压缸的活塞杆处于行程状态的不同行程段时对活塞移动状态的要求不同，执行液压缸输出驱动力矩的效率也不同。当执行液压缸的活塞杆行程状态位于行程A段和行程C段时，一方面执行液压缸的活塞位于靠近缸体两端部的区域，不适合于活塞快速的移动；另一方面执行液压缸的活塞杆与其他执行机构之间的夹角通常不能形成有效的力矩的传递，因此可以将形成A段和行程C段视为非有效行程段。执行液压缸的活塞杆行程状态位于行程中部的行程B段时，执行液压缸能够进行快速的移动和优选地力矩传递，能够进行大动力的输出；并且此时执行机构所承受的工作负荷通常也比较大，需要进行更大动力的输出。因此将行程B段视为有效行程段。有效行程段和非有效行程段通常可以按照压力液体一定的输出压力下执行液压缸的输出力矩占其最大输出力矩的设定百分比来定义。

下面结合图6，以图7所示的挖掘机液压系统为例，说明本发明的方法中动力系统的输出功率控制原理。该液压系统包括主泵1、主控制阀2、执行液压缸3、控制器4、位移检测传感器5和压力传感器6。主泵1可以在发动机的驱动下输出压力液体，压力液体经过主控制阀2进行流量分配和方向控制后输送到执行液压缸3，通过执行液压缸3转换为执行机构的工作动力。位移检测传感器5可以设置在执行液压缸3的活塞杆处，用于检测活塞杆的位移状态。位移检测传感器5选用可以物体位移的传感器，如位移传感器、距离传感器等，也可以选用可以检测物体移动速度的速度传感器，设置在活塞杆与其他执行机构连接处的角度传感器，通过检测到的速度或者角度信息计算出活塞杆的位移。压力传感器6用于检测执行机构的负载压力，如执行液压缸3内的压力液体的压力、动力臂和作业器件所承受的负载压力。在检测不同的执行机构压力时，可以将压力传感器6设置在不同的位置，如执行液压缸3的无杆腔内、与执行液压缸3的无杆腔直接相连接的油路上、执行机构的连接处或执行机构之间的销轴上。控制器4与主泵1、主控制阀2、位移检测传感器5、压力传感器6通过电路相连接。控制器4能够通过位移检测传感器5获取执行液压缸3活塞杆的位移状态信息；通过压力传感器6获取执行机构的负载压力大小；并能够执行液压缸3活塞杆的位移状态和执行机构的负载压力大小调整主泵1的输出功率和主控制阀2的溢流压力，从而控制液压系统输出液路的压力，并最终控制执行液压缸3输出的动力大小。主泵1包括变量泵11、变量泵控制阀组12和电比例阀13。变量泵控制阀组12还可以包括PC阀、LS阀和压力切断阀。电比例阀13连接在变量泵11和变量泵控制阀组12之间，电比例阀13的输入电流能够受到控制器4的控制，在不同的输入电流下，电比例阀13输出的液压油的压力不同。电比例阀13输出的液压油控制变量泵控制阀组12中液压阀的状态，进而控制变量泵11的扭矩，达到控制变量泵11的输出功率的作用。主控制阀2的液路上设置有电比例溢流阀21，电比例溢流阀21可以用来取代传统的主控制阀2油路上的固定压差溢流阀，也可以在使用压差为主泵1的最大额定输出压力的固定压差溢流阀的基础上加用电比例溢流阀21。电比例溢流阀21能够通过调节控制电流的大小来调节溢流压力，使得挖掘机液压动力系统的工作压力能够通过控制器4进行调节。

综上，本发明的动态调整工程机械动力的方法，能够检测工程机械的工作负荷和工程机械执行机构的状态，在工程机械的工作负荷达到设定值，也就是工程机械需要更高的输出功率，并且工程机械的执行机构处于设定状态，也就是工程机械适合输出更高的功率时，提高工程机械动力系统的输出功率。本发明的方法能够使得工程机械的输出功率自动与工程机械的工作工况相适应，因而能够在各种不同作业工况下进行工程作业，提高了工程机械的适用性，由于能够对工程机械的动力进行自动调整，提高了操作的协调性，降低了对操作技能的要求，减小了工程机械的能源消耗。

在本发明的描述中，参考术语“一种实施方式”、“一些实施例”、“一种具体实施方式”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种动态调整工程机械动力的方法，其特征在于，包括下列步骤：

检测所述工程机械的工作负荷；

检测所述工程机械执行机构的状态；

当所述工程机械的工作负荷达到设定值，且所述工程机械的执行机构处于设定状态时，提高所述工程机械的动力系统的输出功率。

2.根据权利要求1所述的动态调整工程机械动力的方法，其特征在于，通过检测所述工程机械的执行机构的承载来判断所述工作负荷。

3.根据权利要求2所述的动态调整工程机械动力的方法，其特征在于，通过检测所述工程机械动力臂的受力来判断所述执行机构的承载。

4.根据权利要求1所述的动态调整工程机械动力的方法，其特征在于，通过检测所述工程机械的驱动装置阻力来判断所述工程机械的工作负荷。

5.根据权利要求1所述的动态调整工程机械动力的方法，其特征在于，通过检测所述工程机械的动力臂所处的状态来判断所述工程机械执行机构的状态。

6.根据权利要求1所述的动态调整工程机械动力的方法，其特征在于，通过检测所述工程机械的驱动装置所处的状态来判断所述工程机械执行机构的状态。

7.根据权利要求1所述的动态调整工程机械动力的方法，其特征在于，通过提高所述工程机械的液压系统输出压力的方式来提高所述动力系统的输出功率。

8.根据权利要求7所述的动态调整工程机械动力的方法，其特征在于，提高所述工程机械的液压系统输出压力的方式为控制所述液压系统的输出压力逐级提高。

9.根据权利要求7所述的动态调整工程机械动力的方法，其特征在于，提高所述工程机械的液压系统输出压力的方式为控制所述液压系统的输出压力脉冲式提高。

10.根据权利要求1所述的动态调整工程机械动力的方法，其特征在于，通过提高所述工程机械的发动机功率的方式来提高所述动力系统的输出功率。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的动态调整工程机械动力的方法，其特征在于，所述设定状态为所述执行机构的动力臂处于设定角度范围内，或者所述执行机构的输出液压缸活塞杆处于设定位置。

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