CN113774981A - 一种动力系统节能控制方法、装置以及挖掘机 - Google Patents

一种动力系统节能控制方法、装置以及挖掘机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了挖掘机节能控制技术领域的一种动力系统节能控制方法、装置以及挖掘机，以解决现有技术中挖掘机发动机带负载启动时，启动不平稳的技术问题。包括：节能联轴器，用于与发动机的输出端和主泵的输入端分别传动连接，当节能联轴器结合时，发动机与主泵之间实现动力传输；当节能联轴器脱开时，发动机与主泵之间的动力传输中断；液压控制系统，用于根据控制器的控制指令，实现节能联轴器的结合或脱开；控制器，与发动机电连接，用于采集发动机的运行参数，并基于发动机的运行参数和选定的控制模式，向液压控制系统发送控制指令。

Description

一种动力系统节能控制方法、装置以及挖掘机
技术领域
本发明属于挖掘机节能控制技术领域，具体涉及一种动力系统节能控制方法、装置以及挖掘机。
背景技术
液压挖掘机的动力系统中，液压泵（主泵）与发动机的连接通常用法兰一端与发动机的飞轮壳相连，另一端与主泵壳体相连，在飞轮与主泵之间使用高弹性联轴器连接。发动机在启动时都是带负载启动，这样启动不平稳且在低温、高原地区，发动机本身就启动困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动力系统节能控制方法、装置以及挖掘机，以解决现有技术中挖掘机发动机带负载启动时，启动不平稳的技术问题。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
第一方面，提供一种动力系统节能控制装置，包括：节能联轴器，用于与发动机的输出端和主泵的输入端分别传动连接，当节能联轴器结合时，发动机与主泵之间实现动力传输；当节能联轴器脱开时，发动机与主泵之间的动力传输中断；液压控制系统，用于根据控制器的控制指令，实现节能联轴器的结合或脱开；控制器，与发动机电连接，用于采集发动机的运行参数，并基于发动机的运行参数和选定的控制模式，向液压控制系统发送控制指令。
进一步地，所述控制模式包括常接合模式、常脱开模式以及自主控制模式。
进一步地，所述节能联轴器包括液压离合器和高弹联轴器，所述高弹联轴器与发动机的输出端传动连接，联轴器输入端固定在高弹联轴器上；高弹联轴器、联轴器输入端和液压离合器的输出轴同轴设置，液压离合器的输出轴上安装有固定缸体、活动缸体、耦合片、摩擦片和复位机构，所述活动缸体与所述固定缸体围成容纳液压油的液压腔，活动缸体与固定缸体滑动连接；耦合片、摩擦片设置在联轴器输入端与活动缸体之间并分别与液压离合器的输出轴滑动连接；复位机构安装在液压离合器的输出轴上，其工作端抵接在活动缸体背离液压腔的一端；所述液压离合器的输出轴与主泵的输入端传动连接。
第二方面，提供一种动力系统节能控制方法，采用第一方面所述的动力系统节能控制装置，包括：启动时，控制器通过液压控制系统将节能联轴器脱开，启动发动机；启动后，控制器采集发动机的运行参数，并基于发动机的运行参数和选定的控制模式，向液压控制系统发送控制指令，进而控制节能联轴器处于结合或脱开状态。
进一步地，所述控制模式包括常接合模式、常脱开模式以及自主控制模式；当选定为自主控制模式时，控制器采集发动机的运行参数，若发动机处于怠速运转且驾驶员无操作指令，控制器通过液压控制系统控制节能联轴器脱开，断开动力输出，实现节能控制。
第三方面，提供一种挖掘机，所挖掘机的发动机与主泵之间配置有第一方面所述的动力系统节能控制装置。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
（1）本发明通过在发动机与主泵之间设置节能联轴器，节能联轴器在发动机启动时，被液压控制系统脱开，实现发动机无负载启动，解决了挖掘机发动机带负载启动时，启动不平稳的技术问题，尤其适合低温、高原地区使用的挖掘机，可以有效解决液压挖掘机启动不平稳及在低温、高原地区启动困难的问题；
（2）本发明通过控制器采集发动机运行参数，并基于发动机的运行参数和选定的控制模式，向液压控制系统发送控制指令，进而控制节能联轴器处于结合或脱开状态；实现节能控制。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种动力系统节能控制装置的系统结构示意图；
图2是本发明实施例中自主控制模式下的控制流程示意图；
图3是本发明实施例中节能联轴器的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图1~3所示，一种动力系统节能控制装置，包括：节能联轴器2，用于与发动机1的输出端和主泵3的输入端分别传动连接，当节能联轴器2结合时，发动机1与主泵3之间实现动力传输；当节能联轴器2脱开时，发动机1与主泵3之间的动力传输中断；液压控制系统4，用于根据控制器5的控制指令，实现节能联轴器2的结合或脱开；控制器5，与发动机1电连接，用于采集发动机1的运行参数，并基于发动机1的运行参数和选定的控制模式，向液压控制系统4发送控制指令。
本实施例中，节能联轴器2由液压离合器和高弹联轴器21组成，液压离合器可实现发动机飞轮与主泵之间的接合和脱开功能，高弹联轴器21用于实现发动机与主泵之间的动力传输，可以补偿轴端偏差以及抑制震动；本实施例中，高弹联轴器21与发动机1的输出端固定连接，联轴器输入端211固定在高弹联轴器21上；高弹联轴器21、联轴器输入端211和液压离合器的输出轴221同轴设置，液压离合器的输出轴221上安装有固定缸体222、活动缸体223、耦合片224、摩擦片225和复位机构，活动缸体223与固定缸体222围成容纳液压油的液压腔226，活动缸体223与固定缸体222滑动连接；耦合片224、摩擦片225设置在联轴器输入端211与活动缸体223之间并分别与液压离合器的输出轴221滑动连接；复位机构安装在液压离合器的输出轴221上，其工作端抵接在活动缸体223背离液压腔226的一端；液压离合器的输出轴221与主泵3的输入端传动连接；复位机构中的复位弹簧227一端抵接在活动缸体223上，另一端抵接在弹簧座228上。当液压腔226内充入液压油时，活动缸体223沿液压离合器的输出轴221的轴线方向向耦合片224一侧移动，复位弹簧227被压缩，同时活动缸体223推动耦合片224、摩擦片225紧密贴合在液压离合器的输出轴221上，实现发动机飞轮与主泵之间的接合功能；当液压腔226内的液压油流出时，复位弹簧227推动活动缸体223沿液压离合器的输出轴221的轴线方向向固定缸体222一侧移动，摩擦片225与液压离合器的输出轴221脱离，实现发动机飞轮与主泵之间的脱开功能。
控制器5有三种控制模式：常接合模式、常脱开模式以及自主控制模式，自主控制模式下，控制器5采集发动机的运行参数，并基于发动机的运行参数和选定的控制模式，向液压控制系统发送控制指令，进而控制节能联轴器处于结合或脱开状态，主要控制流程如图2所示；液压控制系统4由主泵、阀组、溢流阀、蓄能器和管路等组成，并在控制器的控制信号下，实现节能联轴器的接合和脱开功能。
节能联轴器2在发动机启动时为脱开状态，实现发动机软启动。在启动完成后，在蓄能器的作用下，实现初始接合状态。控制器有三种控制模式，常接合模式、常脱开模式以及自主控制模式。在常接合模式/常脱开模式下，节能联轴器一直保持接合/脱开状态，不随发动机的运转状况以及整机使用情况改变。
在自主控制模式，控制器根据接受到的发动机的运转情况以及整机的使用情况的信息，进行自主控制。在驾驶员开启自动怠速模式下，发动机处于怠速运转且驾驶员无操作指令的情况下，使节能联轴器脱开，断开动力输出，实现节能控制。
控制器可以实时接收发动机的负载率和转速，当发动机的负载率过高且转速下降过大时，节能联轴器脱开，使发动机与主泵脱开，防止发动机熄火。
本实施例通过在发动机与主泵之间设置节能联轴器，节能联轴器在发动机启动时，被液压控制系统脱开，实现发动机无负载启动，解决了挖掘机发动机带负载启动时，启动不平稳的技术问题，尤其适合低温、高原地区使用的挖掘机，可以有效解决液压挖掘机启动不平稳及在低温、高原地区启动困难的问题；通过控制器采集发动机运行参数，并基于发动机的运行参数和选定的控制模式，向液压控制系统发送控制指令，进而控制节能联轴器处于结合或脱开状态；在挖掘机作业间歇时，实现节能控制。
实施例二：
基于实施例一所述的动力系统节能控制装置，本实施例提供一种动力系统节能控制方法，包括：启动时，控制器通过液压控制系统将节能联轴器脱开，启动发动机；启动后，控制器采集发动机的运行参数，并基于发动机的运行参数和选定的控制模式，向液压控制系统发送控制指令，进而控制节能联轴器处于结合或脱开状态。控制模式包括常接合模式、常脱开模式以及自主控制模式；当选定为自主控制模式时，控制器采集发动机的运行参数，若发动机处于怠速运转且驾驶员无操作指令，控制器通过液压控制系统控制节能联轴器脱开，断开动力输出，实现节能控制。
实施例三：
基于实施例一所述的动力系统节能控制装置和实施例二所述的一种动力系统节能控制方法，本实施例提供一种挖掘机，所挖掘机的发动机与主泵之间配置有实施例一所述的动力系统节能控制装置并可以使用实施二所述的动力系统节能控制方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种动力系统节能控制装置，其特征是，包括：
节能联轴器，用于与发动机的输出端和主泵的输入端分别传动连接，当节能联轴器结合时，发动机与主泵之间实现动力传输；当节能联轴器脱开时，发动机与主泵之间的动力传输中断；
液压控制系统，用于根据控制器的控制指令，实现节能联轴器的结合或脱开；
控制器，与发动机电连接，用于采集发动机的运行参数，并基于发动机的运行参数和选定的控制模式，向液压控制系统发送控制指令。
2.根据权利要求1所述的动力系统节能控制装置，其特征是，所述控制模式包括常接合模式、常脱开模式以及自主控制模式。
3.根据权利要求1所述的动力系统节能控制装置，其特征是，所述节能联轴器包括液压离合器和高弹联轴器，所述高弹联轴器与发动机的输出端传动连接，联轴器输入端固定在高弹联轴器上；高弹联轴器、联轴器输入端和液压离合器的输出轴同轴设置，液压离合器的输出轴上安装有固定缸体、活动缸体、耦合片、摩擦片和复位机构，所述活动缸体与所述固定缸体围成容纳液压油的液压腔，活动缸体与固定缸体滑动连接；耦合片、摩擦片设置在联轴器输入端与活动缸体之间并分别与液压离合器的输出轴滑动连接；复位机构安装在液压离合器的输出轴上，其工作端抵接在活动缸体背离液压腔的一端；所述液压离合器的输出轴与主泵的输入端传动连接。
4.一种动力系统节能控制方法，其特征是，采用权利要求1~3任一项所述的动力系统节能控制装置，包括：
启动时，控制器通过液压控制系统将节能联轴器脱开，启动发动机；
启动后，控制器采集发动机的运行参数，并基于发动机的运行参数和选定的控制模式，向液压控制系统发送控制指令，进而控制节能联轴器处于结合或脱开状态。
5.根据权利要求4所述的动力系统节能控制方法，其特征是，所述控制模式包括常接合模式、常脱开模式以及自主控制模式；当选定为自主控制模式时，控制器采集发动机的运行参数，若发动机处于怠速运转且驾驶员无操作指令，控制器通过液压控制系统控制节能联轴器脱开，断开动力输出，实现节能控制。
6.一种挖掘机，其特征是，所挖掘机的发动机与主泵之间配置有权利要求1~3任一项所述的动力系统节能控制装置。
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