CN114033564A - 一种发动机转速控制方法、装置、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机转速控制方法、装置、系统及存储介质。发动机转速控制方法包括：在一个计算周期内，获取液压泵的液压力变化量，根据液压力变化量确定液压力变化率；获取与液压力变化率对应的转换系数，根据液压力变化率以及转换系数计算发动机转速补偿量；根据理论发动机转速和发动机转速补偿量确定目标转速，以目标转速为控制目标控制发动机运行。本发明提出的发动机转速控制方法中，根据液压力变化率确定发动机转速补偿量，通过发动机转速补偿量调整通过操作指令确定出的发动机目标转速，可以避免由于操作指令不变而发动机负载出现突变时导致发动机转速出现突变的问题。

Description

一种发动机转速控制方法、装置、系统及存储介质

技术领域

本发明实施例涉及车辆工程技术，尤其涉及一种发动机转速控制方法、装置、系统及存储介质。

背景技术

发动机转速波动大小是衡量整车操控性、动力性和经济性的重要指标。在挖掘机实际工作过程中，特别是大负载工况时，负载波动时非常容易出现突加载(如挖掘初期)和突卸载(如卸料过程)工况，一般在突加载工况，发动机实际转速会相对于设定转速降低，该现象为掉速，同理在突卸载工况下，发动机转速会相对于设定转速增加，该现象为超调。当掉速和超调频繁存在，对挖掘机操控性有重要影响。

对于挖掘机发动机转速的控制，现有技术中的控制方法大多为间接控制，即主要通过功率控制、防熄火控制等确保液压系统的吸收功率不超过上限，从而保证发动机不会出现在大负荷条件下掉速偏大的情况。

现有技术中的控制方法的主要缺点为：控制方法复杂，控制过程延时高，控制过程的实时性难以得到保证，在瞬态工况变化剧烈的挖掘机系统中往往效果欠佳。

发明内容

本发明提供一种发动机转速控制方法、装置、系统及存储介质，以达到快速响应发动机负载的突变，避免发动机负载突变导致发动机转速突变的目的。

第一方面，本发明实施例提供了一种发动机转速控制方法，包括：在一个计算周期内，获取液压泵的液压力变化量，根据所述液压力变化量确定液压力变化率；

获取与所述液压力变化率对应的转换系数，根据所述液压力变化率以及所述转换系数计算发动机转速补偿量；

根据理论发动机转速和发动机转速补偿量确定目标转速，以所述目标转速为控制目标控制发动机运行。

可选的，获取所述液压力变化量后，还包括确定所述液压力变化量是否大于液压力变化阈值；

若所述液压力变化量小于所述液压力变化阈值，则将所述发动机转速补偿量调整为零。

可选的，还包括判断所述发动机转速补偿量是否大于转速补偿量上限值、是否小于转速补偿量下限值；

若所述发动机转速补偿量大于所述转速补偿量上限值，则调整所述发动机转速补偿量与所述转速补偿量上限值相同；

若所述发动机转速补偿量小于所述转速补偿量下限值，则调整所述发动机转速补偿量与所述转速补偿量下限值相同。

可选的，获取一个计算周期起始时刻和终止时刻的第一压力值、第二压力值；

根据所述第一压力值、第二压力值计算一个计算周期内的液压力变化量。

可选的，所述转换系数为标定量。

可选的，所述计算周期为10ms～30ms。

可选的，获取每个液压泵的液压变化率，

根据一个所述液压泵的液压变换率和对应的转换系数确定该液压泵的发动机转速补偿量，根据全部所述液压泵的发动机转速补偿量确定转速补偿量；

根据理论发动机转速和转速补偿量确定目标转速，控制发动机转速变化至所述目标转速。

第二方面，本发明实施例还提供了一种发动机转速控制装置，包括发动机转速补偿单元，发动机控制单元；

所述发动机转速补偿单元用于：

在一个计算周期内，获取液压泵的液压力变化量，根据所述液压力变化量确定液压力变化率；

获取与所述液压力变化率对应的转换系数，根据所述液压力变化率以及所述转换系数计算发动机转速补偿量；

根据理论发动机转速和发动机转速补偿量确定目标转速；

所述发动机控制单元用于：控制发动机转速变化至所述目标转速。

第三方面，本发明实施例还提供了一种发动机转速控制系统，包括控制器，所述控制器配置有可执行程序，所述可执行程序运行时实现本发明实施例记载的发动机转速控制方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种存储介质，其上存储有可执行程序，所述可执行程序运行时实现本发明实施例记载的发动机转速控制方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明提出的发动机转速控制方法中，以转速作为发动机控制的最终目标量，进行发动机控制时测量液压泵的液压力变化率，根据液压力变化率确定发动机转速补偿量，通过发动机转速补偿量调整通过操作指令确定出的发动机目标转速，可以避免由于操作指令不变而发动机负载出现突变时导致发动机转速出现突变的问题。

2.本发明提出的发动机转速控制方法中，通过液压泵的液压力变化率确定发动机负载的突变，由于液压泵直接与发动机相连接，且液压力变化率测量方式简单，因此可以第一时间确定发动机负载的突变，同时，将液压力变化率直接转换成发动机目标转速的补偿量，再进一步确定发动机的目标转速，由于转速为发动机控制最终目标量，因此，从液压力变化率至发动机转速之间没有复杂的转换关系，在发动机负载突变时可以在第一时间完成对发动机的转速调速控制。

附图说明

图1是实施例中的发动机转速控制方法流程图；

图2是实施例中的工程机械结构简图；

图3是实施例中的另一种发动机转速控制方法流程图；

图4是实施例中的另一种发动机转速控制方法流程图；

图5是实施例中的发动机控制装置结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是实施例中的发动机转速控制方法流程图，参考图1，发动机转速控制方法包括：

S101.获取液压泵的液压力变化量，根据液压力变化量确定液压力变化率。

示例性的，本实施例中，发动机转速控制方法适用于工程机械中的发动机控制，图2是实施例中的工程机械结构简图，参考图2，工程机械可以包括发动机100、液压泵200、主控制阀300、主控制器400、发动机控制器500和液压器执行器600。

其中，发动机100与液压泵200相连接，液压泵200通过主控制阀300与液压执行器600相连接。

示例性的，液压泵200用于通过液压油传递发动机100产生的驱动力，主控制阀300用于连通或切换液压执行器600与液压泵之间的油路，以实现通过液压泵200输出的液压油驱动液压执行器600运动或控制液压执行器600停止运动。

参考图2，工程机械作业时，基于液压油路，被操作物料的负载变化情况会通过液压执行器600、主控制阀300反馈至液压泵200内，由于液压泵200内的压力与发动机100的吸收扭矩相关，因此当物料的负载情况变化时，会引起发动机100的吸收扭矩变化，进而导致发动机100转速的波动。

本实施例中，采集液压泵内的液压力变化量，基于液压力变化量判断发动机转速是否会出现波动，再进一步实现对发动机转速的控制。

具体的，本实施例中，配置主控制器获取液压泵的液压力变化量，根据液压力变化量确定液压力变化率。

具体的，本实施例中，设定计算周期，配置主控制器获取计算周期起始时刻和计算周期终止时刻的液压泵内部的压力值，进而确定该计算周期内的液压泵内部的压力差；

主控制器将压力差作为液压力变化量，再进一步的基于计算周期的时长确定该周期内的液压力变化率。

示例性的，本实施例中，可以为液压泵配置压力传感器，主控制器通过压力传感器采集的数据确定液压力变化量。

示例性的，本实施例中，计算周期可以为10ms～30ms。

S102.获取与液压力变化率对应的转换系数，根据液压力变化率以及转换系数计算发动机转速补偿量。

示例性的，本实施例中，配置主控制器根据液压力变化率以及转换系数计算发动机转速补偿量。

示例性的，本实施例中，转换系数用于将液压力变化率转换为发动机转速补偿量，具体的，主控制器将转换系数和液压力变化率的乘积作为发动机转速补偿量。

示例性的，转换系数可以通过标定试验获得，其中，进行标定试验的过程可以包括：

设定试验时长，设定试验时长内的液压力变化率为被控量，测量试验时长内每个液压力变化率对应的发动机转速变化量；

计算每个液压力变化率与对应的发动机转速变化量的比值，将比值记为测定系数，将测定系数的相反数作为转换系数。

示例性的，可以根据标定试验设定的液压力变化率以及计算获取的转换系数进行曲线拟合，得到转换系数曲线，在工程机械实际运行时，主控制器可以根据转换系数曲线确定与液压力变化率对应的转换系数。

示例性的，本实施例中，在液压力变化量迅速增加的工况下，发动机转速补偿量为正值，在液压力变化量迅速降低的工况下，发动机转速补偿量为负值。

S103.根据理论发动机转速和发动机转速补偿量确定目标转速。

示例性的，本实施例中，理论发动机转速为主控制器根据操作指令计算出的发动机目标转速。

本实施例中，对主控制器根据操作指令确定发动机目标转速的方法不做具体限定，可以采用现有技术中任意一种控制方法实现根据操作指令确定发动机目标转速。

示例性的，本实施例中，主控制器根据操作指令确定的控制指令还包括液压泵控制量，液压泵控制量用于调整液压泵的工作状态(例如调节液压泵的流量)，当操作指令不变时，液压泵的工作状态不变。

示例性的，本实施例中，配置主控制器根据理论发动机转速和发动机转速补偿量确定目标转速，具体的，主控制器将发动机转速与发动机转速补偿量的和作为目标转速。

S104.以目标转速为控制目标控制发动机运行。

示例性的，本实施例中，主控制器将目标转速发送给发动机控制器，配置发动机控制器以目标转速为控制目标控制发动机运行。

本实施例提出的发动机转速控制方法中，以转速作为发动机控制的最终目标量，进行发动机控制时测量液压泵的液压力变化率，根据液压力变化率确定发动机转速补偿量，通过发动机转速补偿量调整通过操作指令确定出的发动机目标转速，可以避免由于操作指令不变而发动机负载出现突变时导致发动机转速出现突变的问题。

本实施例提出的发动机转速控制方法中，通过液压泵的液压力变化率确定发动机负载的突变，由于液压泵直接与发动机相连接，且液压力变化率测量方式简单，因此可以第一时间确定发动机负载的突变，同时，将液压力变化率直接转换成发动机目标转速的补偿量，再进一步确定发动机的目标转速，由于转速为发动机控制最终目标量，因此，从液压力变化率至发动机转速之间没有复杂的转换关系，在发动机负载突变时可以在第一时间完成对发动机的转速调速控制。

图3是实施例中的另一种发动机转速控制方法流程图，参考图3，作为一种可实施方案，发动机转速控制方法可以包括：

S201.获取每个液压泵的液压力变化量，根据液压力变化量确定每个液压泵的液压力变化率。

示例性的，本方案可以用于工程机械中配置多个液压泵且每个液压泵均与发动机传动连接的场景。

示例性的，本方案中，设定工程机械中配置第一液压泵和第二液压泵。

本步骤中，配置主控制器获取第一液压泵的第一液压力变化量，根据第一液压力变化量确定第一液压力变化率；

获取第二液压泵的第二液压力变化量，根据第二液压力变化量确定第二液压力变化率。

在一种可实施方案中，主控制器中还可以配置液压力变化阈值，液压力变化阈值用于判断液压力变化量是否会引起发动机转速突变。

示例性的，第一液压泵可以与第二液压泵相同或不同，第一液压泵与第二液压泵不同时，主控制器中可以对应配置第一液压力变化阈值、第二液压力变化阈值。

示例性的，配置液压力变化阈值时，获取第一液压力变化量后，判断第一液压力变化量是否大于第一液压力变化阈值，若第一液压力变化量大于第一液压力变化阈值则生成第一使能信号；

获取第二液压力变化量后，判断第二液压力变化量是否大于第二液压力变化阈值，若第二液压力变化量大于第二液压力变化阈值则生成第二使能信号；

若主控制器生成任一使能信号，则进一步生成补偿使能信号，其中，补偿使能信号用于使理论发动机转速可以被调整。

S202.获取与液压力变化率对应的转换系数，根据液压力变化率以及转换系数计算与每个液压泵对应的发动机转速补偿量。

本步骤中，配置主控制器根据第一液压力变化率以及第一转换系数计算第一发动机转速补偿量；根据第二液压力变化率以及第二转换系数计算第二发动机转速补偿量。

S203.根据全部液压泵的发动机转速补偿量确定转速补偿量。

本步骤中，主控制器将第一发动机转速补偿量与第二发动机转速补偿量的和作为转速补偿量。

本步骤中，若主控制器中配置液压力变化阈值，则若主控制器生成补偿使能信号，则维持计算出的转速补偿量不变，若主控制器没有生成补偿使能信号，则将计算出的转速补偿量改为0。

S204.根据理论发动机转速和转速补偿量确定目标转速。

本步骤中，主控制器将理论发动机转速和转速补偿量的和作为目标转速。

在一种可实施方案中，主控制器中还可以配置转速补偿上限值和转速补偿下限值，转速补偿上限值以及转速补偿下限值用于将转速补偿量限定在一定的范围内，避免由于转速补偿量的数值过大而导致发动机转速异常。

示例性的，转速补偿上限值和转速补偿下限值可以通过标定试验确定。

示例性的，配置转速补偿上限值以及转速补偿下限值时，确定转速补偿量后判断转速补偿量是否大于转速补偿量上限值、是否小于转速补偿量下限值；

若发动机转速补偿量大于转速补偿量上限值，则调整发动机转速补偿量与转速补偿量上限值相同；

若发动机转速补偿量小于转速补偿量下限值，则调整发动机转速补偿量与转速补偿量下限值相同。

S205.以目标转速为控制目标控制发动机运行。

本步骤中，主控制器将目标转速发送给发动机控制器，配置发动机控制器以目标转速为控制目标控制发动机运行。

图4是实施例中的另一种发动机转速控制方法流程图，参考图4，作为一种可实施方案中，在图1所示方案的基础上，发动机转速控制方法可以包括：

S301.获取液压泵的液压力变化量，根据液压力变化量确定液压力变化率。

S302.获取与液压力变化率对应的转换系数，根据液压力变化率以及转换系数计算发动机转速补偿量。

S303.判断液压力变化量是否大于液压力变化阈值，若液压力变化量小于液压力变化阈值，则将发动机转速补偿量调整为零。

示例性的，本方案中，主控制器中配置液压力变化阈值，主控制器获取液压力变化量后，判断液压力变化量是否大于液压力变化阈值，若液压力变化量大于液压力变化阈值则生成补偿使能信号；

则主控制器生成补偿使能信号，则维持计算出的发动机转速补偿量不变，若主控制器没有生成补偿使能信号，则将计算出的发动机转速补偿量改为0。

S304.根据理论发动机转速和发动机转速补偿量确定目标转速。

S305.以目标转速为控制目标控制发动机运行。

S306.判断操作指令是否变化，若操作指令变化则根据操作指令重新计算理论发动机转速。

示例性的，本方案中，配置主控制器判断操作指令是否变化，当操作指令变化时根据操作指令重新计算理论发动机转速。

实施例二

图5是实施例中的发动机控制装置结构框图，参考图5，本实施例提出一种发动机转速控制装置，包括发动机转速补偿单元1，发动机控制单元2。

参考图2和图5，发动机转速补偿单元1和发动机控制单元2可以通过软件的方式实现，发动机转速补偿单元1可以配置在主控制器400中，发动机控制单元2可以配置在发动机控制器500中。

本实施例中，发动机转速补偿单元1可以配置为：在一个计算周期内，获取液压泵的液压力变化量，根据液压力变化量确定液压力变化率；获取与液压力变化率对应的转换系数，根据液压力变化率以及转换系数计算发动机转速补偿量；根据理论发动机转速和发动机转速补偿量确定目标转速。

发动机转速补偿单元1还可以配置为：获取每个液压泵的液压力变化量，根据液压力变换量确定每个液压泵的液压力变化率；获取与液压力变化率对应的转换系数，根据液压力变化率以及转换系数计算与每个液压泵对应的发动机转速补偿量；根据全部液压泵的发动机转速补偿量确定转速补偿量；根据理论发动机转速和转速补偿量确定目标转速。

发动机转速补偿单元1还可以配置为：获取液压泵的液压力变化量，根据液压力变化量确定液压力变化率；获取与液压力变化率对应的转换系数，根据液压力变化率以及转换系数计算发动机转速补偿量；判断液压力变化量是否大于液压力变化阈值，若液压力变化量小于液压力变化阈值，则将发动机转速补偿量调整为零；根据理论发动机转速和发动机转速补偿量确定目标转速；判断操作指令是否变化，若操作指令变化则重新计算理论发动机转速。

本实施例中，发动机控制单元2配置为：控制发动机转速变化至目标转速。

本实施例中，发动机转速补偿单元1和发动机控制单元2的具体工作过程与实施例一中记载的对应内容相同；本实施例提出的发动机控制装置的有益效果也与实施例一中记载的对应内容相同。

实施例三

本实施例提出一种发动机转速控制系统，包括控制器，控制器配置有可执行程序，可执行程序运行时实现实施例一记载的任意一种发动机转速控制方法。

本实施例提出的发动机转速控制系统的有益效果与实施例一中记载的内容相同，在此不再赘述。

实施例四

本实施例提出一种存储介质，其存储有可执行程序，可执行程序运行时用于实现实施例一记载的任意一种发动机转速控制方法。

示例性的，存储介质可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。

计算机可读存储介质不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或终端上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种发动机转速控制方法，其特征在于，包括：在一个计算周期内，获取液压泵的液压力变化量，根据所述液压力变化量确定液压力变化率；

获取与所述液压力变化率对应的转换系数，根据所述液压力变化率以及所述转换系数计算发动机转速补偿量；

根据理论发动机转速和发动机转速补偿量确定目标转速，以所述目标转速为控制目标控制发动机运行。

2.如权利要求1所述的发动机转速控制方法，其特征在于，获取所述液压力变化量后，还包括确定所述液压力变化量是否大于液压力变化阈值；

若所述液压力变化量小于所述液压力变化阈值，则将所述发动机转速补偿量调整为零。

3.如权利要求1所述的发动机转速控制方法，其特征在于，还包括判断所述发动机转速补偿量是否大于转速补偿量上限值、是否小于转速补偿量下限值；

若所述发动机转速补偿量大于所述转速补偿量上限值，则调整所述发动机转速补偿量与所述转速补偿量上限值相同；

若所述发动机转速补偿量小于所述转速补偿量下限值，则调整所述发动机转速补偿量与所述转速补偿量下限值相同。

4.如权利要求1所述的发动机转速控制方法，其特征在于，获取一个计算周期起始时刻和终止时刻的第一压力值、第二压力值；

根据所述第一压力值、第二压力值计算一个计算周期内的液压力变化量。

5.如权利要求1所述的发动机转速控制方法，其特征在于，所述转换系数为标定量。

6.如权利要求1所述的发动机转速控制方法，其特征在于，所述计算周期为10ms～30ms。

7.如权利要求1所述的发动机转速控制方法，其特征在于，获取每个液压泵的液压变化率，

根据一个所述液压泵的液压变换率和对应的转换系数确定该液压泵的发动机转速补偿量，根据全部所述液压泵的发动机转速补偿量确定转速补偿量；

根据理论发动机转速和转速补偿量确定目标转速，控制发动机转速变化至所述目标转速。

8.一种发动机转速控制装置，其特征在于，包括发动机转速补偿单元，发动机控制单元；

所述发动机转速补偿单元用于：

在一个计算周期内，获取液压泵的液压力变化量，根据所述液压力变化量确定液压力变化率；

获取与所述液压力变化率对应的转换系数，根据所述液压力变化率以及所述转换系数计算发动机转速补偿量；

根据理论发动机转速和发动机转速补偿量确定目标转速；

所述发动机控制单元用于：控制发动机转速变化至所述目标转速。

9.一种发动机转速控制系统，其特征在于，包括控制器，所述控制器配置有可执行程序，所述可执行程序运行时实现权利要求1至7任一所述的发动机转速控制方法。

10.一种存储介质，其特征在于，其上存储有可执行程序，所述可执行程序运行时实现权利要求1至7任一所述的发动机转速控制方法。

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