CN114566027B - 一种低负载预警方法、系统及液压挖掘机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低负载预警方法、系统及液压挖掘机，根据挖掘机实际使用负载，自动提醒驾驶员提高挖掘机作业负荷，通过负载计时器记录不符合设定负载的使用时间，触发预警提醒驾驶员，负载计时器在挖掘机高负荷工作一定时间后可自动复位。本发明解决了现有技术中低负荷的作业时间超长，颗粒物累积造成额外功耗以及污染环境的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种低负载预警方法、系统及液压挖掘机，属于工程机械技术领域。
背景技术
随着非道路柴油移动机械排放由国三升级到国四，为满足排放要求，液压挖掘机配有柴油机后处理系统，后处理系统中均包含DOC（氧化型催化转化器）和DPF（颗粒过滤器）。DPF用于拦截排气的中颗粒物。随着颗粒物在DPF中的累积，当累积到一定程度时，通过DPF再生进行燃烧消除。DPF再生分为被动再生和主动再生，被动再生是发生在DOC和DPF中的一种自发进行的化学燃烧反应，只要排气温度达到一定值就可以进行。主动再生需要发动机协助才能完成，通常通过后喷燃油进行，会消耗额外的燃油。主动再生发生在DPF中颗粒物积累到一定程度时才会进行。
在现有的挖掘机设计中，没有设置负载预警功能，仅根据DPF的堵塞程度触发DPF主动再生。挖掘机实际作业负载不稳定，如果挖掘机长期处于低负荷的作业负载下，发动机排气温度较低，达不到DPF被动再生对排气温度的要求，只能随着颗粒物在DPF中累积，当累积到一定程度时，通过DPF的主动再生进行清洁。DPF主动再生会增加燃油消耗，在颗粒物累积的过程中，排气背压也会逐渐增加，也会增加发动机的油耗。其次，当安全等外界因素导致DPF主动再生不成功时，DPF会继续堵塞，最终导致发动触发停机保护功能，此时挖掘机需停止工作，影响挖掘机工作效率，同时增加使用成本。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低负载预警方法、系统及液压挖掘机，解决了现有技术中低负荷的作业时间超长，颗粒物累积造成额外功耗以及污染环境的问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种低负载预警提示方法，其特征在于，包括如下步骤：
启动开关开启，打开预警系统；
计数器Timer1和Timer2开始工作，不断读取计数器Timer1和Timer2的当前计数值t1和t2；
对计数值t1和t2进行判别，若t1小于计数器Timer1的预设值T1，则执行下一步判别，否则触发单元被激活，显示单元显示提高作业负载预警信息；
若t1-t2< T1- T2，则重新读取计数器Timer1和Timer2的计数值t1和t2，否则触发单元被激活，显示单元显示提高作业负载预警信息，其中T2为计数器Timer2的预设值；
响应预警信息，提高挖掘机作业负载，直至Timer2计数达到预设的目标值T2或关闭启动开关，预警消除，计数器Timer1及Timer2计数复位为零，重新计数。
优选地，前述计数器Timer1开始工作，计录当前计数值t1的具体步骤包括：
响应于启动开关打开，接收发动机扭矩T；
对发动机扭矩T进行判别，若T>0，则计数器Timer1开始计数，否则计数器Timer1冻结在当前计数值t1，并重新接收发动机扭矩T再次判别，累计计数；
对计数值t2进行判别，若t2>=T2，则计数器Timer1计数复位，重新开始计数。
优选地，前述计数器Timer2开始工作，计录当前计数值t2的具体步骤包括：
响应于启动开关打开，接收发动机扭矩T；
对发动机扭矩T进行判别，若T大于设定扭矩T0，则计数器Timer2开始计数，否则计数器Timer2冻结在当前计数值t2，并重新接收发动机扭矩T再次判别，累计计数；
对计数值t2进行判别，若t2>=T2，则计数器Timer2计数复位，重新开始计数。
优选地，前述计数器Timer1的预设值至少有一个。
一种低负载预警系统，包括负载自动识别控制模块、预警模块及启动开关，所述负载自动识别控制模块包括计数器Timer1、计数器Timer2和负载识别单元，所述预警模块包括触发单元、预警显示单元；
所述计数器Timer1用于计录挖掘机的运行时间，据发动机的启停开始计数或冻结计数；
所述计数器Timer2用于记录发动机负载高于预设负载的工作时间，根据发动机的负载开始计数或冻结计数；
所述负载识别单元对发动机的负载进行识别判断；
所述触发单元根据计数器Timer1和Timer2的预设值和当前的计数值判断是否触发预警；
所述预警显示单元显示提醒驾驶员提高挖掘机作业负载的信息；
所述启动开关用于开启/关闭预警系统。
优选地，前述预警显示单元显示提醒驾驶员提高挖掘机作业负载信息的方式为声音预警和/或文字显示。
优选地，前述计数器Timer1和Timer2采用基于连续时间窗口的计数方式。
一种低负载预警液压挖掘机，包括前述任一项所述的一种低负载预警系统。
一种低负载预警液压挖掘机，应用前述任一项所述的一种低负载预警方法。
本发明所达到的有益效果：
1、减少发动机因进行DPF主动再生所消耗的燃油；
2、使发动机排气背压始终处于较低水平，减少挖掘机整个作业过程中的燃油消耗；
3、延长DPF使用寿命及使用经济性；
4、该系统可根据低负荷工作时长设置不同程度的预警提醒。
附图说明
图1是本发明Timer1 计数及复位流程图；
图2是本发明Timer2 计数及复位流程图；
图3是本发明预警模块功能流程图；
图4是本发明功能模块连接图。
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。
本实施例公开了一种低负载预警系统，如图4所示，该预警系统包括负载自动识别控制模块、预警模块及启动开关。
负载自动识别控制模块包括计数器Timer1、计数器Timer2、负载识别单元：
计数器Timer1用于计录挖掘机的运行时间。当发动机启动时开始计数，发动机停止时冻结计数值，当发动机再次启动时，从冻结值开始继续计数。当计数器Timer2计数达到预设时间T2或当启动开关被关闭时，Timer1计数复位；
计数器Timer2用于记录发动机负载高于预设负载的工作时间，根据发动机的负载开始计数或冻结计数。当发动机的负载超过预设负载值时，Timer2开始计数，当发动机的负载低于预设负载值时，Timer2冻结计时，再次超过预设负载值时从冻结值开始继续计数。当Timer2计数达到预设值T2或当启动开关被关闭时，Timer2复位；
对于计数器Timer1及Timer2记录的时间范围，也可以采用基于连续时间窗口的计数方式：从当前时间节点向过去取样T1，随着时间的推移，始终读取最近时间段T1内的数据，即连续监控最新T1时间窗口内的负载，对该时间窗口内的负载情况进行识别，此时，计数器采用连续计数的方式；
负载识别单元对发动机的负载进行识别判断，负载可以用扭矩百分比或者实际扭矩值进行判断。当发动机负载大于零时，Timer1开始计数，当发动机的负载大于预设负载时，Timer2开始计数，带后处理系统的发动机均为电控发动机，通过发动机的电控单元可以很容易获取发动机的负载值。
预警模块包括触发单元、预警显示单元：
触发单元根据计数器Timer1和Timer2预设的目标值T1、T2以及计数器Timer1和Timer2当前的计数值t1、t2判断是否触发预警。若Timer1计数达到预设的目标值T1，或者t1-t2不小于T1-T2时触发单元被激活；
预警显示单元提醒驾驶员提高挖掘机作业负载，预警显示单元可为声音预警，也可为文字显示，也为两种方式组合使用。
当启动开关打开时，该系统开始工作，当启动开关关闭时，该系统停止工作，计数器Timer1及计数器Timer2计数复位为零。当预警系统被触发时，因外界安全等因素无法提高作业负载时，可通过该启动开关关闭预警系统。
计数器Timer1可设定多个预设时间T11，T12等，用于对应不同等级的预警，提醒驾驶提高作业负载的紧迫程度。
挖掘机开始作业，预警系统的启动开关打开，Timer1开始计数。在作业过程中，发动机的负载是不稳定的，随着作业负载的变化而产生波动，如果发动机的负载大于预设负载，Timer2开始计数，发动机负载小于预设负载，Timer2计数停止，并冻结计数值，等到发动机负载再次高于预设负载时，Timer2从冻结值继续计数。
预警功能的实现可以分为以下几种情况
情况一： Timer1计数到预设的计数目标值T1时的预警
此时说明Timer2计数没有达到预设的计数目标值T2，预警模块被触发，在预警显示单元显示预警信息，提醒驾驶员及时提高挖掘机作业负载。如果驾驶员响应预警信息，提高挖掘机作业负载，直至Timer2计数达到预设的目标值T2，预警消除，Timer1及Timer2计数复位为零，重新计数，否则预警一直存在，除非驾驶员通过启动开关强行关闭预警。
情况一： Timer1计数没有达到到预设的计数目标值T1时的预警
Timer1计数没有达到到预设的计数目标值T1时，若低负载的工作累计时间t1-t2已经达到一定数值，即：t1-t2>=T1-T2时，即使剩余工作时间全是高负载工作，仍然满足不了高负载累积时间T2的要求，此时也会触发预警。
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 (7)
1.一种低负载预警方法，其特征在于，包括如下步骤：
启动开关开启，打开预警系统；
计数器Timer1和Timer2开始工作，不断读取计数器Timer1和Timer2的当前计数值t1和t2：
响应于启动开关打开，接收发动机扭矩T，
对发动机扭矩T进行判别，若T>0，则计数器Timer1开始计数，否则计数器Timer1冻结在当前计数值t1，并重新接收发动机扭矩T再次判别，累计计数，对计数值t2进行判别，若t2>=T2，则计数器Timer1计数复位，重新开始计数，
对发动机扭矩T进行判别，若T大于设定扭矩T0，则计数器Timer2开始计数，否则计数器Timer2冻结在当前计数值t2，并重新接收发动机扭矩T再次判别，累计计数，对计数值t2进行判别，若t2>=T2，则计数器Timer2计数复位，重新开始计数；
对计数值t1和t2进行判别，若t1小于计数器Timer1的预设值T1，则执行下一步判别，否则触发单元被激活，显示单元显示提高作业负载预警信息；
若t1-t2< T1- T2，则重新读取计数器Timer1和Timer2的计数值t1和t2，否则触发单元被激活，显示单元显示提高作业负载预警信息，其中T2为计数器Timer2的预设值；
响应预警信息，提高挖掘机作业负载，直至Timer2计数达到预设的目标值T2或关闭启动开关，预警消除，计数器Timer1及Timer2计数复位为零，重新计数。
2.根据权利要求1所述的一种低负载预警方法，其特征在于，所述计数器Timer1的预设值至少有一个。
3.一种低负载预警系统，其特征在于，应用如权利要求1-2任一项所述的一种低负载预警方法，包括负载自动识别控制模块、预警模块及启动开关，所述负载自动识别控制模块包括计数器Timer1、计数器Timer2和负载识别单元，所述预警模块包括触发单元、预警显示单元；
所述计数器Timer1用于计录挖掘机的运行时间，根据发动机的启停开始计数或冻结计数；
所述计数器Timer2用于记录发动机负载高于预设负载的工作时间，根据发动机的负载开始计数或冻结计数；
所述负载识别单元对发动机的负载进行识别判断；
所述触发单元根据计数器Timer1和Timer2的预设值和当前的计数值判断是否触发预警；
所述预警显示单元显示提醒驾驶员提高挖掘机作业负载的信息；
所述启动开关用于开启/关闭预警系统。
4.根据权利要求3所述的一种低负载预警系统，其特征在于，所述预警显示单元显示提醒驾驶员提高挖掘机作业负载信息的方式为声音预警和/或文字显示。
5.根据权利要求4所述的一种低负载预警系统，其特征在于，所述计数器Timer1和Timer2采用基于连续时间窗口的计数方式。
6.一种低负载预警液压挖掘机，其特征在于，包括如权利要求3-5任一项所述的一种低负载预警系统。
7.一种低负载预警液压挖掘机，其特征在于，应用如权利要求1-2任一项所述的一种低负载预警方法。
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