CN116398312A - 一种基于节能匹配的发动机动态调速率控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于节能匹配的的发动机动态调速率控制方法，包括以下步骤：S1.构建“发动机转速‑发动机负荷率‑调速率”三维标定的调速率脉谱模型；S2.进行工程机械整车油耗和掉速试验，对调速率脉谱模型进行标定，根据发动机不同的转速和不同的负荷率区间分别标定出最佳调速率数值；S3.标定完成后，在发动机运转过程中实时读取当前档位的发动机转速和实际负荷率，并在调速率脉谱中实时计算当前工况下的调速率；S4.依据计算得出的调速率实时对发动机目标转速进行调速控制；该系统包括模型构建模块、模型标定模块、发动机数据获取模块和发动机控制器；本发明根据档位转速和负荷的变化，自适应调节发动机调速率，以便于改善工程机械节能匹配。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械节能匹配技术领域，更具体的说是涉及一种基于节能匹配的发动机动态调速率控制方法及系统。
背景技术
挖掘机、旋挖钻、空压机等非道路工程机械应用，具有固定档位作业的特点，其作业时负荷变化频繁，转速波动剧烈，因此通常需要采取全程调速控制，以维持工作档位转速稳定。
调速率是全程调速控制中一个重要控制参数，指的是发动机承受满负载时，目标稳定转速相对于空载时稳定转速偏离的百分比，调速率代表了当外界负荷变化时，发动机克服转速波动的能力，其数值越大，发动机允许转速偏离的程度越大，整机作业油耗也更低，因此，是否能够根据档位转速和负荷的变化，自适应调节发动机调速率，对于改善工程机械节能匹配具有重要意义。
目前，在现有的调速率控制技术中，通常采用的是线性调速率控制，即在每一个档位转速下对应的调速率数值完全是线性的，如公开号为CN113586265A的中国专利，公开了一种发动机调速率自适应调节方法，给出了调速率调节公式n-α％*n＝(Mc-M0)*β，在负荷变化时，其调速率虽能根据掉速情况基于最大设定调速率进行自适应调节，但是其调节完全是线性的；由于工程机械在低负荷、中负荷、高负荷区间最佳调速率并不相同，也并非线性关系，因此采用线性自适应调速率调节存在一定控制缺陷，不能根据不同转速、不同负荷变化做最佳动态调节，未能达到最优的节能匹配。
因此，如何提供一种发动机调速率控制方法，能够根据档位转速和负荷的变化，自适应调节发动机调速率，以便于改善工程机械节能匹配是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于节能匹配的发动机动态调速率控制方法及系统以解决背景技术中提到的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于节能匹配的发动机动态调速率控制方法，包括以下步骤：
S1.构建“发动机转速-发动机负荷率-调速率”三维标定的调速率脉谱模型；
S2.进行工程机械整车油耗和掉速试验，对调速率脉谱模型进行标定，根据发动机不同的转速和不同的负荷率区间分别标定出最佳调速率数值；
S3.标定完成后，在发动机运转过程中实时读取当前档位的发动机转速和实际负荷率，并在调速率脉谱中进行插值计算，实时计算当前工况下的调速率；
S4.依据计算得出的调速率实时对发动机目标转速进行调速控制。
优选的，步骤S1的具体内容包括：
以发动机转速为三维标定脉谱横坐标，转速范围覆盖工程机械常用工作转速区间，以发动机负荷率为纵坐标，脉谱调速率初始默认值设置为0。
优选的，工程机械常用工作转速区间为800rpm至2200rpm，发动机负荷率范围为10％至100％。
优选的，步骤S2的具体内容包括：
S21.将工程机械整车分别运行在不同档位转速下；
S22.对不同档位转速和不同负荷率区间分别设置不同的调速率组合进行掉速测试，以发动机承载掉速后的油耗落在最佳油耗区为基准，标定出该转速下的调速率数值，作为最佳调速率数值。
优选的，调速率数值≤12％。
一种基于节能匹配的发动机动态调速率控制系统，包括模型构建模块、模型标定模块、发动机数据获取模块和发动机控制器；
模型构建模块，用于构建“发动机转速-发动机负荷率-调速率”三维标定的调速率脉谱模型；
模型标定模块，进行工程机械整车油耗和掉速试验，对调速率脉谱模型进行标定，根据发动机不同的转速和不同的负荷率区间分别标定出最佳调速率数值，经标定后的调速率脉谱模型内置于发动机控制器；
发动机数据获取模块，用于在发动机运转过程中实时读取当前档位的发动机转速和实际负荷率，并发送至发动机控制器；
发动机控制器，用于根据当前档位的发动机转速和实际负荷率，通过标定后的调速率脉谱实时计算当前工况下的调速率，并依据计算得出的调速率实时对发动机目标转速进行调速控制。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于节能匹配的发动机动态调速率控制方法及系统，依据发动机转速变化和负荷变化进行全工况的动态自适应调节，根据发动机油耗脉谱最佳经济区，灵活标定不同转速不同负荷区间下的调速率数值，使得整机作业时发动机转速扭矩向发动机最佳经济区靠拢，调节率完全是自由无极的，克服了线性化调节方法的弊端，进一步提升了工程机械节油匹配能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的发动机动态调速率控制方法示意图；
图2附图为本发明提供的构建的三维标定调速率脉谱模型示意图；
图3附图为本发明提供的标定后的调速率脉谱模型示意图；
图4附图为本发明提供的动态调速率节能匹配原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对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。
本发明实施例公开了一种基于节能匹配的发动机动态调速率控制方法，包括以下步骤：
S1.构建“发动机转速-发动机负荷率-调速率”三维标定的调速率脉谱模型，如图2；
S2.进行工程机械整车油耗和掉速试验，对调速率脉谱模型进行标定，根据发动机不同的转速和不同的负荷率区间分别标定出最佳调速率数值，如图3；
S3.标定完成后，在发动机运转过程中实时读取当前档位的发动机转速和实际负荷率，并在调速率脉谱中实时计算当前工况下的调速率；
S4.依据计算得出的调速率实时对发动机目标转速进行调速控制。
为了进一步实施上述技术方案，步骤S1的具体内容包括：
以发动机转速为三维标定脉谱横坐标，转速范围覆盖工程机械常用工作转速区间，以发动机负荷率为纵坐标，脉谱调速率初始默认值设置为0。
为了进一步实施上述技术方案，工程机械常用工作转速区间为800rpm至2200rpm，发动机负荷率范围为10％至100％。
在本实施例中，横坐标坐标间隔为100rpm，纵坐标坐标间隔10％。
为了进一步实施上述技术方案，步骤S2的具体内容包括：
S21.将工程机械整车分别运行在不同档位转速下，从低档位800rpm到最高档位2200rpm；
S22.对不同档位转速和不同负荷率区间分别设置不同的调速率组合进行掉速测试，以发动机承载掉速后的油耗落在最佳油耗区为基准，标定出该转速下的调速率数值，作为最佳调速率数值。
在实际应用中，进行工程机械设备和发动机间的节能匹配，就是让设备的运行工况点落在发动机油耗脉谱的最佳经济区内，此时设备运行的油耗是最低的，此时运行工况点转速下的调速率数值即为目标调速率数值，如图4。
为了进一步实施上述技术方案，调速率数值≤12％。
一种基于节能匹配的发动机动态调速率控制系统，包括模型构建模块、模型标定模块、发动机数据获取模块和发动机控制器；
模型构建模块，用于构建“发动机转速-发动机负荷率-调速率”三维标定的调速率脉谱模型；
模型标定模块，进行工程机械整车油耗和掉速试验，对调速率脉谱模型进行标定，根据发动机不同的转速和不同的负荷率区间分别标定出最佳调速率数值，经标定后的调速率脉谱模型内置于发动机控制器；
发动机数据获取模块，用于在发动机运转过程中实时读取当前档位的发动机转速和实际负荷率，并发送至发动机控制器；
发动机控制器，用于根据当前档位的发动机转速和实际负荷率，通过标定后的调速率脉谱实时计算当前工况下的调速率，并依据计算得出的调速率实时对发动机目标转速进行调速控制。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种基于节能匹配的发动机动态调速率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.构建“发动机转速-发动机负荷率-调速率”三维标定的调速率脉谱模型；
S2.进行工程机械整车油耗和掉速试验，对调速率脉谱模型进行标定，根据发动机不同的转速和不同的负荷率区间分别标定出最佳调速率数值；
S3.标定完成后，在发动机运转过程中实时读取当前档位的发动机转速和实际负荷率，并在调速率脉谱中实时计算当前工况下的调速率；
S4.依据计算得出的调速率实时对发动机目标转速进行调速控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于节能匹配的发动机动态调速率控制方法，其特征在于，步骤S1的具体内容包括：
以发动机转速为三维标定脉谱横坐标，转速范围覆盖工程机械常用工作转速区间，以发动机负荷率为纵坐标，脉谱调速率初始默认值设置为0。
3.根据权利要求2所述的一种基于节能匹配的发动机动态调速率控制方法，其特征在于，工程机械常用工作转速区间为800rpm至2200rpm，发动机负荷率范围为10％至100％。
4.根据权利要求1所述的一种基于节能匹配的发动机动态调速率控制方法，其特征在于，步骤S2的具体内容包括：
S21.将工程机械整车分别运行在不同档位转速下；
S22.对不同档位转速和不同负荷率区间分别设置不同的调速率组合进行掉速测试，以发动机承载掉速后的油耗落在最佳油耗区为基准，标定出该转速下的调速率数值，作为最佳调速率数值。
5.根据权利要求1所述的一种基于节能匹配的发动机动态调速率控制方法，其特征在于，调速率数值≤12％。
6.一种基于节能匹配的发动机动态调速率控制系统，基于权利要求1-5任意一项所述的一种基于节能匹配的发动机动态调速率控制方法，其特征在于，包括模型构建模块、模型标定模块、发动机数据获取模块和发动机控制器；
模型构建模块，用于构建“发动机转速-发动机负荷率-调速率”三维标定的调速率脉谱模型；
模型标定模块，进行工程机械整车油耗和掉速试验，对调速率脉谱模型进行标定，根据发动机不同的转速和不同的负荷率区间分别标定出最佳调速率数值，经标定后的调速率脉谱模型内置于发动机控制器；
发动机数据获取模块，用于在发动机运转过程中实时读取当前档位的发动机转速和实际负荷率，并发送至发动机控制器；
发动机控制器，用于根据当前档位的发动机转速和实际负荷率，通过标定后的调速率脉谱实时计算当前工况下的调速率，并依据计算得出的调速率实时对发动机目标转速进行调速控制。
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