CN212250257U - 一种发动机及工程机械 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种发动机及工程机械，所述发动机包括涡轮增压器、信号接收部件、动力输出部件以及控制部件，在所述发动机的表面设置有多个信号传输接口；其中，所述涡轮增压器、信号接收部件、动力输出部件以及控制部件通过电连接；所述发动机，用于接收控制指令并为所述发动机所在的工程机械提供动力。

Description

一种发动机及工程机械

技术领域

本申请涉及工程机械技术领域，尤其是涉及一种发动机及工程机械。

背景技术

发动机作为工程机械领域常用的动力装置，能够把其它形式的能转化为机械能。发动机的自身性能对于整个机械而言尤为重要，也就是说，发动机性能的优劣直接决定了对应机械产品的优劣。

在工程机械领域，尤其是在挖掘机领域，由于挖掘机自身工况较为复杂，负载情况变化较大，因此对发动机有着更为高标准的要求。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种发动机及工程机械，能够通过各部件之间的信号传输，以控制发动机处于目标稳定状态，从而提高工程机械的操作效率。

本申请实施例提供了一种发动机，所述发动机包括涡轮增压器、信号接收部件、动力输出部件以及控制部件，在所述发动机的表面设置有多个信号传输接口；其中，所述涡轮增压器、信号接收部件、动力输出部件以及控制部件通过电连接；

所述发动机，用于接收控制指令并为所述发动机所在的工程机械提供动力。

进一步的，所述发动机的表面还设置有电源接口；

通过所述电源接口，向所述发动机中的控制部件提供电力支持。

进一步的，所述信号接收部件，用于接收控制指令。

进一步的，所述发动机还包括处理器；

所述处理器用于执行控制指令。

进一步的，通过所述发动机的动力输出部件输出扭矩。

本申请实施例还提供了一种工程机械，所述工程机械包括上述所述的发动机。

进一步的，所述工程机械还包括手柄；

所述手柄用于检测用户的控制信号，所述控制信号包括控制强度及频率信息。

进一步的，通过所述手柄发送所述控制信号至所述发动机的信号接收部件。

进一步的，所述工程机械还包括压力传感设备；

所述压力传感设备用于检测所述工程机械的负载压力信号。

进一步的，通过所述压力传感设备发送所述负载压力信号至所述发动机的信号接收部件。

本申请实施例提供的一种发动机及工程机械，所述发动机包括涡轮增压器、信号接收部件、动力输出部件以及控制部件，在所述发动机的表面设置有多个信号传输接口；所述发动机，用于接收控制指令并为所述发动机所在的工程机械提供动力。所述工程机械包括上述所述的发动机，这样，能够通过各部件之间的信号传输，以控制发动机处于目标稳定状态，从而提高工程机械的操作效率。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种发动机的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种工程机械的结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种控制发动机的流程示意图；

图4为本申请实施例所提供的控制装置的结构示意图。

图标：100-发动机；110-涡轮增压器；120-信号接收部件；130-动力输出部件；140-控制部件；

1000-工程机械；200-手柄；300-压力传感设备；

210-获取模块；220-第一确定模块；230-控制模块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的每个其他实施例，都属于本申请保护的范围。

经研究发现，在工程机械领域，尤其是在挖掘机领域，由于挖掘机自身工况较为复杂，负载情况变化较大，因此对发动机有着更为高标准的要求。

基于此，本申请实施例提供的一种发动机及工程机械，所述发动机包括涡轮增压器、信号接收部件、动力输出部件以及控制部件，在所述发动机的表面设置有多个信号传输接口；所述发动机，用于接收控制指令并为所述发动机所在的工程机械提供动力。所述工程机械包括上述所述的发动机，这样，能够通过各部件之间的信号传输，以控制发动机处于目标稳定状态，从而提高工程机械的操作效率。

首先，对本申请公开的一种发动机100进行介绍。

请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的一种发动机100的结构示意图。所述发动机100，用于接收控制指令并为所述发动机100所在的工程机械1000提供动力。

其中，所述发动机100包括涡轮增压器110、信号接收部件120、动力输出部件130以及控制部件140，在所述发动机100的表面设置有多个信号传输接口；其中，所述涡轮增压器110、信号接收部件120、动力输出部件130以及控制部件140通过电连接。

在本申请实施例中，所述发动机100的表面还设置有电源接口，通过所述电源接口，向所述发动机100中的控制部件140提供电力支持。所述信号接收部件120，用于接收控制指令；所述处理器，用于执行控制指令；通过所述发动机的100的动力输出部件130输出扭矩。

请参阅图2，图2为本申请实施例所提供的一种工程机械1000的结构示意图。所述工程机械包括上述所述的发动机100。

在本申请实施例中，所述工程机械还包括手柄200；所述手柄200用于检测用户的控制信号，所述控制信号包括控制强度及频率信息，通过所述手柄200发送所述控制信号至所述发动机100的信号接收部件120。

在本申请实施例中，所述工程机械1000还包括压力传感设备300；所述压力传感设备300用于检测所述工程机械1000的负载压力信号，通过所述压力传感设备300发送所述负载压力信号至所述发动机100的信号接收部件120。

参见图3所示，为本申请实施例提供的工程机械发动机的控制方法的流程图，所述控制方法包括步骤S101～S103，其中：

S101：获取工程机械发动机工作时的最大失速值，以及接收到的手柄控制信号以及负载压力信号；

S102：在接收到前馈控制指令之后，根据所述最大失速值、手柄控制信号以及负载压力信号，确定针对所述发动机的升转速控制强度以及升转速指令持续时间；

S103：基于所述升转速控制强度与升转速指令持续时间，控制所述发动机的最大失速值达到目标失速设定值区间。

本申请实施例提供的一种工程机械发动机的控制方法，通过获取工程机械发动机工作时的最大失速值，以及接收到的手柄控制信号以及负载压力信号；在接收到前馈控制指令之后，根据最大失速值、手柄控制信号以及负载压力信号，确定针对发动机的升转速控制强度以及升转速指令持续时间；基于升转速控制强度与升转速指令持续时间，控制发动机的最大失速值达到目标失速设定值区间，从而提高针对发动机失速问题的处理效率，提高工程机械的使用效率。进一步，本申请实施例还可以提升对于发动机失速的响应效率，减小对于发动机喷油参数的依赖。

一、在上述S101中，在工程机械领域，以控制挖掘机为例，在前进挡或倒挡的过程中，当踩住制动踏板并完全踩下节气门踏板时，发动机处于最大转矩工况，而此时自动变速器的输出轴和输入轴均静止不动，变矩器的涡轮不动。而当变矩器及泵轮随发动机一同转动时，把该工况称为失速工况，此时发动机的转速称为失速转速。对应的，最大失速值为当变矩器及泵轮随发动机一同转动时，发动机的最大转速。

在本申请实施例中，手柄控制信号为操控者施加于工程机械手柄上的操作，通过手柄上的传感部件，转化为手柄控制信号。

示例性的，以控制挖掘机为例，手柄控制信号可以为操控者操控该手柄的强度信号。

在本申请实施例中，负载压力信号为压力传感器检测到的负载压力强度。

在本申请实施例中，可以在整个工程机械运行的过程中检测工程机械发动机工作时的最大失速值，以及手柄控制信号以及负载压力信号；还可以在负载突变后，检测工程机械发动机工作时的最大失速值，以及手柄控制信号以及负载压力信号。

二、在上述S102中，由于当前工程机械存在一些故障或是异常，因此需要对发动机进行控制，具体的，在接收到前馈控制指令之后，对发动机进行控制。

其中，接收到的前馈控制指令的生成方法包括：

基于所述手柄控制信号，确定所述发动机的当前工作状态是否满足第一前馈控制条件，并基于所述负载压力信号，确定所述发动机的当前工作状态是否满足第二前馈控制条件；

若所述发动机的当前工作状态同时满足所述第一前馈控制条件及所述第二前馈控制条件，确定对所述发动机进行前馈控制。

具体的，针对第一前馈控制条件，获取与所述手柄控制信号对应的手柄控制信号变化速率；

若所述手柄控制信号变化速率大于预设的手柄控制信号变化速率阈值，则确定所述发动机的当前工作状态满足第一前馈控制条件。

示例性的，可以首先对手柄控制信号进行微分处理，例如，以m表示手柄控制信号，相应的，手柄控制信号变化速率可以表示为dm/dt。

在获取手柄控制信号变化速率之后，将手柄控制信号变化速率与预设的手柄控制信号变化速率阈值进行对照，这里，可以用K表示手柄控制信号变化速率阈值，若dm/dt>K，即所述手柄控制信号变化速率大于预设的手柄控制信号变化速率阈值，则确定所述发动机的当前工作状态满足第一前馈控制条件。其中，手柄控制信号变化速率阈值可以依据实际情况进行调整设定。

针对第二前馈控制条件，若所述负载压力信号大于预设的负载压力信号阈值，则确定所述发动机的当前工作状态满足第二前馈控制条件。

示例性的，可以利用P表示负载压力信号，并设定负载压力信号阈值为P1，例如为100Bar，若负载压力信号P大于P1，则确定所述发动机的当前工作状态满足第二前馈控制条件，其中，负载压力信号阈值可以依据实际情况进行调整设定。

当第一前馈控制条件及第二前馈控制条件同时满足时，可认为前馈控制有效，此时需要执行前馈响应从而抑制发动机掉速，使发动机状态维持在转速稳定状态。

具体的，根据所述最大失速值、手柄控制信号以及负载压力信号，确定针对所述发动机的升转速控制强度以及升转速指令持续时间，包括：

在接收到前馈控制指令之后，基于所述手柄控制信号与负载压力信号，确定所述发动机的升转速控制强度；

获取所述最大失速值与目标失速设定值区间最低值的差值，并基于所述差值与所述发动机的升转速控制强度，确定所述升转速指令持续时间。

示例性的，升转速控制强度可以表示为n＝f(dm/dt)+f′(P)，其中，f以及f′为常数，表征升转速控制强度与手柄控制信号变化速率以及负载压力信号具有线性关系。其中，可以通过总线给发动机发送升转速指令信号。

示例性的，首先，获取预设的目标失速设定值区间，并获取所述最大失速值与目标失速设定值区间最低值的差值。基于所述差值与所述发动机的升转速控制强度，确定所述升转速指令持续时间，以通过算法运算输出使得发动机最大失速值在目标失速值范围以内。

三、在上述S103中，目标失速设定值区间为基于操作经验以及操作目标确定的目标区间。

在本申请实施例中，可以基于上述获取的升转速控制强度与升转速指令持续时间，控制所述发动机的最大失速值达到目标失速设定值区间。

在基于所述升转速控制强度与升转速指令持续时间，控制所述发动机的最大失速值达到目标失速设定值区间之后，还包括：

在所述发动机的最大失速值达到目标失速设定值区间之后，取消针对所述发动机的升转速控制。

具体的，在前馈控制之后，开始给发动机发送升转速指令，持续一段时间后取消升转速指令，在一定情况下，当最大失速值满足设定要求时，还可以固化升转速控制强度以及升转速指令持续时间。

在本申请另一实施例中，所述控制方法还包括：

实时监测所述发动机工作时的最大失速值、手柄控制信号以及负载压力信号，实时调节所述发动机的升转速控制强度与升转速指令持续时间。

具体的，在工程机械运行过程中实现实时换算控制，通过检测最大失速值，并将其转化为控制系数累加到升转速控制强度n，当升转速控制强度n不足以稳定掉速时，便加大升转速控制强度，反之不断减小升转速控制强度，通过不断优化升转速控制强度以及升降速指令持续时间，使得发动机处于一个稳定状态，从而使得工程机械工作在一个相对稳定状态。

参照图4所示，图4为本申请实施例所提供的一种工程机械发动机的控制装置的结构示意图。如图4所示，所述控制装置包括：获取模块210、第一确定模块220以及控制模块230，其中：

获取模块210，用于获取工程机械发动机工作时的最大失速值，以及接收到的手柄控制信号以及负载压力信号；

第一确定模块220，用于在接收到前馈控制指令之后，根据所述最大失速值、手柄控制信号以及负载压力信号，确定针对所述发动机的升转速控制强度以及升转速指令持续时间；

控制模块230，用于基于所述升转速控制强度与升转速指令持续时间，控制所述发动机的最大失速值达到目标失速设定值区间。

在一种可能的实施方式中，所述控制装置还包括：

判断模块，用于基于所述手柄控制信号，确定所述发动机的当前工作状态是否满足第一前馈控制条件，并基于所述负载压力信号，确定所述发动机的当前工作状态是否满足第二前馈控制条件；

第二确定模块，用于若所述发动机的当前工作状态同时满足所述第一前馈控制条件及所述第二前馈控制条件，确定对所述发动机进行前馈控制。

在一种可能的实施方式中，所述判断模块具体用于：

获取与所述手柄控制信号对应的手柄控制信号变化速率；

若所述手柄控制信号变化速率大于预设的手柄控制信号变化速率阈值，则确定所述发动机的当前工作状态满足第一前馈控制条件。

在一种可能的实施方式中，所述判断模块还用于：

若所述负载压力信号大于预设的负载压力信号阈值，则确定所述发动机的当前工作状态满足第二前馈控制条件。

在一种可能的实施方式中，所述第一确定模块220具体用于：

在接收到前馈控制指令之后，基于所述手柄控制信号与负载压力信号，确定所述发动机的升转速控制强度；

获取所述最大失速值与目标失速设定值区间最低值的差值，并基于所述差值与所述发动机的升转速控制强度，确定所述升转速指令持续时间。

在一种可能的实施方式中，所述控制装置还包括：

取消模块，用于在所述发动机的最大失速值达到目标失速设定值区间之后，取消针对所述发动机的升转速控制。

在一种可能的实施方式中，所述控制装置还包括：

监测模块，用于实时监测所述发动机工作时的最大失速值、手柄控制信号以及负载压力信号，实时调节所述发动机的升转速控制强度与升转速指令持续时间。

本申请实施例提供的一种工程机械发动机的控制装置，通过获取工程机械发动机工作时的最大失速值，以及接收到的手柄控制信号以及负载压力信号；在接收到前馈控制指令之后，根据最大失速值、手柄控制信号以及负载压力信号，确定针对发动机的升转速控制强度以及升转速指令持续时间；基于升转速控制强度与升转速指令持续时间，控制发动机的最大失速值达到目标失速设定值区间，从而提高针对发动机失速问题的处理效率，提高机械工程的使用效率。进一步，本申请实施例还可以提升对于发动机失速的响应效率，减小对于发动机喷油参数的依赖。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种发动机，其特征在于，所述发动机包括涡轮增压器、信号接收部件、动力输出部件以及控制部件，在所述发动机的表面设置有多个信号传输接口；其中，所述涡轮增压器、信号接收部件、动力输出部件以及控制部件通过电连接；

所述发动机，用于接收控制指令并为所述发动机所在的工程机械提供动力。

2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述发动机的表面还设置有电源接口；

通过所述电源接口，向所述发动机中的控制部件提供电力支持。

3.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述信号接收部件，用于接收控制指令。

4.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述发动机还包括处理器；

所述处理器用于执行控制指令。

5.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，通过所述发动机的动力输出部件输出扭矩。

6.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械包括如权利要求1-5任一项所述的发动机。

7.根据权利要求6所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械还包括手柄；

所述手柄用于检测用户的控制信号，所述控制信号包括控制强度及频率信息。

8.根据权利要求7所述的工程机械，其特征在于，通过所述手柄发送所述控制信号至所述发动机的信号接收部件。

9.根据权利要求6所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械还包括压力传感设备；

所述压力传感设备用于检测所述工程机械的负载压力信号。

10.根据权利要求9所述的工程机械，其特征在于，通过所述压力传感设备发送所述负载压力信号至所述发动机的信号接收部件。

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