[发明专利]用于操作工程机械的方法和工程机械

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于操作工程机械的方法和工程机械。

本发明适用于工业建筑机领域内的工程机械，尤其是轮式装载机。 因而，将参照轮式装载机来描述本发明。然而，本发明决不限于特定 的工程机械。相反，本发明可用于多种重型工程机械，例如铰链式货 车、卡车、推土机和挖掘机。

背景技术

轮式装载机通常设有内燃机、传动系、变速箱、驱动轮和工作液 压系统。

内燃机向轮式装载机的不同功能提供动力。具体地，内燃机向轮 式装载机的传动系和工作液压系统提供动力。

传动系将扭矩从内燃机传递到变速箱，该变速箱转而又将扭矩提 供给装载机的驱动轮。具体地，变速箱提供不同的齿轮比，以用于改 变驱动轮的速度以及用于在该轮的向前和向后驱动方向之间变化。

工作液压系统用于提升操作和/或用于使轮式装载机转向。为此， 在轮式装载机中布置有用于提升和降低提升臂单元的至少一个液压工 作缸，铲斗或其它类型的附加装置或工具例如叉铲安装在该提升臂单 元上。通过使用另一液压工作缸，铲斗还能倾斜或枢转。此外，称为 转向助力缸的液压缸布置为通过轮式装载机的前体部和后体部的相对 运动来使轮式装载机转向。

为保护轮式装载机的内燃机免于变速箱和驱动轮的工作状况的突 然快速变化的影响，通常为传动系提供液力变矩器等，该液力变矩器 布置在内燃机与变速箱之间。液力变矩器提供弹性，使输出扭矩能够 非常迅速地适应变速箱和驱动轮的工作状况的变化。此外，在特别沉 重的工作运行期间，例如在轮式装载机的加速期间，变矩器提供增加 的扭矩。

例如，如果不具有变矩器等的弹性的轮式装载机驶入障碍中，使 得车辆的驱动轮停止，则这也将使内燃机停机，因为在这种设计中， 发动机刚性且不可屈服地连接到驱动轮的旋转。然而，如果变矩器等 布置在发动机与驱动轮之间或者更优选地在发动机与变速箱之间，则 这种情形将不会发生。相反，如果轮式装载机的驱动轮停止，则这导 致该变矩器(涡轮侧)的输出侧(涡轮侧)停止，而输入侧(泵侧) 继续与发动机一起旋转。发动机将经受来自变矩器的较大内阻力，但 它将不会停机。

然而，在工作液压系统与内燃机之间不存在液力变矩器等的弹性。 相反，内燃机例如通过连接在发动机的输出轴与一个或多个泵的输入 轴之间的机械式齿轮传动装置以程度不同的直接方式向工作液压系统 的一个或多个液压泵提供动力。换句话说，工作液压系统上负载的快 速增加被无任何明显减弱地传递到内燃机。当然，这可导致内燃机停 机或导致由内燃机提供的动力被液压系统完全消耗，而未给传动系留 下大量动力。这可能给轮式装载机的操作者留下非常不希望的印象： 发动机已变得无力以可操作的方式使轮式装载机移动。

解决应对工作液压系统上负载的突然快速增大的问题的一种方法 是使轮式装载机的内燃机运行在其速度范围的较高端处。这提供了动 力裕度(margin)，该动力裕度使内燃机更容易应对液压系统上的快速负 载增加，例如通过增大油门来恢复的时间。然而，通常较高的旋转速 度导致明显增加的损失和因此增加的燃料消耗。因此，关于燃料消耗， 最好使内燃机以较低的旋转速度运行。然而，这将为内燃机给出从工 作液压系统上负载的突然快速增大中恢复的明显减小的裕度。

此外，为了确保液压功能在较低的旋转速度下同样快速，即为了 确保在较低旋转速度下的相同液压流量，必须使用具有更高排量的更 大的泵。更大的泵排量需要来自驱动该泵的源、即来自内燃机的更大 扭矩。换句话说，如果我们从较高的旋转速度朝着较低的旋转速度移 动以减小损失和燃料消耗，则我们将需要具有更高排量的液压泵，而 这转而又导致内燃机上的更高的扭矩负载。处于较低旋转速度下的内 燃机上的更高的扭矩负载意味着发动机被加剧使用。因此，与在较高 旋转速度下用于向具有较低排量的液压泵提供动力的使用相比，对于 内燃机来说现在已变得更难以从工作液压系统上负载的快速增加中恢 复。

因此，当为诸如轮式装载机的工程机械设计现代内燃机时，希望 在低旋转速度下获得高输出扭矩并获得对工作液压系统上负载的突然 快速增大的迅速反应。为此，通常采用各种涡轮增压器或空气压缩机。 然而，用于增强内燃机性能的这些和其它方案通常与愈加严格的排放 法规、特别是与响应于工作液压系统上负载的突然快速增大而从发动 机排出的废气和可见烟相关的排放法规相冲突。