[发明专利]挖掘机功率控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种挖掘机控制系统和方法，具体涉及一种挖掘机功率控制的系统和方法。

背景技术

传统的挖掘机液压系统与发动机的控制采用的这样一种措施：即保证液压系统的功率输入，长时间的让泵的输入功率达到甚至超过实际需求的功率，这样保证了液压系统始终工作在一种动力供过于求的状态，确实可以满足工作的要求，但由此带来了大量的功率损失。

为了更有效地利用发动机的功率，通常都采用恒功率变量泵，所谓的恒功率变量泵通俗一点说就是泵的压力与泵的流量的乘积是一个常数，如果这个数值大于发动机的功率时就会出现我们常说的憋车。所以每个设计者就其设计思想来说，都必须是使整个液压系统的功率无限接近发动机的功率而又绝对不能大于发动机的功率。在恒功率控制上分为两部分：一是泵内部的功率控制：根据泵输出压力对泵的排量进行的控制，当压力升高时，泵的排量随之减小；当压力降低时，泵的排量随之增大；如果系统的压力低于先导压力时则引入先导压力对其排量进行控制；二是外部信号对泵的功率的控制：这里说的外部信号是指先导操作系统、主压力系统、发动机系统等等一切与泵的功率控制有关的信息的综合。

另外，目前国内外还有采用极限功率来控制挖掘机的，根据柴油机的运行特性，其在运行过程中如果遇到负荷加重的情况，可以在一定范围内降低转速，提高扭矩，增大输出功率，从而自动提高做功能力，以达到恒功率的目的。但如果转速下降过多，输出功率反而会减小，在转速下降到比空载转速低7％左右的时候输出功率达到极限，低于该极限转速，输出功率骤然下降，泵的排量下降，导致工作装置动作缓慢，动力与响应速度下降，机器运作不稳定。

发明内容

本发明目的是提供一种挖掘机功率控制系统和方法，采用该控制系统与方法，在满足液压系统的功率需求下，可降低功率损失，提高发动机输出功率的利用率，减少能源消耗。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种挖掘机功率控制系统，包括设置于主泵出口处的压力传感器与主泵排量调节器，设置于发动机处的转速传感器以及设置于挖掘机主控制器内的负载计算模块，所述压力传感器、转速传感器的信息输出端以及主泵排量调节器的排量反馈端分别与所述主控制器连接，并通过所述负载计算模块运算后输出：(1)发动机转速目标值或改变量至所述发动机；(2)发动机油门位置的目标值或改变量至所述发动机；(3)主泵排量的目标值或改变量至所述主泵排量调节器。

上述技术方案中，所述主泵排量调节器为一电磁比例阀，其控制端与所述主控制器连接。

上述技术方案中，所述正流量控制方式为：执行元件不工作的时候，油泵上没有先导压力，斜盘摆角最小，油泵只输出少量的备用流量。操纵先导手柄，则液压先导回路中建立起与手柄偏转量成比例的压力来控制换向阀阀芯的位移和主泵的排量。主泵的流量和由此产生的执行元件的工作速度与先导压力、控制压力成正比例。在挖掘机低负荷时采用正流量控制方式，所谓低负荷即为挖掘机工作装置在正常压力下工作，而相反的，高负荷为工作装置到达最高位置，此时由于工作装置没有做功，故而主泵的功率输出都在溢流以及沿途的压力损失了，为避免损失，本发明的原则是恒功率调节优先于极限功率调节，在低负荷时由正流量控制发挥调节作用，恒功率与极限功率参与运算但不起主导作用；高负荷时恒功率发挥主导作用，在此基础上使用极限功率进行辅助调节，即为：在转速下降的初期(输出功率增加)，主控制器不作干预；在转速变化超出7％之后(输出功率开始减小)，才开始按比例减小主泵的排量，阻止转速继续下降，从而尽量将柴油发动机转速维持在极限功率点附近，以此在满足液压系统的功率需求的前提下，降低功率损失，节省油耗。

为达到上述目的，本发明采用的方法技术方案是：一种挖掘机功率控制方法，(1)挖掘机在低负荷时，由正流量控制方式控制；(2)挖掘机在高负荷时：a.发动机转速＞＝空载转速×(1-7％)：以恒功率方式控制，使发动机转速下降；b.发动机转速＜空载转速×(1-7％)：以极限功率方式控制，发动机转速停止下降；

所述恒功率方式为：实时采集主泵出口压力，根据实际工况计算出挖掘机当前操作需要的流量，利用主泵排量调节器进行流量调整，保持主泵输出功率不变；

所述极限功率方式为：测得主泵输出压力达到或者超过溢流压力时，在保证主泵输出压力恒定在实际工况所需压力值的前提下，控制主泵排量调节器，减少主泵排量，将主泵功率降低。