[发明专利]一种发动机和液压泵的功率匹配节能系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械工程设备控制装置，特别是一种发动机和液压泵的功率匹配节能系统及方法。

背景技术

在工程机械领域中，以液压泵驱动挖掘机的工作效率和节油性能与液压泵和发动机的性能息息相关。动力系统的理想工作状态应该是始终根据负载需求提供功率输出，这样既能充分发挥柴油机的功率又不会使其工作在超负荷状态，当外负载较小时，也不会造成功率的浪费。在日常作业中，当外负载所需功率较大时，柴油机在满负荷状态运行，液压系统能够完全吸收柴油机发出的功率，但又不会使柴油机工作在超负荷状态，造成柴油机熄火；当外负载所需功率较小时，柴油机工作在部分功率状态下，这时应使柴油机工作在最经济工作点上以减少油耗量；当挖掘机不工作时，应使柴油机处于自动怠速状态，这样可以减少柴油机、液压泵的磨损，使设备的使用寿命更长。根据上述匹配目标，一般联合调节变量泵与柴油机。

对于动力系统与负载匹配方面虽然采用了分工况控制，但一般都是以人工选择并设定动力模式，一旦动力模式与实际工况不符，发动机就会工作在低效区，大幅度提高挖掘机节能性的目的就难以实现。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种发动机和液压泵的功率匹配节能系统及方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种发动机和液压泵的功率匹配节能系统，包括压力传感器、电子负载控制器、节能控制器、油门电位器、光电编码器、执行机构、比例电磁阀、压力继电器、发动机油泵、发动机、变量泵、变量机构、油箱。

所述油箱分别连接发动机油泵和变量泵，发动机油泵分别连接油门电位器和发动机，发动机与变量泵同轴相连，用于驱动变量泵运行；光电编码器设置在发动机上。

变量泵同时连接执行机构、压力继电器以及变量机构，比例电磁阀设置在变量机构上。

所述油门电位器和比例电磁阀分别与节能控制器电连接。

所述光电编码器和压力继电器分别与电子负载控制器连接，电子负载控制器与压力传感器连接。

其中，变量机构用于控制变量泵的转速，比例电磁阀用于根据接收到节能控制器的微调电流大小，调节自身阀门达到相应的开度；变量泵用于驱动执行机构工作；压力继电器用于检测变量泵的输出压力，并将检测到的数据输送给电子负载控制器；油门电位器用于发动机油泵的自动怠速控制；光电编码器用于检测发动机的实际转速，并将检测的数据输送到电子负载控制器；电子负载控制器用于接收压力传感器、光电编码器和压力继电器的数据，通过节能控制器控制比例电磁阀和油门电位器的工作。

所述电子负载控制器包括微处理器，微处理器外围分别连接存储器、模数转换模块、监测器以及数模转换模块。

所述执行机构为多路阀或者液压缸。

节能控制器采用PID控制器。

本发明还公开了一种发动机和液压泵的功率匹配节能方法，所述压力传感器实时检测负载的压力信号，发送给电子负载控制器。

当压力传感器传送到电子负载控制器的压力值大于执行机构额定最大载荷的70%时即为重载状态，电子负载控制器通过控制油门电位器和比例电磁阀分别控制发动机和变量泵输出最大功率，即发动机和变量泵输出最大转速。

当压力传感器传送到电子负载控制器的压力值位于执行机构额定最大载荷的30%~70%时即为中载状态，电子负载控制器通过控制油门电位器和比例电磁阀分别控制发动机和变量泵输出最大功率的80%~85%，即发动机和变量泵输出最大转速的80%~85%。

当压力传感器传送到电子负载控制器的压力值小于执行机构额定最大载荷的30%时即为轻载状态，电子负载控制器通过控制油门电位器和比例电磁阀分别控制发动机和变量泵输出最大功率的10%~40%，即发动机和变量泵输出最大转速的10%~40%。

当压力继电器检测到变量泵出口压力低于设定的最小压力时，压力继电器输出开关信号到电子负载控制器，电子负载控制器控制节能控制器发出控制信号通过比例电磁阀、变量机构将变量泵的排量调到最小；经延时5~10秒后，节能控制器发出选择怠速油门位置的控制信号给油门电位器，使发动机处于自动怠速状态，油门电位器平滑地将发动机功率调为低于最小输出功率，即发动机和变量泵输出最小转速。

本发明中发动机油泵和变量泵连至同一油箱。