液壓式挖掘機及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機械領(lǐng)域，尤其涉及一種液壓式挖掘機及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的液壓式挖掘機100的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，發(fā)動機I驅(qū)動的第一泵30和第二泵31通過主閥塊4向油缸組5傳遞液壓功率，從而由油缸組5中的各油缸完成需要的動作。根據(jù)液壓式挖掘機100所處的工作狀態(tài)的不同，有時只有第一泵30或第二泵31工作，有時第一泵30和第二泵31同時工作。例如，如果液壓式挖掘機100正在做鏟斗動作，只有第二泵31工作；如果液壓式挖掘機100正在做回轉(zhuǎn)動作，只有第一泵30工作；如果液壓式挖掘機100正在做大臂上升動作，第一泵30和第二泵31同時工作。
[0003]當(dāng)駕駛員選擇液壓式挖掘機100的檔位后，該檔位對應(yīng)于一個恒定的發(fā)動機I的轉(zhuǎn)速以及發(fā)動機I的最大功率。第一泵30和第二泵31的最大總功率必須要與發(fā)動機I能產(chǎn)生的最大功率匹配。在實際工作中，如果沒有功率匹配控制，隨著實際負(fù)載的不斷變化，第一泵30和第二泵31的最大總功率就會經(jīng)常超出發(fā)動機I的最大功率。必須對第一泵30和第二泵31進(jìn)行功率控制。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，在第一泵30和第二泵31未達(dá)到最大總功率之前，第一泵30和第二泵31的排量主要分別由梭閥組3向第一泵30和第二泵31提供的先導(dǎo)壓20、21決定。駕駛員通過腳踏板、操縱手柄等施加作用力于梭閥組3，使得梭閥組3分別向第一泵30和第二泵31施加不同的先導(dǎo)壓，其分別決定第一泵30和第二泵31的排量。當(dāng)?shù)谝槐?0和第二泵31達(dá)到最大總功率時，由于泵功率正比于發(fā)動機轉(zhuǎn)速X泵排量X泵壓，發(fā)動機轉(zhuǎn)速在特定檔位是不變的，為了維持最大總功率不變，當(dāng)泵壓變化時必須反方向調(diào)節(jié)泵排量。例如，控制單元6向第一泵30和第二泵31傳送控制信號22，用以控制第一泵30和第二泵31的總功率。當(dāng)?shù)谝槐?0和/或第二泵31的泵壓上升時，第一泵30和/或第二泵31內(nèi)設(shè)的功率調(diào)節(jié)器23將第一泵30和第二泵31的排量減小，從而使功率維持在恒定水平。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)的功率控制的一個缺點就是，不能對第一泵30和第二泵31進(jìn)行分別的功率控制。實際上，第一泵30和第二泵31可能會有各自的功率需求。不能進(jìn)行分別的功率控制，使得發(fā)動機燃油效率下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個目的是提高作業(yè)動作對發(fā)動機功率的利用率，從而提高液壓式挖掘機的發(fā)動機燃油效率。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種液壓式挖掘機，包括依次連接的發(fā)動機、第一和第二泵、主閥塊和油缸組，其中發(fā)動機驅(qū)動的第一和第二泵通過主閥塊向油缸組傳遞液壓功率，所述液壓式挖掘機還包括梭閥組、控制單元和電-壓轉(zhuǎn)換器，其中所述控制單元和梭閥組之間設(shè)置有第一泵先導(dǎo)壓傳感器、第二泵先導(dǎo)壓傳感器、大臂上升先導(dǎo)壓傳感器、回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓傳感器，在所述控制單元及第一和第二泵之間分別設(shè)有第一泵壓傳感器和第二泵壓傳感器，所述控制單元被配置為根據(jù)第一泵先導(dǎo)壓傳感器、第二泵先導(dǎo)壓傳感器、大臂上升先導(dǎo)壓傳感器、回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓傳感器、第一泵壓傳感器和第二泵壓傳感器的檢測結(jié)果，判斷液壓式挖掘機當(dāng)前所處的工作狀態(tài)，根據(jù)所述工作狀態(tài)計算第一泵和第二泵的目標(biāo)總功率，按照所述工作狀態(tài)將目標(biāo)總功率在第一泵和第二泵之間分配，并按照分別為第一泵和第二泵分配的目標(biāo)功率通過電-壓轉(zhuǎn)換器控制第一和第二泵的排量。
[0008]優(yōu)選地，控制單元進(jìn)一步被配置為通過以下方式判斷液壓式挖掘機當(dāng)前所處的工作狀態(tài):事先存儲液壓式挖掘機的各工作狀態(tài)的第一泵先導(dǎo)壓、第二泵先導(dǎo)壓、大臂上升先導(dǎo)壓、回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓、第一泵壓和第二泵壓的關(guān)鍵參數(shù)；將第一泵先導(dǎo)壓傳感器、第二泵先導(dǎo)壓傳感器、大臂上升先導(dǎo)壓傳感器、回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓傳感器、第一泵壓傳感器和第二泵壓傳感器檢測的關(guān)鍵參數(shù)分別與存儲的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行匹配，根據(jù)匹配結(jié)果確定液壓式挖掘機當(dāng)前所處的工作狀態(tài)。
[0009]優(yōu)選地，控制單元進(jìn)一步被配置為通過以下方式根據(jù)所述工作狀態(tài)計算第一泵和第二泵的目標(biāo)總功率:按照與當(dāng)前發(fā)動機所處檔位對應(yīng)的最大允許功率上升速度、前一時刻第一泵和第二泵消耗功率、前一時刻與當(dāng)前時刻的時間差，計算第一允許功率；參照事先存儲的第二允許功率與第一泵和第二泵平均壓力關(guān)系曲線，根據(jù)當(dāng)前第一泵和第二泵平均壓力，確定第二允許功率；將第一泵第二泵實時總功率、第一允許功率、第二允許功率中最低者作為所述目標(biāo)總功率。
[0010]優(yōu)選地，如果所述工作狀態(tài)是單泵工作的狀態(tài)，控制單元被配置為將事先存儲的第二允許功率與第一泵和第二泵平均壓力關(guān)系曲線所有橫軸坐標(biāo)壓縮為原來的一半，按照壓縮后的曲線確定第二允許功率。
[0011]優(yōu)選地，控制單元進(jìn)一步被配置為通過以下方式按照所述工作狀態(tài)將目標(biāo)總功率在第一泵和第二泵之間分配:如果所述工作狀態(tài)是單泵工作的狀態(tài)，將目標(biāo)總功率全分給工作的泵；如果所述工作狀態(tài)是非裝車狀態(tài)的雙泵工作的狀態(tài)，按照第一泵壓傳感器和第二泵壓傳感器分別檢測到的第一泵的泵壓和第二泵的泵壓的比例將目標(biāo)總功率分配給第一泵和第二泵；如果所述工作狀態(tài)是裝車狀態(tài)，按照第一泵壓傳感器和第二泵壓傳感器分別檢測到的第一泵的泵壓和擴大k倍的第二泵的泵壓的比例將目標(biāo)總功率分配給第一泵和第二泵，k e [100%, 300%]。
[0012]優(yōu)選地，控制單元進(jìn)一步被配置為通過以下方式分別為第一泵和第二泵分配的目標(biāo)功率通過電-壓轉(zhuǎn)換器控制第一和第二泵的排量:根據(jù)第一泵壓傳感器和第二泵壓傳感器分別檢測到的第一泵和第二泵的泵壓、以及分別為第一泵和第二泵分配的目標(biāo)功率，計算第一泵和第二泵需要的排量；向電-壓轉(zhuǎn)換器發(fā)送第一和第二泵電控制信號，以便電-壓轉(zhuǎn)換器將第一和第二泵電控制信號轉(zhuǎn)換為第一和第二泵先導(dǎo)壓以控制第一泵和第二泵達(dá)到計算出的需要的排量。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種液壓式挖掘機控制方法，包括:根據(jù)檢測到的液壓式挖掘機的第一泵和第二泵上施加的先導(dǎo)壓、檢測到的大臂上升先導(dǎo)壓和回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓、以及第一泵和第二泵上的泵壓，判斷液壓式挖掘機當(dāng)前所處的工作狀態(tài)；根據(jù)所述工作狀態(tài)計算第一泵和第二泵的目標(biāo)總功率；按照所述工作狀態(tài)將目標(biāo)總功率在第一泵和第二泵之間分配；以及按照分別為第一泵和第二泵分配的目標(biāo)功率計算出相應(yīng)的排量，從而控制第一泵和第二泵的排量。
[0014]優(yōu)選地，判斷液壓式挖掘機當(dāng)前所處的工作狀態(tài)包括:事先存儲液壓式挖掘機的各工作狀態(tài)的第一泵先導(dǎo)壓、第二泵先導(dǎo)壓、大臂上升先導(dǎo)壓、回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓、第一泵壓和第二泵壓的關(guān)鍵參數(shù)；將檢測到的液壓式挖掘機的第一泵和第二泵上施加的先導(dǎo)壓、檢測到的大臂上升先導(dǎo)壓和回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓、以及第一泵和第二泵上的泵壓的關(guān)鍵參數(shù)分別與存儲的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行匹配，根據(jù)匹配結(jié)果確定液壓式挖掘機當(dāng)前所處的工作狀態(tài)。
[0015]優(yōu)選地，根據(jù)所述工作狀態(tài)計算第一泵和第二泵的目標(biāo)總功率包括:按照與液壓式挖掘機的發(fā)動機當(dāng)前所處檔位對應(yīng)的最大允許功率上升速度、前一時刻第一泵和第二泵消耗功率、前一時刻與當(dāng)前時刻的時間差，計算第一允許功率；參照事先存儲的第二允許功率與第一泵和第二泵平均壓力關(guān)系曲線，根據(jù)當(dāng)前第一泵和第二泵平均壓力，確定第二允許功率；將第一泵和第二泵實時總功率、第一允許功率、第二允許功率中最低者作為所述目標(biāo)總功率。
[0016]優(yōu)選地，按照所述工作狀態(tài)將目標(biāo)總功率在第一泵和第二泵之間分配包括:如果所述工作狀態(tài)是單泵工作的狀態(tài)，將目標(biāo)總功率全分給工作的泵；如果所述工作狀態(tài)是非裝車狀態(tài)的雙泵工作的狀態(tài)，按照檢測到的第一泵的泵壓和第二泵上的泵壓的比例將目標(biāo)總功率分配給第一泵和第二泵；如果所述工作狀態(tài)是裝車狀態(tài)，按照檢測到的第一泵的泵壓和擴大k倍的第二泵的泵壓的比例將目標(biāo)總功率分配給第一泵和第二泵，k e [100%, 300%]?
[0017]由于根據(jù)本發(fā)明的一方面，先判斷液壓式挖掘機當(dāng)前所處的工作狀態(tài)，這樣就能按照所述工作狀態(tài)合理地在第一泵和第二泵之間分配功率，避免了現(xiàn)有技術(shù)中不能進(jìn)行分別的功率控制、導(dǎo)致發(fā)動機燃油效率降低的缺點，提高了作業(yè)動作對發(fā)動機功率的利用率。
【附圖說明】
[0018]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的液壓式挖掘機的結(jié)構(gòu)。
[0019]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的液壓式挖掘機的結(jié)構(gòu)。
[0020]圖3示出了未經(jīng)功率控制的一條實時功率曲線MN-NP以及按照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行功率控制后的實時功率曲線MN-NC-CD。
[0021]圖4示出了未經(jīng)功率控制的一條實時功率曲線MN-NP上一點Q按照本發(fā)明的一個實施例進(jìn)行功率控制后的結(jié)果。
[0022]圖5示出了在液壓式挖掘機當(dāng)前所處的工作狀態(tài)是雙泵工作的狀態(tài)時的第二允許功率(泵壓力允許泵消耗的最大功率)與雙泵平均壓力的關(guān)系曲線。
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