用于機(jī)器的發(fā)動(dòng)機(jī)降速控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于機(jī)器的發(fā)動(dòng)機(jī)降速控制方法，包括以下步驟：測量實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；計(jì)算實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)降速點(diǎn)的差值；利用所述差值選擇適當(dāng)?shù)慕邓僖蜃樱灰约袄盟鼋邓僖蜃诱{(diào)整機(jī)器的行走速度。通過本發(fā)明的降速控制方法，能夠自動(dòng)地在機(jī)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)之間平衡來自發(fā)動(dòng)機(jī)的能量，在施加在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的負(fù)荷增加時(shí)，控制器將會(huì)根據(jù)降速因子自動(dòng)降低機(jī)器的行走速度，從而使車速與實(shí)時(shí)的負(fù)載情況相匹配。
【專利說明】用于機(jī)器的發(fā)動(dòng)機(jī)降速控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，更具體地涉及一種用于機(jī)器/作業(yè)機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)降速控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]諸如推土機(jī)、裝載機(jī)等的機(jī)器在建筑、筑路和其他土方工程中具有廣泛的應(yīng)用。在這類機(jī)器中，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力一部分經(jīng)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)諸如履帶、車輪等的行走機(jī)構(gòu)，一部分經(jīng)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)諸如推鏟、鏟斗或松土器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這類機(jī)器存在的一個(gè)問題是，當(dāng)機(jī)械在作業(yè)過程中施加在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的負(fù)載突然增大時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有時(shí)會(huì)突然下降，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)因阻力過大而死火。
[0003]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的這一問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的一方面，公開了一種用于機(jī)器的發(fā)動(dòng)機(jī)降速控制方法，該方法包括以下步驟:
[0005]-測量實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；
[0006]-計(jì)算實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)降速點(diǎn)的差值；
[0007]-利用所述差值選擇適當(dāng)?shù)慕邓僖蜃?；以?br> [0008]-利用所述降速因子調(diào)整機(jī)器的行走速度。
[0009]發(fā)動(dòng)機(jī)降速點(diǎn)是表明發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速已經(jīng)降低到可能發(fā)生死火的轉(zhuǎn)速，此時(shí)需要機(jī)器的控制器做出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，減小發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載，以便防止發(fā)動(dòng)機(jī)由于速度降低過快而發(fā)生死火。
[0010]在一個(gè)有利的實(shí)施例中，利用所述差值選擇適當(dāng)?shù)慕邓僖蜃影▽⑺霾钪递斎胍挥?jì)算軟件，所述計(jì)算軟件通過一速度誤差增益表選擇適當(dāng)?shù)慕邓僖蜃印?br> [0011]降速因子在計(jì)算軟件中對(duì)應(yīng)的是一系列的點(diǎn)，這些點(diǎn)的確定是根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)得出的。利用降速因子可以將操作人員期望的機(jī)器的行進(jìn)速度自動(dòng)地調(diào)整為與機(jī)器面臨的負(fù)荷相適應(yīng)的行進(jìn)速度，在防止發(fā)動(dòng)機(jī)突然死火的情況下同時(shí)優(yōu)化機(jī)器的性能。
[0012]在另一個(gè)有利的實(shí)施例中，利用降速因子調(diào)整機(jī)器的行走速度包括將降速因子疊加到發(fā)動(dòng)機(jī)和相關(guān)的液壓泵的控制電流上，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)和所述液壓泵的功率消耗。
[0013]在另一個(gè)有利的實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的方法還包括判斷所述差值是否落入預(yù)定的閾值范圍。在該實(shí)施例中，僅在差值落入閾值范圍時(shí)才進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0014]有利地，計(jì)算軟件通過速度誤差增益表選擇與所述差值對(duì)應(yīng)的增益。增益越大，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)進(jìn)行得越快。反之，增益越小，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)進(jìn)行得越滿并且越平緩。所述差值與增益之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系能夠通過經(jīng)驗(yàn)值或者通過實(shí)驗(yàn)得到。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]通過閱讀下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)說明，可顯見本發(fā)明的其它特征、優(yōu)點(diǎn)和目的。其中:
[0016]圖1示意性地示出了機(jī)器的液壓系統(tǒng)，
[0017]圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的降速控制方法的原理圖，以及
[0018]圖3示出了執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的降速控制方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]首先參照?qǐng)D1，諸如推土機(jī)的機(jī)器包括行走機(jī)構(gòu)51和執(zhí)行機(jī)構(gòu)52。行走機(jī)構(gòu)51可以是車輪或者履帶。執(zhí)行機(jī)構(gòu)52例如可以是鏟斗、松土器或者其他任何用于執(zhí)行機(jī)械的作業(yè)功能的機(jī)具。機(jī)器包括液壓系統(tǒng)10。液壓系統(tǒng)10至少包括第一液壓泵31和第二液壓泵32。各液壓泵能夠從加壓流體源(未示出)抽吸液壓流體。經(jīng)由液壓泵被抽吸的液壓流體被傳送到相應(yīng)的液壓致動(dòng)器，以便驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的作業(yè)機(jī)具來實(shí)現(xiàn)操作人員期望執(zhí)行的動(dòng)作或者移動(dòng)機(jī)器。如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)20分別驅(qū)動(dòng)第一液壓泵31和第二液壓泵32，以使第一液壓泵31和第二液壓泵32分別從加壓流體源抽取液壓流體。第一液壓泵31所抽吸的液壓流體被傳送至用于行走機(jī)構(gòu)51的第一液壓致動(dòng)器41，以便機(jī)器能夠運(yùn)動(dòng)，而第二液壓泵32所抽吸的液壓流體被傳送至用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)52的第二液壓致動(dòng)器42，以便實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作，例如挖掘、推土、鏟斗卷曲、鏟斗的舉升和下降、以及傾瀉等等。
[0020]由發(fā)動(dòng)機(jī)20輸出的動(dòng)力/功率的至少一部分在行走機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間分配。發(fā)動(dòng)機(jī)20可以在額定功率下運(yùn)轉(zhuǎn)，也可以在效率較佳的功率下運(yùn)轉(zhuǎn)。一般而言，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，輸出的功率越高，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵所輸出的液壓流體的流量就越大，從而相應(yīng)的行走機(jī)構(gòu)或者執(zhí)行機(jī)構(gòu)做功越多。通常，在機(jī)器操作期間，施加在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的負(fù)載隨時(shí)間變化。如果施加在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的負(fù)載增加，則在機(jī)器行走速度不變的情況下發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷增加，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低。當(dāng)施加在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的負(fù)荷突然顯著增加時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可能會(huì)由于負(fù)載過大而死火。這顯然是不期望發(fā)生的。
[0021]參見圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明的降速控制方法。
[0022]機(jī)器通常包括一控制器，該控制器能夠響應(yīng)于來自操作人員的輸入或者來自傳感器的信號(hào)或其它信號(hào)控制各個(gè)液壓致動(dòng)器，從而操縱機(jī)器。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器是可編程的微型計(jì)算機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的降速控制方法，控制器首先設(shè)定一發(fā)動(dòng)機(jī)降速點(diǎn)并且將其存儲(chǔ)在控制器中。發(fā)動(dòng)機(jī)降速點(diǎn)是表明發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速已經(jīng)降低到可能發(fā)生死火的轉(zhuǎn)速，此時(shí)需要控制器做出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，減小發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出，以便防止發(fā)動(dòng)機(jī)由于速度降低過快而發(fā)生死火。通?？蓪l(fā)動(dòng)機(jī)降速點(diǎn)設(shè)定為稍微大于發(fā)動(dòng)機(jī)死火時(shí)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。發(fā)動(dòng)機(jī)降速點(diǎn)可以由機(jī)器的制造商根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值或者通過試驗(yàn)來設(shè)定，也可以由操作人員輸入。在一個(gè)實(shí)施例中，假定根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)或者統(tǒng)計(jì)已知一種機(jī)器的發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速為800rpm (轉(zhuǎn)/分鐘)時(shí)容易發(fā)生死火，則可以將降速點(diǎn)設(shè)定為900rpm，或者lOOOrpm，或者其它適當(dāng)?shù)闹?。在另一個(gè)實(shí)施例中，假定已知發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的40%時(shí)容易發(fā)生死火，則可以將降速點(diǎn)設(shè)定為額定轉(zhuǎn)速的50%或者60%或者其它適當(dāng)?shù)闹?。在又一個(gè)實(shí)施例中，假定已知在發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載超過其最大負(fù)載的95%時(shí)容易發(fā)生死火，則可以將降速點(diǎn)設(shè)定為例如與最大負(fù)載的90%或者80%相對(duì)應(yīng)。應(yīng)當(dāng)理解，也可以借助于本領(lǐng)域已知的其它參數(shù)來設(shè)定降速點(diǎn)，只要該參數(shù)能夠正確反映發(fā)動(dòng)機(jī)容易發(fā)生死火時(shí)的狀態(tài)即可。
[0023]然后，在機(jī)器操作期間利用速度傳感器測量實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并將該數(shù)據(jù)傳輸至控制器?？刂破鲗?duì)測得的實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)降速點(diǎn)進(jìn)行比較。更具體而言，控制器計(jì)算出二者之間的差值。這里可以為該差值設(shè)定一閾值。如果差值落入該閾值范圍，則認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近降速點(diǎn)，需要對(duì)行走機(jī)構(gòu)的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，反之則不需要調(diào)節(jié)。然后，將落入閾值范圍的差值作為輸入傳送到一計(jì)算軟件中。該計(jì)算軟件包括PI控制算法。應(yīng)當(dāng)理解，計(jì)算軟件也可以使用本領(lǐng)域已知的其它適當(dāng)?shù)目刂扑惴?。該軟件?chǔ)存在控制器中，并且包括一速度誤差增益表。根據(jù)輸入的差值能夠在增益表中找到對(duì)應(yīng)的增益。眾所周知的是，增益越大，控制器的調(diào)節(jié)速度越快，但是增益過大容易導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，反之，增益越小，控制器的調(diào)節(jié)速度越平緩。軟件利用該增益選擇合適的降速因子。降速因子在軟件中對(duì)應(yīng)的是一系列的點(diǎn)，這些點(diǎn)的確定是根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)得出的。然后，控制器將降速因子疊加到液壓泵和發(fā)動(dòng)機(jī)的控制電流上，影響液壓泵和發(fā)動(dòng)機(jī)的功率消耗，從而調(diào)整行走機(jī)構(gòu)例如左、右履帶的行走速度，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(因而功率輸出)適合于機(jī)器的負(fù)荷條件。在一個(gè)實(shí)施例中，例如控制器所選擇的降速因子為0.8，操作人員期望的左、右履帶行進(jìn)速度分別為\和Vk，則經(jīng)過本發(fā)明的降速控制方法調(diào)整后機(jī)器的左、右履帶的實(shí)際行進(jìn)速度分別為'*0.8和VK*0.8。結(jié)果，行走機(jī)構(gòu)消耗的功率減小，從而更多的液壓流體被輸送到用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液壓致動(dòng)器中以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)克服突然增大的負(fù)荷。
[0024]上述降速控制方法能夠自動(dòng)地在執(zhí)行機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)之間平衡來自發(fā)動(dòng)機(jī)的能量，從而優(yōu)化機(jī)器的性能并能防止發(fā)動(dòng)機(jī)突然死火。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被機(jī)器的負(fù)荷拖得很厲害，傳動(dòng)系就會(huì)根據(jù)降速因子來降低機(jī)器的行走速度從而使車速匹配整個(gè)的負(fù)載情況。通過本發(fā)明的降速控制方法，在機(jī)器高負(fù)荷應(yīng)用的情況下能夠防止發(fā)動(dòng)機(jī)速度過于低于期望的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí)能夠優(yōu)化機(jī)器的性能，防止發(fā)動(dòng)機(jī)突然死火。
[0025]工業(yè)實(shí)用件
[0026]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)降速控制方法尤其適用于在操作過程中負(fù)荷可能顯著變化的機(jī)器，例如推土機(jī)、裝載機(jī)等。下面參照?qǐng)D3詳細(xì)說明用于執(zhí)行本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)降速控制方法的過程。
[0027]方法100首先從步驟102開始，在該步驟中判斷機(jī)器是否處于操作運(yùn)行狀態(tài)。如果機(jī)器正在運(yùn)行，則方法100進(jìn)入步驟104。在步驟104中，通過速度傳感器測量發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。然后在步驟106中計(jì)算測得的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與控制器中設(shè)定的或者由操作人員輸入的發(fā)動(dòng)機(jī)降速點(diǎn)的差值。方法100然后進(jìn)入步驟108。在該步驟中，判斷所述差值是否落入預(yù)先設(shè)定的閾值范圍。也就是說，判斷實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否接近發(fā)動(dòng)機(jī)降速點(diǎn)。如果沒有落入，則表明實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速偏離降速點(diǎn)較多，發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)趨向于死火，此時(shí)方法100可以轉(zhuǎn)入步驟104重新測量發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。如果差值落入預(yù)先設(shè)定的閾值范圍，則表明發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速已經(jīng)接近發(fā)動(dòng)機(jī)降速點(diǎn)，需要對(duì)機(jī)器的行走機(jī)構(gòu)的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)因阻力過大而突然死火。此時(shí)方法100進(jìn)入步驟110。在步驟110中，落入閾值范圍的差值被輸入到包括PI控制算法的計(jì)算軟件中，并利用速度誤差增益表計(jì)算并選擇合適的降速因子。然后，方法100轉(zhuǎn)入步驟112，在該步驟中利用選擇的降速因子調(diào)節(jié)行走機(jī)構(gòu)的速度，從而完成本發(fā)明的降速控制過程。
[0028]有利地，在機(jī)器的操作過程中有規(guī)律地重復(fù)進(jìn)行以上過程。如果速度傳感器測得的實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速明顯大于發(fā)動(dòng)機(jī)降速點(diǎn)，則不執(zhí)行以上調(diào)節(jié)過程，機(jī)器繼續(xù)以當(dāng)前的行走速度行進(jìn)。相反，如果速度傳感器測得的實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近發(fā)動(dòng)機(jī)降速點(diǎn)，則表明機(jī)器遇到的負(fù)荷增大(以推土機(jī)為例，例如推土機(jī)在前進(jìn)過程中鏟斗突然遇到較大的石塊等)，則控制器執(zhí)行上面所述的降速控制方法，自動(dòng)減小機(jī)器的行走速度，使得車速與機(jī)器的負(fù)載條件相匹配，防止發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)樽枇^大、轉(zhuǎn)速降低過快而突然死火，從而確保機(jī)器的持續(xù)運(yùn)行。
[0029]通過本發(fā)明的降速控制方法，能夠自動(dòng)地在機(jī)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)之間平衡來自發(fā)動(dòng)機(jī)的能量，在施加在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的負(fù)荷增加時(shí)，控制器將會(huì)根據(jù)降速因子自動(dòng)降低機(jī)器的行走速度，從而使車速與實(shí)時(shí)的負(fù)載情況相匹配。本發(fā)明的降速控制方法尤其適用于諸如推土機(jī)、裝載機(jī)之類的大型機(jī)器。
[0030]上文借助于當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)說明了本發(fā)明。但是，應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以作出許多修改和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種用于機(jī)器的發(fā)動(dòng)機(jī)降速控制方法，包括以下步驟: -測量實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速； -計(jì)算實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)降速點(diǎn)的差值； -利用所述差值選擇適當(dāng)?shù)慕邓僖蜃樱灰约? -利用所述降速因子調(diào)整機(jī)器的行走速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)降速控制方法，其特征在于，利用所述差值選擇適當(dāng)?shù)慕邓僖蜃影▽⑺霾钪递斎胍挥?jì)算軟件，所述計(jì)算軟件通過一速度誤差增益表選擇適當(dāng)?shù)慕邓僖蜃印?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)降速控制方法，其特征在于，利用所述降速因子調(diào)整機(jī)器的行走速度包括將所述降速因子疊加到發(fā)動(dòng)機(jī)和相關(guān)的液壓泵的控制電流上，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)和所述液壓泵的功率消耗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)降速控制方法，其特征在于，所述方法還包括判斷所述差值是否落入預(yù)定的閾值范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)降速控制方法，其特征在于，所述計(jì)算軟件通過所述速度誤差增益表選擇與所述差值對(duì)應(yīng)的增益。
【文檔編號(hào)】F02D45/00GK104141549SQ201310168889
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2013年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月6日
【發(fā)明者】楊海濱, C·E·斯托勒, R·梅爾沃, 鄒鳳新 申請(qǐng)人:卡特彼勒（青州）有限公司