一種工程機械發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種工程機械發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制方法，屬于機械控制領(lǐng)域，包括通過判斷負荷增加且增加小于等于50～70%，主控制器1發(fā)送定轉(zhuǎn)速控制方式給發(fā)動機控制器2，所述氣體發(fā)動機3轉(zhuǎn)速保持不變；如負荷未增加或增加大于50～70%，主控制器1發(fā)送定油門控制方式給發(fā)動機控制器2，氣體發(fā)動機3的轉(zhuǎn)速按調(diào)速曲線下降。本發(fā)明的技術(shù)方案采取根據(jù)液壓負荷變化而采取不同控制方式，防止了加載掉速過大，卸載超速過大問題，保證了挖掘機在整個作業(yè)過程中轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)性，從而保證整機操作協(xié)調(diào)性。
【專利說明】 一種工程機械發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機械設(shè)備控制領(lǐng)域，涉及一種控制方法，尤其涉及一種適用于挖掘機的工程機械發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著環(huán)保和節(jié)能的要求日益提高，氣體燃料發(fā)動機重新得到了重視和發(fā)展，尤其是以壓縮天然氣(CNG)、液化天然氣(LNG)和液化石油氣(LPG)作為燃料的汽車，在世界各國得到了很快推廣，同時也促進氣體燃料發(fā)動機技術(shù)的進步。研究表明，氣體燃料發(fā)動機產(chǎn)生的CO、C02、PM(碳煙微粒)和NMHC(甲烷以外的未燃烴)的排放量大幅降低，NOx也有不同程度的改善(這取決于不同發(fā)動機的差異、混合氣形成的質(zhì)量、燃燒系統(tǒng)的匹配等諸多因素)，而且基本沒有硫化物，完全沒有鉛的排放，還節(jié)約能源10%左右，其成本也較低。尤其，天然氣是重要的一次性能源，其蘊藏量遠遠超過石油，天然氣發(fā)動機的大力推廣，有利于改善能源結(jié)構(gòu)，維護國家能源安全。
[0003]尤其搭載液壓挖掘機，由于其長時間工作在高負荷區(qū)，其節(jié)能效果更明顯，可節(jié)省客戶燃料費用約30%左右，
[0004]現(xiàn)有的非電控發(fā)動機控制中，采取油門馬達驅(qū)動發(fā)動機供油拉桿，調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速，控制方式不能改變，只能實現(xiàn)定油門控制。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)中，由于氣體機特有燃燒特質(zhì)與進氣控制方式，造成動態(tài)響應(yīng)較柴油機差，即負荷突變時，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速波動較大。
[0006]此外，由于挖掘機在作業(yè)過程中，負荷經(jīng)常發(fā)生突變，造成轉(zhuǎn)速波動大，動作協(xié)調(diào)性變差

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明采取根據(jù)液壓負荷變化而采取不同控制方式，防止了加載掉速過大，卸載超速過大問題，保證了挖掘機在整個作業(yè)過程中轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)性，從而保證整機操作協(xié)調(diào)性。
[0008]為達到上述目的，具體技術(shù)方案如下:
[0009]提供了一種工程機械發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制方法，所述工程機械包括主控制器、發(fā)動機控制器和氣體發(fā)動機，所述主控器與所述發(fā)動機控制器相連，所述發(fā)動機控制器與所述氣體發(fā)動機相連，所述轉(zhuǎn)速控制方法包括:
[0010]步驟1，所述主控制器通過所述發(fā)動機控制器采集所述氣體發(fā)動機的輸出負荷，并判斷負荷是否增加；
[0011]步驟2，如負荷增加且增加小于等于50?70%，所述主控制器發(fā)送定轉(zhuǎn)速控制方式給發(fā)動機控制器，在所述定轉(zhuǎn)速控制方式中，所述氣體發(fā)動機的調(diào)速率為零，隨著氣體發(fā)動機負荷的增加，所述氣體發(fā)動機轉(zhuǎn)速保持不變；
[0012]步驟3，如負荷未增加或增加大于50?70%，所述主控制器發(fā)送定油門控制方式給發(fā)動機控制器，在所述定油門控制方式中，所述氣體發(fā)動機的調(diào)速率不為零，隨著氣體發(fā)動機負荷的增加，所述氣體發(fā)動機的轉(zhuǎn)速按調(diào)速曲線下降。
[0013]優(yōu)選的，所述主控器通過CAN總線與所述發(fā)動機控制器相連。
[0014]優(yōu)選的，所述步驟2中在所述定轉(zhuǎn)速控制方式中，所述主控制器通過所述發(fā)動機控制器控制所述氣體發(fā)動機的進氣量增加。
[0015]優(yōu)選的，所述工程機械還包括與所述氣體發(fā)動機相連的液壓泵，所述液壓泵通過泵調(diào)節(jié)器與所述主控制器相連。
[0016]優(yōu)選的，所述步驟3中所述定油門控制方式中，所述主控制器控制所述液壓泵排
量增加。
[0017]優(yōu)選的，所述步驟3中所述定油門控制方式中，所述主控制器控制氣體發(fā)動機和液壓泵組成的液壓系統(tǒng)的流量不變。
[0018]優(yōu)選的，所述工程機械包括挖掘機。
[0019]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案的優(yōu)點有:
[0020]1、僅通過軟件實現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制方式的改變，改造成本低；
[0021]2、通過負載變化趨勢判斷的轉(zhuǎn)速控制，可克服轉(zhuǎn)速波動過大的問題，改善整個挖掘機的操作協(xié)調(diào)性，達到接近柴油發(fā)動機的操作性能；
[0022]3、改善氣體發(fā)動機固有特性，使其搭載挖掘機成為可能，可節(jié)約燃油費用約30%以上，帶來更大收益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0024]圖1是本發(fā)明實施例的控制結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明實施例的流程圖；
[0026]圖3是本發(fā)明實施例的定油門控制方式的轉(zhuǎn)速負荷曲線圖；
[0027]圖4是本發(fā)明實施例的定轉(zhuǎn)速控制方式的轉(zhuǎn)速負荷曲線圖。
[0028]其中，I為主控制器、2為發(fā)動機控制器、3為氣體發(fā)動機、4為液壓泵、5為泵調(diào)節(jié)器。
【具體實施方式】
[0029]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0030]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相
互組合。
[0031]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做具體闡釋。
[0032]圖1為電控發(fā)動機控制原理圖，主控制器(MC) I通過CAN總線采集氣體發(fā)動機3的輸出負荷率、氣體發(fā)動機3的實際轉(zhuǎn)速，然后根據(jù)負荷的大小發(fā)送目標轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速控制方式給發(fā)動機控制器(ECM) 2，可實現(xiàn)定轉(zhuǎn)速、定油門控制。液壓泵4通過泵調(diào)節(jié)器5與主控制器I相連。
[0033]如圖1和2中所示的本發(fā)明的實施例的一種工程機械發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制方法，包括:
[0034]步驟1，進行輸入:主控制器I通過發(fā)動機控制器2采集氣體發(fā)動機3的輸出負荷率，并判斷負荷是否增加；
[0035]步驟2，如負荷增加且增加小于等于50?70%，優(yōu)選為60%，主控制器I發(fā)送定轉(zhuǎn)速控制方式給發(fā)動機控制器2。在定轉(zhuǎn)速控制方式中，氣體發(fā)動機3的調(diào)速率為零，隨著氣體發(fā)動機3負荷(扭矩)的增加，所述氣體發(fā)動機3轉(zhuǎn)速保持不變；
[0036]步驟3，如負荷未增加或增加大于50?70%，優(yōu)選為60%，主控制器I發(fā)送定油門控制方式給發(fā)動機控制器2。在定油門控制方式中，氣體發(fā)動機3的調(diào)速率不為零，隨著氣體發(fā)動機3負荷(扭矩)的增加，氣體發(fā)動機3的轉(zhuǎn)速按調(diào)速曲線下降。
[0037]本發(fā)明的實施例采取根據(jù)液壓負荷變化而采取不同控制方式，防止了加載掉速過大，卸載超速過大問題，保證了挖掘機在整個作業(yè)過程中轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)性，從而保證整機操作協(xié)調(diào)性。
[0038]如圖3中所示，其中橫坐標為轉(zhuǎn)速(rpm)，縱坐標為扭矩(Nm)，在本發(fā)明的實施例中，在定油門控制方式，氣體發(fā)動機3的調(diào)速率不為零，隨著氣體發(fā)動機3負荷(扭矩)的增力口，氣體發(fā)動機3轉(zhuǎn)速按調(diào)速曲線下降。
[0039]如圖4所示，其中橫坐標為轉(zhuǎn)速(rpm)，縱坐標為扭矩(Nm)，氣體發(fā)動機3的調(diào)速率為零，隨著發(fā)動機負荷(扭矩)的增加，氣體發(fā)動機轉(zhuǎn)速保持不變，現(xiàn)定義為定轉(zhuǎn)速控制方式。
[0040]挖掘機在作業(yè)過程中，發(fā)動機負荷經(jīng)常發(fā)生突變，負載突然增加時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速突然下降，如控制不當，可能使發(fā)動機熄火。另外，手柄回中位，會出現(xiàn)負載突卸，發(fā)動機轉(zhuǎn)速會突然上升，導(dǎo)致操作協(xié)調(diào)性變差。
[0041]在本發(fā)明的實施例中，挖掘機正常工作時，主控制器(MC) I根據(jù)挖掘機當前擋位發(fā)送目標轉(zhuǎn)速給發(fā)動機控制器(ECM) 2。主控制器(MC) I通過CAN總線采集發(fā)動機控制器(ECM) 2發(fā)送的氣體發(fā)動機3輸出負荷，判斷負荷是否增加。
[0042]如增加且增加不超過60%，說明目前挖掘機需要增加負荷，為防止掉速，主控制器(MC)I通過CAN總線發(fā)送定轉(zhuǎn)速控制方式給發(fā)動機控制器(ECM)2，增大氣體發(fā)動機進氣量。
[0043]由于負荷突然增加，氣體發(fā)動機掉轉(zhuǎn)速一般在I?2秒之內(nèi)，因此當負荷增加大于60%時，主控制器(MC)I通過CAN總線發(fā)送定油門控制方式給發(fā)動機控制器(ECM)2，此時氣體發(fā)動機3轉(zhuǎn)速會有一定下降，增加液壓泵4排量，保證液壓系統(tǒng)流量不變，動作協(xié)調(diào)性不變(流量=轉(zhuǎn)速X主泵排量)。
[0044]如判斷負荷下降，主控制器(MC) I通過CAN總線發(fā)送定油門控制方式給發(fā)動機控制器(ECM)2，此時氣體發(fā)動機3轉(zhuǎn)速會有一定下降，此時增加液壓泵4排量，保證液壓系統(tǒng)流量不變，動作協(xié)調(diào)性不變(流量=轉(zhuǎn)速X主泵排量)。
[0045]同時氣體發(fā)動機3轉(zhuǎn)速已經(jīng)下降，負載突卸時，發(fā)動機超速值也會減少，從而保證挖掘機在整個作業(yè)過程中轉(zhuǎn)速波動小，動作協(xié)調(diào)性好，易于操作，實現(xiàn)精確控制。
[0046]本發(fā)明的實施例也適合其他工程機械車輛搭載氣體發(fā)動機情況。[0047]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種工程機械發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制方法，所述工程機械包括主控制器(I)、發(fā)動機控制器(2)和氣體發(fā)動機(3)，所述主控器與所述發(fā)動機控制器(2)相連，所述發(fā)動機控制器(2)與所述氣體發(fā)動機(3)相連，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速控制方法包括: 步驟I，所述主控制器(I)通過所述發(fā)動機控制器(2 )采集所述氣體發(fā)動機(3 )的輸出負荷，并判斷負荷是否增加； 步驟2，如負荷增加且增加小于等于50?70%，所述主控制器(I)發(fā)送定轉(zhuǎn)速控制方式給發(fā)動機控制器(2)，在所述定轉(zhuǎn)速控制方式中，所述氣體發(fā)動機(3)的調(diào)速率為零，隨著氣體發(fā)動機(3)負荷的增加，所述氣體發(fā)動機(3)轉(zhuǎn)速保持不變； 步驟3，如負荷未增加或增加大于50?70%，所述主控制器(I)發(fā)送定油門控制方式給發(fā)動機控制器(2)，在所述定油門控制方式中，所述氣體發(fā)動機(3)的調(diào)速率不為零，隨著所述氣體發(fā)動機(3)負荷的增加，所述氣體發(fā)動機(3)的轉(zhuǎn)速按調(diào)速曲線下降。
2.如權(quán)利要求1所述的工程機械發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于，所述主控器通過CAN總線與所述發(fā)動機控制器(2)相連。
3.如權(quán)利要求2所述的工程機械發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于，所述步驟2中在所述定轉(zhuǎn)速控制方式中，所述主控制器(I)通過所述發(fā)動機控制器(2 )控制所述氣體發(fā)動機(3)的進氣量增加。
4.如權(quán)利要求3所述的工程機械發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于，所述工程機械還包括與所述氣體發(fā)動機(3)相連的液壓泵(4)，所述液壓泵(4)通過泵調(diào)節(jié)器(5)與所述主控制器(I)相連。
5.如權(quán)利要求4所述的工程機械發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于，所述步驟3中所述定油門控制方式中，所述主控制器(I)控制所述液壓泵(4)排量增加。
6.如權(quán)利要求5所述的工程機械發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于，所述步驟3中所述定油門控制方式中，所述主控制器(I)控制氣體發(fā)動機(3)和液壓泵(4)組成的液壓系統(tǒng)的流量不變。
7.如權(quán)利要求6所述的工程機械發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于，所述工程機械包括挖掘機。
【文檔編號】F02D41/00GK103541825SQ201310536398
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】曹東輝, 陳克雷, 石向星 申請人:上海三一重機有限公司