发动机和泵控制设备以及作业机器制造技术

本发明专利技术提供了一种发动机和泵控制设备(7)，其中在维持预先确定输出且不进行模式切换的同时获得燃料效率和作业效率的改进。发动机和泵控制设备(7)包括以下功能：基于由加速器刻度盘(21)设置的所请求发动机旋转速度控制发动机(12)的发动机旋转速度并且通过控制由发动机(12)驱动的可变排量泵(11)的旋转斜盘角度来控制发动机扭矩。控制器(22)具有以下功能：当泵排放压力从其中泵排放流速在低负载下被控制的流速控制区域改变为其中发动机输出在中等或高负载下被控制的输出控制区域时，在发动机旋转速度和发动机扭矩的乘积维持在预先确定输出级内的条件下计算减小发动机旋转速度和增加发动机扭矩的每个值，且基于这些值控制发动机旋转速度并且还控制可变排量泵(11)的旋转斜盘角度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及发动机和泵控制设备以及作业机器，以上同时控制发动机速度和发动机扭矩。
技术介绍
图9示意性的描述了传统控制。通过使用加速器刻度盘21设置的给定的期望发动机速度通过机器控制器19传输至发动机控制器15。此外，机器控制器19将用于控制泵旋转斜盘的信号传输至用于电子/液压转换的电磁比例阀16s，以便产生位于输出控制区域内的给定的期望泵扭矩，其使用加速器刻度盘21来设置。然后，通过使用由电磁比例阀16s产生的液压信号来控制泵调节器16。泵调节器16因而控制泵旋转斜盘角度。如图10所描述，在流速控制区域，基于由发动机速度和泵旋转斜盘角度确定的最大泵排放流速来执行控制。在输出控制区域，泵和发动机的特性由来自泵和发动机的输出(泵排放压力×泵排放流速、发动机速度×发动机扭矩)来确定。在传统发动机控制(同步控制和下垂控制)中，目标发动机速度保持为恒定，且输出至泵的发动机扭矩(也称为泵扭矩)经控制以提供目标动力。然而，该控制具有低燃料效率。另一方面，已公开了用于作业机器的控制设备，其包括至少一个由马达驱动的可变排量液压泵、至少一个由来自液压泵的压力油驱动的液压致动器，以及用于控制马达的旋转速度的旋转速度控制装置。控制设备包括用于选择与马达相关的控制模式的模式选择装置、用于检测液压泵上的负载压力的负载压力检测装置，以及目标旋转速度设置装置，在此预先设置马达的旋转速度，以便在增加液压泵上的负载压力时来减小马达旋转速
度。当模式选择装置选择了特定模式时，目标旋转速度设置装置参考与液压泵上的由负载压力检测装置检测的负载压力相关联的预先设置的马达旋转速度，以确定相应的马达旋转速度。基于马达旋转速度，目标旋转速度设置装置设置了用于旋转速度控制装置的目标旋转速度(例如，参见专利文献1)。通过使用由模式选择装置执行的模式选择，控制装置使得马达旋转速度减小以改进燃料消耗成为可能。此外，在所需的负载区域中，控制设备可以抑制由减小的泵排放流速引起的性能的降低(作业速度的减小)，以及改进作业效率。[专利文献1]日本专利号4188902当模式选择装置选择一特定模式时，也就是，通过从标准模式切换到经济模式，用于作业机器的控制设备中的目标旋转速度设置装置用作来改进燃料消耗和作业效率。然而，不利地，这种效果仅仅当模式切换到经济模式时才能发挥。此外，传统控制通常涉及用于根据加速器刻度盘的发动机速度和发动机扭矩的近似唯一的设置。然而，针对在中等负载区域和高负载区域的作业，保持输出要比发动机速度和发动机扭矩重要。
技术实现思路
通过以上概述，本专利技术的目的在于提供发动机和泵控制设备以及具有发动机和泵控制设备的作业机器，两者在用于改进燃料效率和作业效率上是有效的，且同时保持预先确定的输出且无需模式切换。根据权利要求1的专利技术为发动机和泵控制设备，泵控制设备基于由发动机速度设置装置设置的期望发动机速度来控制发动机速度，且通过控制由发动机驱动的可变排量泵的旋转斜盘角度来控制发动机扭矩，发动机和泵控制设备包括具有以下功能的控制器：当其中泵排放流速被控制的流速控制区域变化至其中发动机输出被控制的输出控制区域时，该控制器在发动机速度和发动机扭矩的乘积位于相同输出区域的状况下确定已经减小
的发动机速度的值和已经增加的发动机扭矩的值，以及基于这些值来控制发动机速度和可变排量泵的旋转斜盘角度。在根据权利要求2的专利技术中，根据权利要求1的发动机和泵控制设备中的控制器具有以下功能：基于期望泵扭矩乘以由发动机速度设置装置规定的期望发动机速度所得的期望输出、实际上期望的实际期望输出，以及从所述期望发动机速度中减去基于燃料消耗数据设置的目标发动机速度所得的目标减小发动机速度来确定期望减小发动机速度，且进一步从期望发动机速度减去期望减小发动机速度以确定新期望发动机速度并根据新期望发动机速度控制发动机速度，所述控制器还将期望输出除以新的发动机速度以确定新期望泵扭矩，并且使用新期望泵扭矩来控制可变排量泵的斜盘角度。根据权利要求3的专利技术为作业机器，其包括机器主体、在机器主体内安装的作业设备、将液压油供应至驱动作业主体和作业设备的液压致动器的发动机和泵设备，以及根据权利要求1或权利要求2的控制发动机和泵设备的发动机和泵控制设备。根据权利要求1中的专利技术，当其中泵排放流速被控制的流速控制区域变化至其中发动机输出被控制的输出控制区域时，该控制器在发动机速度和发动机扭矩的乘积位于相同输出区域的状况下确定已经减小的发动机速度的值和已经增加的发动机扭矩的值，并且基于这些值来控制发动机速度和可变排量泵的旋转斜盘角度。因而，利用保持预先确定的输出且在流速控制区域和输出控制区域中不进行模式切换可有效地改进燃料效率和作业效率。在根据权利要求2的专利技术中，控制器具有以下功能：基于由发动机速度设置装置确定的期望输出、实际上期望的实际期望输出，以及从期望发动机速度减去基于燃料消耗数据设置的目标发动机速度所得的目标减小发动机速度来确定期望减小发动机速度，且进一步从期望发动机速度减去期望减小发动机速度以确定新期望发动机速度并根据新期望发动机速度控制发动机速度，所述控制器还将期望输出除以新期望发动机速度以确定新期望泵扭矩，并且使用新期望泵扭矩来控制可变排量泵的斜盘角度。控
制器可优化发动机速度与发动机扭矩之间的平衡，以便保持预先确定的输出且不进行模式切换来有效地改进燃料效率和作业效率。根据权利要求3中的专利技术，可提供作业机器，其利用保持预先确定的输出且不进行模式切换可有效改进燃料效率和作业效率。附图说明图1为根据本专利技术描述了发动机和泵控制设备的实施例的相对于发动机速度和发动机扭矩的燃料消耗的示意图。图2为示意性地描述了用于控制设备的控制系统的框图。图3为示意性地描述了由控制设备实施的控制方法的流程图。图4(a)为根据传统技术相对于泵排放压力描述泵排放流速、发动机速度、发动机扭矩和发动机输出的实例的特性图，图4(b)为根据本专利技术相对于泵排放压力描述泵排放流速、发动机速度、发动机扭矩和发动机输出的第一控制实例的特性图。图5为根据本专利技术描述了第二控制实例的特性图。图6为根据本专利技术描述了第三控制实例的特性图。图7为根据本专利技术描述了作业机器的实例的侧视图。图8为根据本专利技术示意性地描述了控制设备的框图。图9为示意性地描述了传统的控制系统的框图。图10为根据传统技术相对于泵排放压力描述了泵排放流速、发动机速度和发动机扭矩的控制的实例的特性图。具体实施方式基于图1至8所描述的实施例，以下将对本专利技术进行说明。图7描述了用作作业机器1的挖掘机。作业机器1具有机器主体2，该机器主体包括可由行进马达3m移动的下部行进主体3以及在下部行进
主体3上提供的上部回转主体4，且上部回转主体可由回转马达4m进行回转。上部回转主体4包括由液压缸5a、5b和5c驱动的作业设备5。机器主体2包括将液压油供应至驱动机器主体2和作业设备5的液压致动器3m、4m、5a、5b和5c的发动机和泵设备6。图8示意性地描述了控制发动机和泵设备6的发动机和泵控制设备7。发动机和泵控制设备7控制可变排量泵11的容量(旋转斜盘角度)，所述可变排量泵11将用作作业流体的液压油供应至液压回路10，例如控制液压致动器3m、4m、5a、5b本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机和泵控制装置，其基于由发动机速度设置装置设置的期望发动机速度控制发动机的所述发动机速度，且通过控制由所述发动机驱动的可变排量泵的旋转斜盘角度来控制发动机扭矩，所述发动机和泵控制设备包括：控制器，其具有以下功能：当其中泵排放流速被控制的流速控制区域改变为其中发动机输出被控制的输出控制区域时，在所述发动机速度和所述发动机扭矩的乘积在相同输出区域内的条件下确定已降低的所述发动机速度的值和已增加的所述发动机扭矩的值，且基于所述值控制所述发动机速度和所述可变排量泵的所述旋转斜盘角度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.30 JP 2014-0152801.一种发动机和泵控制装置，其基于由发动机速度设置装置设置的期望发动机速度控制发动机的所述发动机速度，且通过控制由所述发动机驱动的可变排量泵的旋转斜盘角度来控制发动机扭矩，所述发动机和泵控制设备包括：控制器，其具有以下功能：当其中泵排放流速被控制的流速控制区域改变为其中发动机输出被控制的输出控制区域时，在所述发动机速度和所述发动机扭矩的乘积在相同输出区域内的条件下确定已降低的所述发动机速度的值和已增加的所述发动机扭矩的值，且基于所述值控制所述发动机速度和所述可变排量泵的所述旋转斜盘角度。2.根据权利要求1所述的发动机和泵控制设备，其中所述控制器具有以下功能：基于期望泵扭矩乘以由所述发动机速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：大久保雅史，多田彰吾，秋山征一，小泽勇树，畑嘉彦，
申请(专利权)人：卡特彼勒SARL，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH