液压工程机械多曲线功率匹配节能控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种液压工程机械多曲线功率匹配节能控制方法，包括以下步骤：S1，设置发动机负载工况、发动机工作档位与外特性功率扭矩曲线、调速率的匹配关系，S2，将步骤S1设置的工作模式、档位与外特性功率扭矩曲线、调速率的匹配关系、相应参数及主泵的工作参数写入一外接控制器；S3，外接控制器获取控制信号，S4，外接控制器进行计算处理，S5，外接控制器控制发动机控制器及电比例控制阀。本发明专利技术设计多组外特性功率扭矩曲线和调速率值与不同的负载工况进行匹配，实现了电控柴油发动机输出多曲线功率扭矩，和液压主泵吸收功率及时匹配，提高了能量利用率，降低了液压工程机械整机的单位燃油消耗率。

Energy saving control system and method for multi curve power matching of hydraulic engineering machinery

The invention discloses a multi curve power matching energy saving control method for hydraulic engineering machinery, including the following steps: S1, setting engine load condition, engine working position and external characteristic power torque curve, speed rate matching relation, S2, working mode, gear position and external characteristic power torque curve set by step S1, The matching relation of speed regulation, the corresponding parameters and the working parameters of the main pump are written to an external controller; S3, the external controller obtains the control signal, the S4, the external controller carries out the calculation and processing, the S5, the external controller controls the engine controller and the electric proportional control valve. This invention is designed to match the power torque curve and speed rate value of various external characteristics and different load conditions, realizing the output multi curve power torque of the electronically controlled diesel engine, matching the absorption power of the hydraulic main pump in time, improving the energy utilization rate, and reducing the unit fuel consumption rate of the hydraulic engineering machine.

【技术实现步骤摘要】
液压工程机械多曲线功率匹配节能控制系统及方法
本专利技术涉及液压工程机械
，具体涉及一种液压工程机械多曲线功率匹配节能控制系统及方法。
技术介绍
目前液压工程机械主要制造厂商均采用柴油发动机默认的一条外特性曲线图，采用默认的外特性功率曲线性能和固定的调速率，以液压主泵最大的吸收功率进行功率匹配，来满足液压工程机械设备整机最大作业能力。但在实际施工过程中，液压工程机械设备经常会有重载、经济、轻载等各种工况，对于经济、轻载工作工况时，由于液压系统所需要吸收的功率会减少，此时发动机输出功率将大于液压泵所需要的吸收功率，会造成能量浪费。申请号为201310547845.8的专利文献公开了一种多工作点柴油发动机及其控制方法，通过功率检测单元实时监控柴油发动机的功率输出、负载的功率需求变化的信号传送给ECU进行处理，ECU根据负载需求量确定燃油供给单元工作数量以及每个工作的燃油供给单元工作效率，并将该信号传送至所述多个燃油供给单元处，以中断或恢复所述多个燃油供给单元的工作。该柴油发动机是根据功率检测单元的信号调整发动机内燃烧室喷入柴油的量，与本申请并不相同。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种液压工程机械多曲线功率匹配节能控制系统及方法，旨在解决现有的发动机采用一组特性功率扭矩曲线会造成消耗的问题。为实现上述目的，本专利技术提出一种液压工程机械多曲线功率匹配节能控制系统，包括：外接控制器，设有多条外特性功率扭矩曲线和多组调速率；发动机控制器，其连接外接控制器和发动机，用于获取主泵负载工况，并反馈给所述外接控制器；监视仪表显示器，用于进行油门标定、工作模式设置及选择、发动机的外特性功率扭矩曲线设置及选择、调速率设置及选择；电比例控制阀，用于根据外接控制器选定的外特性功率扭矩曲线和调速率，通过调整期控制电流，进而控制所述主泵的排量。本专利技术还提出一种液压工程机械多曲线功率匹配节能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，设置发动机负载工况、发动机工作档位与外特性功率扭矩曲线、调速率的匹配关系，包括：S11，根据发动机负载大小，设置重载H、经济S、轻载L、应急B四种工作模式；S12，根据发动机固有的最大外特性功率扭矩曲线A0曲线，设置五条外特性功率扭矩曲线：A1曲线、A2曲线、A3曲线、A4曲线、A5曲线，所述A1曲线、A2曲线、A3曲线、A4曲线、A5曲线在某一转速对应的发动机的功率和扭矩，分别为A0曲线中同一转速对应的功率和扭矩的100％、95％、90％、85％、80％；S13，根据发动机默认设置的调速率B0＝5％，设置五组调速率：B1、B2、B3、B4、B5，B1＝8％，B2＝10％，B3＝15％，B4＝18％，B5＝20％；S14，设定每种工作模式下、各发动机工作档位，与对应的外特性功率扭矩曲线和调速率的匹配关系为：在重载H模式时，9～10档对应A1曲线和B5调速率，5～8档对应A2曲线和B4调速率，1～5档对应A3曲线和B3调速率；在经济S模式时，8～9档对应A2曲线和B5调速率，5～7档对应A3曲线和B4调速率，1～5档对应A3曲线和B3调速率；在轻载L模式时，7～8档对应A5曲线和B3调速率，4～6档对应A4曲线和B2调速率，1～4档对应A5曲线和B0调速率；在应急模式时，1～10档都对应A5曲线和B1调速率；S2，将步骤S1设置的工作模式、档位与外特性功率扭矩曲线、调速率的匹配关系、相应参数及主泵的工作参数写入一外接控制器，所述主泵的工作参数包括输出压力P、排量q及用于控制排量q大小的电比例控制阀的控制电流i的一一对应关系；S3，外接控制器获取控制信号，包括：S31，使所述外接控制器连接发动机控制器，通过发动机控制器获取与发动机连接的负载的控制输入信号，包括发动机的当前转速n、主泵的当前输出压力Pb；S32，设置一监视仪表显示器连接在所述外接控制器的输入端，通过所述监视仪表显示器进行工作模式选择、外特性功率扭矩曲线设置及选择、调速率设置及选择；S4，外接控制器进行计算处理：外接控制器根据步骤S2中已写入的参数数据，及步骤S3中采集到的控制输入信号数据，计算出负载相应匹配的功率和扭矩，以及调速率，并输出功率扭矩指令和调速率设定指令给发动机控制器；S5，外接控制器控制发动机控制器及电比例控制阀，包括：S51，发动机控制器根据接收到的功率扭矩指令，输出对应的功率扭矩及转速，通过联轴器与主泵连接，将动力传递给主泵；S52，发动机控制器根据接收到的调速率设定指令，通过调速器调整发动机的调速率，使发动机在设定的调速率内及时保证发动机输出相应的功率扭矩曲线及相对稳定的转速；S53，外接控制器通过一电比例控制阀连接所述主泵，外接控制器输出对应的指令调节电比例控制阀的控制电流i，通过控制电流i改变主泵的排量q，实现输出功率控制。进一步地，通过所述监视仪表显示器能够进行油门参数标定。进一步地，所述主泵的工作参数还包括燃油消耗量和油门开度值。进一步地，步骤S51中，所述发动机控制器根据接收到的功率扭矩指令，与发动机控制器通讯连接，选择油门开度参数，计算发动机需要的喷油时间，由此控制发动机的喷油量，进而调节发动机以需要的转速运行。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果：一、本专利技术设置一外接控制器连接发动机控制器，在外接控制器内存储输入多组外特性功率扭矩曲线和多组调速率值，并在外接控制器的输入端连接一监视仪表显示器，通过监视仪表显示器使用户可以选择不同的外特性功率扭矩曲线，由此来与不同的负载工况进行匹配，还可以选择不同的调速率值，来保证输出的功率扭矩和转速稳定。使得用户可以根据不同的负载工况，控制发动机以对应的外特性功率扭矩曲线输出功率扭矩，避免了工程机械在轻载或空载等工况时发动机以最大负荷工作会造成能量浪费过高的问题，本专利技术实现了电控柴油发动机输出多曲线功率扭矩，和液压主泵吸收功率及时匹配，提高了能量利用率，降低了液压工程机械整机的单位燃油消耗率。二、本专利技术还设置一电比例控制阀连接外接控制器和主泵，电比例控制阀通过外接控制器更改其控制电流流量，从而改变输出液压，让泵排量产生变化，按不同的特性功率扭矩曲线输出功率和扭矩，由此根据事先优化设计的功率匹配方案，通过所述外接控制器分别控制发动机控制器和电比例控制阀的电流，来实现节能优化，相当于一台设备同时装有不同功率的发动机，也是采用了两套独立的油门控制系统：一套用于正常功率匹配节能控制，另一套备用于紧急情况下使用，整机电控系统通过仪表授权进入备用模式后，电比例控制阀通过一个匹配电阻获得一个稳定的电流，发动机的转速通过应急油门控制系统进行控制，此时拆除发动机控制器，挖掘机等工程机械依然可以进行普通的工作运行，为维修提供了紧急处理的措施，解决了厂家与客户需求的矛盾。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一提出的液压工程机械多曲线功率匹配节能控制方法采用的控制系统框图。本专利技术的附图标号说明：标号名称标号名称1监视仪表显示器4发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液压工程机械多曲线功率匹配节能控制系统，其特征在于，包括：外接控制器，设有多条外特性功率扭矩曲线和多组调速率；发动机控制器，其连接外接控制器和发动机，用于获取主泵负载工况，并反馈给所述外接控制器；监视仪表显示器，用于进行油门标定、工作模式设置及选择、发动机的外特性功率扭矩曲线设置及选择、调速率设置及选择；电比例控制阀，用于根据外接控制器选定的外特性功率扭矩曲线和调速率，通过调整期控制电流，进而控制所述主泵的排量。

【技术特征摘要】
1.一种液压工程机械多曲线功率匹配节能控制系统，其特征在于，包括：外接控制器，设有多条外特性功率扭矩曲线和多组调速率；发动机控制器，其连接外接控制器和发动机，用于获取主泵负载工况，并反馈给所述外接控制器；监视仪表显示器，用于进行油门标定、工作模式设置及选择、发动机的外特性功率扭矩曲线设置及选择、调速率设置及选择；电比例控制阀，用于根据外接控制器选定的外特性功率扭矩曲线和调速率，通过调整期控制电流，进而控制所述主泵的排量。2.一种液压工程机械多曲线功率匹配节能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，设置发动机负载工况、发动机工作档位与外特性功率扭矩曲线、调速率的匹配关系，包括：S11，根据发动机负载大小，设置重载H、经济S、轻载L、应急B四种工作模式；S12，根据发动机固有的最大外特性功率扭矩曲线A0曲线，设置五条外特性功率扭矩曲线：A1曲线、A2曲线、A3曲线、A4曲线、A5曲线，所述A1曲线、A2曲线、A3曲线、A4曲线、A5曲线在某一转速对应的发动机的功率和扭矩，分别为A0曲线中同一转速对应的功率和扭矩的100％、95％、90％、85％、80％；S13，根据发动机默认设置的调速率B0＝5％，设置五组调速率：B1、B2、B3、B4、B5，B1＝8％，B2＝10％，B3＝15％，B4＝18％，B5＝20％；S14，设定每种工作模式下、各发动机工作档位，与对应的外特性功率扭矩曲线和调速率的匹配关系为：在重载H模式时，9～10档对应A1曲线和B5调速率，5～8档对应A2曲线和B4调速率，1～5档对应A3曲线和B3调速率；在经济S模式时，8～9档对应A2曲线和B5调速率，5～7档对应A3曲线和B4调速率，1～5档对应A3曲线和B3调速率；在轻载L模式时，7～8档对应A5曲线和B3调速率，4～6档对应A4曲线和B2调速率，1～4档对应A5曲线和B0调速率；在应急模式时，1～10档都对应A5曲线和B1调速率；S2，将步骤S1设置的工作模式、档位与外特性功...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘祥彪，杨球，李春雷，刘健，
申请(专利权)人：恒天九五重工有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43