工程機械及其發動機控制器、控制系統和方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及工程機械中發動機和液壓系統的匹配領域，具體地，設及一種工程機 械及其發動機控制器、控制系統和方法。
【背景技術】
[0002] 大型工程機械中廣泛使用液壓系統進行作業，例如起重機作業時，需要變幅油缸W及伸縮油缸進行液壓驅動。在具體工作中，操作人員一般都是把先導手柄操作至最大，并 且發動機油口踩到最大，從而達到最大的效率進行工作，運樣帶來的后果是發動機與液壓 系統并不匹配，發動機很多功率沒有做功，從而提高了能耗，不利于節能。并且在負載變化 時（比如進行變幅操作），液壓系統扭矩增大，在發動機扭矩不滿足時，就會掉速W滿足扭 矩的增加，當轉速調節比較大時，就會使發動機焰火，從而帶來安全危險。即在起重作業時， 發動機與液壓系統的功率存在匹配的問題，基于W上的工況，提供一種根據匹配液壓系統 所需功率和發動機輸出功率的方法具有積極意義。
[0003] 現有技術中的功率匹配技術為功率極限控制：即根據發動機轉速的下降程度去調 節累的排量，從而使累功率與發動機功率進行匹配，從而避免發動機焰火。但是運種被動的 控制技術唯一的作用是防止發動機焰火，從而不至于中斷吊裝作業。作用單一，匹配效果 差D
【發明內容】
[0004] 本發明的一個目的是提供一種工程機械的發動機控制器，發動機控制器可W根據 液壓系統的工況對發動機的功率進行匹配調節，使得發動機和液壓系統的匹配效果好。
[0005] 本發明的另一目的是提供一種工程機械的發動機控制系統，該發動機控制系統使 用本發明提供的發動機控制器。
[0006] 本發明的再一個目的是提供一種工程機械的發動機控制方法，該控制方法可W根 據液壓系統的工況對發動機的功率進行匹配調節，使得發動機和液壓系統的匹配效果好。
[0007] 本發明的還一個目的是提供一種工程機械，該工程機械使用本發明提供的發動機 控制系統。
[0008] 為了實現上述目的，本發明提供一種用于工程機械的發動機控制器，該發動機控 制器包括：接收模塊，該接收模塊用于接收所述工程機械的液壓系統的主閥先導壓力信號 和負載壓力信號W及驅動所述液壓系統的發動機的當前轉速信號；運算模塊，該運算模塊 用于根據所述液壓系統的主閥先導壓力值、負載壓力值和所述發動機的當前轉速值得出與 所述液壓系統所需的功率和扭矩相匹配的所述發動機的理想轉速值，W及控制模塊，該控 制模塊用于將所述發動機的轉速控制為所述理想轉速值。
[0009] 優選地，所述運算模塊包括：計算模塊，該計算模塊用于根據所述主閥先導壓力 值、所述負載壓力值和所述發動機的當前轉速值，計算出與所述液壓系統所需的功率和扭 矩相匹配的所述液壓系統所需的主累負載功率值和主累負載轉矩值；W及查詢模塊，該查 詢模塊用于根據所述主累負載功率值和所述主累負載轉矩值對照預存的所述發動機的萬 有特性曲線，查詢得出所述發動機的所述理想轉速值。
[0010] 優選地，所述計算模塊通過公式
計算所述主累負載功率值和所 述主累負載轉矩值，其中，V為主累排量；Q為所述液壓系統的主累輸出流量，N為所述發動 機的當前轉速，P1為所述主閥先導壓力值，AP為所述液壓系統的主累輸出壓力，P2為所述 負載壓力值，P為所述主累負載功率值，T為所述主累負載轉矩值，kl，k3,k4為比例系數， k2為主閥的前后壓差。
[0011] 根據本發明的另一方面，提供一種工程機械的發動機控制系統，該發動機控制系 統包括第一檢測裝置，該第一檢測裝置用于檢測所述工程機械的液壓系統的所述主閥先導 壓力值；第二檢測裝置，該第二檢測裝置用于檢測所述液壓系統的負載壓力值；第Ξ檢測 裝置，該第Ξ檢測裝置用于檢測所述發動機的當前轉速值，發動機控制器，該發動機控制器 為本發明提供的發動機控制器；所述第一檢測裝置、所述第二檢測裝置和所述第Ξ檢測裝 置分別與所述接收模塊電連接，W及發動機轉速控制機構，所述控制模塊與所述發動機轉 速控制機構電連接W控制發動機的轉速。
[0012] 優選地，所述第一檢測裝置為設置在所述液壓系統的主閥先導油路上的壓力傳感 器。
[0013] 優選地，所述第二檢測裝置為設置在連接所述液壓系統的主閥工作油路上的壓力 傳感器。
[0014] 優選地，所述發動機轉速控制機構具有控制接口，所述控制模塊通過CAN總線連 接至所述控制接口。
[0015] 根據本發明的再一方面，提供一種工程機械的發動機控制方法，該控制方法包括 檢測步驟，在該檢測步驟中，檢測所述工程機械的液壓系統的主閥先導壓力信號和負載壓 力信號W及驅動該液壓系統的發動機的當前轉速信號；運算步驟，在該運算步驟中，根據所 述液壓系統的主閥先導壓力值、負載壓力值W及所述發動機的當前轉速值，得出與所述液 壓系統所需的功率和扭矩相匹配的發動機的理想轉速值，W及控制步驟，在該控制步驟中， 將發動機的轉速控制為所述理想轉速值。
[0016] 優選地，在所述運算步驟中，首先，根據所述主閥先導壓力值、所述負載壓力值和 所述發動機的當前轉速值計算出所述液壓系統的主累負載功率值和主累負載轉矩值；然 后，根據所述主累負載功率值和所述主累負載轉矩值對照預存的所述發動機的萬有特性曲 線，查詢得出所述發動機的所述理想轉速值。
[0017]優選地，通過公式
計算所述主累負載功率值和所述主累負載轉 矩值，其中，V為主累排量；Q為所述液壓系統的主累輸出流量，N為所述發動機的當前轉速，P1為所述主閥先導壓力值，AP為所述液壓系統的主累輸出壓力，P2為所述負載壓力值，P 為所述主累負載功率值，T為所述主累負載轉矩值，kl，k3,k4為比例系數，k2為主閥的前 后壓差。
[0018]根據本發明的還一方面，提供一種工程機械，該工程機械包括本發明提供的發動 機控制系統。
[0019]優選地，所述工程機械為液壓起重機。
[0020] 通過上述技術方案，主閥先導壓力通過對主閥開度的控制可W與作為變量累的液 壓系統主累的排量變化建立關系，即，能夠結合發動機轉速確定液壓系統主累的輸出流量， 而液壓系統的負載壓力可W與主累的輸出壓力建立關系，從而確定出此時液壓系統主累所 需要的功率，繼而通過將發動機調節為與液壓系統所需的功率和轉矩相配匹，從而使得工 程機械的能耗和安全性有效提升。
[0021] 本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予W詳細說明。
【附圖說明】
[0022] 附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：
[0023]圖1是本發明優選實施方式提供的發動機控制系統的結構原理框圖；
[0024] 圖2是本發明優選實施方式提供的工程機械的液壓原理圖。
【具體實施方式】
[0025] W下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描 述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[00%] 如圖1所示，本發明提供一種工程機械的發動機控制方法、實現該控制方法的控 制系統、應用在該控制系統的控制器1W及使用該控制系統的工程機械，該工程機械可W 為液壓起重機。其中如圖2所示，本實施方式提供的工程機械使用的液壓系統包括由發動 機8驅動的主累7,控制液壓系統工作的主閥6,該主閥6為與主累7連通的比例先導閥，其 具有調節閥口開度的先導油路，該先導油路內具有先導累51和先導手柄52,從而通過先導 手柄52的操作可W通過先導壓力控制主閥的閥口開度，從而控制液壓系統主累的排量和 輸出流量。其中，主累7為變量累，即排量可變。工程機械的各種工作油路均連接到主閥上， W通過主閥進行切換作業。運種液壓系統為本領域公知，在此不再做過多寶述。
[0027] 為了實現對發動機和液壓系統的實時匹配，本發明提供的工程機械的發動機控制 方法包括檢測步驟，在該檢測步驟中，檢測工程機械的液壓系統的主閥先導壓力信號、負載 壓力信號和發動機的當前轉速信號；運算步驟，在該運算步驟中，根據液壓系統的主閥先導 壓力值PI和負載力值P2w及發動機的當前轉速值得出與液壓系統所需的功率和扭矩相匹 配的發動機的理想轉速值，W及控制步驟，在該控制步驟中，將發動機的轉速控制為理想轉 速值。
[0028] 其中在本發明的技術方案中，主閥先導壓力通過對主閥開度的控制可W與作為變 量累的液壓系統主累的排量變化建立關系，即，能夠結合發動機轉速確定液壓系統主累的 輸出流量，而液壓系統的負載壓力可W與主累的輸出壓力建立關系，從而確定出此時液壓 系統主累所需要的功率，繼而通過將發動機調節為與液壓系統所需的功率和轉矩相配匹， 從而使得工程機械的能耗和安全性有效提升。目P，本發明實現了一種隨液壓系統的工況變 化使得油口自動跟隨的技術方案，不行操作人員對油口進行操作來控制發動機轉速，換言 之，本技術方案可W使發動機實時跟蹤負載變化，達到事前干預的功能，從而使發動機與液 壓系統匹配，有效提高作業性能、操作性能，并很好的實現發動機節能。
[0029] 為了實現運種控制方法，如圖1所示，本發明提供的發動機控制系統統包括第一 檢測裝置2,該第一檢測裝置2用于檢測工程機械的液壓系統的主閥先導壓力值P1 ;第二檢 測裝置3,該第二檢測裝置3用于檢測液壓系統的負載壓力值P2 ;第Ξ檢測裝置5,該第Ξ 檢測裝置5用于檢測發動機的當前轉速值，W及發動機控制器1和發動機轉速控制機構4。
[0030] 其中，發動機控制器1包括接收模塊11，該接收模塊用于接收工程機械的液壓系 統的主閥先導壓力信號、負載壓力信號和發動機的當前轉速值；運算模塊12,該運算模塊 用于根據液