液壓式挖掘機(jī)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，尤其涉及一種液壓式挖掘機(jī)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的液壓式挖掘機(jī)100的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)I驅(qū)動(dòng)的第一泵30和第二泵31通過(guò)主閥塊4向油缸組5傳遞液壓功率，從而由油缸組5中的各油缸完成需要的動(dòng)作。根據(jù)液壓式挖掘機(jī)100所處的工作狀態(tài)的不同，有時(shí)只有第一泵30或第二泵31工作，有時(shí)第一泵30和第二泵31同時(shí)工作。例如，如果液壓式挖掘機(jī)100正在做鏟斗動(dòng)作，只有第二泵31工作；如果液壓式挖掘機(jī)100正在做回轉(zhuǎn)動(dòng)作，只有第一泵30工作；如果液壓式挖掘機(jī)100正在做大臂上升動(dòng)作，第一泵30和第二泵31同時(shí)工作。
[0003]當(dāng)駕駛員選擇液壓式挖掘機(jī)100的檔位后，該檔位對(duì)應(yīng)于一個(gè)恒定的發(fā)動(dòng)機(jī)I的轉(zhuǎn)速以及發(fā)動(dòng)機(jī)I的最大功率。第一泵30和第二泵31的最大總功率必須要與發(fā)動(dòng)機(jī)I能產(chǎn)生的最大功率匹配。在實(shí)際工作中，如果沒(méi)有功率匹配控制，隨著實(shí)際負(fù)載的不斷變化，第一泵30和第二泵31的最大總功率就會(huì)經(jīng)常超出發(fā)動(dòng)機(jī)I的最大功率。必須對(duì)第一泵30和第二泵31進(jìn)行功率控制。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，在第一泵30和第二泵31未達(dá)到最大總功率之前，第一泵30和第二泵31的排量主要分別由梭閥組3向第一泵30和第二泵31提供的先導(dǎo)壓20、21決定。駕駛員通過(guò)腳踏板、操縱手柄等施加作用力于梭閥組3，使得梭閥組3分別向第一泵30和第二泵31施加不同的先導(dǎo)壓，其分別決定第一泵30和第二泵31的排量。當(dāng)?shù)谝槐?0和第二泵31達(dá)到最大總功率時(shí)，由于泵功率正比于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速X泵排量X泵壓，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在特定檔位是不變的，為了維持最大總功率不變，當(dāng)泵壓變化時(shí)必須反方向調(diào)節(jié)泵排量。例如，控制單元6向第一泵30和第二泵31傳送控制信號(hào)22，用以控制第一泵30和第二泵31的總功率。當(dāng)?shù)谝槐?0和/或第二泵31的泵壓上升時(shí)，第一泵30和/或第二泵31內(nèi)設(shè)的功率調(diào)節(jié)器23將第一泵30和第二泵31的排量減小，從而使功率維持在恒定水平。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)的功率控制的一個(gè)缺點(diǎn)就是，不能對(duì)第一泵30和第二泵31進(jìn)行分別的功率控制。實(shí)際上，第一泵30和第二泵31可能會(huì)有各自的功率需求。不能進(jìn)行分別的功率控制，使得發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個(gè)目的是提高作業(yè)動(dòng)作對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)功率的利用率，從而提高液壓式挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種液壓式挖掘機(jī)，包括依次連接的發(fā)動(dòng)機(jī)、第一和第二泵、主閥塊和油缸組，其中發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一和第二泵通過(guò)主閥塊向油缸組傳遞液壓功率，所述液壓式挖掘機(jī)還包括梭閥組、控制單元和電-壓轉(zhuǎn)換器，其中所述控制單元和梭閥組之間設(shè)置有第一泵先導(dǎo)壓傳感器、第二泵先導(dǎo)壓傳感器、大臂上升先導(dǎo)壓傳感器、回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓傳感器，在所述控制單元及第一和第二泵之間分別設(shè)有第一泵壓傳感器和第二泵壓傳感器，所述控制單元被配置為根據(jù)第一泵先導(dǎo)壓傳感器、第二泵先導(dǎo)壓傳感器、大臂上升先導(dǎo)壓傳感器、回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓傳感器、第一泵壓傳感器和第二泵壓傳感器的檢測(cè)結(jié)果，判斷液壓式挖掘機(jī)當(dāng)前所處的工作狀態(tài)，根據(jù)所述工作狀態(tài)計(jì)算第一泵和第二泵的目標(biāo)總功率，按照所述工作狀態(tài)將目標(biāo)總功率在第一泵和第二泵之間分配，并按照分別為第一泵和第二泵分配的目標(biāo)功率通過(guò)電-壓轉(zhuǎn)換器控制第一和第二泵的排量。
[0008]優(yōu)選地，控制單元進(jìn)一步被配置為通過(guò)以下方式判斷液壓式挖掘機(jī)當(dāng)前所處的工作狀態(tài):事先存儲(chǔ)液壓式挖掘機(jī)的各工作狀態(tài)的第一泵先導(dǎo)壓、第二泵先導(dǎo)壓、大臂上升先導(dǎo)壓、回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓、第一泵壓和第二泵壓的關(guān)鍵參數(shù)；將第一泵先導(dǎo)壓傳感器、第二泵先導(dǎo)壓傳感器、大臂上升先導(dǎo)壓傳感器、回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓傳感器、第一泵壓傳感器和第二泵壓傳感器檢測(cè)的關(guān)鍵參數(shù)分別與存儲(chǔ)的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行匹配，根據(jù)匹配結(jié)果確定液壓式挖掘機(jī)當(dāng)前所處的工作狀態(tài)。
[0009]優(yōu)選地，控制單元進(jìn)一步被配置為通過(guò)以下方式根據(jù)所述工作狀態(tài)計(jì)算第一泵和第二泵的目標(biāo)總功率:按照與當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)所處檔位對(duì)應(yīng)的最大允許功率上升速度、前一時(shí)刻第一泵和第二泵消耗功率、前一時(shí)刻與當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)間差，計(jì)算第一允許功率；參照事先存儲(chǔ)的第二允許功率與第一泵和第二泵平均壓力關(guān)系曲線(xiàn)，根據(jù)當(dāng)前第一泵和第二泵平均壓力，確定第二允許功率；將第一泵第二泵實(shí)時(shí)總功率、第一允許功率、第二允許功率中最低者作為所述目標(biāo)總功率。
[0010]優(yōu)選地，如果所述工作狀態(tài)是單泵工作的狀態(tài)，控制單元被配置為將事先存儲(chǔ)的第二允許功率與第一泵和第二泵平均壓力關(guān)系曲線(xiàn)所有橫軸坐標(biāo)壓縮為原來(lái)的一半，按照壓縮后的曲線(xiàn)確定第二允許功率。
[0011]優(yōu)選地，控制單元進(jìn)一步被配置為通過(guò)以下方式按照所述工作狀態(tài)將目標(biāo)總功率在第一泵和第二泵之間分配:如果所述工作狀態(tài)是單泵工作的狀態(tài)，將目標(biāo)總功率全分給工作的泵；如果所述工作狀態(tài)是非裝車(chē)狀態(tài)的雙泵工作的狀態(tài)，按照第一泵壓傳感器和第二泵壓傳感器分別檢測(cè)到的第一泵的泵壓和第二泵的泵壓的比例將目標(biāo)總功率分配給第一泵和第二泵；如果所述工作狀態(tài)是裝車(chē)狀態(tài)，按照第一泵壓傳感器和第二泵壓傳感器分別檢測(cè)到的第一泵的泵壓和擴(kuò)大k倍的第二泵的泵壓的比例將目標(biāo)總功率分配給第一泵和第二泵，k e [100%, 300%]。
[0012]優(yōu)選地，控制單元進(jìn)一步被配置為通過(guò)以下方式分別為第一泵和第二泵分配的目標(biāo)功率通過(guò)電-壓轉(zhuǎn)換器控制第一和第二泵的排量:根據(jù)第一泵壓傳感器和第二泵壓傳感器分別檢測(cè)到的第一泵和第二泵的泵壓、以及分別為第一泵和第二泵分配的目標(biāo)功率，計(jì)算第一泵和第二泵需要的排量；向電-壓轉(zhuǎn)換器發(fā)送第一和第二泵電控制信號(hào)，以便電-壓轉(zhuǎn)換器將第一和第二泵電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一和第二泵先導(dǎo)壓以控制第一泵和第二泵達(dá)到計(jì)算出的需要的排量。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種液壓式挖掘機(jī)控制方法，包括:根據(jù)檢測(cè)到的液壓式挖掘機(jī)的第一泵和第二泵上施加的先導(dǎo)壓、檢測(cè)到的大臂上升先導(dǎo)壓和回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓、以及第一泵和第二泵上的泵壓，判斷液壓式挖掘機(jī)當(dāng)前所處的工作狀態(tài)；根據(jù)所述工作狀態(tài)計(jì)算第一泵和第二泵的目標(biāo)總功率；按照所述工作狀態(tài)將目標(biāo)總功率在第一泵和第二泵之間分配；以及按照分別為第一泵和第二泵分配的目標(biāo)功率計(jì)算出相應(yīng)的排量，從而控制第一泵和第二泵的排量。
[0014]優(yōu)選地，判斷液壓式挖掘機(jī)當(dāng)前所處的工作狀態(tài)包括:事先存儲(chǔ)液壓式挖掘機(jī)的各工作狀態(tài)的第一泵先導(dǎo)壓、第二泵先導(dǎo)壓、大臂上升先導(dǎo)壓、回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓、第一泵壓和第二泵壓的關(guān)鍵參數(shù)；將檢測(cè)到的液壓式挖掘機(jī)的第一泵和第二泵上施加的先導(dǎo)壓、檢測(cè)到的大臂上升先導(dǎo)壓和回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓、以及第一泵和第二泵上的泵壓的關(guān)鍵參數(shù)分別與存儲(chǔ)的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行匹配，根據(jù)匹配結(jié)果確定液壓式挖掘機(jī)當(dāng)前所處的工作狀態(tài)。
[0015]優(yōu)選地，根據(jù)所述工作狀態(tài)計(jì)算第一泵和第二泵的目標(biāo)總功率包括:按照與液壓式挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前所處檔位對(duì)應(yīng)的最大允許功率上升速度、前一時(shí)刻第一泵和第二泵消耗功率、前一時(shí)刻與當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)間差，計(jì)算第一允許功率；參照事先存儲(chǔ)的第二允許功率與第一泵和第二泵平均壓力關(guān)系曲線(xiàn)，根據(jù)當(dāng)前第一泵和第二泵平均壓力，確定第二允許功率；將第一泵和第二泵實(shí)時(shí)總功率、第一允許功率、第二允許功率中最低者作為所述目標(biāo)總功率。
[0016]優(yōu)選地，按照所述工作狀態(tài)將目標(biāo)總功率在第一泵和第二泵之間分配包括:如果所述工作狀態(tài)是單泵工作的狀態(tài)，將目標(biāo)總功率全分給工作的泵；如果所述工作狀態(tài)是非裝車(chē)狀態(tài)的雙泵工作的狀態(tài)，按照檢測(cè)到的第一泵的泵壓和第二泵上的泵壓的比例將目標(biāo)總功率分配給第一泵和第二泵；如果所述工作狀態(tài)是裝車(chē)狀態(tài)，按照檢測(cè)到的第一泵的泵壓和擴(kuò)大k倍的第二泵的泵壓的比例將目標(biāo)總功率分配給第一泵和第二泵，k e [100%, 300%]?
[0017]由于根據(jù)本發(fā)明的一方面，先判斷液壓式挖掘機(jī)當(dāng)前所處的工作狀態(tài)，這樣就能按照所述工作狀態(tài)合理地在第一泵和第二泵之間分配功率，避免了現(xiàn)有技術(shù)中不能進(jìn)行分別的功率控制、導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率降低的缺點(diǎn)，提高了作業(yè)動(dòng)作對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)功率的利用率。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的液壓式挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)。
[0019]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的液壓式挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)。
[0020]圖3示出了未經(jīng)功率控制的一條實(shí)時(shí)功率曲線(xiàn)MN-NP以及按照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行功率控制后的實(shí)時(shí)功率曲線(xiàn)MN-NC-CD。
[0021]圖4示出了未經(jīng)功率控制的一條實(shí)時(shí)功率曲線(xiàn)MN-NP上一點(diǎn)Q按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行功率控制后的結(jié)果。
[0022]圖5示出了在液壓式挖掘機(jī)當(dāng)前所處的工作狀態(tài)是雙泵工作的狀態(tài)時(shí)的第二允許功率(泵壓力允許泵消耗的最大功率)與雙泵平均壓力的關(guān)系曲線(xiàn)。
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