专利名称：一种履带起重机功率极限载荷的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种使履带起重机发动机功率与液压系统功率匹配的控制方法。
二背景技术：
履带起重机的发动机与液压泵通过分度箱连接，脚踏板油门与发
动机ECM直接相连，操作员通过踩脚踏板油门来调节发动机的输出功率，发动机通过分度箱将扭矩直接传递给液压泵，从而控制液压系统的输出功率。当发动机在某一转速工作时，它的输出功率是一定的，若当前泵的输入功率大于发动机的输出功率，发动机会掉速以保证最大扭矩，若掉速范围超过发动机的容忍掉速值，就会导致发动机熄火。这对吊装工作和发动机寿命产生很大影响，严重时可能导致危险的发生。
以上这种传统方式存在严重不足吊装作业过程中发动机易熄火，影响正常工作；频繁的掉速熄火影响发动机使用寿命；对液压系统的冲击比较大。
三
发明内容
本发明的目的是提供一种能够自动调整液压系统的功率来匹配发动机功率的履带起重机功率极限载荷的控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是控制系统包括脚踏板油门、液压泵、控制器和发动机，发动机与液压泵通过分度箱连
接，脚踏板油门与发动机ECM油门输入端连接。本发明的发动机为电喷发动机，液压泵为比例电控液压泵，控制器与发动机ECM通过CAN (控制局域网)总线连接，控制器的PWM输出端口与调节液压泵摆角的比例电磁阀连接。
本发明的工作原理是在发动机空载时，按照发动机的"油门一转速"曲线和"油门一扭矩"曲线对发动机进行标定；当系统带载工作时，控制器通过CAN总线采集发动机的油门位置、实际转速、理论转速、实际扭矩、理论扭矩信息，判断发动机提供的功率与实际所需功率的关系，通过控制器进行PID调节，控制器通过PWM端口输出控制信号给比例电磁阀来调整电控液压泵的摆角，进而调节液压系统的输入功率，以达到与发动机功率相匹配，实现发动机不熄火工作。
对比现有技术，本发明具有如下有益效果减少油耗；延长发动机的使用寿命；保护液压系统免受冲击。并具有电路简单，实现方便，软件编写灵活，成本低廉的优点。
四
图l为本发明的结构框图。图2为本发明的电路原理图。
图3为发动机的油门扭矩一转速曲线图；图4为控制器程序流程图。
五具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。图1为本发明的结构框图，包括比例电控液压泵A8VO140LAlH2，用于控制液压泵摆角大小的比例电磁铁，用来进行数据采集和PID调节的控制器和电喷发动机上的ECM。
其中司机室内的脚踏板油门与发动机ECM的油门输入端口连接，发动机ECM与电控柜内的控制器通过CAN总线相连接，作用是控制器通过CAN总线接收发动机的数据。液压泵上的比例电磁铁与控制器RC6-9的PWM比例输出端口连接，作用是由控制器输出端口控制比例电磁阀的开口大小，进而控制泵的摆角，达到调整泵流量的目的。
图2为本发明的电路原理图，Ul脚踏板油门，用于控制发动机的转速，U2为发动机ECM，U3为控制器RC6-9，是系统神经中枢，其中发动机ECM与控制器RC6-9通过CAN总线相连接，液压泵上的比例电磁阔Y连接在控制器的PWM输出端口上。
发动机的"油门(扭矩) 一转速"曲线如图3，当发动机空载时，随着油门信号的加大，转速和扭矩都随油门正比例增大；当发动机带载工作时，转速随油门的增大而增大，扭矩先随油门增大而增大，当转速到1500rpm左右时，扭矩最大，然后转速随油门的增大而增大，扭矩随转速的增大而减小。此时发动机的功率最大，若继续增加油门输入，发动机将恒功率工作。若液压泵的输入功率小于发动机的输出功率，发动机在100%扭矩曲线工作，此时发动机不掉速。若液压泵的输入功率大于发动机的输出功率，发动机会掉速在能提供相应扭矩的转速工作，此时扭矩曲线由原来的100%扭矩曲线跳到可变扭矩曲线工作。
发动机输出功率公式P=k*T*n，(其中T一转矩(N'm);n—发动机转速(r/min); K—比例系数)，若在液压泵的输入功率继续增加，则发动机继续掉速，直到发动机不能提供足够的扭矩，然后发动机就熄火了。
为了保证发动机不因掉速而熄火，在本发明中，通过对控制器编程，控制器通过闭环PID调节，输出相应控制信号来控制电控液压泵的摆角，从而减小液压泵的输入功率，以匹配发动机的输出功率，实现发动机不熄火。
控制器程序流程图见图4，在发动机空载时，按照发动机的"油门(扭矩)一转速"曲线对发动机进行初始化标定；当系统带载工作时，控制器U3通过CAN总线采集发动机(ECM)U2的油门位置、实际转速、理论转速、实际扭矩、理论扭矩信息，把发动机提供的功率与实际所需功率进行比较，(P=k*T*n，其中T一转矩(N'm) ; n—发动机转速(r/min); K—比例系数)若比较结果小于设定值(这里设定值范围为An在50—200rmp之间)，说明发动机正常工作，不需要调节，程序返回重新采集数据；若比较结果大于设定值，说明发动机已经掉速严重，载荷已经达到当前转速时的极限位置，此时控制器按照比较的结果，通过PID调节，输出PWM控制信号到安装在液压泵上的比例电磁铁Y，比例电磁铁Y按照控制器给定的控制信号比例的调节液压泵的摆角，使得液压泵的摆角变小，降低液压泵的排量，从而降低液压泵的输入功率。发动机的输出功率也因此降低，转速会调节到正常范围，保证了发动机在极限载荷时候不熄火，达到功率匹配的目的。当调节完成后，程序返回，重新采集数据，进入下一个调节周期。
权利要求
1、一种履带起重机功率极限载荷的控制方法，控制系统包括脚踏板油门、液压泵、控制器和发动机，发动机与液压泵通过分度箱连接，脚踏板油门与发动机ECM油门输入端连接，其特征是发动机为电喷发动机，液压泵为比例电控液压泵，控制器与发动机ECM通过CAN总线连接，控制器的PWM输出端口与调节液压泵摆角的比例电磁阀连接；在发动机空载时，按照发动机的油门扭矩-转速曲线对发动机进行初始化标定；当系统带载工作时，控制器通过CAN总线采集发动机的油门位置、实际转速、理论转速、实际扭矩、理论扭矩信息，判断发动机提供的功率与实际所需功率的关系，通过控制器进行PID调节，控制器通过PWM端口输出控制信号给比例电磁阀来调整电控液压泵的摆角，进而调节液压系统的输入功率，以达到与发动机功率相匹配，实现发动机不熄火工作。
2、 根据权利要求1所述的履带起重机功率极限载荷的控制方法， 其特征是对控制器编程，控制器通过闭环PID调节，输出相应控制 信号来控制电控液压泵的摆角，从而减小液压泵的输入功率，以匹配 发动机的输出功率。
全文摘要
本发明公开了一种履带起重机功率极限载荷的控制方法，控制系统包括脚踏板油门、液压泵、控制器和发动机，发动机与液压泵通过分度箱连接，脚踏板油门与发动机ECM油门输入端连接。本发明的发动机为电喷发动机，液压泵为比例电控液压泵，控制器与发动机ECM通过CAN总线连接，控制器的PWM输出端口与调节液压泵摆角的比例电磁阀连接。在发动机空载时，按照发动机的油门扭矩—转速曲线对发动机进行标定；当系统带载工作时，控制器通过CAN总线采集发动机信息，通过控制器进行PID调节来调整电控液压泵的摆角，进而调节液压系统的输入功率与发动机功率相匹配，实现发动机不熄火工作。本发明能够减少油耗，延长发动机的使用寿命，保护液压系统免受冲击。具有电路简单，实现方便，成本低廉的优点。
文档编号B66C13/18GK101513975SQ200910010780
公开日2009年8月26日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者刘志勇, 高文学 申请人:抚顺挖掘机制造有限责任公司