专利名称：机械设备的全功率控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械设备的控制领域，特别涉及一种机械设备的全功率控制系统
背景技术：
近几年来，随着我国经济的飞速发展，挖掘机广泛应用于工程建设、救援、建筑、市政、农田、水利等，各行业对挖掘机的节能要求也越来越高。为实现挖掘机的节能控制，国内外普遍采用液压负流量控制及电子转速感应控制技术，这些技术曾经大幅度降低了液压挖掘机的油耗，但由于挖掘机本身工作负载多变的特点，导致柴油机严重偏离经济工作区，造成燃油利用率不高，尤其是在高转速、小负载的情况下。负载多变的情况决定了在传统的控制技术下，难以进一步提高节能效果。负流量挖掘机控制系统调节原理为将操纵阀出口节流阀前的压力引至泵排量调节机构，通过节流孔流量越大，则节流口前先导压力越大，说明泵提供的流量没有完全被负载使用，而是回油箱，所以泵排量越小。即泵变量机构的控制压力(负流量反馈压力)与泵排量呈反比，如图I所示。如图2所示，所述负流量挖掘机控制系统包括扭矩比例阀11、恒功率调节装置12和负流量调节装置13，其用于控制挖掘机的两个主泵，即前泵和后泵。所述控制系统将发动机实际转速与目标转速进行比较，根据发动机掉速情况，通过调节扭矩比例阀11电流，限制泵的最大吸收扭矩，间接改变泵的排量，从而调整泵的吸收功率，实现泵与发动机的功率匹配。上述负流量挖掘机控制系统的主要缺点有(I).两个主泵的排量不能独立调节；(2).无法实现智能压力切断功能(分泵压力切断、可变压力切断)，溢流损失较大；(3).用于反馈的负压信号为不必要的压力损失；(4).通过扭矩电磁阀调节泵吸收功率及排量的方法不够灵活；(5).按照目前的控制方式，系统无更多潜力可挖，成为进一步提升挖掘机的性能的瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机械设备的全功率控制系统，以提高机械设备的双泵的工作效率，并有效节约能源。为了达到上述目的及其他目的，本发明提供的机械设备的全功率控制系统包括检测单元，用于感测所述机械设备操作人员向两主泵发出的控制压力信号；两主泵压力传感器，用于检测所述两个主泵出口的压力；发动机工作参数获取单元，设置在所述机械设备的发动机工作回路中，用于获取所述发动机的输出功率及转速；分别设置在机械设备两个主泵的控制压力口的两个电比例减压阀；以及控制单元，与所述检测单元、两压力传感器、发动机工作参数获取单元及两个电比例减压阀相连接，用于根据所述检测单元所感测的两主泵控制压力信号、所述两主泵压力传感器所检测的两个主泵出口的压力计算所述两主泵的功率，并基于所述发动机的输出功率及转速输出相应的控制信号至所述两个电比例减压阀，以实现对所述两个主泵功率的控制。综上所述，本发明的机械设备的全功率控制系统通过在两个主泵的控制压力口各增加一个电比例减压阀来对两个主泵的排量进行控制，由此解决了现有负流量控制系统中的两泵排量独立调节的问题；而且，当泵吸收功率大于发动机输出功率时，控制单元可降低两泵的排量，而当泵吸收功率小于发动机输出功率时，控制单元可自动降低发动机转速，控制发动机按照泵的需求功率来输出，即实现“用多少，给多少”，由此实现节能。
图I为现有液压负流量控制系统示意图。 图2为现有液压负流量泵原理图。图3为本发明的机械设备的全功率控制系统示意图。图4为本发明的机械设备的全功率控制系统实施例示意图。图5为本发明的机械设备的全功率控制系统的工作流程图。图6为本发明的机械设备的全功率控制系统应用于具有液压负流量控制系统的机械设备中的示意图。
具体实施例方式以下将结合附图对本发明的机械设备的全功率控制系统进行详细说明。需要说明的是，本发明的全功率控制系统可应用于的机械设备包括但不限于挖掘机、装载机、平地机、起重机、旋挖钻机、混凝土泵车等等。请参阅图3，本发明的机械设备的全功率控制系统包括检测单元、两主泵压力传感器、发动机工作参数获取单元、两个电比例减压阀及控制单元。所述检测单元用于感测所述机械设备操作人员向两主泵发出的控制压力信号。如果所述机械设备设置有负流量反馈液压回路节流阀，则作为一种优选方式，检测单元可采用两负流量压力传感器，每一负流量压力传感器可相对于一负流量反馈液压回路节流阀设置，以感测相应的负流量反馈液压回路节流阀前的压力信号，可根据手柄行程与负流量压力信号成反比的关系，确定用户对机器速度的需求。如图4所示，负流量压力传感器21 (另外一个泵的负流量压力传感器图未示)相对于负流量反馈液压回路节流阀设置。此外，所述检测单元可分别相对于所述机械设备的操作手柄设置，用于感测所述手柄先导回路的操纵压力，例如，直接将手柄先导回路的操纵压力进行比较，取操纵压力之和作为控制压力信号。此外，本领域技术人员应该理解，所述检测单元的设置并非以上述所示为限。所述两主泵压力传感器用于检测两个主泵出口的压力。如图4所示，主泵压力传感器22 (另外一个主泵压力传感器图未示)设置在机械设备，例如挖掘机的一个主泵的输出压力口。
所述发动机工作参数获取单元设置在所述机械设备的发动机工作回路中，用于获取所述发动机的输出功率及转速。例如，所述发动机工作参数获取单元可包括油门执行器，其根据油门执行器的反馈位置可获取发动机能提供的输出功率及转速。此外，所述发动机工作参数获取单元还可包括发动机转速传感器，用于感测发动机的实际转速等等。本领域技术人员应该理解,所述发动机工作参数获取单元获取发动机的工作参数的方式并非以所述为限。
所述两个电比例减压阀分别设置在机械设备两个主泵的控制压力口。如图4所示，电比例减压阀23 (另外一个电比例减压阀图未示)设置在机械设备，例如挖掘机的一个主泵的排量控制压力口。所述控制单元24与所述检测单元、两主泵压力传感器、发动机工作参数获取单元及两个电比例减压阀相连接，用于根据所述检测单元所感测的两主泵控制压力信号、所述两主泵压力传感器所检测的两个主泵出口的压力计算所述两主泵的功率，并基于所述发动机的输出功率及转速输出相应的控制信号至所述两个电比例减压阀，以实现对所述两个主泵功率的控制。上述机械设备的全功率控制系统的工作过程如图5所示，首先，由检测单元根据两负流量压力传感器感测两泵的控制压力信号Prfri和PrtW由两主泵压力传感器检测两个主泵出口的压力Pl和P2，随后，控制单元24根据控制压力信号Prfrt和Pcto2及两个主泵压力口的压力Pl和P2计算出两泵功率Ws。然后将泵的需求功率Ws与发动机此时能提供的输出功率W发动机进行比较，比较的结果有如下三种情况(1)、W*>W 发动机即表明泵的需求功率超出发动机的输出功率，为避免发动机因过载失速甚至熄火，控制单元可以将两泵的排量q1; q2减小。随后，控制单元通过查询预定的电比例减压阀控制电流与泵排量的对应关系表格，即可得出实际的电比例减压阀控制电流I1,12，由此，输出相应的控制电流I1, I2至两电比例减压阀以控制两泵排量。(2)、WS<W 发动机表明此时的发动机输出功率超出泵的功率，控制单元可按照“用多少，给多少”的思想，使发动机输出功率按照泵的功率来设定，查表得出Wsair = Ws时对应的发动机转速N' (N' < N)作为发动机新的设定转速，再根据发动机转速计算对应排量q1;，q2,，使两泵工作在较大排量下，效率更高，并可有效降低发动机磨损和噪音，通过查询预定的电比例减压阀控制电流与泵排量的对应关系表格，即可得出实际的电比例减压阀控制电流I1,，I2,，由此，输出相应的控制电流I1,，I2,至两电比例减压阀，同时发动机转速至N'。⑶、W栗=W发动机表明此时发动机的输出功率正好满足液压系统的需求。根据当前发动机转速N计算出对应的两泵的排量qr，Q1-，通过查询预定的电比例减压阀控制电流与泵排量的对应关系表格，即可得出实际的电比例减压阀控制电流I1"，Ι2 ，由此，输出相应的控制电流I1-，Ι2 至两电比例减压阀以控制两泵排量。综上所述，本发明的机械设备的全功率控制系统与现有负流量控制系统相比，主要优势在于(I).实现了双泵排量的独立调节，调节灵活，提高泵的工作效率。
(2).可以实现智能可变的 压力切断，使系统压力控制在设定的切断压力值之下，减小溢流阀的泄油损失。(3).发动机转速根据用户操作需求自动调节。(4).泵经常工作在大排量，效率高。(5).真正实现“用多少、给多少”，挖掘机更高效、更节能。上述实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
权利要求
1.一种机械设备的全功率控制系统，其中，所述机械设备具有两个主泵，其特征在于包括 检测单元，用于感测所述机械设备操作人员向两主泵发出的控制压力信号； 两主泵压力传感器，用于检测所述两个主泵出口的压力； 发动机工作参数获取单元，设置在所述机械设备的发动机工作回路中，用于获取所述发动机的输出功率及转速； 分别设置在机械设备两个主泵的控制压力口的两个电比例减压阀； 控制单元，与所述检测单元、两主泵压力传感器、发动机工作参数获取单元及两个电比例减压阀相连接，用于根据所述检测单元所感测的两主泵控制压力信号、所述两主泵压力传感器所检测的两个主泵出口的压力计算所述两主泵的功率，并基于所述发动机的输出功率及转速输出相应的控制信号至所述两个电比例减压阀，以实现对所述两个主泵功率的控制。
2.如权利要求I所述的机械设备的全功率控制系统，其特征在于当所述机械设备设置有负流量反馈液压回路节流阀，则所述检测单元相对于负流量反馈液压回路节流阀设置，以感测相应的负流量反馈液压回路节流阀前的压力信号。
3.如权利要求I所述的机械设备的全功率控制系统，其特征在于所述检测单元相对于所述机械设备的操作手柄设置，用于感测所述手柄先导回路的操纵压力。
4.如权利要求I所述的机械设备的全功率控制系统，其特征在于所述控制单元还用于当所述两主泵的功率超过所述发动机的输出功率时，重新确定所述两主泵各自的功率，以使重新确定后的功率需等于所述发动机的输出功率，并基于所述重新确定的功率、以及预定的电比例减压阀控制电流与泵排量的对应关系，向两电比例减压阀输出相应的控制电流号。
5.如权利要求I所述的机械设备的全功率控制系统，其特征在于所述控制单元还用于当所述两主泵的功率小于所述发动机的输出功率时，重新确定所述发动机的转速，并基于所确定的转速来确定所述两主泵的功率，以便向两电比例减压阀输出相应的控制电流信号。
6.如权利要求I所述的机械设备的全功率控制系统，其特征在于所述控制单元还用于当所述两主泵的功率等于所述发动机的输出功率时，基于所述发动机当前的转速确定所述两主泵的功率，以便向两电比例减压阀输出相应的控制电流信号。
7.如权利要求I至6任一项所述的机械设备的全功率控制系统，其特征在于所述机械设备包括挖掘机、装载机、平地机、起重机、旋挖钻机、混凝土泵车。
全文摘要
本发明提供一种机械设备的全功率控制系统，包括检测单元、两主泵压力传感器、发动机工作参数获取单元、两个电比例减压阀及控制单元。其中，控制单元，与所述检测单元、两主泵压力传感器、发动机工作参数获取单元及两个电比例减压阀相连接，用于根据所述检测单元所感测的两主泵控制压力信号、所述两主泵压力传感器所检测的两个主泵出口的压力计算所述两主泵的功率，当泵的功率大于发动机输出功率时，控制单元可降低两泵的排量，而当泵的功率小于发动机输出功率时，控制单元可自动降低发动机转速，控制发动机按照泵的需求功率来输出，即实现“用多少，给多少”，由此实现节能。
文档编号E04G21/02GK102635137SQ20111003645
公开日2012年8月15日 申请日期2011年2月12日 优先权日2011年2月12日
发明者刘华富, 王宝喜, 王志华, 胡明, 顾波 申请人:上海派芬自动控制技术有限公司