一种挖掘机功率匹配方法及系统与流程

本发明涉及一种挖掘机功率匹配方法及系统，属于液压挖掘机技术领域。

背景技术：

现有挖掘机功率匹配系统，对于机械式发动机，只有一条额定的扭矩或功率曲线，对于电喷式发动机，则按负载轻重不同分重载、经济、轻重设置不同的扭矩或功率曲线，负载越轻的模式，数值越低，以提高不同负载时发动机的燃油经济性。这三条曲线在同一转速下的扭矩或功率是不同的。

对于发动机来说，在某转速下只有一个负载功率或扭矩的经济性是最好的，只要发动机的负载一定，性能最好的转速点和扭矩点就只有一个。在上述多条性能曲线的情况下，在发动机的某一转速时，肯定有一条曲线的设置值比另两条曲线的设置值要优，且还不一定是最优的值。所以，根据负载轻重不同设置多条扭矩或功率曲线虽然比机械式发动机的单一100％性能曲线经济性要好，但也只有很有限的提升。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种挖掘机功率匹配方法及系统，从而使发动机根据负载的大小使用最佳的转速、使用最佳的扭矩，让发动机工作在对应于该负载阶段时最佳的性能点上，这样能使燃油经济性得到很大的提升。

本发明的技术方案：一种挖掘机功率匹配方法，包括以下步骤：

(1)首先设置挖掘机各动力模式各工作档位下各工作阶段的额定负载功率需求，然后根据负载功率计算主泵的功率需求，再根据主泵的功率需求及发动机附件的功率需求匹配主泵与发动机的功率，再根据发动机油耗图确定该工况下的发动机转速，使发动机工作在低油耗区；

(2)根据主泵的功率需求及确定的发动机转速计算该工况下的主泵的额定控制电流，使主泵的功率与负载匹配，同时根据主泵的功率需求及发动机附件等的功率需求计算主泵的扭矩需求和附件扭矩需求；

(3)根据确定的转速下的主泵的扭矩需求和发动机附件的扭矩需求设置电喷发动机在该转速下的额定扭矩值，并最终得到一条最佳扭矩曲线，要求发动机厂家在发动机控制器的程序中增设上述最佳扭矩曲线，挖掘机在进行功率匹配时，在各动力模式下发动机皆使用上述最佳扭矩曲线。

上述方法中，在操作手柄无动作时，只给一基础电流，起到一定的节能效果；若有动作，使用500～1000ms的时间提升泵比例电磁阀的控制电流到额定电流，以避免动作初始瞬间掉速过大。

上述方法中，发动机上的主机控制器根据有关传感器的数据判断当前工况下的工作处于哪个阶段，主机控制器从发动机控制器读取发动机实时扭矩百分比与该工况下工作阶段的最佳扭矩相比，若大于最佳扭矩则减小泵电流以减小负载，使实时扭矩等于最佳扭矩，避免发动机过载。

上述方法中，若发动机实时扭矩百分比小于最佳扭矩，且泵压力大于起调压力，则增加泵电流，使实时扭矩达到最佳扭矩；若泵压力小于起调压力，则不调整。

同时，本发明还提供一种用于实现上述方法的挖掘机功率匹配系统，包括主机控制器，所述主机控制器通过导线与发动机总成、仪表总成、工作档位拨盘、动作阶段检测传感器组、泵一压力变送器、泵二压力变送器及主泵上的比例电磁阀相连接；所述发动机总成通过联轴器与主泵相连接，在主泵上设置有泵一压力变送器和泵二压力变送器，所述主泵通过液压油路与负载相连。

上述挖掘机功率匹配系统中，所述发动机总成与发动机控制器连接。

上述挖掘机功率匹配系统中，所述仪表总成通过控制线与模式选择键连接。

由于采用上述技术方案，本发明的优点在于：本发明根据挖掘机各动力模式各工作档位下各工作阶段的额定负载功率需求来计算泵功率需求，再根据泵功率需求及发动机附件等的功率需求，匹配泵与发动机的功率，再根据发动机油耗图确定该工况下的发动机转速，使发动机工作在低油耗区；然后根据泵功率需求及确定的发动机转速计算该工况下的泵额定控制电流，使泵的功率与负载匹配，同时根据泵功率需求及发动机附件等的功率需求计算泵的扭矩需求和附件扭矩需求；最后根据确定的转速下的泵扭矩需求和发动机附件等的扭矩需求设置电喷发动机在该转速下的额定扭矩值，并最终得到一条最佳扭矩曲线，要求发动机厂家在其控制中增设上述最佳扭矩曲线，在进行功率匹配时，挖掘机各动力模式下发动机皆使用上述最佳扭矩曲线。因此，本发明能使发动机根据负载的大小使用最佳的转速、使用最佳的扭矩，让发动机工作在对应于该负载阶段时最佳的性能点上，这样能使燃油经济性得到很大的提升。

附图说明

图1为本发明的挖掘机功率匹配系统的结构示意图；

图2为本发明的挖掘机功率匹配方法的流程图。

附图标记说明：1-主机控制器，2-电控发动机，3-仪表总成，4-工作档位拨盘，5-动作阶段检测传感器组，6-泵一压力变送器，7-泵二压力变送器，8-泵比例电磁阀，9-负载，10-发动机控制器，11-模式选择键，12-主泵。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的实施例：本发明的挖掘机功率匹配系统的结构示意图如图1所示，包括主机控制器1，所述主机控制器1通过导线与电控发动机2、仪表总成3、工作档位拨盘4、动作阶段检测传感器组5、泵一压力变送器6、泵二压力变送器7及主泵12上的泵比例电磁阀8相连接；所述电控发动机2通过联轴器与主泵12相连接，同时电控发动机2与发动机控制器10连接，在主泵12上设置有泵一压力变送器6和泵二压力变送器7，所述主泵12通过液压油路与负载9相连；所述仪表总成3通过控制线与模式选择键11连接。

采用上述挖掘机功率匹配系统进行挖掘机功率匹配时，可采用以下步骤进行：

(1)首先设置模式选择键11在各模式下、工作档位拨盘4在各工作档位下的各工作阶段的额定负载功率需求，比如：经济模式，8档，挖掘阶段设置为160KW，然后进一步计算得到主泵12需向电控发动机2索取的功率需求为168KW，向厂家索取风扇、空调压缩机等发动机附件的总功率为20KW，此时电控发动机2的负载功率为188KW，根据发动机油耗图确定该工况下的电控发动机2的最经济转速为1700转/分钟，使电控发动机2工作在低油耗区；

(2)根据主泵12的功率需求168KW及确定的电控发动机2的转速1700转/分钟，计算得该工况下主泵12上的泵比例电磁阀8的额定控制电流为565mA，使主泵12的功率与负载9匹配，同时根据主泵12的功率需求及发动机附件等的功率需求计算主泵12的扭矩需求为944Nm，附件扭矩需求95Nm；

(3)根据确定的电控发动机2的转速下，主泵12的扭矩需求和发动机附件的扭矩需求得到电控发动机2在该转速下的额定扭矩值为1039Nm，同样，设置其它各工况下的功率，算得对应转速下的扭矩值，把各扭矩值连起来得到一条最佳扭矩曲线，在进行功率匹配时，挖掘机在模式选择键11选择的各模式下电控发动机2皆使用上述最佳扭矩曲线。

(4)与发动机厂家沟通，为发动机控制器10的程序增加一条上述最佳扭矩控制曲线；

(5)设置一个各动力模式各工作档位各工作阶段下的发动机转速与泵控制电流值表格；

(6)主机控制器1的程序设置为不管在什么模式、档位、工作阶段，都向发动机控制器10发出调用上述最佳扭矩曲线的指令；

(7)主机控制器1根据模式选择键11通过仪表总成3传来的模式选择信号、工作档位拨盘4传来的档位选择信号及根据动作阶段检测传感器组5检查到的工作阶段信号，调用相应的转速和电流值控制发动机2的转速及泵比例电磁阀8的电流。

(8)主机控制器1设置在操作手柄无动作时，只给一基础电流，起到一定的节能效果，若有动作，使用500～1000ms的时间提升泵比例电磁阀8的控制电流到额定电流，以避免动作初始瞬间掉速过大。

(9)主机控制器1根据动作阶段检测传感器组5检测到的数据判断当前工况下的工作处于哪个阶段，主机控制器1从发动机控制器10读取发动机2的实时扭矩百分比与该工况下工作阶段确定的转速下的最佳扭矩值相比，若大于最佳扭矩则减小泵比例电磁阀8的电流以减小负载，使实时扭矩等于最佳扭矩，避免发动机2过载。

若实时扭矩百分比小于最佳扭矩，且泵一压力变送器6或泵二压力变送器7检测到的压力大于起调压力，则增加泵比例电磁阀8的电流，使实时扭矩达到最佳扭矩；若小于起调压力，则不调整。