工程机械的液压系统及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工程机械的液压系统及控制方法，更详细而言，涉及一种在具备多个 执行器的工程机械中，每个执行器分别具备栗/马达，各执行器借助于相应栗/马达的控 制而运转，各栗/马达从单一发动机接受提供动力并驱动的工程机械的液压系统及控制方 法。
【背景技术】
[0002] -般而言，工程机械的液压系统包括：发动机，其使得产生动力；主液压栗，其接 受传递发动机的动力并驱动，吐出工作油；多个执行器，其执行作业；操作部，其操作使得 所需的作业机的执行器运转；主控制阀，其根据操作部的操作而把要求的工作油分配给相 应执行器。
[0003] 操作部根据作业者操作的操作变位而形成要求值（流量），根据要求值，控制从液 压栗吐出的工作油的流量。操作部例如有操纵杆、踏板等。如上所述，把控制工作油的流量 称为液压系统的流量控制。
[0004] 另外，如要使工作油从主液压栗吐出，则应使得在栗中形成旋转扭矩。这种扭矩称 为栗扭矩。栗扭矩T通过栗容积与在工作油中形成的压力P之积进行计算。所述的栗容积 是栗的轴每旋转1圈吐出的工作油的油量。
[0005] 液压栗的容积可以因斜板的倾斜角度和发动机转速rpm而可变。斜板的倾斜角度 越小，容积越小，斜板的倾斜角度越大，容积越大。斜板的倾斜角度由相应液压栗的栗控制 部进行控制。另外，发动机转速rpm越快，流量越增加，发动机转速rpm越慢，流量越减小。 同理，发动机转速rpm越快，从主液压栗吐出的工作油的压力越增加，发动机转速rpm越慢， 从主液压栗吐出的工作油的压力越低。
[0006] 当要在作业负载未作用于执行器的状态下使得快速运转时，借助于栗控制部而控 制液压栗，使得流量增加。相反，在较大作业负载应用于执行器的状态下，为了与发动机的 有限扭矩相适应，借助于栗控制部而控制液压栗，使得吐出流量减小。如上所述，把控制在 液压栗中体现的栗扭矩的控制称为液压系统的马力控制。
[0007] 如上所述的以往所知的液压系统是液压栗把从1个或2个主栗吐出的工作油根据 主控制阀的控制而分配给各个执行器。即，从主控制阀吐出的工作油的压力在经由主控制 阀和各种阀门的过程中，必然会发生压力损失，存在能源效率低的问题。
【发明内容】
[0008] 技术课题
[0009] 因此，本发明要实现的技术课题的目的在于提供一种工程机械的液压系统及控制 方法，提供一种每个执行器具备有专用栗/马达的工程机械的液压系统，在液压系统中， 当要求多个执行器的运转时，在发动机的可用扭矩范围内，把将在各个栗/马达中体现的 扭矩除以既定比率，控制使得各栗/马达进行运转，使得能够防止发动机的熄火（engine stall)现象，稳定地运用液压系统。
[0010] 本发明的另一目的在于提供一种在工程机械的液压系统中，在以扭矩进行限制的 情况下，使得能够在各执行器运转速度间保持均衡的工程机械的液压系统。
[0011] 课题解决方案
[0012] 旨在达成所述技术课题的本发明的工程机械的液压系统可以包括：发动机扭矩 tau，其由发动机转速w输入到发动机扭矩图210而生成；第1容积指令bcmdl、bcmd2、......、 bcmdn，其由操作部120的要求值输入到要求-容积图220而生成；要求扭矩treq，其由多个 栗/马达40的压力Dpl、Dp2、……、Dpn乘以所述多个栗/马达40的容积bl、b2、……、bn 而生成；扭矩比率的扭矩常数a，其从所述发动机扭矩tau除以所述要求扭矩treq而生成； 第2容积指令bcmdjl、bcmdj2、......、bcmdjn，其由所述第1容积指令bcmdl、bcmd2、......、 bcmdn乘以所述扭矩常数a而生成；所述多个栗/马达40可以由最终生成的所述第2容积 指令bcmdjl、bcmdj2、......、bcmdjn控制。
[0013] 另外，如果所述发动机扭矩tau大于所述要求扭矩treq，则本发明的工程机械的 液压系统的所述扭矩常数a可以设定为1 (100% )值。
[0014] 另外，本发明的工程机械的液压系统可以还包括：各栗/马达的要求容积bjl、 bj2、......、bjn，其与各操纵杆的变位量相应；各栗/马达的转速wl、w2、......、wn;总要 求容积bt，其将在所述发动机转速w中所述各栗/马达的转速wl、w2、......、wn的比率 乘以所述各要求容积bjl、bj2、......、bjn，再加上所述各个要求容积bjl、bj2、......、bjn 而求得；对于要求流量的容积比率常数c，其从容积限制值bl除以总要求容积bt而生成； 决定常数d，其在所述扭矩常数a与所述容积比率常数c中选择较小值；及第2容积指令 bcmdjl、bcmdj2、......、bcmdjn，其由所述第 1 容积指令bcmdl、bcmd2、......、bcmdn乘以所 述决定常数d而生成；所述多个栗/马达40可以由最终生成的所述第2容积指令bcmdjl、bcmdj2、......、bcmdjn控制。
[0015] 另外，如果所述容积限制值bl大于所述总要求容积bt，则本发明的工程机械的液 压系统的所述容积比率常数c可以设定为1 (100% )值。
[0016] 旨在达成所述技术课题的本发明的工程机械的液压系统可以包括：发动机10,其 产生动力；多个栗/马达40,其兼具借助于所述发动机而进行驱动的液压栗作用和当执行 器内部的工作油借助于执行器的运动能或惯性能进行流动时产生旋转力而使得向所述发 动机10提供旋转力的液压马达作用；动力分配单元20,其把所述发动机10产生的动力分 配给所述多个栗/马达40 ;执行器70,其与所述各个栗/马达40对应地以液压方式连接， 借助于从所述栗/马达40吐出的工作油而运转；操作部120,其操纵所述执行器70的运转； 蓄压器80,其以补充栗30(ChargingPump)为媒介，以液压方式连接于所述多个栗/马达 40,存储及排出通过所述补充栗30供应的工作油；及控制部100,其根据所述操作部120的 操作，控制所述多个栗/马达40的工作油吐出流量。
[0017] 另外，本发明的工程机械的液压系统在所述多个栗/马达40中，还可以包括检测 从所述栗/马达40吐出的工作油的压力并提供给控制部110的压力传感器spl、sp2、……、 spn、以及检测所述各栗/马达40的斜板角度并提供给控制部110的斜板角传感器sql、 sq2、……、sqn;所述控制部100可以组合所述操作部120的操作信号、及所述压力传感器 信号和所述斜板角传感器信号，生成控制所述栗/马达40的斜板角的容积指令信号。
[0018] 旨在达成所述技术课题的本发明的工程机械的液压系统，在所述栗/马达40与蓄 压器80之间可以安装有止回阀单元50,使得工作油从蓄压器80向栗/马达40或执行器70 侧流动，或者相反地，使得工作油从栗/马达40或执行器70向蓄压器80侧流动；在所述栗 /马达40与补充栗30之间可以安装有安全阀60,当在所述栗/马达40或执行器70中形 成高于已设定压力的压力时，使得工作油的一部分向蓄压器80侧供应；及在所述补充栗30 与蓄压器80之间可以安装有补充安全阀90,在向所述蓄压器80补充的工作油的压力形成 高于已设定压力的压力时该补充安全阀90开放，使得工作油补充液压回路内的压力保持 在设定压力。
[0019] 旨在达成所述技术课题的本发明的工程机械的液压系统，在所述栗/马达40与蓄 压器80之间可以安装有止回阀单元50,使得工作油从蓄压器80向栗/马达40或执行器 70侧流动，或者相反地，使得工作油从栗/马达40或执行器70向蓄压器80侧流动。
[0020] 旨在达成所述技术课题的本发明的工程机械的液压系统，在所述栗/马达40与补 充栗30之间可以安装有安全阀60,当在所述栗/马达40或执行器70中形成高于已设定压 力的压力时，使得工作油的一部分向蓄压器80侧供应。
[0021] 另外，旨在达成所述技术课题的本发明的工程机械的液压系统控制方法涉及如下 工程机械，具有：多个栗/马达40,其兼具借助于发动机而进行驱动的液压栗作用和借助于 工作油而向所述发动机进一步提供旋转力的液压马达作用；执行器70,其与所述各个栗/ 马达40对应地以液压方式连接，借助于从所述栗/马达40吐出的工作油而运转；操作部 120,其操纵所述执行器70的运转；所述工程机械的液压系统根据所述操作部120的操作而 控制所述多个栗/马达40的工作油吐出流量；在所述工程机械的液压系统控制方法中，包 括：根据操作部120的变位，算出与所述操作部120对应的栗/马达40的要求扭矩tau值 的步骤；根据所述要求扭矩tau值设定所述栗/马达40的容积的第1容积指令生成步骤； 及在所述要求扭矩tau值小于发动机的可用扭矩t值的情况下，生成以与所述要求扭矩tau 值相应的第1容积指令值控制所述栗/马达40的斜板角的第2容积指令值，在所述要求扭 矩tau值大于发动机的可用扭矩t值的情况下，在所述发动机可用扭矩t值以下，生成控制 所述栗/马达40的斜板角的第2容积指令值的步骤。
[0022] 另外，本发明的工程机械的液压系统控制方法可以是，当同时操作多个所述操作 部120,所述各个要求扭矩tau值之和超过所述发动机的可用扭矩t值时，控制所述各个栗 /马达40的斜板角的第2容积指令值，在所述发动机的可用扭矩t值范围内，根据所述多个 要求扭矩tau值的比率进行分配。
[0023] 另外，旨在达成所述技术课题的本发明的工程机械的液压系统控制方法可以是， 生成与操作部120的变位量相应的驱动扭矩tau值，所述要求值提供给要求-容积图220， 根据要求-容积图220中提示的相对于要求值的栗/马达容积线图，生成栗/马达容积设 定用第1栗/容积指令，所述第1容积指令在驱动扭矩tau小于发动机可用扭矩t的情况 下，用作控制栗/马达40的容积指令bcmdj，在驱动扭矩tau大于发动机可用扭矩t的情 况下，用作在发动机可用扭矩t范围内控制栗/马达40的容积指令bcmdj。
[0024] 另外，本发明的工程机械的液压系统控制方法可以是，当同时操作