具有双发动机动力系统的装载的制造方法
【专利摘要】一种具有双发动机动力系统的装载机，属于工程机械设备，其特征是一个发动机为装载机行走提供动力，另一个发动机为装载机工作提供动力；所述双发动机动力系统包括第一发动机、第二发动机；第一发动机分别连接发电机和控制单元，第二发动机分别连接液压泵和控制单元。装载机行走装置动力系统采用串联式混合动力系统，发动机驱动发电机，所发电能一部分用于电动/发电机，另一部分储存到蓄电装置中，电动/发电机安装在装载机每个驱动轮上，在驱动装载机行走的同时，对制动能量进行回收。装载机工作装置液压传动部分由另一台发动机驱动，发动机直接与液压油泵相联，实现装载机铲掘及转向，在液压系统低负载工况时，发动机采用停缸节油措施。
【专利说明】具有双发动机动力系统的装载机
【技术领域】
[0001]本发明是涉及一种具有双发动机动力系统的装载机，它属于一种行走装置、工作装置由单独发动机驱动并且根据各自负载特点采取相应传动方式的工程机械设备。
【背景技术】
[0002]装载机是工程建设中常用的设备，在国民经济建设中发挥了重要的作用，
铲装过程是装载机最典型工况，一个作业循环由前进、铲装、后退、前进(动臂提升)、卸料、后退(动臂下降)这6个工作段组成，其作业工况负载复杂，外负载变化频繁，变化范围大，长期存在高油耗、高排放的问题。目前装载机绝大部分行走装置使用传统的液力机械传动。液力变矩器具有自动变速、减少振动和冲击、较好协调发动机与负载转矩，避免在某些极限工况下发动机负荷过大导致熄火，但液力变矩器传动效率通常较低，铲装工况时的效率甚至接近于零。传统装载机为了满足大负荷工作需求，需匹配具有一定后备功率的发动机，由于装载机负荷变化剧烈，在低负荷时发动机常工作在高油耗率区间，致使整机的油耗和排放性能变差，所以装载机采用混合动力技术既可以提高装载机的一次能源利用率问题减小发动机装机功率，优化发动机工作区间和能量回收，还可以实现取消液力变矩器，提高传动效率，所以混合动力装载机具有更明显节能优势。但混合动力装载机也存在以下几方面问题:
混合动力装载机的节能控制途径与混合动力汽车类似，但由于装载机工作时，需驱动行走装置和工作装置，在一个完整工作循环内负载特性和作业方式与混合动力汽车是有着显著差别的。以装载机特有的工作周期，负载特性和作业方式，使得混合动力装载机的能量管理十分复杂。
[0003]装载机行走装置和工作装置两部分功率消耗特性是不一样的。由一台发动机实现对装载机行走装置和工作装置的动力驱动，就不可避免会使发动机负荷率较低，燃油消耗率较高，较难实现发动机与负载的全局功率优化及各装置、各元件间局部优化。
[0004]
【发明内容】
:
本发明的目的是提供一种匹配装载机行走装置和传动装置动力输出特性的输出特性的双发动机动力配置，从而提高发动机工作负荷率，提高传动系统效率，实现发动机工作于经济高效区，具有较高经济性和排放性能的双发动机动力系统的装载机。
[0005]本发明的技术方案:装载机配置有两台发动机，分别为驱动行走装置的第一发动机和驱动工作装置的第二发动机，其中装配在第一发动机的第一转速传感器、第一冷却液温度传感器、第一机油温度传感器实时反馈第一发动机的转速、冷却液温度、机油温度至控制单元，控制单元再综合制动踏板、操纵杆位置信号和蓄电装置电容量信号决定第一发动机工作状态。第一发动机与发电机相联，第一发电机所发出电能提供其余电动/发电机，多余电能通过蓄电装置储存，电动/发电机通过减速装置与装载机驱动轮相联，构成装载机行走装置串联混合动力系统。该系统可实现第一发动机热机状态时，取消怠速，迅速启停；实现第一发动机工作在稳定转速，处于经济高效、低排放区域；装载机驱动轮直接由电动/发电机驱动，实现无极变速、缓和工作冲击、取消液力变矩器实现传动高效率、以及对装载机制动能量进行回收。
[0006]装载机的工作装置是由第二发动机实现驱动，油门控制开关决定第二发动机工作转速，第二发动机通过联轴器与液压泵的输入轴相联，液压泵的出油口与装载机液压装置相联，控制单元检测装载机液压装置的工作状态，当装载机液压装置处于小负荷工况时，控制单元发出指令实现第二发动机部分气缸停止工作，以提高第二发动机负荷率，从而提高第二发动机的燃油经济性。控制单元通过第二冷却液温度传感器、第二机油温度传感器、第二转速传感器实时检测第二发动机冷却液温度、机油温度及转速，当第二发动机热机怠速时，控制单元发出指令实现第二发动机怠速时部分气缸停止工作，提高发动机怠速燃油经济性。当液压装置处于大负荷工况时，控制单元发出指令实现第二发动机全部气缸工作，以满足装载机工作装置对动力性的要求。
[0007]本发明具有下述有益效果:
1、采用两台发动机，分别单独驱动装载机行走装置、工作装置。在满足装载机行走装置、工作装置动力性前提下，利于减小单台发动机装机功率，提高发动机负荷率，提高整机燃油经济性。
[0008]2、在装载机行走装置采用串联式混合动力方式传送，其发动机可以连续运转在最大有效功率点，转速稳定，利于发动机工作在经济高效区，采用电动/发电机驱动装载机驱动轮，易于实现无极变速、缓和冲击，利用电动机抗过载能力克服装载机行走时短时峰值负载，在装载机制动时，发电/电动机可工作在发电机状态实现制动能量回收。以蓄电装置的电容量为主要判断依据，控制单元可使实现行走装置发动机热机状态时的启停控制，最大限度减小燃油消耗。
[0009]3、在工作装置中，其发动机选择充分考虑工作装置的动力性，所以应有较大功率储备，在该专利中，当装载机空铲下降等小负荷工况及工作装置驱动发动机热机怠速时，发动机部分气缸停止工作，在大负荷时，发动机全部气缸工作，从而满足工作装置动力性前提下，利于发动机工作在燃油高效区，提高整机燃油经济性。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明实施例的双发动机动力系统结构示意图。
[0011]图中，1、驱动轮；2、减速装置；3、电动/发电机；4、制动踏板；5、操纵杆；6、第一冷却液温度传感器；7、第一机油温度传感器；8、第一发动机；9、第二发动机；10、第二冷却液温度传感器；11、第二机油温度传感器；12、第二转速传感器；13、液压泵；14、液压装置；15、油门控制开关；16、行走速度控制踏板；17、蓄电装置；18、控制单元；19、发电机；20、第一转速传感器。
[0012]【具体实施方式】:
以下结合附图对本发明进一步进行说明:
图1所示，双发动机动力系统装载机整机动力驱动路线分为两个部分:其一，第一发动机8、发电机19、蓄电装置17、电动/发电机3、驱动轮1、制动踏板4、前进/后退档位操纵杆5、行走速度控制踏板16、控制单元18组成装载机行走装置驱动系统。
[0013]其二，第二发动机9、液压泵13、液压装置14、第二发动机9的油门控制开关15、控制单元18组成装载机工作装置驱动系统。
[0014]在装载机行走装置驱动系统中，第一发动机8的转速、冷却液温度、机油温度值通过第一转速传感器20、第一冷却液温度传感器6、第一机油温度传感器7反馈给控制单元18，控制单元18再综合制动踏板4、操纵杆5位置信号和蓄电装置17电容量信号决定第一发动机8工作状态。
[0015]在第一发动机8冷启动时，控制单元18检测第一发动机8冷却液温度、机油温度，若未达到设定温度，第一发动机8只允许怠速运转预热，达到设定温度后，控制单元18控制第一发动机8转速至工作转速，装载机行走装置开始工作，第一发动机8工作时转速恒定，带动发电机19发电，其部分电能供给电动/发电机3，多余电能存储于蓄电装置17中，电动/发电机3通过减速装置2与装载机驱动轮I相联，构成装载机行走装置串联式混合动力传动系统。
[0016]控制单元18实时采集制动踏板4、前进/后退档位操纵杆5、行走速度控制踏板16位置及开度信号，控制电动/发电机3工作，实现装载机行走方向及速度控制，当制动踏板4制动时，电动/发电机3工作于发电机状态，所发电能储存于蓄电装置17中，实现制动能量回收。控制单元18采集第一发动机8冷却液温度、机油温度信号，当判断第一发动机8处于热机状态时，通过采集蓄电装置17的电容量信号，当电容量达到设定上限值时，控制单元18关闭第一发动机8，当电容量降到设定下限值时，控制单元18迅速启动第一发动机8至工作转速。
[0017]在装载机工作装置驱动系统中，装载机工作装置是由第二发动机9实现驱动，油门控制开关15决定第二发动机9工作转速，第二发动机9通过联轴器与液压泵13的输入轴相联，液压泵13的出油口与装载机液压装置14相联，控制单元18检测装载机液压装置14的工作状态，当装载机液压装置14系统处于小负荷工况时，控制单元18发出指令实现第二发动机9部分气缸停止工作，以提高第二发动机9负荷率，从而提高第二发动机的燃油经济性。控制单元18通过第二冷却液温度传感器10、第二机油温度传感器11、第二转速传感器12实时检测第二发动机的冷却液温度、机油温度及转速，当第二发动机的冷却液温度、机油温度值达到设定值后，即第二发动机处于热机状态，当油门控制开关15开度信号为“O”时，即第二发动机9怠速，控制单元18发出指令实现第二发动机9部分气缸停止工作。液压装置的系统处于大负荷工况时，控制单元18发出指令实现第二发动机全部气缸工作，以满足装载机工作装置对动力性的要求。
[0018]本实施例中蓄电装置包括电池、超级电容。
[0019]所述的液压装置为缺少动力元件(即液压泵)的液压系统。(完整的液压系统由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件(附件)和液压油五个部分组成(公知内容，省略描述)。
[0020]本实施例中所述的控制单元采用三菱FX2N-64MR可编程控制器。
【权利要求】
1.具有双发动机动力系统的装载机，其特征是一个发动机为装载机行走提供动力，另一个发动机为装载机工作提供动力。
2.根据权利要求1所述的一种具有双发动机动力系统的装载机，其特征是所述双发动机动力系统包括驱动行走装置的第一发动机、驱动工作装置的第二发动机；第一发动机分别连接发电机和控制单兀，安装在第一发动机的第一转速传感器、第一冷却液温度传感器、第一机油温度传感器实时反馈第一发动机的转速、冷却液温度、机油温度至控制单元，控制单元再综合制动踏板、操纵杆位置信号和蓄电装置电容量信号决定第一发动机的工作状态； 发电机所发出电能提供电动/发电机，多余电能通过蓄电装置储存，电动/发电机通过减速装置与装载机驱动轮相联； 第二发动机分别连接液压泵和控制单元；油门控制开关决定第二发动机工作转速，液压泵的出油口与装载机液压装置相联，控制单元检测装载机液压工作装置的工作状态，当装载机液压工作装置处于小负荷工况时，控制单元发出指令实现第二发动机部分气缸停止工作，以提高第二发动机负荷率，从而提高第二发动机的燃油经济性；控制单元通过第二冷却液温度传感器、第二机油温度传感器、第二转速传感器实时检测第二发动机的冷却液温度、机油温度及转速，当第二发动机热机怠速时，控制单元发出指令实现第二发动机怠速时部分气缸停止工作，提高第二发动机怠速燃油经济性；当液压工作装置处于大负荷工况时，控制单元发出指令实现第二发动机全部气缸工作，以满足装载机工作装置对动力性的要求。
3.按照权利2所述具有双发动机动力系统的装载机，其特征在于装载机行走装置单独由发动机驱动装载机行走，当装载机制动时，电动/发电机工作在发电机状态，对装载机制动能量进行回收，所发电能由蓄电装置储存。
4.按照权利2所述具有双发动机动力系统的装载机，其特征在于装载机工作装置单独由发动机驱动，液压泵输入轴与发动机输出轴相联，液压泵的出油口与装载机液压装置相联。
5.按照权利2所述具有双发动机动力系统的装载机，其特征在于控制单元通过冷却液温度传感器、机油温度传感器实时检测发动机冷却液温度、机油温度，当冷却液温度、机油温度达到预设值后，即判断当发动机处于热车状态时，控制单元实时检测蓄电装置电容量信号，当蓄电装置电容量达到上限值时，控制单元实现发动机停止工作，当蓄电装置容量达到下限值时，控制单元实现发动机直接启动至工作转速。
【文档编号】B60K5/08GK104385896SQ201410512114
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】杨敬, 权龙 , 许小庆, 王成宾, 张晓俊 申请人:太原理工大学