专利名称：工程机械及其非电控液压泵的功率控制系统及控制方法
技术领域：
本发明涉及非电控液压泵，特别涉及一种非电控液压泵的功率控制系统和控制方法，并涉及采用该功率控制系统的工程机械。
背景技术：
由于非电控液压泵(如力士乐A11V075LRDS系列)性价比较高的原因，目前在小型挖掘机上得到了广泛的应用。为了达到节能的目的，在挖掘机的使用过程中一般会根据作业工况的不同而选择不同的发动机转速。但A11V075LRDS系列非电控液压泵仅有一条压力流量曲线(P-Q曲线)(如图2所示)，因此不同作业工况下，所述非电控液压泵的发动机与液压泵之间的功率匹配问题就成为核心。如图1所示，相关技术中，当发动机运转时，液压泵1将液压油从油箱通过P 口泵送到执行元件2，执行元件2在动作时将负载压力通过LS 口(反馈信号油)反馈至功率调节器3的B 口。功率调节器3根据B 口的压力从E 口及C 口输出信号油，其中来自C 口的信号油在液压泵1的D 口建立起压力将液压泵1的斜盘顺时针推动；来自E 口的信号油在液压泵1的F 口建立起压力将液压泵1的斜盘逆时针旋转，当D 口与F 口的压力平衡时液压泵1的斜盘保持一定角度输出相应的流量。图2是相关技术中的液压泵1的压力流量曲线。相关技术存在以下缺陷1.由于液压泵的吸收功率只与负载压力和流量乘积成正比，当实际工作中在发动机油门一定的情况下需要降低液压泵吸收功率进行低负载工作时(例如平整作业)，相关技术中的功率控制系统无法实现二次调整，因此达不到节能的目的。2.发动机在小油门工作时液压泵的吸收扭矩可能会大于发动机输出扭矩，造成发动机在低转速时可能出现熄火现象。
发明内容
本发明旨在提供一种改进的非电控液压泵的功率控制系统、功率控制方法，以及带有该控制系统的工程机械。本发明提供一种非电控液压泵的功率控制系统，包括功率调节器，该功率调节器与执行元件连接，并分别通过第一信号油通道和第二信号油通道连接所述非电控液压泵的第一信号油输入口和第二信号油输入口，以根据负载压力控制所述非电控液压泵的排量， 所述非电控液压泵的第二信号油输入口和所述非电控液压泵的输出口之间设置第三信号油通道，所述第三信号油通道设置有电控阀门，该电控阀门的控制端连接一个控制模块。优选地，所述控制模块包括感测单元，用于检测发动机的转速；存储单元，用于预置一个临界值；和控制单元，与所述感测单元连接，用于在所述感测单元输出的转速值小于所述临界值时，控制所述电控阀门打开，使第三信号油通道向所述非电控液压泵的第二信号油输入口输入信号油，参与对所述非电控液压泵排量的控制。优选地，所述控制单元还连接一个功率控制开关，用于手动控制所述电控阀门的状态。优选地，所述控制模块包括一个功率控制开关，用于手动控制所述电控阀门的状态。本发明还提供一种工程机械，包括非电控液压泵以及上述任一项中的功率控制系统。本发明还提供一种非电控液压泵的功率控制方法，该非电控液压泵包括第一工作模式和第二工作模式，所述非电控液压泵在所述第一、第二工作模式下具有不同的压力流量曲线；该功率控制方法包括如下步骤判断发动机的工作状态；根据发动机的工作状态，控制所述非电控液压泵切换至相应的工作模式下。优选地，所述判断发动机的工作状态的步骤包括检测发动机的转速，并将检测到的转速与一个预置的临界值比较。优选地，所述根据发动机的工作状态，控制所述非电控液压泵切换至相应的工作模式下的步骤包括当发动机的转速大于或等于所述临界值时，所述非电控液压泵切换至第一工作模式；当发动机的转速小于所述临界值时，所述非电控液压泵切换至第二工作模式。优选地，该功率控制方法还包括如下步骤提供一个功率调节器，该功率调节器与执行元件连接，并分别通过第一信号油通道和第二信号油通道连接所述非电控液压泵的第一信号油输入口和第二信号油输入口，以根据负载压力控制所述非电控液压泵的排量；提供一个第三信号油通道，该第三信号油通道设置于所述非电控液压泵的第二信号油输入口和所述非电控液压泵的输出口之间，所述第三信号油通道设置有电控阀门；其中，所述根据发动机的工作状态，控制所述非电控液压泵切换至相应的工作模式下的步骤包括根据发动机的工作状态，控制所述电控阀门关闭或打开，以使所述非电控液压泵切换至相应的工作模式下。优选地，所述根据发动机的工作状态，控制所述非电控液压泵切换至相应的工作模式下的步骤包括检测发动机的转速，并将检测到的转速与一个预置的临界值比较；当发动机的转速大于或等于所述临界值时，所述电控阀门关闭，所述非电控液压泵切换至所述第一工作模式；当发动机的转速小于所述临界值时，所述电控阀门打开，使所述第三信号油通道向所述非电控液压泵的第二信号油输入口输入信号油，参与对所述非电控液压泵排量的控制，所述非电控液压泵切换至所述第二工作模式。优选地，所述根据发动机的工作状态，控制所述非电控液压泵切换至相应的工作模式下的步骤包括根据发动机的工作状态，手动控制所述电控阀门关闭或打开，以使所述非电控液压泵切换至相应的工作模式。
与相关技术相比，本发明功率控制系统和控制方法能够在发动机轻载工作时，实现非电控液压泵吸收功率的二次调整，达到节能的目的。另外，本发明功率控制系统和方法，能够使得发动机在低转速时自动将液压泵的吸收扭矩降低(在转速一定的情况下扭矩与功率成正比)，防止发动机低速熄火，从而能延长发动机的使用寿命。
图1为相关技术中的非电控液压泵的功率控制系统的原理图。图2为相关技术中非电控液压泵的压力流量曲线。图3为本发明一些实施例中的非电控液压泵的功率控制系统的原理图。图4为本发明一些实施例中的非电控液压泵的压力流量曲线。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明做更进一步的说明。图3示出了本发明一些实施例中的非电控液压泵的功率控制系统的原理图。如图 3所示，该非电控液压泵的功率控制系统可包括功率调节器3，功率调节器3与执行元件2 连接，功率调节器3通过第一信号油通道4连接液压泵1的第一信号油输入口 D，并通过第二信号油通道5连接液压泵1的第二信号油输入口 F，以根据负载压力控制液压泵1的斜盘的角度，进而控制非电控液压泵的排量。液压泵1的第二信号油输入口 F和液压泵1的输出口 P之间设置第三信号油通道6，第三信号油通道6设置电控阀门7，电控阀门7的控制端连接一个控制模块8，用以实现非电控液压泵吸收功率的二次调整。控制模块8在一些实施例中可包括控制单元81、感测单元82和存储单元(图中未示出)。感测单元82用于实时检测发动机的转速，并依此判断发动机处于重载工作状态还是轻载工作状态。存储单元用于预置一个临界值。控制单元81与感测单元82连接，用于在感测单元82输出的转速值小于临界值时，控制电控阀门7打开，使第三信号油通道6向液压泵1的第二信号油输入口 F输入信号油，参与对液压泵1的斜盘的角度控制。在一些实施例中，感测单元82为转速传感器。在一些实施例中，控制单元81还可连接一个功率控制开关83，用于手动控制电控阀门7的状态。该功率控制开关83的状态改变时，控制单元81输出信号控制电控阀门7的状态翻转。因此，操作者可根据实际工况通过功率控制开关83选择液压泵1的吸收功率， 不但丰富了适用工况的能力，同时也节约了能源消耗，使得操作更加人性化。上述功率控制系统可以通过自动控制方式和手动控制方式实现非电控液压泵1 的二次功率控制。自动控制方式如下检测发动机的转速，与预置的临界值比较，当感测单元82检测到的发动机转速大于或等于存储单元中预置的临界值时，控制单元81停止向电控阀门7输出信号，使电控阀门7处于失电状态，因此电控阀门7的出口 Pl输出的压力为零，此时液压系统仅靠自身功率调节器3对液压泵1的吸收功率进行调整，调整原理和过程与相关技术相同，即当发动机运转时，液压泵1将液压油从油箱通过液压泵1的输出口 P泵送到执行元件2，执行元件2在动作时将负载压力通过LS 口反馈至功率调节器3的B 口。功率调节器3根据B 口的压力从E 口及C 口输出信号油，其中来自C 口的信号油通过第一信号油通道4在液压泵1的第一信号油输入口 D建立起压力按顺时针方向推动液压泵1的斜盘；来自E 口的信号油通过第二信号油通道5在液压泵1的第二信号油输入口 F建立起压力按逆时针方向推动液压泵1的斜盘，当两个信号油输入口 D和F的压力平衡时液压泵1的斜盘保持一定角度，输出相应的流量。此时，液压泵1工作于第一工作模式，液压泵1的压力流量曲线如图4中的曲线41所示。当感测单元82检测到的发动机转速小于存储单元中预置的临界值时，控制单元 81向电控阀门7输出信号，使电控阀门7处于得电状态，此时电控阀门7出口 Pl会输出设定压力值，此压力值直接加载到液压泵1的第二信号油输入口 F迫使液压泵1的斜盘逆时针旋转，直到液压泵1两个信号油输入口 D和F的压力平衡为止，此时液压系统除靠自身功率调节器3对液压泵1的吸收功率进行调整外，还受到电控阀门7出口压力的影响，即第三信号油通道6参与了对液压泵1的斜盘的角度控制，实现了液压泵功率的二次调整，此时， 液压泵1工作于第二工作模式，液压泵1的压力流量曲线如图4中的曲线42。手动控制方式如下当发动机处于大油门工作状态但需要液压泵小功率工作时，可通过操作功率控制开关83闭合，此时与功率控制开关83连接的控制单元81针脚被接地后处于低电平，控制单元81检测到此针脚为低电平时立即向电控阀门7输出信号，电控阀门7得电后，使第三信号油通道6接通，参与对液压泵1的斜盘的角度控制，使液压泵1工作于第二工作模式， 反之，将功率控制开关83断开，则可使液压泵1工作于第一工作模式，从而实现了根据操作者意愿进行功率控制的目的。一些实施例中，电控阀门7采用电磁阀。一些实施例中，控制模块8可以不包括功率控制开关83，只包括控制单元81、感测单元82和存储单元，这样可以根据发动机转速自动实现非电控液压泵1吸收功率的二次调離
iF. ο而在另外一些实施例中，控制模块8也可以不包括控制单元81、感测单元82和存储单元，只包括一个功率控制开关，该功率控制开关连接于电控阀门7的控制端，用于改变电控阀门7的状态，这样可以通过手动操作实现非电控液压泵1吸收功率的二次调整。可以理解地，一些实施例中，控制模块8可以采用其它用于测速的感测单元来检测发动机的转速。可以用控制单元81的内部存储单元或外接存储单元存储上述临界值。上述实施例中，该非电控液压泵的功率控制系统和控制方法以应用于斜盘式变量泵进行说明，通过对斜盘式变量泵的斜盘的角度控制以控制液压泵的排量，可以理解地，本发明非电控液压泵的功率控制系统和控制方法也可用于斜轴式变量泵。上述各种功率控制系统均可应用于包括非电控液压泵的工程机械，如挖掘机等。 并且，在一些实施例中，功率控制系统中用于控制电控阀门7的控制单元81可以采用该工程机械自身的可编程控制单元(Programmable Logic Controller, PLC)；在另外一些实施例中，控制单元81也可以采用一个独立的PLC;或者控制单元81也可以采用普通的微处理
ο以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种非电控液压泵的功率控制系统，包括功率调节器，该功率调节器与执行元件连接，并分别通过第一信号油通道和第二信号油通道连接所述非电控液压泵的第一信号油输入口和第二信号油输入口，以根据负载压力控制所述非电控液压泵的排量，其特征在于所述非电控液压泵的第二信号油输入口和所述非电控液压泵的输出口之间设置第三信号油通道，所述第三信号油通道设置有电控阀门，该电控阀门的控制端连接一个控制模块。
2.根据权利要求1所述的功率控制系统，其特征在于，所述控制模块包括感测单元，用于检测发动机的转速；存储单元，用于预置一个临界值；和控制单元，与所述感测单元连接，用于在所述感测单元输出的转速值小于所述临界值时，控制所述电控阀门打开，使第三信号油通道向所述非电控液压泵的第二信号油输入口输入信号油，参与对所述非电控液压泵排量的控制。
3.根据权利要求2所述的功率控制系统，其特征在于，所述控制单元还连接一个功率控制开关，用于手动控制所述电控阀门的状态。
4.根据权利要求1所述的功率控制系统，其特征在于，所述控制模块包括一个功率控制开关，用于手动控制所述电控阀门的状态。
5.一种工程机械，包括非电控液压泵，其特征在于，还包括权利要求1-4任一项所述的功率控制系统。
6.一种非电控液压泵的功率控制方法，该非电控液压泵包括第一工作模式和第二工作模式，所述非电控液压泵在所述第一、第二工作模式下具有不同的压力流量曲线；该功率控制方法包括如下步骤判断发动机的工作状态；根据发动机的工作状态，控制所述非电控液压泵切换至相应的工作模式下。
7.根据权利要求6所述的功率控制方法，其特征在于，所述判断发动机的工作状态的步骤包括检测发动机的转速，并将检测到的转速与一个预置的临界值比较。
8.根据权利要求7所述的功率控制方法，其特征在于，所述根据发动机的工作状态，控制所述非电控液压泵切换至相应的工作模式下的步骤包括当发动机的转速大于或等于所述临界值时，所述非电控液压泵切换至第一工作模式；当发动机的转速小于所述临界值时，所述非电控液压泵切换至第二工作模式。
9.根据权利要求6所述的功率控制方法，其特征在于，该功率控制方法还包括如下步骤提供一个功率调节器，该功率调节器与一执行元件连接，并分别通过第一信号油通道和第二信号油通道连接所述非电控液压泵的第一信号油输入口和第二信号油输入口，以根据负载压力控制所述非电控液压泵的排量；提供一个第三信号油通道，该第三信号油通道设置于所述非电控液压泵的第二信号油输入口和所述非电控液压泵的输出口之间，所述第三信号油通道设置有电控阀门；其中，所述根据发动机的工作状态，控制所述非电控液压泵切换至相应的工作模式下的步骤包括根据发动机的工作状态，控制所述电控阀门关闭或打开，以使所述非电控液压泵切换至相应的工作模式下。
10.根据权利要求9所述的功率控制方法，其特征在于，所述根据发动机的工作状态，控制所述非电控液压泵切换至相应的工作模式下的步骤包括检测发动机的转速，并将检测到的转速与一个预置的临界值比较； 当发动机的转速大于或等于所述临界值时，所述电控阀门关闭，所述非电控液压泵切换至所述第一工作模式；当发动机的转速小于所述临界值时，所述电控阀门打开，所述第三信号油通道向所述非电控液压泵的第二信号油输入口输入信号油，参与对所述非电控液压泵排量的控制，所述非电控液压泵切换至所述第二工作模式。
11.根据权利要求9所述的功率控制方法，其特征在于，所述根据发动机的工作状态， 控制所述非电控液压泵切换至相应的工作模式下的步骤包括根据发动机的工作状态，手动控制所述电控阀门关闭或打开，所述非电控液压泵切换至相应的工作模式。
全文摘要
本发明提供了一种工程机械及其非电控液压泵的功率控制系统及控制方法，该控制系统包括功率调节器，该功率调节器与执行元件连接，并分别通过第一信号油通道和第二信号油通道连接非电控液压泵的第一信号油输入口和第二信号油输入口，以根据负载压力控制非电控液压泵的排量，非电控液压泵的第二信号油输入口和非电控液压泵的输出口之间还设置第三信号油通道，第三信号油通道设置有电控阀门，该电控阀门的控制端连接一个控制模块。该工程机械包括非电控液压泵，非电控液压泵的功率控制系统采用上述系统。该控制方法包括判断发动机的工作状态；根据发动机的工作状态，控制所述非电控液压泵切换至相应的工作模式下。本控制系统和控制方法能够实现非电控液压泵功率的二次调整。
文档编号F04B49/00GK102536761SQ201110441939
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者冯坤鹏, 姚小奇, 陈赓 申请人:中联重科股份有限公司