液压装置的过热防止系统的制作方法
【专利摘要】本发明的液压装置的过热防止系统包括：液压泵，其使驱动器驱动；发动机，其与液压泵连接，并使液压泵工作；泵控制器，其控制液压泵；电磁比例减压阀，其连接于泵控制器，控制液压泵的最大设置转矩；温度传感部，其感知对发动机中发生的热进行冷却的冷却液和使驱动器工作的工作油的温度；及控制部，其根据基于温度传感部所测量的温度的温度信息与预先设置的基准温度的差异，控制发动机及电磁比例减压阀中的至少一个。
【专利说明】液压装置的过热防止系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及液压装置的过热防止系统（System for preventing over-heating of Hydraul ic assembly )，更详细而言，涉及一种旨在防止诸如挖掘机的工程机械中采用的液 压装置的过热的系统。
【背景技术】
[0002] -般而言，诸如挖掘机的工程机械具备用于行驶或驱动各种作业装置的多个驱动 器。多个驱动器借助从由发动机驱动的可变容量型液压泵吐出的工作油而被驱动。
[0003] 如果以挖掘机为例进行更具体说明，在挖掘机的操纵杆及各种行驶操作装置的液 压控制线路中，各配备有压力传感器。当使用者操作操纵杆及各种行驶操作装置时，压力传 感器认知由该动作产生的信号，传送给控制部，控制部利用压力传感器值，把与此相应的信 号，即，把电流量输出到电磁比例控制阀（EPPR)。电磁比例控制阀控制工作油的开度量，因 而从液压泵吐出的油量得到调节。
[0004] 这种液压式挖掘机中的装备过热对装备损伤产生致命影响。以往，装备控制器感 知发动机冷却液温度与工作油温度，如果进入过热状态，则为了保护发动机及装备，发动机 强制降低到最小转数，泵转矩通过动力抵挡控制电流值强制降低到最小转矩。
[0005] 发生过热后，只执行措施控制，并为了保护发动机及装备，使发动机转数及泵转矩 降低到最低值，因此，直到过热温度条件解除之前无法进行作业。即，在作业区中，由于冷却 系统性能低下及污染等，无法事先应对冷却系统性能低下。
[0006] 在极少数作业中，无法应对由于冷却系统设计值以上的过载作业而发生过热和在 一部分极限地区因环境条件而发生过热，或虽然有为了满足一部分作业区条件而保护冷却 性能的方法，但因成本上升及能耗上升而发生燃油效率低下的问题。
【发明内容】
[0007] 要解决的技术问题
[0008] 本发明是当以设计值以上的过载状态进行连续运转，或始料未及的环境温度过高 时，或意外发生冷却效率低下时，防止导致作业中断或使得实现最小化，增大装备运行率， 使发动机/装备损伤实现最小化，实现节能及提高作业性。
[0009] 解决问题的技术方案
[0010] 旨在达成所述课题的本发明一个实施例的液压装置的过热防止系统包括：液压 泵，其使驱动器驱动；发动机，其与液压泵连接，并使液压泵工作；泵控制器，其控制液压 泵；电磁比例减压阀，其连接于泵控制器，控制液压泵的最大设置转矩；温度传感部，其能 够测量对发动机中发生的热进行冷却的冷却液的温度、使所述驱动器工作的工作油的温 度、发动机吸气空气温度中的一个以上；及控制部，其根据基于温度传感部所测量的温度的 温度信息与预先设置的基准温度的差异，控制发动机及电磁比例减压阀中的至少一个。
[0011] 另外，控制部可以基于以预先设置的基准温度为基准对温度信息进行正规化 (normalized)的正规化温度信息执行控制，其中，对温度传感部测量的冷却液温度、工作油 温度、发动机吸气空气温度中的两个以上进行正规化，生成正规化温度信息。
[0012] 另外，正规化温度信息可以包括冷却液正规化温度、工作油正规化温度、发动机吸 气空气正规化温度。
[0013] 另外，控制部可以根据正规化温度信息，控制液压泵的转矩，根据正规化温度信息 中的正规化最大温度，控制液压泵的转矩，正规化最大温度可以是冷却液正规化温度与工 作油正规化温度中较大的值(MAX)。另外，控制部可以根据正规化最大温度，线性地降低泵 的转矩，控制液压泵的转矩，或根据正规化最大温度，阶段性地降低泵的转矩，控制液压泵 的转矩。
[0014] 另外，控制部可以基于正规化温度信息，根据过热状态降低液压泵转矩的上升倾 斜度，控制液压泵的转矩，可以根据正规化温度信息中的正规化最大温度，阶段性地降低液 压泵转矩的上升倾斜度，控制液压泵的转矩。
[0015] 另外，控制部可以根据正规化温度信息，控制发动机的转数，根据正规化温度信息 中的正规化最大温度，控制发动机的转数，正规化最大温度可以是冷却液正规化温度与工 作油正规化温度中较大的值(MAX)，可以根据正规化最大温度，阶段性地降低发动机的转 数，控制发动机的转数。
[0016] 发明效果
[0017] 本发明的效果如下。
[0018] 第一，能够防止装置过热导致的损伤。
[0019] 第二，能够最小化作业中断，提高作业效率。
[0020] 第三，能够使装备运行率增加，最小化装备损伤，同时，节省供应的能源。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1是本发明的液压装置的过热防止系统的框图，
[0022] 图2是温度正规化的流程图，
[0023] 图3是显示本发明的液压装置的过热防止系统的泵转矩降低线性控制的图表，
[0024] 图4是显示本发明的液压装置的过热防止系统的泵转矩降低阶段控制的图表，
[0025] 图5及图6是显示本发明的液压装置的过热防止系统的泵响应性控制的图表，
[0026] 图7是显示本发明的液压装置的过热防止系统的发动机转数降低控制的图表。
[0027] 符号说明
[0028] 10-液压泵，11-斜盘，20-发动机，30-泵控制器，40-电磁比例减压阀，50-温度传 感部，52-第一温度传感器，54-第二温度传感器，60-控制部，70-监视器。
【具体实施方式】
[0029] 本发明可以施加多种变更，可以具有多个实施例，在附图中举例图示特定实施例， 通过详细的说明，对其进行详细说明。但是，这并非要将本发明限定于特定的实施形态，应 理解为包括本发明的思想及技术范围中包含的所有变更、均等物乃至代替物。
[0030] 在说明本发明的过程中，当判断认为对相关公知技术的具体说明可能会不必要地 混淆本发明要旨时，省略对其的详细说明。另外，在本说明书的说明过程中使用的数字(例 如第一、第二等）只不过是用于区别一个构成要素与其它构成要素的识别记号。
[0031] 另外，在本说明书中，在提到一个构成要素与其他构成要素"连接"或"接入"等时， 应理解成所述一个构成要素既可以与其他构成要素直接连接或直接接入，但只要不存在特 别相反的记载，也可以在中间介入其他构成要素进行连接或接入。
[0032] 下面参照附图，对本发明的液压装置的过热防止系统进行详细说明。
[0033] 图1是本发明的液压装置的过热防止系统的框图。
[0034] 如图1所示，本发明的液压装置的过热防止系统包括：液压泵10,其使驱动器驱 动；发动机20,其与液压泵10连接，并使液压泵10工作；泵控制器30,其控制液压泵10 ;电 磁比例减压阀40,其连接于泵控制器30,控制液压泵10的最大设置转矩；温度传感部50， 其检测对发动机20中发生的热进行冷却的冷却液和使驱动器工作的工作油的温度；及控 制部60,其从温度传感部50接收温度信息，对发动机20进行控制，对电磁比例减压阀40进 行控制。
[0035] 调节诸如挖掘机的工程装备的操纵杆或各种行驶操作装置（图中未示出），借助于 使用者的操作而把电信号传递给液压装置。传递的电信号使工作油在借助于发动机20而 运行的液压泵10中流动。工作油通过MCV使驱动器工作。为了控制工作油的流量，在液压 泵10中具备斜盘11，在斜盘11上连接有泵控制器30。泵控制器30不仅控制工作油的流 量，还执行马力控制、动力换档控制功能。
[0036] 控制部60控制电磁比例控制阀40,控制用于使液压泵10工作的发动机20。另外， 以第一温度传感器52与第二温度传感器54测量的温度为基础，执行泵转矩降低控制、泵响 应性控制、发动机转数控制。
[0037] 第一温度传感器52测量用于防止发动机过热的冷却装置的冷却液的温度。第二 温度传感器54测量在液压泵10中流动的工作油的温度。
[0038] 下面参考图2,观察本发明的液压泵的过热防止系统的温度正规化过程。
[0039] 图2是温度正规化的流程图。
[0040] 一般的过热基准以冷却液温度、工作油温度为基准进行区分。就各温度而言，控制 部60感知加装于各部位的温度传感器测量的温度，并以预先设置的过热基准温度为100% 基准进行正规化。由于对液压装置产生消极影响的冷却液的温度与工作油的温度互不相 同，因比热的差异而导致的温度增加率不同，所以，通过第一、第二温度传感器52、54测量 的温度需经过正规化过程，在正规化的温度中，寻找对液压装置产生影响的正规化温度。
[0041] 在通过温度正规化而寻找对液压装置产生影响的正规化温度方面，不仅考虑冷却 液温度、工作油温度，还会考虑发动机吸气空气温度（CAC温度)，以下只考虑冷却液温度与 工作油温度这2种，对温度正规化进行更具体说明。通过第一温度传感器52测量的冷却 液的温度是把可变温度内的最大值设置为100%，换算成冷却液正规化温度（％)。另外，利用 相同方法，通过第二温度传感器54测量的工作油的温度是把可变温度内的最大值设置为 100%，换算成工作油正规化温度（％)。然后，在冷却液及工作油正规化温度（％)中，把较大的 值(MAX)采纳为对液压装置产生影响的正规化最大温度（％)。例如，假定冷却液的可变温度 范围为0°C?100°C，假定工作油的可变温度范围为10°C?110°C时，经过把各可变温度范 围换算成百分数的正规化过程（即，冷却液温度l〇〇°C为100%，工作油温度110°C为100%) 后，把第一温度传感器52及第二温度传感器54各自测量冷却液温度及工作油温度分别换 算为正规化温度（％)。当假定如上示例的冷却液和工作油的可变温度范围时，如果测量的冷 却液温度为70°C，测量的工作油温度为90°C，那么，冷却液正规化温度（％)为70%，工作油正 规化温度（％)为80%，作为其中较大值（MAX)的工作油正规化温度（％)，即，80%成为正规化 最大温度（％)。
[0042] 控制部60对通过第一温度传感器52和第二温度传感器54测量的温度进行正规 化，冷却液及工作油的最大值由使用者在控制部60预先设置。在液压装置工作中实时测 量由第一温度传感器52和第二温度传感器54测量的温度，测量的温度信息传送给控制部 60。接受温度信息传送的控制部60为了防止液压装置过热而执行泵转矩降低控制、泵响应 性控制、发动机转数降低控制。下面分别对其进行观察。
[0043] 图3是显示本发明的液压装置的过热防止系统的泵转矩降低线性控制的图表，图 4是显示本发明的液压装置的过热防止系统的泵转矩降低阶段控制的图表。
[0044] 在控制部60执行泵转矩降低控制的方法中，本发明的液压装置的过热防止系统 根据正规化的温度，执行线性控制或阶段控制。首先，如图3所示的泵转矩降低线性控制是 假定预先设置的最大转矩值为100%，根据图2中执行的正规化最大温度，降低泵转矩。在正 规化最大温度的94%之前，无性能下降地保持设置的最大转矩值，直到达到正规化最大温 度之前，通过线性降低泵转矩，降低液压动力，防止因过载而过热或实现最小化。另外，当正 规化温度达到100%时，把泵转矩降低为最低转矩，保护装备及发动机。
[0045] 泵转矩降低阶段控制是把预先设置的泵最大转矩值假定为100%，取既定时间的正 规化最大温度值，分阶段地降低泵转矩的方式。作为应用示例，是从正规化最大温度94%开 始，每增加2%时，将泵转矩减小3?5%的方式。当正规化最大温度达到100%时，如图4所 示，把泵转矩降低为最低转矩。
[0046] 下面对用于防止液压装置过热的泵响应性控制进行考查。
[0047] 图5是显示本发明的液压装置的过热防止系统的不同时间下泵响应性控制的图 表。泵响应性控制是一种在无负载时把泵转矩降低到最低转矩的状态下，当负载增加时，变 更从泵最低转矩到最大转矩的上升倾斜度，降低液压输出及施加于发动机的负载的方式的 控制。如图5所示，在防止过热进入条件之前保持快速（Fast)模式，如果到达防止过热控 制区间，则把泵转矩响应性从快速模式降低为标准（Normal)模式、从标准模式降低到缓慢 (Slow)模式。即，控制部降低为了动力换档控制而流动的电流的变化量，对泵转矩响应性执 行控制。
[0048] 图6是显示根据正规化最大温度而分阶段地构成泵转矩响应性控制模式的示例 的图表。保持快速模式，当正规化最大温度为94%以上时，把泵转矩响应性从快速模式降低 为标准模式并保持，当为97%以上时，从标准模式降到缓慢模式。
[0049] 最后，控制部与发动机连接，执行发动机转数降低控制。图7是本发明的液压装置 的过热防止系统的发动机转数降低控制图表。该控制方式是以每次50rpm地阶段性地降低 各正规化最大温度的发动机转数，同时防止过热或使过热实现最小化。即，将发动机转数保 持在最大rpm值时，如果正规化最大温度达到94%，则降低发动机转数，使得比最大rpm低 50rpm。之后，如果正规化最大温度达到97%，则阶段性地再次降低发动机转数，使得比最大 rpm低lOOrpm。之后，如果正规化最大温度达到100%，控制部则控制发动机，使得把发动机 转数降低到最小。这种发动机转数降低控制与前述泵转矩控制方式相比，在防止发动机冷 却液过热方面更有效。
[0050] 本发明的液压装置的过热防止系统在通过控制部判断为过热状态时，在系统内安 装的监视器上显示温度上升导致的过热状态，使使用者能够立即采取措施。
[0051] 结果，就本发明的液压装置的过热防止系统而言，如果进入过热状态，则为了保护 发动机及装备，不是将发动机的转数降低为最小转数，将泵转矩强制为最小转矩，而是根据 冷却液及工作油的温度上升，阶段性或线性地控制发动机转数、泵响应性、泵转矩，不同于 以往直到过热温度条件解除之前无法作业，使得能够进行既定水平的作业，因而是能够提 高作业效率、节约能源的系统。
【权利要求】
1. 一种液压装置的过热防止系统，其特征在于，包括： 液压泵，其使驱动器驱动； 发动机，其与所述液压泵连接，并使所述液压泵工作； 泵控制器，其控制所述液压泵； 电磁比例减压阀，其连接于所述泵控制器，控制所述液压泵的最大设置转矩； 温度传感部，其能够测量对所述发动机中发生的热进行冷却的冷却液的温度、使所述 驱动器工作的工作油的温度、发动机吸气空气温度中的一个以上；及 控制部，其根据基于所述温度传感部所测量的温度的温度信息与预先设置的基准温度 的差异，控制所述发动机及所述电磁比例减压阀中的至少一个。
2. 根据权利要求1所述的液压装置的过热防止系统，其特征在于， 所述控制部基于以所述预先设置的基准温度为基准对所述温度信息进行正规化 (normalized)的正规化温度信息，执行所述控制， 其中，对所述温度传感部测量的冷却液温度、工作油温度、发动机吸气空气温度中的两 个以上进行正规化，生成所述正规化温度信息。
3. 根据权利要求2所述的液压装置的过热防止系统，其特征在于， 所述正规化温度信息包括以所述温度传感部测量的各温度的可变温度的最大值为基 准进行正规化的冷却液正规化温度、工作油正规化温度、发动机吸气空气正规化温度。
4. 根据权利要求2或3所述的液压装置的过热防止系统，其特征在于， 所述控制部根据所述正规化温度信息，控制所述液压泵的转矩。
5. 根据权利要求4所述的液压装置的过热防止系统，其特征在于， 所述控制部根据所述正规化温度信息中的正规化最大温度，控制所述液压泵的转矩， 所述正规化最大温度是所述冷却液正规化温度、所述工作油正规化温度及所述发动机吸气 空气正规化温度中较大的值（MAX)。
6. 根据权利要求5所述的液压装置的过热防止系统，其特征在于， 根据所述正规化最大温度，线性地降低泵的转矩，控制所述液压泵的转矩。
7. 根据权利要求5所述的液压装置的过热防止系统，其特征在于， 根据所述正规化最大温度，阶段性地降低泵的转矩，控制所述液压泵的转矩。
8. 根据权利要求4所述的液压装置的过热防止系统，其特征在于， 基于所述正规化温度信息，根据过热状态降低所述液压泵转矩的上升倾斜度，控制所 述液压泵的转矩。
9. 根据权利要求5所述的液压装置的过热防止系统，其特征在于， 根据所述正规化最大温度，阶段性地降低所述液压泵转矩的上升倾斜度，控制所述液 压泵的转矩。
10. 根据权利要求2或3所述的液压装置的过热防止系统，其特征在于， 所述控制部根据所述正规化温度信息，控制所述发动机的转数。
11. 根据权利要求10所述的液压装置的过热防止系统，其特征在于， 所述控制部根据所述正规化温度信息中的正规化最大温度，控制所述发动机的转 数，所述正规化最大温度是所述冷却液正规化温度与所述工作油正规化温度中较大的值 (MAX)。
12.根据权利要求11所述的液压装置的过热防止系统，其特征在于， 根据所述正规化最大温度，阶段性地降低所述发动机的转数，控制所述发动机的转数。
【文档编号】F15B20/00GK104110416SQ201410151894
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月16日 优先权日:2013年4月16日
【发明者】孙元旋 申请人:斗山英维高株式会社