专利名称：应用于工程机械液力变矩器的闭解锁方法及相关装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械液力变矩器技术领域，尤其涉及一种应用于工程机械液力变矩器的闭解锁方法及相关装置。
背景技术：
对推土机等工程机械来说，液力变矩器在其传动系统中占据主导地位。为了提高液力变矩器的传动效率，基本上淘汰了结构复杂、转矩比大、效率低的变矩器，而主要采用最简单的三元件单级变矩器和可闭锁的变矩器。可闭锁液力变矩器由于兼顾液力传动和机械传动的优点，而成为液力变矩器的发展趋势。显然，要对工程机械液力变矩器进行闭锁控制，首先要根据工程机械传动系统牵引、行驶工况时的运行情况，选择合理的闭解锁方法。既要保证液力变矩器较高的工作效率和工作可靠性，又要保证良好的动力性和燃油经济性。目前，以装载机为代表的轮式工程机械液力变矩器闭锁控制的应用主要是借鉴汽车的闭锁控制规律。但是，工程车辆与汽车有很大的区别，尤其是推土机等履带式工程机械的作业工况与汽车工况显著不同。因此，需要针对工程机械的特殊工况和工作特点选择适合工程机械闭解锁控制的方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种应用于工程机械液力变矩器的闭解锁方法及相关装置， 用于提高工程机械液力变矩器闭锁点的计算精度和速度。为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案一种应用于工程机械液力变矩器的闭解锁方法，包括根据工程机械的发动机的原始性能参数生成上述发动机的特性曲线，其中，上述发动机的特性曲线的横坐标和纵坐标分别为上述发动机的转速和转矩；根据工程机械的发动机和液力变矩器的原始性能参数生成上述液力变矩器的输入特性曲线，其中，上述液力变矩器的输入特性曲线的横坐标和纵坐标分别为上述液力变矩器的转速和转矩；根据上述发动机的特性曲线和上述液力变矩器的输入特性曲线生成上述发动机和上述液力变矩器共同工作的联合输入特性曲线；根据上述联合输入特性曲线获取上述发动机和上述液力变矩器的共同工作点，其中，上述共同工作点为上述联合输入特性曲线中上述发动机的特性曲线和上述液力变矩器的输入特性曲线的交点；将上述共同工作点的转矩值和转速值分别乘以上述共同工作点对应的液力变矩器的转矩比和转速比，得到上述发动机与液力变矩器的联合输出点；根据上述联合输出点生成上述发动机与液力变矩器共同工作的联合输出特性曲线.
一入 ，根据上述联合输入特性曲线、上述联合输出特性曲线以及上述工程机械的工况特点，计算不同油门开度下和上述液力变矩器在不同工作状态下的闭锁点，以便利用上述闭锁点对上述液力变矩器进行闭锁控制；将上述闭锁点的转速值减去预置的解锁值，得到上述闭锁点对应的解锁点的转速值，以便利用上述解锁点对上述液力变矩器进行解锁控制。一种应用于工程机械液力变矩器的闭解锁装置，包括第一生成单元，用于根据工程机械的发动机的原始性能参数生成上述发动机的特性曲线，其中，上述发动机的特性曲线的横坐标和纵坐标分别为上述发动机的转速和转矩；第二生成单元，用于根据工程机械的发动机和液力变矩器的原始性能参数生成上述液力变矩器的输入特性曲线，其中，上述液力变矩器的输入特性曲线的横坐标和纵坐标分别为上述液力变矩器的转速和转矩；第三生成单元，用于根据上述发动机的特性曲线和上述液力变矩器的输入特性曲线生成上述发动机和上述液力变矩器共同工作的联合输入特性曲线；共同工作点获取单元，用于根据上述第三生成单元生成的上述联合输入特性曲线获取上述发动机和上述液力变矩器的共同工作点，其中，上述共同工作点为上述联合输入特性曲线中上述发动机的特性曲线和上述液力变矩器的输入特性曲线的交点；联合输出点计算单元，用于将上述共同工作点获取单元获取到的上述共同工作点的转矩值和转速值分别乘以上述共同工作点对应的液力变矩器的转矩比和转速比，获取上述发动机与液力变矩器的联合输出点； 第四生成单元，用于根据上述联合输出点计算单元获取到的联合输出点生成上述发动机与液力变矩器共同工作的联合输出特性曲线；闭锁点计算单元，用于根据上述第三生成单元生成的联合输入特性曲线、上述第四生成单元生成的联合输出特性曲线，以及上述工程机械的工况特点，计算不同油门开度下和上述液力变矩器在不同工作状态下的闭锁点，以便利用上述闭锁点对上述液力变矩器进行闭锁控制；解锁点计算单元，用于将上述闭锁点计算单元计算出的闭锁点的转速值减去预置的解锁值，得到上述闭锁点对应的解锁点的转速值，以便利用上述解锁点对上述液力变矩器进行解锁控制。由上可见，本发明实施例中根据工程机械的发动机和液力变矩器的原始性能参数生成发动机和液力变矩器的联合输入、输出特性曲线，并结合工程机械传动系统的牵引、行驶工况特点获取闭锁点，提高了闭锁点的计算精度和速度，一方面，保证了液力变矩器在利用上述闭锁点进行闭锁控制时可具备较高的工作效率和工作可靠性，另一方面，也保证了工程机械的燃油经济性和驾驶舒适度，提高了工程机械液力变矩器的综合使用性能。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种应用于工程机械液力变矩器的闭解锁方法一个实施例流程示意图；图2为本发明实施例提供的X型推土机发动机的特性曲线示意图；图3为本发明实施例提供的X型推土机液力变矩器的输入特性曲线示意图；图4为本发明实施例提供的X型推土机发动机和液力变矩器共同工作的联合输入特性曲线示意图；图5为本发明实施例提供的X型推土机发动机和液力变矩器共同工作的联合输出特性曲线示意图；图6为本发明实施例提供的X型推土机液力变矩器在不同挡位和油门开度下的闭锁控制区域示意图；图7为本发明实施例提供的Y型推土机发动机的特性曲线示意图；图8为本发明实施例提供的Y型推土机液力变矩器的输入特性曲线示意图；图9为本发明实施例提供的Y型推土机发动机和液力变矩器共同工作的联合输入特性曲线示意图；图10为本发明实施例提供的Y型推土机发动机和液力变矩器共同工作的联合输出特性曲线示意图；图11为本发明实施例提供的Y型推土机液力变矩器在不同挡位和油门开度下的闭锁控制区域示意图；图12为本发明提供的一种应用于工程机械液力变矩器的闭解锁装置一个实施例结构示意图。
具体实施例方式本发明实施例提供了一种应用于工程机械液力变矩器的闭解锁方法及相关装置。为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。下面对本发明实施例中一种应用于工程机械液力变矩器的闭解锁方法进行描述， 请参阅图1，包括101、根据工程机械的发动机的原始性能参数生成该发动机的特性曲线；在本发明实施例中，每台发动机在出厂时都附带有原始性能参数，发动机的原始性能参数包含若干个试验点(通常为10至20个试验点)下的转速值及转矩值。在发明实施例中，工程机械的闭解锁装置根据工程机械的发动机的原始性能参数生成该发动机的特性曲线，生成过程可如下首先，可根据工程机械的发动机的原始性能参数，利用最小二乘法构造的多项式拟合公式建立上述发动机的模型Me=| 。+￥e+￥e2 K^en) 其中，Me表示该发动机的转矩，~表示该发动机的转速，α ρ α ρ α Pbc^b1均为拟合得到的系数，Iidl为不同油门开度下的怠速转速，α为油门开度，其中，怠速转速与油门开度的关系表达式为Iidl= α ( - )+ ，其中，ηκ表示该发动机的最高怠速转速，Ik表示该发动机的最低怠速转速，ηΕ和Ik可从该发动机的原始性能参数获得；在建立该发动机的模型后，根据该发动机的模型生成发动机的特性曲线，其中，上述发动机的特性曲线的横坐标为该发动机的转速，上述发动机的特性曲线的纵坐标为该发动机的转矩。102、根据工程机械的发动机和液力变矩器的原始性能参数生成该液力变矩器的输入特性曲线；在本发明实施例中，每台液力变矩器在出厂时都附带有原始性能参数，液力变矩器的原始性能参数包含若干个试验点下(通常为10-20个试验点)的转速比、转矩比、工作效率以及变换系数Mbg。在发明实施例中，工程机械的闭解锁装置根据工程机械的液力变矩器的原始性能参数生成该液力变矩器的输入特性曲线，生成过程可如下首先，将上述发动机的转速作为该液力变矩器的原始输入转速ητ，根据公式Mt = Mbgn2/1000000获取η对应的上述液力变矩器的原始输入转矩Μτ，其中，Mbg为该液力变矩器的扭矩系数，可由该液力变矩器的原始性能参数获得。其次，根据获得的原始输入转速和原始输入转矩，利用最小二乘法构造的多项式拟合公式建立该液力变矩器的模型-M =Cn21，其中，c为拟合得到的系数；在建立该液力变矩器的模型后，根据该液力变矩器的模型生成该液力变矩器的输入特性曲线。103、根据上述发动机的特性曲线和上述液力变矩器的输入特性曲线生成该发动机和该液力变矩器共同工作的联合输入特性曲线；在本发明实施例中，工程机械的闭解锁装置将发动机的特性曲线和液力变矩器的输入特性曲线输入同一个坐标系中，生成发动机和该液力变矩器共同工作的联合输入特性曲线。104、根据上述联合输入特性曲线获取发动机和液力变矩器的共同工作点；其中，上述共同工作点为联合输入特性曲线中发动机的特性曲线和液力变矩器的输入特性曲线的交点，即在上述共同工作点处，发动机的转速等于液力变矩器的转速，发动机的转矩等于液力变矩器的转矩。105、将上述共同工作点的转矩值和转速值分别乘以该共同工作点对应的液力变矩器的转矩比和转速比，得到上述发动机与液力变矩器的联合输出点；在本发明实施例中，上述共同工作点对应的液力变矩器的转矩比和转速比可由液力变矩器的原始性能参数插值得到。106、根据上述联合输出点生成上述发动机与液力变矩器共同工作的联合输出特性曲线。107、根据联合输入特性曲线、联合输出特性曲线以及工程机械的工况特点，计算不同油门开度下和液力变矩器在不同工作状态下的闭锁点；工程机械的传动系统根据工作需要通常将前进挡位分为工作挡位和行驶挡位。在本发明实施例中，工程机械的闭解锁装置根据步骤103得到的联合输入特性曲线和步骤 106得到的联合输出特性曲线，结合工程机械的工况特点，计算不同油门开度下和液力变矩器在不同工作状态下的闭锁点，以便利用计算出的闭锁点对该液力变矩器进行闭锁控制。以推土机的前进挡位为例，一挡为牵引工况(即工作挡位)，二挡、三挡为行驶工况(即行驶挡位)，一挡行驶速度为3. 5-4. Okm/h, 二挡行驶速度为6. 0-7. Okm/h,三挡行驶速度为ll_12km/h，推土机在一挡工作时，受到周期性急剧变化的工作载荷，因此，为了提高推土机传动系统的载荷适应能力，推土机在一挡工作时，应取较高的涡轮转速，闭锁点取在偶合点处，提高传动系统的稳定性，减小传动系统的冲击性。当推土机在二挡、三挡或者后退挡行驶时，工作载荷变化不大，液力变矩器的涡轮转速可以降低，当推土机在二档工作时，闭锁点取在最大效率点附近，可充分发挥传动效率，当推土机在三挡及后退挡工作时， 闭锁点取在首个高效点(即工作效率为75%对应的较低的涡轮转速)附近，即在推土机正常启动行驶平稳后进行闭锁，充分利用机械传动的优势，提高传动系统的效率和经济性。在上述应用场景下，分别计算不同油门开度下液力变矩器在偶合点、最大效率点和首个高效点处的闭锁点，将液力变矩器在偶合点的闭锁点确定为推土机工作在一挡时的闭锁点，将液力变矩器在最大效率点处的闭锁点确定为推土机工作在行驶挡位的低挡(即二挡)时的闭锁点，将液力变矩器在首个高效点处的闭锁点确定为推土机工作在后退挡和行驶挡位的高挡(即三挡)时的闭锁点。可以理解，依据不同工程机械自身的工况特点，不同工程机械在不同挡位工作时的闭锁点可能有所不同，因此，可依据工程机械实际的的工况特点确定该工程机械在不同挡位工作时的闭锁点。108、将闭锁点的转速值减去预置的解锁值，得到闭锁点对应的解锁点的转速值；在本发明实施例中，为保证液力变矩器闭解锁过程的稳定性，工程机械的闭解锁装置将步骤107得到的闭锁点的转速值减去预置的解锁值，得到闭锁点对应的解锁点的转速值，以便利用上述解锁点对液力变矩器进行解锁控制。由上可见，本发明实施例中根据工程机械的发动机和液力变矩器的原始性能参数生成发动机和液力变矩器的联合输入、输出特性曲线，并结合工程机械传动系统的牵引、行驶工况特点获取闭锁点，提高了闭锁点的计算精度，一方面，保证了液力变矩器在利用上述闭锁点进行闭锁控制时可具备较高的工作效率和工作可靠性，另一方面，也保证了工程机械的燃油经济性和驾驶舒适度，提高了工程机械液力变矩器的综合使用性能。为便于更好地理解本发明的技术方案，下面以一具体应用例对本发明实施例的一种应用于工程机械液力变矩器的闭解锁方法进行描述。以某X型推土机为例，该X型推土机发动机的原始性能参数如表1所示，该X型推土机液力变矩器的原始性能参数如表2所示。表 1
转速(rpm)1000110012001300140015001600170018001900转矩(Nm)2825290029803025300029802825265023750表 权利要求
1.一种应用于工程机械液力变矩器的闭解锁方法，其特征在于，包括根据工程机械的发动机的原始性能参数生成所述发动机的特性曲线，其中，所述发动机的特性曲线的横坐标和纵坐标分别为所述发动机的转速和转矩；根据工程机械的发动机和液力变矩器的原始性能参数生成所述液力变矩器的输入特性曲线，其中，所述液力变矩器的输入特性曲线的横坐标和纵坐标分别为所述液力变矩器的转速和转矩；根据所述发动机的特性曲线和所述液力变矩器的输入特性曲线生成所述发动机和所述液力变矩器共同工作的联合输入特性曲线；根据所述联合输入特性曲线获取所述发动机和所述液力变矩器的共同工作点，其中， 所述共同工作点为所述联合输入特性曲线中所述发动机的特性曲线和所述液力变矩器的输入特性曲线的交点；将所述共同工作点的转矩值和转速值分别乘以所述共同工作点对应的液力变矩器的转矩比和转速比，得到所述发动机与液力变矩器的联合输出点；根据所述联合输出点生成所述发动机与液力变矩器共同工作的联合输出特性曲线； 根据所述联合输入特性曲线、所述联合输出特性曲线以及所述工程机械的工况特点， 计算不同油门开度下和所述液力变矩器在不同工作状态下的闭锁点，以便利用所述闭锁点对所述液力变矩器进行闭锁控制；将所述闭锁点的转速值减去预置的解锁值，得到所述闭锁点对应的解锁点的转速值， 以便利用所述解锁点对所述液力变矩器进行解锁控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成所述发动机的特性曲线的步骤包括利用最小二乘法构造的多项式拟合公式建立所述发动机的模型M = k+ lWe+ 2We Oe《《eH)， e [b^ + b^(ne >neH)，其中，Me表示所述发动机的转矩，表示所述发动机的转速，α ρ α ρ α ^lvb1均为拟合得到的系数，neH表示不同油门开度下的怠速转速，α为油门开度，其中，与α的关系表达式为= α ( - )+ ，其中，ηκ表示所述发动机的最高怠速转速，Ik表示所述发动机的最低怠速转速；根据所述发动机的模型生成所述发动机的特性曲线。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生成所述液力变矩器的输入特性曲线的步骤包括将所述发动机的转速作为所述液力变矩器的原始输入转速ητ，根据公式 Mt =Mbgn2T /1000000获取所述％对应的所述液力变矩器的原始输入转矩Mt，其中，所述Mbg 为所述液力变矩器原始性能参数包含的扭矩系数；根据所述原始输入转速和所述原始输入转矩，利用最小二乘法构造的多项式拟合公式建立所述液力变矩器的模型 Mt - cn^，其中，式中C为拟合得到的系数；根据所述液力变矩器的模型生成所述液力变矩器的输入特性曲线。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于， 所述工程机械为土方作业工程机械；所述计算不同油门开度和所述液力变矩器在不同工作状态下的闭锁点的步骤包括 计算不同油门开度下所述液力变矩器在偶合点、最大效率点和首个高效点处的闭锁点所述计算不同油门开度和所述液力变矩器在不同工作状态下的闭锁点的步骤之后还包括将所述液力变矩器在偶合点处的闭锁点确定为所述工程机械工作在工作挡位时的闭锁点；将所述液力变矩器在最大效率点处的闭锁点确定为所述工程机械工作在行驶挡位的低挡时的闭锁点；将所述液力变矩器在首个高效点处的闭锁点确定为所述工程机械工作在后退挡和行驶挡位的高挡时的闭锁点。
5.一种应用于工程机械液力变矩器的闭解锁装置，其特征在于，包括第一生成单元，用于根据工程机械的发动机的原始性能参数生成所述发动机的特性曲线，其中，所述发动机的特性曲线的横坐标和纵坐标分别为所述发动机的转速和转矩；第二生成单元，用于根据工程机械的发动机和液力变矩器的原始性能参数生成所述液力变矩器的输入特性曲线，其中，所述液力变矩器的输入特性曲线的横坐标和纵坐标分别为所述液力变矩器的转速和转矩；第三生成单元，用于根据所述发动机的特性曲线和所述液力变矩器的输入特性曲线生成所述发动机和所述液力变矩器共同工作的联合输入特性曲线；共同工作点获取单元，用于根据所述第三生成单元生成的所述联合输入特性曲线获取所述发动机和所述液力变矩器的共同工作点，其中，所述共同工作点为所述联合输入特性曲线中所述发动机的特性曲线和所述液力变矩器的输入特性曲线的交点；联合输出点计算单元，用于将所述共同工作点获取单元获取到的所述共同工作点的转矩值和转速值分别乘以所述共同工作点对应的液力变矩器的转矩比和转速比，获取所述发动机与液力变矩器的联合输出点；第四生成单元，用于根据所述联合输出点计算单元获取到的联合输出点生成所述发动机与液力变矩器共同工作的联合输出特性曲线；闭锁点计算单元，用于根据所述第三生成单元生成的联合输入特性曲线、所述第四生成单元生成的联合输出特性曲线，以及所述工程机械的工况特点，计算不同油门开度下和所述液力变矩器在不同工作状态下的闭锁点，以便利用所述闭锁点对所述液力变矩器进行闭锁控制；解锁点计算单元，用于将所述闭锁点计算单元计算出的闭锁点的转速值减去预置的解锁值，得到所述闭锁点对应的解锁点的转速值，以便利用所述解锁点对所述液力变矩器进行解锁控制。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，包括所述第一生成单元包括发动机模型建立单元和第一生成子单元；所述发动机模型建立单元用于根据工程机械的发动机的原始性能参数，利用最小二乘法构造的多项式拟合公式建立所述发动机的模型
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二生成单元包括获取单元，液力变矩器模型建立单元和第二生成子单元；所述获取单元用于将所述发动机的转速作为所述液力变矩器的原始输入转速ητ，根据公式Mt = Mbgn2T /1000000获取所述ητ对应的所述液力变矩器的原始输入转矩Μτ，其中，所述Mbg为所述液力变矩器原始性能参数包含的扭矩系数；所述液力变矩器模型建立单元用于根据所述获取单元获取的原始输入转速和原始输入转矩，利用最小二乘法构造的多项式拟合公式建立所述液力变矩器的模型Mt - cn^，其中，式中C为拟合得到的系数；所述第二生成子单元用于根据所述液力变矩器的模型生成所述液力变矩器的输入特性曲线。
8.根据权利要求5至7任一项所述的装置，其特征在于，所述工程机械为土方作业工程机械；所述闭锁点计算单元具体用于计算不同油门开度下所述液力变矩器在偶合点、最大效率点和首个高效点处的闭锁点；所述装置还包括确定单元，用于将所述液力变矩器在偶合点处的闭锁点确定为所述工程机械工作在工作挡位时的闭锁点；将所述液力变矩器在最大效率点处的闭锁点确定为所述工程机械工作在行驶挡位的低挡时的闭锁点；将所述液力变矩器在首个高效点处的闭锁点确定为所述工程机械工作在后退挡和行驶挡位的高挡时的闭锁点。
全文摘要
本发明实施例公开了一种应用于工程机械液力变矩器的闭解锁方法及相关装置，其中，上述闭解锁方法包括根据发动机与液力变矩器的原始性能参数拟合发动机、液力变矩器的数学模型；根据得到的数学模型获得发动机与液力变矩器的共同工作点，生成发动机与液力变矩器的联合输入、输出特性曲线；计算发动机、液力变矩器不同工作状态下的涡轮转速；根据工程机械的工况特点得到不同挡位、不同油门开度下的液力变矩器的闭锁点。本发明提供的技术方案中结合工程机械传动系统的牵引、行驶工况特点获取闭锁点，有效提高了闭锁点的计算精度和速度。
文档编号F16H61/22GK102345735SQ20111028199
公开日2012年2月8日 申请日期2011年9月21日 优先权日2011年9月21日
发明者宋文龙 申请人:山推工程机械股份有限公司