一种装载机发动机与可调液力变矩器动态匹配装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种装载机发动机与可调液力变矩器动态匹配装置及方法，该装置建立在装载机整机液力传动系统之上，包括主令控制器、信息采集单元、电子控制单元以及执行单元；所述的装载机整机液力传动系统包括发动机、可调液力变矩器、变速箱、以及由车轮和车轴组成的行走机构；所述的主令控制器根据所需作业工况由操作人员进行实时调控，同时存储台架试验中所获取的各种实验数据，作为电子控制单元中的预设参数；本发明可以使发动机与可调液力变矩器共同工作范围处于台架试验所获得的预设参数范围内，提高装载机的牵引性能和动力性能。同时使装载机处在油耗较低的范围内，提高装载机的燃油经济性。
【专利说明】—种装载机发动机与可调液力变矩器动态匹配装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工程机械领域，特别涉及一种用于装载机发动机与可调液力变矩器动态配装置及方法。
【背景技术】
[0002]装载机属于循环作业机械，其传动系统采用液力变矩器能够较大的提高作业生产率，改善机器性能，同时大大降低由外负载荷突然变化引起的振荡和冲击。发动机与液力变矩器的结合可视为一种新的动力装置，在不同作业工况下其匹配的是否合理决定着整机的性能。现在大多数装载机用液力变矩器均为能容不可调节的液力变矩器，在不同作业工况下不能同时满足发动机与液力变矩器合理匹配的要求。因此，如何将能容可控的可调液力变矩器应用于装载机，实现装载机发动机与可调液力变矩器的动态最优匹配，使装载机在不同作业工况下均具有良好的动力性能和经济性能的问题受到广泛的关注。
[0003]目前，在装载机传动系统中，发动机与液力变矩器的匹配只有在某一特定的工况下是满足要求的，这种匹配方法只能使装载机在某一作业工况下的动力性能或经济性能得到提高，不能实现装载机在任意作业工况下发动机与液力变矩器均能合理匹配的目的，也就是说不能使装载机在不同作业工况下同时具有较高动力性能和较好经济性能，进而不能达到装载机节能的要求。
【发明内容】
[0004]为了实现装载机在不同作业工况下发动机与液力变矩器均能够很好的满足匹配要求，使装载机的动力性及经济性得到改善，达到装载机节能的目的，本发明提供了一种装载机发动机与可调液力变矩器动态匹配的装置及方法。
[0005]本发明通过以下技术方案实现:
[0006]一种装载机发动机与可调液力变矩器动态匹配装置，该装置建立在装载机整机液力传动系统之上，包括主令控制器105、信息采集单元106、电子控制单元110以及执行单元111 ;所述的装载机整机液力传动系统包括发动机101、可调液力变矩器102、变速箱103、以及由车轮和车轴组成的行走机构104 ；
[0007]所述的主令控制器105根据所需作业工况由操作人员进行实时调控，同时存储台架试验中所获取的各种实验数据，作为电子控制单元110中的预设参数；
[0008]所述的信息采集单元106分别与涡轮转速传感器107、油门开度传感器108和发动机转速传感器109连接，所述的涡轮转速传感器107采集涡轮转速，油门开度传感器108采集发动机油门开度值，发动机速度传感器109采集发动机输出轴转速；信息采集单元106将所述的数据信息转变为电信号传入电子控制单元110 ；
[0009]所述的电子控制单元110将信息采集单元106传来的数据信息以及主令控制器105传来的预设参数进行对比判断，如所述数据信息符合预设参数所设置的匹配范围，则执行单元111不发生改变，装载机在此工况下运行；若所述数据信息不符合预设参数所设置的匹配范围，则执行单元111接收电子控制单元I1传出的信号调节可调液力变矩器102的导叶开度；
[0010]所述的执行单元111接收电子控制单元110传来的信号指令，对可调液力变矩器102的导叶开度进行调节，使得装载机发动机101与可调液力变矩器102实现动态匹配。
[0011]一种装载机发动机与可调液力变矩器动态匹配方法，包括以下步骤:
[0012]201，操纵人员操纵主令控制器按钮于装载机不同作业工况下所需的触点位置，将所述主令控制器发出的信号作为可调液力变矩器电子控制单元的预设参数信号；
[0013]所述的主令控制器相当于档位开关，其内部用于存储在台架试验中所获取的各作业工况下发动机与液力变矩器最优匹配的参数信息，并将所述参数信息转化为电信号传输给可调液力变矩器的电子控制单元作为预设参数信号。
[0014]202，采集装载机不同作业工况下的数据信息；所述数据信息包括涡轮输出转速、油门开度值以及发动机输出转速；
[0015]203，可调液力变矩器的电子控制单元将所述数据信息与预设参数进行对比判断；
[0016]204，若所述数据信息在当前作业工况符合预设参数的匹配范围，则可调液力变矩器执行机构保持当前状态，装载机也以当前状态进行作业工作；
[0017]205，若所述数据信息在当前作业工况下与预设参数不符，则可调液力变矩器的执行机构接收电子控制单元所发出的指令，进行导叶开度的调节，改变可调液力变矩器能容，使发动机与可调液力变矩器合理匹配满足预设参数要求，实现装载机发动机与可调液力变矩器时时的动态匹配。
[0018]步骤201中所述的预设参数信号是通过以下方法获取的:
[0019]301，将装载机发动机与可调液力变矩器进行台架试验，运用加装负载装置的方法来模拟装载机的真实作业工况；
[0020]302，获取台架试验中每一模拟作业工况下发动机与可调液力变矩器在不同油门、不同速比下最优匹配后的发动机转速、涡轮输出转速和可调导叶开度值；最后通过多次试验找出各参数之间的关系，将所测数据信息作为预设参数保存于主令控制器中；
[0021]303，将所述不同模拟作业工况下的各参数集成电子单元安装于装载机的传动系统中，并由主令控制器控制，同时将主令控制器发出的信号作为可调液力变矩器控制系统的预设参数信号。
[0022]一种装载机在铲掘作业工况下发动机与可调液力变矩器实现动态匹配的方法，包括以下步骤；
[0023]401，操纵人员将主令控制器开关拨至铲掘作业工况触点位置处；主令控制器向可调液力变矩器电子控制单元传入电信号，此时的预设参数为发动机与可调液力变矩器在台架试验中模拟铲掘工况所获得合理匹配的实验数据；
[0024]402，信息采集单元采集装载机铲掘作业工况下的数据信息并保存，同时转化为电信号传给电子控制单元；
[0025]403，电子控制单元将所述数据信息与主令控制器所传来的预设参数信号进行对比判断后，向执行单元发出指令；
[0026]404，若所述采集信息数据在预设参数范围内，则装载机在此工况下进行作业；
[0027]405，若所述采集信息数据不在预设参数范围内，则执行单元调节可调液力变矩器的导叶开度，直至满足预设参数所要求的范围为止。
[0028]本发明的有益效果在于:
[0029]本发明提供了一种装载机发动机与可调液力变矩器动态匹配的装置及方法，可以使发动机与可调液力变矩器共同工作范围处于台架试验所获得的预设参数范围内，提高装载机的牵引性能和动力性能。同时使装载机处在油耗较低的范围内，提高装载机的燃油经济性。实现装载机发动机与可调液力变矩器的动态匹配，合理有效地分配发动机功率，进而实现装载机的节能。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为一种装载机发动机与可调液力变矩器动态匹配装置的结构图；
[0031]图2为一种装载机发动机与可调液力变矩器动态匹配方法的流程图；
[0032]图3为本发明中获取预设参数方法的流程图；
[0033]图4为一种装载机在铲掘作业工况下发动机与可调液力变矩器实现动态匹配的方法流程图。
【具体实施方式】
[0034]下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述。
[0035]图1为本发明提供的一种装载机发动机与可调液力变矩器动态匹配装置的结构图，可见该装置建立在装载机整机液力传动系统之上，主要包括主令控制器105、信息采集单元106、电子控制单元110以及执行单元111 ;所述的装载机整机液力传动系统包括发动机101、可调液力变矩器102、变速箱103、以及由车轮和车轴组成的行走机构104 ；
[0036]所述的主令控制器105用于操作人员根据所需作业工况进行实时调控，同时存储台架试验中所获取的各种实验数据，作为电子控制单元110中的预设参数；
[0037]进一步地，所述的主令控制器105相当于一个档位开关，不同的触点位置代表装载机不同的作业工况；
[0038]所述的信息采集单元106分别与涡轮转速传感器107、油门开度传感器108和发动机转速传感器109连接，所述的涡轮转速传感器107采集涡轮转速，油门开度传感器108采集发动机油门开度值，发动机速度传感器109采集发动机输出轴转速；信息采集单元106将所述的数据信息转变为电信号传入电子控制单元110 ；
[0039]所述的电子控制单元110将信息采集单元106传来的数据信息以及主令控制器105传来的预设参数进行对比判断，如所述数据信息符合预设参数所设置的匹配范围，则执行单元111不发生改变，装载机在此工况下运行；进一步地，若所述数据信息不符合预设参数所设置的匹配范围，则执行单元111接收电子控制单元110传出的信号调节可调液力变矩器102的导叶开度；
[0040]所述的执行单元111接收电子控制单元110传来的信号指令，对可调液力变矩器102的导叶开度进行调节，通过导叶开度的变化，改变可调液力变矩器102的性能，实现装载机发动机101与可调液力变矩器102的动态匹配。
[0041]如图2所示，本发明的一种装载机发动机与可调液力变矩器动态匹配方法，包括以下步骤:
[0042]201，操纵人员操纵主令控制器按钮于装载机不同作业工况下所需的触点位置，将所述主令控制器发出的信号作为可调液力变矩器电子控制单元的预设参数信号；
[0043]其中，主令控制器相当于档位开关，其内部用于存储在台架试验中所获取的各作业工况下发动机与液力变矩器最优匹配的参数信息，并将所述参数信息传输给可调液力变矩器的电子控制单元作为预设参数；
[0044]202，采集装载机不同作业工况下的数据信息；
[0045]所述信息为涡轮输出转速、油门开度值以及发动机输出转速；装载机进行作业时，由涡轮传感器采集涡轮转速，油门信号传感器采集油门开度值，发动机输出转速传感器采集发动机转速；
[0046]203，可调液力变矩器的电子控制单元将所述数据信息与预设参数进行对比判断；
[0047]204，若所述数据信息在当前作业工况符合预设参数的匹配范围，则可调液力变矩器执行机构保持当前状态，装载机也以当前状态进行作业工作；
[0048]当装载机进行作业工况时，若采集的信息符合预设参数范围，则说明此时发动机与液力变矩器的匹配状态良好。在满足作业需求的基础上，有较好的经济性，装载机可调液力变矩器的执行单元不对可调导叶进行调节；
[0049]205，若所述数据信息在当前作业工况下与预设参数不符，则可调液力变矩器的执行单元接收电子控制单元所发出的指令，进行导叶开度的调节，改变可调液力变矩器能容，进而改变液力变矩器的性能，使发动机与可调液力变矩器合理匹配满足预设参数要求，实现装载机发动机与可调液力变矩器时时的动态匹配。
[0050]步骤201中所述的预设参数的设置关系到装载机实际的使用性能，只有准确的设定预设参数，才能使装载机发动机与可调液力变矩器实现动态匹配后获得良好的性能。参见图3，所述的预设参数是通过以下方法获取的:
[0051]301，将装载机发动机与可调液力变矩器进行台架试验，运用加装负载装置的方法来模拟装载机的真实作业工况；
[0052]需要说明的是，在台架试验中，应当尽量利用经验来模拟装载机的实际作业工况，提高实验数据的精确度，使整车的预设参数范围尽量实现装载机发动机与液力变矩器动态的最优匹配；
[0053]302，获取台架试验中每一模拟作业工况下发动机与可调液力变矩器在不同油门、不同速比下最优匹配后的发动机转速、涡轮输出转速和可调导叶开度值；
[0054]需要说明的是，发动机与可调液力变矩器的匹配是否合理，关键是看其发动机特性曲线与变矩器特性曲线相交后所得的共同工作点所处的工作范围，其匹配后是否能够改善动力性和经济性。最后通过多次试验找出各参数之间的关系，将所测数据信息作为预设参数保存于主令控制器中；
[0055]303，将所述不同模拟作业工况下的各参数集成电子单元安装于装载机的传动系统中，并由主令控制器控制，同时将主令控制器发出的信号作为可调液力变矩器控制系统的预设参数信号；
[0056]需要说明的是，主令控制器相当于一个档位开关，按照装载机不同作业工况设置不同档位，并将在台架试验所得各作业工况下发动机与可调液力变矩器合理匹配的实验数据存储于其中，同时将主令控制器与可调液力变矩器的电子控制单元相连接，将所述实验数据转化为电信号传入电子控制单元内作为预设参数信号。
[0057]进一步需要说明的是，并不限于通过台架试验的方式得到预设参数试验数据，可以采用现有技术中任何可行的方式进行，对此不作具体限定。
[0058]下面仅以装载机铲掘作业工况为例，对装载机在铲掘作业工况下发动机与可调液力变矩器的动态匹配方法进行详细介绍，其他作业工况下发动机与可调液力变矩器实现动态匹配的方法与此类似，此处不再赘述。
[0059]参见图4，为本发明提供的一种装载机在铲掘作业工况下发动机与可调液力变矩器实现动态匹配的方法流程图，该方法包括以下步骤；
[0060]401，操纵人员将主令控制器开关拨至铲掘作业工况触点位置处；
[0061]其中，所述的主令控制器开关拨至铲掘作业工况触点位置后，其向可调液力变矩器电子控制单元传入电信号，此时的预设参数为发动机与可调液力变矩器在台架试验中模拟铲掘工况所获得合理匹配的实验数据，在此预设参数范围内使装载机具有较高的铲掘力，同时拥有良好的经济性；
[0062]402，信息采集单元采集装载机铲掘作业工况下的数据信息；
[0063]当装载机进行铲掘作业时，随着负载的变化，涡轮输出转速、油门开度值、发动机转速均发生改变，采集信息单元将所述变化的数据采集并保存，同时转化为电信号传给电子控制单元；
[0064]403，电子控制单元将所述信息采集单元传来的信号与主令控制器所传来的预设参数信号进行对比判断；
[0065]所述的电子控制单元作为整个传动系统的枢纽，它不仅接收来自主令控制器传来的电信号，又接收采集系统传来的信号，并将两者进行对比判断后再向执行单元发出指令；
[0066]404，若所述采集信息数据在预设参数范围内，则装载机在此工况下进行作业；
[0067]若装载机进行铲掘作业时，采集单元采集的数据信息与预设参数相对比后，在预设参数的范围内，则说明此时的装载机的动力性能和经济性能较高，满足装载机的性能要求，可调液力变矩器的电子控制单元不发出指令，装载机以当前状态进行作业；
[0068]405，若所述采集信息数据不在预设参数范围内，则执行单元调节可调导叶开度，直至满足预设参数要求为止；
[0069]需要进一步说明的是，进行铲掘作业时，若采集单元采集的数据信息与预设参数相对比后，不在预设参数的范围内，说明此时的装载机的动力性能和经济性能均不能满足所需要求，则可调液力变矩器的电子控制单元向执行单元发出指令，改变可调导叶开度，直至达到预设参数的预定范围，使装载机发动机与可调液力变矩器实现动态最优匹配，满足装载机在铲掘作业工况下的性能要求。
[0070]以上对本发明进行了详细的介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在【具体实施方式】以及应用范围上均会有改变之处，所述本说明书不应理解为对本发明的限制；以上所述的所有实施例只是本发明的较佳实施例而已，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种装载机发动机与可调液力变矩器动态匹配装置，该装置建立在装载机整机液力传动系统之上，包括主令控制器(105)、信息采集单元(106)、电子控制单元(110)以及执行单元(111);所述的装载机整机液力传动系统包括发动机(101)、可调液力变矩器(102)、变速箱(103)、以及由车轮和车轴组成的行走机构(104);其特征在于: 所述的主令控制器(105)根据所需作业工况由操作人员进行实时调控，同时存储台架试验中所获取的各种实验数据，作为电子控制单元(110)中的预设参数； 所述的信息采集单元(106)分别与涡轮转速传感器(107)、油门开度传感器(108)、发动机转速传感器(109)连接，所述的涡轮转速传感器(107)采集涡轮转速，油门开度传感器(108)采集发动机油门开度值，发动机速度传感器(109)采集发动机输出轴转速；信息采集单元(106)将所述的数据信息转变为电信号传入电子控制单元(110)； 所述的电子控制单元(110)将信息采集单元(106)传来的数据信息以及主令控制器(105)传来的预设参数进行对比判断，如所述数据信息符合预设参数所设置的匹配范围，则执行单元(111)不发生改变，装载机在此工况下运行；若所述数据信息不符合预设参数所设置的匹配范围，则执行单元(111)接收电子控制单元(110)传出的信号调节可调液力变矩器(102)的导叶开度； 所述的执行单元(111)接收电子控制单元(110)传来的信号指令，对可调液力变矩器(102)的导叶开度进行调节，使得装载机发动机(101)与可调液力变矩器(102)达到动态匹配。
2.一种装载机发动机与可调液力变矩器动态匹配方法，包括以下步骤: 201，操纵人员操纵主令控制器按钮于装载机不同作业工况下所需的触点位置，将所述主令控制器发出的信号作为可调液力变矩器电子控制单元的预设参数信号； 202，采集装载机不同作业工况下的数据信息；所述数据信息包括涡轮输出转速、油门开度值以及发动机输出转速； 203，可调液力变矩器的电子控制单元将所述数据信息与预设参数进行对比判断； 204，若所述数据信息在当前作业工况符合预设参数的匹配范围，则可调液力变矩器执行单元保持当前状态，装载机也以当前状态进行作业工作； 205，若所述数据信息在当前作业工况下与预设参数不符，则可调液力变矩器的执行单元接收电子控制单元所发出的指令，进行导叶开度的调节，改变可调液力变矩器能容，使发动机与可调液力变矩器合理匹配满足预设参数要求，实现装载机发动机与可调液力变矩器时时的动态匹配。
3.根据权利要求2所述的一种装载机发动机与可调液力变矩器动态匹配方法，其特征在于: 所述的主令控制器相当于档位开关，其内部存储在台架试验中所获取的各作业工况下发动机与液力变矩器最优匹配的参数信息，并将所述参数信息传输给可调液力变矩器的电子控制单元作为预设参数。
4.根据权利要求2所述的一种装载机发动机与可调液力变矩器动态匹配方法，其特征在于: 步骤201中所述的预设参数信号是通过以下方法获取的: 301，将装载机发动机与可调液力变矩器进行台架试验，运用加装负载装置的方法来模拟装载机的真实作业工况； 302，获取台架试验中每一模拟作业工况下发动机与可调液力变矩器在不同油门、不同速比下最优匹配后的发动机转速、涡轮输出转速和可调导叶开度值；最后通过多次试验找出各参数之间的关系，将所测数据信息作为预设参数保存于主令控制器中； 303，将所述不同模拟作业工况下的各参数集成电子单元安装于装载机的传动系统中，并由主令控制器控制，同时将主令控制器发出的信号作为可调液力变矩器电子控制单元的预设参数信号。
5.一种装载机在铲掘作业工况下发动机与可调液力变矩器实现动态匹配的方法，包括以下步骤； 401，操纵人员将主令控制器开关拨至铲掘作业工况触点位置处；主令控制器向可调液力变矩器电子控制单元传入电信号，此时的预设参数为发动机与可调液力变矩器在台架试验中模拟铲掘工况所获得合理匹配的实验数据； 402，信息采集单元采集装载机铲掘作业工况下的数据信息并保存，同时转化为电信号传给电子控制单元； 403，电子控制单元将所述信息采集单元传入的信号与主令控制器所传来的预设参数信号进行对比判断后，向执行单元发出指令； 404，若所述采集信息数据在预设参数范围内，则装载机在此工况下进行作业； 405，若所述采集信息数据不在预设参数范围内，则执行单元调节可调液力变矩器的导叶开度，直至满足预设参数要求为止。
【文档编号】F16H59/40GK104141784SQ201410356632
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】王文博, 马文星, 初长祥, 刘春宝, 王松林, 张玉博 申请人:吉林大学