一種液力機械傳動工程機械自動換擋變速裝置及控制方法

2023-09-10 18:35:15 1

專利名稱：一種液力機械傳動工程機械自動換擋變速裝置及控制方法
技術領域：
本發明屬於一種液力機械傳動工程機械，特別涉及一種液力機械傳動工程機械自動換 擋變速裝置及控制方法。
技術背景目前公知的裝載機等移動式工程機械為了提高對外載荷的適應能力，主傳動系統通常 採用液力機械傳動形式，其內燃機的動力，通過液力變矩器和變速箱，最終驅動整機的行 走機構(驅動橋和輪胎系統)。但是，液力機械傳動的傳動效率較低，尤其是遇到重載需 要輸出較大功率時，液力變矩器的傳動效率反而大幅下降，甚至降低為零，它使作業效率 降低，造成了能源的浪費。浪費的能源使油溫升高，帶來液壓系統工作環境的惡化，導致 故障率的上升。液力傳動系統傳動效率低的情況，可以通過增加動力換擋變速箱的擋位數， 並採用高效的3元件變矩器來解決，但是，擋位數的增多同時也增加了司機換擋操作的強 度。例如作為工程機械的裝載機，它屬於循環作業機械，裝載作業是裝載機的主要用途， 就其作業方式可分為V形、I形、L形、T形等。無論哪一種作業方式都要有快速接近物 料、低速插入物料、低速離開物料、快速到達卸料點等多個步驟。能否正確及時地換擋， 不但是保證插入力的需要，而且也是降低燃料消耗、減少環境汙染，提高生產率的需要。 裝載機連續工作時，每小時換擋次數幾百次，換擋操縱非常頻繁，在作業過程中，不僅要 控制行走，還要操縱工作裝置，頻繁的換擋操縱分散了司機的注意力，影響了生產率，也 增加了行走的不安全因素。 發明內容本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種液力機械傳動工程機械自動換 擋變速裝置及控制方法。本發明為解決公知技術中存在的技術問題對於液力機械傳動工程機械自動換擋變速裝置所採取的技術方案是它包括有電液換擋變速裝置和電控發動機，它還包括有微電腦 控制器、電控發動機控制器、變速箱輸出轉速傳感器、換擋手柄開關、換擋模式選擇開關、自動模式方向開關和制動壓力開關；電控發動機控制器將發動機轉速和油門踏板開度信 息，通過微電腦控制器的通訊埠輸入到微電腦控制器；變速箱輸出轉速傳感器、換擋手 柄、換擋模式選擇開關、制動壓力開關和自動模式方向開關將其信號輸入到微電腦控制器的輸入埠，微電腦控制器則將控制信號通過其輸出埠輸入到電液換擋變速裝置中的變 速箱控制模塊上。本發明還可以採用如下技術方案它還包括有變矩器渦輪轉速傳感器；變矩器渦輪轉速傳感器，將其信號輸入到微電腦控制器的輸入埠。它還包括有啟動繼電器，微電腦控制器的輸出端與啟動繼電器相連。它還包括有制動動力切斷開關，制動動力切斷開關將選定動力切斷功能的信號輸入到微電腦控制器的輸入端。本發明為解決公知技術中存在的技術問題對於液力機械傳動工程機械自動換擋變速 裝置的控制方法所釆取的技術方案是它包括有手動換擋模塊，啟動模塊，方向模塊，換 擋模式選擇模塊，自動換擋模塊，換擋品質調整模塊，制動動力切斷模塊，電磁閥驅動模 塊；電液換擋變速方法是由以下步驟完成的第一步在控制器通電後，輸入、輸出埠及控制總線進行初始化；第二步接收總線數據，判斷是否進行參數標定，如果不需要標定參數，則直接轉向 第三步；如果需要標定參數，就按照相應的標定條件進行相應參數的標定；第三步採樣各輸入埠數據，以及電控發動機控制器發送的發動機轉速和油門踏板 開度信息，計算變矩器的速比；第四步調用啟動模塊，判定是否可以啟動發動機；第五步發動機啟動後，調用方向模塊，判定工程機械行走的方向；第六步調用換擋模式選擇模塊，確定工程機械當前的換擋模式，如果換擋模式為手 動，則工程機械行駛的方向和擋位由換擋手柄控制；如果換擋模式為自動，則由自動換擋 模塊控制擋位，自動模式的換擋過程中調用換擋品質調整模塊進行發動機轉速的調節；第七步根據當前的換擋模式，讀取相應換擋模塊的輸出，並調用制動動力切斷模塊， 決定當前擋位是否切斷動力；第八步根據上一步確定的擋位，驅動相應的變速箱電磁閥，如果手動模式下有跳擋 的現象發生則按照順序變擋；第九步通過總線發送監測參量給顯示器進行實時顯示和監測，發送需要存儲的數據 到總線上；第十步程序將返回並根據順序方式循環執行。 本發明還可以採用如下技術方案所述的啟動模塊的控制方法為(1) .控制器上電後進行初始化，啟動繼電器失電；(2) .當前為手動模式時，如果換擋手柄置於中位；或者當前為自動模式時，如果自 動模式方向開關置於中位，則啟動繼電器得電，允許發動機啟動；否則，重複執行步驟(2)， 等待允許發動機啟動的條件滿足；(3) .判斷發動機是否已經啟動並保持穩定，如果沒有啟動則跳轉到步驟(2)，否 則執行步驟(4);(4) .啟動繼電器失電，發動機啟動按鈕失效；(5) .如果發動機熄火則跳轉到步驟(2)，重新進行啟動條件的判斷；否則重複執行步驟(5)。所述的方向模塊的控制方法為-(1) .控制器上電後進行初始化，方向模塊輸出為空擋；(2) .根據方向指示開關的值確定車輛的行駛方向，手動模式下換擋手柄作為方向指 示開關；自動模式下，自動模式方向開關作為方向指示開關；(3) .如果方向指示開關的指示值與當前車輛的行駛方向相反，則轉到步驟(4)， 否則重複執行步驟(2);(4) .定義一個速度閾值標誌車輛已經接近停車，如果當前變速箱的輸出轉速低於該 閾值，則跳轉到步驟(5)，否則變速箱為空擋，並且向電控發動機發送控制信號，控制 發動機的轉速至怠速，並重複執行該步驟；該速度閾值可以取100到1000rpm之間的值；(5) .等待去抖延遲時間後，返回步驟(2)，去抖延遲時間在500ms以下取值。 所述的換擋模式選擇模塊的控制方法為(1) .程序開始後，讀取換擋模式選擇開關的值，把開關指示的模式作為程序當前的模式；(2) .如果換擋模式選擇開關的值與程序當前的模式不同，則進行下面的判斷，否則 重複執行步驟(2);(3) .等待一定的去抖延遲時間後再重新讀取換擋模式選擇開關的值，延遲時間在 500ms以下取值；(4) .當換擋手柄處於中位，變速箱的輸出轉速小於方向模塊設定的速度閾值，自動 模式方向開關處於中位，這三個條件同時滿足時，可以進行換擋模式的改變，跳轉到步驟(1)，否則重複執行步驟(4)。所述的自動換擋模塊的控制方法為(1) .程序開始後，判斷當前模式是否為自動模式，如果不是則結束該模塊；(2) .判定當前是否有制動信號，如果處於制動狀態則模塊輸出為當前車輛的擋位， 並結束該模塊；(3) .判定方向模塊的輸出是否與車輛當前的方向相同，如果不同，則按照方向模塊 的輸出，掛反向起始擋位，並結束該模塊；(4) .判定當前是否為空擋，如果模塊輸出為空擋，則擋位不變並結束該模塊；(5) .從電控發動機控制器採樣獲得發動機轉速和油門踏板開度的數值，當發動機轉 速或者油門踏板開度低於程序設定的較小值，則依據變速箱的輸出轉速換擋，並當變速箱 的輸出轉速低於該擋位的最低轉速後執行降擋操作，並結束該模塊；(6) .根據發動機轉速，變速箱輸出轉速和當前擋位的傳動比，或者根據發動機轉速， 變矩器渦輪轉速；計算當前變矩器的速比；當變矩器的速比位於程序設定的升擋線和降擋 線之間時，T2條件不滿足，對於起始擋位，速比位於升擋線和降擋線之間持續T3時間後， 則T3條件滿足；當速比高於升擋線或者低於降擋線T2時間，則可以升擋或降擋，即T2 條件滿足；如果距離上一次降擋或升擋有T1時間則可以升擋或降擋，則T1條件滿足；T 1 、 T2 、 T3三個時間條件同時滿足則可以執行升擋或降擋操作；T l取500ms到3s之 間的時間常量，T2 、 T3取50ms到500ms之間的時間常量；(7) .模塊計算的輸出擋位高於該模式的最高擋位時，模塊的輸出為該模式的最高擋位；模塊計算的輸出擋位低於該模式的最低擋位時，模塊的輸出為該模式的最低擋位；模塊計算的輸出擋位位於該模式的擋位範圍之間時，模塊輸出該計算擋位，並結束該模塊。 所述的換擋品質調整模塊的控制方法為自動模式下換擋條件滿足後，根據當前的車速計算能夠平穩換擋的發動機轉速，發送 換擋信號後，在變速箱的換擋延遲期間內，向電控發動機控制器發送轉速控制信號，使發 動機的轉速降低直至達到計算的轉速；換擋操作完成後，結束對發動^^轉速的控制。所述的制動動力切斷模塊的控制方法為首先判斷制動動力切斷開關是否為開，如為不開則結束該模塊； 如果為開，則制動前為前進l、 2擋，或後退l、 2擋時，制動期間為空擋。 本發明具有的優點和積極效果是1.由於採用了兩種換擋規律相結合，兼顧了經濟性、動力性和實用性，達到了節能 的目的。2. 自動換擋的應用使工程機械工作時能夠自動降為1擋，提高了工作效率，節約了 時間，降低了司機的換擋勞動強度，提高了安全性。3. 增加了啟車保護功能，起到了保護啟動電機、防止工程機械掛擋啟車的作用，提 高了安全性。4. 工程機械改變方向過程增加了速度限制，起到了保護變速器的作用。5. 實現了平穩快速的自動換擋。6. 採用不同的換擋模式，可以適應不同的工況。


圖1是本發明在裝載機上應用的智能控制裝置框圖； 圖2是本發明的換擋模式選擇模塊流程圖； 圖3是本發明的方向模塊流程圖； 圖4是本發明的啟動模塊流程圖； 圖5是本發明的自動換擋模塊流程圖； 圖6是本發明的自動換擋裝置主流程圖。
具體實施方式
為能進一步了解本發明的內容、特點及功效，茲例舉以下帶有電控發動機的電液換擋 變速裝置的實施例，並配合附圖詳細說明如下-如圖1所示，該裝置包括有電液換擋變速裝置、微電腦控制器、電控發動機控制器、 變速箱輸出轉速傳感器、變矩器渦輪轉速傳感器(也可用變速箱各擋位的傳動比，通過變 速箱輸出轉速計算獲得變矩器渦輪轉速，從而省略該傳感器)、換擋手柄開關、換擋模式 選擇開關、自動模式方向開關、制動壓力開關、啟動繼電器、制動動力切斷開關。電控發 動機控制器和微電腦控制器進行通訊，既微電腦控制器從電控發動機控制器中獲得發動機 轉速，油門踏板開度的信號，微電腦控制器向電控發動機控制器發送發動機轉速控制信號。 變速箱輸出轉速傳感器、變矩器渦輪轉速傳感器、換擋手柄開關、換擋模式選擇開關、自 動模式方向開關和制動壓力開關、將其信號輸入到微電腦控制器的輸入埠；微電腦控制 器則將控制信號通過其輸出埠輸入到啟動繼電器和電液換擋變速裝置中的變速箱控制 模塊上。還有包含參數標定、啟動限制、換擋模式選擇、根據換擋規律自動換擋、換擋品質控 制、制動期間動力切斷控制、總線通訊等功能的微電腦控制器軟體；以及包含監測參數顯 示、故障報警、圖文顯示軟體等。電液換擋變速箱有四個前進擋位，三個後退擋位。換擋模式有三種，手動模式(M)， 自動l模式(L)和自動2模式(H)。手動模式時擋位由手柄開關決定；自動L模式根據自動換擋規律在1~2擋之間換擋，主要應用於裝載機短距離的裝載操作；自動H模式在高速狀態1 4擋之間換擋，主要應用於裝載機的遠程行走和長距離的裝載操作。對不同 型式的電液換擋變速箱同樣適用，只不過調整擋位數而已。裝載機在手動模式和自動模式下的方向由不同的開關決定。手動模式的方向由手柄開 關決定，自動模式的方向由另外自動模式方向開關決定。在裝載機制動時有動力切斷選擇功能。正常裝載操作，如果當前處於1、 2擋，制動 時動力切斷可以使加在制動閘上的負荷減輕，減小磨損和衝擊，提高整機壽命；裝載機上 坡時，制動期間動力切斷有可能引起車輛的下滑，因此裝載機上坡時制動以不切斷動力為 宜；制動時動力切斷功能的有無由動力切斷開關決定。自動換擋模式下，採用兩種換擋規律相結合進行換擋控制的方法，裝載機加速行走和 鏟掘作業時採用以油門開度、發動機轉速和變矩器渦輪轉速(變速箱有擋位時，變矩器渦 輪轉速也可以通過變速箱輸出轉速和變速箱各擋位的傳動比計算獲得)作為控制參數的節 能型換擋規律，通過換擋保持液力變矩器處於高效區，達到節約能源的目的。裝載機收油 滑行時，採用根據車速進行降擋判斷的換擋規律，避免換擋時引起的不必要的升擋現象。 發動機轉速和油門踏板開度共同作為兩種換擋規律轉換的判別條件。在自動換擋模式下，微電腦控制器通過調節發動機轉速來提高變速箱的換擋品質。換 擋條件滿足後，根據當前的車速計算能夠平穩換擋的發動機轉速，發送換擋信號後，微電 腦控制器與電控發動機控制器進行通訊，向電控發動機控制器發送目標發動機轉速，在變 速箱的換擋延遲時間內使得發動機的轉速滿足條件。換擋操作完成後，不再對發動機轉速 進行控制。該裝載機共有三種換擋模式(1) . 手動模式(M)，此時的擋位由手柄開關決定；(2) . 自動l模式(L)，根據自動換擋規律在1 2擋之間換擋，主要應用於裝載機 短距離的裝載操作；(3) . 自動2模式(H);在高速狀態1 4擋之間換擋，主要應用於裝載機的遠程行 走工況和長距離的裝載操作。如圖2所示，自動換擋控制裝置軟體的主流程如下第一步在微電腦控制器通電後，輸入、輸出埠及控制總線進行初始化。第二步接收總線數據，判斷是否進行參數標定，如果不需要標定參數，則直接轉向 第三步；如果需要標定參數，就按照相應的標定條件進行相應參數的標定。第三步採樣各輸入埠數據，並與電控發動機控制器進行通訊，計算變矩器的速比。第四步調用啟動模塊，判定是否可以啟動發動機。第五步發動機啟動後，調用方向模塊，判定車輛行走的方向。第六步調用換擋模式選擇模塊，確定工程機械當前的換擋模式，如果換擋模式為手 動，則工程機械行駛的方向和擋位由換擋手柄控制；如果換擋模式為自動，則由自動換擋 模塊控制擋位，自動模式的換擋過程中調用換擋品質調整模塊進行發動機轉速的調節；第七步根據當前的換擋模式，讀取相應換擋模塊的輸出，並調用制動動力切斷模塊， 決定當前擋位是否切斷動力；第八步根據上一步確定的擋位，驅動相應的變速箱電磁閥，如果手動模式下有跳擋 的現象發生則按照順序變擋。第九步通過總線發送監測參量給顯示器進行實時顯示和監測，發送需要存儲的數據 到總線上。第十步程序將返回並根據順序方式循環執行。其中第6步中的換擋模式為自動時，自動1模式和自動2模式的判斷流程相同，只是 最高擋位、最低擋位和起始擋位對於不同的模式取不同的值。 如圖3所示，換擋模式選擇模塊的流程如下-(1) .程序開始後，讀取換擋模式選擇開關的值，把開關指示的模式作為程序當前的模式。(2) .如果換擋模式選擇開關的值與程序當前的模式不同，則進行下面的判斷，否則 重複執行步驟(2)。(3) .等待300ms去抖延遲時間後再重新讀取換擋模式選擇開關的值。(4) .當換擋手柄處於中位，變速箱的輸出轉速小於方向模塊設定的速度閾值200rpm， 自動模式方向開關處於中位，這三個條件同時滿足時，可以進行換擋模式的改變，跳轉到 步驟(1)，否則重複執行步驟(4)。裝載機行駛方向的選擇由兩個開關控制，手動模式時，方向由集成的手柄開關決定； 自動模式時的方向由自動模式方向開關決定。車輛行駛方向改變時，程序首先監測到方向 開關信號的變化，通過一定時間的去抖延時後，讀取當前方向開關的指示值，如果開關的 指示與當前車輛的行駛方向相反則需要進行速度限制的判斷。如圖4所示，方向模塊的流程如下(1) .微電腦控制器上電後進行初始化，方向模塊輸出為空擋。(2) .根據方向指示開關的值確定車輛的行駛方向。手動模式下換擋手柄作為方向指 示開關；自動模式下，自動模式方向開關作為方向指示開關。(3) .如果方向指示開關的指示值與當前車輛的行駛方向相反，則轉到步驟(4), 否則重複執行步驟(2)。(4) .如果當前變速箱的輸出轉速低於閾值200rpm，則跳轉到步驟(5)，否則變速 箱為空擋，並且與電控發動機控制器通訊，控制發動機轉速至怠速轉速，並重複執行該步 驟。(5) .等待300ms去抖延遲時間後，返回步驟(2)。 本發明具有啟動保護功能，硬體部分增加啟動繼電器，起到保護啟動電機的作用。 如圖5所示，啟動模塊的流程如下(1) .微電腦控制器上電後進行初始化，啟動繼電器失電。(2) .當前為手動模式時，如果換擋手柄置於中位；或者當前為自動模式時，如果自 動模式方向開關置於中位，則啟動繼電器得電，允許發動機啟動。否則，重複執行步驟(2)， 等待允許發動機啟動的條件滿足。(3) .判斷發動機是否已經啟動並保持穩定，如果沒有啟動則跳轉到步驟(2)，否 則執行步驟(4)。(4) .啟動繼電器失電，發動機啟動按鈕失效。(5) .如果發動機熄火則跳轉到步驟(2)，重新進行啟動條件的判斷；否則重複執 行步驟(5)。本發明自動模式下採用的換擋方案加速行走和鏟裝作業時採用以油門開度、發動機 轉速和變矩器渦輪轉速作為控制參數的節能型換擋規律。當駕駛員收油門減速的時候，依 據節能型換擋規律會引起不必要的升擋現象，因而採用根據車速進行降擋判斷的換擋規 律。發動機轉速和油門踏板開度共同作為兩種換擋規律轉換的判別條件，當發動機轉速低 於某預定值或者油門踏板的開度低於某預定值則由節能換擋規律變為以車速為依據的換 擋規律。如圖6所示，自動換擋模塊的流程如下(1) .程序開始後，判斷當前模式是否為自動模式，如果不是則結束該模塊；(2) .判定當前是否有制動信號，如果處於制動狀態則模塊輸出為當前車輛的擋位，並結束該模塊；(3) .判定方向模塊的輸出是否與車輛當前的方向相同，如果不同，則按照方向模塊 的輸出，掛反向起始擋位，並結束該模塊；(4) .判定當前是否為空擋，如果模塊輸出為空擋，則擋位不變並結束該模塊；(5) .微電腦控制器通過與電控發動機控制器通訊獲得發動機轉速和油門踏板開度的 數值。當測量得到的發動機轉速或者油門踏板開度低於程序設定的較小值，則依據變速箱 的輸出轉速換擋，並當變速箱的輸出轉速低於該擋位的最低轉速後執行降擋操作，並結束 該模塊；(6) .根據發動機轉速，變矩器渦輪轉速(或者根據變速箱輸出轉速和當前擋位的傳 動比)，計算當前變矩器的速比；當變矩器的速比位於程序設定的升擋線和降擋線之間時， T2條件不滿足，對於起始擋位，速比位於升擋線和降擋線之間持續T3時間則T3條件滿 足；當速比高於升擋線或者低於降擋線T 2時間，則可以升擋或降擋，即T2條件滿足； 如果距離上一次降擋或升擋有T1時間則可以升擋或降擋，即T1條件滿足；Tl 、 T2 、 T3三個時間條件同時滿足則可以執行升擋或降擋操作；T 1取3s的時間常量，T 2 、 T3 取300ms的時間常量；(7) .模塊計算的輸出擋位高於該模式的最高擋位時，模塊的輸出為該模式的最高擋 位；模塊計算的輸出擋位低於該模式的最低擋位時，模塊的輸出為該模式的最低擋位；模 塊計算的輸出擋位位於該模式的擋位範圍之間時，模塊輸出該計算擋位，並結束該模塊。本發明在自動模式下的換擋時刻可以進行換擋品質的調整，調整的方法是微電腦控制 器通過調節發動機轉速來提高變速箱的換擋品質。換擋條件滿足後，根據當前的車速計算 能夠平穩換擋的發動機轉速，發送換擋信號後，微電腦控制器與電控發動機控制器進行通 訊，向電控發動機控制器發送目標發動機轉速，在變速箱的換擋延遲時間內使得發動機的 轉速滿足條件。換擋操作完成後，不再對發動機轉速進行控制。
權利要求
1.一種液力機械傳動工程機械自動換擋變速裝置，它包括有電液換擋變速裝置和電控發動機，其特徵是它還包括有微電腦控制器、電控發動機控制器、變速箱輸出轉速傳感器、換擋手柄開關、換擋模式選擇開關、自動模式方向開關和制動壓力開關；電控發動機控制器將發動機轉速和油門踏板開度信息，通過微電腦控制器的通訊埠輸入到微電腦控制器；變速箱輸出轉速傳感器、換擋手柄、換擋模式選擇開關、制動壓力開關和自動模式方向開關將其信號輸入到微電腦控制器的輸入埠，微電腦控制器則將控制信號通過其輸出埠輸入到電液換擋變速裝置中的變速箱控制模塊上。
2. 根據權利要求l所述的液力機械傳動工程機械自動換擋變速裝置，其特徵是它 還包括有變矩器渦輪轉速傳感器；變矩器渦輪轉速傳感器，將其信號輸入到微電腦控制 器的輸入埠。
3. 根據權利要求1或2所述的液力機械傳動工程機械自動換擋變速裝置，其特徵是 它還包括有啟動繼電器，微電腦控制器的輸出端與啟動繼電器相連。
4. 根據權利要求1或2所述的液力機械傳動工程機械自動換擋變速裝置，其特徵是它還包括有制動動力切斷開關，制動動力切斷開關將選定動力切斷功能的信號輸入到微 電腦控制器的輸入端。
5. —種液力機械傳動工程機械自動換擋變速裝置的控制方法，其特徵是它包括有手動換擋模塊，啟動模塊，方向模塊，換擋模式選擇模塊，自動換擋模塊，換擋品質調整模塊，制動動力切斷模塊，電磁閥驅動模塊；電液換擋變速方法是由以下步驟完成的 第一步在控制器通電後，輸入、輸出埠及控制總線進行初始化； 第二步接收總線數據，判斷是否進行參數標定，如果不需要標定參數，則直接轉向第三步；如果需要標定參數，就按照相應的標定條件進行相應參數的標定；第三步採樣各輸入埠數據，以及電控發動機控制器發送的發動機轉速和油門踏板開度信息，計算變矩器的速比；第四步調用啟動模塊，判定是否可以啟動發動機；第五步發動機啟動後，調用方向模塊，判定工程機械行走的方向；第六步調用換擋模式選擇模塊，確定工程機械當前的換擋模式，如果換擋模式為手動，則工程機械行駛的方向和擋位由換擋手柄控制；如果換擋模式為自動，則由自動換擋模塊控制擋位，自動模式的換擋過程中調用換擋品質調整模塊進行發動機轉速的調節；第七步根據當前的換擋模式，讀取相應換擋模塊的輸出，並調用制動動力切斷模 塊，決定當前擋位是否切斷動力；第八步根據上一步確定的擋位，驅動相應的變速箱電磁閥，如果手動模式下有跳 擋的現象發生則按照順序變擋；第九步通過總線發送監測參量給顯示器進行實時顯示和監測，發送需要存儲的數 據到總線上；第十步程序將返回並根據順序方式循環執行。
6. 根據權利要求5所述的液力機械傳動工程機械自動換擋變速裝置的控制方法，其 特徵是所述的啟動模塊的控制方法為-(1) .控制器上電後進行初始化，啟動繼電器失電；(2) .當前為手動模式時，如果換擋手柄置於中位；或者當前為自動模式時，如果自 動模式方向開關置於中位，則啟動繼電器得電，允許發動機啟動；否則，重複執行步驟(2),等待允許發動機啟動的條件滿足；(3) .判斷發動機是否已經啟動並保持穩定，如果沒有啟動則跳轉到步驟(2)，否 則執行步驟(4);(4) .啟動繼電器失電，發動機啟動按鈕失效；(5) .如果發動機熄火則跳轉到步驟(2)，重新進行啟動條件的判斷；否則重複執 行步驟(5)。
7. 根據權利要求5所述的液力機械傳動工程機械自動換擋變速裝置的控制方法，其 特徵是所述的方向模塊的控制方法為(1) .控制器上電後進行初始化，方向模塊輸出為空擋；(2) .根據方向指示開關的值確定車輛的行駛方向，手動模式下換擋手柄作為方向指 示開關；自動模式下，自動模式方向開關作為方向指示開關；(3) .如果方向指示開關的指示值與當前車輛的行駛方向相反，則轉到步驟(4)， 否則重複執行步驟(2);(4) .定義一個速度閾值標誌車輛已經接近停車，如果當前變速箱的輸出轉速低於該 閾值，則跳轉到步驟(5)，否則變速箱為空擋，並且向電控發動機發送控制信號，控制 發動機的轉速至怠速，並重複執行該步驟；該速度閾值可以取100到1000rpm之間的值;(5).等待去抖延遲時間後，返回步驟(2)，去抖延遲時間在500ms以下取值。
8. 根據權利要求5所述的液力機械傳動工程機械自動換擋變速裝置的控制方法，其 特徵是所述的換擋模式選擇模塊的控制方法為(1) .程序開始後，讀取換擋模式選擇開關的值，把開關指示的模式作為程序當前的模式；(2) .如果換擋模式選擇開關的值與程序當前的模式不同，則進行下面的判斷，否則 重複執行步驟(2);(3) .等待一定的去抖延遲時間後再重新讀取換擋模式選擇開關的值，延遲時間在 500ms以下取值；(4) .當換擋手柄處於中位，變速箱的輸出轉速小於方向模塊設定的速度閾值，自動 模式方向開關處於中位，這三個條件同時滿足時，可以進行換擋模式的改變，跳轉到步 驟(1)，否則重複執行步驟(4)。
9. 根據權利要求5所述的液力機械傳動工程機械自動換擋變速裝置的控制方法，其 特徵是所述的自動換擋模塊的控制方法為 '(1) .程序開始後，判斷當前模式是否為自動模式，如果不是則結束該模塊；(2) .判定當前是否有制動信號，如果處於制動狀態則模塊輸出為當前車輛的擋位， 並結束該模塊；(3) .判定方向模塊的輸出是否與車輛當前的方向相同，如果不同，則按照方向模塊 的輸出，掛反向起始擋位，並結束該模塊；(4) .判定當前是否為空擋，如果模塊輸出為空擋，則擋位不變並結束該模塊；(5) .從電控發動機控制器採樣獲得發動機轉速和油門踏板開度的數值，當發動機轉 速或者油門踏板開度低於程序設定的較小值，則依據變速箱的輸出轉速換擋，並當變速 箱的輸出轉速低於該擋位的最低轉速後執行降擋操作，並結束該模塊；(6) .根據發動機轉速，變速箱輸出轉速和當前擋位的傳動比，或者根據發動機轉速， 變矩器渦輪轉速；計算當前變矩器的速比；當變矩器的速比位於程序設定的升擋線和降 擋線之間時，T2條件不滿足，對於起始擋位，速比位於升擋線和降擋線之間持續T3時 間後，則T3條件滿足；當速比高於升擋線或者低於降擋線T2時間，則可以升擋或降擋， 即T2條件滿足；如果距離上一次降擋或升擋有T 1時間則可以升擋或降擋，則T1條件 滿足；Tl 、 T2 、 T3三個時間條件同時滿足則可以執行升擋或降擋操作；Tl取500ms到3s之間的時間常量，T2 、 T3取50ms到500ms之間的時間常量；(7).模塊計算的輸出擋位高於該模式的最高擋位時，模塊的輸出為該模式的最高擋 位；模塊計算的輸出擋位低於該模式的最低擋位時，模塊的輸出為該模式的最低擋位； 模塊計算的輸出擋位位於該模式的擋位範圍之間時，模塊輸出該計算擋位，並結束該模 塊。
10. 根據權利要求5所述的液力機械傳動工程機械自動換擋變速裝置的控制方法， 其特徵是所述的換擋品質調整模塊的控制方法為自動模式下換擋條件滿足後，根據當前的車速計算能夠平穩換擋的發動機轉速，發 送換擋信號後，在變速箱的換擋延遲期間內，向電控發動機控制器發送轉速控制信號， 使發動機的轉速降低直至達到計算的轉速；換擋操作完成後，結束對發動機轉速的控制。
11. 根據權利要求5所述的液力機械傳動工程機械自動換擋變速裝置的控制方法， 其特徵是所述的制動動力切斷模塊的控制方法為首先判斷制動動力切斷開關是否為開，如為不開則結束該模塊； 如果為開，則制動前為前進l、 2擋，或後退l、 2擋時，制動期間為空擋。
全文摘要
本發明涉及一種液力機械傳動工程機械自動換擋變速裝置及控制方法。它包括電液換擋變速裝置、電控發動機、微電腦控制器、電控發動機控制器、變速箱輸出轉速傳感器、換擋手柄開關、換擋模式選擇開關、制動壓力開關和自動模式方向開關；電控發動機控制器和微電腦控制器進行通訊；變速箱輸出轉速傳感器、變矩器渦輪轉速傳感器、換擋手柄、換擋模式選擇開關、制動壓力開關和自動模式方向開關將信號輸入微電腦控制器輸入埠，微電腦控制器則將控制信號通過其輸出埠輸入變速箱控制模塊。由於採用了兩種換擋規律結合，兼顧了經濟、動力和實用性，達到節能目的；自動換擋使工程機械提高工作效率，節約工作時間，降低司機的勞動強度；並可適應不同工況。
文檔編號F16H61/00GK101216101SQ20071006054
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月28日 優先權日2007年12月28日
發明者吳國祥, 孟廣良, 崔國敏, 李學忠, 李鶯鶯, 王瑞霞, 邵善鋒 申請人:天津工程機械研究院