工程機械及其非電控液壓泵的功率控制系統及控制方法
2023-04-26 12:53:26 3
專利名稱：工程機械及其非電控液壓泵的功率控制系統及控制方法
技術領域：
本發明涉及非電控液壓泵，特別涉及一種非電控液壓泵的功率控制系統和控制方法，並涉及採用該功率控制系統的工程機械。
背景技術：
由於非電控液壓泵(如力士樂A11V075LRDS系列)性價比較高的原因，目前在小型挖掘機上得到了廣泛的應用。為了達到節能的目的，在挖掘機的使用過程中一般會根據作業工況的不同而選擇不同的發動機轉速。但A11V075LRDS系列非電控液壓泵僅有一條壓力流量曲線(P-Q曲線)(如圖2所示)，因此不同作業工況下，所述非電控液壓泵的發動機與液壓泵之間的功率匹配問題就成為核心。如圖1所示，相關技術中，當發動機運轉時，液壓泵1將液壓油從油箱通過P 口泵送到執行元件2，執行元件2在動作時將負載壓力通過LS 口(反饋信號油)反饋至功率調節器3的B 口。功率調節器3根據B 口的壓力從E 口及C 口輸出信號油，其中來自C 口的信號油在液壓泵1的D 口建立起壓力將液壓泵1的斜盤順時針推動；來自E 口的信號油在液壓泵1的F 口建立起壓力將液壓泵1的斜盤逆時針旋轉，當D 口與F 口的壓力平衡時液壓泵1的斜盤保持一定角度輸出相應的流量。圖2是相關技術中的液壓泵1的壓力流量曲線。相關技術存在以下缺陷1.由於液壓泵的吸收功率只與負載壓力和流量乘積成正比，當實際工作中在發動機油門一定的情況下需要降低液壓泵吸收功率進行低負載工作時(例如平整作業)，相關技術中的功率控制系統無法實現二次調整，因此達不到節能的目的。2.發動機在小油門工作時液壓泵的吸收扭矩可能會大於發動機輸出扭矩，造成發動機在低轉速時可能出現熄火現象。
發明內容
本發明旨在提供一種改進的非電控液壓泵的功率控制系統、功率控制方法，以及帶有該控制系統的工程機械。本發明提供一種非電控液壓泵的功率控制系統，包括功率調節器，該功率調節器與執行元件連接，並分別通過第一信號油通道和第二信號油通道連接所述非電控液壓泵的第一信號油輸入口和第二信號油輸入口，以根據負載壓力控制所述非電控液壓泵的排量， 所述非電控液壓泵的第二信號油輸入口和所述非電控液壓泵的輸出口之間設置第三信號油通道，所述第三信號油通道設置有電控閥門，該電控閥門的控制端連接一個控制模塊。優選地，所述控制模塊包括感測單元，用於檢測發動機的轉速；存儲單元，用於預置一個臨界值；和控制單元，與所述感測單元連接，用於在所述感測單元輸出的轉速值小於所述臨界值時，控制所述電控閥門打開，使第三信號油通道向所述非電控液壓泵的第二信號油輸入口輸入信號油，參與對所述非電控液壓泵排量的控制。優選地，所述控制單元還連接一個功率控制開關，用於手動控制所述電控閥門的狀態。優選地，所述控制模塊包括一個功率控制開關，用於手動控制所述電控閥門的狀態。本發明還提供一種工程機械，包括非電控液壓泵以及上述任一項中的功率控制系統。本發明還提供一種非電控液壓泵的功率控制方法，該非電控液壓泵包括第一工作模式和第二工作模式，所述非電控液壓泵在所述第一、第二工作模式下具有不同的壓力流量曲線；該功率控制方法包括如下步驟判斷發動機的工作狀態；根據發動機的工作狀態，控制所述非電控液壓泵切換至相應的工作模式下。優選地，所述判斷發動機的工作狀態的步驟包括檢測發動機的轉速，並將檢測到的轉速與一個預置的臨界值比較。優選地，所述根據發動機的工作狀態，控制所述非電控液壓泵切換至相應的工作模式下的步驟包括當發動機的轉速大於或等於所述臨界值時，所述非電控液壓泵切換至第一工作模式；當發動機的轉速小於所述臨界值時，所述非電控液壓泵切換至第二工作模式。優選地，該功率控制方法還包括如下步驟提供一個功率調節器，該功率調節器與執行元件連接，並分別通過第一信號油通道和第二信號油通道連接所述非電控液壓泵的第一信號油輸入口和第二信號油輸入口，以根據負載壓力控制所述非電控液壓泵的排量；提供一個第三信號油通道，該第三信號油通道設置於所述非電控液壓泵的第二信號油輸入口和所述非電控液壓泵的輸出口之間，所述第三信號油通道設置有電控閥門；其中，所述根據發動機的工作狀態，控制所述非電控液壓泵切換至相應的工作模式下的步驟包括根據發動機的工作狀態，控制所述電控閥門關閉或打開，以使所述非電控液壓泵切換至相應的工作模式下。優選地，所述根據發動機的工作狀態，控制所述非電控液壓泵切換至相應的工作模式下的步驟包括檢測發動機的轉速，並將檢測到的轉速與一個預置的臨界值比較；當發動機的轉速大於或等於所述臨界值時，所述電控閥門關閉，所述非電控液壓泵切換至所述第一工作模式；當發動機的轉速小於所述臨界值時，所述電控閥門打開，使所述第三信號油通道向所述非電控液壓泵的第二信號油輸入口輸入信號油，參與對所述非電控液壓泵排量的控制，所述非電控液壓泵切換至所述第二工作模式。優選地，所述根據發動機的工作狀態，控制所述非電控液壓泵切換至相應的工作模式下的步驟包括根據發動機的工作狀態，手動控制所述電控閥門關閉或打開，以使所述非電控液壓泵切換至相應的工作模式。
與相關技術相比，本發明功率控制系統和控制方法能夠在發動機輕載工作時，實現非電控液壓泵吸收功率的二次調整，達到節能的目的。另外，本發明功率控制系統和方法，能夠使得發動機在低轉速時自動將液壓泵的吸收扭矩降低(在轉速一定的情況下扭矩與功率成正比)，防止發動機低速熄火，從而能延長發動機的使用壽命。
圖1為相關技術中的非電控液壓泵的功率控制系統的原理圖。圖2為相關技術中非電控液壓泵的壓力流量曲線。圖3為本發明一些實施例中的非電控液壓泵的功率控制系統的原理圖。圖4為本發明一些實施例中的非電控液壓泵的壓力流量曲線。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明做更進一步的說明。圖3示出了本發明一些實施例中的非電控液壓泵的功率控制系統的原理圖。如圖 3所示，該非電控液壓泵的功率控制系統可包括功率調節器3，功率調節器3與執行元件2 連接，功率調節器3通過第一信號油通道4連接液壓泵1的第一信號油輸入口 D，並通過第二信號油通道5連接液壓泵1的第二信號油輸入口 F，以根據負載壓力控制液壓泵1的斜盤的角度，進而控制非電控液壓泵的排量。液壓泵1的第二信號油輸入口 F和液壓泵1的輸出口 P之間設置第三信號油通道6，第三信號油通道6設置電控閥門7，電控閥門7的控制端連接一個控制模塊8，用以實現非電控液壓泵吸收功率的二次調整。控制模塊8在一些實施例中可包括控制單元81、感測單元82和存儲單元(圖中未示出)。感測單元82用於實時檢測發動機的轉速，並依此判斷發動機處於重載工作狀態還是輕載工作狀態。存儲單元用於預置一個臨界值。控制單元81與感測單元82連接，用於在感測單元82輸出的轉速值小於臨界值時，控制電控閥門7打開，使第三信號油通道6向液壓泵1的第二信號油輸入口 F輸入信號油，參與對液壓泵1的斜盤的角度控制。在一些實施例中，感測單元82為轉速傳感器。在一些實施例中，控制單元81還可連接一個功率控制開關83，用於手動控制電控閥門7的狀態。該功率控制開關83的狀態改變時，控制單元81輸出信號控制電控閥門7的狀態翻轉。因此，操作者可根據實際工況通過功率控制開關83選擇液壓泵1的吸收功率， 不但豐富了適用工況的能力，同時也節約了能源消耗，使得操作更加人性化。上述功率控制系統可以通過自動控制方式和手動控制方式實現非電控液壓泵1 的二次功率控制。自動控制方式如下檢測發動機的轉速，與預置的臨界值比較，當感測單元82檢測到的發動機轉速大於或等於存儲單元中預置的臨界值時，控制單元81停止向電控閥門7輸出信號，使電控閥門7處於失電狀態，因此電控閥門7的出口 Pl輸出的壓力為零，此時液壓系統僅靠自身功率調節器3對液壓泵1的吸收功率進行調整，調整原理和過程與相關技術相同，即當發動機運轉時，液壓泵1將液壓油從油箱通過液壓泵1的輸出口 P泵送到執行元件2，執行元件2在動作時將負載壓力通過LS 口反饋至功率調節器3的B 口。功率調節器3根據B 口的壓力從E 口及C 口輸出信號油，其中來自C 口的信號油通過第一信號油通道4在液壓泵1的第一信號油輸入口 D建立起壓力按順時針方向推動液壓泵1的斜盤；來自E 口的信號油通過第二信號油通道5在液壓泵1的第二信號油輸入口 F建立起壓力按逆時針方向推動液壓泵1的斜盤，當兩個信號油輸入口 D和F的壓力平衡時液壓泵1的斜盤保持一定角度，輸出相應的流量。此時，液壓泵1工作於第一工作模式，液壓泵1的壓力流量曲線如圖4中的曲線41所示。當感測單元82檢測到的發動機轉速小於存儲單元中預置的臨界值時，控制單元 81向電控閥門7輸出信號，使電控閥門7處於得電狀態，此時電控閥門7出口 Pl會輸出設定壓力值，此壓力值直接加載到液壓泵1的第二信號油輸入口 F迫使液壓泵1的斜盤逆時針旋轉，直到液壓泵1兩個信號油輸入口 D和F的壓力平衡為止，此時液壓系統除靠自身功率調節器3對液壓泵1的吸收功率進行調整外，還受到電控閥門7出口壓力的影響，即第三信號油通道6參與了對液壓泵1的斜盤的角度控制，實現了液壓泵功率的二次調整，此時， 液壓泵1工作於第二工作模式，液壓泵1的壓力流量曲線如圖4中的曲線42。手動控制方式如下當發動機處於大油門工作狀態但需要液壓泵小功率工作時，可通過操作功率控制開關83閉合，此時與功率控制開關83連接的控制單元81針腳被接地後處於低電平，控制單元81檢測到此針腳為低電平時立即向電控閥門7輸出信號，電控閥門7得電後，使第三信號油通道6接通，參與對液壓泵1的斜盤的角度控制，使液壓泵1工作於第二工作模式， 反之，將功率控制開關83斷開，則可使液壓泵1工作於第一工作模式，從而實現了根據操作者意願進行功率控制的目的。一些實施例中，電控閥門7採用電磁閥。一些實施例中，控制模塊8可以不包括功率控制開關83，只包括控制單元81、感測單元82和存儲單元，這樣可以根據發動機轉速自動實現非電控液壓泵1吸收功率的二次調離
iF. ο而在另外一些實施例中，控制模塊8也可以不包括控制單元81、感測單元82和存儲單元，只包括一個功率控制開關，該功率控制開關連接於電控閥門7的控制端，用於改變電控閥門7的狀態，這樣可以通過手動操作實現非電控液壓泵1吸收功率的二次調整。可以理解地，一些實施例中，控制模塊8可以採用其它用於測速的感測單元來檢測發動機的轉速。可以用控制單元81的內部存儲單元或外接存儲單元存儲上述臨界值。上述實施例中，該非電控液壓泵的功率控制系統和控制方法以應用於斜盤式變量泵進行說明，通過對斜盤式變量泵的斜盤的角度控制以控制液壓泵的排量，可以理解地，本發明非電控液壓泵的功率控制系統和控制方法也可用於斜軸式變量泵。上述各種功率控制系統均可應用於包括非電控液壓泵的工程機械，如挖掘機等。 並且，在一些實施例中，功率控制系統中用於控制電控閥門7的控制單元81可以採用該工程機械自身的可編程控制單元(Programmable Logic Controller, PLC)；在另外一些實施例中，控制單元81也可以採用一個獨立的PLC;或者控制單元81也可以採用普通的微處理
ο以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本發明思路下的技術方案均屬於本發明的保護範圍。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種非電控液壓泵的功率控制系統，包括功率調節器，該功率調節器與執行元件連接，並分別通過第一信號油通道和第二信號油通道連接所述非電控液壓泵的第一信號油輸入口和第二信號油輸入口，以根據負載壓力控制所述非電控液壓泵的排量，其特徵在於所述非電控液壓泵的第二信號油輸入口和所述非電控液壓泵的輸出口之間設置第三信號油通道，所述第三信號油通道設置有電控閥門，該電控閥門的控制端連接一個控制模塊。
2.根據權利要求1所述的功率控制系統，其特徵在於，所述控制模塊包括感測單元，用於檢測發動機的轉速；存儲單元，用於預置一個臨界值；和控制單元，與所述感測單元連接，用於在所述感測單元輸出的轉速值小於所述臨界值時，控制所述電控閥門打開，使第三信號油通道向所述非電控液壓泵的第二信號油輸入口輸入信號油，參與對所述非電控液壓泵排量的控制。
3.根據權利要求2所述的功率控制系統，其特徵在於，所述控制單元還連接一個功率控制開關，用於手動控制所述電控閥門的狀態。
4.根據權利要求1所述的功率控制系統，其特徵在於，所述控制模塊包括一個功率控制開關，用於手動控制所述電控閥門的狀態。
5.一種工程機械，包括非電控液壓泵，其特徵在於，還包括權利要求1-4任一項所述的功率控制系統。
6.一種非電控液壓泵的功率控制方法，該非電控液壓泵包括第一工作模式和第二工作模式，所述非電控液壓泵在所述第一、第二工作模式下具有不同的壓力流量曲線；該功率控制方法包括如下步驟判斷發動機的工作狀態；根據發動機的工作狀態，控制所述非電控液壓泵切換至相應的工作模式下。
7.根據權利要求6所述的功率控制方法，其特徵在於，所述判斷發動機的工作狀態的步驟包括檢測發動機的轉速，並將檢測到的轉速與一個預置的臨界值比較。
8.根據權利要求7所述的功率控制方法，其特徵在於，所述根據發動機的工作狀態，控制所述非電控液壓泵切換至相應的工作模式下的步驟包括當發動機的轉速大於或等於所述臨界值時，所述非電控液壓泵切換至第一工作模式；當發動機的轉速小於所述臨界值時，所述非電控液壓泵切換至第二工作模式。
9.根據權利要求6所述的功率控制方法，其特徵在於，該功率控制方法還包括如下步驟提供一個功率調節器，該功率調節器與一執行元件連接，並分別通過第一信號油通道和第二信號油通道連接所述非電控液壓泵的第一信號油輸入口和第二信號油輸入口，以根據負載壓力控制所述非電控液壓泵的排量；提供一個第三信號油通道，該第三信號油通道設置於所述非電控液壓泵的第二信號油輸入口和所述非電控液壓泵的輸出口之間，所述第三信號油通道設置有電控閥門；其中，所述根據發動機的工作狀態，控制所述非電控液壓泵切換至相應的工作模式下的步驟包括根據發動機的工作狀態，控制所述電控閥門關閉或打開，以使所述非電控液壓泵切換至相應的工作模式下。
10.根據權利要求9所述的功率控制方法，其特徵在於，所述根據發動機的工作狀態，控制所述非電控液壓泵切換至相應的工作模式下的步驟包括檢測發動機的轉速，並將檢測到的轉速與一個預置的臨界值比較； 當發動機的轉速大於或等於所述臨界值時，所述電控閥門關閉，所述非電控液壓泵切換至所述第一工作模式；當發動機的轉速小於所述臨界值時，所述電控閥門打開，所述第三信號油通道向所述非電控液壓泵的第二信號油輸入口輸入信號油，參與對所述非電控液壓泵排量的控制，所述非電控液壓泵切換至所述第二工作模式。
11.根據權利要求9所述的功率控制方法，其特徵在於，所述根據發動機的工作狀態， 控制所述非電控液壓泵切換至相應的工作模式下的步驟包括根據發動機的工作狀態，手動控制所述電控閥門關閉或打開，所述非電控液壓泵切換至相應的工作模式。
全文摘要
本發明提供了一種工程機械及其非電控液壓泵的功率控制系統及控制方法，該控制系統包括功率調節器，該功率調節器與執行元件連接，並分別通過第一信號油通道和第二信號油通道連接非電控液壓泵的第一信號油輸入口和第二信號油輸入口，以根據負載壓力控制非電控液壓泵的排量，非電控液壓泵的第二信號油輸入口和非電控液壓泵的輸出口之間還設置第三信號油通道，第三信號油通道設置有電控閥門，該電控閥門的控制端連接一個控制模塊。該工程機械包括非電控液壓泵，非電控液壓泵的功率控制系統採用上述系統。該控制方法包括判斷發動機的工作狀態；根據發動機的工作狀態，控制所述非電控液壓泵切換至相應的工作模式下。本控制系統和控制方法能夠實現非電控液壓泵功率的二次調整。
文檔編號F04B49/00GK102536761SQ201110441939
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者馮坤鵬, 姚小奇, 陳賡 申請人:中聯重科股份有限公司