一種電噴發動機輪式液壓挖掘機行駛控制系統及控制方法與流程

本發明專利涉及一種電噴發動機輪式液壓挖掘機行駛控制系統及控制方法，屬于輪式液壓挖掘機控制系統技術領域。

背景技術：

目前，國內輪式挖掘機在行駛控制方面普遍未作專門控制，做得較好的就是借用履帶挖機的控制策略，對泵與發動機的功率匹配采取固定轉速下的功率匹配及極限功率控制。但在行駛時，司機不可能及時更改油門檔位，所以在行駛前需先把油門調到某一檔位，在某一發動機轉速下工作。未對行駛區別于挖掘的特殊性及行駛時各工況及高速檔和低速檔對扭矩、速度、平穩性需求及油耗進行分析，分別進行匹配控制，未對發動機的油耗特性進行分析應用。因此行駛時的發動機功率利用率很低，油耗高，行駛平穩性也差，若用戶在忘了停車制動已按下時行駛機器，會造成發動機憋熄火。

進口輪挖采用油門踏板行程與發動機轉速關聯，或者再加上檢查行走泵壓力參與對發動機轉速及泵限制功率的控制，對行駛速度與發動機功率進行了匹配，但也未區分行駛時的各種工況及對等油耗特性進行分析利用，比如顛簸路面、泥濘路面、爬坡等。另外，若腳抖動時會造成油門及液壓系統抖動，所以也還有不少的燃油浪費，行駛平穩性也還不高，所以現有的電噴發動機輪式液壓挖掘機行駛控制方法還是不夠完善。

技術實現要素：

本發明的目的是：區分平路、爬坡、惡劣路面、不同車速等不同工況下的功率需求、扭矩需求，分別采取不同的控制策略，并使負載與發動機匹配在油耗曲線上的合適區域，使馬達扭矩隨工況調整,避免腳抖動造成行駛抖動；以提高負載、主泵、馬達、發動機之間的功率及特性匹配，降低油耗，提高惡劣工況時的系統平穩性及驅動能力，提高駕駛的舒適性，避免因用戶在忘了停車制動已按下時行駛機器造成發動機憋熄火，以克服現有技術的不足。

本發明是這樣實現的：一種電噴發動機輪式液壓挖掘機行駛控制系統，包括主機控制器ecu，所述主機控制器ecu通過導線與發動機總成、停車制動按鈕、儀表、方向機、油門踏板和作業行駛模式開關相連接、所述發動機總成通過聯軸器與主泵相連接，主泵通過液壓油路與馬達相連接，在主泵上設置有行駛泵壓力變送器和主泵比例電磁閥，在馬達上設置有馬達比例電磁閥，所述主泵比例電磁閥和馬達比例電磁閥通過導線與主機控制器ecu相連接。

所述發動機總成包括發動機控制器ecm、傳感器和燃油噴射系統，發動機控制器ecm通過導線分別與傳感器和燃油噴射系統相連接。

所述傳感器包括水溫信號傳感器、機油壓力傳感器、歧管溫度傳感器、海拔高度傳感器和轉速信號傳感器。

所述燃油噴射系統包括油門調節、扭矩調節、和調速率調節。

一種電噴發動機輪式液壓挖掘機行駛控制系統的控制方法，在電噴發動機輪式液壓挖掘機行駛過程中，將作業行駛模式開關選擇為行駛模式后，主機控制器ecu采集油門踏板的行程信號、方向機的行駛檔位信號、馬達的壓力信號、主泵的壓力信號、停車制動按鈕信號，通過can總線采集發動機控制器ecm發送的轉速信號,對主泵比例電磁閥、馬達比例電磁閥電流進行控制，通過can總線對發動機油門、發動機扭矩進行控制。

由于采用了上述技術方案，與現有技術相比，本發明在主泵與發動機的功率匹配及特性匹配、不同工況負載與主泵的功率匹配、不同工況與發動機的扭矩匹配、不同工況與馬達的扭矩匹配上更好，因而更節能、適應惡劣路況的能力更強、行駛更平穩、駕駛舒適性更好，避免因用戶在忘了停車制動已按下時行駛機器造成發動機憋熄火等優點。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的控制原理圖；

圖3為主泵與發動機聯合工作點曲線圖；

圖4為發動機油耗曲線圖；

圖5為發動機不同扭矩及調速率曲線圖；

附圖標記說明：1-主機控制器ecu，2-發動機總成，3-停車制動按鈕，4-儀表，5-方向機，6-油門踏板，7-作業行駛模式開關7，8-主泵，9-馬達，10-馬達比例電磁閥，11-行駛泵壓力變送器，12-主泵比例電磁閥，13-傳感器，14-燃油噴射系統，15-發動機控制器ecm。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明，但不作為對本發明的限制。

本發明的實施例：一種電噴發動機輪式液壓挖掘機行駛控制系統，包括主機控制器ecu1，所述主機控制器ecu1通過導線與發動機總成2、停車制動按鈕3、儀表4、方向機5、油門踏板6和作業行駛模式開關7相連接、所述發動機總成4通過聯軸器與主泵8相連接，主泵8通過液壓油路與馬達9相連接，在主泵8上設置有行駛泵壓力變送器11和主泵比例電磁閥12，在馬達9上設置有馬達比例電磁閥10，所述主泵比例電磁閥12和馬達比例電磁閥10通過導線與主機控制器ecu1相連接。

所述發動機總成4包括發動機控制器ecm15、傳感器13和燃油噴射系統14，發動機控制器ecm15通過導線分別與傳感器13和燃油噴射系統14相連接。

所述傳感器13包括水溫信號傳感器、機油壓力傳感器、歧管溫度傳感器、海拔高度傳感器和轉速信號傳感器。

所述燃油噴射系統14包括油門調節、扭矩調節、和調速率調節，具體的調節由主機控制器ecu向發動機控制器ecm發指令，ecm再控制燃油噴射系統控制噴油量、噴油時間等來實現。

一種電噴發動機輪式液壓挖掘機行駛控制系統的控制方法，在電噴發動機輪式液壓挖掘機行駛過程中，將作業行駛模式開關選擇為行駛模式后，主機控制器ecu采集油門踏板的行程信號、方向機的行駛檔位信號、馬達的壓力信號、主泵的壓力信號、停車制動按鈕信號，通過can總線采集發動機控制器ecm發送的轉速信號,對主泵比例電磁閥、馬達比例電磁閥電流進行控制，通過can總線對發動機油門、發動機扭矩進行控制。

主機控制器ecu1，（electroniccontrolunit）電子控制單元，又稱“行車電腦”、“車載電腦”等。從用途上講則是汽車專用微機控制器。它和普通的電腦一樣,由微處理器（cpu）、存儲器（rom、、ram）、輸入/輸出接口（i/o）、模數轉換器（a/d）以及整形、驅動等大規模集成電路組成。用一句簡單的話來形容就是“ecu就是汽車的大腦”。

發動機引擎控制器ecm15，(enginecontrolmodule引擎控制器）就像引擎的靈魂一樣，控制整個引擎的運轉。

本發明中油門踏板6使用電子踏板，踏板行程與發動機轉速及主泵比例閥電流分多段對應，每段的發動機轉速及泵電流固定，但踏板剛踩下與踩到底時的變化較平穩，使速度需求與發動機功率匹配、使行駛起動時平穩起動，消除安全隱患。電子油門踏板6的使用使得動作響應比液壓踏板迅速，操作感更好，反應更靈敏。

對應于油門踏板6的每個發動機轉速段的轉速及主泵比例電磁閥12按如下原則設置：根據等油耗曲線，使額定負載下，泵與發動機聯合工作點處于最小耗油率點與最大功率點之間，同時還要避開耗油率突增的區域，當踏板行程的變化量超過一定值時，才切換轉速及電流段數值。

比如在油門踏板行程信號的第n區間段，平坦硬路上，理論車速是a公里/小時，行駛馬達需提供b千瓦功率，泵需向馬達提供c千瓦功率，泵需向發動機索取d千瓦功率，發動機在d千瓦功率下處于最小耗油率點與最大功率點之間的一個轉速選擇為e轉/分鐘，泵在e轉速下變量點功率為c千瓦時對應的泵比例閥電流為f毫安。那么，在油門踏板行程的第n區間段內，泵比例閥電流設置為固定的f毫安，發動機轉速設置為固定的e轉/分鐘。之所以分段且在段內設置為固定的，是為了避免系統隨著腳的偶爾抖動而頻繁調節。

若e轉速正好處于圖4中1400轉處，則要修改區間段劃分，使e轉速避開1400轉處，因該轉速處，發動機的耗油率大幅增高。

行駛過程中，檢查發動機實時轉速及主泵壓力，計算轉速變化值，當超過設定掉速值時，根據變化趨勢減小或增大行駛泵限制功率，使泵與發動機匹配更好，更節能，行駛更平穩。

使用馬達比例電磁閥10的馬達，使用壓力變送器監測行駛馬達負載端壓力，當壓力在對應于爬一定角度以上坡或一定程度以上顛簸路面的壓力期間時，降低馬達變量點，以迅速獲得增強的扭矩、穩定的工況，但犧牲一定的速度。當壓力在對應于打滑工況的壓力期間時，降低馬達變量點，以迅速獲得增強的扭矩，有利于爬出泥沼。

高速檔全程及低速檔且馬達壓力低于一定值時，使用發動機較低的扭矩曲線1控制（如圖5所示），低速檔且馬達壓力高于一定值時，使用發動機100%扭矩曲線控制（如圖5所示）。使得在低功率需求時，發動機不必付出全部的消耗，降低耗油量。

當檢測到停車制動按鈕按下時，切斷行駛檔位手柄電源，操作行駛無效。

本發明控制時的控制策略：

1、油門踏板6的踏板行程與發動機轉速及主泵比例電磁閥12電流分多段對應，每段的發動機轉速及泵電流固定，但踏板剛踩下與踩到底時的變化較平穩。

2、對應于油門踏板的每個發動機轉速段的轉速及主泵比例電磁閥12電流按如下原則設置：根據等油耗曲線（如圖4），使額定負載下，主泵與發動機聯合工作點處于最小耗油率點（圖3中stuv線段）與最大功率點（圖3中abcd線段）之間（圖3中aefg線段），同時還要避開耗油率突增的區域。當踏板行程的變化量超過一定值時，才切換轉速及電流段數值。

3、行駛過程中，監測發動機實時轉速及主泵壓力，計算轉速變化值，當超過設定掉速值時，根據變化趨勢減小或增大行駛泵限制功率。

4、監測行駛馬達負載端壓力。當壓力在對應于爬一定角度以上坡或一定程度以上顛簸路面的壓力期間時，降低馬達變量點。當壓力在對應于打滑工況的壓力期間時，降低馬達變量點。

5、高速檔全程及低速檔且馬達壓力低于一定值時，使用發動機較低的扭矩曲線1控制（圖5所示），低速檔且馬達壓力高于一定值時，使用發動機100%扭矩曲線控制（圖5所示）。

6、當檢測到停車制動按鈕按下時，切斷行駛檔位手柄電源。