專利名稱：挖掘機轉速控制裝置及方法及包括該裝置的挖掘機的制作方法
技術領域：
本發明涉及發動機轉速控制技術領域，尤其涉及一種挖掘機轉速控制裝置及方法及包括該裝置的挖掘機。
背景技術：
挖掘機工作過程中，需要對轉速進行控制，傳統的控制方法為設定檔位的目標轉速，當外界負載變化時，調節泵的吸收功率，實現發動機在目標轉速附近一個較小的范圍內波動，這就是調節和控制發動機輸出功率的發動機轉速感應系統(Engine SpeedingSensing,簡稱ESS)，在外界負載劇烈波動的情況下，ESS保護將發動機的輸出轉速保持在一定的范圍內，能夠適應外界負載的劇烈變化。然而對挖掘機來說，工作負載往往會在較大負載和輕載之間突變，ESS保護在挖掘機實際轉速為設定警戒點之前時，不會起作用，使挖 掘機的突然加載過大，造成瞬間掉速很大，甚至出現冒黑煙的情況。發動機的燃料消耗少的區域通常在發動機扭矩曲線的中等轉速區或高扭矩區，通常的ESS控制只是保證挖掘機工作在該目標轉速下的某個最優條件，如功率最大點等，往往并沒有實現油耗的最優控制。如何能夠在發動機ESS保護基礎上，實現對挖掘機實際轉速在設定警戒點之前時的有效控制，以及控制過程中實現油耗的優化控制，具有一定的意義。
發明內容
現提供一種挖掘機轉速控制裝置，方法及挖掘機，通過設定目標轉速值和允許掉速值對負載進行檢測并對工況作出相應判斷，以減小發動機的瞬間失速，實現發動機的控制，使挖掘機在重載時，工作在油耗經濟區。具體通過下述技術方案實現的
一種挖掘機轉速控制裝置，其中，包括控制器，分別與所述控制器電性連接的后泵壓力傳感器、前泵壓力傳感器，所述控制器上還分別連接有與發動機連接的轉速傳感器、與挖掘機鏟斗連接的鏟斗角度位置傳感器、與挖掘機斗桿連接的斗桿角度位置傳感器、與挖掘機動臂連接的動臂角度位置傳感器。優選的，其中，所述控制器通過CAN總線連接顯示器。一種如上述挖掘機轉速控制裝置的控制方法，其中，包括下列步驟
確認控制器位于高速控制區或者低速控制區，如果發動機位于中速區，則不進行轉速的控制；
發動機在設定的檔位目標轉速下工作，判斷挖掘機是否處于重載操作工況，如果確認挖掘機處于重載操作工況，則設定發動機的目標轉速，實現重載過程中發動機工作在油耗經濟區，否則判斷為輕載工況，不進行轉速的越權控制，只是采用線性掉速控制；
控制器內部設定一組目標轉速值，并給出發動機轉速感應系統保護對應各目標轉速的允許掉速值V ;檢測到有負載時，控制器對允許的掉速值V進行變化率限制，時間設定為T，掉速值V由O變化到設定的目標值，將變化的值參與運算，并作為發動機轉速感應系統保護的目標轉速給定，從而實現線 性掉速，使負載劇烈變化時，發動機的失速不至于過大。優選的，其中，確認控制器位于高速控制區或者低速控制區的步驟包括
控制器內部設定油耗最低點轉速值C點，結合內部設定的各目標轉速的最優工作點，
判斷高速控制區和低速控制區，當目標轉速和對應的最優工作點轉速都大于C點轉速判定為高速控制區，當目標轉速和對應的最優工作點轉速都小于C點轉速判定為低速控制區，當目標轉速和對應的最優工作點轉速分布在C點兩邊，此時，判斷為中速區。優選的，其中，判斷挖掘機是否處于重載操作工況的步驟包括
設定一壓力傳感信號閾值，當控制器檢測到前泵壓力傳感器和后泵壓力傳感器信號超過所述閾值，而且鏟斗角度位置傳感器、斗桿角度位置傳感器或動臂角度位置傳感器的變化率受限時，此時判斷為重載操作工況。優選的，其中，所述T為1.5s。 一種挖掘機，其中，包括上述的挖掘機轉速控制裝置。與已有技術相比，上述技術方案的有益效果在于
1、通過設定目標轉速值來確定發動機工況，控制發動機的瞬間過大掉速，提高負載的速度；
2、通過分區段對發動機實現越權控制，保證了發動機重載時工作在油耗的經濟區，有效地降低了油耗。
圖I是依據本發明一具體實施例的，挖掘機轉速控制裝置的結構示意 圖2是依據本發明一具體實施例的，挖掘機轉速控制裝置發動機的扭矩曲線示意圖；圖3是依據本發明一具體實施例的，挖掘機轉速控制裝置的發動機的線性掉速保護曲線示意 圖4是依據本發明一具體實施例的，挖掘機轉速控制裝置的發動機的高速控制區示意
圖5是依據本發明一具體實施例的，挖掘機轉速控制裝置的發動機的低速控制區示意
圖6是依據本發明一具體實施例的，挖掘機轉速控制方法的流程示意圖。
具體實施例方式下面結合原理圖和具體操作實施例對本發明作進一步說明。如圖I所示，本發明實施例挖掘機轉速控制裝置包括控制器，分別與控制器電性連接的后泵壓力傳感器、前泵壓力傳感器，控制器上還分別連接有與發動機連接的轉速傳感器、與挖掘機鏟斗連接的鏟斗角度位置傳感器、與挖掘機斗桿連接的斗桿角度位置傳感器、與挖掘機動臂連接的動臂角度位置傳感器。優選地，控制器通過CAN總線連接顯示器，上述各種傳感器的感應數據通過顯示器顯示出來。CAN總線具有高可靠性和良好的錯誤檢測能力，被廣泛應用于車載計算機控制系統和環境溫度惡劣、電磁輻射強和振動大的工業環境。本發明實施例挖掘機轉速控制方法具體包括下列步驟，流程示意參看圖6所示 確認控制器位于高速控制區或者低速控制區，如果發動機位于中速區，則不進行轉速
的控制；
發動機在設定的檔位目標轉速下工作，判斷挖掘機是否處于重載操作工況，如果確認挖掘機處于重載操作工況，則設定發動機的目標轉速，實現重載過程中發動機工作在油耗經濟區，否則判斷為輕載工況，不進行轉速的越權控制，只是采用線性掉速控制；
控制器內部設定一組目標轉速值，并給出ESS保護對應各目標轉速的允許掉速值V ；
檢測到有負載時，控制器對允許的掉速值V進行變化率限制，時間設定為T，時間可以設定為I. 5S，但是不局限于此值，可以根據實際進行調整，掉速值V由O變化到設定的目標值，將變化的值參與運算，并作為ESS保護的目標轉速給定，從而實現線性掉速，使負載劇烈變化時，發動機的失速不至于過大。如圖2所示，控制器內部設定一組目標轉速N1、N2、N3、N4等，以及各目標轉速的最優工作點Na、Nb等，如圖3所示，實線為ESS保護對應轉速和電流曲線，虛線為線性掉速保護后的轉速和電流曲線。圖4中設定發動機的目標轉速N2，傳統ESS保護一般保護到B點，并不是油耗經濟區，本發明中當控制器檢測到前泵壓力傳感器和后泵壓力傳感器信號比較大時(可以設定一個閾值作為檢驗標準)，而且，鏟斗角度位置傳感器、斗桿角度位置傳感器或動臂角度位置傳感器的變化率不是很大時，此時判斷為重載操作工況，則給定第二油門馬達位置(即設定發動機的目標轉速NI )，穩態工作在A點，在相同的扭矩時，油耗要比B點好。圖5中設定發動機的目標轉速N3，傳統ESS保護一般保護到D點，并不是油耗經濟區，本發明中當控制器檢測到前泵壓力傳感器、后泵壓力傳感器信號比較大時(可以設定一個閾值作為檢驗標準)，而且，鏟斗角度位置傳感器、斗桿角度位置傳感器或動臂角度位置傳感器的變化率不是很大時，此時判斷為重載操作工況，則給定第二油門馬達位置(即設定發動機的目標轉速N4)，穩態工作在E點，在相同的扭矩時，油耗要比D點好。本發明實施例還涉及一種挖掘機，包括上述挖掘機轉速控制裝置。本挖掘機中僅在分段控制裝置方面和現有技術存在差別，本領域技術人員可以根據公知常識推斷出本挖掘機中除分段控制裝置以外的其他部分的結構。本發明實施例能夠控制發動機的瞬間過大掉速，提高負載的速度；分區段對發動機實現越權控制，保證了發動機重載時工作在油耗的經濟區，有效地降低了油耗。以上對本發明的具體實施例進行了詳細描述，但本發明并不限制于以上描述的具體實施例，其只是作為范例。對于本領域技術人員而言，任何等同修改和替代也都在本發明的范疇之中。因此，在不脫離本發明的精神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應涵蓋在本發明的范圍內。
權利要求
1.一種挖掘機轉速控制裝置，其特征在于，包括控制器，分別與所述控制器電性連接的后泵壓カ傳感器、前泵壓カ傳感器，所述控制器上還分別連接有與發動機連接的轉速傳感器、與挖掘機鏟斗連接的鏟斗角度位置傳感器、與挖掘機斗桿連接的斗桿角度位置傳感器、與挖掘機動臂連接的動臂角度位置傳感器。
2.如權利要求I所述的挖掘機轉速控制裝置，其特征在于，所述控制器通過CAN總線連接顯不器。
3.—種如權利要求I或2所述的挖掘機轉速控制裝置的控制方法，其特征在于，包括下列步驟 確認控制器位于高速控制區或者低速控制區，如果發動機位于中速區，則不進行轉速的控制； 發動機在設定的檔位目標轉速下工作，判斷挖掘機是否處于重載操作エ況，如果確認挖掘機處于重載操作エ況，則設定發動機的目標轉速，實現重載過程中發動機工作在油耗經濟區，否則判斷為輕載エ況，不進行轉速的越權控制，只是采用線性掉速控制； 控制器內部設定ー組目標轉速值，并給出發動機轉速感應系統對應各目標轉速的允許掉速值V; 檢測到有負載時，控制器對允許的掉速值V進行變化率限制，時間設定為T，掉速值V由O變化到設定的目標值，將變化的值參與運算，并作為發動機轉速感應系統保護的目標轉速給定，從而實現線性掉速，使負載劇烈變化吋，發動機的失速不至于過大。
4.如權利要求3所述的挖掘機轉速控制裝置的控制方法，其特征在干，確認控制器位于高速控制區或者低速控制區的步驟包括 控制器內部設定油耗最低點轉速值C點，結合內部設定的各目標轉速的最優工作點，判斷高速控制區和低速控制區，當目標轉速和對應的最優工作點轉速都大于C點轉速判定為高速控制區，當目標轉速和對應的最優工作點轉速都小于C點轉速判定為低速控制區，當目標轉速和對應的最優工作點轉速分布在C點兩邊，此時，判斷為中速區。
5.如權利要求3所述的挖掘機轉速控制裝置的控制方法，其特征在于，判斷挖掘機是否處于重載操作エ況的步驟包括 設定ー壓カ傳感信號閾值，當控制器檢測到前泵壓カ傳感器和后泵壓カ傳感器信號超過所述閾值，而且鏟斗角度位置傳感器、斗桿角度位置傳感器或動臂角度位置傳感器的變化率受限時，此時判斷為重載操作エ況。
6.如權利要求3所述的挖掘機轉速控制裝置的控制方法，其特征在于，所述T為I.5s。
7.一種挖掘機，其特征在于，包括權利要求I或2所述的挖掘機轉速控制裝置。
全文摘要
本發明公開了一種挖掘機轉速控制裝置，方法及挖掘機，屬于發動機轉速控制技術領域，裝置包括控制器，分別與控制器電性連接的后泵壓力傳感器、前泵壓力傳感器，控制器上還分別連接有轉速傳感器、鏟斗角度位置傳感器、斗桿角度位置傳感器、動臂角度位置傳感器。控制器內部設定一組目標轉速值，并給出ESS保護對應各目標轉速的允許掉速值V；檢測到有負載時，控制器對允許的掉速值V進行變化率限制，掉速值V由0變化到設定的目標值，將變化的值參與運算，并作為ESS保護的目標轉速給定。本發明能夠控制發動機的瞬間過大掉速，提高負載的速度，有效地降低油耗。
文檔編號E02F3/43GK102677714SQ20121019013
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月11日 優先權日2012年6月11日
發明者李娟娥, 涂曉丹, 鄧園 申請人:上海三一重機有限公司