CN1070564C - 控制液压建筑机械中的发动机转速的方法 - Google Patents
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Abstract
一种控制液压建筑机械中发动机的RPM的方法，它包括：设定节流杆位置基准值和发动机RP基准值，使得发动机有一目标输出特性。根据节流杆位置当前值和设定值进行第一次控制数字运算，使得它们之间的差在节流阀控制机构的机械误差范围内。第一次运算结果产生第一控制信号，用以控制发动机RPM。然后，根据RPM的当前值和设定值，进行第二次运算，使得RPM当前值与设定值之间的差在上述机械误差内，并产生第二控制信号，以控制发动机的RPM。
Description
总的来说，本发明涉及对诸如挖掘机、装载机、推土机之类的液压建筑机械中发动机的RPM(指转速，单位：转/分)的控制方法，尤其涉及一种控制如下所述的液压建筑机械中发动机RPM的方法，这种建筑机械可根据工作条件和工作特性将发动机的RPM调整到所希望的值，使发动机的输出特性处于最佳状态。
参见图1，这是现有的液压建筑机械中的发动机-泵系统的构造示意图。如图所示，该发动机-泵系统包含：一个作为原动机的柴油机1；许多变量液压泵2，该液压泵2由柴油机1驱动，将柴油机1的机械能转变为液压能；以及由来自液压泵2的压力油驱动的诸如液压缸4和液压马达5之类的用来驱动各种工作构件3的驱动机构。主控制阀(MCV)设置在液压泵2和驱动机构之间，用来改变它们之间的油路，从而达到控制驱劝机构的目的。在主控制阀10的控制下，可以使驱动机构启动，停止运行或改变方向。
在具有上述构造的液压建筑机械中，发动机节流阀控制机构7由发动机节流阀步进电动机6驱动。当发动机节流阀控制机构7驱动时，它可调整发动机节流杆8，增大或减小柴油机1的RPM。发动机节流杆位置检测装置11用来检测发动机节流杆8的位置。发动机的RPM检测装置12用来检测柴油机1的RPM。控制器9用来接受发动机节流杆位置检测装置11和发动机RPM检测装置12检测出来的值，以及来自发动机输出特性设定装置13的输出信号。控制器9对于接收到的数值和信号进行控制数学运算，并根据控制数学运算结果产生控制电压。然后，控制器9向发动机节流步进电动机6输出控制电压，使得发动机1按预想的输出特性状态运行。
图2是在一定负荷下的发动机1的RPM和输出特性之间的关系图。控制器9完成控制运算后，使得发动机1在基准RPM值(N基准)下输出一发动机基准转矩值(T基准)，亦即，发动机输出一套特性曲线T=f(N)。这种发动机RPM基准的控制方法是在以发动机的RPM作为输入的控制参数的基础上来实现的。即，实行这种发动机RPM基准控制方法是把发动机的节流杆8的位置调整到使发动机RPM具有基准值(N基准)。然而，受控的发动机输出特性根据负载的变化，很可能常常与所期望的值不同。
举例来说，假定由于工作条件变化，发动机输出特性设定装置13将节流杆的位置从T=f(N)变化到T=g(N)。当将发动机在空载时的RPM值设定为N空载2时，发动机输出特性能调整到预定状态T=g(N)。然而，当将发动机在有负载时的转速RPM设定在N空载2值时，发动机的输出特性调整为T=h(N)。在图2中，标号B和C指的是发动机RPM的控制目标点，标号A指的是泵的控制目标点。在有诸如空调的附加负载的情况下，用目标点C。换句话说，受控的发动机状态随负载的波动程度不同而不同。
另一方面，一种现有的发动机节流杆位置基准控制方法是在以发动机节流杆位置作为输入的控制参数的基础上实现的。亦即，是将发动机节流杆8调整到基准节流位置来实现发动机节流杆位置基准控制法的。然而，在这种发动机节流杆位置基准控制方法中，尽管位置控制很精确，但实际上的节流杆位置经常会由于发动机节流阀控制机构7的连接结构的误差而不同于基准值，上述连接结构把发动机节流杆位置检测装置11与发动机节流杆8联结在一起。例如，当由于工作条件的变化，发动机节流杆8的位置从T=f(N)变为T=g(N)时，发动机输出特性必须在发动机节流杆位置控制下调整为预想的状态T=g(N)。然而，在这种情况下，由于发动机节流阀控制机构7的机械误差而导致发动机输出特性实际上只能调整到接近预想状态T=g(N)的某个不确定的值。
因此，有鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种控制液压建筑机械中的发动机的RPM的方法，在该方法中，可根据工作条件控制发动机的输出特性，其特征在于，在发动机RPM处于预定值时，发动机的输出特性能不受波动的负荷和发动机节流阀控制机构的机械误差的影响而处于最佳状态。
依据本发明的特点，一台液压建筑机械包含：一台发动机；一用来调整发动机输出特性的装置；一台驱动发动机的节流杆的马达；一发动机节流阀控制机构，用来将上述马达的驱动力传递给发动机节流杆；用于检测上述发动机节流杆位置的装置；和控制发动机RPM的控制装置。本发明还提供一种控制发动机RPM的方法，它包含下述步骤：第一步，根据发动机输出特性设定装置发出的输出信号，设定一个节流杆位置基准值，使得发动机有一个目标输出特性；第二步，根据发动机节流杆位置检测装置检测的当前节流杆位置值和设定的节流杆位置值，进行控制数学运算，以便使得当前节流杆位置值和设定的节流杆位置值之间的差异在发动机节流阀控制机构的机械误差范围内；第三步，控制数学运算的结果产生一控制信号，并将所产生的控制信号输送给马达，以控制发动机的RPM。
依据本发明的另一方面，在液压建筑机械中包含一台发动机；一调整发动机输出特性的装置；一驱动发动机节流杆的马达；一用来将来自马达的驱动力传递给发动机节流杆的发动机节流阀控制机构；检测发动机的RPM装置和控制发动机RPM的控制装置。本发明还提供一种控制发动机RPM的方法，它包含下述步骤：第一步，根据发动机输出信号设定装置发出的输出信号，设定发动机RPM的基准值，使得发动机有一目标输出特性；第二步，根据发动机RPM检测装置检测出的发动机RPM当前值和设定的发动机RPM的基准值进行控制数学运算，使得发动机RPM的当前值与设定的发动机RPM基准值接近，使它们之间的差值在发动机节流阀控制机构的机械误差范围内；第三步，控制数学运算的结果产生一控制信号，并将产生的控制信号输出给马达，以控制发动机的RPM。
依据本发明的又一个方面，一台液压建筑机械包含：一台发动机；一调整发动机输出特性的装置；驱动发动机节流杆的马达；将马达的驱动力传递给发动机节流杆的发动机节流阀控制机构；检测发动机节流杆位置的装置；检测发动机RPM的装置和控制发动机RPM的控制装置。本发明还提供一种控制发动机RPM的方法，它包含下述步骤：第一步，根据发动机输出特性设定装置发出的输出信号，设定节流杆位置基准值，使得发动机有一目标输出特性；第二步，根据发动机节流杆位置检测装置检测出的节流杆的当前位置值和设定的节流杆位置基准值，进行第一次控制数学运算，使得节流杆位置的当前值与设定基准值之间的差在发动机节流阀控制机构的机械误差范围之内；第三步，第一控制数学运算结果，产生第一控制信号，并将产生的第一控制信号输出给马达，以控制发动机的RPM；第四步，当节流杆当前位置值与设定的节流杆位置基准值之间的差在发动机节流控制机构的机械误差范围之内时，根据发动机输出特性发射装置发出的输出信号，设定发动机RPM基准值；第五步，根据发动机RPM检测装置检测得到的当前发动机RPM值和设定的发动机RPM基准值，进行第二控制数学运算，使得当前发动机的RPM值与设定的RPM基准值接近，使它们之间的差在发动机节流阀控制机构的机械误差范围内；第六步，第二控制数学运算结果产生第二控制信号，，并将第二控制信号传递给马达，以控制发动机的RPM。
下面，结合附图详细描述本发明的优选实施例，将使本发明的上述和其它目的、特征和优点变得更加清楚。附图中：
图1是液压建筑机械中现有发动机-泵系统的构造示意图；
图2是图1中负载状态下的发动机的RPM和输出特性之间的关系图；
图3是依据本发明的一个实施例的控制液压建筑机械中的发动机RPM的方法的流程图。
图3是依据本发明的实施例的控制液压建筑机械中的发动机RPM的方法的流程图。依据本发明的优选实施例，运用发动机RPM控制方法的结构与图1中的结构一样，因而省略了对结构的详细描述。发动机RPM的控制方法由包含在图1中的控制器9中的控制程序来执行，下面将参照图2和图3详细描述。
首先，控制器9根据发动机输出特性设定装置13发出的输出信号，设定节流杆位置基准值S基准和空载下的发动机RPM基准值N空载2，使得发动机有一目标输出特性T=g(N)。接着，控制器9根据节流杆位置检测装置11检测的节流杆位置当前值S和节流杆位置设定基准值S基准，完成控制数学运算，使得节流杆当前位置值S与节流杆位置基准值S基准之间的差在发动机节流阀控制机构7的机械误差范围内。控制数学运算结果，控制器9产生一控制信号Vs，并将产生的控制信号Vs输出给发动机节流阀步进电机6，以控制发动机节流杆8。一旦完成上述控制发动机节流杆位置基准的操作，控制器9根据发动机RPM检测装置12检测到的发动机RPM当前值N和发动机空载RPM的设定基准值N空载2，完成一次数学运算，使得发动机RPM的当前值N与发动机空载RPM的设定基准值N空载2接近，使它们之间的差在发动机节流阀控制机构7的机械误差ε的范围内。控制数学运算结果，控制器9产生一控制信号Vn，并将产一的控制信号Vn输出给发动机节流阀步进电机6，以控制发动机节流杆8。
下面，参照图3详细描述本发明的上述发动机RPM的控制方法。
首先，假定当前发动机的输出特性是T=f(N)，而目标发动机输出特性是T=g(N)。
在步骤S1中，控制器9根据发动机输出特性设定装置13发出的输出信号，设定节流杆位置基准值S基准和发动机空载的RPM基准值，使得发动机1有一个目标输出特性T=g(N)。
接着，在步骤S2中，控制器9接收来自发动机节流杆位置检测装置11的节流杆当前位置值S，和来自发动机RPM检测装置12的发动机RPM当前值N。
在步骤S3中，控制器9计算节流杆位置当前值S与节流杆位置设定基准值S基准之间的差|S-S基准|，并检查计算得到的差|S-S基准|是否小于或等于发动机节流阀控制机构7的机械误差ε。如果在上述步骤S3中，检查出计算得到的差|S-S基准|小于或等于发动机节流阀控制机构7的机械误差ε，控制器9便接着进入步骤S6。相反，若在上述步骤S3中，检查出计算得到的差|S-S基准|大于发动机节流阀控制机构7的机械误差ε，控制器9将进入步骤S4。
在步骤S4中，控制器9根据两个参数，即节流杆位置当前值S和节流杆位置设定基准值S基准，进行控制数学运算[Vs=f(S基准，S)]，使得计算得到的差|S-S基准|小于或等于发动机节流阀控制机构7的机械误差ε。
在步骤S5中，控制器9完成控制数学运算后产生控制信号Vs，并将产生的控制信号Vs输送给发动机节流阀步进电机6，以控制发动机节流杆8。接着，控制器9再回到上述步骤S2，形成无限的循环圈。
另一方面，在步骤S6中，控制器9计算发动机RPM当前值N和发动机RPM设定基准值N空载2之间的差值|N-N空载2|，并校核计算出的差|N-N空载2|是否小于或等于发动机节流阀控制机构7的机械误差ε。如果在上述步骤S6中检查出计算出的差|N-N空载2|小于等于发动机节流阀控制机构7的机械误差ε，那么控制器9便进入步骤S9。相反，若检查出计算出的差|N-N空载2|大于发动机节流阀控制机构7的机械误差ε，则控制器9进入步骤S7。
在步骤S7中，控制器9在两个参数，即发动机RPM当前值N和发动机空载RPM设定基准值N空载2的基础上，进行控制数学运算，使得计算出的差|N-N空载2|小于或等于发动机节流阀控制机构7的机械误差ε。
在步骤S8中，控制器9在进行控制数学运算后产生控制信号Vn，并将产生的控制信号Vn输送给发动机节流阀步进电机6，以控制发动机节流杆8。接着，控制器9返回上述步骤S6，形成一个无限的循环圈。
在步骤S9中，由于两个差值|S-S基准|和|N-N空载2|均小于或等于发动机节流阀控制机构7的机械误差ε，于是控制器9结束控制运算。
从上面的描述可以看出，依据本发明，发动机的输出特性可根据工作条件进行控制，其特征在于，当发动机RPM设定在预定值时，发动机的输出特性不受波动的负荷和节流阀控制机构的机械误差的影响，而能调整到最佳状态。因此，发动机的输出特性不随波动负荷和节流阀控制机构的机械误差的变化而变化，明显改善了其工作性能。
尽管为了说明的目的描述了本发明的优选实施例，但本技术领域的技术人员在不脱离本发明的权利要求书的宗旨和范围的前提下，可进行各种修改、添加和替换。
Claims (3)
1．一种控制液压建筑机械中发动机的RPM的方法，所述液压建筑机械包含：一台发动机，设定所述发动机输出特性的装置，驱动上述发动机节流杆的马达，将所述马达驱动力传递给所述发动机节流杆的发动机节流阀控制机构，用来检测所述发动机节流杆的位置的装置以及控制所述发动机的RPM的控制装置，所述方法包括下列步骤：
(a)根据所述发动机输出特性设定装置发出的输出信号，设定节流杆位置基准值，从而使所述发动机有一目标输出特性；
(b)根据所述发动机节流杆位置检测装置检测出的节流杆位置的当前值和节流杆位置的基准值，进行控制数学运算，使得节流杆位置的当前值和节流杆位置的基准值之间的差在所述发动机节流控制机构的机械误差范围内；以及
(c)控制数学运算结果产生一控制信号，并将产生的控制信号输出给所述马达，以控制所述发动机的RPM。
2．一种控制液压建筑机构中发动机的RPM的方法，所述液压建筑机械包含：一台发动机，设定所述发动机输出特性的装置，驱动所述发动机节流杆的马达，将所述马达的驱动力传递给所述发动机节流杆的发动机节流阀控制机构，检测所述发动机的RPM装置和控制所述发动机的RPM的控制装置，所述方法包含下列步骤：
(a)根据所述发动机输出特性设定装置发出的输出信号，设定发动机RPM基准值，从而使得所述发动机有一目标输出特性；
(b)根据所述发动机RPM检测装置检测的发动机RPM当前值和设定的发动机RPM基准值，进行控制数学运算，使得发动机RPM当前值接近发动机RPM设定基准值，使它们之间的差在所述发动机节流阀控制机构的机械误差范围内；以及
(c)控制数学运算的结果，产生一控制信号，并将产生的控制信号输出给所述马达，以控制所述发动机的RPM。
3．一种控制液压建筑机械中发动机的RPM的方法，所述液压建筑机械包含：一台发动机，设定所述发动机输出特性的装置，驱动所述发动机节流杆的马达，将所述马达驱动力传递给所述发动机节流杆的发动机节流阀控制机构，用来检测所述发动机节流杆位置的装置，检测所述发动机的RPM的装置和控制所述发动机RPM的控制装置，所述方法包含下列步骤：
(a)根据所述发动机输出特性设定装置发出的输出信号，设定节流杆位置的基准值，使得所述发动机有一目标输出特性；
(b)根据所述发动机节流杆位置检则装置测出的节流杆位置当前值和设定的节流杆位置基准值，进行第一控制数学运算，使得节流杆位置的当前值与节流杆位置基准值之间的差在所述发动机节流阀控制机构的机械误差范围内；
(c)第一控制数学运算结果，产生第一控制信号，并将产生的第一控制信号输送给所述发动机，以控制所述发动机的RPM；
(d)当节流杆位置的当前值与节流杆位置基准值之间的差在所述发动机节流阀控制机构的机械误差范围内时，根据所述发动机输出特性设定装置的输出信号，设定发动机RPM的基准值；
(e)根据所述发动机RPM检测装置检测出的发动机RPM的当前值和发动机RPM的设定基准值，进行第二控制数学运算，使得发动机RPM的当前值接近发动机RPM的设定基准值，使它们之间的差在所述发动机节流阀控制机构的机械误差范围内；以及
(f)第二控制数学运算结果，产生第二控制信号，并将产生的第二控制信号传递给所述马达，以控制所述发动机的RPM。
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