CN109914522A - 一种挖掘机发动机高温分段保护方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种挖掘机发动机高温分段保护方法及装置，分为温升梯度控制和高温应急控制，温度传感器将发动机水温信号传输给控制器，当水温高于T1时，温升梯度控制启用，控制器首先进行水温上升梯度计算，如果温升梯度升高较快，则加大散热***输出功率，而不是等到温度上升到一定值再加大散热***功率，当水温高于T2，高温应急控制启动，控制器发出信号，降低发动机转速至最低或怠速、降低挖掘机主泵输出功率至最低，同时发出报警信号。本发明提供的挖掘机发动机高温分段保护方法及装置，通过监测发动机水温上升梯度信号，可以提前进行发动机高温保护，降低发动机因突发事件导致高温损坏的几率。
Description
技术领域
本发明属于发动机高温保护技术领域，具体涉及一种挖掘机发动机高温分段保护方法及装置。
背景技术
发动机过热容易导致拉缸等故障，危害发动机。在挖掘机上配置的发动机一般配有散热***，使发动机工作在正常温度范围。但由于挖掘机工况复杂，散热***可能因飞溅的碎石撞击而损坏，导致散热***异常，发动机水温上升迅速，最终超过正常工作温度范围，需对这种突发异常进行及时处理，以保护发动机。
现有的一些技术方法已经可以对发动机高温进行适应性调整，中国专利申请号CN102061719B，专利名称：一种挖掘机过热保护方法，中国专利申请号CN103628517B，专利名称：挖掘机安全控制***及方法，中国专利申请号CN202273263U，专利名称：自动暖机及过热保护控制装置，中国专利申请号CN1178008C，专利名称：建设机械的控制装置，中国专利申请号CN201320249607.4，专利名称：挖掘机散热***过热保护装置，如上专利都对发动机高温保护采取了可行措施，在发动机水温升高时，可以增加散热***的散热能力，如果发动机水温过热，可以降低发动机转速、功率等，但是这些方法均没有给出对发动机水温突然过热的处理方法，而一般的发动机过热处理方法，可能过程时间太长，这些方法起作用时，可能已经造成了发动机不可逆的损坏。
发明内容
本发明目的是提供一种挖掘机发动机高温分段保护方法及装置，通过监测发动机水温上升梯度信号，可以提前进行发动机高温保护，在发动机出现异常高温或突然水温过热时能够及时给予应急保护，降低发动机因突发事件导致高温损坏的几率，避免发动机损坏。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种挖掘机发动机高温分段保护方法，包括以下步骤：温度传感器将发动机水温信号传输给控制器，当水温高于T1时，温升梯度控制启动，控制器进行温升梯度计算，若超出控制器的设定温升梯度，则提高散热***的散热能力；当水温高于T2时，高温应急控制启用，控制器发出信号，降低发动机转速至怠速或最低转速、降低挖掘机主泵输出功率至最低，同时控制报警器发出报警信号。
进一步的，所述控制器进行温升梯度计算的过程为：每1s采集一次发动机水温实时温度值，后一次采集的温度值减去前一次的温度值，为本次计算的温度梯度；将连续计算5次的温度梯度值进行加总，得到平均温升梯度；将每1s采集的实时温度值迭代计算，得到随时间变化的平均温升梯度值，作为温升梯度的判断标准，计算公式为：
式中，为第n次采集的发动机水温实时温度值，T为每5s水温上平均升值，即水温上升速度。
进一步的，所述水温上升速度T高于每5s上升ΔT℃，并且水温超过T1，则进行温升梯度控制，控制器发送控制信号至散热风扇，加大散热风扇转速，提高散热***的散热能力。
进一步的，所述当控制器监测到发动机水温高于T1时，使高温分段保护启用，温升梯度控制启用，控制器进行温升梯度计算，计算水温温度上升的速度,假定：水温在0s时是92℃，在5s时是93.5℃；在93.5℃时，散热***对应的散热功率假设为20kW，因温升梯度达到1.5℃，高于每5s上升1℃的设定温升梯度，控制器发出控制信号，控制散热***散热功率提高到25Kw。
进一步的，所述散热***散热能力发挥受发动机水温温度值和温升梯度共同控制，其中温升梯度控制的优先级高。在温升梯度值没有达到设定温升梯度时，散热***散热能力与水温温度值相关；在温升梯度值达到设定温升梯度时，散热***散热能力大于此时水温温度对应的散热能力，并且温升梯度值越大，散热***发挥的散热能力越大。
进一步的，所述发动机转速降低和主泵功率降低是异步的，首先进行主泵功率降低，在主泵功率降低到一定值后再进行发动机转速降低，防止发动机低转速时的功率与主泵功率不匹配而造成的危害。
进一步的，在温升梯度保护过程中，散热***的功率与发动机、主泵功率是经过匹配计算的，其基本条件是散热***功率加主泵功率不大于发动机功率。在发动机已经达到最大功率的情况下，散热***功率增加的同时，要减小主泵功率，这种功率增加和减小是在一定时间渐变的，不是突变的。
进一步的，包括温度传感器、散热***、控制器和报警器，所述温度传感器放置于发动机水箱内，用于测试发动机水温，温度传感器与控制器输入端相连并将测试的发动机水温数据传输至控制器进行处理，控制器输出端与发动机、散热***、报警器和挖掘机主泵相连，用于控制发动机转速、散热***功率和挖掘机主泵输出功率，通过控制器控制报警器进行报警，通过控制器进行温升梯度计算，控制温升梯度控制和高温应急控制的启闭，温度传感器将发动机水温信号传输给控制器进行处理，当发动机水温高于T1时，控制器控制温升梯度控制启用，控制器进行温升梯度计算，若水温上升速度高于每5s上升ΔT℃，则加快散热风扇转速，加大散热***输出功率，而不是等到温度上升到一定值再加大散热***功率；若温度传感器测试发动机水温超过T2且持续10s，则控制器控制高温应急保护启动，降低发动机转速至最低或怠速、降低发动机负载功率至最低，在高温应急保护启动的同时，控制器控制报警器发出报警信号。
进一步的，所述发动机有循环水散热***，当温度传感器测试发动机水温低于（T1-20）时，控制器发出控制信号控制散热风扇转速至最低，当水温在（T1-20）- T1时，控制器发出控制信号控制散热风扇转速随水温升高而升高；当水温高于T2时，控制器发出控制信号控制散热风扇转速在最高。
进一步的，预设当发动机水温达到T2（T2<105℃）之前，循环水散热***已经达到最大散热能力，发动机散热用循环水在105℃不会沸腾。
进一步的，所述控制器与散热风扇、发动机和挖掘机主泵连接，控制器可控制散热风扇转速、发动机转速、挖掘机主泵输出功率。
进一步的，还包括温度传感器、控制器、报警器、散热***（散热风扇）、温升梯度控制和高温应急控制，所述温度传感器放置于发动机水箱内，用于测试发动机水温，温度传感器与控制器输入端相连并将测试的发动机水温数据传输至控制器进行处理，控制输出端与发动机、散热风扇、报警器和挖掘机主泵相连，用于控制发动机转速、散热风扇转速、挖掘机主泵输出功率，控制器控制报警器进行报警，控制器能够进行温升梯度计算，控制温升梯度控制和高温应急控制的启闭。
进一步的，所述温度传感器将发动机水温信号传输给控制器，当水温高于T1时，温升梯度控制启用，控制器首先进行水温上升梯度计算，如果温升梯度升高较快，则加大散热***输出功率，而不是等到温度上升到一定值再加大散热***功率，当水温高于T2，高温应急控制启动，控制器发出信号，降低发动机转速至最低或怠速、降低挖掘机主泵输出功率至最低，同时发出报警信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、将发动机水温上升速度作为是否启动高温应急控制的判断标准，防止因循环水散热***异常或失效导致的发动机温升过快、高温保护滞后的问题，更及时的保护发动机；
2、在发动机高温应急控制启用时，发动机仍然维持一定的转速，一方面可以维持循环水散热***和润滑***运行，进一步保护发动机；另一方面可以保证挖掘机完成一定的动作，防止二次危害的发生。
附图说明
图1是本发明实施例1的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种挖掘机发动机高温分段保护方法，包括以下步骤：温度传感器将发动机水温信号传输给控制器，当水温高于T1时，温升梯度控制启动，控制器进行温升梯度计算，若超出控制器的设定温升梯度，则提高散热***的散热能力；当水温高于T2时，高温应急控制启用，控制器发出信号，降低发动机转速至怠速或最低转速、降低挖掘机主泵输出功率至最低，同时控制报警器发出报警信号。
控制器进行温升梯度计算的过程为：每1s采集一次发动机水温实时温度值，后一次采集的温度值减去前一次的温度值，为本次计算的温度梯度；将连续计算5次的温度梯度值进行加总，得到平均温升梯度；将每1s采集的实时温度值迭代计算，得到随时间变化的平均温升梯度值，作为温升梯度的判断标准，计算公式为：
式中，为第n次采集的发动机水温实时温度值，T为每5s水温上平均升值，即水温上升速度。
水温上升速度T高于每5s上升ΔT℃，并且水温超过T1，则进行温升梯度控制，控制器发送控制信号至散热风扇，加大散热风扇转速，提高散热***的散热能力。
当控制器监测到发动机水温高于T1时，使高温分段保护启用，温升梯度控制启用，控制器进行温升梯度计算，计算水温温度上升的速度，若实际温升梯度高于设定温升梯度，控制器发出控制信号，控制散热***散热功率提高。
散热***散热能力发挥受发动机水温温度值和温升梯度共同控制，其中温升梯度控制的优先级高。在温升梯度值没有达到设定温升梯度时，散热***散热能力与水温温度值相关；在温升梯度值达到设定温升梯度时，散热***散热能力大于此时水温温度对应的散热能力，并且温升梯度值越大，散热***发挥的散热能力越大。
发动机转速降低和主泵功率降低是异步的，首先进行主泵功率降低，在主泵功率降低到一定值后再进行发动机转速降低，防止发动机低转速时的功率与主泵功率不匹配而造成的危害。
在温升梯度保护过程中，散热***的功率与发动机、主泵功率是经过匹配计算的，其基本条件是散热***功率加主泵功率不大于发动机功率。在发动机已经达到最大功率的情况下，散热***功率增加的同时，要减小主泵功率，这种功率增加和减小是在一定时间渐变的，不是突变的。
当温度传感器测试发动机水温低于（T1-20）时，控制器发出控制信号控制散热风扇转速至最低，当水温在（T1-20）- T1时，控制器发出控制信号控制散热风扇转速随水温升高而升高；当水温高于T2时，控制器发出控制信号控制散热风扇转速在最高。
一种挖掘机发动机高温分段保护装置，包括温度传感器、散热***、控制器和报警器，所述温度传感器放置于发动机水箱内，用于测试发动机水温，温度传感器与控制器输入端相连并将测试的发动机水温数据传输至控制器进行处理，控制器输出端与发动机、散热***、报警器和挖掘机主泵相连，用于控制发动机转速、散热***功率和挖掘机主泵输出功率，通过控制器控制报警器进行报警，通过控制器进行温升梯度计算，控制温升梯度控制和高温应急控制的启闭。
实施例1
一种挖掘机发动机高温分段保护装置，包括温度传感器、控制器、散热***（包括散热风扇）、报警器、温升梯度控制和高温应急控制，温度传感器放置于发动机水箱内，用于测试发动机水温，温度传感器与控制器输入端相连并将测试的发动机水温数据传输至控制器进行处理，控制输出端与发动机、散热风扇、报警器和挖掘机主泵相连，用于控制发动机转速、散热风扇转速、挖掘机主泵输出功率，控制器控制报警器进行报警，控制器还与温升梯度控制和高温应急控制连接，控制器能够进行温升梯度计算，控制温升梯度控制和高温应急控制的启闭，实现高温分段保护，温度控制在90-105℃之间，控制器通过温升梯度控制散热风扇的转速，而不是单纯的通过温度值来判断；传统方法是一个温度对应一个风扇转速，而本发明中，温度上升较快，则加大散热风扇转速，此风扇转速比此时温度对应的转速大。控制器输出端还与发动机的循环水散热***连接。
如图1所示，一种挖掘机发动机高温分段保护方法，包括温升梯度控制和高温应急控制，发动机水箱内的温度传感器将发动机水温实时信号传输给控制器进行处理，当控制器监测到发动机水温高于T1时，使高温分段保护启用，此时温升梯度控制启用，控制器进行温升梯度计算，如果温升梯度升高较快，则加大散热***输出功率，而不是等到温度上升到一定值再加大散热***功率，当水温高于T2，此时，高温应急控制启动，控制器发出信号，降低发动机转速至最低或怠速、降低挖掘机主泵输出功率至最低，同时发出报警信号。
温升梯度计算过程为：
每1s采集一次发动机水温实时温度值，后一次采集的温度值减去前一次的温度值，为本次计算的温度梯度；将连续计算5次的温度梯度值进行加总，得到平均温升梯度；将每1s采集的实时温度值迭代计算，得到随时间变化的平均温升梯度值，作为温升梯度的判断标准，计算公式为：
式中，为第n次采集的发动机水温实时温度值，T为每5s水温上平均升值（水温上升速度），如果水温上升速度T高于每5s上升1℃，并且水温超过T1则进行温升梯度控制，控制器发送控制信号至散热风扇，加大散热风扇转速，提高散热能力。
若发动机水温超过T2且持续10s，控制器启动高温应急控制，降低发动机转速至最低或怠速，同时控制器发送控制信号至挖掘机主泵，降低主泵输出功率至最低，即降低发动机负载功率至最低；同时控制器发动控制信号至循环水散热***，将循环水散热***散热能力维持在最高，在高温应急控制启动的同时，控制器控制报警器发出高温报警信号。
本发明的工作原理为：
当控制器通过温度传感器检测到发动机水温高于T1（90℃）后，温升梯度控制启动，控制器进行温升梯度计算，计算水温温度上升的速度,假定：水温在0s时是92℃，在5s时是93.5℃；在93.5℃时，散热***对应的散热功率假设为20kW，因温升梯度达到1.5℃，超过了设定温升梯度（每5s上升1℃），则控制器发出控制信号，控制散热***散热功率提高到25Kw；假设发动机已经发挥到了最大功率100kW，主泵原来吸收功率为80kW，则因为散热***功率提高了，主泵吸收功率减小为75kW。
当控制器通过温度传感器检测到发动机水温高于T2（105℃）且持续10s后，高温应急控制启动，控制器首先发出控制信号，降低主泵吸收功率，在主泵吸收功率降低到一定值后，再降低发动机转速至怠速或最低转速，降低发动机负载功率，目的是防止发动机低转速时的功率与主泵功率不匹配，造成进一步的危害，同时，控制器驱动报警器进行报警。
本发明未涉及的部分均为现有技术，在此不做赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种挖掘机发动机高温分段保护方法，其特征在于：包括以下步骤：温度传感器将发动机水温信号传输给控制器，当水温高于T1时，温升梯度控制启动，控制器进行温升梯度计算，若超出控制器的设定温升梯度，则提高散热***的散热能力；当水温高于T2时，高温应急控制启用，控制器发出信号，降低发动机转速至怠速或最低转速、降低挖掘机主泵输出功率至最低，同时控制报警器发出报警信号。
2.根据权利要求1所述的一种挖掘机发动机高温分段保护方法，其特征在于：控制器进行温升梯度计算的过程为：每1s采集一次发动机水温实时温度值，后一次采集的温度值减去前一次的温度值，为本次计算的温度梯度；将连续计算5次的温度梯度值进行加总，得到平均温升梯度；将每1s采集的实时温度值迭代计算，得到随时间变化的平均温升梯度值，作为温升梯度的判断标准，计算公式为：
式中，Tn为第n次采集的发动机水温实时温度值，T为每5s水温上平均升值，即水温上升速度。
3.根据权利要求2所述的一种挖掘机发动机高温分段保护方法，其特征在于：水温上升速度T高于每5s上升ΔT℃，并且水温超过T1，则进行温升梯度控制，控制器发送控制信号至散热风扇，加大散热风扇转速，提高散热***的散热能力。
4.根据权利要求1所述的一种挖掘机发动机高温分段保护方法，其特征在于：当控制器监测到发动机水温高于T1时，使高温分段保护启用，温升梯度控制启用，控制器进行温升梯度计算，计算水温温度上升的速度,假定：水温在0s时是92℃，在5s时是93.5℃；在93.5℃时，散热***对应的散热功率假设为20kW，因温升梯度达到1.5℃，高于每5s上升1℃的设定温升梯度，控制器发出控制信号，控制散热***散热功率提高。
5.根据权利要求1所述的一种挖掘机发动机高温分段保护方法，其特征在于：所述散热***散热能力发挥受发动机水温温度值和温升梯度共同控制，其中温升梯度控制的优先级高。在温升梯度值没有达到设定温升梯度时，散热***散热能力与水温温度值相关；在温升梯度值达到设定温升梯度时，散热***散热能力大于此时水温温度对应的散热能力，并且温升梯度值越大，散热***发挥的散热能力越大。
6.根据权利要求1所述的一种挖掘机发动机高温分段保护方法，其特征在于：所述发动机转速降低和主泵功率降低是异步的，首先进行主泵功率降低，在主泵功率降低到一定值后再进行发动机转速降低，防止发动机低转速时的功率与主泵功率不匹配而造成的危害。
7.根据权利要求1所述的一种挖掘机发动机高温分段保护方法，其特征在于：在温升梯度保护过程中，散热***的功率与发动机、主泵功率是经过匹配计算的，其基本条件是散热***功率加主泵功率不大于发动机功率。在发动机已经达到最大功率的情况下，散热***功率增加的同时，要减小主泵功率，这种功率增加和减小是在一定时间渐变的，不是突变的。
8.根据权利要求1所述的一种挖掘机发动机高温分段保护方法，其特征在于：当温度传感器测试发动机水温低于(T1-20)时，控制器发出控制信号控制散热风扇转速至最低，当水温在(T1-20)-T1时，控制器发出控制信号控制散热风扇转速随水温升高而升高；当水温高于T2时，控制器发出控制信号控制散热风扇转速在最高。
9.一种挖掘机发动机高温分段保护装置，其特征在于：包括温度传感器、散热***、控制器和报警器，所述温度传感器放置于发动机水箱内，用于测试发动机水温，温度传感器与控制器输入端相连并将测试的发动机水温数据传输至控制器进行处理，控制器输出端与发动机、散热***、报警器和挖掘机主泵相连，用于控制发动机转速、散热***功率和挖掘机主泵输出功率，通过控制器控制报警器进行报警，通过控制器进行温升梯度计算，控制温升梯度控制和高温应急控制的启闭。
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| GR01 | Patent grant | ||
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