CN110735726A - 一种工程机械发动机节能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工程机械发动机节能控制方法，首先，通过控制器录播高速同步采集负载数据和发动机数据，并对负载数据和发动机数据之间的关系进行关联分析，分析发动机的控制策略、控制效果，且进行录播分析评价；其次，依据发动机的万有特性曲线，通过计算确定最佳油耗区的目标点；最后，通过控制手段调节发动机转速和/或液压泵的电流至最佳油耗区。相比现有技术，上述节能控制方法能够在在线同步采集负载数据和发动机数据的同时，可视化地进行发动机控制策略调整，直至选择最优万有特性曲线路径进入最佳油耗区，具有智能化程度高、信息可视化和节能减排的优点。

Description

一种工程机械发动机节能控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别是涉及一种工程机械发动机节能控制方法。

背景技术

目前，工程机械的能量利用率都较低，因此节能一直是工程机械的重点研究课题。工程机械能量利用低的主要原因之一是：负载工况的变化，液压泵与发动机不能保持良好的匹配，从而使发动机不能在最佳工作点或最佳工作区运行。

中国专利ZL201210086662.6公开了“一种发动机节能控制方法、节能控制器、***及工程机械”，通过根据主泵液压阀压力变化来判断发动机的工作状态，在发动机处于不工作状态下，根据发动机控制器ECM采集的发动机实时转速控制发动机自动停机，有利于根据实际工况对发动机进行控制，避免发动机一直处于高速运转的状态，减少发动机损耗，降低油耗，节能环保；中国专利ZL201410399004.1公开了“车辆发动机的节能控制***、方法、装置及工程车辆”,根据载重作业工况自适应调节多态开关的当前载重作业档位，使发动机运行在不同的状态以降低耗油量，提高了调节控制精度，从而有效地通过调节多态开关的载重作业档位来提高发动机运行的负荷率，进一步降低工程车辆在运输作业中发动机的耗油量。上述节能控制方法在一定程度上，确实实现了降低发动机油耗的功效，但是并不能实时在线监测发动机自身的工作状态及在万有特性曲线的实时位置，尽管其最终实现了油耗节能，但是鉴于其万有特性曲线不公开不可调的特性，其选择穿越的万有特性曲线路径，并非最优，节能效果亦并非最好。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种工程机械发动机节能控制方法，具有高速采集数据记录能力，在同步在线采集负载数据和发动机数据的同时，可视化地进行发动机控制策略调整，直至选择最优万有特性曲线路径进入最佳油耗区，具有智能化程度高、信息可视化和节能减排的优点。

一方面，本发明提供了一种工程机械发动机节能控制方法，包括如下步骤：

步骤S100，通过控制器录播高速同步采集负载数据和发动机数据，并对负载数据和发动机数据之间的关系进行关联分析，分析发动机的控制策略、控制效果，且进行录播分析评价；

步骤S200，依据发动机的万有特性曲线，通过计算确定最佳油耗区的目标点；

步骤S300，通过控制手段调节发动机转速和/或液压泵的电流至最佳油耗区。

进一步地，所述负载数据和发动机数据包括发动机转速、负载扭矩、液压泵的调节电流和出口压力；所述负载数据和发动机数据之间的关系关联分析的维度包括目标明确、行为分析、负载预测、动态快速调节和在线调整，其中：

目标明确表现为依据发动机的万有特性曲线明确最佳油耗区的目标位置；

行为分析表现为实时了解发动机自身的工作状态及在万有特性曲线的实时位置；

负载预测表现为可预测未来负载的大小变化方向；

动态快速调节和在线调整表现为依据实时位置和目标位置，在线做出控制策略调整，选择万有特性曲线的穿越路径曲线，直至到达目标点。

进一步地，步骤S100中控制器分别与压力传感器、转速传感器、液压泵及发动机连接，压力传感器与液压泵相连，转速传感器与发动机相连，压力传感器用于采集液压泵出口的压力值，并将所述压力值发送至所述控制器；转速传感器用于采集发动机的转速信号，并将所述转速信号发送至所述控制器；所述控制器录播存储液压泵的压力值与发动机的转速之间的对应匹配关系。

进一步地，所述工程机械发动机节能控制方法还包括与控制器和液压泵分别连接的比例流量阀，用于根据控制器输出的指令通过调整控制电流，进而控制所述液压泵的排量，实现输出功率控制。

进一步地，所述步骤S200依据发动机的万有特性曲线，通过计算确定最佳油耗区的目标点具体为：依据发动机的万有特性曲线，在选择的万有特性曲线的既定路径曲线之间通过调节手段在发动机转速特性和负载扭矩特性之间进行调节，让其在满足负载工况需求的情况下，沿着通往最佳油耗区的轨迹运行。

进一步地，最佳油耗区的目标点为发动机与负载动态平衡自适应保持的低油耗区。

进一步地，步骤S300中通过控制手段调节发动机转速至最佳油耗区具体表现为：

(1)根据发动机的万有特性曲线找到所述发动机与负载动态平衡自适应保持的低油耗区，并于所述低油耗区中选定一转速值；

(2)调整所述发动机转速至步骤(1)中选定的转速值；

(3)调整所述液压泵的流量使所述液压泵的出口压力相对于所述发动机转速未调整时不变。

进一步地，所述工程机械发动机节能控制方法还包括步骤S400，输出并显示所述发动机的最佳油耗值。

本发明提供的一种工程机械发动机节能控制方法，首先，通过控制器录播高速同步采集负载数据和发动机数据，并对负载数据和发动机数据之间的关系进行关联分析，分析发动机的控制策略、控制效果，且进行录播分析评价；其次，依据发动机的万有特性曲线，通过计算确定最佳油耗区的目标点；最后，通过控制手段调节发动机转速和/或液压泵的电流至最佳油耗区。相比现有技术，上述节能控制方法能够在在线同步采集负载数据和发动机数据的同时，可视化地进行发动机控制策略调整，直至选择最优万有特性曲线路径进入最佳油耗区，具有智能化程度高、信息可视化和节能减排的优点。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一实施例提供的一种工程机械发动机节能控制方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明的工程机械发动机节能控制方法主要针对现有不能实时在线监测发动机自身的工作状态及在万有特性曲线的实时位置，且鉴于发动机万有特性曲线不公开不可调的特性，亦不能调控选择最优穿越的万有特性曲线路径至最佳油耗区的技术问题。

参见图1，图为本发明一实施例提供的一种工程机械发动机节能控制方法的流程图。

本发明提供的一种工程机械发动机节能控制方法，包括如下步骤：

步骤S100，通过控制器录播高速同步采集负载数据和发动机数据，并对负载数据和发动机数据之间的关系进行关联分析，分析发动机的控制策略、控制效果，且进行录播分析评价；

具体地，上述负载数据和发动机数据包括发动机转速、负载扭矩、液压泵的调节电流和出口压力；上述负载数据和发动机数据之间的关系关联分析的维度包括目标明确、行为分析、负载预测、动态快速调节和在线调整，其中：

目标明确表现为依据发动机的万有特性曲线明确最佳油耗区的目标位置；

行为分析表现为实时了解发动机自身的工作状态及在万有特性曲线的实时位置；

负载预测表现为可预测未来负载的大小变化方向；

动态快速调节和在线调整表现为依据实时位置和目标位置，在线做出控制策略调整，选择万有特性曲线的穿越路径曲线，直至到达目标点；

步骤S200，依据发动机的万有特性曲线，通过计算确定最佳油耗区的目标点；优选地，最佳油耗区的目标点为发动机与负载动态平衡自适应保持的低油耗区；

步骤S300，通过控制手段调节发动机转速和/或液压泵的电流至最佳油耗区。

具体地，以调节发动机转速为例，通过控制手段调节发动机转速至最佳油耗区具体表现为：

(1)根据发动机的万有特性曲线找到所述发动机与负载动态平衡自适应保持的低油耗区，并于所述低油耗区中选定一转速值；

(2)调整所述发动机转速至步骤(1)中选定的转速值；

(3)调整所述液压泵的流量使所述液压泵的出口压力相对于所述发动机转速未调整时不变。

通过上述设置，本实施例提供的工程机械发动机节能控制方法，首先通过控制器录播高速同步采集负载数据和发动机数据，并对负载数据和发动机数据之间的关系进行关联分析，分析发动机的控制策略、控制效果，且进行录播分析评价；然后依据发动机的万有特性曲线，通过计算确定最佳油耗区的目标点；最后通过控制手段调节发动机转速和/或液压泵的电流至最佳油耗区，由于本方法通过控制器录播实现了在线采集，同步分析的可视化技术效果，依据发动机的万有特性曲线明确实时位置和目标位置，且能决策沿着哪几条曲线运行，做出控制策略调整，主动调整到最省油的策略(即穿越万有特性曲线到低油耗区，直至到达目标点)，否则依照发动机自然特性曲线，穿越的可能是高油耗区，具有智能化程度高、信息可视化和节能减排的优点。

同时，值得提及的是，鉴于现有技术中，如速度、扭矩等表征特性的物理因素之间不可调节，本发明中步骤S200具体表现为：依据发动机的万有特性曲线，在选择的万有特性曲线的既定路径曲线之间通过调节手段在发动机转速特性和负载扭矩特性之间进行调节，让其在满足负载工况需求的情况下，沿着通往最佳油耗区的轨迹运行。

在进一步的技术方案中，本发明一种工程机械发动机节能控制方法还包括步骤S400，输出并显示所述发动机的最佳油耗值。

优选地，本发明中步骤S100中控制器分别与压力传感器、转速传感器、液压泵及发动机连接，压力传感器与液压泵相连，转速传感器与发动机相连，压力传感器用于采集液压泵出口的压力值，并将所述压力值发送至所述控制器；转速传感器用于采集发动机的转速信号，并将所述转速信号发送至所述控制器；所述控制器录播存储液压泵的压力值与发动机的转速之间的对应匹配关系。需要说明的是，控制器和液压泵之间设置有比例流量阀，控制器和液压泵分别连接比例流量阀，用于根据控制器输出的指令通过调整控制电流，进而控制所述液压泵的排量，实现输出功率控制。

此外，鉴于控制器和液压泵之间设置有比例流量阀，在步骤S300中通过调节液压泵的电流控制发动机至最佳油耗区具体表现为：

通过调节液压泵的电流实现液压泵的吸收功率调节，进而满足发动机的匹配需求：当负载功率大，供给不足时，通过控制液压泵的电流减小，来减小比例流量阀的流量阀开度，从而控制液压泵的吸收功率减小和发动机调速缓慢；当负载功率小，供给充足时，通过控制液压泵的电流增加，来扩大比例流量阀的流量阀开度，从而控制液压泵的吸收功率增大和发动机调速急剧。

总之，相比现有技术，本发明改变了传统需在线采集数据后，再离线进行分析，进而做出调整策略控制发动机从高油耗区搬至最佳油耗区的方法，可以实现数据采集与计算分析同步，并可视化呈现的技术效果，具有智能化程度高、信息可视化和节能减排的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种工程机械发动机节能控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S100，通过控制器录播高速同步采集负载数据和发动机数据，并对负载数据和发动机数据之间的关系进行关联分析，分析发动机的控制策略、控制效果，且进行录播分析评价；

步骤S200，依据发动机的万有特性曲线，通过计算确定最佳油耗区的目标点；

步骤S300，通过控制手段调节发动机转速和/或液压泵的电流至最佳油耗区。

2.根据权利要求1所述的工程机械发动机节能控制方法，其特征在于，所述负载数据和发动机数据包括发动机转速、负载扭矩、液压泵的调节电流和出口压力；所述负载数据和发动机数据之间的关系关联分析的维度包括目标明确、行为分析、负载预测、动态快速调节和在线调整，其中：

目标明确表现为依据发动机的万有特性曲线明确最佳油耗区的目标位置；

行为分析表现为实时了解发动机自身的工作状态及在万有特性曲线的实时位置；

负载预测表现为可预测未来负载的大小变化方向；

动态快速调节和在线调整表现为依据实时位置和目标位置，在线做出控制策略调整，选择万有特性曲线的穿越路径曲线，直至到达目标点。

3.根据权利要求2所述的工程机械发动机节能控制方法，其特征在于，步骤S100中控制器分别与压力传感器、转速传感器、液压泵及发动机连接，压力传感器与液压泵相连，转速传感器与发动机相连，压力传感器用于采集液压泵出口的压力值，并将所述压力值发送至所述控制器；转速传感器用于采集发动机的转速信号，并将所述转速信号发送至所述控制器；所述控制器录播存储液压泵的压力值与发动机的转速之间的对应匹配关系。

4.根据权利要求3所述的工程机械发动机节能控制方法，其特征在于，还包括与控制器和液压泵分别连接的比例流量阀，用于根据控制器输出的指令通过调整控制电流，进而控制所述液压泵的排量，实现输出功率控制。

5.根据权利要求4所述的工程机械发动机节能控制方法，其特征在于，所述步骤S200依据发动机的万有特性曲线，通过计算确定最佳油耗区的目标点具体为：依据发动机的万有特性曲线，在选择的万有特性曲线的既定路径曲线之间通过调节手段在发动机转速特性和负载扭矩特性之间进行调节，让其在满足负载工况需求的情况下，沿着通往最佳油耗区的轨迹运行。

6.根据权利要求5所述的工程机械发动机节能控制方法，其特征在于，最佳油耗区的目标点为发动机与负载动态平衡自适应保持的低油耗区。

7.根据权利要求6所述的工程机械发动机节能控制方法，其特征在于，步骤S300中通过控制手段调节发动机转速至最佳油耗区具体表现为：

(1)根据发动机的万有特性曲线找到所述发动机与负载动态平衡自适应保持的低油耗区，并于所述低油耗区中选定一转速值；

(2)调整所述发动机转速至步骤(1)中选定的转速值；

(3)调整所述液压泵的流量使所述液压泵的出口压力相对于所述发动机转速未调整时不变。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的工程机械发动机节能控制方法，其特征在于，还包括步骤S400，输出并显示所述发动机的最佳油耗值。

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