CN110984282B - 一种基于发动机最大可用扭矩的挖掘机控制方法 - Google Patents
一种基于发动机最大可用扭矩的挖掘机控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于发动机最大可用扭矩的挖掘机控制方法，根据CAN总线发送的SPN3357、SPN514，控制器计算得出发动机实际瞬时最大可用扭矩，再根据转速信号，发动机提供的SPN544定值计算发动机实际瞬时可用最大功率，最终计算出泵瞬时可用最大扭矩，根据该值精确算出电磁阀电流。本发明利用发动机的最大可用扭矩匹配液压泵的比例电磁阀电流，实现了发动机与泵的功率合理匹配，极大提高挖掘机的性能。
Description
技术领域
本发明应用于带电磁阀的负流量***液压挖掘机上，是一种对负流量挖掘机液压***流量的控制方法 ，属于挖掘机技术领域。
背景技术
因国家环保和节能降耗的要求，目前对液压挖掘机的烟度、油耗、效率、操作性提出更高的要求，而对负流量***液压挖掘机，发动机与泵的匹配是否合理决定了挖掘机的油耗效率烟度等性能，传统的控制方法无法完美匹配发动机提供扭矩与泵需求扭矩的关系。在挖掘工况中，泵需求初始扭矩大于发动机所能提供初始扭矩时，就会带来发动机掉速，烟度大等负面影响，所以我们需要更好的电流控制策略，保证发动机提供扭矩与泵负载扭矩的近似拟合。
现有技术对负流量液压***挖掘机比例电磁阀电流的控制多为直接加载，或是依据主泵压力分段加载电流值。但是，现有技术存在以下问题：
（1）直接加载电流的方式不能灵活根据负载的变化改变电流值，所以在低负载阶段加高功率的电流值造成浪费，增加了油耗，并且在初始动作阶段电流值过大会带来烟度高的问题；
（2）根据主泵压力分段加载电流的方法根据主泵压力加载电流，主泵压力大时采用高功率电流，主泵压力小时采用低功率电流，这种方法能克服（1）中问题，但由于只考虑了液压泵的负载而忽略发动机的可用扭矩，所以并非是最优选择。
发明内容
根据现有技术的不足，本发明提供一种基于发动机最大可用扭矩的挖掘机控制方法。
本发明按以下技术方案实现：
一种基于发动机最大可用扭矩的挖掘机控制方法，方法如下：
步骤一：发动机ECU根据采集的发动机实际参数计算出SPN3357、SPN514的值；
步骤二：通过CAN总线，发动机ECU实时发送SPN3357，SPN514的瞬时值；
步骤三：控制器通过CAN总线接收数据并解码处理，SPN544的值是一个发动机提供的定值，根据公式得出瞬时最大可用扭矩 T=（SPN3357-SPN514）*SPN544；
步骤四：发动机转速n，挖掘机附件功率消耗率η取值为0.1-0.2，发动机最大瞬时可用功率根据公式P=2π*n*T/60 得出，并乘以系数η得出液压***可用最大功率M=P*（1-η）；
步骤五：如果M小于泵初始功率 ，那么泵初始电流设为泵最小工作功率对应的电流值下限值；
步骤六：反之，如果 M大于泵设定最大工作功率，那么泵电磁阀电流设为最大工作功率对应的电流上限值；
步骤七：如果M大于泵初始功率，并且小于泵设定最大工作功率，得到M瞬时值；根据液压泵的压力与流量曲线，采集两泵瞬时压力计算出瞬时平均压力P；根据M，P，n的值在程序中计算出在当前转速n，当前压力P下，为了最大利用发动机最大可用功率M而对应的瞬时电流值；
步骤八：瞬时电流值与反馈电流值经过PID调节，输出PWM占空比给电磁比例阀调整泵的功率上限；
其中，所述SPN3357代表发动机当前可用最大扭矩；
所述SPN514是风扇、泵气以及摩擦损失扭矩；
所述SPN544是发动机参考扭矩系数。
进一步，所述CAN总线接收J1939协议中SPN3357、SPN514、SPN544数据。
本发明有益效果：
本发明利用发动机的最大可用扭矩匹配液压泵的比例电磁阀电流，实现了发动机与泵的功率合理匹配，极大提高挖掘机的性能。
附图说明
图1为本发明的基于发动机最大可用扭矩的挖掘机控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
如图1所示，本发明公开了一种基于发动机最大可用扭矩的挖掘机控制方法，基于CAN总线和J1939协议，在控制器开始工作时，总过CAN总线接收J1939协议中SPN3357、SPN514、SPN544数据，这些值由发动机提供，控制器接收到数据后通过公式计算出发动机当前转速实际最大可用功率。同时，电磁阀电流是负流量液压挖掘机液压***衡量泵功率的重要指标，同一转速下电流大小决定泵功率大小，控制器通过计算出的发动机实际可用最大扭矩拟合电流值的大小，从而实现对电流值的控制，对泵功率的控制，因为发动机当前转速实际可用最大扭矩是一个随负载变化的值，所以确定的电流值也是一个随负载变化的值，这样匹配保证了泵功率按需分配，对油耗烟度效率都有极大的正面改善。
继续参照图1所示，种基于发动机最大可用扭矩的挖掘机控制方法如下：
步骤一：发动机ECU根据采集的发动机实际参数计算出SPN3357、SPN514的值；
步骤二：通过CAN总线，发动机ECU实时发送SPN3357，SPN514的瞬时值；
步骤三：控制器通过CAN总线接收数据并解码处理，SPN544的值是一个发动机提供的定值，根据公式得出瞬时最大可用扭矩 T=（SPN3357-SPN514）*SPN544；
步骤四：发动机转速n，挖掘机附件功率消耗率η取值为0.1-0.2（空调，风扇等），发动机最大瞬时可用功率根据公式P=2π*n*T/60 得出，并乘以系数η得出液压***可用最大功率M=P*（1-η）；
步骤五：如果M小于泵初始功率 ，那么泵初始电流设为泵最小工作功率对应的电流值下限值；
步骤六：反之，如果 M大于泵设定最大工作功率，那么泵电磁阀电流设为最大工作功率对应的电流上限值；
步骤七：如果M大于泵初始功率，并且小于泵设定最大工作功率，得到M瞬时值；根据液压泵的压力与流量曲线，采集两泵瞬时压力计算出瞬时平均压力P；根据M，P，n的值在程序中计算出在当前转速n，当前压力P下，为了最大利用发动机最大可用功率M而对应的瞬时电流值；
步骤八：瞬时电流值与反馈电流值经过PID调节，输出PWM占空比给电磁比例阀调整泵的功率上限。
其中， SPN3357代表发动机当前可用最大扭矩；
SPN514是风扇、泵气以及摩擦损失扭矩；
SPN544是发动机参考扭矩系数。
CAN总线接收J1939协议中SPN3357、SPN514、SPN544数据。
综上，本发明利用发动机的最大可用扭矩匹配液压泵的比例电磁阀电流，实现了发动机与泵的功率合理匹配，极大提高挖掘机的性能。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (2)
1.一种基于发动机最大可用扭矩的挖掘机控制方法，其特征在于：
步骤一：发动机ECU根据采集的发动机实际参数计算出SPN3357、SPN514的值；
步骤二：通过CAN总线，发动机ECU实时发送SPN3357，SPN514的瞬时值；
步骤三：控制器通过CAN总线接收数据并解码处理，SPN544的值是一个发动机提供的定值，根据公式得出瞬时最大可用扭矩 T=（SPN3357-SPN514）*SPN544；
步骤四：发动机转速n，挖掘机附件功率消耗率η取值为0.1-0.2，发动机最大瞬时可用功率根据公式P=2π*n*T/60 得出，并乘以系数η得出液压***可用最大功率M=P*（1-η）；
步骤五：如果M小于泵初始功率 ，那么泵初始电流设为泵最小工作功率对应的电流值下限值；
步骤六：反之，如果 M大于泵设定最大工作功率，那么泵电磁阀电流设为最大工作功率对应的电流上限值；
步骤七：如果M大于泵初始功率，并且小于泵设定最大工作功率，得到M瞬时值；根据液压泵的压力与流量曲线，采集两泵瞬时压力计算出瞬时平均压力P；根据M，P，n的值在程序中计算出在当前转速n，当前压力P下，为了最大利用发动机最大可用功率M而对应的瞬时电流值；
步骤八：瞬时电流值与反馈电流值经过PID调节，输出PWM占空比给电磁比例阀调整泵的功率上限；其中，所述SPN3357代表发动机当前可用最大扭矩；
所述SPN514是风扇、泵气以及摩擦损失扭矩；
所述SPN544是发动机参考扭矩系数。
2.根据权利要求1所述的一种基于发动机最大可用扭矩的挖掘机控制方法，其特征在于：所述CAN总线接收J1939协议中SPN3357、SPN514、SPN544数据。
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