CN112901358A - 一种基于负载识别的发动机预喷油扭矩控制***及方法 - Google Patents

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王振兴
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胡超
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Abstract

本发明公开了一种基于负载识别的发动机预喷油扭矩控制***及方法，控制***包括先导手柄、挖掘机控制器ECM1、发动机控制器ECM2和主泵。先导手柄通过CAN总线与挖掘机控制器ECM1连接，挖掘机控制器ECM1通过CAN总线与发动机控制器ECM2连接。挖掘机控制器ECM1通过控制线与主泵连接。本发明通过挖掘机控制器ECM1计算预计的需求扭矩和主泵排量，并将扭矩需求发送给发动机控制器ECM2，ECM2控制发动机喷油，调节发动机输出转速和扭矩，挖掘机控制器ECM1对发动机的控制早于对主泵的控制，可有效降低发动机转速波动，并缩短转速波动之后的恢复时间。

Description

一种基于负载识别的发动机预喷油扭矩控制***及方法
技术领域
本发明涉及挖掘机技术领域，具体涉及一种基于负载识别的发动机预喷油扭矩控制***及方法。
背景技术
在现有挖掘机上，挖掘机ECM1对发动机ECM2只输出转速需求，当主泵功率发生变化时，发动机输出功率、扭矩与主泵需求不匹配，发动机转速将发生剧烈波动，之后ECM2通过PID控制策略调节喷油量，以稳定发动机转速。由于挖掘机负载变化比较频繁，导致发动机输出扭矩始终处于跟踪匹配阶段，转速波动较大，且转速波动之后恢复时间较长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于负载识别的发动机预喷油扭矩控制***及方法，挖掘机控制器ECM1根据先导手柄输出信号计算需求扭矩，并将该扭矩发送给发动机控制器ECM2，发动机控制器ECM2通过发动机功率、扭矩与喷油量的特性曲线控制发动机改变喷油量，以实现发动机输出功率和扭矩的改变；另一方面，挖掘机控制器ECM1通过输出电流信号用于控制主泵排量。挖掘机控制器ECM1对发动机控制器ECM2的扭矩和功率需求输出信号早于挖掘机控制器ECM1对主泵的排量控制输出信号，实现发动机响应早于主泵响应，当液压主泵负载发生变化时，可降低发动机转速波动，缩短发动机转速波动后的恢复时间。
为实现上述目的，本发明的一方面提供了一种基于负载识别的发动机预喷油扭矩控制***，包括先导手柄、挖掘机控制器ECM1、发动机控制器ECM2和主泵；所述先导手柄通过CAN总线与所述挖掘机控制器ECM1连接，所述挖掘机控制器ECM1通过CAN总线与所述发动机控制器ECM2连接；所述挖掘机控制器ECM1通过控制线与所述主泵连接。
进一步地，所述先导手柄为液压手柄。
进一步地，所述先导手柄为电控手柄。
另一方面，本发明还提供了一种基于负载识别的发动机预喷油扭矩控制方法，包括如下步骤：
(1)先导手柄输出信号通过CAN总线发送给挖掘机控制器ECM1，挖掘机控制器ECM1通过先导手柄信号计算预计需求的功率和扭矩，并将该功率和扭矩值通过CAN总线发送给发动机控制器ECM2，发动机控制器ECM2通过发动机功率、扭矩与喷油量的特性曲线控制发动机改变喷油量，以实现发动机输出功率和扭矩的改变；
(2)挖掘机控制器ECM1根据输入的先导手柄信号，计算输出电流信号用于控制主泵排量。
(3)挖掘机控制器ECM1对发动机控制器ECM2的扭矩和功率需求输出信号早于ECM1对主泵的排量控制输出信号。
进一步地，挖掘机控制器ECM1通过预存算法，根据先导手柄输出信号计算出预估的功率和扭矩。
进一步地，发动机控制器ECM2预存了发动机喷油量与输出转速、输出功率和扭矩之间的关系。
本发明的有益效果是：通过ECM1计算预计的需求扭矩和主泵排量，并将扭矩需求发送给ECM2，ECM2根据查表预存数据控制发动机喷油，调节发动机输出转速和扭矩；另一方面，ECM1控制主泵排量变化。ECM1对发动机的控制早于对主泵的控制，当主泵响应时，发动机已经提前改变喷油，可有效降低发动机转速波动，并缩短转速波动之后的恢复时间。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种基于负载识别的发动机预喷油扭矩控制***，包括先导手柄、挖掘机控制器ECM1、发动机控制器ECM2和主泵。先导手柄通过CAN总线与挖掘机控制器ECM1连接，挖掘机控制器ECM1通过CAN总线与发动机控制器ECM2连接。挖掘机控制器ECM1通过控制线与主泵连接。挖掘机控制***提供两路控制，一路对发动机控制***进行控制，一路通过电流控制信号对主泵进行控制。这里的先导手柄可以是液压手柄，也可以是电控手柄，以液压手柄为例，液压手柄移动的幅度不同，输出的压力也不同，挖掘机工作装置移动的速度也不同，需求的功率也不同，通过采集液压手柄的压力信号，传输给挖掘机控制器ECM1,计算需求功率。本控制***的控制逻辑是根据先导手柄提供的压力信号或电控信号，由挖掘机控制器ECM1计算预计的需求扭矩和主泵排量，并将扭矩需求发送给发动机控制器ECM2，发动机控制器ECM2控制发动机喷油，调节发动机输出转速和扭矩。另一方面，挖掘机控制器ECM1控制主泵排量变化。由于挖掘机控制器ECM1对发动机的控制早于对主泵的控制，当主泵响应时，发动机已经提前改变喷油，这样可以有效降低发动机转速波动，并缩短转速波动之后的恢复时间。其具体控制过程通过下面的一种基于负载识别的发动机喷油扭矩控制方法来具体阐述，该控制包括如下步骤：
(1)先导手柄输出压力信号或电压信号通过CAN总线发送给挖掘机控制器ECM1，挖掘机控制器ECM1通过预存算法，也就是先导手柄输出信号与功率的对应关系，根据先导手柄信号计算预计需求的功率和扭矩，并将该功率和扭矩值通过CAN总线发送给发动机控制器ECM2，发动机控制器ECM2预存了发动机喷油量与输出转速、输出功率和扭矩之间的关系，通过发动机功率、扭矩与喷油量的关系曲线控制发动机改变喷油量，以实现发动机输出功率和扭矩的改变；
(2)挖掘机控制器ECM1根据输入的先导手柄信号，计算输出电流信号用于控制主泵排量。
(3)挖掘机控制器ECM1对发动机控制器ECM2的扭矩和功率需求输出信号早于ECM1对主泵的排量控制输出信号。
本控制方法一方面根据先导手柄输出信号准确计算出预估的功率和扭矩，预估值越接近真实值，ECM2调节喷油量之后，输出的功率、扭矩和主泵需求的功率、扭矩匹配度越高，发动机转速波动越小。另一方面，根据发动机和主泵的响应时间，合理控制挖掘机控制器ECM1对发动机的控制信号与挖掘机控制器ECM1对主泵的控制信号之间的时间差，实现发动机和主泵的精确匹配，降低转速波动。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下可以作出的各种变化，都处于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于负载识别的发动机预喷油扭矩控制***，其特征在于：包括先导手柄、挖掘机控制器ECM1、发动机控制器ECM2和主泵；所述先导手柄通过CAN总线与所述挖掘机控制器ECM1连接，所述挖掘机控制器ECM1通过CAN总线与所述发动机控制器ECM2连接；所述挖掘机控制器ECM1通过控制线与所述主泵连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于负载识别的发动机预喷油扭矩控制***，其特征在于：所述先导手柄为液压手柄。
3.根据权利要求1所述的一种基于负载识别的发动机预喷油扭矩控制***，其特征在于：所述先导手柄为电控手柄。
4.一种基于负载识别的发动机预喷油扭矩控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)先导手柄输出信号通过CAN总线发送给挖掘机控制器ECM1，挖掘机控制器ECM1通过先导手柄信号计算预计需求的功率和扭矩，并将该功率和扭矩值通过CAN总线发送给发动机控制器ECM2，发动机控制器ECM2通过发动机功率、扭矩与喷油量的特性曲线控制发动机改变喷油量，以实现发动机输出功率和扭矩的改变；
(2)挖掘机控制器ECM1根据输入的先导手柄信号，计算输出电流信号用于控制主泵排量；
(3)挖掘机控制器ECM1对发动机控制器ECM2的扭矩和功率需求输出信号早于ECM1对主泵的排量控制输出信号。
5.根据权利要求4所述的一种基于负载识别的发动机预喷油扭矩控制方法，其特征在于，挖掘机控制器ECM1通过预存算法，根据先导手柄输出信号计算出预估的功率和扭矩。
6.根据权利要求4所述的一种基于负载识别的发动机预喷油扭矩控制方法，其特征在于，发动机控制器ECM2预存了发动机喷油量与输出转速、输出功率和扭矩之间的关系。
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