混凝土泵車及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機械領(lǐng)域，尤其涉及一種混凝土泵車及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代工程機械領(lǐng)域，混凝土泵車的控制日益重要。隨著國家對車輛排放的要求和國民環(huán)保意識的不斷提高，提高混凝土泵車的燃油經(jīng)濟性的要求越來越迫切。
[0003]圖1a示出了混凝土泵車6在臂架展開時的狀態(tài)。圖1b示出了混凝土泵車6在臂架收起時的狀態(tài)。料斗I盛放混凝土料。料斗I中的混凝土料在主泵2的作用下通過臂架3內(nèi)部的空心管道，經(jīng)前端軟管4投放至需要混凝土料的地點。
[0004]圖2示出了混凝土泵車6的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。混凝土泵車6包括:由主泵2和輸送缸8構(gòu)成的泵送系統(tǒng)17，其中主泵2通過輸送缸8將料斗I中的料吸入并泵至臂架3內(nèi)的管道；由臂架泵21和臂架傳動部分9構(gòu)成的臂架作動系統(tǒng)16，負責(zé)臂架3的動作；由攪拌清洗泵12和攪拌清洗部分13構(gòu)成的攪拌清洗系統(tǒng)19，負責(zé)混凝土料的攪拌和料斗的清洗；由分配油泵10和擺動油缸11構(gòu)成的分配系統(tǒng)18，其是泵送系統(tǒng)17的輔助系統(tǒng)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)的功率控制方法一般僅控制主泵2的排量。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常認為，混凝土泵車6的各個檔位對應(yīng)于不同的發(fā)動機7轉(zhuǎn)速。發(fā)動機7的轉(zhuǎn)速的含義是每單位時間的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)，主泵2的排量的含義是發(fā)動機7每轉(zhuǎn)一圈泵輸出液壓油的體積，因此泵送速度(每單位時間泵送多少體積的料)=相應(yīng)系數(shù)X發(fā)動機7的轉(zhuǎn)速X主泵2的排量。在現(xiàn)有技術(shù)的控制方法中，混凝土泵車6的各個檔位設(shè)定好之后，各檔位的發(fā)動機7的轉(zhuǎn)速隨之確定。然后，各檔位的發(fā)動機7的轉(zhuǎn)速始終不變，功率調(diào)節(jié)時調(diào)整的僅是主泵2的排量。
[0006]保持發(fā)動機7的轉(zhuǎn)速不變、僅調(diào)整主泵2的排量不能保證發(fā)動機7處于對于燃油效率的優(yōu)化工作點。工作點是在某一時刻發(fā)動機7的轉(zhuǎn)速和扭矩的組合。如圖3所示，假設(shè)發(fā)動機7 —開始的轉(zhuǎn)速為na，扭矩為Ta，即處于功率P=Pa的等功率曲線A上的工作點a(na, Ta)。假設(shè)對于功率P=Pa的等功率曲線A來說，工作點a (na, Ta)恰好是對于燃油效率的優(yōu)化工作點。接著，由于臂架3的姿態(tài)發(fā)生了變化，導(dǎo)致發(fā)動機7承擔(dān)的功率可能發(fā)生了變化，發(fā)動機的工作點可能需要移動到功率P=Pb的等功率曲線B上。對于功率P=Pb的等功率曲線B來說，可能對于燃油效率的優(yōu)化工作點是b (nb，Tb)，nb#na。然而，對于現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)動機7的轉(zhuǎn)速保持不變的控制方法來說，是無法將工作點a (na, Ta)移動到工作點b(nb, Tb)從而提聞燃油效率的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一方面解決的技術(shù)問題之一是提供一種混凝土泵車及其控制方法，從而提高燃油效率。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種混凝土泵車，包括依次耦合的發(fā)動機、主泵、輸送缸，并包括料斗和臂架，其中發(fā)動機驅(qū)動的主泵通過輸送缸將料斗中的料吸入并泵至臂架內(nèi)的管道，由臂架送至目的地，該混凝土泵車還具有控制器，被配置為計算所需要的發(fā)動機的功率，根據(jù)計算出的功率確定發(fā)動機對于燃油效率的優(yōu)化工作點，并按照該優(yōu)化工作點確定對應(yīng)的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和主泵的排量從而據(jù)此對發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和主泵的排量進行控制，所述工作點是在某一時刻發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和扭矩的組合。
[0009]優(yōu)選地，在泵送未開始時，控制器被配置為通過以下過程估算所需要的發(fā)動機的功率:根據(jù)預(yù)先設(shè)定的檔位，通過查找檔位與泵送速度對應(yīng)表確定混凝土泵車的泵送速度；根據(jù)當(dāng)前臂架的姿態(tài)，通過查找姿態(tài)與主泵壓力對應(yīng)表確定主泵工作時的壓力；根據(jù)混凝土泵車的泵送速度和主泵工作時的壓力確定初始所需要的發(fā)動機的功率。在泵送開始后，控制器被配置為周期性地根據(jù)實測信息計算所需要的發(fā)動機的功率。
[0010]優(yōu)選地，控制器被配置為通過以下過程周期性地根據(jù)實測信息計算所需要的發(fā)動機的功率:實測與主泵的排量對應(yīng)的排量控制電流從而得出主泵的排量；根據(jù)實測的主泵工作時的壓力、讀出的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、主泵的排量，計算發(fā)動機的功率。
[0011]優(yōu)選地，控制器被配置為通過以下過程周期性地根據(jù)實測信息計算所需要的發(fā)動機的功率:從發(fā)動機總線讀取發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和扭矩，根據(jù)所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和扭矩，計算發(fā)動機的功率。
[0012]優(yōu)選地，控制器被配置為通過以下過程來根據(jù)計算出的功率確定發(fā)動機對于燃油效率的優(yōu)化工作點:預(yù)先存儲發(fā)動機萬有特性曲線中的若干等功率曲線及每條等功率曲線上對于燃油效率的優(yōu)化工作點；按照計算出的功率尋找功率值與該功率最接近的等功率曲線及其上的對于燃油效率的優(yōu)化工作點。
[0013]優(yōu)選地，控制器被配置為通過以下過程來按照該優(yōu)化工作點確定對應(yīng)的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和主泵的排量:讀出該優(yōu)化工作點的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速；根據(jù)混凝土泵車的泵送速度、和發(fā)動機的轉(zhuǎn)速確定主泵的排量。
[0014]優(yōu)選地，控制器還被配置為:監(jiān)視發(fā)動機的實時扭矩百分比，其中實時扭矩百分比是發(fā)動機的實時扭矩與參考扭矩之比，響應(yīng)于該實時扭矩百分比超過閾值，調(diào)節(jié)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，使與能達到的最大扭矩變大；根據(jù)混凝土泵車的泵送速度、和發(fā)動機的轉(zhuǎn)速確定主泵的排量。
[0015]優(yōu)選地，控制器通過總線與發(fā)動機通信，控制器通過經(jīng)由所述總線從發(fā)動機接收實時扭矩百分比的信息，監(jiān)視發(fā)動機的實時扭矩百分比。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種混凝土泵車的控制方法，包括:計算混凝土泵車的發(fā)動機所需的功率；根據(jù)計算出的功率確定發(fā)動機對于燃油效率的優(yōu)化工作點，其中工作點是在某一時刻發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和扭矩的組合；按照該優(yōu)化工作點確定對應(yīng)的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和混凝土泵車的主泵的排量從而據(jù)此對發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和主泵的排量進行控制。
[0017]優(yōu)選地，該方法還包括:監(jiān)視發(fā)動機的實時扭矩百分比，其中實時扭矩百分比是發(fā)動機的實時扭矩與參考扭矩之比，響應(yīng)于該實時扭矩百分比超過閾值，調(diào)節(jié)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，使與能達到的最大扭矩變大；根據(jù)混凝土泵車的泵送速度、和發(fā)動機的轉(zhuǎn)速確定主泵的排量。
[0018]由于根據(jù)本發(fā)明的一方面，不是僅對主泵的排量進行控制，而是對發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和主泵的排量聯(lián)合控制，就避免了現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不變導(dǎo)致功率變化時發(fā)動機的工作點不能移動到新的等功率曲線上對于燃油效率的優(yōu)化工作點的問題，從而改善燃油效率。
【附圖說明】
[0019]圖1a示出了混凝土泵車6在臂架打開時的狀態(tài)。
[0020]圖1b示出了混凝土泵車6在臂架收起時的狀態(tài)。
[0021 ] 圖2示出了混凝土泵車6的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
[0022]圖3分別例示了在等功率曲線A和B上對于燃油效率的優(yōu)化工作點a和b。
[0023]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例當(dāng)發(fā)動機過載時調(diào)節(jié)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速造成的發(fā)動機的工作點移動。
[0024]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的混凝土泵車的控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]下面參照附圖描述本發(fā)明的一些優(yōu)選實施方式。
[0026]本發(fā)明基于這樣的原理:現(xiàn)有技術(shù)中，一般是混凝土泵車6的各個檔位對應(yīng)于不同的發(fā)動機7轉(zhuǎn)速。但這未必合理。從本質(zhì)上講，當(dāng)駕駛員調(diào)到一個檔位時，實際上希望得到的是一個合適的泵送速度(泵送速度=相應(yīng)系數(shù)X發(fā)動機的轉(zhuǎn)速X主泵的排量)。因此，在本發(fā)明中，混凝土泵車6的各個檔位對應(yīng)于不同的泵送速度?，F(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)動機功率改變時發(fā)動機的工作點之所以不能移動到新的等功率曲線上對于燃油效率的優(yōu)化工作點，是因為發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不可改變。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在保持泵送速度在該檔位下不改變的前提下，使發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和主泵的排量都可以改變。這樣，當(dāng)發(fā)動機功率改變時就可以重新確定新的等功率曲線上對于燃油效率的優(yōu)化工作點，將發(fā)動機的工作點轉(zhuǎn)移到該點，從而改善燃油效率。
[0027]如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的混凝土泵車包括依次耦合的發(fā)動機7、主泵2、輸送缸8，并包括料斗I和臂架3。發(fā)動機7驅(qū)動的主泵2通過輸送缸8將料斗I中的料吸入并泵至臂架3內(nèi)的管道，由臂架3送至目的地。該混凝土泵車還具有控制器14，被配置為計算所需要的發(fā)動機7的功率，根據(jù)計算出的功率確定發(fā)動機7對于燃油效率的優(yōu)化工作點，并按照該優(yōu)化工作點確定對應(yīng)的發(fā)動機7的轉(zhuǎn)速和主泵2的排量從而據(jù)此對發(fā)動機7的轉(zhuǎn)速和主泵2的排量進行控制。所述工作點是在某一時刻發(fā)動機7的轉(zhuǎn)速和扭矩的組合。
[0028]下面詳述在一個實施例中控制器14的控制過程。
[0029]1.控制器14計算所需要的發(fā)動機7的功率。
[0030]在泵送開始后，控制器14可以根據(jù)實測信息計算所需要的發(fā)動機7的功率。對于泵送未開始時所需要的發(fā)動機7的功率，可以通過下述方式來進行確定。
[0031]發(fā)動機7的功率等于相應(yīng)系數(shù)X泵送速度X主泵2工作時的壓力。對于一臺發(fā)動機來說，相應(yīng)系統(tǒng)是固定的，因此，只要得到了泵送速度和主泵2工作時的壓力，就能夠得出發(fā)動機7的功率。
[0032]由于混凝土泵車6的各個檔位對應(yīng)于不同的泵送速度，且在控制器14中存儲著檔位與泵送速度對應(yīng)表，因此，在泵送未開始時，控制器14通過查找該表就能確定混凝土泵車6的泵送速度。
[0033]泵送未開始時，主泵2工作時的壓力不能實測。但是，研究發(fā)現(xiàn)，主泵2工作時的壓力主要受臂架3的姿態(tài)(泵送高度)影響，受混凝土料的密度、粘稠度影響不大。預(yù)先將各種臂架3的姿態(tài)與對應(yīng)主泵2工作時的壓力的對應(yīng)表存儲在控制器14中。這樣，根據(jù)當(dāng)前臂架3的姿態(tài)，通過查找該對應(yīng)表就能確定主泵2工作時的壓力。
[0034]在一個實施例中，在臂架3上安裝多個角度傳感器(未示)。通過各角度傳感器感測的臂架3的各個臂之間的角度，控制器14獲知臂架的姿態(tài)，并從存儲于控制器14中的對應(yīng)表來確定主泵2工作時的壓力。
[0035]從而，在泵送未開始時，根據(jù)混凝土泵車6的泵送速度和主泵2工作時的壓力就能確定所需要的發(fā)動機7的功率。在泵送開始后，控制器就可以根據(jù)實測信息計算所需要的發(fā)動機7的功率了。
[0036]在一個實施例中，由于利用發(fā)動機7的功率=相應(yīng)系數(shù)X正比于主泵2工作時的壓力X發(fā)動機7的轉(zhuǎn)速X主泵2的排量的關(guān)系，而對于一臺發(fā)動機來說相應(yīng)系數(shù)是固定的，因此可基于主泵2工作時的壓力、發(fā)動機7的轉(zhuǎn)速、主泵2的排量計算發(fā)動機7的功率。可以通過壓力傳感器實測主泵2工作時的壓力。排量與排量控制電流在特定的混凝土泵車中有確定的對應(yīng)關(guān)系?？梢詫⑴帕颗c排量控制電