一種帶發(fā)動機(jī)啟停功能的采用主動調(diào)壓式壓力共軌的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)，具體涉及一種具備主動調(diào)壓功能的基于壓力共軌的液壓混合動力挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在能源短缺以及環(huán)境污染問題持續(xù)加劇的背景下，對普遍存在著效率低、排放差缺點(diǎn)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能減排研宄已成為熱點(diǎn)。雖然現(xiàn)有的液壓系統(tǒng)節(jié)能方法在提高效率方面起到了重要的作用，但仍然具有比較明顯的缺點(diǎn)，例如采用液壓閥控節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)由于不可避免的節(jié)流損失導(dǎo)致其工作效率較低(挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)效率大多在30%以下)，而且難以回收能量；此外，采用泵控或者變頻電機(jī)直接驅(qū)動定量泵的系統(tǒng)由于難以對多執(zhí)行元件進(jìn)行復(fù)合控制而未得到廣泛的應(yīng)用。專利“基于CPR網(wǎng)絡(luò)混合動力全液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)”(公開號為:CN101718107A)提出了一種新型的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)，其隸屬于液壓混合動力挖掘機(jī)?！昂銐鹤兞勘谩⒍勘门c發(fā)動機(jī)的輸出軸連接，與高壓蓄能器、安全閥構(gòu)成恒壓油源”。但在實(shí)際的應(yīng)用中，這種理想的恒壓油源很難實(shí)現(xiàn)，尤其是在挖掘機(jī)所屬的行走工程機(jī)械領(lǐng)域，或者說提供理想的油源需要一般應(yīng)用的系統(tǒng)付出很高的、甚至無法忍受的成本(要求大功率的泵和大容量的液壓蓄能器)；另外，由于系統(tǒng)中采用的軸向柱塞變量元件的效率隨工作狀態(tài)變化很大，例如18ml/r的軸向柱塞式變量液壓泵/馬達(dá)在同樣壓差和轉(zhuǎn)速的前提下滿排量的容積效率會從0.92降至50%排量時(shí)的0.31，而在輸出同樣轉(zhuǎn)矩的條件下，“恒壓”會限制元件工作區(qū)間調(diào)整的自由度，所以“恒壓”必然會造成元件有時(shí)工作于低效率區(qū)而影響整機(jī)能耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種主動調(diào)壓功能的基于壓力共軌的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)，以通過控制主泵的排量來完成系統(tǒng)壓力的主動調(diào)整，從而提高挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的整機(jī)效率，此夕卜，當(dāng)挖掘機(jī)處于暫時(shí)性待機(jī)狀態(tài)時(shí)，通過程序設(shè)定關(guān)閉發(fā)動機(jī)，達(dá)到進(jìn)一步節(jié)油的目的。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:
[0005]一種具備主動調(diào)壓功能的基于壓力共軌的液壓混合動力挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)包括:液壓壓力控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，
[0006]其中液壓壓力控制系統(tǒng)包括:控制器、主泵、變量油缸和伺服閥；
[0007]控制器通過伺服閥控制變量油缸的位移量，變量油缸直接驅(qū)動主泵的斜盤轉(zhuǎn)動，完成對主泵排量的控制，從而控制高壓管路的的壓力。
[0008]所述的液壓系統(tǒng)，其中:
[0009]執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括:行走變量泵/馬達(dá)、回轉(zhuǎn)變量泵/馬達(dá)、動臂油缸、斗桿油缸、伊^斗油缸、第一液壓變壓器、第二液壓變壓器和第三液壓變壓器；
[0010]主泵的出油口通過管路同時(shí)與行走變量泵/馬達(dá)的A 口、回轉(zhuǎn)變量泵/馬達(dá)的A口、動臂油缸的A 口、斗桿油缸的A 口、鏟斗油缸的A 口、第一液壓變壓器的A 口、第二液壓變壓器的A 口、第三液壓變壓器的A 口連通，該管路即為該系統(tǒng)的高壓管路；
[0011]第一液壓變壓器的B 口、第二液壓變壓器的B 口、第三液壓變壓器的B 口分別通過管路與動臂油缸的B 口、斗桿油缸的B 口、鏟斗油缸的B 口連通。
[0012]所述的液壓系統(tǒng)，其中:
[0013]液壓壓力控制系統(tǒng)還包括:過濾器、發(fā)動機(jī)、壓力傳感器、高壓蓄能器、溢流閥、控制油源和油箱；
[0014]發(fā)動機(jī)、主泵同軸機(jī)械連接，變量油缸直接驅(qū)動主泵的斜盤轉(zhuǎn)動，變量油缸通過伺服閥與控制油源相連；
[0015]壓力傳感器分別連接主泵的出油口、高壓蓄能器的進(jìn)出油口、行走變量泵/馬達(dá)的A 口、回轉(zhuǎn)變量泵/馬達(dá)的A 口、動臂油缸的A 口、斗桿油缸的A 口、鏟斗油缸的A 口，用于測量高壓管路的壓力，并將壓力信號傳送給控制器；
[0016]溢流閥的進(jìn)油口與主泵的出油口相連；
[0017]溢流閥的出油口、行走變量泵/馬達(dá)的T 口、回轉(zhuǎn)變量泵/馬達(dá)的T 口、第一液壓變壓器的T 口、第二液壓變壓器的T 口、第三液壓變壓器的T 口同時(shí)通過管路與油箱相連，該管路即為該系統(tǒng)的低壓管路；高、低壓管路之間的壓力差變化直接影響執(zhí)行元件的工作狀態(tài)；
[0018]主泵的T 口與過濾器的出油口連通，通過過濾器的吸油口連接于油箱。
[0019]所述的液壓系統(tǒng)，其中
[0020]控制器接收壓力傳感器檢測到的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中高壓管路的壓力，綜合分析各執(zhí)行元件在不同系統(tǒng)壓力下的綜合效率，來計(jì)算出滿足整機(jī)綜合效率最高所對應(yīng)的系統(tǒng)壓力。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:
[0022]本發(fā)明提出的一種采用液壓伺服閥控制主泵排量的變化來主動調(diào)整高壓管路壓力的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)，在各個(gè)液壓元件的實(shí)時(shí)效率具有較大差異的背景下，由于增加了高壓管路壓力變化這個(gè)自由度，從而可以調(diào)整液壓執(zhí)行元件以最優(yōu)效率組合方式進(jìn)行工作，達(dá)到提高整機(jī)液壓系統(tǒng)效率的目的。
[0023]本發(fā)明具體優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為:
[0024]I本發(fā)明解除了公開的專利CN101718107A中要求高壓管路壓力恒定的要求，通過統(tǒng)籌考慮執(zhí)行元件瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩需求以及效率，利用調(diào)整主泵的排量完成高壓管路壓力的主動調(diào)整，從而使得多個(gè)液壓執(zhí)行元件盡可能多的處于高效率區(qū)域來提高液壓系統(tǒng)整體效率。
[0025]2鑒于“恒壓”要求選用較大的泵站和液壓蓄能器，而按照本發(fā)明提出的控制方法，可以選用功率較小以及容量較小的液壓蓄能器，所以節(jié)約了成本。
[0026]3主泵是唯一與發(fā)動機(jī)連接的負(fù)載，通過主動調(diào)整主泵的排量，可以調(diào)整發(fā)動機(jī)的工作點(diǎn)，從而降低發(fā)動機(jī)的油耗。
[0027]4當(dāng)發(fā)動機(jī)處于工作循環(huán)中的待機(jī)工況時(shí)，關(guān)閉發(fā)動機(jī)，降低油耗。
[0028]與CN101718107A 的主要區(qū)別:
[0029]1.采用的元件不同:CN101718107A中采用恒壓變量泵，其采用壓力反饋并由機(jī)械結(jié)構(gòu)控制恒壓變量泵的輸出壓力恒定，而本發(fā)明采用伺服閥控制變量油缸，再由變量油缸控制主泵排量的方式完成對主泵輸出壓力的主動控制。
[0030]2.連接方式不同:本發(fā)明中主泵為軸向柱塞變量泵，通過伺服閥控制變量油缸，變量油缸直接驅(qū)動主泵的斜盤轉(zhuǎn)動，完成對主泵的排量的變化，從而控制高壓管路的壓力。
[0031]3.控制方法不同:本發(fā)明中的主泵兼容CN101718107A中的恒壓控制，此外，本發(fā)明對于高壓管路壓力的控制更具備多樣性，可以整機(jī)效率為目標(biāo)而設(shè)計(jì)控制策略來調(diào)整壓力，使得系統(tǒng)中的主要液壓元件處于高效率區(qū)域來提高整機(jī)效率。同時(shí)，在系統(tǒng)處于暫時(shí)性待機(jī)狀態(tài)時(shí)，通過程序設(shè)定關(guān)閉發(fā)動機(jī)，達(dá)到進(jìn)一步節(jié)油的目的。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明液壓系統(tǒng)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]本發(fā)明的具體的控制方式如下:整機(jī)執(zhí)行元件的控制系統(tǒng)為速度控制系統(tǒng)，即操作員通過手柄設(shè)定各個(gè)執(zhí)行元件的目標(biāo)速度，然后通過調(diào)整變量泵/馬達(dá)的排量或者液壓變壓器的配流盤轉(zhuǎn)動角度來完成對變量泵/馬達(dá)或者液壓缸的速度跟蹤。由于軸向柱塞變量元件的效率隨工作狀態(tài)變化很大，控制器會在滿足各執(zhí)行元件能夠滿足速度跟蹤能力的前提