路面冷再生机发动机的功率自适应调节方法及其控制系统与流程

1.本发明涉及一种发动机控制系统，特别涉及一种路面冷再生机的发动机功率自适应调节方法及其控制系统，属于工程机械技术领域。


背景技术：

2.路面冷再生机是为适应城乡道路建设而设计制造的具有环保、高效的道路施工设备，作业时在对旧沥青路面进行铣刨、破碎的同时，添加稳定剂（水泥、石灰、水等），就地拌和通过整形、压实而形成新的道路基层。
3.沥青路面的铣刨再生作业是路面冷再生机普遍的工作过程，冷再生铣刨过程分为以下几个步骤：a、确定铣刨深度：启动铣刨鼓，铣刨鼓由初始位置向下铣刨至本次铣刨深度；b、向前推进铣刨：达到本次铣刨深度后，车辆前进，铣刨鼓向前铣刨路面并拌合物料；c、完成本次铣刨：完成本次铣刨作业后，铣刨鼓上升至初始位置；d、车辆回到起点：倒车或掉头回到下一次铣刨的起始点，准备下一次铣刨作业；e、重复步骤a到d直到完成整个作业区域的冷再生作业。
4.路面冷再生机根据铣刨鼓的驱动方式不同分为液压驱动路面冷再生机和机械驱动路面冷再生机，液压驱动路面冷再生机通过工作泵驱动马达方式传动，机械驱动路面冷再生机通过机械传动方式驱动铣刨鼓转动。但是无论是何种机型动力都是源自发动机，需要控制发动机根据实际工况选择合适功率输出模式。
5.目前路面冷再生机用的发动机有三种功率模式，分别是空载功率模式、中载功率模式和重载功率模式，上述步骤a和b中需要发动机切换至中载或重载模式，操作人员会根据不同工况通过多功率省油开关手动切换发动机功率模式。但是对于工况的判断是由操作人员根据经验进行判断，因此，对于操作人员有着较高的要求，并且在操作过程中频繁的切换发动机的功率模式，也大大增加了操作人员的工作量；并且如果操作人员对于工况判定有误，选择了不相匹配的操作模式会导致，路面冷再生机油耗增加，影响整机产品的性能。
6.随着工程机械产品智能化和自动化的发展趋势，对于路面冷再生机的控制系统也提出了更高的要求。但是由于液压驱动路面冷再生机和机械驱动路面冷再生机两种类型工作载荷的判断条件不相同，因此在发动机功率自适应调节时很难兼顾两种机型。


技术实现要素：

7.发明目的：本发明的目的是针对现有技术中传统手动旋钮切换的繁琐和不及时的问题，提供一种路面冷再生机的发动机功率自适应调节方法及其控制系统。本发明可以同时适用于液压驱动模式和机械驱动模式两种机型的路面冷再生机发动机功率自适应调节。
8.技术方案：一种路面冷再生机发动机的功率自适应调节方法，包括以下步骤：步骤一、启动铣刨鼓；
步骤二、判断传动模式：检测工作液压系统压力信号；有压力信号，则为液压传动模式，进入步骤三；无压力信号，则为机械传动模式，进入步骤四；步骤三、检测工作液压系统的压力值p，根据检测到的当前工作液压系统压力值p判定发动机输出的功率模式并完成切换；步骤四、检测铣刨鼓位置，铣刨鼓的竖直高度低于其与地位接触的临界位置时判定为工作位置，并且进入步骤五；铣刨鼓的竖直高度高于或等于临界位置时判定为非工作位置，整车控制器判定当前状态发动机应该处于空载模式，整车控制器操控发动机控制器切换至空载模式；步骤五、车辆行进方向判定，车辆后退行进时，整车控制器判定当前状态发动机应该处于空载模式，整车控制器操控发动机控制器切换至空载模式，并且提示驾驶员存在误操作；车辆停止或者前进时，进入步骤六；步骤六、检测行走液压系统压力值c，根据检测到的当前行走液压系统压力值c判定发动机输出的功率模式并完成切换。
9.本发明通过检测工作液压系统压力信号可以自动判别出当前路面冷再生机发动机的铣刨鼓的驱动形式，并且根据驱动形式选择相应的发动机的功率自适应调节方法；在兼顾两种驱动模式的前提下实现发动机的功率自适应调节，减少了传统手动旋钮切换的繁琐和不及时，提高了工作效率。
10.优选项，为了实现液压驱动模式中发动机输出的功率模式的自动调节，所述步骤三中根据检测到的当前工作液压系统压力值p判定发动机输出的功率模式并完成切换的方法为：设定负载达到发动机中载输出模式时工作液压系统的压力临界值为p1，负载达到发动机重载输出模式时工作液压系统的压力临界值为p2，负载达到发动机超载输出模式时工作液压系统的压力临界值为p3；将检测到的工作液压系统的压力值p与设定值进行比较：当p< p1时，整车控制器判定当前状态发动机应该处于空载模式，整车控制器操控发动机控制器切换至空载模式；当p2>p≥p1时，整车控制器判定当前状态发动机应该处于中载模式，整车控制器操控发动机控制器切换至中载模式；当p3>p≥p2时，整车控制器判定当前状态发动机应该处于重载模式，整车控制器操控发动机控制器切换至重载模式；当p≥p3时，整车控制器判定当前状态发动机应该处于超载模式，整车控制器降低行走系统的行走速度，降低工作液压系统的工作压力并提示驾驶人员当前处于过载状态。
11.优选项，为了实现机械驱动模式中发动机输出的功率模式的自动调节，所述步骤六中根据检测到的当前行走液压系统压力值c判定发动机输出的功率模式并完成切换的方法为：设定负载达到发动机中载输出模式时工作液压系统的压力临界值为c1，负载达到发动机重载输出模式时工作液压系统的压力临界值为c2，负载达到发动机超载输出模式时工作液压系统的压力临界值为c3；将检测到的工作液压系统的压力值c与设定值进行比较：当c< c1时，整车控制器判定当前状态发动机应该处于空载模式，整车控制器操控发动机控制器切换至空载模式；
当c2>c≥c1时，整车控制器判定当前状态发动机应该处于中载模式，整车控制器操控发动机控制器切换至中载模式；当c3>c≥c2时，整车控制器判定当前状态发动机应该处于重载模式，整车控制器操控发动机控制器切换至重载模式；当c≥c3时，整车控制器判定当前状态发动机应该处于超载模式，整车控制器降低行走系统的行走速度，降低工作液压系统的工作压力并提示驾驶人员当前处于过载状态。
12.一种路面冷再生机发动机的功率自适应调节方法的控制系统，包括整车控制器、发动机功率切换电路和发动机控制器；所述发动机控制器通过发动机功率切换电路与整车控制器连接；所述整车控制器设有工作液压系统压力信号采集端口、铣刨鼓位置信号采集端口、行走手柄电位计信号采集端口和行走液压系统压力信号采集端口；液压驱动路面冷再生机的工作液压系统中设有工作液压系统压力传感器，所述工作液压系统压力传感器与整车控制器的工作液压系统压力信号采集端口连接；机械驱动路面冷再生机的铣刨鼓升降油缸上设有位移传感器，所述位移传感器与整车控制器的铣刨鼓位置信号采集端口连接；机械驱动路面冷再生机的行走手柄上设有电位计，所述电位计与整车控制器的行走手柄电位计信号采集端口连接；机械驱动路面冷再生机的行走液压系统中设有行走液压系统压力传感器，所述行走液压系统压力传感器与整车控制器的行走液压系统压力信号采集端口连接。
13.优选项，为了实现发动机空载、中载和重载三种控制信号的自动传递，所述发动机功率切换电路包括三位开关、中载继电器、重载继电器、第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3；所述三位开关两端分别与发动机控制器连接；所述三位开关的三个选择端分别为空载端、中载端和重载端；所述中载继电器和重载继电器分别与整车控制器连接；所述中载继电器和重载继电器都不得电时，三位开关与空载端连接，空载端经过第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3串联后与发动机控制器连接；所述中载继电器得电，同时重载继电器都不得电时，三位开关与中载端连接，中载端经过第一电阻r1和第二电阻r2串联后与发动机控制器连接；所述重载继电器得电，同时中载继电器都不得电时，三位开关与重载端连接，重载端经过第一电阻r1与发动机控制器连接。
14.优选项，为了避免超载对整机造成损坏，本控制系统还包括行走泵的前进电磁阀，所述整车控制器与行走泵的前进电磁阀连接，整车控制器通过行走泵的前进电磁阀控制车辆行进的速度。当出现超载情况时，整车控制器通过降低行进速度，从而降低工作载荷，重新恢复至正常工作状态，避免对整车造成损伤。
15.优选项，为了及时提醒驾驶员车辆状态出现异常，本控制系统还包括提示装置，所述整车控制器与提示装置连接，整车控制器通过提示装置提示驾驶员车辆当前处于超载状态或者存在误操作行为。
16.有益效果：本发明实现发动机功率模式的自动切换，减少了传统手动旋钮切换的繁琐和不及时，提高了工作效率；发动机根据实际工况进行功率的自动切换，实现了路面冷再生机的自动化及智能化；同时本发明还可以兼顾液压驱动模式和机械驱动模式两种机型的路面冷再生机发动机功率自适应调节，提高了本发明的兼容性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
18.图1为本发明的控制原理图；图2为本发明控制系统的结构原理图；图3为本发明三种模式的功率变化曲线图。
具体实施方式
19.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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
20.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
21.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
22.如图1所示，一种路面冷再生机发动机的功率自适应调节方法，包括以下步骤：步骤一、启动铣刨鼓；步骤二、判断传动模式：检测工作液压系统压力信号；有压力信号，则为液压传动模式，进入步骤三；无压力信号，则为机械传动模式，进入步骤四；步骤三、检测工作液压系统的压力值p，根据检测到的当前工作液压系统压力值p判定发动机输出的功率模式并完成切换；所述根据检测到的当前工作液压系统压力值p判定发动机输出的功率模式并完成切换的方法为：设定负载达到发动机中载输出模式时工作液压系统的压力临界值为p1，负载达到发动机重载输出模式时工作液压系统的压力临界值为p2，负载达到发动机超载输出模式时工作液压系统的压力临界值为p3；将检测到的工作液压系统的压力值p与设定值进行比较：当p< p1时，整车控制器判定当前状态发动机应该处于空载模式，整车控制器操控发动机控制器切换至空载模式；当p2>p≥p1时，整车控制器判定当前状态发动机应该处于中载模式，整车控制器操控发动机控制器切换至中载模式；
当p3>p≥p2时，整车控制器判定当前状态发动机应该处于重载模式，整车控制器操控发动机控制器切换至重载模式；当p≥p3时，整车控制器判定当前状态发动机应该处于超载模式，整车控制器降低行走系统的行走速度，降低工作液压系统的工作压力并提示驾驶人员当前处于过载状态。
23.步骤四、检测铣刨鼓位置，铣刨鼓的竖直高度低于其与地位接触的临界位置时判定为工作位置，并且进入步骤五；铣刨鼓的竖直高度高于或等于临界位置时判定为非工作位置，整车控制器判定当前状态发动机应该处于空载模式，整车控制器操控发动机控制器切换至空载模式；步骤五、车辆行进方向判定，车辆后退行进时，整车控制器判定当前状态发动机应该处于空载模式，整车控制器操控发动机控制器切换至空载模式，并且提示驾驶员存在误操作；车辆停止或者前进时，进入步骤六；步骤六、检测行走液压系统压力值c，根据检测到的当前行走液压系统压力值c判定发动机输出的功率模式并完成切换。
24.所述根据检测到的当前行走液压系统压力值c判定发动机输出的功率模式并完成切换的方法为：设定负载达到发动机中载输出模式时工作液压系统的压力临界值为c1，负载达到发动机重载输出模式时工作液压系统的压力临界值为c2，负载达到发动机超载输出模式时工作液压系统的压力临界值为c3；将检测到的工作液压系统的压力值c与设定值进行比较：当c< c1时，整车控制器判定当前状态发动机应该处于空载模式，整车控制器操控发动机控制器切换至空载模式；当c2>c≥c1时，整车控制器判定当前状态发动机应该处于中载模式，整车控制器操控发动机控制器切换至中载模式；当c3>c≥c2时，整车控制器判定当前状态发动机应该处于重载模式，整车控制器操控发动机控制器切换至重载模式；当c≥c3时，整车控制器判定当前状态发动机应该处于超载模式，整车控制器降低行走系统的行走速度，降低工作液压系统的工作压力并提示驾驶人员当前处于过载状态。
25.本发明通过检测工作液压系统压力信号可以自动判别出当前路面冷再生机发动机的铣刨鼓的驱动形式，并且根据驱动形式选择相应的发动机的功率自适应调节方法；在兼顾两种驱动模式的前提下实现发动机的功率自适应调节，减少了传统手动旋钮切换的繁琐和不及时，提高了工作效率。
26.如图2所示，一种路面冷再生机发动机的功率自适应调节方法的控制系统，包括整车控制器、发动机功率切换电路和发动机控制器；所述发动机控制器通过发动机功率切换电路与整车控制器连接；所述整车控制器设有工作液压系统压力信号采集端口、铣刨鼓位置信号采集端口、行走手柄电位计信号采集端口和行走液压系统压力信号采集端口；液压驱动路面冷再生机的工作液压系统中设有工作液压系统压力传感器，所述工作液压系统压力传感器与整车控制器的工作液压系统压力信号采集端口连接；机械驱动路面冷再生机的铣刨鼓升降油缸上设有位移传感器，所述位移传感器与整车控制器的铣刨鼓位置信号采集端口连接；机械驱动路面冷再生机的行走手柄上设有电
位计，所述电位计与整车控制器的行走手柄电位计信号采集端口连接；机械驱动路面冷再生机的行走液压系统中设有行走液压系统压力传感器，所述行走液压系统压力传感器与整车控制器的行走液压系统压力信号采集端口连接。
27.为了实现发动机空载、中载和重载三种控制信号的自动传递，所述发动机功率切换电路包括三位开关、中载继电器、重载继电器、第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3；所述三位开关两端分别与发动机控制器连接；所述三位开关的三个选择端分别为空载端、中载端和重载端；所述中载继电器和重载继电器分别与整车控制器连接；所述中载继电器和重载继电器都不得电时，三位开关与空载端连接，空载端经过第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3串联后与发动机控制器连接；所述中载继电器得电，同时重载继电器都不得电时，三位开关与中载端连接，中载端经过第一电阻r1和第二电阻r2串联后与发动机控制器连接；所述重载继电器得电，同时中载继电器都不得电时，三位开关与重载端连接，重载端经过第一电阻r1与发动机控制器连接。
28.为了避免超载对整机造成损坏，本控制系统还包括行走泵的前进电磁阀，所述整车控制器与行走泵的前进电磁阀连接，整车控制器通过行走泵的前进电磁阀控制车辆行进的速度。当出现超载情况时，整车控制器通过降低行进速度，从而降低工作载荷，重新恢复至正常工作状态，避免对整车造成损伤。
29.为了及时提醒驾驶员车辆状态出现异常，本控制系统还包括提示装置，所述整车控制器与提示装置连接，整车控制器通过提示装置提示驾驶员车辆当前处于超载状态或者存在误操作行为。
30.根据采集到的信号，发动机控制器选择对应的发动机的输出功率，图3为发动力重载/中载/空载的功率变化曲线图。
31.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
32.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。