一种主动防止斗杆吸空的控制方法与流程

1.本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种主动防止斗杆吸空的控制方法。


背景技术：

2.现有的挖掘机工作时，主阀芯打开，在低转速时，主泵流量较小，在斗杆油缸伸出过程中由于回油背压较低，系统回油较多，系统流量不足以支持斗杆油缸伸出的流量需求，此时斗杆油缸会出现吸空现象，从而导致挖掘机出现卡滞和摆动，影响驾驶员的操作感受和挖掘机的使用效率，因此，需要解决挖掘机械的斗杆油缸吸空问题。
3.现有技术中解决斗杆油缸吸空问题主要通过液压回油路上设置阻尼孔，以加大回油路的阻力，以避免产生吸空问题，或检测到斗杆油缸吸空后，减小阀芯的开启百分比，增加回油背压，减小回油量。但，当在回油路上设置有阻尼孔，必然会增大回油路的阻力，带来压力损失，从而加大挖机的能耗，降低了挖掘机的工作效率，不利于挖掘机设备的节能环保设计；在检测到斗杆油缸吸空后，再减小阀芯起始开启百分比，属于被动解决，还影响操控性及驾驶员的感受。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种主动防止斗杆吸空的控制方法，能够主动防止斗杆吸空问题，在斗杆吸空未出现前，提前限制阀芯开启，使低转速斗杆吸空问题不易出现。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种主动防止斗杆吸空的控制方法，包括以下步骤：
7.步骤一，采集系统压力，得到压力值的变化趋势；
8.步骤二，根据得到的系统压力值的变化趋势，判断出斗杆油缸是否出现吸空现象；
9.步骤三，根据各档位斗杆油缸吸空问题，确定斗杆阀芯的起始开启百分比；若斗杆油缸未吸空，斗杆阀芯完全开启；
10.步骤四，根据各档位操控性能要求，确定斗杆阀芯自阀芯起始开启百分比至阀芯全开这个过程的时间，即确定阀芯完全开启时间；操作性能要求指斗杆内收速度无突变、斗杆内收单动作时间符合出厂要求；
11.步骤五，设定的斗杆阀芯开启方式与各档位相匹配，实现档位与阀芯开启方式的自适应控制；所述阀芯开启方式为阀芯起始开启百分比及其对应的阀芯完全开启时间。
12.进一步地，所述步骤一的具体方法为：在整车出厂前，进行整车调试，通过主泵压力传感器采集系统压力，将采集的压力直接生成一幅随时间变化的压力值变化曲线图，根据曲线图能够直接得到压力值的变化趋势。
13.进一步地，所述步骤二中斗杆油缸吸空现象的判定方法为：当斗杆下降(即内收工况时)过程中，根据系统压力值的变化趋势，进行判断；若系统压力出现下降后又快速上升，则判定斗杆油缸出现吸空现象，系统压力出现下降后又快速上升指若系统压力下降速率达
100bar/s，则判定斗杆油缸出现吸空现象。。
14.进一步地，所述步骤三中确定斗杆阀芯的开启百分比的方法为：在整车调试过程中，若出现斗杆吸空现象，则逐步减小阀芯起始开启百分比，直至斗杆不再出现吸空现象，此时的阀芯起始开启百分比作为该档位的设定值。
15.进一步地，所述步骤四中确定斗杆阀芯实现完全开启时间的方法为：按照所述步骤三中设定该档位的阀芯起始开启百分比并运行，随后，但考虑到斗杆内收整个过程的效率，将斗杆阀芯将逐步完全打开，斗杆阀芯完全开启时间以斗杆内收单动作时间为基准值。即斗杆阀芯完全开启时间要不大于整个单动作时间，这样可以保证整个单动作的效率。
16.进一步地，所述步骤五的具体方法为根据步骤三、步骤四已得到各档位下的阀芯起始开启百分比及对应阀芯完全开启时间，将记录的相匹配的各档位、阀芯起始开启百分比以及阀芯完全开启时间形成数据库，将数据库输入整机控制器(即挖掘机的主控制器vcu)中；最后，根据档位及设定的转速，自动匹配阀芯起始开启百分比及阀芯完全开启时间。
17.进一步地，所述相匹配的各档位、阀芯起始开启百分比以及阀芯完全开启时间的对应表，为下表所示：
[0018][0019]
斗杆油缸伸出时，根据系统压力值变化曲线判断各个档位下的斗杆油缸是否出现吸空现象，当系统压力出现阶跃上升时，则认为斗杆油缸具有吸空现象。这时，根据各个档位的流量需求设置不同的阀芯起始开启百分比，即在未发生斗杆油缸吸空时，提前减小斗杆阀芯的开启百分比；在后续的执行过程中，根据不同转速的流量及性能需求，设置不同档位下阀芯实现完全开启的时间，通过阀芯起始开启百分比及阀芯完全开启时间的设定，以避免斗杆油缸低转速吸空的现象。
[0020]
将不同转速(即不同档位，因档位与转速是一一对应的)下标定的阀芯起始开启百分比及阀芯完全开启时间与设定转速进行匹配，当处于不同档位时，根据转速自动识别对应的阀芯起始开启百分比及阀芯完全开启时间，实现转速与阀芯开启方式的自适应控制。
[0021]
与现有技术相比，本发明提供了一种主动防止斗杆吸空的控制方法，具备以下有
益效果：
[0022]
(1)本发明的控制方法在整车出厂前，每个档位下根据流量需求设定阀芯起始开启百分比以及对应的阀芯完全开启时间，为主动防止斗杆吸空问题，在斗杆吸空未出现前，提前限制阀芯开启，避免了低转速斗杆吸空问题的出现。
[0023]
(2)本发明的控制方法包括转速匹配，阀芯开启策略(阀芯开启策略指根据档位匹配的阀芯起始开启百分比以及对应的阀芯完全开启时间)等方面的技术，实现车辆低转速斗杆油缸吸空。
附图说明
[0024]
图1为本发明主动防止斗杆吸空控制方法的流程图；
[0025]
图2为斗杆正常内收状态下的系统压力曲线；
[0026]
图3为斗杆吸空状态下的系统压力曲线。
具体实施方式
[0027]
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。
[0028]
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以还包括不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0029]
在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、、“上”、“下”、“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，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
[0030]
如图1所示，本发明提出了一种主动防止斗杆吸空的控制方法，包括以下步骤：
[0031]
步骤一，采集系统压力，得到压力值的变化趋势，
[0032]
在整车出厂前，进行整车调试，通过主泵压力传感器采集系统压力，将采集的压力直接生成一幅随时间变化的压力值变化曲线图，根据曲线图能够直接得到压力值的变化趋势，曲线图如图2和图3所示，图2和图3中，横坐标为斗杆内收时间t，单位为s，纵坐标为主泵的系统压力p，单位为bar。
[0033]
步骤二，根据得到的系统压力值的变化趋势，判断出斗杆油缸是否出现吸空现象。
[0034]
斗杆油缸吸空现象的判定方法为：当斗杆下降(即内收工况时)过程中，根据系统
压力值的变化趋势，进行判断；若系统压力出现下降后又快速上升，则判定斗杆油缸出现吸空现象，系统压力出现下降后又快速上升指若系统压力下降速率达100bar/s，则判定斗杆油缸出现吸空现象。图2为整车斗杆内收全过程；图3中主泵系统压力值在时间t为1分6.5秒时出现了下降又快速上升(阶跃下降)的现象，表示出现了斗杆吸空。
[0035]
步骤三，根据各档位斗杆油缸吸空问题，确定斗杆阀芯的起始开启百分比；若斗杆油缸未吸空，斗杆阀芯完全开启。
[0036]
确定斗杆阀芯的开启百分比的具体方法为：在整车调试过程中，若出现斗杆吸空现象，则逐步减小阀芯起始开启百分比，直至斗杆不再出现吸空现象，此时的阀芯起始开启百分比作为该档位的设定值。
[0037]
步骤四，根据各档位操控性能要求，确定斗杆阀芯自阀芯起始开启百分比至阀芯全开这个过程的时间，即确定阀芯完全开启时间；操作性能要求指斗杆内收速度无突变、斗杆内收单动作时间符合出厂要求。
[0038]
确定斗杆阀芯实现完全开启时间的具体方法为：按照步骤三中设定该档位的阀芯起始开启百分比并运行，随后，但考虑到斗杆内收整个过程的效率，将斗杆阀芯将逐步完全打开，斗杆阀芯完全开启时间以斗杆内收单动作时间为基准值。即斗杆阀芯完全开启时间要不大于整个单动作时间，这样可以保证整个单动作的效率。
[0039]
步骤五，设定的斗杆阀芯开启方式与各档位相匹配，实现档位与阀芯开启方式的自适应控制；阀芯开启方式为阀芯起始开启百分比及其对应的阀芯完全开启时间。
[0040]
根据步骤三、步骤四已得到各档位下的阀芯起始开启百分比及对应阀芯完全开启时间，将记录的相匹配的各档位、阀芯起始开启百分比以及阀芯完全开启时间形成数据库，将数据库输入整机控制器(即挖掘机的主控制器vcu)中；最后，根据档位及设定的转速，自动匹配阀芯起始开启百分比及阀芯完全开启时间。
[0041]
在本实施例的一种具体实施方式中，相匹配的各档位、阀芯起始开启百分比以及阀芯完全开启时间的对应表，为下表所示：
[0042][0043]
[0044]
斗杆油缸伸出时，根据系统压力值变化曲线判断各个档位下的斗杆油缸是否出现吸空现象，当系统压力出现阶跃上升时，则认为斗杆油缸具有吸空现象。这时，根据各个档位的流量需求设置不同的阀芯起始开启百分比，即在未发生斗杆油缸吸空时，提前减小斗杆阀芯的开启百分比；在后续的执行过程中，根据不同转速的流量及性能需求，设置不同档位下阀芯实现完全开启的时间，通过阀芯起始开启百分比及阀芯完全开启时间的设定，以避免斗杆油缸低转速吸空的现象。
[0045]
将不同转速(即不同档位，因档位与转速是一一对应的)下标定的阀芯起始开启百分比及阀芯完全开启时间与设定转速进行匹配，当处于不同档位时，根据转速自动识别对应的阀芯起始开启百分比及阀芯完全开启时间，实现转速与阀芯开启方式的自适应控制。
[0046]
需要说明的是，在本技术中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0047]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。