[發明專利]用于提升挖掘機動力響應特性的系統和方法、挖掘機

有效

• 申請號: 201210004232.5
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102535556A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 孫普;閻智慧
• 申請（專利權）人: 三一重工股份有限公司
• 主分類號: E02F3/43
• 分類號: E02F3/43
• 代理公司: 北京友聯知識產權代理事務所(普通合伙) 11343
• 代理人: 尚志峰;汪海屏

技術領域

本發明涉及機械控制技術，具體而言，涉及一種用于提升挖掘機動力響應特性的系統和方法、一種挖掘機。

背景技術

據統計，挖掘機有25％以上的工作時間處于輕載或空載狀態，那么根據負載大小控制發動機運行于最經濟轉速處，可以大幅度減少油耗。這種控制方式導致：當挖掘機輕載或空載時，發動機輸出功率小，其轉速往往較低；當挖掘機負載較大時，發動機輸出功率大，其轉速往往較高。

由于開始挖掘時負載突然增加，發動機轉速需要由低向高突變，而發動機本身的固有特性決定了其轉速無法很快提升，此時，發動機表現出動力響應滯后，影響挖掘機的工作表現，還可能縮短發動機的使用壽命；同時，還可能產生大量黑煙，從而導致對燃料的浪費和對環境的污染。

因此，需要一種新的用于提升挖掘機動力響應特性的技術，可以在挖掘機的鏟斗接觸到挖掘對象前，判斷出挖掘機的意圖，并提前對發動機的轉速進行調節，避免由于發動機轉速過低導致的動力響應滯后、冒黑煙等問題，從而加快工作效率，增強挖機操作性能，延長挖掘機的使用壽命，節約資源、保護環境。

發明內容

本發明正是基于上述問題，提出了一種新的用于提升挖掘機動力響應特性的技術，可以在挖掘機的鏟斗接觸到挖掘對象前，判斷出挖掘機的意圖，并提前對發動機的轉速進行調節，避免由于發動機轉速過低導致的動力響應滯后、冒黑煙等，從而加快工作效率，增強挖掘機操作性能，延長挖掘機的使用壽命，節約資源、保護環境。

有鑒于此，本發明提出了一種用于提升挖掘機動力響應特性的系統，包括：控制裝置，判斷挖掘機是否將要進行挖掘動作，若是，則發出提速命令；通信裝置，將來自所述控制裝置的所述提速命令發送至發動機ECU(Electronic?Control?Unit，電子控制單元)，使所述挖掘機中的發動機在所述發動機ECU的控制下，轉速被調節至預設轉速。在該技術方案中，挖掘機在不與挖掘對象接觸時，其負載較小，會自動降低轉速，以達到經濟節能的效果。但當挖掘機的鏟斗重新進行挖掘動作時，尤其是與挖掘對象接觸的瞬間，會使得負載瞬間增加，因而希望發動機同樣能夠在瞬間從轉速較低的節能狀態轉換為高轉速的性能狀態，但顯然這是無法實現的。因此，在發動機的轉速未能提高至期望轉速時，便會導致發動機動力響應滯后，影響原來的工作的正常進行，降低了工作效率，還可能會導致發動機的使用壽命縮短，并且此時還可能會使得發動機冒黑煙，這一方面是對燃料的浪費，另一方面還會導致對環境的污染。

因此，可以通過對挖掘機的工作姿態進行預判，在判斷出其將要進行挖掘動作時，使其在接觸到挖掘對象之前，將轉速提升至較高的水平，使工作順利進行。這里的發動機ECU是指用于控制發動機的轉速、燃油噴射、油溫、加油量等的控制裝置，通過該發動機ECU執行提速命令，從而使得發動機的轉速進行相應地提升。

在上述技術方案中，優選地，所述控制裝置具體包括：測距儀，實時采集所述鏟斗與挖掘對象之間的測量距離；距離比較單元，接收來自所述測距儀的所述測量距離，在所述測量距離達到預設的距離閾值的情況下，確認所述挖掘機將要進行挖掘動作。在該技術方案中，由于挖掘機進行挖掘時，是使用鏟斗進行挖掘動作，因而可以對鏟斗與挖掘對象的距離進行測量，當得到的距離達到一定值的時候，便判斷其將要進行挖掘動作。對于距離的測量，可以使用測距儀進行；而測距儀可以直接安裝在鏟斗上，也可以安裝在挖掘機的其他部位，甚至挖掘機外的地方，只要能夠對鏟斗與挖掘對象的距離進行測量即可。

在上述技術方案中，優選地，所述控制裝置還包括：速度獲取單元，根據來自所述測距儀的所述測量距離，獲取所述鏟斗的移動方向和移動速度，在所述移動方向為預設方向且所述移動速度位于預設的速度范圍的情況下，確認所述挖掘機將要進行挖掘動作。在該技術方案中，通過對鏟斗與挖掘對象之間的距離的實時連續測量，再加上對時間的計量，顯然可以得到鏟斗的移動速度和移動方向，具體而言，移動速度可以由測量得到的距離的數值的變化量得到，而移動方向方面，在測量得到的距離減小，則為垂直向下，距離增大，則為垂直向上。當鏟斗以一定的速度向挖掘對象移動時，則顯然可能是要進行挖掘動作，從而可以對發動機轉速進行調節。

在上述技術方案中，優選地，所述測距儀包括以下之一或其組合：超聲波測距儀、雷達測距儀和/或激光測距儀。在該技術方案中，本領域的技術人員應該理解的是，凡是可以用于對鏟斗與其挖掘對象之間的距離進行測量的儀器、工具及其使用方式，均可以用于本發明的技術方案中。