專利名稱：混凝土輸送泵的泵送自動檔位控制方法、裝置及泵車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混凝土輸送泵技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種混凝土輸送泵的泵送自動檔位控制方法、裝置及泵車。
背景技術(shù)：
目前，混凝土泵車采用變速器的一個固定檔位進行泵送工作。部分泵車采用自動檔變速器，但僅區(qū)分泵送跟行駛兩種模式。在行駛模式，可根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、加速度、整車車速來實現(xiàn)自動換檔；在泵送模式，目前僅采用變速器的一個檔位(直接檔)進行泵送工作。在泵送模式，采用變速器的一個檔位(直接檔)進行泵送工作的方式，變速器的檔位和速比是相關(guān)聯(lián)的，在檔位一定的情況下，速比也就確定了。例如，申請?zhí)枮镃N2010105994871，名稱為“混凝土泵車的泵送方法”的專利文獻公 開了一種混凝土泵車的泵送方法，該混凝土泵車具有多功率特征的電控發(fā)動機，具有多檔位的自動變速器、變量泵、泵送執(zhí)行機構(gòu)、以及控制器。其中泵送方法包括以下步驟在遙控器的控制面板上集成多個檔位按鈕并且提供各檔位按鈕對應(yīng)的泵送工況信息，其中各檔位按鈕與自動變速箱的某一檔位和電控發(fā)動機的某一功率特性相對應(yīng)；使各檔位按鈕與混凝土泵車的控制信號連接，以及混凝土泵車的控制器根據(jù)各檔位按鈕的指令信號選擇自動變速器的檔位和電控發(fā)動機的功率特性。由于目前采用變速器的一個檔位(直接檔)進行泵送工作的泵送模式，因此不能根據(jù)排量及負載的變化，調(diào)節(jié)發(fā)動機輸出功率，以減少能量的消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種混凝土輸送泵的泵送自動檔位控制方法，以便根據(jù)施工場地的工況、泵送排量需求、實際的臂架姿態(tài)等因素，自動調(diào)節(jié)泵送檔位，以降低能量消耗。本發(fā)明的另一目的是提供一種實現(xiàn)上述方法的混凝土輸送泵的泵送自動檔位控制裝置。本發(fā)明的再一目的是提供可以根據(jù)施工場地的工況、泵送排量需求、實際的臂架姿態(tài)等因素自動調(diào)節(jié)泵送檔位的一種泵車。根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供了一種混凝土輸送泵的泵送自動換檔控制方法，包括以下步驟A)預(yù)先計算變速器在不同檔位下的功率，得到檔位-功率曲線；B)通過對泵車當前工作模式進行檢測，得到當前泵車工作模式為泵送模式還是行駛模式的檢測結(jié)果；C)若檢測結(jié)果為泵送模式，則采集所述泵車的泵送模式數(shù)據(jù)；D)依據(jù)所采集的泵送模式數(shù)據(jù)，確定泵送功率區(qū)間及與其適配的期望泵送檔位；E)將變速器的當前檔位調(diào)整到所確定的期望泵送檔位上。優(yōu)選地,所述步驟D)包括
Dl)依據(jù)泵送模式數(shù)據(jù)，計算與其相對應(yīng)的泵送功率區(qū)間；D2)根據(jù)預(yù)先計算的檔位-功率曲線，確定與所述泵送功率區(qū)間適配的期望泵送檔位。優(yōu)選地，所述泵送模式數(shù)據(jù)包括泵送工況、主系統(tǒng)壓力、臂架角度、泵送排量的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述步驟Dl)包括按照先前試驗得到的泵送模式數(shù)據(jù)與泵送功率的對應(yīng)關(guān)系，將所述泵送工況數(shù)據(jù)換算成泵送功率區(qū)間。優(yōu)選地，所述步驟D2)包括通過查找把所述泵送功率區(qū)間在所述檔位-功率曲線上的適配檔位確定為所述期望泵送檔位。 優(yōu)選地,所述步驟E)包括通過控制器與變速器控制模塊通信，得到當前檔位；將當前檔位與期望泵送檔位比較，得到檔位一致或者不一致的比較結(jié)果；若比較結(jié)果為檔位不一致，則通過向變速器控制模塊發(fā)出檔位調(diào)整指令，使得變速器將當前檔位變換到所述期望泵送檔位；若比較結(jié)果為檔位一致，則不向變速器控制模塊發(fā)出檔位調(diào)整指令。優(yōu)選地，通過改變變速器的齒輪傳動比來變換檔位。優(yōu)選地，若步驟B)的檢測結(jié)果為行駛模式，則變速器根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、加速度、整車車速來實現(xiàn)自動換檔。根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供了一種混凝土輸送泵的泵送自動換檔控制裝置，包括檔位-功率曲線計算保存模塊，用于預(yù)先計算變速器在不同檔位下的功率，得到并保存檔位-功率曲線；泵車工作模式檢測模塊，用于通過對泵車當前工作模式進行檢測，得到當前泵車工作模式為泵送模式還是行駛模式的檢測結(jié)果；泵送模式數(shù)據(jù)采集模塊，用于根據(jù)泵車工作模式檢測模塊關(guān)于泵送模式的檢測結(jié)果，采集泵車的泵送模式數(shù)據(jù)；泵送檔位確定模塊，用于依據(jù)泵送模式數(shù)據(jù)采集模塊所采集的泵送模式數(shù)據(jù)，確定泵送功率區(qū)間及與其適配的期望泵送檔位；檔位調(diào)節(jié)模塊，用于將變速器的當前檔位調(diào)整到所確定的期望泵送檔位上。優(yōu)選地，所述泵送檔位確定模塊包括泵送功率區(qū)間計算單元，用于依據(jù)所泵送模式數(shù)據(jù)，計算與其相對應(yīng)的泵送功率區(qū)間；期望泵送檔位確定單元，用于根據(jù)預(yù)先計算的檔位-功率曲線，確定與所述泵送功率區(qū)間適配的期望泵送檔位。根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供了一種泵車，包括臂架系統(tǒng)、混凝土輸送泵以及上述的混凝土輸送泵的泵送自動換檔控制裝置。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下技術(shù)效果I、在排量要求低、負載小的情況下，綜合考慮施工場地的工況、泵送排量需求、實際的臂架姿態(tài)等因素，通過變速器檔位自動變換的方式降低速比，來降低發(fā)動機的輸出功率，實現(xiàn)節(jié)能的目的；2、在排量要求高、負載大的情況下，綜合考慮施工場地的工況、泵送排量需求、實際的臂架姿態(tài)等因素，通過變速器檔位自動變換的方式提高速比，來提高發(fā)動機的輸出功率，實現(xiàn)對強勁動力需求的目的。


圖I是本發(fā)明的一種混凝土輸送泵的泵送自動檔位控制裝置的示意圖；圖2是圖I中的泵送檔位確定模塊的電路結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是本發(fā)明的一種混凝土輸送泵的泵送自動檔位控制方法的示意圖；圖4是顯示發(fā)動機轉(zhuǎn)速與功率關(guān)系的一個實例的示意圖； 圖5是顯示變速箱的檔位與速比關(guān)系的一個實例的示意圖。圖6是本發(fā)明的一種混凝土輸送泵的泵送自動檔位控制裝置的一個實施例的示意圖。
具體實施例方式圖I顯示了本發(fā)明的一種混凝土輸送泵的泵送自動換檔控制裝置，包括檔位-功率曲線計算保存模塊，用于預(yù)先計算變速器在不同檔位下的功率，得到并保存檔位-功率曲線；泵車工作模式檢測模塊，用于通過對泵車當前工作模式進行檢測，得到當前泵車工作模式為泵送模式還是行駛模式的檢測結(jié)果；泵送模式數(shù)據(jù)采集模塊，用于根據(jù)泵車工作模式檢測模塊關(guān)于泵送模式的檢測結(jié)果，采集泵送模式數(shù)據(jù)；泵送檔位確定模塊，用于依據(jù)泵送模式數(shù)據(jù)采集模塊所采集的泵送模式數(shù)據(jù)，確定泵送功率區(qū)間及與其適配的期望泵送檔位；檔位調(diào)節(jié)模塊，用于將變速器的當前檔位調(diào)整到所確定的期望泵送檔位上。圖2顯示了泵送檔位確定模塊的具體結(jié)構(gòu)，包括泵送功率區(qū)間計算單元，用于依據(jù)所泵送模式數(shù)據(jù)，計算與其相對應(yīng)的泵送功率區(qū)間；以及期望泵送檔位確定單元，用于根據(jù)預(yù)先計算的檔位-功率曲線，確定與所述泵送功率區(qū)間適配的期望泵送檔位。圖3顯示了利用上述裝置進行混凝土輸送泵的泵送自動換檔控制方法，包括A)利用檔位-功率曲線計算保存模塊預(yù)先計算變速器在不同檔位下的功率，得到檔位-功率曲線；B)利用泵車工作模式檢測模塊對泵車當前工作模式進行檢測，得到當前泵車工作模式為泵送模式還是行駛模式的檢測結(jié)果；C)若檢測結(jié)果為泵送模式，則利用泵送模式數(shù)據(jù)采集模塊采集泵送模式數(shù)據(jù)；D)泵送檔位確定模塊依據(jù)所采集的泵送模式數(shù)據(jù)，確定泵送功率區(qū)間及與其適配的期望泵送檔位；E)檔位調(diào)節(jié)模塊將變速器的當前檔位調(diào)整到所確定的期望泵送檔位上。本發(fā)明的泵送模式數(shù)據(jù)可以包括泵送工況、主系統(tǒng)壓力、臂架角度、泵送排量的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的步驟D)包括D1)泵送功率區(qū)間計算單元依據(jù)泵送模式數(shù)據(jù)，計算與其相對應(yīng)的泵送功率區(qū)間；D2)期望泵送檔位確定單元根據(jù)預(yù)先計算的檔位-功率曲線，確定與所述泵送功率區(qū)間適配的期望泵送檔位。具體地說，步驟Dl包括泵送功率區(qū)間計算單元按照先前試驗得到的泵送模式數(shù)據(jù)與泵送功率的對應(yīng)關(guān)系，將所述泵送工況數(shù)據(jù)換算成泵送功率區(qū)間。具體地說，步驟D2)包括期望泵送檔位確定單元通過查找，把所述泵送功率區(qū)間在所述檔位-功率曲線上的適配檔位確定為所述期望泵送檔位。本發(fā)明的步驟E)包括檔位調(diào)節(jié)模塊通過與變速器控制模塊通信，得到當前檔位；將當前檔位與期望泵送檔位比較，得到檔位一致或者不一致的比較結(jié)果；若比較結(jié)果為檔位不一致，則通過向變速器控制模塊發(fā)出檔位調(diào)整指令，使得變速器將當前檔位變換到所述期望泵送檔位；若比較結(jié)果為檔位一致，則不向變速器控制模塊發(fā)出檔位調(diào)整指令。此外，本發(fā)明通過改變變速器的齒輪傳動比來變換檔位。 另一方面，若步驟B)的檢測結(jié)果為行駛模式，則變速器可以根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、力口速度、整車車速來實現(xiàn)自動換檔，由于這屬于現(xiàn)有技術(shù)，故省略對其說明。本發(fā)明采用變速器的多個檔位進行泵送的工作方式，改變了傳統(tǒng)的混凝土泵車采用變速器的一個固定檔位進行泵送工作方式。本發(fā)明利用泵送工況、主系統(tǒng)壓力、臂架角度、泵送排量與功率之間的關(guān)系，確定功率區(qū)間。圖4顯示了在不同轉(zhuǎn)速下泵車的油耗、力拒、功率的關(guān)系曲線一個實例，其中a圖的縱坐標為功率、b圖的縱坐標為力拒、c圖的縱坐標為油耗，a圖、b圖、c圖的橫坐標為發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)速。在圖4所示的實例中，可以將檢測的泵送工況、主系統(tǒng)壓力、臂架角度、泵送排量換算成圖4縱坐標所示的數(shù)據(jù)，以確定功率區(qū)間。例如力拒越大、轉(zhuǎn)速越??；油耗越小，轉(zhuǎn)速越??；功率越小，轉(zhuǎn)速越小，因此可以根據(jù)功率、力拒、油耗與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，確定轉(zhuǎn)速區(qū)間，從而確定功率區(qū)間。圖6顯示了本發(fā)明的混凝土輸送泵的泵送自動檔位控制裝置的一個實施例，下面結(jié)合該實施例對本發(fā)明進行詳細說明。圖6中的主系統(tǒng)壓力檢測器、臂架角度檢測器屬于圖I中的泵送模式數(shù)據(jù)采集模塊。具體地說，主系統(tǒng)壓力檢測器通過壓力傳感器實現(xiàn)，臂架角度檢測器通過傾角傳感器實現(xiàn)。而泵送排量、施工場地的工況則通過用戶輸入。圖6中的控制器包括了圖I中的泵車工作模式檢測模塊、泵送檔位確定模塊和檔位調(diào)節(jié)模塊。在行駛模式，變速器根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、加速度、整車車速來實現(xiàn)自動換檔。與行駛模式類似，在泵送模式，通過控制器對與施工場地的工況、泵送排量需求、實際的臂架姿態(tài)等因素相關(guān)的數(shù)據(jù)進行采集，得出當前狀態(tài)下所需要的功率區(qū)間，綜合變速器在不同檔位下的功率曲線，選擇與之配對的檔位。通過控制器對變速器發(fā)送檔位變換請求命令，來實現(xiàn)在泵送模式下對變速器檔位的變換?？刂破魍ㄟ^行駛/泵送模式選擇信號來確認工作模式，根據(jù)采集的相關(guān)的數(shù)據(jù)(施工場地的工況、泵送排量需求、實際的臂架姿態(tài)等因素)，經(jīng)過對采集得到的數(shù)據(jù)進行換算，確認當前狀態(tài)下所需要的功率區(qū)間，綜合變速器在不同檔位下的功率曲線，得出“期望檔位”需求。控制器通過CAN總線與發(fā)動機控制模塊、變速器控制模塊進行信息交互和通訊，變速箱控制模塊反饋“當前檔位”信息給控制器，當“當前檔位”與“期望檔位” 一致時，變速器控制模塊不要求變速器換檔；當“當前檔位”與“期望檔位”不一致時，控制器通過CAN總線發(fā)送相關(guān)指令給變速箱控制模塊，要求變速器變換檔位，且變換后的檔位與“期望檔位”一致。發(fā)動機模塊的作用為將轉(zhuǎn)速及功率信號傳遞給變速箱模塊，同時也接收變速箱模塊在特定檔位下的功率范圍信號，來調(diào)節(jié)發(fā)動機輸出功率及轉(zhuǎn)速。例如在行駛工況下，變速器采集的發(fā)動機轉(zhuǎn)速、加速度、整車車速等信息，經(jīng)過對采集得到的數(shù)據(jù)進行換算，確認當前狀態(tài)下所需要的功率區(qū)間，綜合變速器在不同檔位下的功率曲線，得出“期望檔位”需求。通過對變速器控制器對變速器進行控制，來實現(xiàn)自動換檔。在實際使用中，本發(fā)明的混凝土輸送泵的泵送自動換檔控制裝置安裝在包括臂架系統(tǒng)、混凝土輸送泵的泵車上，以便泵車可以根據(jù)施工場地的工況、泵送排量需求、實際的臂架姿態(tài)等因素自動調(diào)節(jié)其混凝土輸送泵的泵送檔位。
綜上所述，本發(fā)明可以實現(xiàn)如下技術(shù)效果I)可以在排量要求低、負載小的情況下，綜合考慮施工場地的工況、泵送排量需求、實際的臂架姿態(tài)等因素，通過變速器檔位自動變換的方式降低速比，來降低發(fā)動機的輸出功率，實現(xiàn)節(jié)能的目的。速比這里是指變速器輸入軸與輸出軸之間的角速度的比值,也稱為齒
輪傳動比，變速箱針對不同的檔位給出了不同的速比。2)在排量要求高、負載大的情況下，綜合考慮施工場地的工況、泵送排量需求、實際的臂架姿態(tài)等因素，通過變速器檔位自動變換的方式提高速比，來提高發(fā)動機的輸出功率，實現(xiàn)對強勁動力需求的目的。圖5顯示了變速箱的不同檔位與不同速比關(guān)系，由于排量和負載可以根據(jù)用戶的需求確定，這樣通過調(diào)整檔位，就可以得到相應(yīng)的速比。例如在排量要求低、負載小的情況下，需要降低速比；這時通過將檔位調(diào)整到GEAR-12，可以將速比降低為O. 778。又例如，在排量要求高、負載大的情況下，需要提高速比，這時通過將檔位調(diào)整為GEAR-10，可以將速比提高至Ij I. 267。本發(fā)明通過應(yīng)用自動檔變速箱，改變了以往固定檔位泵送的方式，實現(xiàn)了泵送狀態(tài)自動換檔的多檔位控制。變速器檔位的自動切換不是隨意的，需要通過控制器對與施工場地的工況、泵送排量需求、實際的臂架姿態(tài)等因素相關(guān)的數(shù)據(jù)進行采集，得出當前狀態(tài)下所需要的功率區(qū)間，綜合變速器在不同檔位下的功率曲線，從而選擇與之配對的檔位來進行自動變換。綜上所述，本發(fā)明能夠適應(yīng)各種各樣復(fù)雜的工況，來實現(xiàn)燃油經(jīng)濟性、動力性的雙
重需求。盡管上文對本發(fā)明進行了詳細說明，但是本發(fā)明不限于此，本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理進行各種修改。因此，凡按照本發(fā)明原理所作的修改，都應(yīng)當理解為落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種混凝土輸送泵的泵送自動換檔控制方法，其特征在于，包括以下步驟 A)預(yù)先計算變速器在不同檔位下的功率，得到檔位-功率曲線； B)通過對泵車當前工作模式進行檢測，得到當前泵車工作模式為泵送模式還是行駛模式的檢測結(jié)果； C)若檢測結(jié)果為泵送模式，則采集泵車的泵送模式數(shù)據(jù)； D)依據(jù)所采集的泵送模式數(shù)據(jù)，確定泵送功率區(qū)間及與其適配的期望泵送檔位； E)將變速器的當前檔位調(diào)整到所確定的期望泵送檔位上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟D)包括 Dl)依據(jù)泵送模式數(shù)據(jù)，計算與其相對應(yīng)的泵送功率區(qū)間； D2)根據(jù)預(yù)先計算的檔位-功率曲線，確定與所述泵送功率區(qū)間適配的期望泵送檔位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述泵送模式數(shù)據(jù)包括泵送工況、主系統(tǒng)壓力、臂架角度、泵送排量的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟Dl)包括按照先前試驗得到的泵送模式數(shù)據(jù)與泵送功率的對應(yīng)關(guān)系，將所述泵送工況數(shù)據(jù)換算成泵送功率區(qū)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟D2)包括通過查找把所述泵送功率區(qū)間在所述檔位-功率曲線上的適配檔位確定為所述期望泵送檔位。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述步驟E)包括 通過控制器與變速器控制模塊通信，得到當前檔位； 將當前檔位與期望泵送檔位比較，得到檔位一致或者不一致的比較結(jié)果； 若比較結(jié)果為檔位不一致，則通過向變速器控制模塊發(fā)出檔位調(diào)整指令，使得變速器將當前檔位變換到所述期望泵送檔位； 若比較結(jié)果為檔位一致，則不向變速器控制模塊發(fā)出檔位調(diào)整指令。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過改變變速器的齒輪傳動比來變換檔位。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，若步驟B)的檢測結(jié)果為行駛模式，則變速器根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、加速度、整車車速來實現(xiàn)自動換檔。
9.一種混凝土輸送泵的泵送自動換檔控制裝置，其特征在于，包括 檔位-功率曲線計算保存模塊，用于預(yù)先計算變速器在不同檔位下的功率，得到并保存檔位-功率曲線； 泵車工作模式檢測模塊，用于通過對泵車當前工作模式進行檢測，得到當前泵車工作模式為泵送模式還是行駛模式的檢測結(jié)果； 泵送模式數(shù)據(jù)采集模塊，用于根據(jù)泵車工作模式檢測模塊關(guān)于泵送模式的檢測結(jié)果，采集泵車的泵送模式數(shù)據(jù)； 泵送檔位確定模塊，用于依據(jù)泵送模式數(shù)據(jù)采集模塊所采集的泵送模式數(shù)據(jù)，確定泵送功率區(qū)間及與其適配的期望泵送檔位； 檔位調(diào)節(jié)模塊，用于將變速器的當前檔位調(diào)整到所確定的期望泵送檔位上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述泵送檔位確定模塊包括 泵送功率區(qū)間計算單元，用于依據(jù)所泵送模式數(shù)據(jù)，計算與其相對應(yīng)的泵送功率區(qū)間；期望泵送檔位確定單元，用于根據(jù)預(yù)先計算的檔位-功率曲線，確定與所述泵送功率區(qū)間適配的期望泵送檔位。
11.一種泵車，包括臂架系統(tǒng)和混凝土輸送泵，其特征在于，還包括權(quán)利要求9或10所述的混凝土輸送泵的泵送自動換檔控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混凝土輸送泵的泵送自動檔位控制方法、裝置及泵車，本發(fā)明的方法包括預(yù)先計算變速器在不同檔位下的功率，得到檔位-功率曲線；通過對泵車當前工作模式進行檢測，得到當前泵車工作模式為泵送模式還是行駛模式的檢測結(jié)果；若檢測結(jié)果為泵送模式，則采集泵車的泵送模式數(shù)據(jù)；依據(jù)所采集的泵送模式數(shù)據(jù)，確定泵送功率區(qū)間及與其適配的期望泵送檔位；將變速器的當前檔位調(diào)整到所確定的期望泵送檔位上。本發(fā)明可以根據(jù)排量及負載情況，綜合考慮施工場地的工況、泵送排量需求、實際的臂架姿態(tài)等因素，通過變速器檔位自動變換降低或提高速比，降低或者提高發(fā)動機的輸出功率，從而實現(xiàn)燃油經(jīng)濟性、動力性的雙重需求。
文檔編號E04G21/02GK102817478SQ201210316019
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者石培科, 朱經(jīng)緯, 唐遠洋 申請人:三一重工股份有限公司