挖掘機整機電控系統分析

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摘要:當前沃爾沃挖掘機應用非常廣泛，加強沃爾沃挖掘機整機電控系統的研究，了解沃爾沃整機電控系統的具體功能和實現途徑具有非常重要的意義。本文重點對沃爾沃挖機電子控制單元的協調控制技術進行分析，了解各階段操作裝置液壓泵和發動機之間的電子控制集系統，以便更好地對沃爾沃挖掘機整機電控系統進行了解，以供參考。

關鍵詞:沃爾沃;整機電控系統;挖掘機;結構

挖掘機(excavatingmachinery)，也被叫做是挖土機，主要是通過鏟斗來進行工作，將承機面周邊的物料挖起來，并將挖到的物料裝入到一些特定的運輸設備當中進行運輸或是卸至堆料場。挖掘機在工作過程中主要針對泥沙、煤以及一些土壤和巖石進行挖掘。伴隨當前現代化建設的速度逐步加快，挖掘機也得到了快速的發展，逐步成為建設工程當中不可或缺的工程機械。隨著電子技術的發展，挖掘機電氣與電子控制技術也得到了快速的發展，可以通過自動化設備進行控制，并且對挖掘機的工作狀態進行監控，確保挖掘機在應用過程中的有效工作。而且當前挖掘機承擔的任務越來越復雜，技術發展水平越來越高，挖掘機當中液壓系統和發動機的控制技術也逐步開始朝智能化方向發展，只有加強挖掘機電子控制系統結構的分析，重視學習，才能在控制時，保證電氣控制系統的科學性、穩定性和高效性。

1沃爾沃挖掘機電子控制系統結構分析

沃爾沃挖掘機電子控制系統主要可以分成5個部分，也就是車載電子控制系統、空調系統控制單元、無線電子控制單元、發動機電子控制單元以及儀表盤電子控制單元。1．1電控柴油噴射式發動機電子控制系統。電控柴油噴射式發動機電子控制系統的主要結構分成三個部分，也就是執行機構、傳感器以及電子控制裝置。發動機電子控制裝置可以接受傳感器當中獲得的信息，并且對發動機的工作狀態進行判定，以便更好地對噴射時間和噴射量進行控制和調節。1．2車載電子控制系統。車載電子控制系統的主要作用在于進行自我檢測，了解系統的運行狀態，并且做好安全啟動停止以及應急操作等工作，另外還可以進行風扇的控制，自動對發動機進行熄火處理，了解系統的運行狀態，對功率下降等問題進行報警控制，如果出現超載也可以進行告警。1．3發動機電子控制系統。其中發動機電子控制系統主要是進行溫度的監測，了解燃油量和泵噴嘴的工作狀態，并且檢驗預熱系統的運行，了解發動機的轉速。儀表盤電子控制系統主要作用在于了解異常現象并且及時上傳操作員匯報、顯示機器開關的信息以及傳感器獲得的數據。1．4空調系統控制單元。空調系統控制單元的主要作用在于對空調進行控制，保證操作室的溫度和空氣分布情況，做好空氣壓縮機的管控工作，監測溫度和壓力的變化情況。

2各控制單元的信息交互———CAN總線技術應用

CAN總線是一種總線式串行通信網絡，在車輛當中應用非常廣泛，可以有效的進行車載裝置的信息交互，逐步形成了汽車電子控制網絡。在發展的過程中，CAN總線也開始用于挖掘機電子控制系統當中，其主要控制理念在于工程機械能夠有效的進行信息交互，并且不會產生大量的冗余信息。CAN總線在應用的過程中主要在電控發動機上進行了接互數據的設置，這種總線的通訊效果較好，可以保證節能控制和環保的需要，在應用的過程中能夠有效地進行數據傳輸，監控發動機的運行狀態以及是否出現故障的情況，很多儀器儀表都有CAN總線的接口，在應用的過程中可以保證挖掘機儀表盤的數字化發展。另外，對CAN總線傳感器進行應用來完成數據的采集工作，不單單可以大幅度節省接口，還可以避免在應用過程中由于模擬信號受到干擾的問題。另外可以在多個顯示單元和控制器當中進行數據交互，保證控制系統配置的安全性和靈活性，另外還可以和GPS、GSM等通訊系統連接，實現控制系統的遠程診斷、集群控制和管理。

3ECU發動機電子控制系統功能實現

挖掘機操作人員可以依照現場的環境和條件合理地選擇轉速，并且對機械性能進行優化，在此過程中持續性的向發動機發出信息，利用動力換擋閥來對角度進行調整，以便讓發動機發出對應的功率。電比例液壓泵在實際應用過程中，是一個電液比例減壓閥與恒功率變量泵的結合。在操作過程中可以對比例閥的電流進行調節，以便控制電液比例減壓閥的壓力而后對液壓泵進行有效控制，改變壓泵的功率，以達到工作需要。

4VECU車載電子控制系統功能實現

車載電子控制系統主要分成以下幾個部分:監控器和控制機構單元、信息處理部分以及信號輸入部分等。在操作的過程中主要是針對一些液壓馬達、液壓缸、發動機、液壓泵等，并且對溫度壓力等一系列信號進行檢測，并且傳輸到專用控制器當中。通過綜合化的分析了解具體的控制狀態，以便更好地對液壓控制器，發動機液壓泵等進行控制。4．1功能切換。在沃爾沃車載電子控制系統當中，可以獲得5種工作模式以及10個等級的發動機轉速，而切換的時候需要人工操作，主要是利用發動機轉速控制開關的旋轉可以有效的設定工作模式和發動機轉速，這樣允許工作人員依照環境的變化和工作條件的不同合理的進行工作模式和發動機轉速的選擇，可以讓機械設備的性能得到進一步的優化。在操作的過程中分為精確模式和怠速模式，不管發動機的負荷情況如何，電流的控制只是一個固定的規定值，這就意味著發動機在輸出功率方面要遠遠的超過泵的輸入功率。如果發動機在工作過程中沒有負荷，系統處于較為穩定的狀態，會使用每個發動機轉速下的指定電流值，以提高運行效率。當然如果有負荷時，系統會依照負荷的具體情況適當的讓工藝切換閥的電流增加，這樣可以讓泵的功率消耗得到有效控制。4．2經濟模式運行分析。在經濟模式(ECO模式)下發動機轉速逐步降低，以達到節能減排的需要，但是需要保證泵的排量符合要求，維持原有狀態，所以需要注意在泵輸入扭矩方面比非經濟模式增加了5%。另外需要注意在運行過程中液壓泵功率切換電流值ECO模式小于非ECO模式。在此過程中需要液壓油的量也相對較少，由此可以發現在運行過程中，需要重視ECO模式的使用，ECO模式和非ECO模式相比，會減少流量損失。在此過程中主要使用限制回轉流量切斷溢流功能，以及靈活控制p-q曲線等方式實現。首先是回轉流量限制。在回轉加速的過程中，需要注意細節的控制，尤其是溢流流量的控制，這是非常重要的，主要是為了在加速過程中，能夠保證穩定性，確保溢流壓力的有效輸出，保證回轉扭矩的合理控制，使其在工作中穩定的狀態。在此過程中，上車架慣性液壓油的位置較為固定，往往在高壓狀態，不需要液壓泵提供較大的回轉流量，所以需要注意合理液壓泵，通過回轉溢流閥對流量進行釋放，這樣能夠達到減少消耗的目的，而且可以有效的對意外流量損失進行控制。在操作過程中，操作人員只需要對回轉操縱桿進行操作，就能夠有效進行控制，而VECU可以依照控制要求有效地對回轉馬達流量進行限制，在運行過程中，只有一小部分流量溢流到油箱當中，利用回轉流量限制的方法可以在不損失回轉扭矩條件下讓油燃油效率提高，保證系統的穩定性。其次是溢流切斷功能。因為溢流閥的彈簧特性等因素的影響，導致液壓壓力升高到主溢流閥設定壓力前就進行了液壓溢流，這種系統的構建主要是為了保證效率和安全性。但是，在操作的過程中也是一種能量損失。切斷溢流需要注意較強現場運行環境的管控，其主要目的在于讓主溢流閥溢流的液壓流量減少。在操作過程中，需要注意如果傳感器感知到液壓泵壓力過大，而且無法通過合理的方法進行調節，已經逐步接近溢流壓力的時候，可以控制pwm閥的電流值，這樣在操作的過程中可以讓主泵的流量逐步得到控制，并且讓溢流出現的損失減少。4．3怠速功能。如果操作員打開自動怠速功能，在沒有任何操作桿和踏板動作的條件下，發動機轉速會自動切換到II狀態，這樣可以讓燃油的經濟性逐步提升，并且對沃爾沃挖掘機的噪音進行控制，如果發動機降低到一定的轉速，操作人員改變輸入信號，可以恢復發動機的轉速，即達到原有的狀態。

5發展趨勢

在未來的發展中，沃爾沃挖掘機會逐步擺脫當前的控制模式，與變頻系統相結合。變頻系統的應用能夠大幅度提升挖機的運行效率，在挖掘設備的主要結構件和傳動件的保護方面較好，能夠在運行的過程中減少損壞，并且提高傳動件和基礎件的使用壽命，在運行過程中設備不會出現較大的故障，整機使用壽命可以大幅度延長，而且維護非常方便，可以大幅度減少運行成本。變頻調速控制系統在應用的過程中由于其調速的優越性、可控性、低廉的維護成本，逐步成為挖掘機發展過程中電控系統的主要研究方向。另外，需要注意當前自動化水平和電子技術的不斷發展，挖掘機電控系統也會與時俱進，逐步開始將人工智能、物聯網等技術融入其中，向模塊化、自動化、信息化的方向發展，減少人員控制的難度，使電控系統的應用越來越人性化。

6結語

挖掘機電氣電子系統隨著計算機技術和電子技術的快速發展在未來發展過程中會越來越精確越來越靈活，沃爾沃系統當中挖掘機的電子控制系統逐步開始朝著系統化、模塊化、微型化的方向轉變。

參考文獻:

［1］陳揚．小型挖掘機儀表電子控制單元的設計與實現［J］．機電產品開發與創新，2014(02):91-94．

［2］曹祥．如虎添翼附屬工裝讓沃爾沃挖掘機擁有更多功能［J］．工程機械與維修，2013(8):114．

作者:王會營 單位:濟南天業工程機械有限公司