СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ И СООТВЕТСТВУЮЩАЯ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ МАШИНА Российский патент 2017 года по МПК F02D29/00 B60W10/06 B60W10/30 B60W30/188 E01C19/48 

Изобретение касается способа регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания дорожно-строительной машины согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения и дорожно-строительной машины, имеющей двигатель внутреннего сгорания согласно ограничительной части п. 7 формулы изобретения.

Из DE 39 11 401 C1 известно, что на практике у дорожной отделочной машины частота вращения регулируется вручную водителем. При езде в целях транспортировки и перестановки мощность дизельного двигателя расходуется в основном на привод движения. Различные ситуации движения учитываются водителем путем непрерывного регулирования частоты вращения дизельного двигателя. Однако в режиме укладочных работ дизельный двигатель работает с номинальной частотой вращения. Водитель, как правило, не производит никаких перестановок, потому что он не знает фактической потребляемой мощности и должен избегать отсутствия снабжения необходимых рабочих агрегатов требуемой мощностью во время перерывов. Окружающая среда ненужным образом подвергается вредному воздействию шума и выхлопных газов. Также ненужным образом растрачивается топливо.

Чтобы при эксплуатации дорожной отделочной машины вредное воздействие на окружающую среду и расход топлива снижалось без напряжения внимания водителя, из DE 39 11 401 C1 известна автоматическая адаптация частоты вращения дизельного двигателя во время прерывания режима движения с укладкой к потребляемой мощности рабочих агрегатов. При этом адаптация может производиться так, что в зависимости от моментальной потребляемой мощности могут устанавливаться промежуточные значения частоты вращения между двумя предельными значениями номинальной частоты вращения и частоты вращения холостого хода. Частота вращения адаптируется к моментальной потребляемой мощности с помощью регулировочного устройства. Посредством регулировочного устройства при прерывании или после прерывания режима движения с укладкой частота вращения адаптируется незамедлительно, без необходимости влияния на это водителя. Во время режима движения с укладкой частота вращения дизельного двигателя увеличивается до номинальной частоты вращения и сохраняется неизменной. Вредное воздействие на окружающую среду шума или выхлопных газов ощутимо снижено.

Из WO 2010/006759 A1 известно, что для укладки дорожного покрытия, прежде всего, привод движения дорожной отделочной машины, привод трамбовочной планки и/или вибраторов эксплуатируются с постоянной частотой вращения или, соответственно, частотой, чтобы изготавливаемое дорожной отделочной машиной дорожное покрытие не изменялось. Если для этой цели двигатель внутреннего сгорания эксплуатируется с постоянной частотой вращения, двигатель внутреннего сгорания вырабатывает, однако, слишком много энергии. Для экономичной эксплуатации дорожной отделочной машины частота вращения двигателя внутреннего сгорания повышается или понижается таким образом, чтобы подавалась энергия этих требующих постоянства приводов, необходимая в ситуации укладки для поддержания постоянной частоты вращения или, соответственно, частоты. Другие приводы, например конвейера для транспортировки материала дорожного покрытия и распределительных шнеков, могут изменяться с изменением частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, так как они не имеют влияния на укладываемое дорожное покрытие. Потребляемая мощность приводов, требующих постоянства, измеряется, и для этого частота вращения двигателя внутреннего сгорания посредством регулирования изменяется так, что он вырабатывает настолько больше или меньше энергии, чтобы компенсировать измененную потребляемую энергию приводов, требующих постоянства. При этом недостаток заключается в том, что зависящее от нагрузки изменение частоты вращения двигателя внутреннего сгорания определяется приблизительным поддержанием постоянства по меньшей мере одного привода. Повышение или понижение частоты вращения двигателя внутреннего сгорания ориентируется на то, сколько энергии необходимо, чтобы при изменяющихся нагрузках, например увеличивающемся или уменьшающемся уклоне, приводы, требующие постоянства, оставались приблизительно постоянными. При этом двигатель внутреннего сгорания дорожной отделочной машины вырабатывает также многократно избыточное количество энергии, потому что условие указанного по меньшей мере одного привода, требующего приблизительного постоянства, негативным образом ограничивает зависящее от нагрузки регулирование частоты вращения двигателя внутреннего сгорания.

Поэтому задачей изобретения является создание способа регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания дорожно-строительной машины и дорожно-строительной машины, которые обеспечат возможность экономичной эксплуатации дорожно-строительной машины.

Эта задача решается с помощью признаков п. 1 и 7 формулы изобретения.

При этом создаются способ и дорожно-строительная машина, у которых частота вращения двигателя внутреннего сгорания автоматически адаптируется к соответствующей моментальной потребляемой мощности активных рабочих агрегатов в режиме укладочных работ. Частота вращения двигателя внутреннего сгорания устанавливается на такую частоту вращения, при которой остаточные объемные расходы нерегулируемых насосов для привода гидромоторов снижены. Это снижение предпочтительно представляет собой минимизацию такого рода, что остаточный объемный расход каждого в наибольшей степени нагруженного рабочего агрегата, т.е. в котором имеется наибольший объемный расход для привода, приблизительно равен нулю.

Соответственно, моментальный требуемый объемный расход может использоваться в качестве меры возможного снижения частоты вращения по сравнению с номинальной частотой вращения двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания образует при этом реальный регулятор расхода, управляемый посредством регулирования его частоты вращения. Мощность двигателя обычно постоянна в большом диапазоне частоты вращения, так что частоты вращения могут варьироваться.

Привод движения снабжается посредством независимо регулируемого гидравлического насоса. Скорость укладки может адаптироваться к тому, полностью ли или только частично используется зависящая от нагрузки степень экономии энергии.

Применение поточных клапанов в сочетании с нерегулируемыми насосами дает более экономичное решение, чем применение регулируемых насосов. Правда, нерегулируемые насосы всегда создают полный объемный расход, так что ненужный остаточный объемный расход должен отводиться через клапан. Однако в соответствии с изобретением возникающие при этом потери снижены, так что этот недостаток устраняется посредством предлагаемой изобретением меры по оптимизации энергопотребления.

Предпочтительно поточные клапаны активных рабочих агрегатов подключены к устройству управления, которое в зависимости от нагрузки варьирует остаточные объемные расходы, при этом наибольший объемный расход с остаточным объемным расходом, приблизительно равным нулю, может осуществляться путем регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания. Надлежащий поточный клапан тогда, например, полностью открыт.

Другие варианты осуществления изобретения содержатся в последующем описании и зависимых пунктах формулы изобретения.

Изобретение поясняется подробнее ниже с помощью примера осуществления, изображенного на прилагаемой Фиг. 1.

На Фиг. 1 показана блок-схема регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания дорожно-строительной машины.

Как показано на Фиг. 1, изобретение касается способа регулирования частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания дорожно-строительной машины, в частности дорожной отделочной машины, дорожной фрезы или тому подобного, которая наряду с приводом 2 движения имеет подключенные к двигателю 1 внутреннего сгорания гидромоторы 3 для приведения в действие рабочих агрегатов. У дорожной отделочной машины к рабочим агрегатам относятся, например, трамбовочная планка, вибрирующее устройство для бруса, конвейер для укладываемого материала и распределительный шнек, которые, к тому же, могут быть предусмотрены составными или в нескольких экземплярах.

Частота вращения двигателя 1 внутреннего сгорания может регулироваться в зависимости от моментальной потребляемой мощности рабочих агрегатов, для чего двигатель 1 внутреннего сгорания имеет устройство 4 для регулирования частоты вращения.

Гидромоторы 3 эксплуатируются с применением нерегулируемых насосов 5. Нерегулируемые насосы 5 всегда создают полный объемный расход для определенной частоты вращения двигателя внутреннего сгорания. Величина постоянного объемного расхода регулируется посредством частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания.

Так как нерегулируемые насосы 5 всегда создают полный объемный расход, не нужный для соответственно питаемого гидромотора 3 остаточный объемный расход отводится через поточный клапан 6. Остаточные объемные расходы поточных клапанов 6 гидромоторов 3 активных агрегатов, отводимые в данный момент в зависимости от режима укладочных работ дорожно-строительной машины, теперь в соответствии с изобретением снижаются, для чего частота вращения двигателя 1 внутреннего сгорания автоматически адаптируется во время режима укладочных работ. Повышение или понижение частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания повышает или снижает объемный расход нерегулируемых насосов 5. Следовательно, путем регулирования частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания объемный расход нерегулируемых насосов 5 изменяется таким образом, что при оптимизации энергопотребления оказывается влияние на остаточные объемные расходы нерегулируемых насосов 5. Следовательно, в режиме укладочных работ двигатель 1 внутреннего сгорания эксплуатируется уже не с номинальной частотой вращения, а с частотой вращения, которая установлена в зависимости от нагрузки и является зависимой от потребляемой мощности активных рабочих агрегатов. Потребляемая мощность или, соответственно, потребная энергия здесь, в частности, представляет собой потребный расход или частоту вращения.

Для этого предусмотрено устройство 7 управления, которое производит адаптацию частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания через сигнальную линию 8 частоты вращения.

Адаптация осуществляется предпочтительно таким образом, что поточный клапан 6 гидромотора 3 в наибольшей степени нагруженного в данный момент рабочего агрегата, имеющего в этом случае наименьший остаточный объемный расход, задает согласование сигнала частоты вращения для регулирования частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания. Оптимизация энергопотребления путем регулирования частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания может производиться до тех пор, пока по меньшей мере один, в частности наименьший из остаточных объемных расходов, не будет доведен приблизительно до нуля. Остальные остаточные объемные расходы принудительно следуют этой величине регулирования и тоже снижаются. Так как потребная энергия гидромоторов 3 разных рабочих агрегатов в режиме укладочных работ различна, величина снижения остаточных расходов тоже различна. Устройство 7 управления регулирует клапаны 6 через канал 9 управления.

Снижение остаточных объемных расходов поточных клапанов 6 нескольких гидромоторов 3 может координироваться в виде структуры ведущий-ведомый, согласно которой остаточный объемный расход поточного клапана 6 гидромотора 3 в наибольшей степени нагруженного в данный момент рабочего агрегата, как ведущий, определяет согласование сигнала частоты вращения, которому поточные клапаны 6 гидромоторов 3 других активных агрегатов следуют как ведомые.

Предпочтительно по меньшей мере остаточный объемный расход соответственно в наибольшей степени нагруженного рабочего агрегата сокращается до минимума или устанавливается приблизительно на нуль. Тогда наибольший потребитель получает полный объемный расход надлежащего нерегулируемого насоса 5 посредством установленной для этого частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания, в то время как поточные клапаны 6 еще могут отводить остаточные объемные расходы, которые тогда, однако, по меньшей мере снижены. Дорожно-строительная машина эксплуатируется при этом более экономично.

Моментальная потребляемая мощность отдельных рабочих агрегатов определяется и отображается на устройстве 7 управления. Посредством сенсоров 10, которые через линии 11 передачи данных подключены к устройству 7 управления, потребная энергия отдельных активных рабочих агрегатов во время режима укладочных работ может постоянно определяться и передаваться к устройству 7 управления в виде входных данных для автоматической, зависящей от нагрузки адаптации частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания.

Для привода 2 движения предусмотрен дополнительный гидравлический насос 12, чтобы можно было регулировать привод движения независимо от частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания. Посредством каналов 13, 14 управления устройство 7 управления может регулировать привод движения независимо от оптимизированного по энергопотреблению регулирования частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания, так как также оптимизированное по энергопотреблению снижение частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания по сравнению с его номинальной частотой в режиме укладочных работ обеспечивает достаточную мощность привода 2 движения для регулирования в соответствии выбираемой скоростью движения.

Для выполнения описанного выше способа предусмотрена дорожно-строительная машина, в частности дорожная отделочная машина, имеющая двигатель 1 внутреннего сгорания для приведения в действие привода 2 движения, а также нескольких гидромоторов 3 для рабочих агрегатов (не изображены). Кроме того, предусмотрено устройство 7 управления регулированием частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания в зависимости от моментальной потребляемой мощности рабочих агрегатов.

Каждый из нескольких гидромоторов 3 может эксплуатироваться посредством приводимого в движение двигателем 1 внутреннего сгорания нерегулируемого насоса 5, на полный объемный расход которого может оказываться влияние посредством поточного клапана 6, а устройство 7 управления как соединительное звено подключено между поточными клапанами 6 гидромоторов 3 и датчиком частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания и имеет адаптивную схему управления, которая передает сигнал частоты вращения, согласованный со снижением отводимых в данный момент остаточных объемных расходов поточных клапанов 6 гидромоторов 3 активных рабочих агрегатов.

Адаптивная схема управления для осуществления выбора может быть выполнена таким образом, что поточный клапан 6 гидромотора 3 в наибольшей степени нагруженного в данный момент рабочего агрегата, имеющего в этом случае наименьший остаточный объемный расход, задает согласование сигнала частоты вращения для регулирования частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания.

Адаптивная схема управления для координации снижения остаточных объемных расходов поточных клапанов 6 нескольких гидромоторов 3 может быть выполнена в виде структуры ведущий-ведомый.

Изобретение может быть использовано для регулирования частоты вращения двигателей внутреннего сгорания дорожно-строительных машин. Способ регулирования частоты вращения двигателя (1) внутреннего сгорания предназначен для дорожно-строительной машины, которая наряду с приводом (2) движения имеет подключенные к двигателю (1) внутреннего сгорания гидромоторы (3) для приведения в действие рабочих агрегатов и у которой частота вращения регулируется в зависимости от моментальной потребляемой мощности рабочих агрегатов. Гидромоторы (3) эксплуатируют с применением нерегулируемых насосов (5), и снижают отводимые в данный момент остаточные объемные расходы поточных клапанов (6) гидромоторов (3) активных рабочих агрегатов. Частоту вращения двигателя (1) внутреннего сгорания автоматически адаптируют во время рабочего режима. Раскрыта дорожно-строительная машина, имеющая двигатель внутреннего сгорания. Технический результат заключается в уменьшении выработки излишней энергии двигателем. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания дорожно-строительной машины, которая наряду с приводом движения имеет подключенные к двигателю внутреннего сгорания гидромоторы для приведения в действие рабочих агрегатов и у которой частота вращения регулируется в зависимости от моментальной потребляемой мощности рабочих агрегатов, отличающийся тем, что гидромоторы эксплуатируют с применением нерегулируемых насосов и снижают отводимые в данный момент остаточные объемные расходы поточных клапанов гидромоторов активных рабочих агрегатов, для чего частоту вращения двигателя внутреннего сгорания автоматически адаптируют во время рабочего режима.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что адаптацию осуществляют таким образом, что поточный клапан гидромотора в наибольшей степени нагруженного в данный момент рабочего агрегата, имеющего в этом случае наименьший остаточный объемный расход, задает согласование сигнала частоты вращения для регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что снижение остаточных объемных расходов поточных клапанов нескольких гидромоторов координируют в виде структуры ведущий-ведомый, согласно которой остаточный объемный расход поточного клапана гидромотора в наибольшей степени нагруженного в данный момент рабочего агрегата в качестве ведущего, определяет согласование сигнала частоты вращения, которому поточные клапаны гидромоторов других активных агрегатов следуют в качестве ведомых.

4. Способ по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что, по меньшей мере, остаточный объемный расход соответственно в наибольшей степени нагруженного рабочего агрегата сокращают до минимума.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что моментальную потребляемую мощность отдельных рабочих агрегатов определяют и отображают на устройстве управления.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что привод движения эксплуатируют независимо от частоты вращения двигателя внутреннего сгорания.

7. Дорожно-строительная машина, имеющая двигатель (1) внутреннего сгорания для приведения в действие привода (2) движения, а также нескольких гидромоторов (3) рабочих агрегатов, и имеющая устройство (7) управления для регулирования частоты вращения двигателя (1) внутреннего сгорания в зависимости от моментальной потребляемой мощности рабочих агрегатов, отличающаяся тем, что каждый из нескольких гидромоторов (3) может эксплуатироваться посредством приводимого в движение двигателем (1) внутреннего сгорания нерегулируемого насоса (5), на полный объемный расход которого может оказываться влияние посредством поточного клапана (6), а устройство (7) управления в качестве соединительного звена подключено между поточными клапанами (6) гидромоторов (3) и датчиком частоты вращения двигателя внутреннего сгорания и имеет адаптивную схему управления, которая подает сигнал частоты вращения, согласованный со снижением отводимых в данный момент остаточных объемных расходов поточных клапанов (6) гидромоторов (3) активных рабочих агрегатов.

8. Дорожно-строительная машина по п. 7, отличающаяся тем, что адаптивная схема управления выполнена для осуществления выбора, согласно чему поточный клапан (6) гидромотора (3) в наибольшей степени нагруженного в данный момент рабочего агрегата, имеющего в этом случае наименьший остаточный объемный расход, задает согласование сигнала частоты вращения для регулирования частоты вращения двигателя (1) внутреннего сгорания.

9. Дорожно-строительная машина по п. 8, отличающаяся тем, что адаптивная схема управления для координации снижения остаточных объемных расходов поточных клапанов (6) нескольких гидромоторов (3) выполнена в виде структуры ведущий-ведомый, согласно которой остаточный объемный расход поточного клапана (6) гидромотора (3) в наибольшей степени нагруженного в данный момент рабочего агрегата в качестве ведущего, определяет согласование сигнала частоты вращения, которому поточные клапаны (6) гидромоторов (3) других активных агрегатов следуют в качестве ведомых.

10. Дорожно-строительная машина по одному из пп. 7-9, отличающаяся тем, что к устройству (7) управления подключены сенсоры (11), которые отображают моментальную потребляемую мощность отдельных агрегатов.

11. Дорожно-строительная машина по п. 7, отличающаяся тем, что устройство (7) управления подключено к приводимому в движение двигателем (1) внутреннего сгорания насосу (12) привода движения, чтобы регулировать питаемый насосом (12) привода движения мотор (2) привода движения независимо от частоты вращения двигателя (1) внутреннего сгорания в соответствии с выбираемой скоростью движения.

12. Дорожно-строительная машина по п. 7, отличающаяся тем, что рабочие агрегаты представляют собой трамбовщик и вибраторы для укладочного бруса, распределительный шнек и конвейер дорожной отделочной машины.