液壓挖掘機的節能控制技術未來發展趨勢

在液壓挖掘機領域，節能控制的目的不僅僅是提高燃油利用率，更重要的意義在於能夠取得一系列降低使用成本的效果。資料顯示，工程機械將近40％的故障來自液壓系統，15％左右的故障來自發動機。採用節能技術後，可以提高發動機功率的利用率，減少液壓系統功率損失，使動力系統與負載所需功率更好地匹配，降低了發動機和液壓元件的工作強度，提高了裝置在使用中的可靠性。

　　從國內外發展狀況來看，液壓挖掘機的節能控制有以下發展趨勢：

　　1）進一步改進閥控節能控制

　　在採用六通多路閥的液壓系統中，仍然有許多可以改進的地方，如操縱性、節能性等，至今國外各挖掘機生產廠仍在研究。

　　2）多功能組合

　　為提高挖掘機效能，各種節能措施的結合將更加廣泛。在以往的系統中，液壓泵上已經整合有多種功能，但由於各種條件的限制，一般不超過三種。如液壓泵中，就整合有壓力切斷、正流量控制和功率限制功能，目前市場上比較流行的各種液壓泵原理圖中，也都整合有多種功能。隨著液壓技術的發展，有可能在泵上整合更多的功能。

　　3）可變引數控制

　　為使挖掘機更好地適應各種工況下的負載要求，動力系統內部一些控制元件的設定引數將不再是固定值，而是能隨著挖掘機具體工作狀況而改變。例如，在日立建機生產的EX系列挖掘機上，負荷感測閥上的壓力補償器設定壓差就能隨工作狀況而改變，增強了挖掘機工作時的適應性。可以預測，在將來的挖掘機動力系統中，將會有更多的控制引數可以調節，從而使挖掘機工作效率更高、操縱更容易。

　　4）泵—發動機匹配控制將進一步“智慧化”

　　藉助計算機控制技術，泵與發動機的匹配控制將進一步實現“智慧化”，兩者之間的結合將更密切，實現一體化控制。在這種控制中，控制器能根據工作狀況的變化，自動對液壓泵和發動機進行調整，在保證輸出功率滿足工作需要的同時，使燃油消耗量最低。

　　5）電液比例控制智慧化

　　電液比例控制在80年代初就開始應用於工程機械，到目前已經在液壓挖掘機上得到了大量應用。電液比例技術用於工程機械，可以省去複雜、龐大的液壓訊號傳遞管路，用電訊號傳遞液壓引數，不但能加快系統響應，而且使整個挖掘機動力系統控制更方便、靈活。進入90年代後，隨著計算機技術的發展，電液比例控制更進一步“智慧化”，電液比例泵和比例閥的應用日益增多，從而出現了“ 智慧化液壓挖掘機”。這種智慧化主要體現在以下幾個方面。首先，計算機能夠自動監測液壓系統和柴油機的執行引數，如壓力、柴油機轉速等，並能根據這些引數自動控制整個挖掘機動力系統執行在高效節能狀態。其次，能夠完成一些半自動操作，如平地、斜坡的修整等，對司機的熟練程度要求降低，但工作質量卻能夠得到大幅度提高。第三，能夠根據監測到的執行引數進行故障診斷，便於挖掘機的維護。這些功能的出現，使挖掘機效能得以大幅度提高。

　6）柴油機電噴控制

　　在傳統的機械調速柴油機上，噴油泵的迴圈供油量、噴油提前角等都受到轉速影響，使柴油機效能難以進一步提高。在柴油機上應用電噴控制後，可以使泵的迴圈供油量和噴油提前角不再受轉速的影響，從而使挖掘機能夠一直工作在最佳狀態，而且加快了響應速度。開發柴油機電噴控制器是提高挖掘機節能性的一個重要環節。

　　7）負荷感測控制將繼續發展

　　負荷感測控制從20世紀70年代開始興起，各工程機械液壓件生產廠商紛紛推出了一系列有關產品。這種系統具有良好的節能性和操縱性，即使不熟練的司機也能很快適應。比例流量分配閥的出現進一步推動了負荷感測技術在挖掘機上的應用，使挖掘機操縱性進一步提高，解決了西方國家由於熟練司機的缺乏而帶來的問題。因此，負荷感測控制挖掘機在發達國家的需求將會進一步上升。

　　8）六通多路閥繼續存在

　　儘管採用四通閥的負荷感測系統能提供精確操作，但並非所有場合都需要精確操作，而且熟練司機也能用非負荷感測系統挖掘機完成精確操作。更重要的是，負荷感測系統價格較高，限制了它在發展中國家的應用。目前，世界上許多著名的挖掘機生產廠商，其產品中既有使用四通閥的負荷感測控制挖掘機，也有使用六通閥液壓系統如正流量、負流量控制的挖掘機。成熟的製造技術和低廉的價格將會使六通多路閥繼續發揮作用。

　　9）現場匯流排技術和嵌入式系統將大量應用

　　隨著液壓挖掘機“智慧化”程度的提高，各種感測器、控制器將遍佈挖掘機各處，這將導致挖掘機內部充斥各種導線、接頭，使控制系統變得複雜、可靠性降低。解決這一問題的方法是採用現場匯流排，用一條序列線將所有的感測器、控制器和執行器連線起來，在保證系統具有強大功能的同時，具有簡單的結構和高可靠性。目前，在行走機械領域，已經有了這樣一種現場匯流排，稱為CAN匯流排，但還未在挖掘機上得到普遍應用。電子技術的發展使控制晶片的體積更小，功能更強，在挖掘機上幾乎不佔任何空間，能完全嵌入到各種部件內部，這也是將來挖掘機控制系統的發展方向。