负载敏感液压系统、暖机控制方法和工程机械

技术领域

本发明涉及一种液压系统，更具体地说，涉及一种负载敏感液压系统、暖机控制方法和工程机械。

背景技术

工程机械工作时，需要其液压系统的液压保持在适宜的温度，以便油液具有适于在管路中流动的粘度。工程机械刚启动时，其液压系统中的油液与环境温度相近，需要根据液压油的油温进行相应时间的暖机操作，以便液压油的温度达到液压系统正常工作的要求。

现有工程机械暖机操作通常有：在液压油箱设置加热棒，或者利用工程机械机械动力系统的散热系统进行干预，又或者利用液压系统油液自身发热提升油温。上述暖机方法中，采用加热棒对液压油进行加热，容易导致加热棒附近局部高温而导致油液变质；而利用散热系统进行干预对油液升温时，在温度较低的区域，动力系统的温度升高本身就需要较长时间，对于一些效率较高的机器，例如电动机械，其在非作业状态下发热量较少；利用液压系统油液自身发热提升液压油温度，是在机器启动后不进行动作操作，液压泵输出油液经液压系统中的管路流回液压油箱，液压系统油液自身发热的多少取决于液压泵吸收动力供给装置(发动机或电动机)的功率大小，对于负载敏感液压系统，液压泵为柱塞泵，其根据负载的大小吸收动力装置的功率，当不对液压执行件进行动作操作时，变量泵处于最小排量状态，向液压系统补充流量，此时液压油的发热量很小，利用此种方式进行暖机，需要花费很长时间，尤其是在低温(-25℃至0℃)及超低温区域(-50℃至-25℃)。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有负载敏感液压系统暖机的问题，而提供一种负载敏感液压系统、暖机控制方法和工程机械，以便实现液压系统油温快速提升。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种负载敏感液压系统，包括制动液压系统、转向液压系统和工作液压系统；

所述转向液压系统中，转向变量泵与优先阀的进油口连接，优先阀的EF口与工作液压系统中分配阀连接，优先阀的CF口与转向控制主阀和制动液压系统中充液阀的进油口连接；所述充液阀的充液压力反馈口经单向油路与所述转向变量泵的负载反馈输入端连接；

负载敏感液压系统还包括控制器和：

加热阀组，包括卸荷阀、用于控制卸荷阀阀口开度的电比例阀；所述卸荷阀进出油口对应与优先阀的EF口和油箱回路连通；所述电比例阀的进油口与先导油源连接；

温度检测器，用于检测液压油温度；

用于控制所述优先阀的LS控制腔最大压力的第一溢流阀为电比例溢流阀；

所述控制器用于在暖机时控制所述电比例阀的输出压力使卸荷阀开启、控制所述第一溢流阀的溢流开启压力低于所述充液阀中充液压力输出油路的第二溢流阀的溢流开启压力。

本发明负载敏感液压系统中，所述充液压力输出油路包括单向阀、换向阀、第一阻尼孔、第二溢流阀；所述第二溢流阀的液控端与所述单向阀出油端连通，所述第二溢流阀的进油端和换向阀的液控端经所述第一阻尼孔与所述第二溢流阀的液控端连通，所述第二溢流阀的出油端和换向阀的回油端均与所述充液阀的回油口连通；所述单向阀的进油端与和换向阀进油端均与充液阀的进油口连通；换向阀的出油端与所述单向油路连接；换向阀的出油端择一与进油端或回油端导通第二溢流阀。

本发明负载敏感液压系统中，所述单向油路包括第一梭阀和第二梭阀，所述换向阀的出油端与第一梭阀的第一进油端连接，第一梭阀的第二进油端与转向控制主阀的负载反馈口连接，所述第一梭阀的出油端与所述第二梭阀的第一进油端连接，所述第二梭阀的第二进油端与所述分配阀的负载反馈口连接，所述第二梭阀的出油端与所述转向变量泵的负载反馈输入端连接；所述优先阀的LS控制腔经第二阻尼孔与所述第一梭阀的出油端连接。

本发明负载敏感液压系统中，所述单向油路还包括第三阻尼孔，所述第一梭阀的出油端经所述第三阻尼孔同时与第二阻尼孔和第二梭阀的第一进油端连通。

本发明负载敏感液压系统中，所述工作液压系统中齿轮泵与所述分配阀的进油口连接。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种暖机控制方法，应用于前述的负载敏感液压系统，步骤如下：

S1：控制器断电第一溢流阀，向电比例阀输出最大电流使卸荷阀的阀口开度达到最大，一段时间后执行步骤S2；

S2：控制器控制第一溢流阀使其溢流开启压力低于充液阀中充液压力输出油路的溢流阀的溢流开启压力，向电比例阀输出最大电流使卸荷阀的阀口开度达到最大，一段时间后执行步骤S3；

S3：控制器控制第一溢流阀使其溢流开启压力低于充液阀中充液压力输出油路的溢流阀的溢流开启压力，向电比例阀输出预定电流减小卸荷阀的阀口开度，直到液压油温度达到预定值时控制器断电第一溢流阀和电比例阀。

本发明暖机控制方法中，步骤S1中持续第一预定时间后或者持续至液压油达到第一预定温度时执行步骤S2，步骤S2中持续第二预定时间后或者持续至液压油达到第二预定温度时执行步骤S3。

本发明暖机控制方法中，在负载敏感液压系统中，所述充液压力输出油路中的第二溢流阀为电比例溢流阀；在步骤S2和步骤S3中，当第一溢流阀的溢流开启压力达到最大时，控制器向第二溢流阀输送控制电流使其最大溢流开启压力增大。

本发明暖机控制方法中，在步骤S3中，控制器依据时间梯度或者液压油温度梯度控制第一溢流阀的溢流开启压力逐渐增大。

本发明暖机控制方法中，在步骤S3中，控制器向电比例阀输出的控制电流依据时间梯度或者温度梯度自最大电流渐变式减小至预定电流。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种工程机械，其具有前述的负载敏感液压系统。工程机械可以是装载机或平地机。

本发明与现有技术相比，本发明中，在暖机过程中随着油液粘度的改善，逐步增大泵排量和卸荷压力，避免在油液粘度大的情况下高压或大流量卸荷导致泵损坏。

附图说明

图1是本发明负载敏感液压系统的原理图。

图2是本发明负载敏感液压系统中暖机控制油路的示意图。

图中零部件名称及序号：

液压油箱1、转向变量泵2。

充液阀3、换向阀31、第二溢流阀32、单向阀33、第一阻尼孔34、第四阻尼孔35、第一梭阀36、第三阻尼孔37。

流量放大阀4、转向控制主阀41、优先阀42、第一溢流阀43、第二阻尼孔44

加热阀组5、卸荷阀51、电比例阀52。

第二梭阀6、驻车制动控制阀7、驻车制动器8、行车制动阀9、行车制动器10、转向器11、转向油缸12、工作泵13、分配阀14、转斗油缸15、动臂油缸16、附属装置液压执行件17、温度检测器18。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

实施例一。

图1示出了一种在装载机上应用的负载敏感液压系统，该负载敏感液压系统，包括制动液压系统、转向液压系统和工作液压系统。

如图2所示，转向液压系统包括转向变量泵2、流量放大阀4、转向器11和转向油缸12。流量放大阀4包括优先阀42、转向控制主阀41、第一溢流阀43，转向器11控制转向控制主阀41，转向控制主阀41用于控制转向油缸12，优先阀42的进油端与转向变量泵2的泵口连接，优先阀42的CF口与转向控制主阀41的进油口连通，同时还与制动液压系统的充液阀3连接，用于向制动液压系统供油。优先阀42的EF油口与工作液压系统中的分配阀14连接，以便向工作液压系统供油。优先阀42的LS控制腔经第一溢流阀43与油箱回路连通，油箱回路与液压油箱1连通。

在加热阀组5中，卸荷阀51的进油口与优先阀42的EF口连通，卸荷阀51的出油口与油箱回路连通。电比例阀52的进油口与先导油源连接，出油口与卸荷阀51的液控端连接。在本实施例中，电比例阀52的进油口与分配阀14的XDP口连接，从分配阀14中的先导压力油路获取先导压力油。在其他实施方式中，电比例阀52的进油口还可以与先导泵或者先导供油阀连接。

如图1所示，工作液压系统包括工作泵13、与工作泵13的泵口连接的分配阀14、由分配阀14控制的多个液压执行件。在装载机中，液压执行件包括转斗油缸15、动臂油缸16、附属装置液压执行件17。工作泵13的泵口与分配阀14的进油口连接，其可以是定量泵，如齿轮泵，也可以是变量泵。当工作泵13为变量泵时，其负载反馈输入端X1与分配阀14的负载反馈口获取负载压力信息，以便工作泵依据负载情况而调节其流量。

如图1所示，制动液压系统包括充液阀3、与充液阀3连接的行车制动阀9、由行车制动阀9控制的行车制动器10、与充液阀3连接的驻车制动控制阀7、由驻车制动控制阀7控制的驻车制动器8、与充液阀3连接的蓄能器。充液阀3的进油口与优先阀42的CF口连接，当蓄能器压力低于设定值时，充液阀3对蓄能器进行充液蓄能，在充液过程中通过充液压力输出油路输出充液压力信号。

如图2所示，充液压力输出油路包括单向阀33、换向阀31、第一阻尼孔34、第二溢流阀32等，第二溢流阀32的液控端与单向阀33出油端连通，第二溢流阀32的进油端和换向阀31的液控端经第一阻尼孔34与第二溢流阀32的液控端连通，第二溢流阀32的出油端和换向阀31的回油端均与充液阀3的回油口连通；单向阀33的进油端和换向阀31进油端均与充液阀3的进油口P连通；换向阀31的出油端与单向油路连接；换向阀31的出油端K择一与进油端J或回油端L导通。在一些实施例方式中，充液阀3的进油口P经第四阻尼孔35同时与单向阀33的进油端和换向阀31的进油端连通。

当单向阀33的出油端的压力低于第二溢流阀32的溢流开启压力时，压力油经第一阻尼孔34传递作用于换向阀31的上端，换向阀31处于上位，换向阀31的进油端J与出油端K导通，换向阀31向外输出充液压力信号。当单向阀33出油端的压力高于第二溢流阀32的溢流开启压力时，第二溢流阀32溢流开启，换向阀31的上端经第二溢流阀32泄压而处于下位，换向阀31的出油端K与回油端L导通，换向阀31不向外输出充液压力信号。

如图2所示，单向油路包括第一梭阀36和第二梭阀6，换向阀31的出油端K与第一梭阀36的第一进油端连接，第一梭阀36的第二进油端与转向控制主阀41的负载反馈口连接，第一梭阀36的出油端与第二梭阀6的第一进油端连接，第二梭阀6的第二进油端与分配阀14的负载反馈口连接，第二梭阀6的出油端与转向变量泵2的负载反馈输入端X1连接；优先阀42的LS控制腔经第二阻尼孔44与第一梭阀36的出油端连接。可选地，单向油路还包括第三阻尼孔37，第一梭阀36的出油端经第三阻尼孔37同时与第二阻尼孔44和第二梭阀6的第一进油端连接。第一梭阀36将来自换向阀31的压力信号与来自转向控制主阀41的负载压力信号进行比较后输出，第二梭阀6将来自第一梭阀出油端输出的压力信号与来自分配阀的负载压力信号进行比较并从其出油端输出，转向变量泵2依据第二梭阀6出油端的压力输出相应的流量。

温度检测器18用于检测液压油箱中液压油温度。温度检测器、电比例阀与控制器电连接。

实施例二。

本实施例提供一种负载敏感液压系统，与前述实施例一相比，其中第一溢流阀43为电比例溢流阀，第二溢流阀32为溢流开启压力为固定值的溢流阀。第一溢流阀43在其断电时具有最大的溢流开启压力，可通过调节其控制电流的大小，可调节第一溢流阀43的溢流开启压力。

第一溢流阀43断电时的溢流开启压力要高于得电时的溢流开启压力。当第一溢流阀43得电，其溢流开启压力降低而导通使得优先阀42的LS控制腔的压力与弹簧弹力的合力作用小于LS控制腔的对向腔的压力的作用，优先阀42工作于左位(EF口出油位)，从优先阀42进油口输入的压力油同时从CF口和EF口流出。当第一溢流阀43断电使得LS控制腔的压力与弹簧弹力的合力作用大于对向腔的压力的作用时，优先阀42工作于右位，从优先阀42进油口输入的压力油从CF口流出。

当液压油温度较低，需要进行暖机操作升高液压油温度时，控制器控制电比例阀52的输出压力、控制第一溢流阀43溢流开启压力低于第二溢流阀32的溢流开启压力。电比例阀52的输出压力作用于卸荷阀51的液控端，使其处于开启状态。第一溢流阀43的溢流开启压力低于充液阀3中第二溢流阀32的溢流开启压力，在充液阀3中，第二溢流阀32处于截止状态，换向阀31工作于上位，其出油端K与进油端J导通，充液压力输出油路输出充液压力信号(输出充液阀进油口的而压力)，转向变量泵2输出的压力油经优先阀42的EF口从加热阀组5流向液压油箱，压力油经卸荷阀51卸荷发热，使得压力油的温度逐渐升高，而实现暖机目的。

实施例三。

本实施例提供一种负载敏感液压系统，与前述实施例二相比，本实施例中，第二溢流阀32为电比例溢流阀，可以通过向第二溢流阀32输出相应的控制电流，使得第二溢流阀32的溢流开启压力具有相应的提高。

蓄能器充满(其压力达到系统压力)时，若第二溢流阀32处于断电状态，则单向阀33出油端的压力高于第二溢流阀32溢流开启压力，第二溢流阀32溢流开启，换向阀31处于下位，充液压力输出油路不向外输出压力信号。蓄能器充满(其压力达到系统压力)时，若第二溢流阀32处于得电状态，第二溢流阀32得电而导致其溢流开启压力升高，单向阀33出油端的压力小于第二溢流阀32溢流开启压力，第二溢流阀32溢流截止，换向阀31处于上位，充液压力输出油路向外输出充液压力信号(输出充液阀进油口的而压力)。

在本实施例中，可以如同实施例二中，通过控制电比例阀52和第一溢流阀43，通过卸荷阀51卸荷实现液压油温度升高的暖机目的。在暖机过程中，当第一溢流阀43断电后还可以通过对第二溢流阀32进行通电控制，使得第二溢流阀32的溢流开启压力大于断电状态下的第一溢流阀43的开启压力，在该状态下，第二溢流阀32处于溢流截止状态，换向阀31向外输出充液压力信号(输出充液阀进油口的而压力)，使得转向变量泵2输出更高的压力油，卸荷阀51在更高压力状态下卸荷，实现快速暖机作业。

实施例四。

本实施例公开一种暖机控制方法，该控制方法应用于实施例二中负载敏感液压系统，其暖机控制步骤如下：

步骤S1：控制器断电第一溢流阀43，向电比例阀52输出最大电流，电比例阀52输出压力油使卸荷阀51的阀口开度达到最大，此状态持续第一预定时间后(例如持续1-2分钟)或者持续至液压油温度达到第一预定温度(例如持续到液压油温度达到2摄氏度)时执行步骤S2。在执行步骤S1过程中，卸荷阀51处于大流通状态。转向变量泵2从待机状态下的排量开始增大，直至油液流量产生的压降达到转向变量泵2的待机压力。

第一溢流阀43处于断电时，第一溢流阀43工作于常态的溢流开启压力。当蓄能器充满油液时，第二溢流阀32处于溢流开启状态，充液阀3中的换向阀31处于下位，不输出充液压力信号。

步骤S2：控制器控制第一溢流阀43得电，向电比例阀52输出最大电流使卸荷阀51的阀口开度达到最大，此状态持续第二预定时间后(例如持续1-2分钟)或者持续至液压油温度达到第二预定温度(例如持续到液压有温度达到5摄氏度)时执行步骤S3。

第一溢流阀43的溢流开启压力低于第二溢流阀32溢流开启压力，第二溢流阀32处于截止状态，换向阀31处于上位，向外输出充液压力信号，充液阀3输出的充液压力信号经单向油路传递至转向变量泵2，此时转向变量泵2从负载敏感泵变为恒压泵，以最大排量状态输出流量，同时泵口压力也会升高。第一溢流阀43得电，优先阀42工作于左位，压力油从优先阀的EF口和CF口输出，其中经EF口输出的油液经卸荷阀51卸荷流回液压油箱。在该步骤中，液压系统对油液的加热功率相比较在执行步骤S1的加热功率进一步加大。

步骤S3：控制器控制第一溢流阀43得电，向电比例阀52输出预定电流减小卸荷阀的阀口开度，直到液压油温度达到预定值时控制器断电第一溢流阀43和电比例阀52。在该步骤中，减小电比例阀52的控制电流，减小卸荷阀51的阀口开度，将转向变量泵2的泵口压力憋高，以溢流状态为系统加热，对液压油的加热功率达到峰值，以便能够快速使油液温度达到期望值。

可选地，在执行步骤S3中，控制器向电比例阀52输出的控制电流依据时间梯度或者液压温度梯度自最大电流渐变式减小至预定电流。也即在执行步骤S3时，控制器向电比例阀52输出的控制电流随着持续时间的增长而减小，或者随着液压油温度的升高而减小，从最大电流值降低到预定值，卸荷阀51的开度也随之梯度减小。

在上述暖机控制方法中，在执行步骤S3时，还可以随时间梯度或者液压温度梯度逐渐减小第一溢流阀43的控制电流，使得第一溢流阀43的溢流开启压力逐渐增大。随着第一溢流阀43的溢流开启压力逐渐增大，转向变量泵2的泵口压力也会逐渐增大，从而使得卸荷阀51的卸荷压力增高，液压油经卸荷阀51卸荷的发热功率增大，油液温度升高更快。

可选地，在第二溢流阀32为电比例溢流阀时，可在第一溢流阀43断电后，可使得第二溢流阀32得电，第二溢流阀32的溢流开启压力增大而处于截止状态，充液阀3中换向阀31处于上位，其输出充液压力信号，从而使得转向变量泵2工作于最高压力状态，卸荷阀以系统最高压力卸荷，实现快速油温升高的暖机操作。

实施例五。

本实施例公开一种工程机械，其具有实施例二或三中负载敏感液压系统，如图1所示。该工程机械可以是轮式装载机、也可以是其他机械，例如平地机等。