高效节能的分工况控制方案：优化发动机和液压泵匹配

液压挖掘机是工程机械中的一种典型机械，能完成多种作业内容：挖掘、装载、破碎、整修和平地等。不同的作业和使用工况中液压泵对功率的需求是不一样的，为了根据实际使用要求来对发动机和液压泵进行优化匹配，需要进行分工况控制。目前的挖掘机都有不同的动力模式选择，如怠速工况、轻载工况、经济工况和重载工况等，保证系统既节能高效，又能够满足不同的功能需要。

以国内某厂家的传统20t级液压挖掘机为例，发动机的档位通过旋钮分成十个档位，驾驶人可以通过显示屏设定负载模式（重载、中载和轻载）。不同档位、不同负载模式时变量泵的比例电磁铁线圈控制电流的对应关系如表2-1～表2-3所示。分工况控制实际上就是发动机输出功率的分段输出，因此也必须限制变量泵的最大输出电流来调整变量泵的吸收功率。

传统的工程机械功率匹配控制中，发动机的油门位置由驾驶人根据负载的类型按重载、中载和轻载等设定，功率匹配主要通过调整液压泵的排量来最大程度地吸收发动机的输出功率以及防止发动机熄火，因此分工况控制具有以下特点。

1）只有在最大负载功率下，发动机-液压泵-负载的功率才能匹配得较好，使发动机工作点位于经济工作区。

表2-1 重载模式（H模式）下不同档位和发动机转速、变量泵的比例电磁铁线圈控制电流的关系

表2-2 中载模式（S模式）下不同档位和发动机转速、变量泵的比例电磁铁线圈控制电流的关系(www.xing528.com)

表2-3 轻载模式（L模式）下不同档位和发动机转速、变量泵的比例电磁铁线圈控制电流的关系

2）由于挖掘机工况复杂，负载剧烈波动，在实际工作中，最大和最小负载功率是交替变化的。大部分场合，虽然液压泵吸收了发动机在其工作模式所对应的最大输出功率，但负载所需功率远远小于发动机的输出功率，所以发动机输出轴上的转矩也会剧烈波动，使发动机在小负载时工作点严重偏离经济工作区，因此这种传统的功率匹配是不完全的。

3）为了满足最大负载工况的要求，在挖掘机的设计中必须按照工作过程中的峰值功率来选择发动机，因此发动机装机功率普遍偏大，燃油经济性差。如果按平均功率选择发动机，容易造成发动机过载，发动机经常过热。