工程机械的控制系统及工程机械的控制方法

摘要

本发明涉及工程机械的控制系统及工程机械的控制方法，该工程机械的控制系统包括：第一液压泵；第一、第二驱动器，其能够利用从所述第一液压泵排出的工作油动作；第一、第二控制阀，其用于根据具备于内部的阀芯的位移量分别控制所述第一、第二驱动器的动作；第一阀芯位移调整阀，其根据输入的控制信号将用于控制所述第一控制阀的阀芯的位移量的先导信号压力供应至所述第一控制阀的阀芯；以及控制部，其根据作业人员的操作信号向所述第一阀芯位移调整阀输出所述控制信号，且在所述第一驱动器执行利用自身重量的单独或复合动作时根据供应至所述第一驱动器的工作油油量调整所述第一控制阀的阀芯位移量。

权利要求

1.一种工程机械的控制系统，其特征在于，包括：

第一液压泵；

第一、第二驱动器，其分别通过第一、第二液压管路连接至所述第一液压泵，且能够利用从所述第一液压泵排出的工作油动作；

第一、第二控制阀，其分别设置于所述第一、第二液压管路，且用于根据具备于内部的阀芯的位移量分别控制所述第一、第二驱动器的动作；

第一阀芯位移调整阀，其根据所输入的控制信号将用于控制所述第一控制阀的阀芯的位移量的先导信号压力供应至所述第一控制阀的阀芯；以及控制部，其根据作业人员的操作信号向所述第一阀芯位移调整阀输出所述控制信号，且在所述第一驱动器执行利用自身重量的单独动作或利用自身重量的复合动作时根据供应至所述第一驱动器的工作油油量调整所述第一控制阀的阀芯位移量，所述第一驱动器包括斗杆缸，所述第二驱动器包括动臂缸，

当只有斗杆控制杆被操作，从而所述斗杆缸执行利用自身重量的斗杆挖掘动作时，所述控制部以向所述斗杆缸供应第一工作油油量的方式调整所述第一控制阀的阀芯位移量；

当所述斗杆控制杆和动臂控制杆同时被操作，从而所述斗杆缸执行利用自身重量的斗杆挖掘动作，且所述动臂缸执行动臂上升动作时，所述控制部以向所述斗杆缸供应小于所述第一工作油油量的第二工作油油量的方式调整所述第一控制阀的阀芯位移量，当只有斗杆控制杆被操作，从而所述斗杆缸执行所述斗杆挖掘动作时，所述第一控制阀的阀芯位移量被调整为具有相对于斗杆控制杆位移量的第一最大容许值，当所述斗杆控制杆和所述动臂控制杆同时被操作，从而所述斗杆缸执行所述斗杆挖掘动作，且所述动臂缸执行所述动臂上升动作时，所述第一控制阀的阀芯位移量被调整为具有相对于所述斗杆控制杆位移量的第二最大容许值，所述第二最大容许值小于所述第一最大容许值。

2.根据权利要求1所述的工程机械的控制系统，其特征在于，所述控制部向所述第一阀芯位移调整阀中的出口节流调整阀输出所述控制信号来执行所述第一控制阀的出口节流面积控制。

3.根据权利要求1所述的工程机械的控制系统，其特征在于，所述第一驱动器的单独动作时的所述第一控制阀具有第一孔口面积，所述第一驱动器的复合动作时的所述第一控制阀具有小于所述第一孔口面积的第二孔口面积。

4.根据权利要求1所述的工程机械的控制系统，其特征在于，所述控制部包括：

计算部，其从向所述第一、第二驱动器输入的控制杆位移量和液压系统中的各状态值计算供应至所述第一驱动器的工作油油量；

控制杆位移量转换部，其根据所述计算的工作油油量将向所述第一驱动器输入的控制杆位移量转换成二次控制杆位移量；以及输出部，其根据所述二次控制杆位移量输出用于控制所述先导信号压力的强度的所述控制信号。

5.根据权利要求1所述的工程机械的控制系统，其特征在于，还包括：第二液压泵，其用于通过第三、第四液压管路向所述第一、第二驱动器供应工作油；以及第三、第四控制阀，其分别设置于所述第三、第四液压管路，且用于根据具备于内部的阀芯的位移量分别控制所述第一、第二驱动器的动作。

6.一种工程机械的控制方法，其特征在于，包括：

提供包括通过第一、第二液压管路连接至第一液压泵的第一、第二驱动器和分别设置于所述第一、第二液压管路且用于分别控制所述第一、第二驱动器的动作的第一、第二控制阀的液压系统；

判断所述第一驱动器是否执行利用自身重量的单独动作或利用自身重量的复合动作；

根据所述第一驱动器的动作计算供应至所述第一驱动器的工作油油量；以及根据所述计算的工作油油量调整所述第一控制阀的阀芯位移量，所述第一驱动器包括斗杆缸，所述第二驱动器包括动臂缸，

调整所述第一控制阀的阀芯位移量包括：

当只有斗杆控制杆被操作，从而所述斗杆缸执行利用自身重量的斗杆挖掘动作时，以向所述斗杆缸供应第一工作油油量的方式调整所述第一控制阀的阀芯位移量；以及当所述斗杆控制杆和动臂控制杆同时被操作，从而所述斗杆缸执行利用自身重量的斗杆挖掘动作，且所述动臂缸执行动臂上升动作时，以向所述斗杆缸供应小于所述第一工作油油量的第二工作油油量的方式调整所述第一控制阀的阀芯位移量，当只有斗杆控制杆被操作，从而所述斗杆缸执行所述斗杆挖掘动作时，所述第一控制阀的阀芯位移量被调整为具有相对于斗杆控制杆位移量的第一最大容许值，当所述斗杆控制杆和所述动臂控制杆同时被操作，从而所述斗杆缸执行所述斗杆挖掘动作，且所述动臂缸执行所述动臂上升动作时，所述第一控制阀的阀芯位移量被调整为具有相对于所述斗杆控制杆位移量的第二最大容许值，所述第二最大容许值小于所述第一最大容许值。

7.根据权利要求6所述的工程机械的控制方法，其特征在于，调整所述第一控制阀的阀芯位移量包括以与所述计算的工作油油量成比例的方式执行所述第一控制阀的出口节流控制。

8.根据权利要求6所述的工程机械的控制方法，其特征在于，计算供应至所述第一驱动器的工作油油量包括：

计算所述第一驱动器的单独动作时供应至所述第一驱动器的第一工作油油量；以及计算所述第一驱动器的复合动作时供应至所述第一驱动器的第二工作油油量。

9.根据权利要求8所述的工程机械的控制方法，其特征在于，调整所述第一控制阀的阀芯位移量包括：

所述第一驱动器的单独动作时调整为所述第一控制阀具有第一孔口面积；以及所述第一驱动器的复合动作时调整为所述第一控制阀具有小于所述第一孔口面积的第二孔口面积的方式调整。

10.根据权利要求6所述的工程机械的控制方法，其特征在于，根据所述计算的工作油油量调整所述第一控制阀的阀芯位移量包括：根据所述计算的工作油油量将向所述第一驱动器输入的控制杆位移量转换成二次控制杆位移量；以及根据所述二次控制杆位移量输出用于控制先导信号压力的强度的控制信号。

11.根据权利要求10所述的工程机械的控制方法，其特征在于，还包括：根据所述二次控制杆位移量将用于控制所述第一控制阀的阀芯位移量的所述先导信号压力供应至所述第一控制阀的阀芯。

12.根据权利要求6所述的工程机械的控制方法，其特征在于，还包括：提供用于通过第三、第四液压管路向所述第一、第二驱动器供应工作油的第二液压泵和分别设置于所述第三、第四液压管路且用于分别控制所述第一、第二驱动器的动作的第三、第四控制阀。

说明书

工程机械的控制系统及工程机械的控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种工程机械的控制系统及工程机械的控制方法。尤其涉及一种具有利用电子比例减压阀的电子液压式主控阀的工程机械的控制系统及利用其的工程机械的控制方法。

背景技术

[0002] 近来，在工程机械中可以使用通过电子比例减压阀(Electronic Proportional Pressure Reducing Valve，EPPRV)进行电子控制的电子液压式主控阀。在现有的工程机械中，利用斗杆或铲斗等的自身重量的动作时，可以通过出口节流(meter-out)面积控制来控制作业机速度。此时，孔口面积线图可以基于供应至驱动器(斗杆缸、铲斗缸等)的工作油油量为最少的情况或相对而言少油量的情况来设计。因此，在非利用自身重量的动作的负荷作业时，存在背压增加导致压力损失而引起的燃油效率下降的问题。

发明内容

[0003] 技术课题

[0004] 本发明的一课题在于提供一种能够改善燃油效率，并提高作业效率的工程机械的控制系统。

[0005] 本发明的另一课题在于提供一种利用上述的控制系统的工程机械的控制方法。

[0006] 技术方案

[0007] 为达成所述本发明的一课题，一些示例性实施例的工程机械的控制系统包括：第一液压泵；第一、第二驱动器，其分别通过第一、第二液压管路连接至所述第一液压泵，且能够利用从所述第一液压泵排出的工作油动作；第一、第二控制阀，其分别设置于所述第一、第二液压管路，且用于根据具备于内部的阀芯的位移量分别控制所述第一、第二驱动器的动作；第一阀芯位移调整阀，其根据所输入的控制信号将用于控制所述第一控制阀的阀芯的位移量的先导信号压力供应至所述第一控制阀的阀芯；以及控制部，其根据作业人员的操作信号向所述第一阀芯位移调整阀输出所述控制信号，且在所述第一驱动器执行利用自身重量的单独动作或利用自身重量的复合动作时根据供应至所述第一驱动器的工作油油量调整所述第一控制阀的阀芯位移量。

[0008] 在一些示例性实施例中，所述控制部可以向所述第一阀芯位移调整阀中的出口节流(meter-out)调整阀输出所述控制信号来执行所述第一控制阀的出口节流(meter-out)控制。

[0009] 在一些示例性实施例中，所述控制部可以在所述第一驱动器的单独动作时根据供应至所述第一驱动器的第一工作油油量调整所述第一控制阀的阀芯位移量，并在所述第一驱动器的复合动作时根据供应至所述第一驱动器的第二工作油油量调整所述第一控制阀的阀芯位移量，其中，所述第二工作油油量小于所述第一工作油油量。

[0010] 在一些示例性实施例中，所述第一驱动器的单独动作时的所述第一控制阀可以具有第一孔口面积，所述第一驱动器的复合动作时的所述第一控制阀可以具有小于所述第一孔口面积的第二孔口面积。

[0011] 在一些示例性实施例中，所述控制部可以包括：计算部，其从向所述第一、第二驱动器输入的控制杆位移量和液压系统中的各状态值计算供应至所述第一驱动器的工作油油量；控制杆位移量转换部，其根据所述计算的工作油油量将向所述第一驱动器输入的控制杆位移量转换成二次控制杆位移量；以及输出部，其根据所述二次控制杆位移量输出用于控制所述先导信号压力的强度的所述控制信号。

[0012] 在一些示例性实施例中，所述第一驱动器可以包括动臂缸、斗杆缸以及铲斗缸中的至少一个。

[0013] 在一些示例性实施例中，所述工程机械的控制系统还可以包括：第二液压泵，其用于通过第三、第四液压管路向所述第一、第二驱动器供应工作油；以及第三、第四控制阀，其分别设置于所述第三、第四液压管路，且用于根据具备于内部的阀芯的位移量分别控制所述第一、第二驱动器的动作。

[0014] 为达成所述本发明的另一课题，一些示例性实施例的工程机械的控制方法中，提供包括通过第一、第二液压管路连接至第一液压泵的第一、第二驱动器和分别设置于所述第一、第二并联管路且用于分别控制所述第一、第二驱动器的动作的第一、第二控制阀的液压系统。判断所述第一驱动器是否执行利用自身重量的单独动作或利用自身重量的复合动作。根据所述第一驱动器的动作计算供应至所述第一驱动器的工作油油量。根据所述计算的工作油油量调整所述第一控制阀的阀芯位移量。

[0015] 在一些示例性实施例中，调整所述第一控制阀的阀芯位移量可以包括以与所述计算的工作油油量成比例的方式执行所述第一控制阀的出口节流(meter-out)面积控制。

[0016] 在一些示例性实施例中，计算供应至所述第一驱动器的工作油油量可以包括：计算所述第一驱动器的单独动作时供应至所述第一驱动器的第一工作油油量；以及计算所述第一驱动器的复合动作时供应至所述第一驱动器的第二工作油油量。所述第二工作油油量可以小于所述第一工作油油量。

[0017] 在一些示例性实施例中，调整所述第一控制阀的阀芯位移量可以包括：所述第一驱动器的单独动作时调整为所述第一控制阀具有第一孔口面积的方式调整；以及所述第一驱动器的复合动作时调整为所述第一控制阀具有小于所述第一孔口面积的第二孔口面积的方式调整。

[0018] 在一些示例性实施例中，根据所述计算的工作油油量调整所述第一控制阀的阀芯位移量可以包括：根据所述计算的工作油油量将向所述第一驱动器输入的控制杆位移量转换成二次控制杆位移量；以及根据所述二次控制杆位移量输出用于控制所述先导信号压力的强度的所述控制信号。

[0019] 在一些示例性实施例中，所述方法还可以包括：根据所述二次控制杆位移量将用于控制所述第一控制阀的阀芯位移量的先导信号压力供应至所述第一控制阀的阀芯。

[0020] 在一些示例性实施例中，所述第一驱动器可以包括动臂缸、斗杆缸以及铲斗缸中的至少一个。

[0021] 在一些示例性实施例中，所述方法还可以包括：提供用于通过第三、第四液压管路向所述第一、第二驱动器供应工作油的第二液压泵和分别设置于所述第三、第四液压管路且用于分别控制所述第一、第二驱动器的动作的第三、第四控制阀。

[0022] 发明的效果

[0023] 根据一些示例性实施例，在第一驱动器执行利用自身重量的单独或复合动作时，可以以与供应至所述第一驱动器的工作油油量成比例的方式执行第一控制阀的出口节流(meter-out)控制。亦即，可以基于供应至所述驱动器的工作油油量为最大的情况或相对较多的情况来设计根据阀芯位移的孔口面积线图，并如同在利用自身重量的动作中，在实际工作油供应油量相对减少的情况下，通过控制为使孔口面积(出口节流面积)减小来防止空化，并如同在负荷动作中，在实际工作油供应油量相对而言增加的情况下，控制为使所述孔口面积(出口节流面积)增大来改善燃油效率。

[0024] 从而，可以通过基于供应至所述驱动器的工作油油量将出口节流面积设计为最大，并与复合动作时所减少的工作油油量成比例地控制出口节流面积，来防止复合动作时因所述减少的工作油油量发生空化(cavitation)。此外，在挖掘作业等负荷作业时，控制为使出口节流面积增大，因而可以减少背压减少来改善燃油效率。

[0025] 然而，本发明的效果不限于上面提及的效果，在不脱离本发明的思想和范围的前提下，可以实施多种扩展。

附图说明

[0026] 图1是示出一些示例性实施例的工程机械的液压系统的液压回路图。

[0027] 图2是示出用于控制图1的工程机械的液压系统的控制系统的图。

[0028] 图3是示出图2的控制系统的控制部的框图。

[0029] 图4是示出图1中斗杆缸执行利用自身重量的单独动作时的控制系统的液压回路图。

[0030] 图5是示出图1中斗杆缸执行利用自身重量的复合动作时的控制系统的液压回路图。

[0031] 图6是示出图4和图5中斗杆控制杆位移量限制图的图表。

[0032] 图7是示出根据图4和图5中供应至斗杆缸的工作油油量的斗杆控制阀的阀芯位移量的图表。

[0033] 图8是示出以往的斗杆控制阀的孔口面积线图和一些示例性实施例的斗杆控制阀的孔口面积线图的图表。

[0034] 图9是示出一些示例性实施例的工程机械的控制方法的顺序图。

[0035] 符号说明

[0036] 10：第一驱动器                12：动臂头腔

[0037] 14：动臂杆腔                  20：第二驱动器

[0038] 22：斗杆头腔                  24：斗杆杆腔

[0039] 100：第一液压泵               102：第二液压泵

[0040] 200：第一主液压管路           202：第二主液压管路

[0041] 210：第一液压管路             212：第三液压管路

[0042] 220：第二液压管路             222：第四液压管路

[0043] 310：第一控制阀               312：第三控制阀

[0044] 320：第二控制阀               322：第四控制阀

[0045] 400：先导泵                   410：控制流路

[0046] 420：第二阀芯位移调整阀       500：控制部

[0047] 510：数据接收部               520：计算部

[0048] 530：控制杆位移量转换部       540：输出部

[0049] 600：操作部                   700：压力传感器

具体实施方式

[0050] 下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

[0051] 在本发明的各图中，为本发明的清晰性，结构物的尺寸比实际夸大地图示。

[0052] 本发明中，第一、第二等术语可以用于说明多种构成要素，但所述构成要素不应限于这些术语。这些术语仅用作区分一个构成要素与其他构成要素的目的。

[0053] 当提及某种构成要素“连结”或“连接”至另一构成要素时，应理解为可以直接连结或连接至所述另一构成要素，但中间也可以存在其他构成要素。相反，当提及某种构成要素“直接连结”或“直接连接”至另一构成要素时，应理解为中间不存在其他构成要素。说明构成要素之间的关系的其他表达方式，即“在……之间”、“正好在……之间”或“与……相邻的”、“与……直接相邻的”等，也应以同样的方式进行解释。

[0054] 本发明中所使用的术语仅用于说明特定的实施例，并不用于限定本发明。除非上下文中有明确的不同定义，单数的表达方式包括复数的表达方式。在本申请中，“包括”或“具有”等术语应理解为用于指定说明书所记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或这些的组合的存在，而并非预先排除一个或一个以上的其他特征或数字、步骤、动作、构成要素、部件或这些的组合的存在或可追加性。

[0055] 对于本文件所公开的本发明的实施例，指定的结构和功能性说明仅仅是以说明本发明的实施例为目的而例示的，本发明的实施例可以以多种形态实施，而不应解释为限于在本文中说明的实施例。

[0056] 图1是示出一些示例性实施例的工程机械的液压系统的液压回路图。图2是示出用于控制图1的工程机械的液压系统的控制系统的图。图3是示出图2的控制系统的控制部的框图。图4是示出图1中斗杆缸执行利用自身重量的单独动作时的控制系统的液压回路图。图5是示出图1中斗杆缸执行利用自身重量的复合动作时的控制系统的液压回路图。图6是示出图4和图5中斗杆控制杆位移量限制图的图表。图7是示出根据图4和图5中供应至斗杆缸的工作油油量的斗杆控制阀的阀芯位移量的图表。图8是示出以往的斗杆控制阀的孔口面积线图和一些示例性实施例的斗杆控制阀的孔口面积线图的图表。

[0057] 参照图1至图8，工程机械的控制系统可以包括：第一液压泵100；第一驱动器10、第二驱动器20，其分别通过第一液压管路210、第二液压管路220连接至第一液压泵100，且能够利用从第一液压泵100排出的工作油动作；第一控制阀310、第二控制阀320，其分别设置于第一液压管路210、第二液压管路220，且用于分别控制第一驱动器10、第二驱动器20的动作；第一阀芯位移调整阀和第二阀芯位移调整阀420，其将用于与所输入的控制信号成比例地控制第一控制阀310、第二控制阀320的阀芯的位移量的先导信号压力分别供应至所述阀芯；以及控制部500，其用于根据作业人员的操作信号分别向所述第一阀芯位移调整阀和第二阀芯位移调整阀输出所述控制信号来控制第一驱动器10、第二驱动器20的动作。

[0058] 在一些示例性实施例中，所述工程机械可以包括挖掘机、轮式装载机、叉车等。下面对所述工程机械为挖掘机的情况进行说明。然而，可以理解的是，不能因此使一些示例性实施例的控制系统限于用于控制挖掘机，而是还可以实质上相同地适用于轮式装载机、叉车等。

[0059] 所述工程机械可以包括下部行走体、以能够旋回的方式搭载于所述下部行走体上的上部旋回体以及设置于所述上部旋回体的运行室和前作业装置。所述前作业装置可以包括动臂、斗杆以及铲斗。在所述动臂与所述上部框架之间可以设置有用于控制所述动臂的运动的动臂缸。在所述动臂与所述斗杆之间可以设置有用于控制所述斗杆的运动的斗杆缸。另外，在所述斗杆与所述铲斗之间可以设置有用于控制所述铲斗的运动的铲斗缸。随着所述动臂缸、所述斗杆缸以及所述铲斗缸伸长或收缩，所述动臂、所述斗杆以及所述铲斗能够实现多种运动，且所述前作业装置能够执行多种作业。

[0060] 在一些示例性实施例中，第一液压泵100可以通过动力传递装置连接至引擎(未图示)。来自所述引擎的动力可以传递至第一液压泵100。从第一液压泵100排出的工作油可以经由第一控制阀310、第二控制阀320分别分配供应至第一驱动器10、第二驱动器2。

[0061] 具体地，第一控制阀310、第二控制阀320可以通过第一主液压管路200连接至第一液压泵100。第一主液压管路200可以分歧为第一液压管路210、第二液压管路220。

[0062] 第一控制阀310、第二控制阀320可以分别设置于互相并联连接于第一液压泵100的第一液压管路210、第二液压管路220。切换第一控制阀310、第二控制阀320时，从第一液压泵100排出的工作油可以通过第一控制阀310、第二控制阀320分配供应至第一驱动器10、第二驱动器20。

[0063] 虽然未图示，用于控制第三驱动器的动作的辅助控制阀可以设置于连接至第一液压泵100的液压管路，且从第一液压泵100排出的工作油可以通过所述辅助控制阀供应至所述第三驱动器。

[0064] 在一些示例性实施例中，第一驱动器10可以是所述动臂缸，第二驱动器20可以是所述斗杆缸。在这种情况下，第一控制阀310可以是动臂控制阀，第二控制阀320可以是斗杆控制阀。

[0065] 第一控制阀310、即所述动臂控制阀可以通过动臂头液压管路232和动臂杆液压管路234分别与第一驱动器10、即所述动臂缸的动臂头腔12和动臂杆腔14连接。从而，第一控制阀310可以被切换来将从第一液压泵100排出的工作油选择性地供应至动臂头腔12和动臂杆腔14。

[0066] 驱动动臂缸10的工作油可以通过液压回油管路返回至储油槽T。例如，动臂上升动作时，工作油从动臂杆腔14通过动臂杆液压管路234经由第一控制阀310、即所述动臂控制阀向储油槽T排出。

[0067] 第二控制阀320、即所述斗杆控制阀可以通过斗杆头液压管路242和斗杆杆液压管路244分别与第二驱动器、即斗杆缸20的斗杆头腔22和斗杆杆腔24连接。从而，第二控制阀320可以被切换来将从第一液压泵100排出的工作油选择性地供应至斗杆头腔22和斗杆杆腔24。

[0068] 驱动斗杆缸20的工作油可以通过液压回油管路返回至储油槽T。例如，斗杆挖掘动作时来自斗杆杆腔24的工作油可以通过斗杆杆液压管路244经由第二控制阀320、即所述斗杆控制阀分别向储油槽T排出。

[0069] 如图2所示，在一些示例性实施例中，先导泵400可以连接至所述引擎的输出轴，且随着所述输出轴旋转被驱动来排出控制油。例如，所述先导泵可以是齿轮泵。在这种情况下，所述工作油和所述控制油可以包括实质上相同的物质。

[0070] 从先导泵400排出的控制油可以经由第二阀芯位移调整阀420供应至第二控制阀320的阀芯。从先导泵400排出的控制油可以通过控制流路410供应至第二阀芯位移调整阀
420。第二阀芯位移调整阀420可以将用于与所输入的控制信号成比例地控制第二控制阀
320的阀芯的位移量的先导信号压力供应至第二控制阀320的阀芯。

[0071] 例如，一对第二阀芯位移调整阀420可以分别具备于第二控制阀320的阀芯的两侧。从第二阀芯位移调整阀420输出的第一先导信号压力可以选择性地供应至第二控制阀320内的阀芯的两侧，从而切换第二控制阀320。第二阀芯位移调整阀420可以供应具有与所输入的控制信号成比例的大小的先导信号。第二控制阀320内的阀芯的移动可以由所述先导信号压力控制。亦即，可以根据所述先导信号压力的供应方向决定所述阀芯的移动方向，并根据所述先导信号压力的强度决定所述阀芯的位移量。

[0072] 虽然未图示，与第二阀芯位移调整阀420相似地，从先导泵400排出的控制油可以经由所述第一阀芯位移调整阀供应至第一控制阀310的阀芯。从先导泵400排出的控制油可以通过控制流路410供应至所述第一控制阀芯位移调整阀。所述第一阀芯位移调整阀可以将用于与所输入的控制信号比例地控制第一控制阀310的阀芯的位移量的先导信号压力供应至第一控制阀310的阀芯。

[0073] 此外，一对所述第一阀芯位移调整阀可以分别具备于第一控制阀310的阀芯的两侧。从所述第一阀芯位移调整阀输出的先导信号压力可以选择性地供应至第一控制阀310内的阀芯的两侧，从而切换第一控制阀310。所述第一阀芯位移调整阀可以供应具有与所输入的控制信号成比例的大小的先导信号。第一控制阀310内的阀芯的移动可以由先导信号压力控制。亦即，可以根据所述先导信号压力的供应方向决定所述阀芯的移动方向，并根据所述先导信号压力的强度决定所述阀芯的位移量。

[0074] 在一些示例性实施例中，所述工程机械的控制系统可以包括作为具有第一控制阀310、第二控制阀320的组装体的主控阀(Main Control Valve，MCV)。所述主控阀可以是包括控制根据所输入的电信号施加至控制阀内的阀芯的先导工作油的电子比例减压阀(EPPRV)的电子液压式主控阀。所述第一、第二阀芯位移调整阀可以包括电子比例减压阀(EPPRV)。

[0075] 在一些示例性实施例中，控制部500可以从操作部600接收与作业人员的操作量成比例的操作信号，并以对应于所述操作信号的方式分别向所述第一、第二阀芯位移调整阀输出作为所述控制信号的压力指令信号。所述电子比例减压阀可以通过将与所述压力指令信号成比例的二次压力分别输出至对应的所述阀芯，来用电控制信号控制所述阀芯。

[0076] 例如，控制部500可以接收对第一驱动器10的操作信号，例如，接收第一控制杆位移量，并生成对应于所述接收的第一控制杆位移量的控制信号，例如，生成电流来施加至所述第一阀芯位移调整阀。所述第一阀芯位移调整阀可以通过将与所述施加的电流的强度成比例的先导信号压力供应至第一控制阀310的阀芯，来根据所述施加的先导信号压力的强度移动第一控制阀310的阀芯。从而，对第一驱动器10的所述接收的第一控制杆位移量可以以已设定的转换比率转换成第一控制阀310的阀芯位移量。

[0077] 控制部500可以接收对第二驱动器20的操作信号，例如，接收第二控制杆位移量，并生成对应于所述接收的第二控制杆位移量的控制信号，例如，生成电流来施加至第二阀芯位移调整阀420。第二阀芯位移调整阀420可以通过将与所述施加的电流的强度成比例的先导信号压力供应至第二控制阀320的阀芯，来根据所述施加的先导信号压力的强度移动第二控制阀320的阀芯。从而，对第二驱动器20的所述接收的第二控制杆位移量可以以已设定的转换比率转换成第二控制阀320的阀芯位移量。

[0078] 例如，操作部600可以包括控制杆、踏板等。若作业人员操作操作部600，则可以生成对应于所述操作的操作信号。操作部600可以包括测量所述控制杆位移量(或角度)的传感器。操作部600可以输出对应于所述测量的位移量的电压信号或电流信号等信号。控制部500可以接收所述操作信号来以对应于所述操作信号的方式控制所述主控阀，从而使所述第一、第二驱动器工作。

[0079] 在一些示例性实施例中，所述工程机械的控制系统还可以包括：第二液压泵102，其用于向第一驱动器10和第二驱动器20供应工作油；第三控制阀312，其设置于第一驱动器10与第二液压泵102之间的第三液压管路212，且用于控制第一驱动器10的动作；第四控制阀322，其设置于第二驱动器20与第二液压泵102之间的第四液压管路222且用于控制第二驱动器20的动作；以及第三、第四阀芯位移调整阀，其将用于与所输入的控制信号成比例地控制第三控制阀312、第四控制阀322的阀芯的位移量的先导信号压力分别供应至所述阀芯。

[0080] 第二液压泵102可以连接至驱动第一液压泵100的所述引擎。从第二液压泵102排出的工作油可以经由第三控制阀312、第四控制阀322分别分配供应至第一驱动器10、第二驱动器20。

[0081] 具体地，第三控制阀312、第四控制阀322可以通过第二主液压管路202连接至第二液压泵102。第二主液压管路202可以分歧为第三液压管路212、第四液压管路222。

[0082] 第三控制阀312、第四控制阀322可以分别设置于互相并联连接至第二液压泵102的第三液压管路212、第四液压管路222。切换第三控制阀312、第四控制阀322时，从第二液压泵102排出的工作油可以通过第三控制阀312、第四控制阀322分配供应至第一驱动器10、第二驱动器20。

[0083] 虽然未图示，用于控制第四驱动器的动作的辅助控制阀可以设置于连接至第二液压泵102的液压管路，且从第二液压泵102排出的工作油可以通过所述辅助控制阀供应至所述第四驱动器。

[0084] 在一些示例性实施例中，第三控制阀312可以是动臂控制阀，第四控制阀322可以是斗杆控制阀。在斗杆执行复合动作时(例如，斗杆挖掘动作和动臂上升动作)，第二控制阀320可以是斗杆主控制阀，第四控制阀322可以是斗杆合流控制阀。在这种情况下，通过第二控制阀320从斗杆缸20供应的油量可以相对而言比通过第四控制阀322供应的油量多。此外，在动臂执行复合动作时(例如，动臂上升动作和斗杆挖掘动作)，第一控制阀310可以是动臂合流控制阀，第三控制阀312可以是动臂主控制阀。在这种情况下，通过第三控制阀312供应至动臂缸10的油量可以相对而言比通过第一控制阀310供应的油量多。

[0085] 与第二阀芯位移调整阀420相似地，从先导泵400排出的控制油可以经由所述第三、第四阀芯位移调整阀供应至第三控制阀312、第四控制阀322的阀芯。所述第三、第四阀芯位移调整阀可以将用于与所输入的控制信号成比例地控制第三控制阀312、第四控制阀322的阀芯的位移量的先导信号压力分别供应至第三控制阀312、第四控制阀322的所述阀芯。例如，所述第三、第四阀芯位移调整阀可以包括电子比例减压阀(EPPRV)。

[0086] 在一些示例性实施例中，控制部500可以在第二驱动器20执行利用自身重量的单独或复合动作时根据供应至第二驱动器20的工作油油量控制第二控制阀320的阀芯位移量。控制部500可以以与供应至第二驱动器20的工作油油量成比例的方式执行第一控制阀320的出口节流(meter-out)面积控制。

[0087] 如图2所示，控制部500可以包括数据接收部510、计算部520、控制杆位移量转换部530以及输出部540。

[0088] 数据接收部510可以从操作部600接收控制杆位移量。数据接收部510可以接收作为对动臂、斗杆、铲斗以及回转的操作信号的控制杆位移量。例如，数据接收部510可以接收作为对动臂缸的操作信号的动臂控制杆位移量和作为对斗杆缸的操作信号的斗杆控制杆位移量。此外，数据接收部510可以接收液压系统中的各状态值，例如，第一液压泵100、第二液压泵102的压力或所述第一、第二驱动器的压力。例如，数据接收部510可以从压力传感器700接收从第一液压泵100、第二液压泵102排出的工作油的排出压力。

[0089] 计算部520可以从向所述第一、第二驱动器输入的控制杆位移量和所述状态值，例如，从所述第一、第二液压泵的排出压力判断是否执行利用第二驱动器20的自身重量的单独或复合动作，并根据第二驱动器20的动作计算供应至第二驱动器20的工作油油量。

[0090] 与此不同地，计算部520可以测量所述第一、第二驱动器的压力，例如，头侧腔压力和杆侧腔压力，并从这些之间的压力差异中决定所述驱动器的单独或复合动作的执行与否。

[0091] 例如，计算部520在第二驱动器20执行利用自身重量的单独动作的情况下，可以将供应至第二驱动器20的工作油油量设定为最大油量，在第二驱动器20与第一驱动器10一同执行复合动作的情况下，可以分别计算与控制杆操作量成比例地分配至第一驱动器10、第二驱动器20的工作油油量值。

[0092] 控制杆位移量转换部530可以根据所述计算的工作油油量将对第二驱动器20输入的控制杆位移量转换成二次控制杆位移量。控制杆位移量转换部530在第二驱动器20的利用自身重量的动作时，可以利用位移量限制图从对第二驱动器20输入的控制杆位移量转换成二次控制杆位移量。所述输入的控制杆位移量可以以根据所述位移量限制图中存储的待分配的工作油油量的已设定的比率转换成所述二次控制杆位移量。

[0093] 输出部540可以输出用于与所述调整的(限制的)二次控制杆位移量成比例地控制所述先导信号压力的强度的所述控制信号。输出部540可以生成与所述调整的二次控制杆位移量成比例的电流来施加至第二阀芯位移调整阀420。第二阀芯位移调整阀420可以通过将与所述施加的电流的强度成比例的先导信号压力供应至第二控制阀320的阀芯，来根据所述施加的先导信号压力的强度移动第二控制阀320的阀芯。

[0094] 如图4所示，在斗杆缸20执行利用自身重量的单独动作(斗杆挖掘动作)时，斗杆缸20可以从第一液压泵100、第二液压泵102中接受最大工作油油量(例如，工作油油量的
100％)的供应。在这种情况下，来自第一液压泵100的工作油(例如，工作油油量的50％)可以通过第二控制阀320供应至斗杆缸20，来自第二液压泵102的工作油(例如，工作油油量的
50％)可以通过第四控制阀322供应至斗杆缸20。

[0095] 如图5所示，在斗杆缸20执行利用自身重量的复合动作(斗杆挖掘动作和动臂上升动作)时，斗杆缸20可以从第一液压泵100、第二液压泵102接受已设定的工作油油量(例如，工作油油量的50％)的供应，动臂缸10可以从第一液压泵100、第二液压泵102接受已设定的工作油油量(例如，工作油油量的50％)的供应。在这种情况下，来自第一液压泵100的工作油(例如，工作油油量的40％)可以通过第二控制阀320供应至斗杆缸20，来自第二液压泵102的工作油(例如，工作油油量的10％)可以通过第四控制阀322供应至斗杆缸20。此外，来自第一液压泵100的工作油(例如，工作油油量的10％)可以通过第一控制阀310供应至动臂缸10，来自第二液压泵102的工作油(例如，工作油油量的40％)可以通过第三控制阀312供应至动臂缸10。

[0096] 如图6所示，所输入的斗杆控制杆位移量可以以根据位移量限制图中存储的待分配至斗杆缸20的工作油油量的已设定的比率转换成二次控制杆位移量。在斗杆缸20执行利用自身重量的单独动作(斗杆挖掘动作)时(A)，所输入的斗杆控制杆位移量(0～100％)可以映射为二次斗杆控制杆位移量(0～100％)。在斗杆缸20执行利用自身重量的复合动作(斗杆挖掘动作和动臂上升动作)时(B)，所示输入的斗杆控制杆位移量(0～100％)可以映射为二次斗杆控制杆位移量(0～P％)。相对于所述输入的斗杆控制杆位移量的所述二次斗杆控制杆位移量的减少率可以与所述计算的工作油油量的大小成比例。亦即，可以以供应至斗杆缸20的工作油油量越减少，所述二次斗杆控制杆位移量越减小的方式转换。

[0097] 如图7所示，可以根据分配至斗杆缸20的工作油油量调整斗杆控制阀320的阀芯位移量。在斗杆缸20执行利用自身重量的单独动作(斗杆挖掘动作)时(A)，可以根据供应至斗杆缸20的工作油油量(MAX)调整相对于斗杆控制杆位移量的斗杆控制阀320的阀芯位移量(最大容许值的100％)。在斗杆缸20执行利用自身重量的复合动作(斗杆挖掘动作和动臂上升动作)时(B)，可以以随着供应至斗杆缸20的工作油油量减少，相对于斗杆控制杆位移量的斗杆控制阀320的阀芯位移量的最大容许值也减少的方式调整。

[0098] 如图8所示，以往的斗杆控制阀320的孔口面积线图(用虚线图示的图表)为防止空化可以以最小供应油量为基准设计。一些示例性实施例的斗杆控制阀320的孔口面积线图(用实线图示的图表)可以以最大供应油量为基准设计。从而，一些示例性实施例的斗杆控制阀的孔口面积线图可以具有大于以往的孔口面积线图的值。

[0099] 如上所述，所述工程机械的控制系统可以包括用于控制第一、第二驱动器的动作的第一、第二控制阀和包括根据所输入的电信号控制施加至所述第一、第二控制阀内的阀芯的先导工作油的电子比例减压阀的电子液压式主控阀。所述工程机械的控制系统在所述第一驱动器执行利用自身重量的单独或复合动作时，可以以与供应至所述第一驱动器的工作油油量成比例的方式执行所述第一控制阀的出口节流(meter-out)控制。

[0100] 从而，可以防止现有的孔口结构中因小孔口面积的负荷作业时的压力损失，且基于供应至驱动器的工作油油量将孔口面积线图设计为最大，并与复合动作时所减少的工作油油量成比例地控制出口节流面积，从而可以防止复合动作时因所述减少的工作油油量发生空化(cavitation)。此外，由于控制为在挖掘作业等负荷作业时使出口节流面积增大，可以减少背压来改善燃油效率。

[0101] 所述工程机械的控制系统对利用自身重量动作的斗杆挖掘动作时控制斗杆控制阀的情况进行了说明，但不限于此，可以理解是，在利用自身重量动作的动臂下降，铲斗挖掘等情况中也可以与此实质上相同地适用。

[0102] 下面利用图1和图2的控制系统对控制工程机械的方法进行说明。

[0103] 图9是示出一些示例性实施例的工程机械的控制方法的顺序图。

[0104] 参照图1、图2和图9，可以接收对第一驱动器10、第二驱动器20的作业人员的操作信号和第一液压泵100、第二液压泵102的排出压力(S100)。

[0105] 在一些示例性实施例中，可以通过操作部600接收对第一驱动器10、第二驱动器20的操作信号。可以接收作为对动臂缸的操作信号的动臂控制杆位移量和作为对斗杆缸的操作信号的斗杆控制杆位移量。此外，可以接收第一液压泵100和第二液压泵102的压力。与此不同地，可以接收所述动臂缸和所述斗杆缸的压力。

[0106] 接着，可以判断是否执行第二驱动器20的利用自身重量的单独或复合动作(S110、S120)，并根据第二驱动器20的动作计算供应至第二驱动器20的工作油油量(S130、S132)。

[0107] 可以从对第一驱动器10、第二驱动器20输入的控制杆位移量和第一液压泵100、第二液压泵102的排出压力中判断是否执行利用第二驱动器20的自身重量的单独或复合动作，并根据第二驱动器20的动作计算供应至第二驱动器20的工作油油量。

[0108] 在第二驱动器20执行利用自身重量的单独动作的情况下，可以将供应至第二驱动器20的工作油油量设定为已设定的油量值(例如，最大油量值)，在第二驱动器20与第一驱动器10一同执行复合动作的情况下，可以分别计算与控制杆操作量成比例地分配至第一驱动器10、第二驱动器20的工作油油量值。

[0109] 例如，在斗杆缸20执行利用自身重量的单独动作(斗杆挖掘动作)时，斗杆缸20可以从第一液压泵100、第二液压泵102接受最大工作油油量(例如，工作油油量的100％)的供应。在斗杆缸20执行利用自身重量的复合动作(斗杆挖掘动作和动臂上升动作)时，斗杆缸20可以从第一液压泵100、第二液压泵102接受已设定的工作油油量(例如，工作油油量的
50％)的供应，动臂缸10可以从第一液压泵100、第二液压泵102接受已设定的工作油油量(例如，工作油油量的50％)的供应。

[0110] 之后，可以根据所述计算的工作油油量调整第二控制阀320的阀芯位移量(S140)，并生成与所述调整的阀芯位移量成比例的电流来施加至第二阀芯位移调整阀420(S150)。一方面，在第二驱动器20未在执行利用自身重量的动作的情况下，可以根据控制杆操作量计算阀芯位移量(S142)，并生成与所述计算的阀芯位移量成比例的电流来施加至第二阀芯位移调整阀420(S150)。

[0111] 第二驱动器20的利用自身重量的动作时，可以利用位移量限制图从对第二驱动器20输入的控制杆位移量转换成二次控制杆位移量。所述输入的控制杆位移量可以以根据所述位移量限制图中存储的待分配的工作油油量的已设定的比率转换成所述二次控制杆位移量。

[0112] 例如，在斗杆缸20执行利用自身重量的单独动作(斗杆挖掘动作)时，所输入的斗杆控制杆位移量(0～100％)可以映射为二次斗杆控制杆位移量(0～100％)。在斗杆缸20执行利用自身重量的复合动作(斗杆挖掘动作和动臂上升动作)时，所输入的斗杆控制杆位移量(0～100％)可以映射为二次斗杆控制杆位移量(0～P％)。相对于所述输入的斗杆控制杆位移量的所述二次斗杆控制杆位移量的减少率可以与所述计算的工作油油量的大小成比例。亦即，可以以供应至斗杆缸20的工作油油量越减少，所述二次斗杆控制杆位移量越变小的方式转换。

[0113] 与所述调整的二次控制杆位移量成比例的电流可以作为控制信号施加至第二阀芯位移调整阀420。第二阀芯位移调整阀420可以通过将与所述施加的电流的强度成比例的先导信号压力供应至第二控制阀320的阀芯，来根据所述施加的先导信号压力的强度移动第二控制阀320的阀芯。

[0114] 例如，可以根据分配至斗杆缸20的工作油油量调整斗杆控制阀320的阀芯位移量。在斗杆缸20执行利用自身重量的单独动作(斗杆挖掘动作)时，斗杆控制阀320的阀芯位移量可以被设定为最大容许值的100％。在斗杆缸20执行利用自身重量的复合动作(斗杆挖掘动作和动臂上升动作)时，可以以使斗杆控制阀320的阀芯位移量的最大容许值减少的方式调整。

[0115] 在斗杆缸20的利用自身重量的动作时的斗杆控制阀320的孔口面积可以根据供应至至斗杆缸20的工作油油量控制。可以控制为斗杆缸20的单独动作时(A)的斗杆控制阀320具有第一孔口面积，斗杆缸20的复合动作时(B)的斗杆控制阀320具有小于所述第一孔口面积的第二孔口面积。

[0116] 从而，在第二驱动器20执行利用自身重量的单独或复合动作时，可以以与供应至第二驱动器20的工作油油量成比例的方式执行第二控制阀320的出口节流(meter-out)面积控制。

[0117] 尽管上面参照本发明的一些实施例进行了说明，可以理解的是，本领域的一般的技术人员可以在不脱离下面的权利要求书中记载的本发明的思想和范围的前提下对本发明实施多种修改和变更。