浅谈工程机械电子节能控制技术

修玲芳

（山东鼎安检测技术有限公司，山东 济南 250032）

随着科技水平的迅速发展，特别是在社会注重资源节约的当下，操作舒适性和能耗降低以及操作舒适性在现代工程机械中重视度越来越高，并要求工程机械设备也要做到节能化以适应当代的生产要求[1]。当前，工程机械对作业性能和操作简便性以及消耗能量低的要求一直在升高，机械工程在国内实现能量控制性和动力传动链中的优化记忆方面有很大的进步，但与世界先进水平还是有一定的差距，我们需要重视怎样将工程机械电子节能控制技术上升到部分能量最佳化。事实证明电子节能控制技术对实现节省工程机械能耗有着特别重要的推动性作用，它是基于广义概念下的工程机械电子节能控制技术，本文围绕工程机械电子节能控制技术的发展应用展开粗浅的探析，以期为打破传统的节能控制技术以及达到更完善的节能效果做一定理论的铺垫[2]。

1 广义节能概论

1.1 功率流程

输出有效功率实际上就是工程机械电子节能，对外负载做有效功是其最终目的，输出功率在工程机械中主要通过将支流中不同的功率以及对功率进行有效的传输和配合的方式来增强，对于工程机械功率流程的剖析是分析节能的关键[3]。我们分析工程机械功率流控制方面的问题主要是根据柴油机的工作方式，图1是以柴油机为例的对工程机械典型功率流的分析，本质上是把不同的能量形式在工程机械工作过程中进行转换，工程机械如果以柴油机为动力，柴油的化学能是其转化为机械能的动力的来源，目前改善柴油机的动力特性和能耗特性可以通过全程调速或电控喷油等控制技术[4]。能量的供需方分别是柴油机和液压泵，柴油机输出的机械能被液压汞吸收，同时将机械能转化为液压能，为了改善其供需之间的关系，通常对二者采用转速感应控制等，从而进一步完善能耗和动力特性在二者中的联和[5]。液压能被液压泵传送出来然后被液压阀吸收，相对应的运行结构会接收节液压系统通过调节而产生的的流量、压力和方向，大多数为使各运行结构可以协同作业的目的会通过控制可变流量的方式[2]。在液压阀的控制系统中，油缸或马达会吸收液压阀输出的液压能，同时机械能被输出； 执行元件输出的机械能转换成负载做功，而它的有效做工最终成为执行元件对外负载的有效功率[6]。

图1 工程机械典型功率流图

1.2 节能理念

对于工程机械来说，广义的节能主要是指作业效率和动态匹配、不同功率流以及工作效率四大性能之间的有效配合[3]。对其所有能量进行传输与改变的作用在于对外界做有用功，因为一般都是由几个共同协作的运行结构组成机械电子工程，所以对有效功率输出有影响的因素有：不同功率表之间的相互配合以及其传递的过程，单位时间内，工程机械所完成的工作量即为作业效率，而对于节能型的比较，必须建立在基于相同功率的前提下[7]。

1.3 节能控制系统

为建立更加完善的工程机械电子节能控制系统，在工程机械施工过程中，为了实现广义节能意义下的节能控制，分析研究整个工程机械运作系统进行非常有必要。为实现最优化的节能控制，同时还需要将整个运行系统作为研究对象，将传统节能控制技术、作业效率以及多执行机构的协同控制统一在共同的节能目标下[5]。

2 节能控制技术

传统的节能控制技术在改善局部上已有一定的成果，接下来我们应构建全新的工程机械功率节能控制体系，我们就要对一些技术实施突破，如通过以下几点对传统的节能控制技术进行改善：对作业模式要选择识别技术，建立相对应的功率动态配置系统的操作方式；对固定功率的配置进行提升，实现分工况的柔性参数的动态功率匹配；明确驾驶员的操作目的，基于操作模式建立作业效率管理系统等以至于取得更好的节能效果[1]。

2.1 全电控的功率控制系统

对于机械系统工程来说，目前想要达到更完善的节能效果唯有打破传统节能控制技术，电控喷油柴油机和电比例控制阀综合以及电比例液压汞构建成全电控的传动系统[6]，因为电控所采用的转换原件和功率输出装置，所以其硬件功能可以达到最小化，同时硬件的合适范围也大幅度增强，如若想实现工程机械的动态功率配置，就必须通过打破传统的节能控制技术，同时还可以实现智能控制的高级化，感知的深入化。

2.2 分布式节能控制技术

对于全电控的功率系统，特别是建设完成全电控液压控制系统，需要高速度的信息传输，尤其是全电控液压系统之后，实现节能控制系统的长远发展目标可以通过解决液压系统中存在的压力信息问题[8]。

仅凭现阶段的工程机械的控制器械的技术条件不能够及时处理压力信息的方法，应该对专门的液压阀控制设备和发动机控制设备以及液压泵控制设备进行开发以实现对数据处理速度的要求，建立总线的分布式控制系统可以通过系统的总线与每个控制设备相连。

利用发动机工作时的数据和用户的指令进行发动机喷油量的控制发动机的控制设备，同时总线接收到相关数据，其它控制器的控制指令被传回总线；通过泵出口的压力信息对其接收信息的过程进行调节液压泵控制设备，同时总线接收相关数据，然后从总线上接收其它控制器的控制指令；操作者将指令传达到液压阀控制器，通过指令控制液压阀，同时总线接收到相关数据，进而接收其它控制设备的控制指令于总线上，系统处理控制信息以及传输信息的速度的提高可以通过总线的分布式控制系统[2]。

2.3 全局节能控制技术

节能技术在发展道路上不停的开发创新，全局技能对机械工作性能的进一步增强，能耗的进一步降低而言有着至关重要的影响意义。将整机以及外界负载作为分析主体，从而构建广义概念下的全局节能控制系统，进而更好地实现它[9]。

全局节能控制目标可以分解为传统节能和作业效率以及协同作业目标，每个目标又可以分为系统节能目标和部件节能目标以及元件节能目标，其特点是保持各个结构控制目标一致，实现节能的全局面和科学有效性的控制，将最终目标定位于整体结构节能； 节能目标是作业高效和经济性的统一； 评价体系指标合理化并具有说服力[10]。

总而言之，若要更创新的电子节能控制系统工作实现，就要将传统性的电子控制系统存在的不足进行改进，不同工程机械情况的柔性参数的动态功率配置可以通过电子节能控制技术实现，构建操作方式的工作效率管理系统和工作效率方式的动态功率配置系统，从而为工程机械电子节能控制技术的构建路上扩展更多的可能性，希望能够为工程机械节能技术指明方向，进而有效引导现代工业节能技术的发展。