液壓挖掘機的節(jié)能控制技術未來發(fā)展趨勢
在液壓挖掘機領域，節(jié)能控制的目的不僅僅是提高燃油利用率，更重要的意義在于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(tǒng)，15％左右的故障來自發(fā)動機。采用節(jié)能技術后，可以提高發(fā)動機功率的利用率，減少液壓系統(tǒng)功率損失，使動力系統(tǒng)與負載所需功率更好地匹配，降低了發(fā)動機和液壓元件的工作強度，提高了設備在使用中的可靠性。
從國內(nèi)外發(fā)展狀況來看，液壓挖掘機的節(jié)能控制有以下發(fā)展趨勢：
1）電液比例控制智能化
電液比例控制在80年代初就開始應用于工程機械，到目前已經(jīng)在液壓挖掘機上得到了大量應用。電液比例技術用于工程機械，可以省去復雜、龐大的液壓信號傳遞管路，用電信號傳遞液壓參數(shù)，不但能加快系統(tǒng)響應，而且使整個挖掘機動力系統(tǒng)控制更方便、靈活。進入90年代后，隨著計算機技術的發(fā)展，電液比例控制更進一步“智能化”，電液比例泵和比例閥的應用日益增多，從而出現(xiàn)了“智能化液壓挖掘機”。這種智能化主要體現(xiàn)在以下幾個方面。首先，計算機能夠自動監(jiān)測液壓系統(tǒng)和柴油機的運行參數(shù)，如壓力、柴油機轉(zhuǎn)速等，并能根據(jù)這些參數(shù)自動控制整個挖掘機動力系統(tǒng)運行在高效節(jié)能狀態(tài)。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(zhì)量卻能夠得到大幅度提高。第三，能夠根據(jù)監(jiān)測到的運行參數(shù)進行故障診斷，便于挖掘機的維護。這些功能的出現(xiàn)，使挖掘機性能得以大幅度提高。
2）柴油機電噴控制
在傳統(tǒng)的機械調(diào)速柴油機上，噴油泵的循環(huán)供油量、噴油提前角等都受到轉(zhuǎn)速影響，使柴油機性能難以進一步提高。在柴油機上應用電噴控制后，可以使泵的循環(huán)供油量和噴油提前角不再受轉(zhuǎn)速的影響，從而使挖掘機能夠一直工作在最佳狀態(tài)，而且加快了響應速度。開發(fā)柴油機電噴控制器是提高挖掘機節(jié)能性的一個重要環(huán)節(jié)。
3）負荷傳感控制將繼續(xù)發(fā)展
負荷傳感控制從20世紀70年代開始興起，各工程機械液壓件生產(chǎn)廠商紛紛推出了一系列有關產(chǎn)品。這種系統(tǒng)具有良好的節(jié)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(xiàn)進一步推動了負荷傳感技術在挖掘機上的應用，使挖掘機操縱性進一步提高，解決了西方國家由于熟練司機的缺乏而帶來的問題。因此，負荷傳感控制挖掘機在發(fā)達國家的需求將會進一步上升。
4）六通多路閥繼續(xù)存在
盡管采用四通閥的負荷傳感系統(tǒng)能提供精確操作，但并非所有場合都需要精確操作，而且熟練司機也能用非負荷傳感系統(tǒng)挖掘機完成精確操作。更重要的是，負荷傳感系統(tǒng)價格較高，限制了它在發(fā)展中國家的應用。目前，世界上許多著名的挖掘機生產(chǎn)廠商，其產(chǎn)品中既有使用四通閥的負荷傳感控制挖掘機，也有使用六通閥液壓系統(tǒng)如正流量、負流量控制的挖掘機。成熟的制造技術和低廉的價格將會使六通多路閥繼續(xù)發(fā)揮作用。
5）進一步改進閥控節(jié)能控制
在采用六通多路閥的液壓系統(tǒng)中，仍然有許多可以改進的地方，如操縱性、節(jié)能性等，至今國外各挖掘機生產(chǎn)廠仍在研究。
6）多功能組合
為提高挖掘機性能，各種節(jié)能措施的結(jié)合將更加廣泛。在以往的系統(tǒng)中，液壓泵上已經(jīng)集成有多種功能，但由于各種條件的限制，一般不超過三種。如液壓泵中，就集成有壓力切斷、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，也都集成有多種功能。隨著液壓技術的發(fā)展，有可能在泵上集成更多的功能。
7）可變參數(shù)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(tǒng)內(nèi)部一些控制元件的設定參數(shù)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(chǎn)的EX系列挖掘機上，負荷傳感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(tǒng)中，將會有更多的控制參數(shù)可以調(diào)節(jié)，從而使挖掘機工作效率更高、操縱更容易。
8）泵—發(fā)動機匹配控制將進一步“智能化”
借助計算機控制技術，泵與發(fā)動機的匹配控制將進一步實現(xiàn)“智能化”，兩者之間的結(jié)合將更密切，實現(xiàn)一體化控制。在這種控制中，控制器能根據(jù)工作狀況的變化，自動對液壓泵和發(fā)動機進行調(diào)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。
9）現(xiàn)場總線技術和嵌入式系統(tǒng)將大量應用
隨著液壓挖掘機“智能化”程度的提高，各種傳感器、控制器將遍布挖掘機各處，這將導致挖掘機內(nèi)部充斥各種導線、接頭，使控制系統(tǒng)變得復雜、可靠性降低。解決這一問題的方法是采用現(xiàn)場總線，用一條串行線將所有的傳感器、控制器和執(zhí)行器連接起來，在保證系統(tǒng)具有強大功能的同時，具有簡單的結(jié)構(gòu)和高可靠性。目前，在行走機械領域，已經(jīng)有了這樣一種現(xiàn)場總線，稱為CAN總線，但還未在挖掘機上得到普遍應用。電子技術的發(fā)展使控制芯片的體積更小，功能更強，在挖掘機上幾乎不占任何空間，能完全嵌入到各種部件內(nèi)部，這也是將來挖掘機控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。