一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器

《一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器》是北汽福田汽車股份有限公司於2012年12月24日申請的發明專利，該專利的公布號為CN103062027A，專利公布日是2013年4月24日，該專利申請號為2012105686475，發明人是韓術亭、苗坤林、李勛文、張華、譚碧峰、王澤堂、胡智、劉明清。

《一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器》公開了一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器（80），該方法包括：獲取發動機（10）的轉速和輸出扭矩；判斷代表所述轉速和輸出扭矩的工作點是否位於節能區域內；在所述工作點不位於所述節能區域內的情況下，調整所述發動機（10）的轉速和輸出扭矩以使得所述工作點位於所述節能區域內；其中，所述節能區域是基於所述發動機（10）的油耗特性定義的。

2020年7月14日，《一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器》獲得第二十一屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器
• 公布號：CN103062027A
• 地址：北京市昌平區沙河鎮沙陽路
• 公布日：2013年4月24日
• 發明人：韓術亭、苗坤林、李勛文、張華、譚碧峰、王澤堂、胡智、劉明清
• 申請號：2012105686475
• Int. Cl.：F04B49/06(2006.01)I
• 申請日：2012年12月24日
• 專利代理機構：北京潤平智慧財產權代理有限公司
• 申請人：北汽福田汽車股份有限公司
• 代理人：肖冰濱；南毅寧
• 類別：發明專利

專利背景

截至2012年12月，傳統的混凝土泵送的常規控制方式主要有以下幾種。第一種是發動機轉速恆定，預設設定檔位對應主油泵排量，即各個檔位對應一定的主油泵排量，工作中對主油泵排量不再進行調整。第二種是預設設定檔位對應的發動機轉速以及主油泵排量，即各個檔位對應一定的發動機轉速以及主油泵的排量，工作中不再進行調整。第三種是通過試驗方式獲取一定的節能數據並將數據存儲至混凝土泵送機械控制器內部。混凝土泵送機械工作時根據當時負載情況，讀取節能數據進而對混凝土泵送機械發動機轉速和主油泵排量進行調節。

上述第一種方法是發動機轉速恆定。為了適應高負荷使用要求，因此發動機轉速不能設定的過低。在較低負荷使用情況下，發動機負荷率匹配極不合理，費油現象嚴重。

第二種方法由於混凝土泵送機械工作情況複雜，負載情況多變，各檔位始終使用恆定轉速以及恆定主油泵排量，無法滿足不斷變化的工作需求，發動機最終不具有節能效果。

第三種方法雖然採用試驗的方式獲得一定的節能數據，但是由於混凝土泵送機械自身製造存在差異性，另外節能數據是由試驗獲得的，自身就存在一定的誤差，並不能代表普遍規律。混凝土泵送機械使用工況複雜多變，不可能將所有情況全部利用實現來完善，因此，這種方法實現的節能效果有限。

發明內容

專利目的

《一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器》的目的是提供一種能夠有效匹配發動機負荷率使發動機工作在最佳油耗區的控制方法和控制器。

技術方案

《一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器》的一個方面提供一種用於混凝土泵送機械的控制方法，該方法包括：獲取發動機的轉速和輸出扭矩；判斷代表所述轉速和輸出扭矩的工作點是否位於節能區域內；在所述工作點不位於所述節能區域內的情況下，調整所述發動機的轉速和輸出扭矩以使得所述工作點位於所述節能區域內；其中，所述節能區域是基於所述發動機的油耗特性定義的。

《一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器》的另一個方面提供一種用於混凝土泵送機械的控制器，該控制器包括：獲取裝置，用於獲取發動機的轉速和輸出扭矩；判斷裝置，用於判斷代表所述轉速和輸出扭矩的工作點是否位於節能區域內；調整裝置，用於在所述工作點不位於所述節能區域內的情況下，調整所述發動機的轉速和輸出扭矩以使得所述工作點位於所述節能區域內；其中，所述節能區域是基於所述發動機的油耗特性定義的。

改善效果

《一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器》可以有效匹配發動機負荷率，使發動機工作在最佳油耗區，從而實現降低混凝土泵送機械發動機油耗的目的。

附圖說明

圖1是典型混凝土泵送機械動力傳動原理圖；

圖1

圖2是典型混凝土泵送機械控制系統框圖；

圖2

圖3是示例的發動機油耗圖，其中定義了過載區域、高負荷率區域、節能區域以及低負荷率區域；

圖3

圖4是《一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器》的實施方式提供的用於混凝土泵送機械的發動機節能控制方法的流程圖；

圖4

圖5是《一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器》的另一個實施方式提供的用於混凝土泵送機械的發動機節能控制方法的流程圖。

圖5

技術領域

《一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器》涉及混凝土泵送領域，具體地，涉及一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器。

權利要求

1、一種用於混凝土泵送機械的控制方法，該方法包括：獲取發動機（10）的轉速和輸出扭矩；判斷代表所述轉速和輸出扭矩的工作點是否位於節能區域內；在所述工作點不位於所述節能區域內的情況下，調整所述發動機（10）的轉速和輸出扭矩以使得所述工作點位於所述節能區域內；其中，所述節能區域是在所述發動機（10）的油耗圖中的油耗特性曲線中選定的，位於節能區域上邊緣（b）和節能區域下邊緣（c）之間，其中發動機油耗圖的橫坐標為發動機轉速，縱坐標為發動機輸出扭矩。

2、根據權利要求1所述的方法，其中，所述節能區域是進一步基於所述發動機（10）的負荷率和發動機（10）轉速範圍定義的，所述負荷率被定義為發動機（10）當前轉速下的實際輸出扭矩與發動機（10）當前轉速下的最大扭矩的比值。

3、根據權利要求2所述的方法，其中，通過調整與發動機（10）相關聯的主油泵（40）的輸出排量來調整所述輸出扭矩。

4、根據權利要求3所述的方法，其中，基於所述發動機（10）的負荷率和發動機（10）轉速範圍還定義所述節能區域之外的過載區域、高負荷率區域以及低負荷率區域；所述過載區域是指發動機油耗圖中發動機外特性曲線（a）之外的區域；所述高負荷率區域是指發動機油耗圖中節能區域上邊緣（b）與發動機外特性曲線（a）之間的區域；所述低負荷率區域是指發動機油耗圖中節能區域下邊緣（c）之外的區域。

5、根據權利要求4所述的方法，其中，調整所述發動機（10）的轉速和輸出扭矩包括以下中的至少一項：在判斷所述工作點位於所述過載區域內的情況下，減小所述主油泵（40）的輸出排量以使所述工作點進入所述節能區域或者所述高負荷率區域；在判斷所述工作點位於所述高負荷率區域內的情況下，增大所述發動機（10）的轉速，並減小所述主油泵（40）的輸出排量；以及在判斷所述工作點位於所述低負荷率區域內的情況下，減小所述發動機（10）的轉速，並增大所述主油泵（40）的輸出排量。

6、根據權利要求5所述的方法，其中，所述發動機（10）轉速的增大倍數與所述主油泵（40）的輸出排量的減小倍數相同；和/或所述發動機（10）轉速的減小倍數與所述主油泵（40）的輸出排量的增大倍數相同。

7、根據權利要求5所述的方法，其中，在所述發動機（10）的轉速增大到設定最大轉速時所述工作點還沒有位於所述節能區域內的情況下，將所述發動機（10）的轉速保持在所述設定最大轉速，繼續減小所述主油泵（40）的輸出排量；或在所述發動機（10）的轉速減小到設定最小轉速時所述工作點還沒有位於所述節能區域內的情況下，將所述發動機（10）的轉速保持在所述設定最小轉速，繼續增大所述主油泵（40）的輸出排量。

8、根據權利要求5所述的方法，其中，在所述發動機（10）的轉速增大到設定最大轉速時所述工作點還沒有位於所述節能區域內的情況下，將所述發動機（10）的轉速保持在所述設定最大轉速，將所述主油泵（40）的輸出排量減小到第一目標排量，該第一目標排量滿足開始增大所述發動機（10）的轉速時的發動機（10）轉速與設定最大轉速的比值等於該第一目標排量與開始減小主油泵（40）的輸出排量時的主油泵（40）的輸出排量的比值；或在所述發動機（10）的轉速減小到設定最小轉速時所述工作點還沒有位於所述節能區域內的情況下，將所述發動機（10）的轉速保持在所述設定最小轉速，將所述主油泵（40）的輸出排量增大到第二目標排量，該第二目標排量滿足開始減小所述發動機（10）的轉速時的發動機（10）轉速與所述設定最小轉速的比值等於該第二目標排量與開始增大所述主油泵（40）的輸出排量時的主油泵（40）的輸出排量的比值。

9、根據權利要求8所述的方法，其中，在所述主油泵（40）的輸出排量減小到所述第一目標排量時所述工作點沒有位於所述節能區域的情況下，將所述主油泵（40）的輸出排量保持在該第一目標排量，或繼續減小所述主油泵（40）的輸出排量以使所述工作點進入所述節能區域。

10、一種用於混凝土泵送機械的控制器（80），其特徵在於，該控制器（80）包括：獲取裝置，用於獲取發動機（10）的轉速和輸出扭矩；判斷裝置，用於判斷代表所述轉速和輸出扭矩的工作點是否位於節能區域內；調整裝置，用於在所述工作點不位於所述節能區域內的情況下，調整所述發動機（10）的轉速和輸出扭矩以使得所述工作點位於所述節能區域內；其中，所述節能區域是在所述發動機（10）的油耗圖的油耗特性曲線中選定的，位於節能區域上邊緣（b）和節能區域下邊緣（c）之間，其中發動機油耗圖的橫坐標為發動機轉速，縱坐標為發動機輸出扭矩。

11、根據權利要求10所述的控制器（80），其中，所述發動機（10）的油耗特性被表示為發動機油耗圖中的油耗特性曲線。

12、根據權利要求10所述的控制器（80），其中，所述節能區域是進一步基於所述發動機（10）的負荷率和發動機（10）轉速範圍定義的，所述負荷率被定義為發動機（10）當前轉速下的實際輸出扭矩與發動機（10）當前轉速下的最大扭矩的比值。

13、根據權利要求12所述的控制器（80），其中，所述輸出扭矩是通過調整與發動機（10）相關聯的主油泵（40）的輸出排量來調整的。

14、根據權利要求13所述的控制器（80），其中，基於所述發動機（10）的負荷率和發動機（10）的轉速範圍還定義所述節能區域之外的過載區域、高負荷率區域以及低負荷率區域；所述過載區域是指發動機油耗圖中發動機外特性曲線（a）以上的區域；所述高負荷率區域是指發動機油耗圖中節能區域上邊緣（b）與發動機外特性曲線（a）之間的區域；所述低負荷率區域是指發動機油耗圖中節能區域下邊緣（c）以下的區域。

15、根據權利要求14所述的控制器（80），其中，所述調整裝置用於執行以下中的至少一者：在判斷所述工作點位於所述過載區域內的情況下，減小所述主油泵（40）的輸出排量以使所述工作點進入所述節能區域或所述高負荷率區域；在判斷所述工作點位於所述高負荷率區域內的情況下，增大所述發動機（10）的轉速，並減小所述主油泵（40）的輸出排量；以及在判斷所述工作點位於所述低負荷率區域內的情況下，減小所述發動機（10）的轉速，並增大所述主油泵（40）的輸出排量。

16、根據權利要求15所述的控制器（80），其中，所述發動機（10）轉速的增大倍數與所述主油泵（40）的輸出排量的減小倍數相同；和/或所述發動機（10）轉速的減小倍數與所述主油泵（40）的輸出排量的增大倍數相同。

17、根據權利要求15所述的控制器（80），其中，所述調整裝置進一步用於：在所述發動機（10）的轉速增大到設定最大轉速時所述工作點還沒有位於所述節能區域內的情況下，將所述發動機（10）的轉速保持在所述設定最大轉速，繼續減小所述主油泵（40）的輸出排量；或在所述發動機（10）的轉速減小到設定最小轉速時所述工作點還沒有位於所述節能區域內的情況下，將所述發動機（10）的轉速保持在所述設定最小轉速，繼續增大所述主油泵（40）的輸出排量。

18、根據權利要求15所述的控制器（80），其中，所述調整裝置進一步用於：在所述發動機（10）的轉速增大到所述設定最大轉速時所述工作點還沒有位於所述節能區域內的情況下，將所述發動機（10）的轉速保持在所述設定最大轉速，將所述主油泵（40）的輸出排量減小到第一目標排量，該第一目標排量滿足開始增大所述發動機（10）的轉速時的發動機（10）轉速與所述設定最大轉速的比值等於該第一目標排量與開始減小主油泵40的輸出排量時的主油泵40的輸出排量的比值；或在所述發動機（10）的轉速減小到所述設定最小轉速時所述工作點還沒有位於所述節能區域內的情況下，將所述發動機（10）的轉速保持在所述設定最小轉速，將所述主油泵（40）的輸出排量增大到第二目標排量，該第二目標排量滿足開始減小所述發動機（10）的轉速時的發動機（10）轉速與所述設定最小轉速的比值等於該第二目標排量與開始增大所述主油泵（40）的輸出排量時的主油泵（40）的輸出排量的比值。

19、根據權利要求18所述的控制器（80），其中，所述調整裝置進一步用於：在所述主油泵（40）的輸出排量減小到所述第一目標排量時所述工作點沒有位於所述節能區域的情況下，將所述主油泵（40）的輸出排量保持在該第一目標排量，或繼續減小所述主油泵（40）的輸出排量以使所述工作點進入所述節能區域。

實施方式

如圖1所示，典型的混凝土泵送機械的發動機10通過變速箱20、分動箱30帶動主油泵40工作，主油泵40輸出高壓油（負載60）推動主油缸50進行往復運動，主油缸50推動活塞輸出混凝土。

圖2示出了典型混凝土泵送機械控制系統框圖。如圖2所示，發動機ECU70通過發動機10內部感測裝置將發動機10的轉速和負荷率反饋至控制器80。可替換地，ECU70也可以反饋發動機10的轉速和輸出扭矩。控制器80通過傳送控制電流（例如PWM電流）調節斜盤角度（或稱開度）來調節主油泵40排量。控制器80還可以經由ECU70傳送控制發動機10轉速的信號來調節發動機10的轉速。例外，壓力感測器（圖中未示出）還可以檢測負載60（例如液壓油）的壓力並將該壓力以信號的方式反饋給控制器80。

圖4是該發明的實施方式提供的用於混凝土泵送機械的發動機10節能控制方法的流程圖。如圖4所示，根據該發明的一個實施方式，可以提供一種用於混凝土泵送機械的發動機10的控制方法，該方法可以包括：

獲取發動機10的轉速和輸出扭矩；

判斷代表所述轉速和輸出扭矩的工作點是否位於節能區域內；

在所述工作點不位於所述節能區域內的情況下，調整所述發動機10的轉速和輸出扭矩以使得所述工作點位於所述節能區域內；

其中，所述節能區域是基於所述發動機10的油耗特性定義的。

獲取發動機10的轉速和輸出扭矩可以通過ECU70反饋的發動機10轉速和負荷率來實現。例如，控制器80可以例如通過匯流排獲取ECU70反饋的發動機10的轉速和負荷率信息。負荷率等於當前轉速下實際輸出扭矩與當前轉速下最大扭矩的比值，而最大扭矩（即發動機外特性）是已知的，因此，通過負荷率就能知道發動機10的輸出扭矩。或者，ECU70可以反饋發動機10的轉速和扭矩，控制器80可以例如通過匯流排直接從ECU70獲取發動機10的轉速和扭矩信息。

發動機油耗特性可以是發動機的油耗與發動機轉速與輸出扭矩（或功率）之間的關係，其可以是已知的，或可以通過試驗的方式來確定。

發動機油耗特性通常可以用發動機油耗圖中的發動機油耗特性曲線來表示。圖3示出了示例的發動機油耗圖，如圖3所示，發動機油耗圖可以是二維坐標系圖，橫坐標可以例如是發動機轉速（例如，單位轉每分鐘），縱坐標可以是發動機的輸出扭矩（例如，單位牛•米）。當然，橫坐標可以是發動機的輸出扭矩，縱坐標可以是發動機轉速。在該坐標系中繪製了發動機油耗特性曲線，例如，圖中的等油耗曲線（圖中細實線）102、104、108、110、120等和功率曲線（圖3中的虛線）。這些數字代表發動機基準油耗的百分比。例如102表示發動機基準油耗的102%，104表示發動機基準油耗的104%，等等。根據這些發動機油耗特性曲線可以選定一個區域作為節能區域，例如，選擇包含等油耗曲線102包覆的區域或一部分（兩條粗曲線b、c之間的區域）。另外，還可以設定最小轉速和最大轉速。例如，可以根據發動機油耗特性曲線設定最小轉速和最大轉速。例如，如圖3所示，可以根據等油耗曲線102設定最小轉速（例如1000轉每分鐘）和設定最大轉速（例如，1650轉每分鐘），這樣，最小轉速下的扭矩線、最大轉速下的扭矩線可以將上述的節能區域進一步限定為一個封閉區域。該封閉區域的上邊緣和下邊緣可以通過多種方式確定。例如，可以根據發動機扭矩將上邊緣和下邊緣定義為兩條直線。再例如，可以進一步地根據發動機負荷率來確定上邊緣和下邊緣。例如，可以進一步根據外特性曲線來確定上邊緣和下邊緣。也就是說，所確定的節能區域既考慮了發動機節能，也考慮了發動機負荷率在合適範圍。該領域技術人員可以理解，確定該封閉區域的上邊緣和下邊緣的方式不限於此，這些方式的任意組合或其他方式也是可行的。因此，除了基於發動機油耗特性（油耗曲線），節能區域還可以是基於發動機轉速範圍（設定最小轉速與設定最大轉速定義的轉速範圍）、發動機轉矩和發動機負荷率中的至少一者或其任意組合來定義的。具體而言，圖3中的曲線a是發動機外特性曲線，可以將曲線b確定為等於外特性扭矩一百分比（例如，85%）的扭矩曲線，可以將曲線c確定為等於外特性扭矩另一百分比（例如，65%）的扭矩曲線。這兩條曲線對應不同的負荷率。由此，如圖3所示，在由設定最小轉速下的扭矩線和設定最大轉速下的扭矩線限定的區域中，節能區域上邊緣（曲線b）和節能區域下邊緣（曲線c）限定了節能區域。此外，外特性曲線（曲線a）、節能區域上邊緣（曲線b）、節能區域下邊緣（曲線c）將該區域分成四個區域，即，區域1是過載區域、區域2是高負荷率區域、區域3是節能區域（即，負荷率合適區域）、以及區域4是低負荷率區域。需要說明的是，這裡過載區域可以指工作點在該區域中，發動機處於過載狀況。高負荷率區域和低負荷率區域是相對於節能區域所對應的發動機負荷率的。可替換地，可以將區域1和區域2合併成一個區域，例如將由區域1和區域2組合的區域統一稱為高負荷率區域。

以上區域的劃分和確定方式是示意性的，該領域技術人員可以理解，可以根據不同的需求以其他方式合適定義這些區域（或至少節能區域）。

例如，在該發明的一個可替換的實施方式中，節能區域可以是節能曲線。當發動機10的工作點沒有位於該節能曲線上時，例如控制器80可以通過例如如上所述的調節發動機10轉速和主油泵40輸出排量，使工作點位於節能曲線上。在實際調節過程中，需要考慮到調節精度，因此，節能區域實際上是以節能曲線為中心上下（以圖3為例）浮動一定範圍（例如節能曲線對應扭矩的±5%）的目標調節帶。

在上述第一種節能區域定義中，一般來說，只要將工作點調整到節能區域中即可。在該發明的另一個可替換實施方式中，可以在第一種節能區域（如圖3所示）中定義一條目標曲線（或考慮調節精度的目標調節帶）。工作點最終被調整到位於該目標曲線上（或位於目標調節帶內）。

發動機10的轉速和該轉速下的輸出轉矩可以映射成發動機油耗圖中的點，可以稱為工作點。通過該工作點在油耗圖中的位置可以判斷發動機10是否工作在節能狀態。[0035]在定義好節能區域（以及節能區域以外的區域，例如過載區域、高負荷率區域、低負荷率區域）之後，在混凝土泵送機械工作過程中，需要控制發動機10的轉速和輸出扭矩，使其工作在節能狀態。

如上所述，控制器80可以通過ECU70向發動機10傳送轉速控制信號來控制發動機10的轉速，而對發動機10輸出扭矩的調整可以通過調整與發動機10相關聯的主油泵40的輸出排量來實現。這將在下面詳細描述。

衡量發動機10油耗的高低，截至2012年12月，統計的標準為有效比燃油消耗量用g_e表示，單位：克/千瓦•時，即每千瓦時所消耗的油耗量。根據發動機油耗圖可以確定，有效比燃油消耗量g_e，和發動機10的轉速n以及輸出扭矩T之間存在一定關係，可以用映射關係式g_e＝f[T,n]（1）來描述。因此，發動機10節能的關鍵就是合理匹配發動機10的輸出扭矩T和轉速n。

發動機10的輸出功率P等於發動機10輸出扭矩T與發動機10轉速n的乘積，為簡單計算，可以不考慮主油泵40的機械效率與容積效率，發動機10輸出功率等於主油泵40前端輸入功率，由此式可知影響發動機10輸出扭矩的是主油泵40的排量V和主油泵40齣口壓力p。

即存在函式關係：

T＝f1[V,p]（2）

g_e＝f[T,n]＝f[f1[V,p],n]（3）

由此可知影響發動機10油耗高低的因素，理論上有V，p，n三個量。在連續泵送過程中負載60相對穩定，可以近似認定壓力p不變，因此，實際影響發動機10輸出扭矩的是主油泵40的輸出排量，進而影響發動機10耗油高低的因素是主油泵40的輸出排量和發動機10轉速。

控制器80可以利用ECU70反饋的發動機10轉速和負荷率來獲取發動機10的轉速和輸出扭矩，判斷工作點所處的位置，並根據判斷出的位置執行以下控制過程。或者，ECU70可以反饋發動機10的轉速和扭矩，控制器80可以例如通過匯流排直接從ECU70獲取發動機10的轉速和扭矩。

在判斷所述工作點位於所述過載區域內的情況下，減小所述主油泵40的輸出排量以使所述工作點進入所述節能區域。

在《一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器》可替換實施方式中，如圖5所示，如果判斷工作點位於所述過載區域內，則可以通過減小主油泵40的輸出排量先使工作點進入到高負荷率區域，然後再按照如下所述在高負荷率區域內的控制方式調節發動機10的轉速和主油泵40的輸出排量，使工作點進入到節能區域。

在判斷所述工作點位於所述高負荷率區域內的情況下，增大所述發動機10的轉速，並減小所述主油泵40的輸出排量。

在混凝土泵送機械穩定工作過程中，混凝土泵送機械的泵送次數主要由主油泵40的流量和擺缸換向時間決定。如果擺缸換向時間一定，泵送次數由主油泵40的流量決定。主油泵40流量Q=k×V×n（V為主油泵40輸出排量，k為分動箱30傳動係數，n為發動機10轉速），因此，為了滿足混凝土泵送機械工作在各檔位的泵送次數一定，當主油泵40泵送系統一定的情況下，為了維持流量不變，發動機10轉速和主油泵40排量需進行逆向調節。即：增大排量並降低轉速；減小排量並提升轉速。兩者調節之間為反比關係，即例如發動機10轉速和主油泵40輸出排量其中之一增大N倍，另外一個改變為N分之一。也就是說，發動機10轉速的增大倍數可以與所述主油泵40的輸出排量的減小倍數相同。

在《一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器》的一個實施方式中，在判斷所述工作點位於所述高負荷率區域內的情況下，在所述發動機10的轉速增大到設定最大轉速時所述工作點還沒有位於所述節能區域內的情況下，將所述發動機10的轉速保持在設定最大轉速，繼續減小所述主油泵40的輸出排量，以使工作點進入節能區域。

在《一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器》可替換的實施方式中，如上所述，為了穩定主油泵40的流量，發動機10轉速和主油泵40排量需進行逆向調節。如果將發動機10的轉速增大到設定最大轉速時工作點還沒有位於節能區域內，則可以將發動機10的轉速保持在設定最大轉速，將主油泵40的輸出排量減小到第一目標排量，該第一目標排量滿足開始調整（增大）發動機10的轉速時的初始轉速與設定最大轉速的比值等於該第一目標排量與開始調整（減小）主油泵40的輸出排量時的排量的比值。這樣，可以維持主油泵40的流量。如果主油泵40的輸出排量調整到第一目標排量時工作點仍然沒有位於節能區域內，則可以將主油泵40的輸出排量保持在該第一目標排量；或者出於發動機10安全性考慮，避免發動機10以高負荷率運行，可以繼續減小主油泵40的輸出排量，以使工作點進入到節能區域。

在判斷所述工作點位於所述低負荷率區域內的情況下，減小所述發動機10的轉速，並增大所述主油泵40的輸出排量。

如之前所闡述的，所述發動機10轉速的減小倍數可以與所述主油泵40的輸出排量的增大倍數相同。

在該發明的一個實施方式中，在判斷所述工作點位於所述低負荷率區域內的情況下，調整所述發動機10的轉速和輸出扭矩還包括：

在所述發動機10的轉速減小到設定最小轉速時所述工作點還沒有位於所述節能區域內的情況下，將所述發動機10的轉速保持在設定最小轉速，繼續增大所述主油泵40的輸出排量，以使工作點進入節能區域。

在該發明可替換的實施方式中，如上所述，為了穩定主油泵40的流量，發動機10轉速和主油泵40排量需進行逆向調節。如果將發動機10的轉速減小到設定最小轉速時工作點還沒有位於節能區域內，則可以將發動機10的轉速保持在設定最小轉速，將主油泵40的輸出排量增大到第二目標排量，該第二目標排量滿足開始調整（減小）發動機10的轉速時的初始轉速與設定最小轉速的比值等於該第二目標排量與開始調整（增大）主油泵40的輸出排量時的初始排量的比值。這樣，可以維持主油泵40的流量。

根據該發明的一個實施方式，提供了一種可以執行上述節能控制方法的控制器80。該控制器80可以包括：

獲取裝置，用於獲取發動機10的轉速和輸出扭矩；

判斷裝置，用於判斷代表所述轉速和輸出扭矩的工作點是否位於節能區域內；

調整裝置，用於在所述工作點不位於所述節能區域內的情況下，調整所述發動機10的轉速和輸出扭矩以使得所述工作點位於所述節能區域內；

所述節能區域是基於所述發動機10的油耗特性定義的。該油耗特性可以表示為發動機油耗圖中發動機油耗特性曲線。

在判斷所述工作點位於所述過載區域內的情況下，所述調整裝置可以用於減小所述主油泵40的輸出排量以使所述工作點進入所述節能區域。

可替換地，在判斷所述工作點位於所述過載區域內的情況下，所述調整裝置可以用於減小所述主油泵40的輸出排量以使所述工作點進入所述高負荷率區域。

在判斷所述工作點位於所述高負荷率區域內的情況下，所述調整裝置可以用於增大所述發動機10的轉速，並減小所述主油泵40的輸出排量。

所述發動機10轉速的增大倍數與所述主油泵40的輸出排量的減小倍數相同。

在判斷所述工作點位於所述高負荷率區域內的情況下，所述調整裝置可以用於在所述發動機10的轉速增大到設定最大轉速時所述工作點還沒有位於所述節能區域內的情況下，將所述發動機10的轉速保持在該設定最大轉速，繼續減小所述主油泵40的輸出排量。

可替換地，在判斷所述工作點位於所述高負荷率區域內的情況下，所述調整裝置可以用於在所述發動機10的轉速增大到所述設定最大轉速時所述工作點還沒有位於所述節能區域內的情況下，將所述發動機10的轉速保持在所述設定最大轉速，將所述主油泵40的輸出排量減小到第一目標排量，該第一目標排量滿足開始增大所述發動機10的轉速時的發動機10轉速與所述設定最大轉速的比值等於該目標排量與開始減小主油泵40的輸出排量時的主油泵40的輸出排量的比值。如果主油泵40的輸出排量調整到第一目標排量時工作點仍然沒有位於節能區域內，則調整裝置還可以用於將主油泵40的輸出排量保持在該第一目標排量；或者出於發動機10安全性考慮，避免發動機10以高負荷率運行，調整裝置還可以用於繼續減小主油泵40的輸出排量，以使工作點進入到節能區域。

在判斷所述工作點位於所述低負荷率區域內的情況下，所述調整裝置可以用於減小所述發動機10的轉速，並增大所述主油泵40的輸出排量。

所述發動機10轉速的減小倍數與所述主油泵40的輸出排量的增大倍數相同。

在判斷所述工作點位於所述低負荷率區域內的情況下，所述調整裝置可以用於在所述發動機10的轉速減小到設定最小轉速時所述工作點還沒有位於所述節能區域內的情況下，將所述發動機10的轉速保持在該設定最小轉速，繼續增大所述主油泵40的輸出排量。

可替換地，在判斷所述工作點位於所述低負荷率區域內的情況下，所述調整裝置可以用於在所述發動機10的轉速減小到所述設定最小轉速時所述工作點還沒有位於所述節能區域內的情況下，將所述發動機10的轉速保持在所述設定最小轉速，將所述主油泵40的輸出排量增大到第二目標排量，該第二目標排量滿足開始減小所述發動機10的轉速時的發動機10轉速與所述設定最小轉速的比值等於該第二目標排量與開始增大所述主油泵40的輸出排量時的主油泵40的輸出排量的比值。

控制器80可以被實現為軟體、硬體或軟體和硬體的結合。適用的控制器80可以例如有單片機、PLC控制器、DSP晶片、FPGA電路、積體電路等。

《一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器》的實施方式提供的方案，通過獲取發動機的轉速和負荷率（或扭矩），根據控制策略調整主油泵輸出排量和發動機轉速，使發動機負荷率始終處於最佳節能區間，達到降低混凝土泵送機械使用油耗的效果。

榮譽表彰

2020年7月14日，《一種用於混凝土泵送機械的控制方法和控制器》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。