沃尔沃挖掘机整机电控系统分析

王会营

摘 要：当前沃尔沃挖掘机应用非常广泛，加强沃尔沃挖掘机整机电控系统的研究，了解沃尔沃整机电控系统的具体功能和实现途径具有非常重要的意义。本文重点对沃尔沃挖机电子控制单元的协调控制技术进行分析，了解各阶段操作装置液压泵和发动机之间的电子控制集系统，以便更好地对沃尔沃挖掘机整机电控系统进行了解，以供参考。

关键词：沃尔沃;整机电控系统;挖掘机;结构

挖掘机（excavating machinery），也被叫做是挖土机，主要是通过铲斗来进行工作，将承机面周边的物料挖起来，并将挖到的物料装入到一些特定的运输设备当中进行运输或是卸至堆料场。挖掘机在工作过程中主要针对泥沙、煤以及一些土壤和岩石进行挖掘。伴随当前现代化建设的速度逐步加快，挖掘机也得到了快速的发展，逐步成为建设工程当中不可或缺的工程机械。随着电子技术的发展，挖掘机电气与电子控制技术也得到了快速的发展，可以通过自动化设备进行控制，并且对挖掘机的工作状态进行监控，确保挖掘机在应用过程中的有效工作。而且当前挖掘机承担的任务越来越复杂，技术发展水平越来越高，挖掘机当中液压系统和发动机的控制技术也逐步开始朝智能化方向发展，只有加强挖掘机电子控制系统结构的分析，重视学习，才能在控制时，保证电气控制系统的科学性、稳定性和高效性。

1 沃尔沃挖掘机电子控制系统结构分析

沃尔沃挖掘机电子控制系统主要可以分成5个部分，也就是车载电子控制系统、空调系统控制单元、无线电子控制单元、发动机电子控制单元以及仪表盘电子控制单元。

1.1 电控柴油喷射式发动机电子控制系统

电控柴油喷射式发动机电子控制系统的主要结构分成三个部分，也就是执行机构、传感器以及电子控制装置。发动机电子控制装置可以接受传感器当中获得的信息，并且对发动机的工作状态进行判定，以便更好地对喷射时间和喷射量进行控制和调节。

1.2 车载电子控制系统

车载电子控制系统的主要作用在于进行自我检测，了解系统的运行状态，并且做好安全启动停止以及应急操作等工作，另外还可以进行风扇的控制，自动对发动机进行熄火处理，了解系统的运行状态，对功率下降等问题进行报警控制，如果出现超载也可以进行告警。

1.3 发动机电子控制系统

其中发动机电子控制系统主要是进行温度的监测，了解燃油量和泵喷嘴的工作状态，并且检验预热系统的运行，了解发动机的转速。仪表盘电子控制系统主要作用在于了解异常现象并且及时上传操作员汇报、显示机器开关的信息以及传感器获得的数据。

1.4 空调系统控制单元

空调系统控制单元的主要作用在于对空调进行控制，保证操作室的温度和空气分布情况，做好空气压缩机的管控工作，监测温度和压力的变化情况。

2 各控制单元的信息交互——CAN总线技术应用

CAN总线是一种总线式串行通信网络，在车辆当中应用非常广泛，可以有效的进行车载装置的信息交互，逐步形成了汽车电子控制网络。在发展的过程中，CAN总线也开始用于挖掘机电子控制系统当中，其主要控制理念在于工程机械能够有效的进行信息交互，并且不会产生大量的冗余信息。

CAN总线在应用的过程中主要在电控发动机上进行了接口交互数据的设置，这种总线的通讯效果较好，可以保证节能控制和环保的需要，在应用的过程中能够有效地进行数据传输，监控发动机的运行状态以及是否出现故障的情况，很多仪器仪表都有CAN总线的接口，在应用的过程中可以保证挖掘机仪表盘的数字化发展。另外，对CAN总线传感器进行应用来完成数据的采集工作，不单单可以大幅度节省接口，还可以避免在应用过程中由于模拟信号受到干扰的问题。另外可以在多个显示单元和控制器当中进行数据交互，保证控制系统配置的安全性和灵活性，另外还可以和GPS、GSM等通讯系统连接，实现控制系统的远程诊断、集群控制和管理。

3 ECU发动机电子控制系统功能实现

挖掘机操作人员可以依照现场的环境和条件合理地选择转速，并且对机械性能进行优化，在此过程中持续性的向发动机发出信息，利用动力换挡阀来对角度进行调整，以便让发动机发出对应的功率。

电比例液压泵在实际应用过程中，是一个电液比例减压阀与恒功率变量泵的结合。在操作过程中可以对比例阀的电流进行调节，以便控制电液比例减压阀的压力而后对液压泵进行有效控制，改变压泵的功率，以达到工作需要。

4 VECU车载电子控制系统功能实现

车载电子控制系统主要分成以下几个部分：监控器和控制机构单元、信息处理部分以及信号输入部分等。在操作的过程中主要是针对一些液压马达、液压缸、发动机、液压泵等，并且对温度压力等一系列信号进行检测，并且传输到专用控制器当中。通过综合化的分析了解具体的控制状态，以便更好地对液压控制器，发动机液压泵等进行控制。

4.1 功能切换

在沃尔沃车载电子控制系统当中，可以获得5種工作模式以及10个等级的发动机转速，而切换的时候需要人工操作，主要是利用发动机转速控制开关的旋转可以有效的设定工作模式和发动机转速，这样允许工作人员依照环境的变化和工作条件的不同合理的进行工作模式和发动机转速的选择，可以让机械设备的性能得到进一步的优化。在操作的过程中分为精确模式和怠速模式，不管发动机的负荷情况如何，电流的控制只是一个固定的规定值，这就意味着发动机在输出功率方面要远远的超过泵的输入功率。如果发动机在工作过程中没有负荷，系统处于较为稳定的状态，会使用每个发动机转速下的指定电流值，以提高运行效率。当然如果有负荷时，系统会依照负荷的具体情况适当的让工艺切换阀的电流增加，这样可以让泵的功率消耗得到有效控制。

4.2 经济模式运行分析

在经济模式（ECO模式）下发动机转速逐步降低，以达到节能减排的需要，但是需要保证泵的排量符合要求，维持原有状态，所以需要注意在泵输入扭矩方面比非经济模式增加了5%。另外需要注意在运行过程中液压泵功率切换电流值ECO模式小于非ECO模式。在此过程中需要液压油的量也相对较少，由此可以发现在运行过程中，需要重视ECO模式的使用，ECO模式和非ECO模式相比，会减少流量损失。在此过程中主要使用限制回转流量切断溢流功能，以及灵活控制p-q曲线等方式实现。

首先是回转流量限制。在回转加速的过程中，需要注意细节的控制，尤其是溢流流量的控制，这是非常重要的，主要是为了在加速过程中，能够保证稳定性，确保溢流压力的有效输出，保证回转扭矩的合理控制，使其在工作中稳定的状态。在此过程中，上车架惯性液压油的位置较为固定，往往在高压状态，不需要液压泵提供较大的回转流量，所以需要注意合理液压泵，通过回转溢流阀对流量进行释放，这样能够达到减少消耗的目的，而且可以有效的对意外流量损失进行控制。在操作过程中，操作人员只需要对回转操纵杆进行操作，就能够有效进行控制，而VECU可以依照控制要求有效地对回转马达流量进行限制，在运行过程中，只有一小部分流量溢流到油箱当中，利用回转流量限制的方法可以在不损失回转扭矩条件下让油燃油效率提高，保证系统的稳定性。

其次是溢流切断功能。因为溢流阀的弹簧特性等因素的影响，导致液压压力升高到主溢流阀设定压力前就进行了液压溢流，这种系统的构建主要是为了保证效率和安全性。但是，在操作的过程中也是一种能量损失。切断溢流需要注意较强现场运行环境的管控，其主要目的在于让主溢流阀溢流的液压流量减少。在操作过程中，需要注意如果传感器感知到液压泵压力过大，而且无法通过合理的方法进行调节，已经逐步接近溢流压力的时候，可以控制pwm阀的电流值，这样在操作的过程中可以让主泵的流量逐步得到控制，并且让溢流出现的损失减少。

4.3 怠速功能

如果操作员打开自动怠速功能，在没有任何操作杆和踏板动作的条件下，发动机转速会自动切换到II状态，这样可以让燃油的经济性逐步提升，并且对沃尔沃挖掘机的噪音进行控制，如果发动机降低到一定的转速，操作人员改变输入信号，可以恢复发动机的转速，即达到原有的状态。

5 发展趋势

在未来的发展中，沃尔沃挖掘机会逐步摆脱当前的控制模式，与变频系统相结合。变频系统的应用能够大幅度提升挖机的运行效率，在挖掘设备的主要结构件和传动件的保护方面较好，能够在运行的过程中减少损坏，并且提高传动件和基础件的使用寿命，在运行过程中设备不会出现较大的故障，整机使用寿命可以大幅度延长，而且维护非常方便，可以大幅度减少运行成本。变频调速控制系统在应用的过程中由于其调速的优越性、可控性、低廉的维护成本，逐步成为挖掘机发展过程中电控系统的主要研究方向。另外，需要注意当前自动化水平和电子技术的不断发展，挖掘机电控系统也会与时俱进，逐步开始将人工智能、物联网等技术融入其中，向模块化、自动化、信息化的方向發展，减少人员控制的难度，使电控系统的应用越来越人性化。

6 结语

挖掘机电气电子系统随着计算机技术和电子技术的快速发展在未来发展过程中会越来越精确越来越灵活，沃尔沃系统当中挖掘机的电子控制系统逐步开始朝着系统化、模块化、微型化的方向转变。

参考文献：

[1]陈扬.小型挖掘机仪表电子控制单元的设计与实现[J].机电产品开发与创新，2014（02）：91-94.

[2]曹祥.如虎添翼附属工装让沃尔沃挖掘机拥有更多功能[J].工程机械与维修，2013（8）：114.