一种流量控制系统、方法及挖掘机技术领域
本发明涉及机械设备控制领域，具体涉及一种流量控制系统、方法及挖掘机。
背景技术
现有的挖掘机液压系统的流量控制方法包括负流量控制、正流量控制和负载敏感
控制三种。正流量控制系统由手柄信号直接控制液压泵的排量，具有响应快、操作性好的优
点，但是在复杂作业工况下，油耗较高。负载敏感控制系统能够根据地面情况实时调节泵的
排量，减少系统溢流，具有较好的燃油经济性，但是存在响应慢的缺点。如何实现挖掘机液
压系统具有快速响应并能提高复杂作业工况下的燃油经济性是本领域亟需解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种流量控制系统、方法及挖掘机，用以解
决现有技术难以同时满足快速响应、节能的问题。
本发明实施例提出了一种流量控制系统，包括：操纵手柄、主阀、执行机构、选择梭
阀、调节器、主泵和泵变量油缸；
所述选择梭阀的进油口连接所述操纵手柄的出油口，出油口连接所述调节器的进
油口，用于根据所述操纵手柄的输出压力向所述调节器传输先导压力；
所述主阀的进油口连接所述操纵手柄的出油口，出油口连接所述执行机构和所述
调节器的进油口，用于根据所述操纵手柄的输出压力控制所述执行机构执行相应动作，并
在执行相应动作的过程中，向所述调节器传输负载压力；
所述调节器的出油口连接所述泵变量油缸，用于根据所述先导压力和所述负载压
力调节所述泵变量油缸的出油口压力，进而调节所述主泵的排量。
优选地，所述调节器包括稳压阀、第一调节阀和第二调节阀；
所述稳压阀的进油口连接所述选择梭阀的出油口，出油口连接所述第一调节阀的
进油口；
所述第一调节阀的出油口连接所述第二调节阀的进油口；
所述第二调节阀的进油口连接所述主阀的出油口，出油口连接所述泵变量油缸。
优选地，所述调节器还包括：功率控制阀、功率控制活塞和功率控制组件；
所述功率控制阀连接在所述第二调节阀和所述泵变量油缸之间；
所述功率控制阀的一端与所述功率控制活塞连接，另一端与所述功率控制组件连
接；
所述功率控制组件分别连接所述第一调节阀和所述泵变量油缸，用于在所述主泵
的排量达到最大输出功率时，根据所述功率控制活塞输出端的输出压力，维持所述主泵的
排量。
优选地，所述功率控制活塞，还用于根据外部控制系统控制所述输出端的输出压
力，以调整所述主泵的最大输出功率。
优选地，所述调节器还包括：限压阀；
所述限压阀连接在所述功率控制阀和所述泵变量油缸之间，所述限压阀的进油口
连接所述主泵的出油口，用于限制所述主泵出油口的最大压力。
优选地，还包括：补油泵；
所述补油泵连接在主泵和油箱之间的回路和操纵手柄之间，用于通过操纵手柄向
所述主阀传输所述输出压力。
优选地，所述操纵手柄至少包括回转手柄、动臂手柄和铲斗/斗杆手柄中的一个；
所述主阀至少包括回转主阀、动臂主阀和和铲斗/斗杆主阀中的一个；
相应地，所述选择梭阀，还用于根据各手柄的输出压力获取最大先导压力，并将所
述最大先导压力传输至所述调节器。
本发明实施例还提供了一种流量控制方法，包括上文的流量控制系统，具体包括
如下步骤：
在所述操纵手柄向所述主阀传输所述输出压力时，所述调节器接收所述选择梭阀
传输的先导压力；
在主阀根据所述输出压力控制所述执行机构执行相应动作的过程中，所述调节器
接收所述主阀传输的负载压力；
所述调节器根据所述先导压力和所述负载压力调节所述泵变量油缸的出油口压
力，以调节所述主泵的排量。
优选地，所述调节器根据所述先导压力和所述负载压力调节所述泵变量油缸的出
油口压力的步骤具体包括：
所述调节器的第一调节阀根据所述先导压力，结合所述主泵输出端的出油压力调
节所述泵变量油缸的出油口压力；
所述调节器的第二调节阀根据所述负载压力，结合所述主泵输出端的出油压力调
节所述泵变量油缸的出油口压力。
本发明实施例还提出了一种挖掘机，包括如上述的流量控制系统
由上述技术方案可知，本发明提出的流量控制系统、方法及挖掘机基于先导压力
和负载压力调节主泵的排量，与现有技术单纯采用先到压力或者负载压力相比，具有同时
满足响应快速、节能的优点。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理
解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了本发明一实施例提供的一种流量控制系统的结构示意图；
图2示出了本发明另一实施例提供的一种流量控制系统的结构示意图；
图3示出了本发明又一实施例提供的一种流量控制系统的结构示意图；
图4示出了本发明一实施例提供的一种流量控制系统中功率限制功能的双曲线示
意图；
图5示出了本发明一实施例提供的一种流量控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例
中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人
员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明一实施例提供的一种流量控制系统的结构示意图，参照图1，该
流量控制系统包括：油箱1、动力单元2、调节器3、执行机构4、主阀5、选择梭阀6、操纵手柄7，
其中，动力单元2包括：主泵202和泵变量油缸201；
所述选择梭阀6的进油口连接所述操纵手柄7的出油口，出油口连接所述调节器3
的进油口，用于根据所述操纵手柄7的输出压力向所述调节器3传输先导压力；
所述主阀5的进油口连接所述操纵手柄7的出油口，出油口连接所述执行机构4和
所述调节器3的进油口，用于根据所述操纵手柄7的输出压力控制所述执行机构4执行相应
动作，并在执行相应动作的过程中，向所述调节器3传输负载压力；
所述调节器3的出油口连接所述泵变量油缸201，用于根据所述先导压力和所述负
载压力调节所述泵变量油缸201的出油口压力，进而调节所述主泵202的排量。
本发明提出的流量控制系统、方法及挖掘机基于先导压力和负载压力调节主泵的
排量，与现有技术单纯采用先到压力或者负载压力相比，具有同时满足响应快速、节能的优
点。
图2示出了本发明另一实施例提供的一种流量控制系统的结构示意图，参见图2，
该调节器3包括稳压阀309、第一调节阀310和第二调节阀308；
所述稳压阀309的进油口连接所述选择梭阀7的出油口，出油口连接所述第一调节
阀310的进油口；
所述第一调节阀310的出油口连接所述第二调节阀308的进油口；
所述第二调节阀308的进油口连接所述主阀5的出油口，出油口连接所述泵变量油
缸204。
本实施例中，所述调节器3还包括：功率控制阀307、功率控制活塞306和功率控制
组件；
所述功率控制阀307连接在所述第二调节阀308和所述泵变量油缸204之间；
所述功率控制阀307的一端与所述功率控制活塞306连接，另一端与所述功率控制
组件连接；
所述功率控制组件分别连接所述第一调节阀310和所述泵变量油缸204，用于在所
述主泵5的排量达到最大输出功率时，根据所述功率控制活塞306输出端的输出压力，维持
所述主泵5的排量。
本实施例中，所述功率控制活塞306还用于根据外部控制系统控制所述输出端的
输出压力，以调整所述主泵5的最大输出功率。
本实施例中，所述调节器3还包括：限压阀305；
所述限压阀305连接在所述功率控制阀307和所述泵变量油缸204之间，所述限压
阀305的进油口连接所述主泵5的出油口，用于限制所述主泵5出油口的最大压力。
在一可行实施例中，该系统还包括：补油泵201；
所述补油泵201连接在主泵5和油箱1之间的回路和操纵手柄之间，用于通过操纵
手柄向所述主阀5传输所述输出压力。
图3示出了本发明又一实施例提供的一种流量控制系统的结构示意图，所述操纵
手柄7至少包括回转手柄701、动臂手柄702和铲斗/斗杆手柄703中的一个；所述主阀至少包
括回转主阀501、动臂主阀502和和铲斗/斗杆主阀503中的一个；相应地，所述选择梭阀6，还
用于根据各手柄的输出压力获取最大先导压力，并将所述最大先导压力传输至所述调节器
3。
下面参见图3对本方案的工作原理进行详细说明：
3.1、如图3所示，主泵202的排量由泵变量油缸204控制。在平衡状态下，当L侧压力
升高，主泵排量增大。当R侧压力升高，主泵排量减小。泵变量油缸204的L侧与主泵出口相
连，其压力与主泵出口压力相同。
3.2、泵变量油缸204的R侧的压力是泵出口压力经过管路串联的第一调节阀310、
第二调节阀308、功率控制阀307和限压阀305共同调节后的压力值，上述阀均优选为二位三
通阀。其中，第一调节阀310根据r端口的压力大小产生不同的开启程度，进而产生不同的管
路c的压力。第二调节阀308根据n端口和m端口的压力大小产生不同的开启程度，进而产生
不同的管路d的压力。功率控制阀307根据功率控制活塞306的力和滑块304的力平衡产生不
同的开启程度，进而产生不同的管路e的压力。限压阀305根据i口压力和弹簧的力平衡产生
不同的开启程度，进而产生不同的管路f的压力。管路f连接着泵变量油缸204的R侧。
3.3、第一调节阀310的端口r压力由稳压阀309根据液控端口q的压力产生。当端口
q的压力大，端口r的压力也增大。当端口q的压力小，端口r的压力也减小。本发明的q端口，
连接着经过第一级选择梭阀621-623和第二级选择梭阀611-612选择出来的最大的先导管
路Pi。因此当驾驶员通过操纵手柄701-703控制相对应的主阀501-503的开启程度，进一步
控制相对应的执行机构401-403的运动，完成希望得到的动作的同时，管路Pi也具有了与操
纵手柄操作幅度成比例的最大的先导压力。因为管路Pi的压力与驾驶员的操作同步，因此
只要驾驶员操纵手柄，第一调节阀310的端口r就具有成比例的压力。第一调节阀310向右运
动，回路c-d-e-f-R的压力降低，主泵202的排量增大，产生与操纵手柄成比例的流量。
3.4、第二调节阀308的控制端口n连接着负载敏感管路LS。当LS增大，也就是工作
负荷增大，管路c与管路d的流通面积增大，管路d的压力降低，泵变量油缸204R侧压力降低，
主泵的排量增大。当LS压力降低时，负载敏感二位三通阀308在管路m压力的作用下向上移
动，管路j与管路d的流通面积增大，管路d的压力升高，泵变量油缸204R侧压力升高，主泵的
排量降低。由此实现主泵的排量随着负载敏感信号LS的升高而增加，随着LS的降低而减小。
3.5、功率控制阀307根据功率控制活塞306的力和滑块304的力平衡产生不同的开
启程度。滑块302和滑块304可以沿着杠杆303的表面滑动。杠杆303绕旋转中心O旋转，滑块
302和滑块304的力矩平衡的关系为：pp*Ap*L302＝F306*L304。其中，L302为滑块302到杠杆303
回转中心O的距离，L306为滑块306到杠杆303回转中心O的距离。F306为功率控制活塞306所
施加的力，主要是弹簧力以及Z1口和Z2的液压压力。泵202的输出功率可以由下式计算，由
于泵的排量与L302成比例，因此当F306为某一定值时，液压泵的输出功率为恒定值。
![]()
当P点的压力，也就是泵主202的出口压力，与主泵排量的乘积超过某一数值后，主
泵202的排量自动降低，并且压力与排量呈反比关系(即双曲线)，由此实现主泵的恒功率限
制功能。
3.6、限压阀305的作用是限制系统的最大压力。当管路i处的压力大到某一数值
后，限压阀305将向上移动，管路h与管路f相通。因为泵变量油缸204此时左右两侧压力相
等，而R侧的面积较大，主泵202的排量变小，主泵202的输出流量降低。因此当主泵202的压
力超过一定值后，主泵202的排量自动减小，避免了系统溢流，实现节能。
3.7、如上所述，由于第一调节阀310、第二调节阀308、功率控制307和限压阀305的
共同控制着主泵202的排量，并且第一调节阀310直接受先导压力信号Pi控制，第二调节阀
308直接受负载敏感LS压力信号控制，因此本发明具备快速响应和根据负载大小自动调节
泵排量避免溢流实现节能的目的。
3.8、第一调节阀310、第二调节阀308、功率控制通阀307和限压阀305、稳压阀309
都集成在泵调节器3上。泵调节器3与主泵202及其泵变量油缸204由液压管路连接以及位置
反馈杆301连接。
3.9、该挖掘机液压系统由发动机203提供动力，带动主泵202和补油泵201旋转。补
油泵201为手柄801-803提供低压压力。主泵202为执行机构401-403提供主要动作动力。
综上所述，本发明具有如下优点：
1、主泵202的最大排量受先导压力直接控制，具有响应快速的优点。当驾驶员需要
快速动作，主泵202立即产生大的流量。当驾驶员需要缓慢造作，主泵202立即减小主泵排
量。主泵202的动作与驾驶员的动作同步，大幅提高了驾驶感受。
2、主泵202的实际排量受到负载敏感信号LS的调节，当实际负载小时，主泵202排
量也会减小。当实际负载大时，主泵202排量也会增大。实际需要多少主泵202供应多少，避
免了溢流，实现节能。
3、功率控制通阀307可以实现双曲线功率限制功能。限压阀305限制系统的最大压
力。他们都是通过调整主泵202的排量，而不是通过溢流阀实现。避免的系统溢流，实现节
能。
图4示出了本发明一实施例提供的一种流量控制系统中功率限制功能的双曲线示
意图，参见图4可知，上述步骤3.7能有效地避免的系统溢流，实现节能。
图5示出了本发明一实施例提供的一种流量控制方法的流程示意图，参见图5，该
流量控制方法，其特征在于，包括上述的流量控制系统，具体包括如下步骤：
501、在所述操纵手柄向所述主阀传输所述输出压力时，所述调节器接收所述选择
梭阀传输的先导压力；
502、在主阀根据所述输出压力控制所述执行机构执行相应动作的过程中，所述调
节器接收所述主阀传输的负载压力；
503、所述调节器根据所述先导压力和所述负载压力调节所述泵变量油缸的出油
口压力，以调节所述主泵的排量。
本发明提出的流量控制方法基于先导压力和负载压力调节主泵的排量，与现有技
术单纯采用先到压力或者负载压力相比，具有同时满足响应快速、节能的优点。
步骤503具体包括：
所述调节器的第一调节阀根据所述先导压力，结合所述主泵输出端的出油压力调
节所述泵变量油缸的出油口压力；
所述调节器的第二调节阀根据所述负载压力，结合所述主泵输出端的出油压力调
节所述泵变量油缸的出油口压力。
对于方法实施方式，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领
域技术人员应该知悉，本发明实施方式并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明
实施方式，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，
说明书中所描述的实施方式均属于优选实施方式，所涉及的动作并不一定是本发明实施方
式所必须的。
基于同样的发明构思，本发明实施例一种挖掘机，其特征在于，包括如权利要求1-
7任一项所述的流量控制系统。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以
在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技
术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多
个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个
实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要
求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如
权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵
循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都
作为本发明的单独实施例。
在本发明的描述中需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基
于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示
所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本
发明的限定。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例
如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连
接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本
领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个
实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间
存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵
盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要
素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。在没有更多限定的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在
包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发
明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求
所限定的范围之内。