[發(fā)明專利]一種具有快速啟動功能的挖掘裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610041297.5
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105604122B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊林
• 申請（專利權(quán)）人: 高滿珍
• 主分類號: E02F9/22
• 分類號: E02F9/22
• 代理公司: 北京華識知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11530
• 代理人: 廖彬佳

1.一種具有快速啟動功能的挖掘裝置，包括挖掘機(jī)和與挖掘機(jī)相連的發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)用于驅(qū)動挖掘機(jī)，其特征是，發(fā)動機(jī)包括動力部分、噴油系統(tǒng)和液壓部分，所述的動力部分包括進(jìn)氣單向閥、動力活塞、燃燒室、噴油器、掃氣口，液壓部分包括壓縮腔、泵腔、回位腔以及液壓回路，所述壓縮腔設(shè)置于發(fā)動機(jī)的后部，在其上設(shè)置有第一油口、第二油口，所述第一油口、第二油口分別通過第一控制閥和第二控制閥與壓縮蓄能器相連，所述泵腔通過單向閥分別與低壓油路和高壓油路相連，高壓油路用于向發(fā)動機(jī)負(fù)載供油，低壓油路上設(shè)置有回位控制閥和低壓蓄能器，回位控制閥上旁路設(shè)置有回油單向閥；所述回位腔與高壓蓄能器直接連接，在所述高壓蓄能器到缸體的油管路上設(shè)置有減壓閥，起動工況和失火工況時(shí)減壓閥保持開啟，正常工況時(shí)減壓閥關(guān)閉；所述壓縮蓄能器與高壓蓄能器通過油管路相連通，且所述壓縮蓄能器與高壓蓄能器之間的油管路上設(shè)置有啟動閥，用于啟動工況時(shí)提高發(fā)動機(jī)的壓縮比，正常工況時(shí)啟動閥關(guān)閉；所述高壓油路連接有一負(fù)載蓄能器，減壓閥后引出有一路與所述壓縮蓄能器相連；發(fā)動機(jī)的末端設(shè)置有液壓球囊，液壓球囊內(nèi)充滿預(yù)先注入的壓力油，其底部通過油管路與低壓蓄能器相連，液壓球囊與低壓蓄能器之間還設(shè)置有彈簧式安全閥；所述液壓球囊的左上方設(shè)置有傾斜的死區(qū)油口，其所在直線與液壓球囊相切，死區(qū)油口和壓縮蓄能器通過設(shè)置在兩者之間的死區(qū)回位電磁閥相連，在失火工況，當(dāng)活塞組件的末端處于第二油口與液壓球囊之間的死區(qū)位置時(shí)，通過打開死區(qū)回位電磁閥使活塞組件回到第二油口與第一油口之間的理想下止點(diǎn)區(qū)域以開始下一個(gè)行程；所述噴油系統(tǒng)為高壓共軌式電控噴射系統(tǒng)，包括高壓油泵、共軌管、電控噴油器、壓力傳感器以及電子控制單元，發(fā)動機(jī)工作時(shí)，在輸油泵的作用下，燃油經(jīng)過濾清器進(jìn)入高壓油泵，經(jīng)過高壓油泵的壓縮后，低壓油變?yōu)楦邏河停⒈桓邏河捅幂斎牍曹壒埽诠曹壒苤校娮涌刂茊卧邮諌毫鞲衅鞯姆答伈⒖刂葡迚洪y，以調(diào)節(jié)軌內(nèi)壓力值并使其保持恒定，隨后將高壓油輸入電控噴油器內(nèi)，等待電子控制單元的噴油指令；

所述發(fā)動機(jī)還包括位置檢測系統(tǒng)，位置檢測系統(tǒng)通過線性位移傳感器和位置觸發(fā)傳感器檢測并發(fā)出活塞組件到達(dá)上止點(diǎn)位置、下止點(diǎn)位置和前饋位置時(shí)的信號，前饋位置位于上止點(diǎn)位置與下止點(diǎn)位置之間靠近上止點(diǎn)位置的一側(cè)，用于啟動工況活塞壓縮行程時(shí)控制第一控制閥的關(guān)閉，前饋位置根據(jù)活塞的速度值配合位置檢測系統(tǒng)確定；所述發(fā)動機(jī)還包括恒壓驅(qū)動系統(tǒng)，所述恒壓驅(qū)動系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)和液壓變量馬達(dá)，通過馬達(dá)驅(qū)動力矩與負(fù)載阻力矩保持輸出油液壓力的恒定；液壓變量馬達(dá)由輸出高壓油液驅(qū)動，并通過減速裝置與負(fù)載聯(lián)接，其排量隨工作壓力的變化而自動調(diào)節(jié)；

所述發(fā)動機(jī)還包括正常工作控制系統(tǒng)和失火控制系統(tǒng)：

正常工作控制系統(tǒng)，用于發(fā)動機(jī)正常工況的控制：進(jìn)入正常工況后，關(guān)閉啟動閥和減壓閥，第一控制閥保持常開狀態(tài)，當(dāng)起動信號發(fā)出后，第二控制閥打開，壓縮蓄能器內(nèi)的液壓油首先通過第二控制閥進(jìn)入壓縮腔，推動活塞組件向上止點(diǎn)運(yùn)動，當(dāng)?shù)谝挥涂诖蜷_后，第二控制閥關(guān)閉，壓縮腔和壓縮蓄能器之間由第一油口連通，當(dāng)活塞組件到達(dá)噴油位置時(shí)，觸發(fā)傳感器，產(chǎn)生噴油信號，并控制噴油量使得壓縮時(shí)間和膨脹時(shí)間之比等于液壓泵兩個(gè)沖程的容積變化之比，從而使得膨脹流量與壓縮流量相等，以減小發(fā)動機(jī)輸出流量脈動，由噴油系統(tǒng)完成燃料噴射過程，在上止點(diǎn)附近，燃料燃燒放熱，活塞組件在氣缸壓力的作用下回到下止點(diǎn)，并在第二控制閥再次開啟前穩(wěn)定在下止點(diǎn)；

失火控制系統(tǒng)，用于發(fā)動機(jī)失火工況的控制：在發(fā)動機(jī)工作過程中，當(dāng)起動信號發(fā)出后，都對活塞組件位置進(jìn)行一次檢測，如果發(fā)動機(jī)頻率和頻率變化率均小于設(shè)定值，則檢測活塞組件的位置，如果活塞組件不在下止點(diǎn)位置，且缸溫缸壓小于失火值，則認(rèn)為發(fā)動機(jī)在上一循環(huán)中發(fā)生失火，此時(shí)首先關(guān)閉第一控制閥，并打開減壓閥和回位控制閥，使活塞組件回復(fù)到下止點(diǎn)位置，然后第一控制閥開啟，等待下一個(gè)起動脈沖信號，發(fā)動機(jī)再按照正常工作循環(huán)運(yùn)動；

所述第二控制閥采用最大流量為220L/min的高頻電液伺服閥，其開啟脈寬為20ms；

還包括起動控制系統(tǒng)，用于發(fā)動機(jī)起動工況的控制：當(dāng)起動信號發(fā)出后，打開啟動閥和減壓閥，壓縮蓄能器由于與高壓蓄能器連通而壓力升高，發(fā)動機(jī)的壓縮比得到提高；發(fā)動機(jī)控制單元對位移傳感器的信號進(jìn)行檢測，如果檢測結(jié)果顯示活塞組件處于下止點(diǎn)，則將第一控制閥和第二控制閥打開，活塞組件在壓縮蓄能器的作用下，開始壓縮行程，如果檢測到活塞組件不在下止點(diǎn)，首先打開回位控制閥，將泵腔和壓縮腔內(nèi)的液壓油由低壓油路放出，使活塞組件在高壓蓄能器壓力的作用下回復(fù)到下止點(diǎn)位置，關(guān)閉回位控制閥，再開始壓縮行程；當(dāng)活塞到達(dá)前饋位置時(shí)，第二控制閥關(guān)閉，當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)后，第一控制閥關(guān)閉，回位控制閥打開，活塞組件重新回到下止點(diǎn)后，關(guān)閉回位控制閥，活塞組件完成一個(gè)工作循環(huán)，該過程中記錄活塞組件到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)缸內(nèi)的壓力和溫度值，當(dāng)頻率閥開啟信號再次發(fā)出，判斷上一循環(huán)記錄的缸壓和溫度是否滿足柴油的著火條件，如果缸內(nèi)壓力和溫度不滿足著火條件，則重復(fù)以上所述的工作過程，直到壓力和溫度滿足著火條件后，開始進(jìn)入正常工作的控制過程。