[發明專利]一種具有優化控制系統的建筑用打夯裝置

在審

• 申請號: 201610042226.7
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105626246A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 楊炳
• 申請（專利權）人: 楊炳
• 主分類號: F02B61/00
• 分類號: F02B61/00;F02M51/00;F02D41/38;F02D35/02;E02D3/046
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 秦燕

1.一種具有優化控制系統的建筑用打夯裝置，包括打夯機和與打夯機相連的發動機，發 動機用于驅動打夯機，其特征是，發動機包括動力部分、噴油系統和液壓部分，所述的動力 部分包括進氣單向閥、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，所述壓縮腔設置于發動機的后部，在其上設置有第一油口、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，高壓油路用于向發動機負載供油，低壓油路上設 置有回位控制閥和低壓蓄能器，回位控制閥上旁路設置有回油單向閥；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置有減壓閥，起動工況和失火工況時 減壓閥保持開啟，正常工況時減壓閥關閉；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置有啟動閥，用于啟動工況時提高發動機 的壓縮比，正常工況時啟動閥關閉；所述高壓油路連接有一負載蓄能器，減壓閥后引出有一 路與所述壓縮蓄能器相連；發動機的末端設置有液壓球囊，液壓球囊內充滿預先注入的壓力 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置有彈簧式安全 閥；所述液壓球囊的左上方設置有傾斜的死區油口，其所在直線與液壓球囊相切，死區油口 和壓縮蓄能器通過設置在兩者之間的死區回位電磁閥相連，在失火工況，當活塞組件的末端 處于第二油口與液壓球囊之間的死區位置時，通過打開死區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區域以開始下一個行程；所述噴油系統為高壓共軌式電控 噴射系統，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，發動機工 作時，在輸油泵的作用下，燃油經過濾清器進入高壓油泵，經過高壓油泵的壓縮后，低壓油 變為高壓油，并被高壓油泵輸入共軌管，在共軌管中，電子控制單元接收壓力傳感器的反饋 并控制限壓閥，以調節軌內壓力值并使其保持恒定，隨后將高壓油輸入電控噴油器內，等待 電子控制單元的噴油指令；

所述發動機還包括位置檢測系統，位置檢測系統通過線性位移傳感器和位置觸發傳感器 檢測并發出活塞組件到達上止點位置、下止點位置和前饋位置時的信號，前饋位置位于上止 點位置與下止點位置之間靠近上止點位置的一側，用于啟動工況活塞壓縮行程時控制第一控 制閥的關閉，前饋位置根據活塞的速度值配合位置檢測系統確定；所述發動機還包括恒壓驅 動系統，所述恒壓驅動系統包括發動機和液壓變量馬達，通過馬達驅動力矩與負載阻力矩保 持輸出油液壓力的恒定；液壓變量馬達由輸出高壓油液驅動，并通過減速裝置與負載聯接， 其排量隨工作壓力的變化而自動調節；

所述發動機還包括正常工作控制系統和失火控制系統：

正常工作控制系統，用于發動機正常工況的控制：進入正常工況后，關閉啟動閥和減壓 閥，第一控制閥保持常開狀態，當起動信號發出后，第二控制閥打開，壓縮蓄能器內的液壓 油首先通過第二控制閥進入壓縮腔，推動活塞組件向上止點運動，當第一油口打開后，第二 控制閥關閉，壓縮腔和壓縮蓄能器之間由第一油口連通，當活塞組件到達噴油位置時，觸發 傳感器，產生噴油信號，并控制噴油量使得壓縮時間和膨脹時間之比等于液壓泵兩個沖程的 容積變化之比，從而使得膨脹流量與壓縮流量相等，以減小發動機輸出流量脈動，由噴油系 統完成燃料噴射過程，在上止點附近，燃料燃燒放熱，活塞組件在氣缸壓力的作用下回到下 止點，并在第二控制閥再次開啟前穩定在下止點；

失火控制系統，用于發動機失火工況的控制：在發動機工作過程中，當起動信號發出后， 都對活塞組件位置進行一次檢測，如果發動機頻率和頻率變化率均小于設定值，則檢測活塞 組件的位置，如果活塞組件不在下止點位置，且缸溫缸壓小于失火值，則認為發動機在上一 循環中發生失火，此時首先關閉第一控制閥，并打開減壓閥和回位控制閥，使活塞組件回復 到下止點位置，然后第一控制閥開啟，等待下一個起動脈沖信號，發動機再按照正常工作循 環運動；

所述第二控制閥采用最大流量為250L/min的高頻電液伺服閥，其開啟脈寬為10ms。

2.根據權利要求1所述的一種具有優化控制系統的建筑用打夯裝置，其特征是，還包括 起動控制系統，用于發動機起動工況的控制：當起動信號發出后，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，發動機的壓縮比得到提高；發動機控制單元對 位移傳感器的信號進行檢測，如果檢測結果顯示活塞組件處于下止點，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，首先打開回位控制閥，將泵腔和壓縮腔內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到下止點位置，關閉回位控制閥，再開始壓縮行程；當活塞到 達前饋位置時，第二控制閥關閉，當活塞到達上止點后，第一控制閥關閉，回位控制閥打開， 活塞組件重新回到下止點后，關閉回位控制閥，活塞組件完成一個工作循環，該過程中記錄 活塞組件到達上止點時缸內的壓力和溫度值，當頻率閥開啟信號再次發出，判斷上一循環記 錄的缸壓和溫度是否滿足柴油的著火條件，如果缸內壓力和溫度不滿足著火條件，則重復以 上所述的工作過程，直到壓力和溫度滿足著火條件后，開始進入正常工作的控制過程。