一種具有快速啟動(dòng)功能的河道污染治理裝置
閱讀：1021發(fā)布：2020-12-15
專利匯可以提供一種具有快速啟動(dòng)功能的河道污染治理裝置專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 公開了一種具有快速啟動(dòng)功能的河道污染治理裝置，包括河道治理船和與河道治理船相連的 發(fā)動(dòng)機(jī) ,發(fā)動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)河道治理船，發(fā)動(dòng)機(jī)包括動(dòng) 力 部分、噴油系統(tǒng)和液壓部分，液壓部分包括壓縮腔、 泵 腔、回位腔以及液壓回路，壓縮腔設(shè)置于發(fā)動(dòng)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(guò)第一控制 閥 和第二 控制閥 與壓縮 蓄能器 相連，泵腔通過(guò) 單向閥 分別與低壓油路和高壓油路相連，低壓油路與上設(shè)置有回位控制閥和低壓蓄能器； 高壓蓄能器 到缸體的油管路上設(shè)置有減壓閥，壓縮蓄能器與所述高壓蓄能器之間的油管路上設(shè)置有啟動(dòng)閥。該河道治理裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、掃氣效率高、性能穩(wěn)定、輸出 扭矩 大，并設(shè)計(jì)了完整的控制系統(tǒng)和 位置 檢測(cè)系統(tǒng)。，下面是一種具有快速啟動(dòng)功能的河道污染治理裝置專利的具體信息內(nèi)容。
1.一種具有快速啟動(dòng)功能的河道污染治理裝置，包括河道治理船和與河道治理船相連的發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)河道治理船，其特征是，發(fā)動(dòng)機(jī)包括動(dòng)力部分、噴油系統(tǒng)和液壓部分，所述的動(dòng)力部分包括進(jìn)氣單向閥、動(dòng)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(dòng)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(guò)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(guò)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(dòng)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(dòng)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(guò)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(dòng)閥，用于啟動(dòng)工況時(shí)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，正常工況時(shí)啟動(dòng)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(dòng)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(guò)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(guò)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(guò)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(dòng)機(jī)工作時(shí)，在輸油泵的作用下，燃油經(jīng)過(guò)濾清器進(jìn)入高壓油泵，經(jīng)過(guò)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?，在共軌管中，電子控制單元接?a href='/zhuanli/list-16559-1.html' target='_blank'>壓力傳感器的反饋并控制限壓閥，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(dòng)機(jī)還包括位置檢測(cè)系統(tǒng)，位置檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)線性位移傳感器和位置觸發(fā)傳感器檢測(cè)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(hào)，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(dòng)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(cè)系統(tǒng)確定；所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括恒壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述恒壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓變量馬達(dá)，通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)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(dòng)，并通過(guò)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(dòng)調(diào)節(jié)；
所述發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)正常工況的控制：進(jìn)入正常工況后，關(guān)閉啟動(dòng)閥和減壓閥，第一控制閥保持常開狀態(tài)，當(dāng)起動(dòng)信號(hào)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(guò)第二控制閥進(jìn)入壓縮腔，推動(dòng)活塞組件向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，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(hào)，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(dòng)機(jī)輸出流量脈動(dòng)，由噴油系統(tǒng)完成燃料噴射過(guò)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(dòng)機(jī)失火工況的控制：在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，都對(duì)活塞組件位置進(jìn)行一次檢測(cè)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)頻率和頻率變化率均小于設(shè)定值，則檢測(cè)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(dòng)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(dòng)脈沖信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)再按照正常工作循環(huán)運(yùn)動(dòng)；
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(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有快速啟動(dòng)功能的河道污染治理裝置，其特征是，還包括起動(dòng)控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)工況的控制：當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，打開啟動(dòng)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(dòng)機(jī)的壓縮比得到提高；發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元對(duì)位移傳感器的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)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?jí)嚎s行程，如果檢測(cè)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?jí)嚎s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(guò)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(hào)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(guò)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(guò)程。
一種具有快速啟動(dòng)功能的河道污染治理裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及河道治理船領(lǐng)域，具體涉及一種具有快速啟動(dòng)功能的河道污染治理裝置。
背景技術(shù)
[0002] 河流風(fēng)景不僅是一種常見(jiàn)的景觀形態(tài),同時(shí)更是一種重要的生態(tài)廊道和游憩資源,在環(huán)境保護(hù)和旅游開發(fā)中具有極高的價(jià)值。然而,由于河流景觀的易變性,使得河流風(fēng)景保護(hù)有許多自身的特點(diǎn)和難點(diǎn)。人類對(duì)河流利用的歷史,也是改造河流自然景觀的歷史。河流的易變性使得保護(hù)河流風(fēng)景的任務(wù)更加艱巨。尤其是水的污染問(wèn)題不容樂(lè)觀。
[0003] 在河道污染治理過(guò)程中,河道治理船是一個(gè)重要的工具。如何進(jìn)一步降低河道治理裝置的工作能耗和提高效率，是人們一直關(guān)心的問(wèn)題。現(xiàn)在的大型河道治理船，很大一部分是用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，而現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)普遍存在結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜、控制不夠精準(zhǔn)、輸出扭矩不足等問(wèn)題，因此我們可以從這個(gè)方面著手改善河道治理裝置的性能。
發(fā)明內(nèi)容
[0004] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、控制精確、性能穩(wěn)定且輸出扭矩大的河道治理裝置。
[0005] 本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0006] 一種具有快速啟動(dòng)功能的河道污染治理裝置，包括河道治理船和與河道治理船相連的發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)河道治理船，其特征是，發(fā)動(dòng)機(jī)包括動(dòng)力部分、噴油系統(tǒng)和液壓部分，所述的動(dòng)力部分包括進(jìn)氣單向閥、動(dòng)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(dòng)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(guò)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(guò)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(dòng)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(dòng)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(guò)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(dòng)閥，用于啟動(dòng)工況時(shí)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，正常工況時(shí)啟動(dòng)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(dòng)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(guò)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(guò)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(guò)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(dòng)機(jī)工作時(shí)，在輸油泵的作用下，燃油經(jīng)過(guò)濾清器進(jìn)入高壓油泵，經(jīng)過(guò)高壓油泵的壓縮后，低壓油變?yōu)楦邏河?，并被高壓油泵輸入共軌管，在共軌管中，電子控制單元接?a href='/zhuanli/list-16559-1.html' target='_blank'>壓力傳感器的反饋并控制限壓閥，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；
[0007] 所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括位置檢測(cè)系統(tǒng)，位置檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)線性位移傳感器和位置觸發(fā)傳感器檢測(cè)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(hào)，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(dòng)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(cè)系統(tǒng)確定；所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括恒壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述恒壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓變量馬達(dá)，通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)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(dòng)，并通過(guò)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(dòng)調(diào)節(jié)；
[0008] 所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括起動(dòng)控制系統(tǒng)、正常工作控制系統(tǒng)和失火控制系統(tǒng)：
[0009] 起動(dòng)控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)工況的控制：當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，打開啟動(dòng)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(dòng)機(jī)的壓縮比得到提高；發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元對(duì)位移傳感器的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)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?jí)嚎s行程，如果檢測(cè)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?jí)嚎s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(guò)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(hào)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(guò)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(guò)程；
[0010] 正常工作控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)正常工況的控制：進(jìn)入正常工況后，關(guān)閉啟動(dòng)閥和減壓閥，第一控制閥保持常開狀態(tài)，當(dāng)起動(dòng)信號(hào)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(guò)第二控制閥進(jìn)入壓縮腔，推動(dòng)活塞組件向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，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(hào)，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(dòng)機(jī)輸出流量脈動(dòng)，由噴油系統(tǒng)完成燃料噴射過(guò)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)；
[0011] 失火控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)失火工況的控制：在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，都對(duì)活塞組件位置進(jìn)行一次檢測(cè)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)頻率和頻率變化率均小于設(shè)定值，則檢測(cè)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(dòng)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(dòng)脈沖信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)再按照正常工作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。
[0012] 本發(fā)明的有益效果為：1、液壓系統(tǒng)在壓縮和膨脹過(guò)程中均能向負(fù)載供油，并能有效防止系統(tǒng)之間不該出現(xiàn)的串壓串油現(xiàn)象；配合各個(gè)蓄能器來(lái)減小輸出流量脈動(dòng)、減低噪音；針對(duì)各個(gè)工況發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了新的控制系統(tǒng)，能更精準(zhǔn)、有效地控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行；2、在上止點(diǎn)和下止點(diǎn)之間增加了前饋位置，在啟動(dòng)工況下活塞組件到達(dá)前饋位置時(shí)就關(guān)閉頻率閥，在到達(dá)上止點(diǎn)后再關(guān)閉開關(guān)閥，這樣既保證了壓縮行程的速度，又減小了膨脹行程的阻力，整體上提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率并減小行程時(shí)間；3、通過(guò)控制高壓蓄能器和壓縮蓄能器之間的啟動(dòng)閥，來(lái)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，而且不會(huì)對(duì)輸出油壓造成影響發(fā)生油壓脈動(dòng)，正常工況后關(guān)閉啟動(dòng)閥，取代傳統(tǒng)的油站系統(tǒng)調(diào)高壓縮比的方法，具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)；4、為了避免回位控制閥的誤開以及提高失火判斷的精準(zhǔn)程度，采取缸溫缸壓和活塞組件的位置作為失火的主判斷依據(jù)，同時(shí)考慮到缸溫下降的延遲性，加入頻率和頻率變化速率(或者位移變化率)的前饋信號(hào)，即先判斷頻率和頻率變化率小于設(shè)定值，然后再判斷活塞是否在下止點(diǎn)位置，如果不在，則打開回位控制閥；5、設(shè)計(jì)了新的液壓球囊式緩沖裝置及其附屬的防超壓裝置，在起到緩沖和防超壓功能的同時(shí)還能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓損失起到一定的補(bǔ)充作用；6、通過(guò)死區(qū)油口和死區(qū)回位電磁閥的設(shè)置，可以有效解決活塞組件在死區(qū)位置很難回到下止點(diǎn)開始下一行程的問(wèn)題，同時(shí)通過(guò)相切的油口設(shè)置來(lái)減少活塞組件進(jìn)入死區(qū)后的蠕動(dòng)時(shí)間，進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)的整體效率。附圖說(shuō)明
[0013] 利用附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
[0014] 圖1為該河道治理裝置發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2為噴油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖3為理想下止點(diǎn)區(qū)域和死區(qū)的位置示意圖。
[0017] 附圖標(biāo)記：1-壓縮腔；2-第二控制閥；3-第一控制閥；4-壓縮蓄能器；5-第一油口；6-第二油口；7-泵腔；8-高壓蓄能器；9-進(jìn)氣單向閥；10-動(dòng)力活塞；11-燃燒室；12-噴油器；
13-掃氣口；14-回位腔；15-回位活塞；17-回位控制閥；18-低壓蓄能器；19-壓縮活塞；21-回油單向閥；22-減壓閥；23-啟動(dòng)閥；24-負(fù)載蓄能器；25-高壓油路；26-低壓油路；27-液壓球囊；28-機(jī)械式安全閥；29-輸油泵；30-濾清器；31-高壓油泵；32-共軌管；33-電控噴油器；
34-死區(qū)油口；35-死區(qū)回位電磁閥；A-理想下止點(diǎn)區(qū)域；B-死區(qū)。
13-掃氣口；14-回位腔；15-回位活塞；17-回位控制閥；18-低壓蓄能器；19-壓縮活塞；21-回油單向閥；22-減壓閥；23-啟動(dòng)閥；24-負(fù)載蓄能器；25-高壓油路；26-低壓油路；27-液壓球囊；28-機(jī)械式安全閥；29-輸油泵；30-濾清器；31-高壓油泵；32-共軌管；33-電控噴油器；
34-死區(qū)油口；35-死區(qū)回位電磁閥；A-理想下止點(diǎn)區(qū)域；B-死區(qū)。
具體實(shí)施方式
[0018] 結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0019] 實(shí)施例1：如圖1-3所示的一種具有快速啟動(dòng)功能的河道污染治理裝置，包括河道治理船和與河道治理船相連的發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)河道治理船，發(fā)動(dòng)機(jī)包括動(dòng)力部分、噴油系統(tǒng)和液壓部分，所述的動(dòng)力部分包括進(jìn)氣單向閥9、動(dòng)力活塞10、燃燒室11、噴油器12、掃氣口13、回位活塞15、壓縮活塞19，液壓部分包括壓縮腔1、泵腔7、回位腔14以及液壓回路，所述壓縮腔1設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)的后部，在其上設(shè)置有第一油口5、第二油口6，所述第一油口5、第二油口6分別通過(guò)第一控制閥3和第二控制閥2與壓縮蓄能器4相連，所述泵腔7通過(guò)單向閥9分別與低壓油路26和高壓油路25相連，高壓油路25用于向發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載供油，低壓油路26上設(shè)置有回位控制閥17和低壓蓄能器18，回位控制閥17上還旁路設(shè)置有回油單向閥
21；所述回位腔14與高壓蓄能器8直接連接，在所述高壓蓄能器8到缸體的油管路上設(shè)置有減壓閥22；所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8通過(guò)油管路相連通，所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8之間的油管路上還設(shè)置有啟動(dòng)閥23；所述高壓油路25連接有一負(fù)載蓄能器
24，所述減壓閥22后引出有一路與所述壓縮蓄能器4相連；所述噴油系統(tǒng)為高壓共軌式電控噴射系統(tǒng)。
21；所述回位腔14與高壓蓄能器8直接連接，在所述高壓蓄能器8到缸體的油管路上設(shè)置有減壓閥22；所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8通過(guò)油管路相連通，所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8之間的油管路上還設(shè)置有啟動(dòng)閥23；所述高壓油路25連接有一負(fù)載蓄能器
24，所述減壓閥22后引出有一路與所述壓縮蓄能器4相連；所述噴油系統(tǒng)為高壓共軌式電控噴射系統(tǒng)。
[0020] 發(fā)動(dòng)機(jī)的末端設(shè)置有液壓球囊27，液壓球囊27內(nèi)充滿預(yù)先注入的一定壓力的壓力油，其底部通過(guò)油管路與低壓蓄能器18相連，當(dāng)負(fù)載壓力突然降低或噴油量超調(diào)導(dǎo)致活塞以較大速度越過(guò)第二油口6時(shí)，液壓球囊27能起到很好的緩沖作用，而且基本不會(huì)產(chǎn)生反彈作用；同時(shí)為了防止液壓球囊27超壓破裂，液壓球囊27與低壓蓄能器18之間還設(shè)置有彈簧式安全閥28，一旦液壓球囊27超壓彈簧式安全閥28就會(huì)自動(dòng)打開，并通過(guò)低壓蓄能器18緩沖壓力，這時(shí)液壓球囊27會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓系統(tǒng)起到一定的補(bǔ)充作用。所述液壓球囊27的左上方設(shè)置有傾斜的死區(qū)油口34，其所在直線與液壓球囊27相切，死區(qū)油口34和壓縮蓄能器4通過(guò)設(shè)置在兩者之間的死區(qū)回位電磁閥35相連，在失火工況，當(dāng)活塞組件的末端處于第二油口6與液壓球囊27之間的死區(qū)B時(shí)，通過(guò)打開死區(qū)回位電磁閥35使活塞組件回到第二油口6與第一油口5之間的理想下止點(diǎn)區(qū)域A以開始下一個(gè)行程。
[0021] 高壓蓄能器8的作用在于：一是保證了在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，活塞組件能夠停留在下止點(diǎn)位置，減少蠕動(dòng)；二是在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)工況下以及失火情況發(fā)生時(shí)，推動(dòng)活塞組件回復(fù)到下止點(diǎn)位置，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠繼續(xù)開始下一個(gè)循環(huán)。
[0022] 該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括位置檢測(cè)系統(tǒng)，所述位置檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)線性位移傳感器和位置觸發(fā)傳感器檢測(cè)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(hào)，前饋位置位于上止點(diǎn)位置和下止點(diǎn)位置之間靠近上止點(diǎn)位置的一側(cè)，用于啟動(dòng)工況活塞壓縮行程時(shí)控制第一控制閥3的關(guān)閉，前饋位置根據(jù)活塞的速度值配合位置檢測(cè)系統(tǒng)確定。
[0023] 所述噴油系統(tǒng)包括高壓油泵31、共軌管32、電控噴油器33、壓力傳感器以及電子控制單元，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，在輸油泵29的作用下，燃油經(jīng)過(guò)濾清器30進(jìn)入高壓油泵31，經(jīng)過(guò)高壓油泵31的壓縮后，低壓油變?yōu)楦邏河?，并被高壓油?1輸入共軌管32，在共軌管32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(diào)節(jié)軌內(nèi)壓力值并使其保持恒定，隨后將相對(duì)穩(wěn)定并具有一定壓力的高壓油輸入電控噴油器33內(nèi)，等待電子控制單元的噴油指令。
[0024] 該發(fā)動(dòng)機(jī)還設(shè)置有恒壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述恒壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓變量馬達(dá)，通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩與負(fù)載阻力矩，保持了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(dòng)，并通過(guò)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(dòng)調(diào)節(jié)。液壓變量馬達(dá)與負(fù)載機(jī)械連接，兩者轉(zhuǎn)速相等；在穩(wěn)定工作情況下，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩與負(fù)載阻力矩大小相等，方向相反，當(dāng)阻力變大時(shí)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩小于負(fù)載阻力矩，使馬達(dá)轉(zhuǎn)速降低。由于輸出液壓油的流量不變,輸出液壓油在背壓增大的情況下流動(dòng)阻力增大，從而引起系統(tǒng)內(nèi)壓力的升高。此時(shí)，液壓馬達(dá)的變量機(jī)構(gòu)接收到該壓力升高信號(hào)的反饋并進(jìn)行調(diào)節(jié)，使自身排量增大，在轉(zhuǎn)速降低的情況下增大了馬達(dá)的流量，從而降低油液流動(dòng)阻力，保持了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出油液壓力的恒定。同時(shí)，由于排量增大，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩也隨之增大，并逐漸與負(fù)載阻力矩相平衡，系統(tǒng)再次實(shí)現(xiàn)達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)。同樣，當(dāng)負(fù)載阻力減小，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩大于負(fù)載阻力矩時(shí)，馬達(dá)轉(zhuǎn)速升高，引起液壓系統(tǒng)內(nèi)壓力的降低。此時(shí)，液壓變量馬達(dá)排量向減小的方向調(diào)節(jié)，使驅(qū)動(dòng)力矩與負(fù)載阻力矩相平衡，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定工作的同時(shí)保持系統(tǒng)內(nèi)壓力的恒定。
[0025] 所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括起動(dòng)控制系統(tǒng)、正常工作控制系統(tǒng)和失火控制系統(tǒng)：
[0026] 起動(dòng)控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)工況的控制：當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，打開啟動(dòng)閥23和減壓閥22，壓縮蓄能器4由于與高壓蓄能器8連通而壓力升高，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比得到提高；發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元對(duì)位移傳感器的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)結(jié)果顯示活塞組件處于下止點(diǎn)，則將第一控制閥3和第二控制閥2打開，活塞組件在壓縮蓄能器4的作用下，開始?jí)嚎s行程，如果檢測(cè)到活塞組件不在下止點(diǎn)，首先打開回位控制閥17，將泵腔7和壓縮腔1內(nèi)的液壓油由低壓油路26放出，使活塞組件在高壓蓄能器8壓力的作用下回復(fù)到下止點(diǎn)位置，關(guān)閉回位控制閥17，再開始?jí)嚎s行程；當(dāng)活塞的速度減小至某一設(shè)定值時(shí)，認(rèn)為其到達(dá)前饋位置，此時(shí)將第二控制閥2關(guān)閉，當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)后，第一控制閥3關(guān)閉，回位控制閥17打開，這種將第一控制閥3和第二控制閥2分步關(guān)閉的控制方式，既保證了壓縮行程的速度，又減小了膨脹行程的阻力；活塞組件重新回到下止點(diǎn)后，關(guān)閉回位控制閥17，活塞組件完成一個(gè)工作循環(huán)，該過(guò)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)?shù)诙刂崎y2開啟信號(hào)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)壓力和溫度都較低，則重復(fù)以上所述的工作過(guò)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(guò)程。
[0027] 正常工作控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)正常工況的控制：進(jìn)入正常工況后，關(guān)閉啟動(dòng)閥23和減壓閥22，第一控制閥3保持常開狀態(tài)，當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，第二控制閥2打開，壓縮蓄能器4內(nèi)的液壓油首先通過(guò)第二控制閥2進(jìn)入壓縮腔1，推動(dòng)活塞組件向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)谝挥涂?打開后，第二控制閥2關(guān)閉，壓縮腔1和壓縮蓄能器4之間由第一油口5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(hào)，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基本相等，以減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出流量脈動(dòng)，由噴油系統(tǒng)完成燃料噴射過(guò)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2再次開啟前穩(wěn)定在下止點(diǎn)。
[0028] 失火控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)失火工況的控制：在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，都對(duì)活塞組件位置進(jìn)行一次檢測(cè)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)頻率和頻率變化率均小于設(shè)定值，則檢測(cè)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(dòng)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3，并打開減壓閥22和回位控制閥17，使活塞組件回復(fù)到下止點(diǎn)位置，然后第一控制閥3開啟，等待下一個(gè)起動(dòng)脈沖信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)再按照正常工作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。
[0029] 所述第二控制閥2采用最大流量為250L/min、開啟脈寬為10ms的高頻電液伺服閥，電液伺服閥是一種接受模擬量電控制信號(hào)，輸出隨電控制信號(hào)大小及極性變化、且快速響應(yīng)的液壓控制閥，具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及良好的靜態(tài)特性，如：分辨率高、滯環(huán)小、線性度好等。第二控制閥2的最大流量，當(dāng)使用最大流量為250L/min、開啟脈寬為10ms的電液伺服閥時(shí)，活塞組件的加速度段長(zhǎng)度會(huì)增加到原來(lái)的5倍左右，壓縮行程所用時(shí)間明顯減小，從而使運(yùn)動(dòng)周期比原來(lái)減小了將近7ms，顯著的提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的最大工作頻率，取得了意想不到的效果。
[0030] 實(shí)施例2：如圖1-3所示的一種具有快速啟動(dòng)功能的河道污染治理裝置，包括河道治理船和與河道治理船相連的發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)河道治理船，發(fā)動(dòng)機(jī)包括動(dòng)力部分、噴油系統(tǒng)和液壓部分，所述的動(dòng)力部分包括進(jìn)氣單向閥9、動(dòng)力活塞10、燃燒室11、噴油器12、掃氣口13、回位活塞15、壓縮活塞19，液壓部分包括壓縮腔1、泵腔7、回位腔14以及液壓回路，所述壓縮腔1設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)的后部，在其上設(shè)置有第一油口5、第二油口6，所述第一油口5、第二油口6分別通過(guò)第一控制閥3和第二控制閥2與壓縮蓄能器4相連，所述泵腔7通過(guò)單向閥9分別與低壓油路26和高壓油路25相連，高壓油路25用于向發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載供油，低壓油路26上設(shè)置有回位控制閥17和低壓蓄能器18，回位控制閥17上還旁路設(shè)置有回油單向閥
21；所述回位腔14與高壓蓄能器8直接連接，在所述高壓蓄能器8到缸體的油管路上設(shè)置有減壓閥22；所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8通過(guò)油管路相連通，所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8之間的油管路上還設(shè)置有啟動(dòng)閥23；所述高壓油路25連接有一負(fù)載蓄能器
24，所述減壓閥22后引出有一路與所述壓縮蓄能器4相連；所述噴油系統(tǒng)為高壓共軌式電控噴射系統(tǒng)。
21；所述回位腔14與高壓蓄能器8直接連接，在所述高壓蓄能器8到缸體的油管路上設(shè)置有減壓閥22；所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8通過(guò)油管路相連通，所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8之間的油管路上還設(shè)置有啟動(dòng)閥23；所述高壓油路25連接有一負(fù)載蓄能器
24，所述減壓閥22后引出有一路與所述壓縮蓄能器4相連；所述噴油系統(tǒng)為高壓共軌式電控噴射系統(tǒng)。
[0031] 發(fā)動(dòng)機(jī)的末端設(shè)置有液壓球囊27，液壓球囊27內(nèi)充滿預(yù)先注入的一定壓力的壓力油，其底部通過(guò)油管路與低壓蓄能器18相連，當(dāng)負(fù)載壓力突然降低或噴油量超調(diào)導(dǎo)致活塞以較大速度越過(guò)第二油口6時(shí)，液壓球囊27能起到很好的緩沖作用，而且基本不會(huì)產(chǎn)生反彈作用；同時(shí)為了防止液壓球囊27超壓破裂，液壓球囊27與低壓蓄能器18之間還設(shè)置有彈簧式安全閥28，一旦液壓球囊27超壓彈簧式安全閥28就會(huì)自動(dòng)打開，并通過(guò)低壓蓄能器18緩沖壓力，這時(shí)液壓球囊27會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓系統(tǒng)起到一定的補(bǔ)充作用。所述液壓球囊27的左上方設(shè)置有傾斜的死區(qū)油口34，其所在直線與液壓球囊27相切，死區(qū)油口34和壓縮蓄能器4通過(guò)設(shè)置在兩者之間的死區(qū)回位電磁閥35相連，在失火工況，當(dāng)活塞組件的末端處于第二油口6與液壓球囊27之間的死區(qū)B時(shí)，通過(guò)打開死區(qū)回位電磁閥35使活塞組件回到第二油口6與第一油口5之間的理想下止點(diǎn)區(qū)域A以開始下一個(gè)行程。
[0032] 高壓蓄能器8的作用在于：一是保證了在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，活塞組件能夠停留在下止點(diǎn)位置，減少蠕動(dòng)；二是在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)工況下以及失火情況發(fā)生時(shí)，推動(dòng)活塞組件回復(fù)到下止點(diǎn)位置，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠繼續(xù)開始下一個(gè)循環(huán)。
[0033] 該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括位置檢測(cè)系統(tǒng)，所述位置檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)線性位移傳感器和位置觸發(fā)傳感器檢測(cè)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(hào)，前饋位置位于上止點(diǎn)位置和下止點(diǎn)位置之間靠近上止點(diǎn)位置的一側(cè)，用于啟動(dòng)工況活塞壓縮行程時(shí)控制第一控制閥3的關(guān)閉，前饋位置根據(jù)活塞的速度值配合位置檢測(cè)系統(tǒng)確定。
[0034] 所述噴油系統(tǒng)包括高壓油泵31、共軌管32、電控噴油器33、壓力傳感器以及電子控制單元，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，在輸油泵29的作用下，燃油經(jīng)過(guò)濾清器30進(jìn)入高壓油泵31，經(jīng)過(guò)高壓油泵31的壓縮后，低壓油變?yōu)楦邏河?，并被高壓油?1輸入共軌管32，在共軌管32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(diào)節(jié)軌內(nèi)壓力值并使其保持恒定，隨后將相對(duì)穩(wěn)定并具有一定壓力的高壓油輸入電控噴油器33內(nèi)，等待電子控制單元的噴油指令。
[0035] 該發(fā)動(dòng)機(jī)還設(shè)置有恒壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述恒壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓變量馬達(dá)，通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩與負(fù)載阻力矩，保持了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(dòng)，并通過(guò)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(dòng)調(diào)節(jié)。液壓變量馬達(dá)與負(fù)載機(jī)械連接，兩者轉(zhuǎn)速相等；在穩(wěn)定工作情況下，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩與負(fù)載阻力矩大小相等，方向相反，當(dāng)阻力變大時(shí)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩小于負(fù)載阻力矩，使馬達(dá)轉(zhuǎn)速降低。由于輸出液壓油的流量不變,輸出液壓油在背壓增大的情況下流動(dòng)阻力增大，從而引起系統(tǒng)內(nèi)壓力的升高。此時(shí)，液壓馬達(dá)的變量機(jī)構(gòu)接收到該壓力升高信號(hào)的反饋并進(jìn)行調(diào)節(jié)，使自身排量增大，在轉(zhuǎn)速降低的情況下增大了馬達(dá)的流量，從而降低油液流動(dòng)阻力，保持了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出油液壓力的恒定。同時(shí)，由于排量增大，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩也隨之增大，并逐漸與負(fù)載阻力矩相平衡，系統(tǒng)再次實(shí)現(xiàn)達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)。同樣，當(dāng)負(fù)載阻力減小，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩大于負(fù)載阻力矩時(shí)，馬達(dá)轉(zhuǎn)速升高，引起液壓系統(tǒng)內(nèi)壓力的降低。此時(shí)，液壓變量馬達(dá)排量向減小的方向調(diào)節(jié)，使驅(qū)動(dòng)力矩與負(fù)載阻力矩相平衡，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定工作的同時(shí)保持系統(tǒng)內(nèi)壓力的恒定。
[0036] 所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括起動(dòng)控制系統(tǒng)、正常工作控制系統(tǒng)和失火控制系統(tǒng)：
[0037] 起動(dòng)控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)工況的控制：當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，打開啟動(dòng)閥23和減壓閥22，壓縮蓄能器4由于與高壓蓄能器8連通而壓力升高，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比得到提高；發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元對(duì)位移傳感器的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)結(jié)果顯示活塞組件處于下止點(diǎn)，則將第一控制閥3和第二控制閥2打開，活塞組件在壓縮蓄能器4的作用下，開始?jí)嚎s行程，如果檢測(cè)到活塞組件不在下止點(diǎn)，首先打開回位控制閥17，將泵腔7和壓縮腔1內(nèi)的液壓油由低壓油路26放出，使活塞組件在高壓蓄能器8壓力的作用下回復(fù)到下止點(diǎn)位置，關(guān)閉回位控制閥17，再開始?jí)嚎s行程；當(dāng)活塞的速度減小至某一設(shè)定值時(shí)，認(rèn)為其到達(dá)前饋位置，此時(shí)將第二控制閥2關(guān)閉，當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)后，第一控制閥3關(guān)閉，回位控制閥17打開，這種將第一控制閥3和第二控制閥2分步關(guān)閉的控制方式，既保證了壓縮行程的速度，又減小了膨脹行程的阻力；活塞組件重新回到下止點(diǎn)后，關(guān)閉回位控制閥17，活塞組件完成一個(gè)工作循環(huán)，該過(guò)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)?shù)诙刂崎y2開啟信號(hào)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)壓力和溫度都較低，則重復(fù)以上所述的工作過(guò)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(guò)程。
[0038] 正常工作控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)正常工況的控制：進(jìn)入正常工況后，關(guān)閉啟動(dòng)閥23和減壓閥22，第一控制閥3保持常開狀態(tài)，當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，第二控制閥2打開，壓縮蓄能器4內(nèi)的液壓油首先通過(guò)第二控制閥2進(jìn)入壓縮腔1，推動(dòng)活塞組件向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)谝挥涂?打開后，第二控制閥2關(guān)閉，壓縮腔1和壓縮蓄能器4之間由第一油口5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(hào)，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基本相等，以減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出流量脈動(dòng)，由噴油系統(tǒng)完成燃料噴射過(guò)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2再次開啟前穩(wěn)定在下止點(diǎn)。
[0039] 失火控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)失火工況的控制：在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，都對(duì)活塞組件位置進(jìn)行一次檢測(cè)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)頻率和頻率變化率均小于設(shè)定值，則檢測(cè)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(dòng)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3，并打開減壓閥22和回位控制閥17，使活塞組件回復(fù)到下止點(diǎn)位置，然后第一控制閥3開啟，等待下一個(gè)起動(dòng)脈沖信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)再按照正常工作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。
[0040] 所述第二控制閥2采用最大流量為200L/min、開啟脈寬為15ms的高頻電液伺服閥，電液伺服閥是一種接受模擬量電控制信號(hào)，輸出隨電控制信號(hào)大小及極性變化、且快速響應(yīng)的液壓控制閥，具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及良好的靜態(tài)特性，如：分辨率高、滯環(huán)小、線性度好等。第二控制閥2的最大流量，當(dāng)使用最大流量為200L/min、開啟脈寬為15ms的電液伺服閥時(shí)，活塞組件的加速度段長(zhǎng)度會(huì)增加到原來(lái)的6倍左右，壓縮行程所用時(shí)間明顯減小，從而使運(yùn)動(dòng)周期比原來(lái)減小了將近10ms，顯著的提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的最大工作頻率，取得了意想不到的效果。
[0041] 實(shí)施例3：如圖1-3所示的一種具有快速啟動(dòng)功能的河道污染治理裝置，包括河道治理船和與河道治理船相連的發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)河道治理船，發(fā)動(dòng)機(jī)包括動(dòng)力部分、噴油系統(tǒng)和液壓部分，所述的動(dòng)力部分包括進(jìn)氣單向閥9、動(dòng)力活塞10、燃燒室11、噴油器12、掃氣口13、回位活塞15、壓縮活塞19，液壓部分包括壓縮腔1、泵腔7、回位腔14以及液壓回路，所述壓縮腔1設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)的后部，在其上設(shè)置有第一油口5、第二油口6，所述第一油口5、第二油口6分別通過(guò)第一控制閥3和第二控制閥2與壓縮蓄能器4相連，所述泵腔7通過(guò)單向閥9分別與低壓油路26和高壓油路25相連，高壓油路25用于向發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載供油，低壓油路26上設(shè)置有回位控制閥17和低壓蓄能器18，回位控制閥17上還旁路設(shè)置有回油單向閥
21；所述回位腔14與高壓蓄能器8直接連接，在所述高壓蓄能器8到缸體的油管路上設(shè)置有減壓閥22；所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8通過(guò)油管路相連通，所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8之間的油管路上還設(shè)置有啟動(dòng)閥23；所述高壓油路25連接有一負(fù)載蓄能器
24，所述減壓閥22后引出有一路與所述壓縮蓄能器4相連；所述噴油系統(tǒng)為高壓共軌式電控噴射系統(tǒng)。
21；所述回位腔14與高壓蓄能器8直接連接，在所述高壓蓄能器8到缸體的油管路上設(shè)置有減壓閥22；所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8通過(guò)油管路相連通，所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8之間的油管路上還設(shè)置有啟動(dòng)閥23；所述高壓油路25連接有一負(fù)載蓄能器
24，所述減壓閥22后引出有一路與所述壓縮蓄能器4相連；所述噴油系統(tǒng)為高壓共軌式電控噴射系統(tǒng)。
[0042] 發(fā)動(dòng)機(jī)的末端設(shè)置有液壓球囊27，液壓球囊27內(nèi)充滿預(yù)先注入的一定壓力的壓力油，其底部通過(guò)油管路與低壓蓄能器18相連，當(dāng)負(fù)載壓力突然降低或噴油量超調(diào)導(dǎo)致活塞以較大速度越過(guò)第二油口6時(shí)，液壓球囊27能起到很好的緩沖作用，而且基本不會(huì)產(chǎn)生反彈作用；同時(shí)為了防止液壓球囊27超壓破裂，液壓球囊27與低壓蓄能器18之間還設(shè)置有彈簧式安全閥28，一旦液壓球囊27超壓彈簧式安全閥28就會(huì)自動(dòng)打開，并通過(guò)低壓蓄能器18緩沖壓力，這時(shí)液壓球囊27會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓系統(tǒng)起到一定的補(bǔ)充作用。所述液壓球囊27的左上方設(shè)置有傾斜的死區(qū)油口34，其所在直線與液壓球囊27相切，死區(qū)油口34和壓縮蓄能器4通過(guò)設(shè)置在兩者之間的死區(qū)回位電磁閥35相連，在失火工況，當(dāng)活塞組件的末端處于第二油口6與液壓球囊27之間的死區(qū)B時(shí)，通過(guò)打開死區(qū)回位電磁閥35使活塞組件回到第二油口6與第一油口5之間的理想下止點(diǎn)區(qū)域A以開始下一個(gè)行程。
[0043] 高壓蓄能器8的作用在于：一是保證了在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，活塞組件能夠停留在下止點(diǎn)位置，減少蠕動(dòng)；二是在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)工況下以及失火情況發(fā)生時(shí)，推動(dòng)活塞組件回復(fù)到下止點(diǎn)位置，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠繼續(xù)開始下一個(gè)循環(huán)。
[0044] 該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括位置檢測(cè)系統(tǒng)，所述位置檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)線性位移傳感器和位置觸發(fā)傳感器檢測(cè)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(hào)，前饋位置位于上止點(diǎn)位置和下止點(diǎn)位置之間靠近上止點(diǎn)位置的一側(cè)，用于啟動(dòng)工況活塞壓縮行程時(shí)控制第一控制閥3的關(guān)閉，前饋位置根據(jù)活塞的速度值配合位置檢測(cè)系統(tǒng)確定。
[0045] 所述噴油系統(tǒng)包括高壓油泵31、共軌管32、電控噴油器33、壓力傳感器以及電子控制單元，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，在輸油泵29的作用下，燃油經(jīng)過(guò)濾清器30進(jìn)入高壓油泵31，經(jīng)過(guò)高壓油泵31的壓縮后，低壓油變?yōu)楦邏河?，并被高壓油?1輸入共軌管32，在共軌管32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(diào)節(jié)軌內(nèi)壓力值并使其保持恒定，隨后將相對(duì)穩(wěn)定并具有一定壓力的高壓油輸入電控噴油器33內(nèi)，等待電子控制單元的噴油指令。
[0046] 該發(fā)動(dòng)機(jī)還設(shè)置有恒壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述恒壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓變量馬達(dá)，通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩與負(fù)載阻力矩，保持了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(dòng)，并通過(guò)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(dòng)調(diào)節(jié)。液壓變量馬達(dá)與負(fù)載機(jī)械連接，兩者轉(zhuǎn)速相等；在穩(wěn)定工作情況下，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩與負(fù)載阻力矩大小相等，方向相反，當(dāng)阻力變大時(shí)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩小于負(fù)載阻力矩，使馬達(dá)轉(zhuǎn)速降低。由于輸出液壓油的流量不變,輸出液壓油在背壓增大的情況下流動(dòng)阻力增大，從而引起系統(tǒng)內(nèi)壓力的升高。此時(shí)，液壓馬達(dá)的變量機(jī)構(gòu)接收到該壓力升高信號(hào)的反饋并進(jìn)行調(diào)節(jié)，使自身排量增大，在轉(zhuǎn)速降低的情況下增大了馬達(dá)的流量，從而降低油液流動(dòng)阻力，保持了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出油液壓力的恒定。同時(shí)，由于排量增大，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩也隨之增大，并逐漸與負(fù)載阻力矩相平衡，系統(tǒng)再次實(shí)現(xiàn)達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)。同樣，當(dāng)負(fù)載阻力減小，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩大于負(fù)載阻力矩時(shí)，馬達(dá)轉(zhuǎn)速升高，引起液壓系統(tǒng)內(nèi)壓力的降低。此時(shí)，液壓變量馬達(dá)排量向減小的方向調(diào)節(jié)，使驅(qū)動(dòng)力矩與負(fù)載阻力矩相平衡，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定工作的同時(shí)保持系統(tǒng)內(nèi)壓力的恒定。
[0047] 所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括起動(dòng)控制系統(tǒng)、正常工作控制系統(tǒng)和失火控制系統(tǒng)：
[0048] 起動(dòng)控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)工況的控制：當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，打開啟動(dòng)閥23和減壓閥22，壓縮蓄能器4由于與高壓蓄能器8連通而壓力升高，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比得到提高；發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元對(duì)位移傳感器的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)結(jié)果顯示活塞組件處于下止點(diǎn)，則將第一控制閥3和第二控制閥2打開，活塞組件在壓縮蓄能器4的作用下，開始?jí)嚎s行程，如果檢測(cè)到活塞組件不在下止點(diǎn)，首先打開回位控制閥17，將泵腔7和壓縮腔1內(nèi)的液壓油由低壓油路26放出，使活塞組件在高壓蓄能器8壓力的作用下回復(fù)到下止點(diǎn)位置，關(guān)閉回位控制閥17，再開始?jí)嚎s行程；當(dāng)活塞的速度減小至某一設(shè)定值時(shí)，認(rèn)為其到達(dá)前饋位置，此時(shí)將第二控制閥2關(guān)閉，當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)后，第一控制閥3關(guān)閉，回位控制閥17打開，這種將第一控制閥3和第二控制閥2分步關(guān)閉的控制方式，既保證了壓縮行程的速度，又減小了膨脹行程的阻力；活塞組件重新回到下止點(diǎn)后，關(guān)閉回位控制閥17，活塞組件完成一個(gè)工作循環(huán)，該過(guò)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)?shù)诙刂崎y2開啟信號(hào)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)壓力和溫度都較低，則重復(fù)以上所述的工作過(guò)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(guò)程。
[0049] 正常工作控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)正常工況的控制：進(jìn)入正常工況后，關(guān)閉啟動(dòng)閥23和減壓閥22，第一控制閥3保持常開狀態(tài)，當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，第二控制閥2打開，壓縮蓄能器4內(nèi)的液壓油首先通過(guò)第二控制閥2進(jìn)入壓縮腔1，推動(dòng)活塞組件向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)谝挥涂?打開后，第二控制閥2關(guān)閉，壓縮腔1和壓縮蓄能器4之間由第一油口5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(hào)，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基本相等，以減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出流量脈動(dòng)，由噴油系統(tǒng)完成燃料噴射過(guò)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2再次開啟前穩(wěn)定在下止點(diǎn)。
[0050] 失火控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)失火工況的控制：在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，都對(duì)活塞組件位置進(jìn)行一次檢測(cè)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)頻率和頻率變化率均小于設(shè)定值，則檢測(cè)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(dòng)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3，并打開減壓閥22和回位控制閥17，使活塞組件回復(fù)到下止點(diǎn)位置，然后第一控制閥3開啟，等待下一個(gè)起動(dòng)脈沖信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)再按照正常工作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。
[0051] 所述第二控制閥2采用最大流量為220L/min、開啟脈寬為20ms的高頻電液伺服閥，電液伺服閥是一種接受模擬量電控制信號(hào)，輸出隨電控制信號(hào)大小及極性變化、且快速響應(yīng)的液壓控制閥，具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及良好的靜態(tài)特性，如：分辨率高、滯環(huán)小、線性度好等。第二控制閥2的最大流量，當(dāng)使用最大流量為220L/min、開啟脈寬為20ms的電液伺服閥時(shí)，活塞組件的加速度段長(zhǎng)度會(huì)增加到原來(lái)的7倍左右，壓縮行程所用時(shí)間明顯減小，從而使運(yùn)動(dòng)周期比原來(lái)減小了將近12ms，顯著的提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的最大工作頻率，取得了意想不到的效果。
[0052] 實(shí)施例4：如圖1-3所示的一種具有快速啟動(dòng)功能的河道污染治理裝置，包括河道治理船和與河道治理船相連的發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)河道治理船，發(fā)動(dòng)機(jī)包括動(dòng)力部分、噴油系統(tǒng)和液壓部分，所述的動(dòng)力部分包括進(jìn)氣單向閥9、動(dòng)力活塞10、燃燒室11、噴油器12、掃氣口13、回位活塞15、壓縮活塞19，液壓部分包括壓縮腔1、泵腔7、回位腔14以及液壓回路，所述壓縮腔1設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)的后部，在其上設(shè)置有第一油口5、第二油口6，所述第一油口5、第二油口6分別通過(guò)第一控制閥3和第二控制閥2與壓縮蓄能器4相連，所述泵腔7通過(guò)單向閥9分別與低壓油路26和高壓油路25相連，高壓油路25用于向發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載供油，低壓油路26上設(shè)置有回位控制閥17和低壓蓄能器18，回位控制閥17上還旁路設(shè)置有回油單向閥
21；所述回位腔14與高壓蓄能器8直接連接，在所述高壓蓄能器8到缸體的油管路上設(shè)置有減壓閥22；所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8通過(guò)油管路相連通，所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8之間的油管路上還設(shè)置有啟動(dòng)閥23；所述高壓油路25連接有一負(fù)載蓄能器
24，所述減壓閥22后引出有一路與所述壓縮蓄能器4相連；所述噴油系統(tǒng)為高壓共軌式電控噴射系統(tǒng)。
21；所述回位腔14與高壓蓄能器8直接連接，在所述高壓蓄能器8到缸體的油管路上設(shè)置有減壓閥22；所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8通過(guò)油管路相連通，所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8之間的油管路上還設(shè)置有啟動(dòng)閥23；所述高壓油路25連接有一負(fù)載蓄能器
24，所述減壓閥22后引出有一路與所述壓縮蓄能器4相連；所述噴油系統(tǒng)為高壓共軌式電控噴射系統(tǒng)。
[0053] 發(fā)動(dòng)機(jī)的末端設(shè)置有液壓球囊27，液壓球囊27內(nèi)充滿預(yù)先注入的一定壓力的壓力油，其底部通過(guò)油管路與低壓蓄能器18相連，當(dāng)負(fù)載壓力突然降低或噴油量超調(diào)導(dǎo)致活塞以較大速度越過(guò)第二油口6時(shí)，液壓球囊27能起到很好的緩沖作用，而且基本不會(huì)產(chǎn)生反彈作用；同時(shí)為了防止液壓球囊27超壓破裂，液壓球囊27與低壓蓄能器18之間還設(shè)置有彈簧式安全閥28，一旦液壓球囊27超壓彈簧式安全閥28就會(huì)自動(dòng)打開，并通過(guò)低壓蓄能器18緩沖壓力，這時(shí)液壓球囊27會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓系統(tǒng)起到一定的補(bǔ)充作用。所述液壓球囊27的左上方設(shè)置有傾斜的死區(qū)油口34，其所在直線與液壓球囊27相切，死區(qū)油口34和壓縮蓄能器4通過(guò)設(shè)置在兩者之間的死區(qū)回位電磁閥35相連，在失火工況，當(dāng)活塞組件的末端處于第二油口6與液壓球囊27之間的死區(qū)B時(shí)，通過(guò)打開死區(qū)回位電磁閥35使活塞組件回到第二油口6與第一油口5之間的理想下止點(diǎn)區(qū)域A以開始下一個(gè)行程。
[0054] 高壓蓄能器8的作用在于：一是保證了在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，活塞組件能夠停留在下止點(diǎn)位置，減少蠕動(dòng)；二是在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)工況下以及失火情況發(fā)生時(shí)，推動(dòng)活塞組件回復(fù)到下止點(diǎn)位置，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠繼續(xù)開始下一個(gè)循環(huán)。
[0055] 該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括位置檢測(cè)系統(tǒng)，所述位置檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)線性位移傳感器和位置觸發(fā)傳感器檢測(cè)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(hào)，前饋位置位于上止點(diǎn)位置和下止點(diǎn)位置之間靠近上止點(diǎn)位置的一側(cè)，用于啟動(dòng)工況活塞壓縮行程時(shí)控制第一控制閥3的關(guān)閉，前饋位置根據(jù)活塞的速度值配合位置檢測(cè)系統(tǒng)確定。
[0056] 所述噴油系統(tǒng)包括高壓油泵31、共軌管32、電控噴油器33、壓力傳感器以及電子控制單元，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，在輸油泵29的作用下，燃油經(jīng)過(guò)濾清器30進(jìn)入高壓油泵31，經(jīng)過(guò)高壓油泵31的壓縮后，低壓油變?yōu)楦邏河?，并被高壓油?1輸入共軌管32，在共軌管32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(diào)節(jié)軌內(nèi)壓力值并使其保持恒定，隨后將相對(duì)穩(wěn)定并具有一定壓力的高壓油輸入電控噴油器33內(nèi)，等待電子控制單元的噴油指令。
[0057] 該發(fā)動(dòng)機(jī)還設(shè)置有恒壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述恒壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓變量馬達(dá)，通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩與負(fù)載阻力矩，保持了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(dòng)，并通過(guò)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(dòng)調(diào)節(jié)。液壓變量馬達(dá)與負(fù)載機(jī)械連接，兩者轉(zhuǎn)速相等；在穩(wěn)定工作情況下，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩與負(fù)載阻力矩大小相等，方向相反，當(dāng)阻力變大時(shí)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩小于負(fù)載阻力矩，使馬達(dá)轉(zhuǎn)速降低。由于輸出液壓油的流量不變,輸出液壓油在背壓增大的情況下流動(dòng)阻力增大，從而引起系統(tǒng)內(nèi)壓力的升高。此時(shí)，液壓馬達(dá)的變量機(jī)構(gòu)接收到該壓力升高信號(hào)的反饋并進(jìn)行調(diào)節(jié)，使自身排量增大，在轉(zhuǎn)速降低的情況下增大了馬達(dá)的流量，從而降低油液流動(dòng)阻力，保持了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出油液壓力的恒定。同時(shí)，由于排量增大，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩也隨之增大，并逐漸與負(fù)載阻力矩相平衡，系統(tǒng)再次實(shí)現(xiàn)達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)。同樣，當(dāng)負(fù)載阻力減小，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩大于負(fù)載阻力矩時(shí)，馬達(dá)轉(zhuǎn)速升高，引起液壓系統(tǒng)內(nèi)壓力的降低。此時(shí)，液壓變量馬達(dá)排量向減小的方向調(diào)節(jié)，使驅(qū)動(dòng)力矩與負(fù)載阻力矩相平衡，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定工作的同時(shí)保持系統(tǒng)內(nèi)壓力的恒定。
[0058] 所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括起動(dòng)控制系統(tǒng)、正常工作控制系統(tǒng)和失火控制系統(tǒng)：
[0059] 起動(dòng)控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)工況的控制：當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，打開啟動(dòng)閥23和減壓閥22，壓縮蓄能器4由于與高壓蓄能器8連通而壓力升高，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比得到提高；發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元對(duì)位移傳感器的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)結(jié)果顯示活塞組件處于下止點(diǎn)，則將第一控制閥3和第二控制閥2打開，活塞組件在壓縮蓄能器4的作用下，開始?jí)嚎s行程，如果檢測(cè)到活塞組件不在下止點(diǎn)，首先打開回位控制閥17，將泵腔7和壓縮腔1內(nèi)的液壓油由低壓油路26放出，使活塞組件在高壓蓄能器8壓力的作用下回復(fù)到下止點(diǎn)位置，關(guān)閉回位控制閥17，再開始?jí)嚎s行程；當(dāng)活塞的速度減小至某一設(shè)定值時(shí)，認(rèn)為其到達(dá)前饋位置，此時(shí)將第二控制閥2關(guān)閉，當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)后，第一控制閥3關(guān)閉，回位控制閥17打開，這種將第一控制閥3和第二控制閥2分步關(guān)閉的控制方式，既保證了壓縮行程的速度，又減小了膨脹行程的阻力；活塞組件重新回到下止點(diǎn)后，關(guān)閉回位控制閥17，活塞組件完成一個(gè)工作循環(huán)，該過(guò)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)?shù)诙刂崎y2開啟信號(hào)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)壓力和溫度都較低，則重復(fù)以上所述的工作過(guò)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(guò)程。
[0060] 正常工作控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)正常工況的控制：進(jìn)入正常工況后，關(guān)閉啟動(dòng)閥23和減壓閥22，第一控制閥3保持常開狀態(tài)，當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，第二控制閥2打開，壓縮蓄能器4內(nèi)的液壓油首先通過(guò)第二控制閥2進(jìn)入壓縮腔1，推動(dòng)活塞組件向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)谝挥涂?打開后，第二控制閥2關(guān)閉，壓縮腔1和壓縮蓄能器4之間由第一油口5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(hào)，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基本相等，以減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出流量脈動(dòng)，由噴油系統(tǒng)完成燃料噴射過(guò)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2再次開啟前穩(wěn)定在下止點(diǎn)。
[0061] 失火控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)失火工況的控制：在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，都對(duì)活塞組件位置進(jìn)行一次檢測(cè)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)頻率和頻率變化率均小于設(shè)定值，則檢測(cè)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(dòng)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3，并打開減壓閥22和回位控制閥17，使活塞組件回復(fù)到下止點(diǎn)位置，然后第一控制閥3開啟，等待下一個(gè)起動(dòng)脈沖信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)再按照正常工作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。
[0062] 所述第二控制閥2采用最大流量為270L/min、開啟脈寬為25ms的高頻電液伺服閥，電液伺服閥是一種接受模擬量電控制信號(hào)，輸出隨電控制信號(hào)大小及極性變化、且快速響應(yīng)的液壓控制閥，具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及良好的靜態(tài)特性，如：分辨率高、滯環(huán)小、線性度好等。第二控制閥2的最大流量，當(dāng)使用最大流量為270L/min、開啟脈寬為25ms的電液伺服閥時(shí)，活塞組件的加速度段長(zhǎng)度會(huì)增加到原來(lái)的7.5倍左右，壓縮行程所用時(shí)間明顯減小，從而使運(yùn)動(dòng)周期比原來(lái)減小了將近12ms，顯著的提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的最大工作頻率，取得了意想不到的效果。
[0063] 實(shí)施例5：如圖1-3所示的一種具有快速啟動(dòng)功能的河道污染治理裝置，包括河道治理船和與河道治理船相連的發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)河道治理船，發(fā)動(dòng)機(jī)包括動(dòng)力部分、噴油系統(tǒng)和液壓部分，所述的動(dòng)力部分包括進(jìn)氣單向閥9、動(dòng)力活塞10、燃燒室11、噴油器12、掃氣口13、回位活塞15、壓縮活塞19，液壓部分包括壓縮腔1、泵腔7、回位腔14以及液壓回路，所述壓縮腔1設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)的后部，在其上設(shè)置有第一油口5、第二油口6，所述第一油口5、第二油口6分別通過(guò)第一控制閥3和第二控制閥2與壓縮蓄能器4相連，所述泵腔7通過(guò)單向閥9分別與低壓油路26和高壓油路25相連，高壓油路25用于向發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載供油，低壓油路26上設(shè)置有回位控制閥17和低壓蓄能器18，回位控制閥17上還旁路設(shè)置有回油單向閥
21；所述回位腔14與高壓蓄能器8直接連接，在所述高壓蓄能器8到缸體的油管路上設(shè)置有減壓閥22；所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8通過(guò)油管路相連通，所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8之間的油管路上還設(shè)置有啟動(dòng)閥23；所述高壓油路25連接有一負(fù)載蓄能器
24，所述減壓閥22后引出有一路與所述壓縮蓄能器4相連；所述噴油系統(tǒng)為高壓共軌式電控噴射系統(tǒng)。
21；所述回位腔14與高壓蓄能器8直接連接，在所述高壓蓄能器8到缸體的油管路上設(shè)置有減壓閥22；所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8通過(guò)油管路相連通，所述壓縮蓄能器4與所述高壓蓄能器8之間的油管路上還設(shè)置有啟動(dòng)閥23；所述高壓油路25連接有一負(fù)載蓄能器
24，所述減壓閥22后引出有一路與所述壓縮蓄能器4相連；所述噴油系統(tǒng)為高壓共軌式電控噴射系統(tǒng)。
[0064] 發(fā)動(dòng)機(jī)的末端設(shè)置有液壓球囊27，液壓球囊27內(nèi)充滿預(yù)先注入的一定壓力的壓力油，其底部通過(guò)油管路與低壓蓄能器18相連，當(dāng)負(fù)載壓力突然降低或噴油量超調(diào)導(dǎo)致活塞以較大速度越過(guò)第二油口6時(shí)，液壓球囊27能起到很好的緩沖作用，而且基本不會(huì)產(chǎn)生反彈作用；同時(shí)為了防止液壓球囊27超壓破裂，液壓球囊27與低壓蓄能器18之間還設(shè)置有彈簧式安全閥28，一旦液壓球囊27超壓彈簧式安全閥28就會(huì)自動(dòng)打開，并通過(guò)低壓蓄能器18緩沖壓力，這時(shí)液壓球囊27會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓系統(tǒng)起到一定的補(bǔ)充作用。所述液壓球囊27的左上方設(shè)置有傾斜的死區(qū)油口34，其所在直線與液壓球囊27相切，死區(qū)油口34和壓縮蓄能器4通過(guò)設(shè)置在兩者之間的死區(qū)回位電磁閥35相連，在失火工況，當(dāng)活塞組件的末端處于第二油口6與液壓球囊27之間的死區(qū)B時(shí)，通過(guò)打開死區(qū)回位電磁閥35使活塞組件回到第二油口6與第一油口5之間的理想下止點(diǎn)區(qū)域A以開始下一個(gè)行程。
[0065] 高壓蓄能器8的作用在于：一是保證了在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，活塞組件能夠停留在下止點(diǎn)位置，減少蠕動(dòng)；二是在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)工況下以及失火情況發(fā)生時(shí)，推動(dòng)活塞組件回復(fù)到下止點(diǎn)位置，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠繼續(xù)開始下一個(gè)循環(huán)。
[0066] 該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括位置檢測(cè)系統(tǒng)，所述位置檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)線性位移傳感器和位置觸發(fā)傳感器檢測(cè)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(hào)，前饋位置位于上止點(diǎn)位置和下止點(diǎn)位置之間靠近上止點(diǎn)位置的一側(cè)，用于啟動(dòng)工況活塞壓縮行程時(shí)控制第一控制閥3的關(guān)閉，前饋位置根據(jù)活塞的速度值配合位置檢測(cè)系統(tǒng)確定。
[0067] 所述噴油系統(tǒng)包括高壓油泵31、共軌管32、電控噴油器33、壓力傳感器以及電子控制單元，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，在輸油泵29的作用下，燃油經(jīng)過(guò)濾清器30進(jìn)入高壓油泵31，經(jīng)過(guò)高壓油泵31的壓縮后，低壓油變?yōu)楦邏河?，并被高壓油?1輸入共軌管32，在共軌管32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(diào)節(jié)軌內(nèi)壓力值并使其保持恒定，隨后將相對(duì)穩(wěn)定并具有一定壓力的高壓油輸入電控噴油器33內(nèi)，等待電子控制單元的噴油指令。
[0068] 該發(fā)動(dòng)機(jī)還設(shè)置有恒壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述恒壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓變量馬達(dá)，通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩與負(fù)載阻力矩，保持了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(dòng)，并通過(guò)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(dòng)調(diào)節(jié)。液壓變量馬達(dá)與負(fù)載機(jī)械連接，兩者轉(zhuǎn)速相等；在穩(wěn)定工作情況下，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩與負(fù)載阻力矩大小相等，方向相反，當(dāng)阻力變大時(shí)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩小于負(fù)載阻力矩，使馬達(dá)轉(zhuǎn)速降低。由于輸出液壓油的流量不變,輸出液壓油在背壓增大的情況下流動(dòng)阻力增大，從而引起系統(tǒng)內(nèi)壓力的升高。此時(shí)，液壓馬達(dá)的變量機(jī)構(gòu)接收到該壓力升高信號(hào)的反饋并進(jìn)行調(diào)節(jié)，使自身排量增大，在轉(zhuǎn)速降低的情況下增大了馬達(dá)的流量，從而降低油液流動(dòng)阻力，保持了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出油液壓力的恒定。同時(shí)，由于排量增大，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩也隨之增大，并逐漸與負(fù)載阻力矩相平衡，系統(tǒng)再次實(shí)現(xiàn)達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)。同樣，當(dāng)負(fù)載阻力減小，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩大于負(fù)載阻力矩時(shí)，馬達(dá)轉(zhuǎn)速升高，引起液壓系統(tǒng)內(nèi)壓力的降低。此時(shí)，液壓變量馬達(dá)排量向減小的方向調(diào)節(jié)，使驅(qū)動(dòng)力矩與負(fù)載阻力矩相平衡，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定工作的同時(shí)保持系統(tǒng)內(nèi)壓力的恒定。
[0069] 所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括起動(dòng)控制系統(tǒng)、正常工作控制系統(tǒng)和失火控制系統(tǒng)：
[0070] 起動(dòng)控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)工況的控制：當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，打開啟動(dòng)閥23和減壓閥22，壓縮蓄能器4由于與高壓蓄能器8連通而壓力升高，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比得到提高；發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元對(duì)位移傳感器的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)結(jié)果顯示活塞組件處于下止點(diǎn)，則將第一控制閥3和第二控制閥2打開，活塞組件在壓縮蓄能器4的作用下，開始?jí)嚎s行程，如果檢測(cè)到活塞組件不在下止點(diǎn)，首先打開回位控制閥17，將泵腔7和壓縮腔1內(nèi)的液壓油由低壓油路26放出，使活塞組件在高壓蓄能器8壓力的作用下回復(fù)到下止點(diǎn)位置，關(guān)閉回位控制閥17，再開始?jí)嚎s行程；當(dāng)活塞的速度減小至某一設(shè)定值時(shí)，認(rèn)為其到達(dá)前饋位置，此時(shí)將第二控制閥2關(guān)閉，當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)后，第一控制閥3關(guān)閉，回位控制閥17打開，這種將第一控制閥3和第二控制閥2分步關(guān)閉的控制方式，既保證了壓縮行程的速度，又減小了膨脹行程的阻力；活塞組件重新回到下止點(diǎn)后，關(guān)閉回位控制閥17，活塞組件完成一個(gè)工作循環(huán)，該過(guò)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)?shù)诙刂崎y2開啟信號(hào)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)壓力和溫度都較低，則重復(fù)以上所述的工作過(guò)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(guò)程。
[0071] 正常工作控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)正常工況的控制：進(jìn)入正常工況后，關(guān)閉啟動(dòng)閥23和減壓閥22，第一控制閥3保持常開狀態(tài)，當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，第二控制閥2打開，壓縮蓄能器4內(nèi)的液壓油首先通過(guò)第二控制閥2進(jìn)入壓縮腔1，推動(dòng)活塞組件向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)谝挥涂?打開后，第二控制閥2關(guān)閉，壓縮腔1和壓縮蓄能器4之間由第一油口5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(hào)，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基本相等，以減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出流量脈動(dòng)，由噴油系統(tǒng)完成燃料噴射過(guò)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2再次開啟前穩(wěn)定在下止點(diǎn)。
[0072] 失火控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)失火工況的控制：在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，當(dāng)起動(dòng)信號(hào)發(fā)出后，都對(duì)活塞組件位置進(jìn)行一次檢測(cè)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)頻率和頻率變化率均小于設(shè)定值，則檢測(cè)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(dòng)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3，并打開減壓閥22和回位控制閥17，使活塞組件回復(fù)到下止點(diǎn)位置，然后第一控制閥3開啟，等待下一個(gè)起動(dòng)脈沖信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)再按照正常工作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。
[0073] 所述第二控制閥2采用最大流量為230L/min、開啟脈寬為30ms的高頻電液伺服閥，電液伺服閥是一種接受模擬量電控制信號(hào)，輸出隨電控制信號(hào)大小及極性變化、且快速響應(yīng)的液壓控制閥，具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及良好的靜態(tài)特性，如：分辨率高、滯環(huán)小、線性度好等。第二控制閥2的最大流量，當(dāng)使用最大流量為230L/min、開啟脈寬為30ms的電液伺服閥時(shí)，活塞組件的加速度段長(zhǎng)度會(huì)增加到原來(lái)的8倍左右，壓縮行程所用時(shí)間明顯減小，從而使運(yùn)動(dòng)周期比原來(lái)減小了將近14ms，顯著的提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的最大工作頻率，取得了意想不到的效果。
[0074] 最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
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