一種具有優(yōu)化控制系統(tǒng)的農(nóng)藥噴灑裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)藥噴灑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有優(yōu)化控制系統(tǒng)的農(nóng)藥噴灑裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]噴藥裝置，是將液體分散開來的一種農(nóng)機(jī)具，是農(nóng)業(yè)施藥機(jī)械的一種，農(nóng)業(yè)機(jī)械的植保機(jī)械。是以拖拉機(jī)配套完成噴灑作業(yè)的，噴藥機(jī)的樣式大概分為幾種，主要有:自走式噴桿噴霧機(jī)、牽引式噴藥機(jī)、懸掛式噴藥機(jī)、噴桿式噴藥機(jī)。牽引式噴藥機(jī)是與50馬力以上拖拉機(jī)配套的大型寬幅噴桿噴藥機(jī)，用于噴灑滅蟲劑、矮草劑、殺菌劑，亦可用于噴灑液體肥料等，噴霧性能好，作業(yè)效率高，廣泛適用于草地，旱田，蟲等。
[0003]如何進(jìn)一步降低噴藥裝置的工作能耗并提高效率，是人們一直關(guān)心的問題?，F(xiàn)在的噴藥機(jī)，基本都是用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所在拖拉機(jī)的，例如申請(qǐng)?zhí)枮?01510581591.0的專利，而現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)普遍存在結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、控制不夠精準(zhǔn)、輸出扭矩不足等問題，因此我們可以從這個(gè)方面著手改善噴藥裝置的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、控制精確、性能穩(wěn)定且輸出扭矩大的噴藥裝置。
[0005]本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]—種具有優(yōu)化控制系統(tǒng)的農(nóng)藥噴灑裝置，包括噴藥機(jī)和與噴藥機(jī)相連的發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)噴藥機(jī)，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、栗腔、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、第二油口分別通過第一控制閥和第二控制閥與壓縮蓄能器相連，所述栗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(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)，包括高壓油栗、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)，在輸油栗的作用下，燃油經(jīng)過濾清器進(jìn)入高壓油栗，經(jīng)過高壓油栗的壓縮后，低壓油變?yōu)楦邏河?，并被高壓油栗輸入共軌管，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(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，將栗腔和壓縮腔內(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；
[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)間之比等于液壓栗兩個(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、通過控制高壓蓄能器和壓縮蓄能器之間的啟動(dòng)閥，來增加發(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)開始下一行程的問題，同時(shí)通過相切的油口設(shè)置來減少活塞組件進(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。
【附圖說明】
[0013]利用附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，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為該噴藥裝置發(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-栗腔;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-輸油栗；30-濾清器；31-高壓油栗；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所示的一種具有優(yōu)化控制系統(tǒng)的農(nóng)藥噴灑裝置，包括噴藥機(jī)和與噴藥機(jī)相連的發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)噴藥機(jī)，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1、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、栗腔7、回位腔14以及液壓回路，所述壓縮腔I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分別通過第一控制閥3和第二控制閥2與壓縮蓄能器4相連，所述栗腔7通過單向閥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