[發(fā)明專利]一種液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410106984.1
• 申請(qǐng)日: 2014-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN104929766B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙振峰;張付軍;趙長祿;黃英;張栓錄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F02B71/04
• 分類號(hào): F02B71/04;F02B71/02;F15B1/02;F15B11/08;F15B13/04
• 代理公司: 北京中譽(yù)威圣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11279
• 代理人: 王正茂,叢芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動(dòng)力和液壓技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)

液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)是一種將往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)與柱塞式液壓泵集成為一體的動(dòng)力機(jī)械，液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)將燃料燃燒的熱能通過往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞組件直接轉(zhuǎn)化為液壓能對(duì)外輸出。具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)鏈短、壓縮比可變、動(dòng)力傳輸采用柔性介質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，可以作為車輛及其它移動(dòng)設(shè)備的動(dòng)力源，尤其適用于以液壓作為動(dòng)力源的移動(dòng)裝置。

目前，從實(shí)現(xiàn)液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)原理的結(jié)構(gòu)類型來看，有兩種形式：一種是將內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力活塞、液壓泵的泵活塞和使活塞恢復(fù)的壓縮活塞等三個(gè)活塞通過剛性桿依次連接為一個(gè)活塞細(xì)長的組件；另一種方式為將泵活塞和壓縮活塞分別連接在動(dòng)力活塞上，構(gòu)成動(dòng)力活塞拖動(dòng)2個(gè)或3個(gè)液壓活塞作為活塞組件。上述兩種形式均可以實(shí)現(xiàn)液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理。上述兩種液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的方案中都有一個(gè)或幾個(gè)液壓活塞是用來給動(dòng)力活塞的壓縮沖程提供能量的，由于液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)省去曲柄連桿機(jī)構(gòu)，動(dòng)力活塞的壓縮沖程沒有了飛輪等慣性元件為其提供能量，必須采用單獨(dú)的液壓系統(tǒng)為其壓縮沖程提供能量。但是，由于要增加動(dòng)力活塞的恢復(fù)系統(tǒng)均會(huì)導(dǎo)致這兩種布置方案中活塞組件的軸向尺寸過大（至少要大于兩倍的活塞行程）或者泵體部分徑向尺寸過大，使得液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)不緊湊，活塞組件的加工工藝性變差、氣缸體與相對(duì)應(yīng)的泵活塞所在容腔的同軸度要求過高等缺點(diǎn)，已經(jīng)嚴(yán)重制約和限制了液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步應(yīng)用推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠簡化液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，降低實(shí)際制造加工的工藝性，進(jìn)一步提高液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊性。

本發(fā)明提供了一種液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力活塞和泵活塞通過活塞桿剛性連接成活塞組件，動(dòng)力活塞安裝于氣缸體內(nèi)，泵活塞安裝于泵體內(nèi)，泵活塞是差壓級(jí)活塞結(jié)構(gòu)，在泵體上開有不同直徑的液壓通道，所述液壓通道與液壓系統(tǒng)相連，所述液壓系統(tǒng)是壓差封閉式液壓系統(tǒng)。

優(yōu)選地，液壓系統(tǒng)包括高壓級(jí)液壓油路和次級(jí)高壓級(jí)液壓油路，液壓系統(tǒng)的液壓回路為封閉式回路。

優(yōu)選地，高壓級(jí)液壓油路進(jìn)一步包括高壓蓄能器，泵體上的第一液壓通道通過第一單向閥與高壓蓄能器連接，泵體上的第二液壓通道通過第二單向閥與高壓蓄能器連接，泵體上第三液壓通道通過阻尼閥與第二液壓通道和第二單向閥之間連接，其中第一液壓通道是出油液壓通道，第二液壓通道是出油液壓通道，第三液壓通道是阻尼孔液壓通道，第一液壓通道的直徑大于第二液壓通道的直徑，第二液壓通道的直徑大于第三液壓通道的直徑，第一單向閥和第二單向閥都是出油單向閥。

優(yōu)選地，次級(jí)高壓級(jí)液壓油路進(jìn)一步包括次級(jí)高壓蓄能器，泵體上的第四液壓通道和次級(jí)高壓蓄能器連接，泵體上的第五液壓通道通過第三單向閥與次級(jí)高壓蓄能器連接，泵體上的第六液壓通道通過第一電磁閥與次級(jí)高壓蓄能器連接，起動(dòng)液壓泵通過第四單向閥與次級(jí)高壓蓄能器連接，在起動(dòng)液壓泵的出口和第四單向閥之間連接有溢流閥，其中第五液壓通道是進(jìn)油液壓通道，第六液壓通道是進(jìn)油電磁閥通道，第五液壓通道的直徑大于第六液壓通道的直徑，第一電磁閥是頻率控制電磁閥，第三單向閥是次級(jí)高壓進(jìn)油單向閥。

優(yōu)選地，泵體上的第七液壓通道與第二電磁閥連接。

優(yōu)選地，高壓蓄能器和次級(jí)高壓蓄能器之間連接有第三電磁閥。

優(yōu)選地，氣缸蓋安裝于氣缸體的一端，火花塞安裝于氣缸蓋上，進(jìn)氣口處安裝有進(jìn)氣單向閥，掃氣腔通過掃氣道與掃氣口連通，排氣口位于氣缸的一側(cè)。

優(yōu)選地，所述泵活塞的尾端面為環(huán)形作用面，頭端面為圓形作用面，頭端面的圓形作用面面積大于尾端面的環(huán)形作用面面積。

優(yōu)選地，還包括控制器，控制器分別與火花塞、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥和溢流閥通過電路連接。

優(yōu)選地，高壓蓄能器與液壓馬達(dá)的進(jìn)油端連接，次級(jí)高壓蓄能器與液壓馬達(dá)的回油端連接，高壓蓄能器與液壓缸的進(jìn)油端連接，次級(jí)高壓蓄能器與液壓缸的回油端連接。

本發(fā)明技術(shù)方案中，由于采用壓差封閉式液壓系統(tǒng)給動(dòng)力活塞的壓縮沖程提供能量，省去了傳統(tǒng)液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞恢復(fù)系統(tǒng)，活塞組件僅由動(dòng)力活塞直接帶動(dòng)一個(gè)差壓級(jí)活塞結(jié)構(gòu)的泵活塞組成，結(jié)合壓差封閉式液壓系統(tǒng)，即可完成液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)。從而大大簡化液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，降低實(shí)際制造加工的工藝性，進(jìn)一步提高了液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊性。

附圖說明