專利名稱：回流掃氣式液壓自由活塞柴油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種新型動(dòng)力裝置，具體涉及一種可應(yīng)用于車輛動(dòng)力、工程機(jī)械動(dòng)力等內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的回流掃氣式液壓自由活塞柴油機(jī)。
背景技術(shù)：
在汽車中廣泛使用的動(dòng)力裝置是傳統(tǒng)的往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其燃料產(chǎn)生的熱能通過活塞、連桿和曲軸機(jī)構(gòu)向外輸出扭矩，該扭矩再通過離合器、變速箱、傳動(dòng)軸和減速器傳遞給車輪。此動(dòng)力傳遞方式有其固有問題第一是中間傳遞環(huán)節(jié)多，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械效率低。第二是傳動(dòng)軸和變速箱的布置限制了車輛的通過性和轉(zhuǎn)向靈活性。自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)是近20年發(fā)展起來(lái)的新型動(dòng)力，處于技術(shù)探索階段，在國(guó)內(nèi)外還沒有相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用。經(jīng)檢索，現(xiàn)在自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的專利主要有
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(I)公開號(hào)為CN102400783A的中國(guó)專利具有兩沖程自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的小型輕量線性發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，該專利公開的自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)與動(dòng)磁式結(jié)構(gòu)結(jié)合為一體，形成具有二沖程自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的小型線性發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。(2)公開號(hào)為CN102374021A的中國(guó)專利自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，公開了一種整機(jī)為雙活塞雙燃燒室結(jié)構(gòu)，每個(gè)燃燒室均配有進(jìn)排氣門，輔助機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)比較復(fù)雜。向外輸出的能量為電能。(3)公開號(hào)為CN 101363397A的中國(guó)專利一種單活塞式液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，公開了一種直流掃氣二沖程單活塞式液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，將傳統(tǒng)往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)去掉曲軸，將活塞直接與柱塞式液壓泵集成一體，將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤罕玫囊簤耗懿⑾蛲廨敵?。該專利與本發(fā)明的最大不同在于，該專利是直流掃氣，需要排氣門和專門的氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致整機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。該專利只能在活塞膨脹行程輸出高壓油，而本發(fā)明不但膨脹行程輸出高壓油，在活塞壓縮行程也可以輸出高壓油。(4)公開號(hào)為CN 1957179A的中國(guó)專利對(duì)置活塞對(duì)置氣缸自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，該專利由一對(duì)內(nèi)外活塞和液壓泵組成，也稱對(duì)置自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。其特點(diǎn)是，由內(nèi)活塞的移動(dòng)完成氣缸內(nèi)的氣體交換，外活塞與液壓泵集成為直線液壓泵。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是內(nèi)外活塞的同步運(yùn)動(dòng)控制起來(lái)比較困難。(5)公開號(hào)為CN 1261944A的中國(guó)專利自由活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該專利是一種具有閥門定時(shí)系統(tǒng)的雙對(duì)置活塞自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。需要有專門控制的氣閥機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)氣體的更換。(6)公開號(hào)為US005473893A的美國(guó)專利具有液壓?jiǎn)卧淖杂砂l(fā)動(dòng)機(jī)，該專利是目前世界上唯一做成樣機(jī)進(jìn)行示范的液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。該專利有8項(xiàng)權(quán)利要求，具備高低壓液壓?jiǎn)卧?。該專利無(wú)法防止活塞工作時(shí)的旋轉(zhuǎn)，也沒有給出活塞位移的測(cè)量方法，更不能實(shí)現(xiàn)可變壓縮比
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種不需要曲軸等中間傳遞環(huán)節(jié)，以高壓油的柔性傳動(dòng)取代變速箱和傳動(dòng)軸的剛性機(jī)械傳動(dòng)，具有較高的機(jī)械效率、通過性和機(jī)動(dòng)靈活性的回流掃氣式液壓自由活塞柴油機(jī)。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種回流掃氣式液壓自由活塞柴油機(jī)，包括有不包含曲軸連桿以及氣門配氣機(jī)構(gòu)的單缸二沖程柴油機(jī)A和具有直線液壓泵13與液壓馬達(dá)17的液壓系統(tǒng)B兩部分組成；單缸二沖程柴油機(jī)A中的活塞25推動(dòng)直線液壓泵13輸出高壓油，高壓油驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)17轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓馬達(dá)17帶動(dòng)負(fù)載。具體地，所述的單缸二沖程柴油機(jī)A中的活塞25通過連桿29與液壓系統(tǒng)B中的柱塞31連接，柱塞31為左右兩個(gè)，左側(cè)為高壓液壓柱塞，右側(cè)為低壓液壓柱塞，將液壓系統(tǒng)B中的直線液壓泵13內(nèi)部空間分為高壓腔32和低壓腔34 ；
單缸二沖程柴油機(jī)A中的活塞25在膨脹行程推動(dòng)直線液壓泵13輸出高壓油，高壓油由管接頭C12向液壓馬達(dá)17輸出；低壓油端將活塞25由下止點(diǎn)推回上止點(diǎn)，完成活塞25的壓縮行程。可選地，所述的單缸二沖程柴油機(jī)A還包括有機(jī)體20、缸蓋22、噴油器23和儲(chǔ)氣室30 ；所述的機(jī)體20與缸蓋22固定連接，活塞25滑動(dòng)連接在機(jī)體20的內(nèi)部，活塞25的頂面、缸蓋22的端面以及機(jī)體20的內(nèi)壁形成燃燒室24 ；所述的噴油器23固定在缸蓋22端部；在機(jī)體20的左端以及缸蓋22的內(nèi)部布置有冷卻水套21 ;機(jī)體20的中部相對(duì)布置有至少6個(gè)掃氣口 19，每邊至少3個(gè)，在掃氣口 19垂直方向各布置至少3個(gè)排氣口 26 ；所述的儲(chǔ)氣室30位于機(jī)體20的右端，儲(chǔ)氣室30側(cè)壁上安裝有單向進(jìn)氣閥18。所述的活塞25與連桿29的連接處安裝有載荷過渡環(huán)，單缸二沖程柴油機(jī)A的燃油供給采用電控高壓共軌系統(tǒng)?？蛇x地，所述的液壓系統(tǒng)B還包括有補(bǔ)償蓄能器I、后端蓋5、啟動(dòng)蓄能器9、液壓泵體11和聞壓畜能器16 ；所述的補(bǔ)償蓄能器I及外接油泵通過管接頭E33和管接頭F35與液壓泵體11連接；后端蓋5固定在液壓泵體11尾部；啟動(dòng)蓄能器9通過頻率控制閥8以及管接頭A6、管接頭B7與液壓泵體11連接；直線液壓泵13安裝在液壓泵體11內(nèi)部，直線液壓泵13的柱塞31通過連桿29與單缸二沖程柴油機(jī)A中的活塞25連接；高壓腔32和低壓腔34對(duì)應(yīng)的液壓泵體11上分別安裝有液壓缸排氣閥B14和液壓缸排氣閥AlO ；高壓蓄能器16通過管接頭D15與液壓泵體11連接；液壓馬達(dá)17通過管接頭C12與液壓泵體11連接。所述的后端蓋5的內(nèi)部安裝有下止點(diǎn)限位塊2和彈簧3，組合成為限位防撞裝置。所述的液壓泵體11內(nèi)裝有位移傳感器4，位移傳感器導(dǎo)桿28通過導(dǎo)桿支架27與推桿29平行固定連接，推桿29與活塞25固定連接，位移傳感器4測(cè)量活塞25的位移，實(shí)時(shí)地輸出活塞25的位置信號(hào)、上止點(diǎn)和下止點(diǎn)信號(hào)。
所述的柱塞31采用具有多道金屬密封環(huán)的高壓液壓柱塞密封環(huán)36和低壓液壓柱塞密封環(huán)37結(jié)構(gòu)。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的工作過程進(jìn)行說明本發(fā)明的總體工作原理為活塞25在燃燒室24內(nèi)的燃燒氣體壓力的作用下右移(膨脹行程)，輸出高壓油驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)17轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)負(fù)載(如車輪)轉(zhuǎn)動(dòng)；在直線液壓泵13的油壓作用下活塞25左移(壓縮行程)，從而實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖I中活塞25處于上止點(diǎn)，活塞25裙部封死掃氣口 19和排氣口 26，噴油器23將柴油高壓噴入燃燒室24，霧化的柴油與空氣混合形成可燃混合氣，在缸內(nèi)溫度作用下柴油混合氣自燃、膨脹推動(dòng)活塞25及連桿29和柱塞31向右移動(dòng)，由管接頭C12向外輸出高壓 油，高壓油的一部分直接去驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)17，還有一部分輸入高壓蓄能器16 ；在此過程中儲(chǔ)氣室30容積變小，儲(chǔ)氣室30和掃氣道19內(nèi)的氣體壓力提高，單向進(jìn)氣閥18關(guān)閉；當(dāng)活塞25頭部向右移動(dòng)至排氣口 26打開時(shí)(圖2)，缸內(nèi)的燃燒廢氣在缸內(nèi)外的壓力差作用下排出機(jī)外，同時(shí)活塞25壓縮儲(chǔ)氣室30中的新鮮空氣經(jīng)過掃氣道19進(jìn)入氣缸內(nèi)，并掃出缸內(nèi)廢氣；當(dāng)活塞移至最右端(圖3，下止點(diǎn))，掃氣道19和排氣口 26完全打開，完成大部分新鮮氣體和燃燒廢氣的交換，頻率控制閥8打開，啟動(dòng)蓄能器9的低壓油經(jīng)頻率控制閥8進(jìn)入低壓腔34，在低壓油的推動(dòng)下柱塞31與活塞25向左側(cè)移動(dòng)，壓縮氣缸內(nèi)的空氣，同時(shí)單向進(jìn)氣閥18在內(nèi)外壓差作用下打開，外部空氣進(jìn)入儲(chǔ)氣室30 ;至活塞25頭部封死排氣口 26時(shí)(圖2)，開始?jí)嚎s過程，氣缸內(nèi)壓力開始升高，同時(shí)在管接頭D15向外輸出高壓油。在活塞25接近上止點(diǎn)(圖I)時(shí)，頻率控制閥8停止向低壓腔34供油，噴油器23開始噴油，柴油與氣體混合在燃燒室24中形成可燃混合氣并自燃，開始下一個(gè)工作循環(huán)。本發(fā)明的有益效果在于a.將二沖程柴油機(jī)與直線液壓泵組合為一體，省略了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)中的曲軸，將傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)由曲軸輸出動(dòng)力改為由液壓馬達(dá)輸出動(dòng)力，減少了動(dòng)力輸出的中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，使得本發(fā)明的熱效率將比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)提高約5%左右；b.本發(fā)明零部件比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)減少60%左右，結(jié)構(gòu)更加緊湊，成本更低；c.通過液壓馬達(dá)帶動(dòng)傳動(dòng)軸或直接驅(qū)動(dòng)車輪實(shí)現(xiàn)輪邊驅(qū)動(dòng)，從而由傳統(tǒng)的變速箱、傳動(dòng)軸等剛性連接改變?yōu)橐簤喝嵝赃B接，大大提高了車輛的通過性和機(jī)動(dòng)性；d.活塞沒有側(cè)向力，活塞與缸套的摩擦磨損將大幅度減輕；e.可以變壓縮比運(yùn)行，將保證全運(yùn)行工況的最佳熱效率，進(jìn)一步提高燃油經(jīng)濟(jì)性。


圖I是本發(fā)明中活塞處于左端(上止點(diǎn))位置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖la、圖lb、圖Ic分別是圖I中a、b、c的局部放大視圖；圖2是本發(fā)明中活塞下行至掃氣道、排氣口即將打開(或活塞上行即將封閉掃氣道、排氣口)位置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明中活塞處于右端(下止點(diǎn))位置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖中
A、單缸二沖程柴油機(jī)；B、液壓系統(tǒng)；I、補(bǔ)償蓄能器；2、下止點(diǎn)限位塊；3、彈簧；4、位移傳感器；5、后端蓋；6、管接頭A ;7、管接頭B ;8、頻率控制閥；9、啟動(dòng)蓄能器；10、液壓缸排氣閥A ;11、液壓泵體；12、管接頭C ;13、直線液壓泵；14、液壓缸排氣閥B ；15、管接頭D ;16、高壓蓄能器；17、液壓馬達(dá)；18、單向進(jìn)氣閥；19、掃氣道；20、機(jī)體；21、冷卻水套；22、缸蓋；23、噴油器；24、燃燒室；25、活塞；26、排氣口 ；27、導(dǎo)桿支架；28、位移傳感器導(dǎo)桿；29、連桿；30、儲(chǔ)氣室；31、柱塞；32、高壓腔；33、管接頭E ;34、低壓腔；35、管接頭F ；
36、高壓液壓柱塞密封環(huán)；37、低壓液壓柱塞密封環(huán)。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的介紹。圖I是本發(fā)明中活塞處于左端(上止點(diǎn))位置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，從圖中可以看出，本發(fā)明的一種回流掃氣式液壓自由活塞柴油機(jī)，主要由單缸二沖程柴油機(jī)A和液壓系統(tǒng)B兩部分組成；所述的單缸二沖程柴油機(jī)A為不包含曲軸連桿的單缸柴油機(jī)，主要包括有機(jī)體20、缸蓋22、活塞25、噴油器23、連桿29和儲(chǔ)氣室30 ;機(jī)體20與缸蓋22同軸線固定連接， 活塞25滑動(dòng)連接在機(jī)體20的內(nèi)部，活塞25的頂面、缸蓋22的端面以及機(jī)體20的內(nèi)壁形成燃燒室24 ;噴油器23通過壓板固定在缸蓋22端部，向燃燒室24內(nèi)噴油；在機(jī)體20的左端以及缸蓋22的內(nèi)部布置有冷卻水套21 ;機(jī)體20的中部相對(duì)布置有6個(gè)掃氣口 19，每邊3個(gè)，在掃氣口 19垂直方向布置3個(gè)排氣口 26 ；儲(chǔ)氣室30位于機(jī)體20的右端，儲(chǔ)氣室30側(cè)壁上安裝有單向進(jìn)氣閥18，當(dāng)活塞25左移，由于儲(chǔ)氣室30容積增加壓強(qiáng)減小，單向進(jìn)氣閥18打開，外界空氣依靠壓差進(jìn)入儲(chǔ)氣室30 ;當(dāng)活塞25右移，儲(chǔ)氣室30容積減小壓強(qiáng)增加，單向進(jìn)氣閥18關(guān)閉；活塞25通過連桿29與液壓系統(tǒng)B中的液壓泵柱塞31連接，向外輸出壓力油；活塞25與連桿29的連接處安裝有載荷過渡環(huán)，以避免活塞25承壓面積不足。所述的液壓系統(tǒng)B主要包括有補(bǔ)償蓄能器I、后端蓋5、啟動(dòng)蓄能器9、液壓泵體
11、直線液壓泵13、高壓蓄能器16和液壓馬達(dá)17 ；補(bǔ)償蓄能器I及外接油泵通過管接頭E33和管接頭F35與液壓泵體11連接，不斷進(jìn)行液壓油的補(bǔ)充；后端蓋5固定在液壓泵體11尾部，對(duì)其進(jìn)行密封；啟動(dòng)蓄能器9通過頻率控制閥8以及管接頭A6、管接頭B7與液壓泵體11連接；活塞25的工作頻率可以根據(jù)負(fù)載要求通過頻率控制閥8進(jìn)行調(diào)整，理論上工作頻率可以最小為0Hz，最大為40Hz ;通過對(duì)啟動(dòng)蓄能器9液壓壓力的控制，可以實(shí)現(xiàn)活塞25上止點(diǎn)位置可變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)壓縮比可變。直線液壓泵13安裝在液壓泵體11內(nèi)部，直線液壓泵13的柱塞31通過連桿29與單缸二沖程柴油機(jī)A中的活塞25連接；柱塞31為左右兩個(gè)，左側(cè)為高壓液壓柱塞，右側(cè)為低壓液壓柱塞，將直線液壓泵13內(nèi)部空間分為高壓腔32和低壓腔34 ;直線液壓泵13輸出的高壓油由管接頭C12向液壓馬達(dá)17輸出，液壓馬達(dá)17驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)；低壓油端將柴油機(jī)活塞25由下止點(diǎn)推回上止點(diǎn)，完成缸內(nèi)氣體的壓縮；高壓腔32和低壓腔34對(duì)應(yīng)的液壓泵體11上分別安裝有液壓缸排氣閥B14和液壓缸排氣閥AlO ；高壓蓄能器16通過管接頭D15與液壓泵體11連接；液壓馬達(dá)17通過管接頭C12與液壓泵體11連接；液壓馬達(dá)17是能量輸出轉(zhuǎn)換裝置，可外接車輪等負(fù)載；后端蓋5的內(nèi)部安裝有下止點(diǎn)限位塊2和彈簧3，組合成為限位防撞裝置，防止活塞25高速運(yùn)行到處于最右端時(shí)，直線液壓泵13底部與后端蓋5相撞，導(dǎo)致直線液壓泵13 損壞；液壓泵體11內(nèi)裝有位移傳感器4，位移傳感器導(dǎo)桿28通過導(dǎo)桿支架27與推桿29平行固定連接，由于推桿29與活塞25固定連接，則位移傳感器4可測(cè)量活塞25的位移，并獲得噴油提前信號(hào)；位移傳感器4采用適用于高速、高精度、大量程的磁致伸縮式位移傳感器，實(shí)時(shí)地輸出活塞25的位置信號(hào)、上止點(diǎn)和下止點(diǎn)信號(hào)；同時(shí)，導(dǎo)桿28通過導(dǎo)桿支架27與推桿29相連并與推桿29同步運(yùn)動(dòng)，起到了限制活塞25旋轉(zhuǎn)的作用；如圖la、圖Ib和圖Ic所示，為保證液壓柱塞31的密封，采用了高壓液壓柱塞密封環(huán)36和低壓液壓柱塞密封環(huán)37結(jié)構(gòu)，采用多道金屬密封環(huán)，通過合理設(shè)計(jì)密封環(huán)位置，保證了密封環(huán)與進(jìn)出油口不發(fā)生位置重復(fù)，避免了密封環(huán)刮傷液壓缸。所述的機(jī)體20、缸蓋22以及液壓泵體11采用鑄鐵材料鑄造成型；活塞25是合金鋁材料鑄造成型；柴油供油系統(tǒng)采用高壓共軌系統(tǒng)；頻率控制閥8可以采購(gòu)頻率控制閥成品或者根據(jù)實(shí)際情況自行設(shè)計(jì)；柴油機(jī)采用閉式循環(huán)水冷方式，外接水泵；所述的氣缸直徑是105mm，活塞幾何行程是158mm ;壓縮比可在15 24之間變化；下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的工作過程進(jìn)行說明本發(fā)明的總體工作原理為活塞25在燃燒室24內(nèi)的燃燒氣體壓力的作用下右移(膨脹行程)，輸出高壓油驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)17轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)負(fù)載(如車輪)轉(zhuǎn)動(dòng)；在直線液壓泵13的油壓作用下活塞25左移(壓縮行程)，從而實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖I中活塞25處于上止點(diǎn)，活塞25裙部封死掃氣口 19和排氣口 26，噴油器23將柴油高壓噴入燃燒室24，霧化的柴油與空氣混合形成可燃混合氣，在缸內(nèi)溫度作用下柴油混合氣自燃、膨脹推動(dòng)活塞25及連桿29和柱塞31向右移動(dòng)，由管接頭C12向外輸出高壓油，高壓油的一部分直接去驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)17，還有一部分輸入高壓蓄能器16 ；在此過程中儲(chǔ)氣室30容積變小，儲(chǔ)氣室30和掃氣道19內(nèi)的氣體壓力提高，單向進(jìn)氣閥18關(guān)閉；當(dāng)活塞25頭部向右移動(dòng)至排氣口 26打開時(shí)(圖2)，缸內(nèi)的燃燒廢氣在缸內(nèi)外的壓力差作用下排出機(jī)外，同時(shí)活塞25壓縮儲(chǔ)氣室30中的新鮮空氣經(jīng)過掃氣道19進(jìn)入氣缸內(nèi)，并掃出缸內(nèi)廢氣；當(dāng)活塞移至最右端(圖3，下止點(diǎn))，掃氣道19和排氣口 26完全打開，完成大部分新鮮氣體和燃燒廢氣的交換，頻率控制閥8打開，啟動(dòng)蓄能器9的低壓油經(jīng)頻率控制閥8進(jìn)入低壓腔34，在低壓油的推動(dòng)下柱塞31與活塞25向左側(cè)移動(dòng)，壓縮氣缸內(nèi)的空氣，同時(shí)單向進(jìn)氣閥18在內(nèi)外壓差作用下打開，外部空氣進(jìn)入儲(chǔ)氣室30 ;至活塞25頭部封死排氣口 26時(shí)(圖2)，開始?jí)嚎s過程，氣缸內(nèi)壓力開始升高，同時(shí)在管接頭D15向外輸出高壓油。在活塞25接近上止點(diǎn)(圖I)時(shí)，頻率控制閥8停止向低壓腔34供油，噴油器23開始噴油，柴油與氣體混合在燃燒室24中形成可燃混合氣并自燃，開始下一個(gè)工作循環(huán)。上述實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外?！?br> 權(quán)利要求
1.一種回流掃氣式液壓自由活塞柴油機(jī)，其特征在于包括有 不包含曲軸連桿以及氣門配氣機(jī)構(gòu)的單缸二沖程柴油機(jī)(A) 和具有直線液壓泵(13)與液壓馬達(dá)(17)的液壓系統(tǒng)(B)兩部分組成； 單缸二沖程柴油機(jī)(A)中的活塞(25)推動(dòng)直線液壓泵(13)輸出高壓油，高壓油驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)(17)轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓馬達(dá)(17)帶動(dòng)負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種回流掃氣式液壓自由活塞柴油機(jī)，其特征在于 所述的單缸二沖程柴油機(jī)(A)中的活塞(25)通過連桿(29)與液壓系統(tǒng)(B)中的柱塞(31)連接，柱塞(31)為左右兩個(gè)，左側(cè)為高壓液壓柱塞，右側(cè)為低壓液壓柱塞，將液壓系統(tǒng)(B)中的直線液壓泵(13)內(nèi)部空間分為高壓腔(32)和低壓腔(34); 單缸二沖程柴油機(jī)(A)中的活塞(25)在膨脹行程推動(dòng)直線液壓泵(13)輸出高壓油，高壓油由管接頭C (12)向液壓馬達(dá)(17)輸出；低壓油端將活塞(25)由下止點(diǎn)推回上止點(diǎn)，完成活塞(25)的壓縮行程。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種回流掃氣式液壓自由活塞柴油機(jī)，其特征在于 所述的單缸二沖程柴油機(jī)(A)還包括有機(jī)體(20)、缸蓋(22)、噴油器(23)和儲(chǔ)氣室(30)； 所述的機(jī)體(20)與缸蓋(22)固定連接，活塞(25)滑動(dòng)連接在機(jī)體(20)的內(nèi)部，活塞(25)的頂面、缸蓋(22)的端面以及機(jī)體(20)的內(nèi)壁形成燃燒室(24)； 所述的噴油器(23)固定在缸蓋(22)端部；在機(jī)體(20)的左端以及缸蓋(22)的內(nèi)部布置有冷卻水套(21);機(jī)體(20)的中部相對(duì)布置有至少6個(gè)掃氣口(19)，每邊至少3個(gè)，在掃氣口(19)垂直方向各布置至少3個(gè)排氣口(26)； 所述的儲(chǔ)氣室(30)位于機(jī)體(20)的右端，儲(chǔ)氣室(30)側(cè)壁上安裝有單向進(jìn)氣閥(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種回流掃氣式液壓自由活塞柴油機(jī)，其特征在于 所述的活塞(25)與連桿(29)的連接處安裝有載荷過渡環(huán)，單缸二沖程柴油機(jī)(A)的燃油供給采用電控高壓共軌系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的一種回流掃氣式液壓自由活塞柴油機(jī)，其特征在于 所述的液壓系統(tǒng)(B)還包括有補(bǔ)償蓄能器(I)、后端蓋(5)、啟動(dòng)蓄能器(9)、液壓泵體(11)和高壓蓄能器(16); 所述的補(bǔ)償蓄能器(I)及外接油泵通過管接頭E (33)和管接頭F (35)與液壓泵體(11)連接；后端蓋(5)固定在液壓泵體(11)尾部； 啟動(dòng)蓄能器(9)通過頻率控制閥(8)以及管接頭A (6)、管接頭B (7)與液壓泵體(11)連接； 直線液壓泵(13)安裝在液壓泵體(11)內(nèi)部，直線液壓泵(13)的柱塞(31)通過連桿(29)與單缸二沖程柴油機(jī)(A)中的活塞(25)連接； 高壓腔(32)和低壓腔(34)對(duì)應(yīng)的液壓泵體(11)上分別安裝有液壓缸排氣閥B (14)和液壓缸排氣閥A (10)； 高壓蓄能器(16 )通過管接頭D (15 )與液壓泵體(11)連接； 液壓馬達(dá)(17)通過管接頭C (12)與液壓泵體(11)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種回流掃氣式液壓自由活塞柴油機(jī)，其特征在于所述的后端蓋(5)的內(nèi)部安裝有下止點(diǎn)限位塊(2)和彈簧(3)，組合成為限位防撞裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種回流掃氣式液壓自由活塞柴油機(jī)，其特征在于 所述的液壓泵體(11)內(nèi)裝有位移傳感器(4 )，位移傳感器導(dǎo)桿(28 )通過導(dǎo)桿支架(27 )與推桿(29)平行固定連接，推桿(29)與活塞(25)固定連接，位移傳感器(4)測(cè)量活塞(25)的位移，實(shí)時(shí)地輸出活塞(25)的位置信號(hào)、上止點(diǎn)和下止點(diǎn)信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種回流掃氣式液壓自由活塞柴油機(jī)，其特征在于 所述的柱塞(31)采用具有多道金屬密封環(huán)的高壓液壓柱塞密封環(huán)(36)和低壓液壓柱塞密封環(huán)(37)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種回流掃氣式液壓自由活塞柴油機(jī)，包括有不包含曲軸連桿以及氣門配氣機(jī)構(gòu)的單缸二沖程柴油機(jī)和具有直線液壓泵與液壓馬達(dá)的液壓系統(tǒng)兩部分組成；所述的單缸二沖程柴油機(jī)中的活塞通過連桿與液壓系統(tǒng)中的柱塞連接，將液壓系統(tǒng)中的直線液壓泵內(nèi)部空間分為高壓腔和低壓腔；單缸二沖程柴油機(jī)中的活塞在膨脹行程推動(dòng)直線液壓泵輸出高壓油，高壓油由管接頭C向液壓馬達(dá)輸出；低壓油端將活塞由下止點(diǎn)推回上止點(diǎn)，完成活塞的壓縮行程。本發(fā)明省略了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)中的曲軸，減少了動(dòng)力輸出的中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，使得本發(fā)明的熱效率將比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)提高約5%左右，并可以變壓縮比運(yùn)行，將保證全運(yùn)行工況的最佳熱效率，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)F02B71/00GK102705076SQ201210203218
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者于瑩瀟, 朱晴, 李世玉, 李國(guó)良, 李振信, 李盛成, 袁兆成, 陳海波, 馬家義, 黃闊 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)