專利名稱：一種液壓發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制方法，尤其涉及一種液壓發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)往復(fù)活塞四沖程內(nèi)燃機(jī)工作特點(diǎn)是，燃料在氣缸內(nèi)燃燒，所產(chǎn)生的燃?xì)庵苯油苿?dòng)活塞做功。開始，活塞向下移動(dòng)，進(jìn)氣閥開啟， 排氣閥關(guān)閉，汽油與空氣的混合氣進(jìn)入氣缸。當(dāng)活塞到達(dá)最低位置后，改變運(yùn)動(dòng)方向而向上 移動(dòng)，這時(shí)進(jìn)排氣閥關(guān)閉，缸內(nèi)氣體受到壓縮。壓縮終了，電火花塞將燃料氣點(diǎn)燃。燃料燃燒所產(chǎn)生的燃?xì)庠诟變?nèi)膨脹，向下推動(dòng)活塞而做功。當(dāng)活塞再次上行時(shí)，進(jìn)氣閥關(guān)閉，排氣閥打開，做功后的煙氣排向大氣。重復(fù)上述壓縮、燃燒，膨脹，排氣等過程，周期循環(huán)，不斷地將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)依靠曲柄連桿機(jī)構(gòu)把活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角越大(90 ° )，對(duì)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)越有利，而活塞、連桿和曲軸在運(yùn)動(dòng)過程中傳動(dòng)角的大小是變化的，做功行程剛開始時(shí)，燃?xì)鈮亥_(dá)到最高，但此時(shí)活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，傳動(dòng)角為零，對(duì)傳動(dòng)極為不利；當(dāng)活塞運(yùn)行到上下止點(diǎn)中間位置時(shí)，傳動(dòng)角也只能達(dá)到(45° ),而此時(shí)活塞對(duì)對(duì)氣缸壁的壓カ角也達(dá)到了最大,產(chǎn)生側(cè)向カ為Fcj=FtanP ,阻礙活塞的直線運(yùn)動(dòng)；此外，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)連桿與曲柄共線時(shí)的位置稱為死點(diǎn)，為了使傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)順利通過死點(diǎn)而正常運(yùn)轉(zhuǎn)，起動(dòng)前必須依靠外力驅(qū)動(dòng)才能開始運(yùn)行，而起動(dòng)后即使不需要輸出動(dòng)力也要有約(700轉(zhuǎn)/分鐘)左右的怠速，才能維持正常空轉(zhuǎn)。內(nèi)燃機(jī)不能從停車狀態(tài)自行轉(zhuǎn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，必須由外力轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸，使之起動(dòng)。起動(dòng)過程不能有負(fù)載，而空載時(shí)的怠速狀態(tài)需不斷消耗燃料。特別是傳統(tǒng)車輛的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)是設(shè)計(jì)在以整車動(dòng)カ性、加速性和爬坡能力為主要解決矛盾為目標(biāo)的，因此在某種意義上說一方面是為了解決這些矛盾在設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)就不能使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最節(jié)省能源的狀態(tài)下；另ー方面?zhèn)鹘y(tǒng)內(nèi)燃機(jī)本身的工作過程和為實(shí)現(xiàn)工作過程的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致平均機(jī)械損失壓カ大。平均機(jī)械損失壓カ發(fā)動(dòng)機(jī)単位氣缸工作容積ー個(gè)循環(huán)所損失的功。可以用來衡量機(jī)械損失的大小。即機(jī)械損失的組成1)活塞與活塞環(huán)的摩擦損失因曲柄連桿機(jī)構(gòu)カ的傳遞與分解，對(duì)氣缸壁產(chǎn)生側(cè)向カ為Fc=FtanP，占摩擦損失的主要部分，約為45-65% ；
2)軸承與氣門機(jī)構(gòu)的摩擦損失包括所有主軸承、連桿軸承和凸輪軸軸承等的摩擦損失。軸承直徑越大，轉(zhuǎn)速越高，損失越大。15-30% ；3)驅(qū)動(dòng)附屬機(jī)構(gòu)的功率消耗指為保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作所必不可少的部件總成，如冷卻水泵總成(風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)中則是冷卻風(fēng)扇)、機(jī)油泵、噴油泵、調(diào)速器等；占10-20%。中國(guó)公開號(hào)為CN 1952363A，發(fā)明名稱為雙活塞液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的申請(qǐng)文件公開的技術(shù)方案，雖然也采用了液壓傳動(dòng)的原理，但也沒有擺脫曲柄連桿機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)仍舊復(fù)雜，小活塞雖然消除了側(cè)向分力，但是以大活塞上承受了更大的側(cè)向分力為代價(jià)。此外，根據(jù)帕斯卡原理，油缸中的大活塞獲得更大壓カ的同時(shí)是以犧牲大活塞的行程為代價(jià)，這樣的傳動(dòng)方式并不能減少能量損耗，也不會(huì)憑空產(chǎn)生新的壓カ能，更不可能實(shí)現(xiàn)小排量大馬カ的増加功率或效率的功能。中國(guó)公開號(hào)為CN 201723359U，發(fā)明名稱為液壓發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)的發(fā)明申請(qǐng)公開的技術(shù)方案中，其能量轉(zhuǎn)換過程是燃料的化學(xué)能經(jīng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再經(jīng)過液壓泵轉(zhuǎn)換為流體的壓カ能，再經(jīng)液壓發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。中國(guó)公開號(hào)為CN 201554597U，發(fā)明名稱為一種液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的申請(qǐng)文件中公開的技術(shù)方案，其采用了四個(gè)電機(jī)和四個(gè)油泵，能量轉(zhuǎn)換過程是把電能通過電機(jī)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再通過油泵把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓カ能，然后經(jīng)液壓活塞和曲軸連桿轉(zhuǎn)換為機(jī)械。上述兩種技術(shù)方案都經(jīng)過多種復(fù)雜轉(zhuǎn)換，必然會(huì)導(dǎo)致效率的降低。中國(guó)公開號(hào)為CN101495730的申請(qǐng)文件公開的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)雖然也解決了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的部分問題，但它仍舊繼承剛性連接的連桿，這要求對(duì)置氣缸的同心度、橢圓度和錐度的誤差必須很小，使得發(fā)動(dòng)機(jī)主體部件的制造和加工都相當(dāng)困難；發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)對(duì)置兩液壓室因存在非常大的壓力差，而剛性連桿又必須在兩液壓室間快速移動(dòng)，使得液壓室與連 桿的滑動(dòng)密封要求很高；此外它繼承了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的獨(dú)立的進(jìn)氣門，這使得發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，且氣門運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)和控制方法非常繁雜，可靠性和維護(hù)的方便性都大大降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種液壓發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制方法，能夠有效提高能量轉(zhuǎn)化效率，節(jié)省燃料消耗，減少環(huán)境污染，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，易于維護(hù)。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供ー種液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸，所述氣缸包括缸套和缸蓋，所述缸蓋上安裝有燃料霧化噴嘴和排氣門，其中，所述缸套內(nèi)設(shè)有帶回位彈簧的活塞，所述活塞上部為燃燒室，下部為液壓室，所述液壓室上設(shè)有ー個(gè)進(jìn)油單向閥和ー個(gè)出油單向閥；所述進(jìn)油單向閥和出油單向閥的安裝方向相反并通過高壓油管、回油管與液壓馬達(dá)相連形成閉合回路。進(jìn)ー步地，所述氣缸包括第一氣缸和第二氣缸，所述兩個(gè)氣缸上的進(jìn)油單向閥和出油単向閥橋式相連形成閉合回路。進(jìn)ー步地，所述進(jìn)油單向閥和出油單向閥的高壓出油ロ與三位四通換向閥的高壓入口相連并與蓄能減震器連通，所述三位四通換向閥的兩個(gè)工作出口分別連通液壓馬達(dá)的高壓接口和低壓接ロ輸出動(dòng)力，所述三位四通換向閥的低壓油出口與進(jìn)油單向閥的低壓進(jìn)油ロ相連。進(jìn)ー步地，所述排氣門和搖臂的一端相連，所述搖臂的另一端連接擺桿，所述擺桿的上下兩端分別與搖臂、排氣門構(gòu)成兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，所述搖臂固定在搖臂軸上。進(jìn)ー步地，所述燃料氣體噴嘴上設(shè)置有燃料接頭、氧氣接頭和點(diǎn)火電磁線圈，所述燃料接頭所在的管路中設(shè)有燃料閥針，所述氧氣接頭所在的管路中設(shè)有氧氣閥芯，所述點(diǎn)火電磁線圈的點(diǎn)火初級(jí)繞組和燃料閥針、氧氣閥芯相連，所述點(diǎn)火電磁線圈的點(diǎn)火次級(jí)繞組和火花塞相連。進(jìn)ー步地，所述高壓油管上還設(shè)有空調(diào)壓縮機(jī)和壓氣機(jī)，所述壓氣機(jī)通過氮氧分離器和燃料霧化噴嘴相連。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題還提供ー種上述液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，所述氣缸包括第一氣缸和第二氣缸，所述兩個(gè)氣缸上的進(jìn)油單向閥和出油単向閥橋式相連形成閉合回路，其中，所述控制方法包括如下步驟a)當(dāng)?shù)谝粴飧坠ぷ鲿r(shí)，關(guān)閉第一氣缸排氣門和進(jìn)油閥單向閥，打開第一氣缸出油單向閥，關(guān)閉第二氣缸的出油單向閥，打開第二氣缸的排氣門和進(jìn)油單向閥；向第一氣缸內(nèi)噴入適量燃料和氧氣并點(diǎn)火，燃?xì)馔苿?dòng)第一氣缸的活塞下移，第一氣缸液壓室的高壓油經(jīng)過高壓油管送入液壓馬達(dá)，而向外做功后的低壓液壓油經(jīng)回油管進(jìn)入第二氣缸的進(jìn)油單向閥，第二氣缸的活塞在回位彈簧和低壓油的共同作用下向上移動(dòng)山)當(dāng)?shù)谝粴飧谆钊乱平咏轮裹c(diǎn)或燃?xì)鈮亥咏髿鈮亥珪r(shí)，打開第一氣缸排氣門和進(jìn)油閥單向閥，逐步關(guān)閉第一氣缸出油單向 閥；此時(shí)第二氣缸活塞接近上止點(diǎn)，關(guān)閉第二氣缸的排氣門和進(jìn)油單向閥，打開第二氣缸的出油單向閥，向第二氣缸內(nèi)噴入適量燃料和氧氣并點(diǎn)火，第二氣缸開始工作；c)重復(fù)步驟a)和b)，所述第一氣缸和第二氣缸依次交替工作；d)當(dāng)液壓發(fā)動(dòng)機(jī)需要暫停工作時(shí)，關(guān)閉燃料霧化噴嘴，油流在液壓馬達(dá)、三位四通換向閥以及橋式相連的兩對(duì)單向閥之間形成循環(huán)。本發(fā)明對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本發(fā)明提供的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制方法，采用ー對(duì)單向閥形成油路循環(huán)使液壓能定向傳遞到液壓馬達(dá)對(duì)外做功，并且隨時(shí)可空載運(yùn)行，取消了傳統(tǒng)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄連桿結(jié)構(gòu)、凸輪軸及正時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而有效提高能量轉(zhuǎn)化效率，節(jié)省燃料消耗，減少環(huán)境污染，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，易于維護(hù)。


圖I為本發(fā)明單缸液壓發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明雙缸液壓發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣機(jī)構(gòu)及氮氧分離裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械排氣部件結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)不意圖；圖6為本發(fā)明液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓空調(diào)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)不意圖；圖7為本發(fā)明液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣部件結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣部件中的燃料霧化噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I氣缸2缸套3活塞4回位彈簧5排氣門6蓄能減震器7三位四通換向閥 8液壓馬達(dá)9擺桿10搖臂11搖臂軸12壓氣機(jī)活塞13壓氣機(jī)排氣單向閥 14壓氣機(jī)進(jìn)氣單向閥 15壓氣機(jī)活塞回位彈簧16 二位三通電磁閥 17壓縮機(jī)活塞18壓縮機(jī)排氣單向閥19壓縮機(jī)進(jìn)氣單向閥 20壓縮機(jī)壓カ傳感器 21燃料箱22燃料泵23進(jìn)氣及燃料電磁閥 24燃料霧化噴嘴25氣門位置傳感器 26儲(chǔ)氣罐27回油管28點(diǎn)火電磁線圈29燃料接頭30燃料閥針31氧氣接頭32氧氣閥芯33點(diǎn)火初級(jí)繞組
34點(diǎn)火次級(jí)繞組35高壓油管36氮氧分離器37高壓氧氣管路38氧氣加注接ロ39壓縮空氣管路41、43進(jìn)油單向閥42、44出油單向閥45空調(diào)壓縮機(jī)46排氣機(jī)構(gòu)47壓氣機(jī)48進(jìn)氣機(jī)構(gòu)
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的描述。圖I為本發(fā)明單缸液壓發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，本發(fā)明提供的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)包括氣缸1，所述氣缸I包括缸套2和缸蓋，所述缸蓋上安裝有燃料霧化噴嘴24和排氣門5，其中，所述缸套2內(nèi)設(shè)有帶回位彈簧4的 活塞3，所述活塞3上部為燃燒室，下部為液壓室，所述液壓室上設(shè)有ー個(gè)進(jìn)油單向閥42和一個(gè)出油單向閥41 ;所述進(jìn)油單向閥42和出油單向閥41的安裝方向相反并通過高壓油管35、回油管27與液壓馬達(dá)8相連形成閉合回路。本發(fā)明提供的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，氣缸I的數(shù)目?jī)?yōu)選為兩個(gè)，也可采用3缸以上的多缸結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參見圖2,氣缸I的數(shù)目為兩個(gè),包括第一氣缸和第二氣缸,第一氣缸的液壓室上設(shè)有一個(gè)進(jìn)油單向閥42和一個(gè)出油單向閥41，第二氣缸的液壓室上設(shè)有ー個(gè)進(jìn)油單向閥44和ー個(gè)出油単向閥43，該系統(tǒng)包括四個(gè)單向閥組合成橋式閥門組，活塞3和活塞回位彈簧4安裝在缸套2內(nèi)，缸套2里面的活塞上部為燃燒室，活塞下部為液壓室，液壓室與橋式閥門組中兩兩串聯(lián)的單向閥的中間部分相連通，橋式閥門組的單向閥出油ロ與三位四通換向閥7的高壓入口相連的同時(shí)還與蓄能減震器6連通，三位四通換向閥的兩個(gè)工作出口分別連通液壓馬達(dá)8的高壓接口和低壓接ロ達(dá)到輸出動(dòng)カ的目的，三位四通換向閥7的低壓油出ロ與橋式閥門組單向閥的低壓入口相連。本發(fā)明提供的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，取消了傳統(tǒng)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄連桿結(jié)構(gòu)包括曲軸、連桿、曲軸軸承、連桿軸承，以及維持曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)行所必須的飛輪、起動(dòng)機(jī)和機(jī)油泵等附件，此外還省去了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸、凸輪軸軸承和正時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，甚至是進(jìn)氣門和點(diǎn)火線圈等也集成到了噴油噴氣嘴一起，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，易于維護(hù)。對(duì)雙缸液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，工作過程如下燃料在氣缸內(nèi)燃燒所產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)饨?jīng)過活塞直接推動(dòng)液壓油做功。開始，活塞3在活塞回位彈簧4和低壓油的共同作用下向上移動(dòng)，使排氣門5關(guān)閉，活塞3達(dá)到上止點(diǎn)，出油單向閥42關(guān)閉，進(jìn)氣電磁閥和燃料電磁閥開啟，燃料與相應(yīng)比例的純氧混合氣進(jìn)入缸套2 ;進(jìn)氣電磁閥和燃料電磁閥關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，活塞3改變運(yùn)動(dòng)方向而向下移動(dòng)，這時(shí)高壓液壓油推開進(jìn)油單向閥41進(jìn)入三位四通換向閥7，同時(shí)一部分高壓油進(jìn)入蓄能減震器6，三位四通換向閥7通過改變出油方向改變液壓馬達(dá)8的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，低壓油流出液壓馬達(dá)8后再次經(jīng)過三位四通換向閥7及管路流進(jìn)進(jìn)油單向閥43的進(jìn)油ロ，經(jīng)過另一缸的液壓室推動(dòng)活塞3向上并排氣。做功活塞下移過程中，油壓隨著燃?xì)鈮亥牟粩嘟档投档?，?dāng)油壓低于蓄能減震器6內(nèi)油壓時(shí)釋放油壓與活塞3共同做功，活塞3繼續(xù)下行，燃?xì)庥鄩汉鸵毫鞯膽T性繼續(xù)向液壓馬達(dá)8排油。當(dāng)燃?xì)鈮亥档浇咏髿鈮亥珪r(shí)，出油單向閥44關(guān)閉，排氣閥打開，活塞3在活塞回位彈簧4和低壓油的共同作用下向上移動(dòng)，做功后的低壓余熱煙氣經(jīng)過熱交換器吸熱回收能量后排向大氣。重復(fù)上述進(jìn)氣、燃燒膨脹，排氣等過程，周期循環(huán)，不斷地將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，經(jīng)活塞3等效傳遞變?yōu)橐后w的壓カ能，通過液壓馬達(dá)進(jìn)而轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。本發(fā)明液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓油管35上除了設(shè)置排氣機(jī)構(gòu)46タト，還設(shè)有空調(diào)壓縮機(jī)45和壓氣機(jī)47，高壓油管35通過氮氧分離器36和進(jìn)氣機(jī)構(gòu)48中的燃料霧化噴嘴24相連，氮氧分離裝置的具體工作過程如下液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓油管35中的脈動(dòng)液壓油推動(dòng)壓氣機(jī)活塞17，把外界的新鮮空氣加壓后通過壓縮空氣管路39進(jìn)入氮氧分離器36，氮氧分離器36包括分子篩A和分子篩B，兩個(gè)分子篩并聯(lián)，ー個(gè)工作，同時(shí)另ー個(gè)可以進(jìn)行再生處理，相互交替工作和再生，以保證設(shè)備連續(xù)運(yùn)行。分離后的高壓氧氣經(jīng)過高壓氧氣管路37進(jìn)入儲(chǔ)氣罐26。氧氣加注接ロ 38可用于從外部加注氧氣，以減少本發(fā)明液壓發(fā)動(dòng)機(jī)因氮氧分離而損失的功耗，而氮氧分離裝置的配備又可以使本發(fā)明的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)可在不具備外部加注氧氣的條件下連續(xù)工作。下面分別對(duì)排氣機(jī)構(gòu)46、壓氣機(jī)47、空調(diào)壓縮機(jī)45、進(jìn)氣機(jī)構(gòu)48和燃料霧化噴嘴24等主要部件一一展開描述。

圖4為本發(fā)明液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械排氣部件結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D4，本發(fā)明提供的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械排氣系統(tǒng)配置了排氣門5、擺桿9、搖臂10、搖臂軸11。該機(jī)械排氣系統(tǒng)中搖臂10固定在搖臂軸11上并可以轉(zhuǎn)動(dòng)，搖臂10的兩端分別依次連接擺桿9與排氣門5，擺桿9上下兩端分別于搖臂10和排氣門5構(gòu)成兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，使排氣門5在關(guān)閉和打開的過程中不至于被卡死。除了上述機(jī)械式氣門驅(qū)動(dòng)形式，也可采用液壓驅(qū)動(dòng)、電磁驅(qū)動(dòng)、氣壓或真空驅(qū)動(dòng)，在此不再一一贅述。液壓發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械排氣機(jī)構(gòu)的工作過程如下開始時(shí)活塞3在活塞回位彈簧4和低壓油的共同作用下向上移動(dòng)，使左側(cè)排氣門5關(guān)閉，而右側(cè)氣門在搖臂的作用下同步打開，活塞3達(dá)到上止點(diǎn)，出油單向閥41關(guān)閉，進(jìn)氣電磁閥和燃料電磁閥開啟，燃料與相應(yīng)比例的純氧混合氣進(jìn)入缸套2 ;進(jìn)氣電磁閥和燃料電磁閥關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，活塞3改變運(yùn)動(dòng)方向，燃料在左側(cè)氣缸內(nèi)燃燒所產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)饨?jīng)過活塞直接推動(dòng)液壓油做功的同時(shí)左側(cè)氣門5也在高壓燃?xì)獾淖饔孟绿幱诟泳o密的關(guān)閉狀態(tài)，右側(cè)排氣門則開啟達(dá)到最大狀態(tài)。做功活塞下移過程中，油壓隨著燃?xì)鈮亥粩嘟档投档?，?dāng)燃?xì)鈮亥档浇咏髿鈮亥珪r(shí)，出油単向閥關(guān)閉，排氣門5打開，右側(cè)燃燒室重復(fù)上述左側(cè)的過程，如此往復(fù)循環(huán)。圖5為本發(fā)明液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)不意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D5，本發(fā)明提供的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)配置了壓氣機(jī)活塞12、壓氣機(jī)排氣單向閥13、壓氣機(jī)進(jìn)氣單向閥14、壓氣機(jī)活塞回位彈簧15。壓氣機(jī)進(jìn)氣單向閥14連接空氣過濾器，壓氣機(jī)排氣單向閥13經(jīng)過儲(chǔ)氣罐26連接進(jìn)氣電磁閥23。液壓發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)的工作特點(diǎn)是，當(dāng)高壓油管內(nèi)壓カ為低壓狀態(tài)時(shí)，壓氣機(jī)活塞12在壓氣機(jī)活塞回位彈簧15的作用下向下運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)壓氣機(jī)進(jìn)氣單向閥14打開，壓氣機(jī)排氣單向閥13關(guān)閉，新鮮空氣流進(jìn)壓氣機(jī)氣缸；當(dāng)高壓油管內(nèi)壓カ為高壓狀態(tài)時(shí)，壓氣機(jī)活塞12在高壓油的推動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)壓氣機(jī)進(jìn)氣單向閥14關(guān)閉，壓氣機(jī)排氣單向閥打開。高壓氣體從壓氣機(jī)氣缸經(jīng)過儲(chǔ)氣罐26流向進(jìn)氣電磁閥23。圖6為本發(fā)明液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓空調(diào)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)不意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D6，本發(fā)明提供了液壓發(fā)動(dòng)機(jī)配套的液壓空調(diào)壓縮機(jī)二位三通電磁閥16、液壓空調(diào)壓縮機(jī)活塞17、液壓空調(diào)壓縮機(jī)排氣單向閥18、液壓空調(diào)壓縮機(jī)進(jìn)氣單向閥19、液壓空調(diào)壓縮機(jī)壓カ傳感器20。
液壓空調(diào)壓縮機(jī)的工作過程是，當(dāng)制冷系統(tǒng)需要壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)，二位三通電磁閥16通電打開，高壓油從本發(fā)明液壓發(fā)動(dòng)機(jī)單向閥I出口相連的高壓油管35進(jìn)入液壓空調(diào)壓縮機(jī)活塞17的下部推動(dòng)活塞向上移動(dòng)，液壓空調(diào)壓縮機(jī)進(jìn)氣單向閥19關(guān)閉，被壓縮的冷媒推動(dòng)液壓空調(diào)壓縮機(jī)排氣單向閥18打開并壓出高壓冷媒，當(dāng)液壓空調(diào)壓縮機(jī)活塞17運(yùn)動(dòng)到頂部，液壓空調(diào)壓縮機(jī)壓カ傳感器20的壓カ比高壓管路壓カ高吋，二位三通電磁閥16斷電關(guān)閉高壓借ロ P，同時(shí)接通B，活塞在低壓冷媒的作用下，液壓空調(diào)壓縮機(jī)進(jìn)氣單向閥19打開，低壓冷媒進(jìn)入液壓空調(diào)壓縮機(jī)活塞17的上方并推動(dòng)活塞下移，當(dāng)液壓空調(diào)壓縮機(jī)活塞17運(yùn)動(dòng)到底部，液壓空調(diào)壓縮機(jī)壓カ傳感器20的壓カ和低壓管路相等時(shí)，二位三通電磁閥16再次通電打開，如此不斷循環(huán)。直到制冷系統(tǒng)不需要壓縮機(jī)工作時(shí)，二位三通電磁閥16長(zhǎng)斷電而停止工作。因本發(fā)明中的液壓空調(diào)壓縮機(jī)用極少的零部件便替代了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)中必不可少的曲軸及與之相連的曲軸皮帶盤、空調(diào)皮帶、空調(diào)皮帶張緊輪、空調(diào)壓縮機(jī)離合器、壓縮機(jī)離合器軸承、離合器吸拉線圈、和復(fù)雜得多的傳統(tǒng)空調(diào)壓縮機(jī)等構(gòu)件圖7為本發(fā)明液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣部件結(jié)構(gòu)示意圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D7，本發(fā)明提供的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)包括燃料箱21、燃料泵22、進(jìn)氣及燃料電磁閥23、燃料霧化噴嘴24、氣門位置傳感器25、儲(chǔ)氣罐26。液壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的工作過程如下當(dāng)活塞3往上運(yùn)動(dòng)到與打開的排氣門5接觸時(shí)，把本氣缸的排氣門5推向關(guān)閉的同時(shí)把另一缸的氣門打開，另ー缸的霍爾傳感器從接通狀態(tài)轉(zhuǎn)為斷開狀態(tài)；活塞3繼續(xù)上行，直到排氣門5完全關(guān)閉，另ー缸的排氣門完全打開，活塞暫時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，本氣缸的霍爾傳感器的從斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)為接通狀態(tài)，進(jìn)氣及燃料電磁閥23通電，燃料霧化噴嘴24按比例噴出燃料和空氣形成可完全燃燒的混合氣，進(jìn)氣及燃料電磁閥23斷電停止噴射的同時(shí)火花塞點(diǎn)火，混合氣爆燃推動(dòng)活塞向下通過液壓對(duì)外做功，此時(shí)另一缸的活塞因排氣門已完全打開，活塞在回位彈簧和回油壓カ的推動(dòng)下上移，重復(fù)上述的過程往復(fù)循環(huán)。圖8為本發(fā)明液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣部件中的燃料霧化噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D8，本發(fā)明提供的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料霧化噴嘴24上集成有燃料接頭29、氧氣接頭31和點(diǎn)火電磁線圈28，燃料接頭29所在的管路中設(shè)有燃料閥針30，氧氣接頭31所在的管路中設(shè)有氧氣閥芯32，所述點(diǎn)火電磁線圈28的點(diǎn)火初級(jí)繞組33和燃料閥針30、氧氣閥芯32相連并提供開閉閥信號(hào)，所述點(diǎn)火電磁線圈28的點(diǎn)火次級(jí)繞組34和火花塞相連并提供脈沖高壓電點(diǎn)火信號(hào)，燃料接頭29和回油管27相連。液壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃料霧化噴嘴的工作過程如下本氣缸的霍爾傳感器的從斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)為接通狀態(tài)，電磁噴油點(diǎn)火電磁線圈28的電磁噴油點(diǎn)火初級(jí)繞組33通電，燃料閥針30和氧氣閥芯32在電磁力的作用下克服回位彈簧和流體壓カ打開，燃料和氧氣同時(shí)按比例噴入燃燒室，直到電磁噴油點(diǎn)火初級(jí)繞組33在控制單元的控制下斷電，燃料閥針30和氧氣閥芯32回位關(guān)閉，與此同時(shí)電磁噴油點(diǎn)火次級(jí)繞組34產(chǎn)生脈沖高壓電給火花塞點(diǎn)火，混合氣爆燃推動(dòng)活塞向下通過液壓對(duì)外做功。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例掲示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種液壓發(fā)動(dòng)機(jī),包括氣缸(I),所述氣缸(I)包括缸套(2)和缸蓋,所述缸蓋上安裝有燃料霧化噴嘴(24)和排氣門(5)，其特征在于，所述缸套(2)內(nèi)設(shè)有帶回位彈簧(4)的活塞(3)，所述活塞(3)上部為燃燒室，下部為液壓室，所述液壓室上設(shè)有ー個(gè)進(jìn)油単向閥(42,44)和一個(gè)出油單向閥(41、43);所述進(jìn)油單向閥(42、44)和出油單向閥(41、43)的安裝方向相反并通過高壓油管(35)、回油管(27)與液壓馬達(dá)(8)相連形成閉合回路。
2.如權(quán)利要求I所述的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述氣缸(I)包括第一氣缸和第二氣缸，所述兩個(gè)氣缸上的進(jìn)油單向閥(42、44)和出油單向閥(41、43)橋式相連形成閉合回路。
3.如權(quán)利要求I所述的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述進(jìn)油單向閥(42、44)和出油単向閥(41、43)的高壓出油ロ與三位四通換向閥(7)的高壓入口相連并與蓄能減震器(6)連通，所述三位四通換向閥(7)的兩個(gè)工作出口分別連通液壓馬達(dá)(8)的高壓接口和低壓接ロ輸出動(dòng)力，所述三位四通換向閥(7 )的低壓油出口與進(jìn)油單向閥(42、44 )進(jìn)油ロ相連。
4.如權(quán)利要求I所述的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述排氣門(5)和搖臂(10)的一端相連，所述搖臂(10)的另一端連接擺桿(9)，所述擺桿(9)的上下兩端分別與搖臂(10)、排氣門(5)構(gòu)成兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，所述搖臂(10)固定在搖臂軸(11)上。
5.如權(quán)利要求I所述的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述燃料霧化噴嘴(24)上設(shè)置有燃料接頭(29 )、氧氣接頭(31)和點(diǎn)火電磁線圈(28 )，所述燃料接頭(29 )所在的管路中設(shè)有燃料閥針(30)，所述氧氣接頭(31)所在的管路中設(shè)有氧氣閥芯(32)，所述點(diǎn)火電磁線圈(28)的點(diǎn)火初級(jí)繞組(33)和燃料閥針(30)、氧氣閥芯(32)相連，所述點(diǎn)火電磁線圈(28)的點(diǎn)火次級(jí)繞組(34 )和火花塞相連。
6.如權(quán)利要求I 5任一項(xiàng)所述的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述高壓油管(35)上還連接有空調(diào)壓縮機(jī)(45)和壓氣機(jī)(47)，所述壓氣機(jī)(47)通過氮氧分離器(36)和燃料霧化噴嘴(24)相連。
7.—種如權(quán)利要求2所述的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，所述控制方法包括如下步驟 a)當(dāng)?shù)谝粴飧坠ぷ鲿r(shí)，關(guān)閉第一氣缸排氣門(5)和進(jìn)油閥單向閥(42)，打開第一氣缸出油單向閥(41)，關(guān)閉第二氣缸的出油單向閥(43)，打開第二氣缸的排氣門(5)和進(jìn)油單向閥(44);向第一氣缸內(nèi)噴入適量燃料和氧氣并點(diǎn)火，燃?xì)馔苿?dòng)第一氣缸的活塞下移，第一氣缸液壓室的高壓油經(jīng)過高壓油管(35)送入液壓馬達(dá)(8)，而向外做功后的低壓液壓油經(jīng)回油管(27)進(jìn)入第二氣缸的進(jìn)油單向閥(44)，第二氣缸的活塞在回位彈簧和低壓油的共同作用下向上移動(dòng)； b)當(dāng)?shù)谝粴飧谆钊乱平咏轮裹c(diǎn)或燃?xì)鈮亥咏髿鈮亥珪r(shí)，打開第一氣缸排氣門(5)和進(jìn)油閥單向閥(42)，逐步關(guān)閉第一氣缸出油單向閥(41);此時(shí)第二氣缸活塞接近上止點(diǎn)，關(guān)閉第二氣缸的排氣門(5)和進(jìn)油單向閥(44)，打開第二氣缸的出油單向閥(43)，向第ニ氣缸內(nèi)噴入適量燃料和氧氣并點(diǎn)火，第二氣缸開始工作； c)重復(fù)步驟a)和b)，所述第一氣缸和第二氣缸依次交替工作； d)當(dāng)液壓發(fā)動(dòng)機(jī)需要暫停工作時(shí)，關(guān)閉燃料霧化噴嘴，油流在液壓馬達(dá)(8)、三位四通換向閥(7)以及橋式相連的兩對(duì)單向閥之間形成循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液壓發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制方法，所述液壓發(fā)動(dòng)機(jī)包括氣缸，所述氣缸包括缸套和缸蓋，所述缸蓋上安裝有燃料霧化噴嘴和排氣門，其中，所述缸套內(nèi)設(shè)有帶回位彈簧的活塞，所述活塞上部為燃燒室，下部為液壓室，所述液壓室上設(shè)有一個(gè)進(jìn)油單向閥和一個(gè)出油單向閥；所述進(jìn)油單向閥和出油單向閥的安裝方向相反并通過高壓油管、回油管與液壓馬達(dá)相連形成閉合回路。本發(fā)明提供的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制方法，采用一對(duì)單向閥形成油路循環(huán)使液壓能定向傳遞到液壓馬達(dá)對(duì)外做功，并且隨時(shí)可空載運(yùn)行，從而有效提高能量轉(zhuǎn)化效率，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，易于維護(hù)。
文檔編號(hào)F03C1/013GK102852709SQ20121032820
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者劉志兵 申請(qǐng)人:劉志兵