專利名稱：一種缸間齒輪聯(lián)動(dòng)液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種能量轉(zhuǎn)換裝置，特別是一種將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能直接轉(zhuǎn)換成流體壓力能的缸間齒輪聯(lián)動(dòng)液壓發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，工程中使用的全液壓裝載機(jī)、挖掘機(jī)、推土機(jī)、軍用車輛、礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、自卸汽車、水泥攪拌車和城市用各種車輛一般都具有多作業(yè)功能，其動(dòng)力傳遞系統(tǒng)首先通過活塞式內(nèi)燃機(jī)將燃料熱能轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)直線機(jī)械動(dòng)力，由曲柄連桿機(jī)構(gòu)將活塞的往復(fù)直線機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)換輸出為旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)力，然后將旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)力經(jīng)過柱塞泵的曲柄連桿機(jī)構(gòu)或斜盤滑靴機(jī)構(gòu)等將旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)換為柱塞的往復(fù)直線機(jī)械動(dòng)力，最后通過柱塞將其往復(fù)直線機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)換輸出為流體動(dòng)力，提供給應(yīng)用系統(tǒng)。這類能量組合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)雖然實(shí)現(xiàn)了將熱能轉(zhuǎn)換輸出為流體壓力能的功能需求，但是由于系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)換傳遞路線長(zhǎng)，且連桿擺動(dòng)引起的活塞、柱塞側(cè)向力巨大，不僅造成了機(jī)械效率損失，同時(shí)造成了活塞與缸壁、柱塞與滑套之間的嚴(yán)重磨損及額外熱負(fù)載；同時(shí)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力強(qiáng)度大，各鉸接點(diǎn)處的摩擦損耗嚴(yán)重，造成了轉(zhuǎn)換傳遞效率低，能量浪費(fèi)嚴(yán)重、運(yùn)行成本高；系統(tǒng)笨重，尤其是曲軸結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜、成本高等問題。在現(xiàn)有液壓發(fā)動(dòng)機(jī)中有多種結(jié)構(gòu)被公開，如[I]內(nèi)燃式機(jī)械與流體雙元?jiǎng)恿敵鲅b置(ZL200420097645.3)、[2]機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體壓力能的裝置(ZL200420099404. 2)、[3]直線內(nèi)燃式流體泵(ZL200420097647. 2)，還有一些自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的專利技術(shù)也被公開，這些技術(shù)本質(zhì)上的共同特點(diǎn)是燃料在燃燒室內(nèi)燃燒，部分熱能通過活塞和柱塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)直接轉(zhuǎn)化為流體壓力能，在專利[I]、[2]、[3]中，曲軸貫穿機(jī)體，不是在活塞、柱塞軸線一側(cè)；各缸運(yùn)動(dòng)關(guān)系由曲軸結(jié)構(gòu)決定，另外機(jī)體高度大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，盡管依托的傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)、柱塞泵技術(shù)成熟，但實(shí)用性差；自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)沒有曲軸、連桿等結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)啟動(dòng)、工作定時(shí)及附屬系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)十分困難，產(chǎn)業(yè)化難度大，制造成本聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中能量組合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換傳遞效率低，能量浪費(fèi)大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重，機(jī)件間磨損嚴(yán)重、受力強(qiáng)度大等缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)一種通過簡(jiǎn)單的內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)各缸聯(lián)動(dòng)，把燃料燃燒產(chǎn)生的熱能直接轉(zhuǎn)換成流體壓力能，并且結(jié)構(gòu)緊湊、啟動(dòng)容易、工作穩(wěn)定、依托技術(shù)成熟的缸間齒輪聯(lián)動(dòng)液壓發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、高效、方便地輸出流體壓力能。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)包括氣缸蓋、缸套、第一活塞氣環(huán)、第二活塞氣環(huán)、活塞油環(huán)、活塞銷、機(jī)體、聯(lián)動(dòng)齒輪、聯(lián)動(dòng)齒輪軸、左側(cè)柱塞、滑套、泵腔、曲軸、連桿下滑動(dòng)軸承、連桿上滑動(dòng)軸承、連桿、冷卻水套、燃燒室、活塞、擋圈、出口單向閥、入口單向閥、法蘭盤、曲軸左滑動(dòng)軸承、曲軸右滑動(dòng)軸承、密封圈、飛輪緊固螺母、飛輪、啟動(dòng)齒圈、鍵、主動(dòng)正時(shí)齒輪、第一螺栓、第二螺栓和右側(cè)柱塞；鑄造制成一體化結(jié)構(gòu)的機(jī)體作為發(fā)動(dòng)機(jī)的主體支撐機(jī)構(gòu)支撐和連接各部件構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的主體，氣缸蓋通過第二螺栓與機(jī)體固定連接，法蘭盤通過第一螺栓與機(jī)體固定連接，缸套和滑套分別嵌裝在機(jī)體的上部和下部；機(jī)體上部的缸套的外圍制有冷卻水套，冷卻水套內(nèi)的冷卻水對(duì)缸套和機(jī)體實(shí)施冷卻，維持正常的工作溫度；活塞和右側(cè)柱塞通過活塞銷連接構(gòu)成右側(cè)活塞-柱塞組件，在缸套及滑套內(nèi)往復(fù)移動(dòng)；活塞銷由擋圈定位，防止與缸套接觸摩擦，擋圈卡在活塞的銷孔的溝槽內(nèi)；氣缸蓋、缸套和活塞上表面圍成密封結(jié)構(gòu)的燃燒室，燃?xì)饣旌蠚庠谌紵覂?nèi)燃燒；法蘭盤空腔內(nèi)的主動(dòng)正時(shí)齒輪嵌套在通過法蘭盤的曲軸上，通過安裝在曲軸的鍵槽內(nèi)的鍵與曲軸固定連接，用來驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)、供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)，配氣機(jī)構(gòu)、供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)同傳統(tǒng)的往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)一致；法蘭盤起支撐固定曲軸的作用，曲軸由裝在法蘭盤上的曲軸左滑動(dòng)軸承和曲軸右滑動(dòng)軸承支撐，曲軸左滑動(dòng)軸承和曲軸右滑動(dòng)軸承嵌裝在法蘭盤的軸承座孔內(nèi)；主動(dòng)正時(shí)齒輪由曲軸的軸肩和曲軸右滑動(dòng)軸承實(shí)現(xiàn)在曲軸上的軸向定位；飛輪固定在曲軸右端，通過錐面與曲軸固定連接，曲軸右端的飛輪緊固螺母將飛輪壓在曲軸的錐面上，防止飛輪脫出，曲軸與飛輪連接構(gòu)成曲軸-飛輪組件；連桿上端通過連桿上滑動(dòng)軸承與右側(cè)柱塞上突出的連桿軸頸鉸接，連桿上滑動(dòng)軸承嵌制在連桿上端的孔內(nèi)；連桿下端通過連桿下滑動(dòng)軸承與曲軸的連桿軸頸鉸接，連桿下滑動(dòng)軸承嵌制在連桿下端的孔內(nèi)；曲軸和連桿在機(jī)體的一端，曲軸、連桿和活塞-柱塞組件構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)活塞和右側(cè)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)和曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之間的相互轉(zhuǎn)化，并限定右側(cè)活塞-柱塞組件的上下止點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)行程；右側(cè)活塞-柱塞組件的左邊為聯(lián)動(dòng)齒輪，聯(lián)動(dòng)齒輪與聯(lián)動(dòng)齒輪軸配合鉸接，聯(lián)動(dòng)齒輪軸固定安裝在機(jī)體上；右側(cè)柱塞中間段制有與聯(lián)動(dòng)齒輪嚙合的齒形；聯(lián)動(dòng)齒輪的左側(cè)為左側(cè)柱塞和活塞構(gòu)成的左側(cè)活塞-柱塞組件，左側(cè)柱塞中間段制有與聯(lián)動(dòng)齒輪嚙合的齒形；左側(cè)柱塞沒有突出的連桿軸頸，能夠在左側(cè)活塞-柱塞組件的左邊增設(shè)聯(lián)動(dòng)齒輪和活塞-柱塞組件通過串聯(lián)形成多缸機(jī)；相鄰兩缸活塞-柱塞組件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系受聯(lián)動(dòng)齒輪約束，相鄰兩缸活塞-柱塞組件同步反向運(yùn)動(dòng)；曲軸端部飛輪上嵌制安裝有啟動(dòng)齒圈，通過外部動(dòng)力實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)；氣缸蓋、燃燒室和活塞的結(jié)構(gòu)原理與傳統(tǒng)的往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)原理相同，活塞的每一工作循環(huán)有四個(gè)或兩個(gè)工作沖程，活塞上安裝有第一活塞氣環(huán)、第二活塞氣環(huán)和活塞油環(huán)，以保證燃燒室的密封；機(jī)體內(nèi)腔中充有機(jī)油，通過曲軸與法蘭盤之間的密封圈密封防止?jié)B漏，密封圈緊卡在法蘭盤右端的槽內(nèi)；右側(cè)柱塞的下面為泵腔，泵腔分別與入口單向閥、出口單向閥連接，右側(cè)柱塞的每一工作循環(huán)有吸油和泵油兩個(gè)沖程，當(dāng)右側(cè)柱塞上行時(shí)，流質(zhì)通過入口單向閥進(jìn)入泵腔，下行時(shí)，流質(zhì)通過出口單向閥排出泵腔，并對(duì)外輸出流體壓力能，右側(cè)柱塞的兩個(gè)沖程和傳統(tǒng)的往復(fù)式柱塞泵相同。本發(fā)明的核心能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)包括活塞、左側(cè)柱塞、右側(cè)柱塞、聯(lián)動(dòng)齒輪、飛輪、曲軸和連桿，在各缸燃燒膨脹階段，燃料在燃燒室燃燒產(chǎn)生高壓燃?xì)饣旌蠚猓苿?dòng)活塞-柱塞組件下行做功，一部分能量通過泵油直接轉(zhuǎn)化為流體壓力能，另一部分能量通過聯(lián)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)其它活塞-柱塞組件運(yùn)動(dòng)，還有一部分能量通過聯(lián)動(dòng)齒輪或活塞-柱塞組件、連桿推動(dòng)曲軸加速，飛輪儲(chǔ)能；在各缸其它工作階段，飛輪釋放能量，通過連桿、活塞-柱塞組件和聯(lián)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)各缸運(yùn)動(dòng)，使整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)工作。本發(fā)明在啟動(dòng)時(shí),外部動(dòng)力通過啟動(dòng)齒圈驅(qū)動(dòng)飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動(dòng),連桿帶動(dòng)右側(cè)活塞-柱塞組件往復(fù)運(yùn)動(dòng)，聯(lián)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)左側(cè)活塞-柱塞組件同步反向往復(fù)移動(dòng)，氣缸蓋在各缸做功行程的上止點(diǎn)噴射燃料到燃燒室燃燒并釋放熱能，產(chǎn)生高壓燃?xì)饣旌蠚馔苿?dòng)活塞-柱塞組件下行做功，配合外部動(dòng)力，使曲軸-飛輪組不斷加速，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，啟動(dòng)后外部動(dòng)力與啟動(dòng)齒圈脫開；聯(lián)動(dòng)件由多拐曲軸換為聯(lián)動(dòng)齒輪，啟動(dòng)時(shí)出口單向閥出口處的工作壓力較低。本發(fā)明工作時(shí)，氣缸蓋在各缸燃燒膨脹階段的上止點(diǎn)噴射燃料到燃燒室燃燒，燃燒產(chǎn)生的高壓混合氣推動(dòng)活塞-柱塞組件下行做功；右側(cè)缸在做功沖程中，一部分能量通過泵油直接轉(zhuǎn)化為流體壓力能，另一部分能量通過聯(lián)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)其它活塞-柱塞組件運(yùn)動(dòng)，還有一部分能量通過連桿推動(dòng)曲軸加速，飛輪儲(chǔ)能；其它缸在燃燒膨脹階段，一部分能量通過泵油直接轉(zhuǎn)化為流體壓力能，另一部分能量通過聯(lián)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)其它活塞-柱塞組件運(yùn)動(dòng)，還有一部分能量通過聯(lián)動(dòng)齒輪、中間缸的活塞-柱塞組件、連桿推動(dòng)曲軸加速，飛輪儲(chǔ)能；在各缸的其它工作階段飛輪釋放能量，通過連桿驅(qū)動(dòng)最右側(cè)缸的活塞柱塞組件往復(fù)運(yùn)動(dòng)，再通過聯(lián)動(dòng)齒輪順序驅(qū)動(dòng)其它缸活塞-柱塞組件往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)活塞-柱塞組件向上移動(dòng)時(shí)，流質(zhì)通過入口單向閥進(jìn)入泵腔，向下移動(dòng)時(shí)，流質(zhì)通過出口單向閥流出泵腔，對(duì)外輸出流體壓力能。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，集成傳統(tǒng)往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)和往復(fù)式柱塞泵的結(jié)構(gòu)原理，利用單側(cè)曲軸、連桿及聯(lián)動(dòng)齒輪這一新型結(jié)構(gòu)原理，通過活塞、柱塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，將燃料燃燒產(chǎn)生的部分熱能即指示功，直接轉(zhuǎn)化為流體壓力能并對(duì)外輸出，工作介質(zhì)適合油、水和氣體多種流體，其能量轉(zhuǎn)換傳遞路線短，能量轉(zhuǎn)換效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，原理可靠，啟動(dòng)容易，工作穩(wěn)定，依托技術(shù)成熟，制備成本低，節(jié)能效果好，應(yīng)用需求和產(chǎn)業(yè)化前景廣闊。


圖1為本發(fā)明的主體正面結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2為本發(fā)明的主體側(cè)面結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明。實(shí)施例本實(shí)施例中的主體結(jié)構(gòu)包括氣缸蓋1、缸套2、第一活塞氣環(huán)3、第二活塞氣環(huán)4、活塞油環(huán)5、活塞銷6、機(jī)體7、聯(lián)動(dòng)齒輪8、聯(lián)動(dòng)齒輪軸9、左側(cè)柱塞10、滑套11、泵腔12、曲軸
13、連桿下滑動(dòng)軸承14、連桿上滑動(dòng)軸承32、連桿15、冷卻水套16、燃燒室17、活塞18、擋圈19、出口單向閥20、入口單向閥21、法蘭盤22、曲軸左滑動(dòng)軸承23、曲軸右滑動(dòng)軸承24、密封圈25、飛輪緊固螺母26、飛輪27、啟動(dòng)齒圈28、鍵29、主動(dòng)正時(shí)齒輪30、第一螺栓31、第二螺栓33和右側(cè)柱塞34 ;鑄造制成一體化結(jié)構(gòu)的機(jī)體7作為發(fā)動(dòng)機(jī)的主體支撐機(jī)構(gòu)支撐和連接各部件構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的主體，氣缸蓋I通過第二螺栓33與機(jī)體7固定連接，法蘭盤22通過第一螺栓31與機(jī)體7固定連接，缸套2和滑套11分別嵌裝在機(jī)體7的上部和下部；機(jī)體7上部的缸套2的外圍制有冷卻水套16，冷卻水套16內(nèi)的冷卻水對(duì)缸套2和機(jī)體7實(shí)施冷卻，維持正常的工作溫度；活塞18和右側(cè)柱塞34通過活塞銷6連接構(gòu)成右側(cè)活塞-柱塞組件，在缸套2及滑套11內(nèi)往復(fù)移動(dòng)；活塞銷6由擋圈19定位，防止與缸套2接觸摩擦，擋圈19卡在活塞18的銷孔的溝槽內(nèi)；氣缸蓋1、缸套2和活塞18上表面圍成密封結(jié)構(gòu)的燃燒室17，燃?xì)饣旌蠚庠谌紵?7內(nèi)燃燒；法蘭盤22空腔內(nèi)的主動(dòng)正時(shí)齒輪30嵌套在通過法蘭盤22的曲軸13上，通過安裝在曲軸13的鍵槽內(nèi)的鍵29與曲軸13固定連接，用來驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)、供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)，配氣機(jī)構(gòu)、供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)同傳統(tǒng)的往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)一致；法蘭盤22起支撐固定曲軸13的作用，曲軸13由裝在法蘭盤22上的曲軸左滑動(dòng)軸承23和曲軸右滑動(dòng)軸承24支撐，曲軸左滑動(dòng)軸承23和曲軸右滑動(dòng)軸承24嵌裝在法蘭盤22的軸承座孔內(nèi)；主動(dòng)正時(shí)齒輪30由曲軸13的軸肩和曲軸右滑動(dòng)軸承24實(shí)現(xiàn)在曲軸13上的軸向定位；飛輪27固定在曲軸13右端，通過錐面與曲軸13固定連接，曲軸13右端的飛輪緊固螺母26將飛輪27壓在曲軸13的錐面上，防止飛輪27脫出，曲軸13與飛輪27連接構(gòu)成曲軸-飛輪組件；連桿15上端通過連桿上滑動(dòng)軸承32與右側(cè)柱塞34上突出的連桿軸頸鉸接，連桿上滑動(dòng)軸承32嵌制在連桿15上端的孔內(nèi)；連桿15下端通過連桿下滑動(dòng)軸承14與曲軸13的連桿軸頸鉸接，連桿下滑動(dòng)軸承14嵌制在連桿15下端的孔內(nèi)；曲軸13和連桿15在機(jī)體7的一端，曲軸13、連桿15和活塞-柱塞組件構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)活塞18、右側(cè)柱塞34往復(fù)運(yùn)動(dòng)和曲軸13旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之間的相互轉(zhuǎn)化，并限定右側(cè)活塞-柱塞組件的上下止點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)行程；右側(cè)活塞-柱塞組件的左邊為聯(lián)動(dòng)齒輪8，聯(lián)動(dòng)齒輪8與聯(lián)動(dòng)齒輪軸9配合鉸接，聯(lián)動(dòng)齒輪軸9固定安裝在機(jī)體7上；右側(cè)柱塞34中間段制有與聯(lián)動(dòng)齒輪8嚙合的齒形；聯(lián)動(dòng)齒輪8的左側(cè)為左側(cè)柱塞10和活塞18構(gòu)成的左側(cè)活塞-柱塞組件，左側(cè)柱塞10中間段制有與聯(lián)動(dòng)齒輪8嚙合的齒形；左側(cè)柱塞10沒有突出的連桿軸頸，能夠在左側(cè)活塞-柱塞組件的左邊增設(shè)聯(lián)動(dòng)齒輪和活塞-柱塞組件通過串聯(lián)形成多缸機(jī)；相鄰兩缸活塞-柱塞組件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系受聯(lián)動(dòng)齒輪8約束，相鄰兩缸活塞-柱塞組件同步反向運(yùn)動(dòng)；曲軸13端部飛輪27上嵌制安裝有啟動(dòng)齒圈28，通過外部動(dòng)力實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)；氣缸蓋1、燃燒室17和活塞18的結(jié)構(gòu)原理與傳統(tǒng)的往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)原理相同，活塞18的每一工作循環(huán)有四個(gè)或兩個(gè)工作沖程，活塞18上安裝有第一活塞氣環(huán)3、第二活塞氣環(huán)4和活塞油環(huán)5，以保證燃燒室17的密封；機(jī)體7內(nèi)腔中充有機(jī)油，通過曲軸13與法蘭盤22之間的密封圈25密封防止?jié)B漏，密封圈25緊卡在法蘭盤22右端的槽內(nèi)；右側(cè)柱塞34的下面為泵腔12，泵腔12分別與入口單向閥21、出口單向閥20連接，右側(cè)柱塞34的每一工作循環(huán)有吸油和泵油兩個(gè)沖程，當(dāng)右側(cè)柱塞34上行時(shí)，流質(zhì)通過入口單向閥21進(jìn)入泵腔12，下行時(shí)，流質(zhì)通過出口單向閥20排出泵腔12，并對(duì)外輸出流體壓力能，右側(cè)柱塞34的兩個(gè)沖程和傳統(tǒng)的往復(fù)式柱塞泵相同。本實(shí)施例的核心能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)包括活塞18、左側(cè)柱塞10、右側(cè)柱塞34、聯(lián)動(dòng)齒輪8、飛輪27、曲軸13和連桿15，在各缸燃燒膨脹階段，燃料在燃燒室17燃燒產(chǎn)生高壓燃?xì)饣旌蠚猓苿?dòng)活塞-柱塞組件下行做功，一部分能量通過泵油直接轉(zhuǎn)化為流體壓力能，另一部分能量通過聯(lián)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)其它活塞-柱塞組件運(yùn)動(dòng)，還有一部分能量通過聯(lián)動(dòng)齒輪或活塞-柱塞組件、連桿15推動(dòng)曲軸加速，飛輪27儲(chǔ)能；在各缸其它工作階段，飛輪27釋放能量，通過連桿15、活塞-柱塞組件和聯(lián)動(dòng)齒輪8驅(qū)動(dòng)各缸運(yùn)動(dòng)，使整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)工作。本實(shí)施例在啟動(dòng)時(shí)，外部動(dòng)力通過啟動(dòng)齒圈28驅(qū)動(dòng)飛輪27和曲軸13轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿15帶動(dòng)右側(cè)活塞-柱塞組件往復(fù)運(yùn)動(dòng)，聯(lián)動(dòng)齒輪8驅(qū)動(dòng)左側(cè)活塞-柱塞組件同步反向往復(fù)移動(dòng)，氣缸蓋I在各缸做功行程的上止點(diǎn)噴射燃料到燃燒室17燃燒并釋放熱能，產(chǎn)生高壓燃?xì)饣旌蠚馔苿?dòng)活塞-柱塞組件下行做功，配合外部動(dòng)力，使曲軸-飛輪組不斷加速，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，啟動(dòng)后外部動(dòng)力與啟動(dòng)齒圈28脫開；聯(lián)動(dòng)件由多拐曲軸換為聯(lián)動(dòng)齒輪8，啟動(dòng)時(shí)出口單向閥20出口處的工作壓力較低。本實(shí)施例工作時(shí)，氣缸蓋I在各缸燃燒膨脹階段的上止點(diǎn)噴射燃料到燃燒室17燃燒，燃燒產(chǎn)生的高壓混合氣推動(dòng)活塞-柱塞組件下行做功；右側(cè)缸在做功沖程中，一部分能量通過泵油直接轉(zhuǎn)化為流體壓力能，一部分能量通過聯(lián)動(dòng)齒輪8驅(qū)動(dòng)其它活塞-柱塞組件運(yùn)動(dòng)，另一部分能量通過連桿15推動(dòng)曲軸13加速，飛輪27儲(chǔ)能；其它缸在燃燒膨脹階段，一部分能量通過泵油直接轉(zhuǎn)化為流體壓力能，另一部分能量通過聯(lián)動(dòng)齒輪8驅(qū)動(dòng)其它活塞-柱塞組件運(yùn)動(dòng)，還有一部分能量通過聯(lián)動(dòng)齒輪8、中間缸的活塞-柱塞組件、連桿15推動(dòng)曲軸13加速，飛輪27儲(chǔ)能；在各缸的其它工作階段飛輪27釋放能量，通過連桿15驅(qū)動(dòng)最右側(cè)缸的活塞柱塞組件往復(fù)運(yùn)動(dòng)，再通過聯(lián)動(dòng)齒輪8順序驅(qū)動(dòng)其它缸活塞-柱塞組件往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)活塞-柱塞組件向上移動(dòng)時(shí)，流質(zhì)通過入口單向閥21進(jìn)入泵腔12，向下移動(dòng)時(shí)，流質(zhì)通過出口單向閥20流出泵腔12，對(duì)外輸出流體壓力能。
權(quán)利要求
1.一種缸間齒輪聯(lián)動(dòng)液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于主體結(jié)構(gòu)包括氣缸蓋、缸套、第一活塞氣環(huán)、第二活塞氣環(huán)、活塞油環(huán)、活塞銷、機(jī)體、聯(lián)動(dòng)齒輪、聯(lián)動(dòng)齒輪軸、左側(cè)柱塞、滑套、泵腔、 曲軸、連桿下滑動(dòng)軸承、連桿上滑動(dòng)軸承、連桿、冷卻水套、燃燒室、活塞、擋圈、出口單向閥、 入口單向閥、法蘭盤、曲軸左滑動(dòng)軸承、曲軸右滑動(dòng)軸承、密封圈、飛輪緊固螺母、飛輪、啟動(dòng)齒圈、鍵、主動(dòng)正時(shí)齒輪、第一螺栓、第二螺栓和右側(cè)柱塞；鑄造制成一體化結(jié)構(gòu)的機(jī)體作為發(fā)動(dòng)機(jī)的主體支撐機(jī)構(gòu)支撐和連接各部件構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的主體，氣缸蓋通過第二螺栓與機(jī)體固定連接，法蘭盤通過第一螺栓與機(jī)體固定連接，缸套和滑套分別嵌裝在機(jī)體的上部和下部；機(jī)體上部的缸套的外圍制有冷卻水套，冷卻水套內(nèi)的冷卻水對(duì)缸套和機(jī)體實(shí)施冷卻，維持正常的工作溫度；活塞和右側(cè)柱塞通過活塞銷連接構(gòu)成右側(cè)活塞-柱塞組件，在缸套及滑套內(nèi)往復(fù)移動(dòng)；活塞銷由擋圈定位，防止與缸套接觸摩擦，擋圈卡在活塞的銷孔的溝槽內(nèi)；氣缸蓋、缸套和活塞上表面圍成密封結(jié)構(gòu)的燃燒室，燃?xì)饣旌蠚庠谌紵覂?nèi)燃燒；法蘭盤空腔內(nèi)的主動(dòng)正時(shí)齒輪嵌套在通過法蘭盤的曲軸上，通過安裝在曲軸的鍵槽內(nèi)的鍵與曲軸固定連接，用來驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)、供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)，配氣機(jī)構(gòu)、供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)同傳統(tǒng)的往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)一致；法蘭盤起支撐固定曲軸的作用，曲軸由裝在法蘭盤上的曲軸左滑動(dòng)軸承和曲軸右滑動(dòng)軸承支撐，曲軸左滑動(dòng)軸承和曲軸右滑動(dòng)軸承嵌裝在法蘭盤的軸承座孔內(nèi)；主動(dòng)正時(shí)齒輪由曲軸的軸肩和曲軸右滑動(dòng)軸承實(shí)現(xiàn)在曲軸上的軸向定位；飛輪固定在曲軸右端，通過錐面與曲軸固定連接，曲軸右端的飛輪緊固螺母將飛輪壓在曲軸的錐面上，防止飛輪脫出，曲軸與飛輪連接構(gòu)成曲軸-飛輪組件；連桿上端通過連桿上滑動(dòng)軸承與右側(cè)柱塞上突出的連桿軸頸鉸接，連桿上滑動(dòng)軸承嵌制在連桿上端的孔內(nèi)；連桿下端通過連桿下滑動(dòng)軸承與曲軸的連桿軸頸鉸接，連桿下滑動(dòng)軸承嵌制在連桿下端的孔內(nèi)；曲軸和連桿在機(jī)體的一端，曲軸、連桿和活塞-柱塞組件構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)活塞和右側(cè)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)和曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之間的相互轉(zhuǎn)化，并限定右側(cè)活塞-柱塞組件的上下止點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)行程；右側(cè)活塞-柱塞組件的左邊為聯(lián)動(dòng)齒輪，聯(lián)動(dòng)齒輪與聯(lián)動(dòng)齒輪軸配合鉸接，聯(lián)動(dòng)齒輪軸固定安裝在機(jī)體上；右側(cè)柱塞中間段制有與聯(lián)動(dòng)齒輪嚙合的齒形；聯(lián)動(dòng)齒輪的左側(cè)為左側(cè)柱塞和活塞構(gòu)成的左側(cè)活塞-柱塞組件，左側(cè)柱塞中間段制有與聯(lián)動(dòng)齒輪嚙合的齒形；左側(cè)柱塞沒有突出的連桿軸頸，能夠在左側(cè)活塞-柱塞組件的左邊增設(shè)聯(lián)動(dòng)齒輪和活塞-柱塞組件通過串聯(lián)形成多缸機(jī)；相鄰兩缸活塞-柱塞組件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系受聯(lián)動(dòng)齒輪約束，相鄰兩缸活塞-柱塞組件同步反向運(yùn)動(dòng)；曲軸端部飛輪上嵌制安裝有啟動(dòng)齒圈，通過外部動(dòng)力實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)；氣缸蓋、燃燒室和活塞的結(jié)構(gòu)原理與傳統(tǒng)的往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)原理相同，活塞的每一工作循環(huán)有四個(gè)或兩個(gè)工作沖程，活塞上安裝有第一活塞氣環(huán)、第二活塞氣環(huán)和活塞油環(huán)，以保證燃燒室的密封；機(jī)體內(nèi)腔中充有機(jī)油，通過曲軸與法蘭盤之間的密封圈密封防止?jié)B漏，密封圈緊卡在法蘭盤右端的槽內(nèi)；右側(cè)柱塞的下面為泵腔，泵腔分別與入口單向閥、出口單向閥連接，右側(cè)柱塞的每一工作循環(huán)有吸油和泵油兩個(gè)沖程，當(dāng)右側(cè)柱塞上行時(shí)，流質(zhì)通過入口單向閥進(jìn)入泵腔，下行時(shí)，流質(zhì)通過出口單向閥排出泵腔，并對(duì)外輸出流體壓力能，右側(cè)柱塞的兩個(gè)沖程和傳統(tǒng)的往復(fù)式柱塞栗相冋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的缸間齒輪聯(lián)動(dòng)液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于核心能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)包括活塞、左側(cè)柱塞、右側(cè)柱塞、聯(lián)動(dòng)齒輪、飛輪、曲軸和連桿，在各缸燃燒膨脹階段，燃料在燃燒室燃燒產(chǎn)生高壓燃?xì)饣旌蠚?，推?dòng)活塞-柱塞組件下行做功，一部分能量通過泵油直接轉(zhuǎn)化為流體壓力能，另一部分能量通過聯(lián)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)其它活塞-柱塞組件運(yùn)動(dòng)，還有一部分能量通過聯(lián)動(dòng)齒輪或活塞-柱塞組件、連桿推動(dòng)曲軸加速，飛輪儲(chǔ)能；在各缸其它工作階段，飛輪釋放能量，通過連桿、活塞-柱塞組件和聯(lián)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)各缸運(yùn)動(dòng)，使整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的缸間齒輪聯(lián)動(dòng)液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于啟動(dòng)時(shí)，外部動(dòng)力通過啟動(dòng)齒圈驅(qū)動(dòng)飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿帶動(dòng)右側(cè)活塞-柱塞組件往復(fù)運(yùn)動(dòng)，聯(lián)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)左側(cè)活塞-柱塞組件同步反向往復(fù)移動(dòng)，氣缸蓋在各缸做功行程的上止點(diǎn)噴射燃料到燃燒室燃燒并釋放熱能，產(chǎn)生高壓燃?xì)饣旌蠚馔苿?dòng)活塞-柱塞組件下行做功，配合外部動(dòng)力，使曲軸-飛輪組不斷加速，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，啟動(dòng)后外部動(dòng)力與啟動(dòng)齒圈脫開；聯(lián)動(dòng)件由多拐曲軸換為聯(lián)動(dòng)齒輪，啟動(dòng)時(shí)出口單向閥出口處的工作壓力較低。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的缸間齒輪聯(lián)動(dòng)液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于工作時(shí)，氣缸蓋在各缸燃燒膨脹階段的上止點(diǎn)噴射燃料到燃燒室燃燒，燃燒產(chǎn)生的高壓混合氣推動(dòng)活塞-柱塞組件下行做功；右側(cè)缸在做功沖程中，一部分能量通過泵油直接轉(zhuǎn)化為流體壓力能，另一部分能量通過聯(lián)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)其它活塞-柱塞組件運(yùn)動(dòng)，還有一部分能量通過連桿推動(dòng)曲軸加速，飛輪儲(chǔ)能；其它缸在燃燒膨脹階段，一部分能量通過泵油直接轉(zhuǎn)化為流體壓力能，另一部分能量通過聯(lián)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)其它活塞-柱塞組件運(yùn)動(dòng)，還有一部分能量通過聯(lián)動(dòng)齒輪、中間缸的活塞-柱塞組件、連桿推動(dòng)曲軸加速，飛輪儲(chǔ)能；在各缸的其它工作階段飛輪釋放能量，通過連桿驅(qū)動(dòng)最右側(cè)缸的活塞柱塞組件往復(fù)運(yùn)動(dòng)，再通過聯(lián)動(dòng)齒輪順序驅(qū)動(dòng)其它缸活塞-柱塞組件往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)活塞-柱塞組件向上移動(dòng)時(shí)，流質(zhì)通過入口單向閥進(jìn)入泵腔，向下移動(dòng)時(shí)，流質(zhì)通過出口單向閥流出泵腔，對(duì)外輸出流體壓力倉泛。
全文摘要
本發(fā)明屬于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種缸間齒輪聯(lián)動(dòng)液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，氣缸蓋和法蘭盤分別通過第二螺栓和第一螺栓與機(jī)體固定連接，缸套和滑套分別嵌裝在機(jī)體的上部和下部；缸套的外圍制有冷卻水套；活塞銷由擋圈定位，擋圈卡在活塞的銷孔的溝槽內(nèi)；氣缸蓋、缸套和活塞上表面圍成燃燒室；法蘭盤空腔內(nèi)的主動(dòng)正時(shí)齒輪嵌套在曲軸上；曲軸左滑動(dòng)軸承和曲軸右滑動(dòng)軸承嵌裝軸承座孔內(nèi)；曲軸端部飛輪上嵌制安裝有啟動(dòng)齒圈；活塞上安裝有第一活塞氣環(huán)、第二活塞氣環(huán)和活塞油環(huán)；右側(cè)柱塞下面的泵腔分別與入口單向閥、出口單向閥連接；其能量轉(zhuǎn)換傳遞路線短，能量轉(zhuǎn)換效率高，原理可靠，工作穩(wěn)定，依托技術(shù)成熟，制備成本低，節(jié)能效果好。
文檔編號(hào)F02B75/40GK103016149SQ20131001518
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者張洪信, 張鐵柱 申請(qǐng)人:青島大學(xué)