CN102162424A - 活塞进气式液压自由活塞发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压自由活塞发动机活塞进气装置，其结构是：包括左气缸活塞；活塞杆；右气缸活塞刚性直接连接，活塞杆上设有活塞杆导气口，左气缸活塞；活塞杆；右气缸活塞中设有联通的气道并与左气缸活塞进气门和右气缸活塞进气门相通；气泵提供的压缩空气能导入活塞杆导气口，进气压力由气路系统溢流阀调定。本发明可以解决现有自由活塞发动机存在的扫气不彻底，进气不充分，扫气、进气过程中动力波动大，以及发动机做功冲程短等缺陷，增大输出功率，提高发动机效率。进气装置能设定不同的进气压力，以使发动机获得不同的实际进气压缩比，满足各种燃料的要求。

Description

活塞进气式液压自由活塞发动机

技术领域

本发明涉及活塞发动机，特别是涉及一种液压自由活塞发动机，用于内燃机械等行业。

背景技术

内燃机工业为适应能源结构的变化和满足日益严格的环保要求，人们积极致力于传统发动机本身的改进，并且孜孜追求新技术、新原理，努力开发新型发动机。各种新型动力，如燃料电池、混合动力及电动汽车等纷纷涌现，呈“百花齐放”之景象。而作为液压技术、微电子技术、控制技术和发动机技术的综合，液压自由活塞发动机也应运而生。特别是近20年来受到广泛的关注，预计在今后的十几年内将有更大的突破和更为迅速的发展。当前欧洲、美国和日本皆有项目组致力于该项目的研究与开发。

目前，在液压自由活塞发动机的开发研究中，先进的进气方案对自由活塞式内燃机进气及指示效率有决定性的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自由活塞发动机的活塞进气装置，以解决现有自由活塞发动机存在的扫气不彻底，进气不充分，扫气、进气过程中动力波动大，以及发动机做功冲程短等缺陷，而且本发明所提供的活塞进气装置能设定不同的进气压力，以使发动机获得不同的实际进气压缩比，满足各种燃料的要求。

本发明采用的技术方案是：包括左气缸活塞；活塞杆；右气缸活塞刚性直接连接。活塞杆上设有活塞杆导气口。左气缸活塞；活塞杆；右气缸活塞中设有联通的气道并与左气缸活塞进气门和右气缸活塞进气门相通。进气套；进气道密封腔；进气套左密封；进气套右密封；与活塞杆组成密封的进气环道，使得活塞杆在往复运动时，气泵提供的压缩空气能导入活塞杆导气口，进气压力由气路系统溢流阀调定。

有益效果

采用本发明可以解决现有自由活塞发动机存在的扫气不彻底，进气不充分，扫气、进气过程中动力波动大，以及发动机做功冲程短等缺陷，增大输出功率，提高发动机效率。进气装置能设定不同的进气压力，以使发动机获得不同的实际进气压缩比，满足各种燃料的要求。

附图说明

附图是本发明活塞进气式液压自由活塞发动机的原理示意图。

图中：1.左气缸排气门；2.左气缸火花塞；3.左气缸喷油嘴；4.左气缸盖；5.左气缸室；6.左气缸体；7.左气缸活塞进气门；8.左气缸活塞；9.左气缸活塞环；10.活塞杆；11.左气缸通气孔；12.进气套；13.进气道密封腔；14.活塞杆导气口；15.液压泵高压左出油单向阀；16.液压油泵泵体；17.液压油泵活塞；18.液压泵高压右出油单向阀；19.右气缸通气孔；20.右气缸室；21.右气缸体；22.右气缸活塞；23.右气缸活塞环；24.右气缸活塞进气门；25.液压蓄能器；26.液压马达；27.液压溢流阀；28.右气缸排气门；29.右气缸火花塞；30.右气缸喷油嘴；31.右气缸盖；32.储气罐；33.气泵；34.气路系统溢流阀；35.进气套左密封；36.进气套右密封；37液压油箱；38.液压泵左进油单向阀；39.液压泵右进油单向阀；40液压泵右密封；41.ECU控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图是本发明活塞进气式液压自由活塞发动机处于正常的工作循环，活塞总成位于右止点的状况时的示意图。其结构如附图所示：左气缸活塞进气门(7)；左气缸活塞(8)；左气缸活塞环(9)；活塞杆(10)；活塞杆导气口(14)；液压油泵活塞(17)；右气缸活塞(22)；右气缸活塞环(23)；右气缸活塞进气门(24)，组成活塞进气式液压自由活塞发动机的活塞总成，可以在左气缸体(6)和右气缸体(21)中往复运动，其中左气缸活塞(8)；活塞杆(10)；液压油泵活塞(17)；右气缸活塞(22)刚性直接连接，活塞杆(10)上设有活塞杆导气口(14)，左气缸活塞(8)；活塞杆(10)；右气缸活塞(22)中设有联通的气道并与左气缸活塞进气门(7)和右气缸活塞进气门(24)相通。

进气套(12)；进气套左密封(35)；进气套右密封(36)与活塞杆(10)组成密封的进气环道，使得活塞杆(10)在往复运动时，气泵(33)提供的压缩空气能导入活塞杆导气口(14)，并通过活塞杆(10)上的气道送达左气缸活塞进气门(7)和右气缸活塞进气门(24)处。

储气罐(32)；气泵(33)；气路系统溢流阀(34)，组成压缩空气的供气回路，为本发明活塞进气式液压自由活塞发动机的工作提供空气，其空气压力由气路系统溢流阀(34)调定。

本发明活塞进气式液压自由活塞发动机的排气门启闭控制、喷油嘴喷油控制、火花塞点火控制等均由ECU控制器(41)根据对活塞总成行程的测量的结果进行控制。

本发明活塞进气式液压自由活塞发动机的工作循环说明：

1.活塞左行工作循环

本发明活塞进气式液压自由活塞发动机，活塞总成处于右止点。此时，左气缸排气门(1)开启，左气缸室(5)处于排气状态，右气缸点火燃烧膨胀，推动活塞总成往左运行，液压油箱(37)中的液压油经液压泵右进油单向阀(39)吸入液压油泵泵体(16)右侧，高压液压油经液压泵高压左出油单向阀(15)泵出，推动液压马达(26)输出功率；此过程中液压泵高压右出油单向阀(18)和液压泵左进油单向阀(38)处于关闭状态。

活塞总成往左运行的第一阶段，由于左气缸排气门(1)开启排气使左气缸室(5)中的压力不断下降，当其压力低于气路系统溢流阀(34)设定的压力时，储气罐(32)中的压缩空气经由进气套(12)；进气道密封腔(13)；活塞杆导气口(14)；活塞杆(10)并推开左气缸活塞进气门(7)进入左气缸室(5)，此时左气缸的进气和扫气过程同时进行。

活塞总成往左运行的第二阶段，排气过程结束，左气缸排气门(1)关闭，随着活塞总成往左运行，左气缸室(5)中的压力不断上升，左气缸活塞进气门(7)关闭，进气完成。

活塞总成往左运行的第三阶段，随着活塞总成继续往左运行，左气缸室(5)中的压力上升至预定值，左气缸喷油嘴(3)喷油，左气缸火花塞(2)点火，左气缸进入点火燃烧膨胀阶段，活塞总成到达左止点；同时，右气缸排气门(28)开启，右气缸室(20)进入排气状态，活塞总成在左气缸膨胀压力的推动下向右运动。

2.活塞右行工作循环；

活塞总成处于左止点。此时，右气缸排气门(28)开启右气缸室(20)处于排气状态，左气缸点火燃烧膨胀，推动活塞总成往右运行，液压油箱(37)中的液压油经液压泵左进油单向阀(38)吸入液压油泵泵体(16)左侧，高压液压油经液压泵高压右出油单向阀(18)泵出，推动液压马达(26)输出功率；此过程中液压泵高压右出油单向阀(15)和液压泵左进油单向阀(39)处于关闭状态。

活塞总成往右运行的第一阶段，由于右气缸排气门(28)开启排气使右气缸室(20)中的压力不断下降，当其压力低于气路系统溢流阀(34)设定的压力时，储气罐(32)中的压缩空气经由进气套(12)；进气道密封腔(13)；活塞杆导气口(14)，活塞杆(10)并推开右气缸活塞进气门(24)进入右气缸室(20)，此时右气缸的进气和扫气过程同时进行。

活塞总成往右运行的第二阶段，排气过程结束，右气缸排气门(28)关闭，随着活塞总成往右运行，右气缸室(20)中的压力不断上升，右气缸活塞进气门(24)关闭，进气完成。

活塞总成往右运行的第三阶段，随着活塞总成继续往右运行，右气缸室(20)中的压力上升至预定值，右气缸喷油嘴(30)喷油，右气缸火花塞(29)点火，右气缸进入点火燃烧膨胀阶段；同时，左气缸排气门(1)开启，左气缸室(5)进入排气状态，活塞总成在右气缸膨胀压力的推动下向左运动。

上述两个循环周而复始的进行，发动机连续工作。

左气缸通气孔(11)和右气缸通气孔(19)可防止活塞总成往复运动时产生背压。

Claims (3)

1.一种活塞进气式液压自由活塞发动机，包括左气缸活塞进气门(7)；左气缸活塞(8)；活塞杆(10)；活塞杆导气口(14)；右气缸活塞(22)；右气缸活塞进气门(24)，其特征是所述左气缸活塞(8)；活塞杆(10)；右气缸活塞(22)刚性直接连接，活塞杆(10)上设有活塞杆导气口(14)，左气缸活塞(8)；活塞杆(10)；右气缸活塞(22)中设有联通的气道并与左气缸活塞进气门(7)和右气缸活塞进气门(24)相通。

2.根据权利要求1所述的活塞进气式液压自由活塞发动机，包括进气套(12)；进气道密封腔(13)；进气套左密封(35)；进气套右密封(36)，其特征是进气套(12)；进气道密封腔(13)；进气套左密封(35)；进气套右密封(36)与活塞杆(10)组成密封的进气环道，使得活塞杆(10)在往复运动时，气泵(33)提供的压缩空气能导入活塞杆导气口(14)。

3.根据权利要求1所述的活塞进气式液压自由活塞发动机，包括储气罐(32)；气泵(33)；气路系统溢流阀(34)，其特征是活塞进气式液压自由活塞发动机的进气压力由气路系统溢流阀(34)调定。

Images