CN105020016A - 长行程内燃液压发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种长行程内燃液压发动机，它没有常规两冲程内燃机的曲柄连杆机构，增加了直线电机、液压泵和输出液压能的液压马达。它是将活塞、液压泵的柱塞压板、直线电机的动子三者同轴固定连接成一体结构，三者与气缸、柱塞液压泵、直线电机的定子对应套装组成整体结构并能够上下滑动；燃气在气缸中燃烧使活塞下行将热能转化为电能和液压能；再由直线电机消耗部分电能驱动活塞上行进行下一次的热能转化为电能和液压能的过程；如此地将电磁能与内燃热能的交替作用使活塞进行两冲程往复循环、柱塞液压泵进行吸油和压油作业将油箱中的压力油源源不断地压入高压储油罐，为液压马达或者油缸提供液压能。
Description
技术领域
本发明涉及一种长行程内燃液压发动机，具体涉及内燃发动机领域，适用于机械拖动、车辆驱动。
背景技术
常规的内燃发动机为曲柄连杆机构，由于曲轴的回转半径是固定的，其排量也一定，有些发动机为了增大输出功率，采取了增压方式来提高压缩比，由于发动机的结构限制，故只能靠外部的增压设备使气缸内的空气压力大于自然进气的压力；常规的内燃机的进气、压缩、爆发、排气四个工作点是固定的，调节的余地非常小，如果发动机工作点选择不好就不能正常地工作，对于两冲程内燃机而言由于排气点与进气点部分重合造成了部分燃气的浪费等一些固有缺陷；常规发动机的活塞对气缸壁的周期性侧摩擦影响了气缸的使用寿命以及排气压力大造成了能量的浪费；常规发动机靠机械链传递动力，因此受负载的影响较大。
发明内容
本发明公开一种长行程内燃液压发动机，它没有常规两冲程内燃机的曲柄连杆机构，增加了直线电机、液压泵和输出液压能的液压马达。它是将活塞、液压泵的柱塞压板、直线电机的动子三者同轴固定连接成一体结构，三者与气缸、柱塞液压泵、直线电机的定子对应套装组成整体结构并能够上下滑动；燃气在气缸中燃烧使活塞下行将热能转化为电能和液压能；再由直线电机消耗部分电能驱动活塞上行进行下一次的热能转化为电能和液压能的过程；如此地将电磁能与内燃热能的交替作用使活塞进行两冲程往复循环、柱塞液压泵进行吸油和压油作业将油箱中的压力油源源不断地压入高压储油罐，为液压马达或者油缸提供液压能；所述的储油罐内充有一定压力的氮气；所述的直线电机除了为活塞提供上行的动力，还有内燃机初始启动机的用途；通过直线电机的往复运动使活塞上下行，当气缸点火成功后直线电机自动切换为下行时的发电机状态和上行的电动机状态；由于没有曲柄连杆机构可以适当地延长活塞的有效行程，其目的是：增加进气量有利于提高压缩比、提高热能利用的率；由于直线电机的可控性好可以摆脱曲柄连杆机构对进气、压缩、爆发、排气四个工作点的周期限制，通过分布在直线电机内部的上下止点的两只传感器为PLC提供活塞的位置信号，利用PLC人为地设置四个工作点的时间，其目的是：可以重新布置进气门的位置避免出现常规两冲程内燃机的进排气点部分重合造成的燃气的浪费，通过时间控制将排气与进气错开；由于没有曲柄连杆机构的活塞对气缸壁周期性侧摩擦延长气缸的使用寿命；利用高压储油罐储存液压能，负载的变化对发动机的影响小。
本发明是由如下技术方案实现的：一种长行程内燃液压发动机，包括：气缸、套装在气缸内的能够滑动的活塞、与活塞依次同轴连接的柱塞压板和直线电机的动子、分布在气缸顶部的喉管、套装在喉管内的电动进气门、固定在喉管中部的为气缸提供燃料的喷油嘴、与气缸连接的液压泵、套装在液压泵中心的直线电机的定子、为液压泵供油的油箱、为液压泵储存液压能的高压储油罐、为蓄电池供电的液压发电机、液压马达、为内燃机初始启动减压的电磁卸荷阀、安装在直线电机上下止点的传感器、控制发动机工作状态的PLC、点火装置、为直线电机供电的启动器、蓄电池；所述的直线电机的动子为圆柱型强磁体；所述的喉管相贯有支管与空气滤清器连通；所述的液压泵为多组柱塞偶件的长行程柱塞泵，柱塞泵体的中心为贯通孔，泵体周边均匀分布多组柱塞偶件，每组柱塞偶件的柱塞与柱塞套之间均安装有复位弹簧，每组柱塞偶件均有独立的进油单向阀和压油单向阀，进油单向阀和出油单向阀各连接一个汇流环管；其特征在于：所述的气缸的长度较同等直径的常规内燃机的要长，可以达到常规发动机气缸长度的1、5倍，它的进气口分布在气缸顶部，气缸的壁面分布有废气排气口；所述的进气口安装有喉管，开关进气口的电动进气门套装在喉管中；喉管的缩颈处安装有喷油嘴与喉管相通，所述的废气排气口由活塞上下行时关闭或者开启，废气排气口外连排气管。所述的直线电机的定子套装固定液压泵的中心孔内，定子绕组的引出线与外部的启动器连接。所述的活塞、压板、动子分上中下的位置固定在同一根中心轴上，形成三位一体的结构，将气缸与活塞对应套装，将固定有直线电机定子的液压泵套人动子内并使压板与柱塞顶部良好接触，气缸、液压泵两者配合后由螺丝紧固成整体结构。
所述的液压泵的进油汇流环管连接管道与油箱连通，出油汇流环管连接管道与高压储油罐相通，在出油汇流环管和高压储油罐之间的管道分布有多条支管：第一条支管连接有为内燃机初始启动减压的电磁卸荷阀；第二条支管依次串联有显示系统压力的压力表、为PLC提供控制信号的压力传感器、为液压马达供油的阀门、液压马达；第三条支管依次串联有为液压发电机供油的电磁阀、液压发电机；第四条支管连接有溢流阀。
所述的电磁卸荷阀由按钮控制与蓄电池连接；所述的为液压发电机供油的电磁阀由PLC控制，液压发电机连接整流电路与蓄电池相接。
本发明的积极效果
1.利用热能与电磁能交替作用使活塞、柱塞上下行完成气缸进气与压缩和柱塞泵吸油、压油及储能过程，摆脱了曲柄连杆机构对进气、压缩、爆发、排气四个工作点的周期限制。
2.利用PLC控制可以优化发动机的工况，使进气、压缩、爆发、排气四个工作点可控。
3.由于活塞的有效行程长，进气量增加有利于提高压缩比、提高热能利用率。
4.进气门的开与关由电磁铁控制将排气与进气错开，避免出现常规两冲程内燃机的进排气点部分重合造成的燃气的浪费。
5.由于活塞与气缸壁不受侧向力延长了气缸的使用寿命。
6.由于将能量储存在高压储油罐中，当负载增大时液压马达可以获得很大的扭矩，使负载的变化对发动机的影响小。
7.由于发动机的液压泵和液压马达能够分置，使总体布置自由度大，如果作为车辆动力可以比较容易地实现两驱、四驱，没有常规发动机那样需要复杂传动机构实现，并且能够不用另外安装制动系统，制动能量能够回收。
8.单台长行程内燃液压发动机可以同时驱动多台液压马达。
9.多台长行程内燃液压发动机与一台液压马达连接的方法可以制成不同输出功率的发动机。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的I—I剖视图。
图中：1、气缸，1-1、进气口，1-2、废气排气口，1-3、排气管，2、活塞，3、柱塞压板，4、动子，4-1、定子，5、喉管，5-1、空气滤清器，6、电动进气门，7、喷油嘴，8、液压泵，8-1、柱塞，8-2、柱塞套，8-3、进油汇流环管，8-4、出油汇流环管，9、油箱，10、高压储油罐，11、溢流阀，12、液压发电机，12-1、电磁阀，13、液压马达，13-1、阀门，14、电磁卸荷阀，15、压力表，16、压力传感器，17、启动按钮，18、上止点的传感器，19、下止点的传感器，20、PLC电路，21、点火装置，22、启动器，23、蓄电池。
具体实施方式
如图1、2所示：一种长行程内燃液压发动机，包括：气缸1、套装在气缸1内的能够滑动的活塞2、与活塞2依次同轴连接的柱塞压板3和直线电机的动子4、分布在气缸1顶部的喉管5、套装在喉管5内的电动进气门6、固定在喉管5中部的为气缸1提供燃料的喷油嘴7、与气缸1连接的液压泵8、套装在液压泵8中心的直线电机的定子4-1、为液压泵8供油的油箱9、为液压泵8储存液压能的高压储油罐10、为蓄电池23供电的液压发电机12、为内燃机初始启动减压的卸荷阀14、安装在直线电机定子4-1上下止点的传感器18、19、为内燃机工作提供控制信号的PLC电路20、为直线电机定子4-1供电的启动器22、蓄电池23；所述的直线电机的动子4为圆柱型强磁体；所述的喉管5相贯有支管与空气滤清器连通；所述的液压泵8为多组柱塞偶件的长行程柱塞泵，液压泵8机体的中心为贯通孔，液压泵8机体周边均匀分布多组柱塞偶件，每组柱塞偶件的柱塞8-1与柱塞套8-2之间均安装有复位弹簧，每组柱塞偶件均有独立的进油单向阀和压油单向阀，进油单向阀连接汇流环管8-3，出油单向阀连接汇流环管8-4；其特征在于：所述的气缸1的长度较同等直径的常规内燃机的要长，可以达到常规发动机气缸长度的1、5倍，它的进气口1-1分布在气缸1顶部，气缸1的壁面分布有废气排气口1-2；所述的进气口1-1安装有喉管5，开关进气口1-1的电动进气门6套装在喉管5中，喉管5的缩颈处安装有喷油嘴7与喉管5相通，所述的废气排气口1-2由活塞2上下行时关闭或者开启，废气排气口1-2外连排气管1-3。
所述的直线电机的定子4-1套装固定液压泵8的中心孔内，定子4-1绕组的引出线与外部的启动器22连接。
如图1、2所示：所述的活塞2、压板3、圆柱型强磁体4分上中下的位置固定在同一根中心轴上，形成三位一体的结构；将气缸1与活塞2对应套装，将固定有直线电机定子4-1的液压泵8与动子4套装并使压板3与液压泵8的柱塞顶部良好接触，气缸1、液压泵8配合后由螺丝紧固成整体结构。所述的液压泵8的进油汇流环管8-1连接管道与油箱9连通，出油汇流环管8-2连接管道与高压储油罐10相通，在出油汇流环管8-2和高压储油罐10之间的管道分布有多条支管：第一条支管连接有为内燃机初始启动减压的电磁卸荷阀14；第二条支管依次串联有显示系统压力的压力表15、为PLC20提供控制信号的压力传感器16、为液压马达13供油的阀门13-1、液压马达13；第三条支管依次串联有为液压发电机12供油的电磁阀12-1、液压发电机12；第四条支管连接有溢流阀11。
如图1所示：所述的电磁卸荷阀15由按钮17控制与蓄电池23连接；所述的为液压发电机12供油的电磁阀12-1由PLC20控制，液压发电机12的输电线与蓄电池23相接。
Claims (4)
1.一种长行程内燃液压发动机，包括：气缸(1)、套装在气缸(1)内的能够滑动的活塞(2)、与活塞(2)依次同轴连接的柱塞压板(3)和直线电机的动子(4)、分布在气缸(1)顶部的喉管(5)、套装在喉管(5)内的电动进气门(6)、固定在喉管(5)中部的为气缸(1)提供燃料的喷油嘴(7)、与气缸(1)连接的液压泵(8)、套装在液压泵(8)中心的直线电机的定子(4-1)、为液压泵(8)供油的油箱(9)、为液压泵(8)储存液压能的高压储油罐(10)、为蓄电池(23)供电的液压发电机(12)、为内燃机初始启动减压的卸荷阀(14)、安装在直线电机定子(4-1)上下止点的传感器(18)、(19)、为内燃机工作提供控制信号的PLC电路(20)、为直线电机定子(4-1)供电的启动器(22)、蓄电池(23)；其特征在于：所述的直线电机的动子(4)为圆柱型强磁体；所述的喉管(5)相贯有支管与空气滤清器(5-1)连通；所述的液压泵(8)为多组柱塞偶件的长行程柱塞泵，液压泵(8)机体的中心为贯通孔，液压泵(8)机体周边均匀分布多组柱塞偶件，每组柱塞偶件的柱塞(8-1)与柱塞套(8-2)之间均安装有复位弹簧，每组柱塞偶件均有独立的进油单向阀和压油单向阀，进油单向阀连接汇流环管(8-3)，出油单向阀连接汇流环管(8-4)。
2.根据权利要求1所述的长行程内燃液压发动机，其特征在于：所述的气缸(1)的长度较同等直径的常规内燃机的要长，可以达到常规发动机气缸长度的1、5倍，它的进气口(1-1)分布在气缸(1)顶部，气缸(1)的壁面分布有废气排气口(1-2)；所述的进气口(1-1)安装喉管(5)，开关进气口(1-1)的电动进气门(6)套装在喉管(5)中，喉管(5)的缩颈处安装喷油嘴(7)与喉管(5)相通，所述的废气排气口(1-2)由活塞(2)上下行时关闭或者开启，废气排气口(1-2)外连排气管(1-3)。
3.根据权利要求1所述的长行程内燃液压发动机，其特征在于：所述的直线电机的定子(4-1)套装固定液压泵(8)的中心孔内，定子(4-1)绕组的引出线与外部的启动器(22)连接；所述的活塞(2)、压板(3)、动子(4)分上中下的位置固定在同一根中心轴上，形成三位一体的结构；将气缸(1)与活塞(2)对应套装，将固定有直线电机定子(4-1)的液压泵(8)与动子(4)套装，并使压板(3)与液压泵(8)的柱塞顶部良好接触，气缸(1)、液压泵(8)配合后由螺丝紧固成整体结构。
4.根据权利要求1所述的长行程内燃液压发动机，其特征在于：所述的液压泵(8)的进油汇流环管(8-1)连接管道与油箱(9)连通，出油汇流环管(8-2)连接管道与高压储油罐(10)相通，在出油汇流环管(8-2)和高压储油罐(10)之间的管道分布有多条支管：第一条支管连接有为内燃机初始启动减压的电磁卸荷阀(14)；第二条支管依次串联有显示系统压力的压力表(15)、为PLC(20)提供控制信号的压力传感器(16)、为液压马达(13)供油的阀门(13-1)、液压马达(13)；第三条支管依次串联有为液压发电机(12)供油的电磁阀(12-1)、液压发电机(12)；第四条支管连接有溢流阀(11)；所述的电磁卸荷阀(15)由按钮(17)控制与蓄电池(23)连接；所述的为液压发电机(12)供油的电磁阀(12-1)由PLC(20)控制，液压发电机(12)的输电线与蓄电池(23)相接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151104 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |