CN111933015B - 一种液压联动的双缸光学发动机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压联动的双缸光学发动机及其控制方法，包括第一气缸组件、第二气缸组件、液压联动组件和控制器；控制器分别控制驱动电机、第一电磁阀、第二电磁阀、小腔回油阀、大腔回油阀、小腔进油阀和大腔进油阀的开启和关闭，以来控制液压联动组件工作，从而实现发动机的启动和连续工作，并配以凸轮驱动电机与位移传感器、齿条与齿轮的两种凸轮驱动组件驱动凸轮轴转动模式，以来控制配气相位。有益效果：本发明通过液压联动组件替代光学发动机的曲轴连杆机构有效地解决光学发动机噪声振动不平衡问题；以及两种凸轮驱动组件驱动凸轮轴转动模式的提出，提高了光学发动机可视化实验数据的准确性。

Description

一种液压联动的双缸光学发动机及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种光学发动机及其控制方法，特别涉及一种液压联动的双缸光学发动机及其控制方法，属于内燃机教学教仪和内燃机燃烧研究技术领域。

背景技术

传统的内燃发动机分为汽油机和柴油机两种，而由于这两种发动机自身工作原理的不同和结构的复杂性，以及内部结构精密、零部件数目多等原因，初步接触发动机相关人员难以对其内部燃烧情况加以分辨和认识。现有常规发动机是依靠曲轴、活塞、连杆、凸轮配气机构来完成发动机工作过程，现已非常完善，但达到一定工作状况，如大缸径、长行程、高增压大功率、压缩比可调和节能环保等技术指标就会受到各方面限制。在此领域，人们做了各方面的尝试，其中包括著名的三角活塞转子发动机，但因其特殊的曲线造成生产及维护的困难，尤其密封也没从根本性的解决。所以至今也没大面积推广。

针对内燃机燃烧过程的研究，光学诊断方法深化了人们对内燃机缸内工作过程的认识，因此开展内燃机燃烧过程的光学诊断非常必要。光学发动机(optical engine)在内燃机光学诊断领域有着广泛的应用，可以覆盖进气、喷雾、混合、燃烧等全部工作过程，借助各种非接触式、高时空分辨率、高准确性的光学方法，可以研究缸内气流运动、喷雾液滴速度场、液滴直径分布、混合气浓度分布、火焰传播、缸内可燃气体温度场分布及有害排放物生成。光学发动机主体部分由变频器、电机、动力总成、加长光学平台、缸盖总成和信号及控制系统组成。现有的光学发动机是在四缸发动机基础上拆除一二四缸之后，加长活塞、缸套部分使得第三缸活塞连杆对曲轴作用力增大，而拆除的活塞使得曲轴作用力和转矩不平衡，循环运动的惯性力增大，造成发动机的振动和噪音，损坏零件结构的耐久、刚度，造成材料的疲劳，损害发动机寿命和安全通过活塞往复式的压缩膨胀做功并通过曲轴旋转来传递动力，在这个过程中由于单缸往复式运动产生的一阶往复式惯性力没有被平衡，此外曲轴旋转的二阶旋转惯性力也没有被平衡掉，从而导致光学发动机工作过程中有着严重的噪声振动不平衡问题，不利于光学发动机的可视化实验研究。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种液压联动的双缸光学发动机及其控制方法，本发明采取内燃机液压联动的方式取代曲轴和连杆等传动部件，有效解决噪声和振动不平衡等问题。

技术方案：一种液压联动的双缸光学发动机，包括第一气缸组件、第二气缸组件、液压联动组件和控制器；所述第一气缸组件包括第一连杆，所述第二气缸组件包括第二连杆；

所述液压联动组件包括第一油缸、第二油缸、液压驱动组件和液压油箱；所述第一油缸包括第一油缸缸体、第一活塞杆和第一油缸活塞，所述第一油缸活塞将第一油缸缸体内部分为第一油缸小腔和第一油缸大腔，第一活塞杆所在一侧为第一油缸小腔；所述第二油缸包括第二油缸缸体、第二活塞杆和第二油缸活塞，所述第二油缸活塞将第二油缸缸体内部分为第二油缸小腔和第二油缸大腔，第二活塞杆所在一侧为第二油缸小腔；

所述第一连杆与第一活塞杆固定连接，所述第二连杆与第二活塞杆固定连接，所述第一油缸缸体和第二油缸缸体固定安装在试验台架上；

所述第一油缸小腔与第二油缸小腔之间通过第一电磁阀连接，所述第一油缸大腔与第二油缸大腔之间通过第二电磁阀连接；

所述第二油缸小腔与液压油箱之间的管路中设有小腔回油阀，所述第二油缸大腔与液压油箱之间的管路中设有大腔回油阀；

所述液压驱动组件包括驱动电机、液压泵、第一单向阀、小腔进油阀、第二单向阀和大腔进油阀；所述驱动电机驱动液压泵将液压油箱的油液泵入第一油缸内，所述液压泵依次通过第一单向阀和小腔进油阀与第一油缸的小腔连通，所述液压泵依次通过第二单向阀和大腔进油阀与第一油缸的大腔连通；

所述控制器分别控制驱动电机、第一电磁阀、第二电磁阀、小腔回油阀、大腔回油阀、小腔进油阀和大腔进油阀。

本发明采用联动的液压油缸替代曲轴连杆传动机构，从源头上解决了噪声振动不平衡的问题。

优选项，为了保护液压系统的安全，所述液压驱动组件的主油路上设有压力传感器和溢流阀，所述压力传动器信号传输给控制器。所述溢流阀的开启压力大于系统压力，当系统压力太大时为了保护液压系统安全，所述溢流阀打开。压力传感器能够监测主油路内的压力值，当系统压力达到设定值时，控制器可以关闭驱动电机，实现节能的目的。

优选项，为了保证发动机连续工作，所述第一气缸组件与第二气缸组件之间设有凸轮轴，所述凸轮轴连接有凸轮驱动组件，所述凸轮驱动组件驱动凸轮轴转动。

优选项，为了能够精确控制发动机，所述凸轮驱动组件包括凸轮驱动电机和位移传感器，所述凸轮驱动电机与凸轮轴连接，所述位移传感器安装在第一连杆或第二连杆上；所述位移传感器将位移数据传送给控制器，所述控制器控制凸轮驱动电机工作。位移传感器根据第一连杆或第二连杆或者两个的位移情况判断气缸的状态，控制器通过模拟曲轴连杆的驱动凸轮轴的过程实现凸轮驱动电机对凸轮轴驱动，从而实现对发动机气门的控制。

优选项，为了提高本发明的可靠性和控制精确度，所述凸轮驱动组件包括齿条、齿轮Ⅰ、传动轴、齿轮Ⅱ、同步齿形带、齿轮Ⅲ；所述齿条安装在第一连杆或第二连杆上，所述齿轮Ⅰ通过传动轴与齿轮Ⅱ固定连接，所述齿轮Ⅰ与齿条啮合，所述齿轮Ⅱ通过同步齿形带与齿轮Ⅲ连接，所述齿轮Ⅲ安装在凸轮轴上。本发明采用气缸连杆上下往复运动驱动凸轮轴工作的机械传动方式模拟原曲轴连杆的驱动方式驱动凸轮轴，进而实现对发动机气门的控制，提高了本发明的可靠性和控制精度。

一种液压联动的双缸光学发动机的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、控制器检测第一气缸组件的第一连杆初始位置参数；

步骤二、液压驱动组件驱动第一油缸内的第一油缸活塞运动，同时驱动第二油缸内的第二油缸活塞作反向运动，第一油缸活塞带动第一活塞杆和第一连杆运动，第二油缸活塞带动第二活塞杆和第二连杆反向运动；

第一油缸内的第一油缸活塞运动至一端极限位置后，液压驱动组件驱动第一油缸内的第一油缸活塞向另一端运动，同时第二油缸内的第二油缸活塞也向另一端运动；

液压驱动组件驱动第一油缸内的第一油缸活塞完成一次往返运动的同时第二油缸内的第二油缸活塞完成了反向的一次往返运动，并且带其中一组气缸组件完成了进气和压缩冲程；

步骤三、先后完成进气和压缩冲程的气缸膨胀做功，通过两组油缸实现两组气缸的联动；

步骤四、两组气缸依次完成膨胀做功后，液压驱动组件再次通过两组油缸驱动两组气缸分别进行排气冲程和进气冲程；液压驱动组件驱动油缸完成一次单向运行后，反向驱动油缸实现气缸的进气冲程和压缩冲程；

步骤五、完成压缩冲程的气缸进入做功冲程，完成做功冲程后，另一组气缸完成压缩冲程，进入做功冲程，同时驱动前一组气缸进入排气冲程；步骤四和步骤五构成工作循环；

步骤六、液压驱动组件停止工作，发动机熄火。

本发明通过液压驱动组件驱动两组气缸组件可以往复运动实现发动机的启动，替代曲轴连杆机构实现发动机的连续工作，停机时通过液压驱动组件同样可以实现停机操作。

优选项，为了能够正常启动发动机同时保证发动机的连续工作，所述步骤四中液压驱动组件驱动第一气缸组件进入进气冲程时，第二气缸组件进入排气冲程，此时，小腔进油阀、第二电磁阀和小腔回油阀开启，同时大腔进油阀、第一电磁阀和大腔回油阀关闭，液压驱动组件泵出的油液经小腔进油阀进入第一油缸小腔，第一油缸活塞下行，第一油缸大腔内的油液经第二电磁阀进入第二油缸大腔，第二油缸活塞上行，第二油缸小腔内的油液经小腔回油阀回到液压油箱；

液压驱动组件驱动第一气缸组件进入压缩冲程时，第二气缸组件进入进气冲程，此时，大腔进油阀、第一电磁阀和大腔回油阀开启，同时小腔进油阀、第二电磁阀和小腔回油阀关闭，液压驱动组件泵出的油液经大腔进油阀进入第一油缸大腔，第一油缸活塞上行，第一油缸小腔内的油液经第一电磁阀进入第二油缸小腔，第二油缸活塞下行，第二油缸大腔内的油液经大腔回油阀回到液压油箱。

优选项，为了实现第一气缸组件与第二气缸组件的液压联动，所述步骤五中第一气缸组件完成压缩冲程进入做功冲程，此时，第一电磁阀和第二电磁阀开启，同时小腔进油阀、大腔进油阀、小腔回油阀和大腔回油阀关闭，第一气缸组件的第一连杆推动第一油缸活塞下行，第一油缸大腔内的油液经第二电磁阀进入第二油缸大腔内，第二油缸活塞上行，第二油缸小腔内的油液经第一电磁阀进入第一油缸小腔内，第二气缸组件进入压缩冲程；

第二气缸组件完成压缩冲程进入做功冲程，此时，第一电磁阀和第二电磁阀开启，同时小腔进油阀、大腔进油阀、小腔回油阀和大腔回油阀关闭，第二气缸组件的第二连杆推动第二油缸活塞下行，第二油缸大腔内的油液经第二电磁阀进入第一油缸大腔内，第一油缸活塞上行，第一油缸小腔内的油液经第一电磁阀进入第二油缸小腔内，第一气缸组件进入排气冲程。

优选项，所述控制器控制凸轮驱动电机工作的方法为：控制器根据第一电磁阀、第二电磁阀、小腔回油阀、大腔回油阀、小腔进油阀和大腔进油阀的状态，结合位移传感器的数据得出当前气缸所处的冲程类型和所处的冲程状态，控制器通过凸轮驱动电机控制凸轮轴的相位。

优选项，所述机械式驱动凸轮轴的驱动方法为：齿条随其所在的连杆作往复运动，与齿条啮合的齿轮Ⅰ作周期性正反向旋转，所述齿轮Ⅰ通过传动轴、齿轮Ⅱ、同步齿形带驱动固定在凸轮轴上的齿轮Ⅲ作周期性正反向旋转。凸轮轴的周期性正反向旋转通过凸轮的形状变化实现对气缸的气门的开启和关闭的控制，并且实现与气缸运行状态的匹配。

有益效果：本发明通过控制器控制电磁阀的开启与关闭，并通过液压油传递力矩的手段对光学发动机的曲轴连杆机构进行替代，从而有效地解决光学发动机噪声振动不平衡问题；凸轮驱动电机与位移传感器、齿条与齿轮的凸轮驱动组件驱动凸轮轴转动模式，以来控制配气相位，达到精确控制发动机的效果。本发明降低了因为振动不平衡问题而导致光学发动机可视化的误差，以及凸轮驱动组件驱动凸轮轴转动模式的改进，提高了光学发动机可视化实验数据的准确性。

附图说明

图1为本发明第一实施例的结构原理图；

图2为本发明第二实施例的结构原理图；

图3为本发明第二实施例机械传动结构原理图；

图4为本发明第一实施例的控制原理图；

图5为本发明第二实施例的控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例一

如图1所示，一种液压联动的双缸光学发动机，包括第一气缸组件1、第二气缸组件2、液压联动组件3和控制器4；所述第一气缸组件1包括第一连杆11，所述第二气缸组件2包括第二连杆21；

所述液压联动组件3包括第一油缸31、第二油缸32、液压驱动组件33和液压油箱34；所述第一油缸31包括第一油缸缸体311、第一活塞杆312和第一油缸活塞313，所述第一油缸活塞313将第一油缸缸体311内部分为第一油缸小腔和第一油缸大腔，第一活塞杆312所在一侧为第一油缸小腔；所述第二油缸32包括第二油缸缸体321、第二活塞杆322和第二油缸活塞323，所述第二油缸活塞323将第二油缸缸体321内部分为第二油缸小腔和第二油缸大腔，第二活塞杆322所在一侧为第二油缸小腔；

所述第一连杆11与第一活塞杆312固定连接，所述第二连杆21与第二活塞杆322固定连接，所述第一油缸缸体311和第二油缸缸体321固定安装在试验台架上；

所述第一油缸小腔与第二油缸小腔之间通过第一电磁阀35连接，所述第一油缸大腔与第二油缸大腔之间通过第二电磁阀36连接；

所述第二油缸小腔与液压油箱34之间的管路中设有小腔回油阀37，所述第二油缸大腔与液压油箱34之间的管路中设有大腔回油阀38；

所述液压驱动组件33包括驱动电机331、液压泵332、第一单向阀333、小腔进油阀334、第二单向阀335和大腔进油阀336；所述驱动电机331驱动液压泵332将液压油箱34的油液泵入第一油缸31内，所述液压泵332依次通过第一单向阀333和小腔进油阀334与第一油缸的小腔连通，所述液压泵332依次通过第二单向阀335和大腔进油阀336与第一油缸的大腔连通；

所述控制器4分别控制驱动电机331、第一电磁阀35、第二电磁阀36、小腔回油阀37、大腔回油阀38、小腔进油阀334和大腔进油阀336。

本发明采用联动的液压油缸替代曲轴连杆传动机构，从源头上解决了噪声振动不平衡的问题。

所述第一气缸组件1与第二气缸组件2之间设有凸轮轴5，所述凸轮轴5连接有凸轮驱动组件6，所述凸轮驱动组件6驱动凸轮轴5转动。

所述凸轮驱动组件6包括凸轮驱动电机61和位移传感器62，所述凸轮驱动电机61与凸轮轴5连接，所述位移传感器62安装在第一连杆11或第二连杆21上；所述位移传感器62将位移数据传送给控制器4，所述控制器4控制凸轮驱动电机61工作。

如图4所示，一种液压联动的双缸光学发动机的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、控制器4检测第一气缸组件1的第一连杆11初始位置参数；

步骤二、液压驱动组件33驱动第一油缸31内的第一油缸活塞313运动，同时驱动第二油缸32内的第二油缸活塞323作反向运动，第一油缸活塞313带动第一活塞杆312和第一连杆11运动，第二油缸活塞323带动第二活塞杆322和第二连杆21反向运动；

第一油缸31内的第一油缸活塞313运动至一端极限位置后，液压驱动组件33驱动第一油缸31内的第一油缸活塞313向另一端运动，同时第二油缸32内的第二油缸活塞323也向另一端运动；

液压驱动组件33驱动第一油缸31内的第一油缸活塞313完成一次往返运动的同时第二油缸32内的第二油缸活塞323完成了反向的一次往返运动，并且带其中一组气缸组件完成了进气和压缩冲程；

步骤三、先后完成进气和压缩冲程的气缸膨胀做功，通过两组油缸实现两组气缸的联动；

步骤四、两组气缸依次完成膨胀做功后，液压驱动组件33再次通过两组油缸驱动两组气缸分别进行排气冲程和进气冲程；液压驱动组件33驱动油缸完成一次单向运行后，反向驱动油缸实现气缸的进气冲程和压缩冲程；

步骤五、完成压缩冲程的气缸进入做功冲程，完成做功冲程后，另一组气缸完成压缩冲程，进入做功冲程，同时驱动前一组气缸进入排气冲程；步骤四和步骤五构成工作循环；

步骤六、液压驱动组件33停止工作，发动机熄火。

本发明通过液压驱动组件驱动两组气缸组件可以往复运动实现发动机的启动，替代曲轴连杆机构实现发动机的连续工作，停机时通过液压驱动组件同样可以实现停机操作。

所述步骤四中液压驱动组件33驱动第一气缸组件1进入进气冲程时，第二气缸组件2进入排气冲程，此时，小腔进油阀334、第二电磁阀36和小腔回油阀37开启，同时大腔进油阀336、第一电磁阀35和大腔回油阀38关闭，液压驱动组件33泵出的油液经小腔进油阀334进入第一油缸小腔，第一油缸活塞313下行，第一油缸大腔内的油液经第二电磁阀36进入第二油缸大腔，第二油缸活塞323上行，第二油缸小腔内的油液经小腔回油阀37回到液压油箱34；

液压驱动组件33驱动第一气缸组件1进入压缩冲程时，第二气缸组件2进入进气冲程，此时，大腔进油阀336、第一电磁阀35和大腔回油阀38开启，同时小腔进油阀334、第二电磁阀36和小腔回油阀37关闭，液压驱动组件33泵出的油液经大腔进油阀336进入第一油缸大腔，第一油缸活塞313上行，第一油缸小腔内的油液经第一电磁阀35进入第二油缸小腔，第二油缸活塞323下行，第二油缸大腔内的油液经大腔回油阀38回到液压油箱34。

所述步骤五中第一气缸组件1完成压缩冲程进入做功冲程，此时，第一电磁阀35和第二电磁阀36开启，同时小腔进油阀334、大腔进油阀336、小腔回油阀37和大腔回油阀38关闭，第一气缸组件1的第一连杆11推动第一油缸活塞313下行，第一油缸大腔内的油液经第二电磁阀36进入第二油缸大腔内，第二油缸活塞323上行，第二油缸小腔内的油液经第一电磁阀35进入第一油缸小腔内，第二气缸组件2进入压缩冲程；

第二气缸组件2完成压缩冲程进入做功冲程，此时，第一电磁阀35和第二电磁阀36开启，同时小腔进油阀334、大腔进油阀336、小腔回油阀37和大腔回油阀38关闭，第二气缸组件2的第二连杆21推动第二油缸活塞323下行，第二油缸大腔内的油液经第二电磁阀36进入第一油缸大腔内，第一油缸活塞313上行，第一油缸小腔内的油液经第一电磁阀35进入第二油缸小腔内，第一气缸组件1进入排气冲程。

所述控制器4控制凸轮驱动电机61工作的方法为：控制器4根据第一电磁阀35、第二电磁阀36、小腔回油阀37、大腔回油阀38、小腔进油阀334和大腔进油阀336的状态，结合位移传感器62的数据得出当前气缸所处的冲程类型和所处的冲程状态，控制器4通过凸轮驱动电机61控制凸轮轴5的相位。

实施例二

如图2所示，一种液压联动的双缸光学发动机，包括第一气缸组件1、第二气缸组件2、液压联动组件3和控制器4；所述第一气缸组件1包括第一连杆11，所述第二气缸组件2包括第二连杆21；

所述液压联动组件3包括第一油缸31、第二油缸32、液压驱动组件33和液压油箱34；所述第一油缸31包括第一油缸缸体311、第一活塞杆312和第一油缸活塞313，所述第一油缸活塞313将第一油缸缸体311内部分为第一油缸小腔和第一油缸大腔，第一活塞杆312所在一侧为第一油缸小腔；所述第二油缸32包括第二油缸缸体321、第二活塞杆322和第二油缸活塞323，所述第二油缸活塞323将第二油缸缸体321内部分为第二油缸小腔和第二油缸大腔，第二活塞杆322所在一侧为第二油缸小腔；

所述第一连杆11与第一活塞杆312固定连接，所述第二连杆21与第二活塞杆322固定连接，所述第一油缸缸体311和第二油缸缸体321固定安装在试验台架上；

所述第一油缸小腔与第二油缸小腔之间通过第一电磁阀35连接，所述第一油缸大腔与第二油缸大腔之间通过第二电磁阀36连接；

所述第二油缸小腔与液压油箱34之间的管路中设有小腔回油阀37，所述第二油缸大腔与液压油箱34之间的管路中设有大腔回油阀38；

所述液压驱动组件33包括驱动电机331、液压泵332、第一单向阀333、小腔进油阀334、第二单向阀335和大腔进油阀336；所述驱动电机331驱动液压泵332将液压油箱34的油液泵入第一油缸31内，所述液压泵332依次通过第一单向阀333和小腔进油阀334与第一油缸的小腔连通，所述液压泵332依次通过第二单向阀335和大腔进油阀336与第一油缸的大腔连通；

所述控制器4分别控制驱动电机331、第一电磁阀35、第二电磁阀36、小腔回油阀37、大腔回油阀38、小腔进油阀334和大腔进油阀336。

本发明采用联动的液压油缸替代曲轴连杆传动机构，从源头上解决了噪声振动不平衡的问题。

所述第一气缸组件1与第二气缸组件2之间设有凸轮轴5，所述凸轮轴5连接有凸轮驱动组件6，所述凸轮驱动组件6驱动凸轮轴5转动。

如图3所示，所述凸轮驱动组件6包括齿条63、齿轮Ⅰ64、传动轴65、齿轮Ⅱ66、同步齿形带67、齿轮Ⅲ68；所述齿条63安装在第一连杆11或第二连杆21上，所述齿轮Ⅰ64通过传动轴65与齿轮Ⅱ66固定连接，所述齿轮Ⅰ64与齿条63啮合，所述齿轮Ⅱ66通过同步齿形带67与齿轮Ⅲ68连接，所述齿轮Ⅲ68安装在凸轮轴5上。本发明采用气缸连杆上下往复运动驱动凸轮轴5工作的机械传动方式模拟原曲轴连杆的驱动方式驱动凸轮轴5，进而实现对发动机气门的控制，提高了本发明的可靠性和控制精度。

如图5所示，一种液压联动的双缸光学发动机的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、控制器4检测第一气缸组件1的第一连杆11初始位置参数；

步骤二、液压驱动组件33驱动第一油缸31内的第一油缸活塞313运动，同时驱动第二油缸32内的第二油缸活塞323作反向运动，第一油缸活塞313带动第一活塞杆312和第一连杆11运动，第二油缸活塞323带动第二活塞杆322和第二连杆21反向运动；

第一油缸31内的第一油缸活塞313运动至一端极限位置后，液压驱动组件33驱动第一油缸31内的第一油缸活塞313向另一端运动，同时第二油缸32内的第二油缸活塞323也向另一端运动；

液压驱动组件33驱动第一油缸31内的第一油缸活塞313完成一次往返运动的同时第二油缸32内的第二油缸活塞323完成了反向的一次往返运动，并且带其中一组气缸组件完成了进气和压缩冲程；

步骤三、先后完成进气和压缩冲程的气缸膨胀做功，通过两组油缸实现两组气缸的联动；

步骤四、两组气缸依次完成膨胀做功后，液压驱动组件33再次通过两组油缸驱动两组气缸分别进行排气冲程和进气冲程；液压驱动组件33驱动油缸完成一次单向运行后，反向驱动油缸实现气缸的进气冲程和压缩冲程；

步骤五、完成压缩冲程的气缸进入做功冲程，完成做功冲程后，另一组气缸完成压缩冲程，进入做功冲程，同时驱动前一组气缸进入排气冲程；步骤四和步骤五构成工作循环；

步骤六、液压驱动组件33停止工作，发动机熄火。

本发明通过液压驱动组件驱动两组气缸组件可以往复运动实现发动机的启动，替代曲轴连杆机构实现发动机的连续工作，停机时通过液压驱动组件同样可以实现停机操作。

所述步骤四中液压驱动组件33驱动第一气缸组件1进入进气冲程时，第二气缸组件2进入排气冲程，此时，小腔进油阀334、第二电磁阀36和小腔回油阀37开启，同时大腔进油阀336、第一电磁阀35和大腔回油阀38关闭，液压驱动组件33泵出的油液经小腔进油阀334进入第一油缸小腔，第一油缸活塞313下行，第一油缸大腔内的油液经第二电磁阀36进入第二油缸大腔，第二油缸活塞323上行，第二油缸小腔内的油液经小腔回油阀37回到液压油箱34；

液压驱动组件33驱动第一气缸组件1进入压缩冲程时，第二气缸组件2进入进气冲程，此时，大腔进油阀336、第一电磁阀35和大腔回油阀38开启，同时小腔进油阀334、第二电磁阀36和小腔回油阀37关闭，液压驱动组件33泵出的油液经大腔进油阀336进入第一油缸大腔，第一油缸活塞313上行，第一油缸小腔内的油液经第一电磁阀35进入第二油缸小腔，第二油缸活塞323下行，第二油缸大腔内的油液经大腔回油阀38回到液压油箱34。

所述步骤五中第一气缸组件1完成压缩冲程进入做功冲程，此时，第一电磁阀35和第二电磁阀36开启，同时小腔进油阀334、大腔进油阀336、小腔回油阀37和大腔回油阀38关闭，第一气缸组件1的第一连杆11推动第一油缸活塞313下行，第一油缸大腔内的油液经第二电磁阀36进入第二油缸大腔内，第二油缸活塞323上行，第二油缸小腔内的油液经第一电磁阀35进入第一油缸小腔内，第二气缸组件2进入压缩冲程；

第二气缸组件2完成压缩冲程进入做功冲程，此时，第一电磁阀35和第二电磁阀36开启，同时小腔进油阀334、大腔进油阀336、小腔回油阀37和大腔回油阀38关闭，第二气缸组件2的第二连杆21推动第二油缸活塞323下行，第二油缸大腔内的油液经第二电磁阀36进入第一油缸大腔内，第一油缸活塞313上行，第一油缸小腔内的油液经第一电磁阀35进入第二油缸小腔内，第一气缸组件1进入排气冲程。

所述机械式驱动凸轮轴5的驱动方法为：齿条63随其所在的连杆作往复运动，与齿条63啮合的齿轮Ⅰ64作周期性正反向旋转，所述齿轮Ⅰ64通过传动轴65、齿轮Ⅱ66、同步齿形带67驱动固定在凸轮轴5上的齿轮Ⅲ68作周期性正反向旋转。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种液压联动的双缸光学发动机，其特征在于：包括第一气缸组件（1）、第二气缸组件（2）、液压联动组件（3）和控制器（4）；所述第一气缸组件（1）包括第一连杆（11），所述第二气缸组件（2）包括第二连杆（21）；

所述液压联动组件（3）包括第一油缸（31）、第二油缸（32）、液压驱动组件（33）和液压油箱（34）；所述第一油缸（31）包括第一油缸缸体（311）、第一活塞杆（312）和第一油缸活塞（313），所述第一油缸活塞（313）将第一油缸缸体（311）内部分为第一油缸小腔和第一油缸大腔，第一活塞杆（312）所在一侧为第一油缸小腔；所述第二油缸（32）包括第二油缸缸体（321）、第二活塞杆（322）和第二油缸活塞（323），所述第二油缸活塞（323）将第二油缸缸体（321）内部分为第二油缸小腔和第二油缸大腔，第二活塞杆（322）所在一侧为第二油缸小腔；

所述第一连杆（11）与第一活塞杆（312）固定连接，所述第二连杆（21）与第二活塞杆（322）固定连接，所述第一油缸缸体（311）和第二油缸缸体（321）固定安装在试验台架上；

所述第一油缸小腔与第二油缸小腔之间通过第一电磁阀（35）连接，所述第一油缸大腔与第二油缸大腔之间通过第二电磁阀（36）连接；

所述第二油缸小腔与液压油箱（34）之间的管路中设有小腔回油阀（37），所述第二油缸大腔与液压油箱（34）之间的管路中设有大腔回油阀（38）；

所述液压驱动组件（33）包括驱动电机（331）、液压泵（332）、第一单向阀（333）、小腔进油阀（334）、第二单向阀（335）和大腔进油阀（336）；所述驱动电机（331）驱动液压泵（332）将液压油箱（34）的油液泵入第一油缸（31）内，所述液压泵（332）依次通过第一单向阀（333）和小腔进油阀（334）与第一油缸的小腔连通，所述液压泵（332）依次通过第二单向阀（335）和大腔进油阀（336）与第一油缸的大腔连通；

所述控制器（4）分别控制驱动电机（331）、第一电磁阀（35）、第二电磁阀（36）、小腔回油阀（37）、大腔回油阀（38）、小腔进油阀（334）和大腔进油阀（336）；

所述第一气缸组件（1）与第二气缸组件（2）之间设有凸轮轴（5），所述凸轮轴（5）连接有凸轮驱动组件（6），所述凸轮驱动组件（6）驱动凸轮轴（5）转动。

2.根据权利要求1所述的液压联动的双缸光学发动机，其特征在于：所述液压驱动组件（33）的主油路上设有压力传感器（337）和溢流阀（338），所述压力传感器（337）信号传输给控制器（4）。

3.根据权利要求1所述的液压联动的双缸光学发动机，其特征在于：所述凸轮驱动组件（6）包括齿条（63）、齿轮Ⅰ（64）、传动轴（65）、齿轮Ⅱ（66）、同步齿形带（67）、齿轮Ⅲ（68）；所述齿条（63）安装在第一连杆（11）或第二连杆（21）上，所述齿轮Ⅰ（64）通过传动轴（65）与齿轮Ⅱ（66）固定连接，所述齿轮Ⅰ（64）与齿条（63）啮合，所述齿轮Ⅱ（66）通过同步齿形带（67）与齿轮Ⅲ（68）连接，所述齿轮Ⅲ（68）安装在凸轮轴（5）上。

4.根据权利要求3所述的液压联动的双缸光学发动机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、控制器（4）检测第一气缸组件（1）的第一连杆（11）初始位置参数；

步骤二、液压驱动组件（33）驱动第一油缸（31）内的第一油缸活塞（313）运动，同时驱动第二油缸（32）内的第二油缸活塞（323）作反向运动，第一油缸活塞（313）带动第一活塞杆（312）和第一连杆（11）运动，第二油缸活塞（323）带动第二活塞杆（322）和第二连杆（21）反向运动；

第一油缸（31）内的第一油缸活塞（313）运动至一端极限位置后，液压驱动组件（33）驱动第一油缸（31）内的第一油缸活塞（313）向另一端运动，同时第二油缸（32）内的第二油缸活塞（323）也向另一端运动；

液压驱动组件（33）驱动第一油缸（31）内的第一油缸活塞（313）完成一次往返运动的同时第二油缸（32）内的第二油缸活塞（323）完成了反向的一次往返运动，并且带其中一组气缸组件完成了进气和压缩冲程；

步骤三、先后完成进气和压缩冲程的气缸膨胀做功，通过两组油缸实现两组气缸的联动；

步骤四、两组气缸依次完成膨胀做功后，液压驱动组件（33）再次通过两组油缸驱动两组气缸分别进行排气冲程和进气冲程；液压驱动组件（33）驱动油缸完成一次单向运行后，反向驱动油缸实现气缸的进气冲程和压缩冲程；

步骤五、完成压缩冲程的气缸进入做功冲程，完成做功冲程后，另一组气缸完成压缩冲程，进入做功冲程，同时驱动前一组气缸进入排气冲程；步骤四和步骤五构成工作循环；

步骤六、液压驱动组件（33）停止工作，发动机熄火。

5.根据权利要求4所述的液压联动的双缸光学发动机的控制方法，其特征在于：所述步骤四中液压驱动组件（33）驱动第一气缸组件（1）进入进气冲程时，第二气缸组件（2）进入排气冲程，此时，小腔进油阀（334）、第二电磁阀（36）和小腔回油阀（37）开启，同时大腔进油阀（336）、第一电磁阀（35）和大腔回油阀（38）关闭，液压驱动组件（33）泵出的油液经小腔进油阀（334）进入第一油缸小腔，第一油缸活塞（313）下行，第一油缸大腔内的油液经第二电磁阀（36）进入第二油缸大腔，第二油缸活塞（323）上行，第二油缸小腔内的油液经小腔回油阀（37）回到液压油箱（34）；

液压驱动组件（33）驱动第一气缸组件（1）进入压缩冲程时，第二气缸组件（2）进入进气冲程，此时，大腔进油阀（336）、第一电磁阀（35）和大腔回油阀（38）开启，同时小腔进油阀（334）、第二电磁阀（36）和小腔回油阀（37）关闭，液压驱动组件（33）泵出的油液经大腔进油阀（336）进入第一油缸大腔，第一油缸活塞（313）上行，第一油缸小腔内的油液经第一电磁阀（35）进入第二油缸小腔，第二油缸活塞（323）下行，第二油缸大腔内的油液经大腔回油阀（38）回到液压油箱（34）。

6.根据权利要求 4所述的液压联动的双缸光学发动机的控制方法，其特征在于：所述步骤五中第一气缸组件（1）完成压缩冲程进入做功冲程，此时，第一电磁阀（35）和第二电磁阀（36）开启，同时小腔进油阀（334）、大腔进油阀（336）、小腔回油阀（37）和大腔回油阀（38）关闭，第一气缸组件（1）的第一连杆（11）推动第一油缸活塞（313）下行，第一油缸大腔内的油液经第二电磁阀（36）进入第二油缸大腔内，第二油缸活塞（323）上行，第二油缸小腔内的油液经第一电磁阀（35）进入第一油缸小腔内，第二气缸组件（2）进入压缩冲程；

第二气缸组件（2）完成压缩冲程进入做功冲程，此时，第一电磁阀（35）和第二电磁阀（36）开启，同时小腔进油阀（334）、大腔进油阀（336）、小腔回油阀（37）和大腔回油阀（38）关闭，第二气缸组件（2）的第二连杆（21）推动第二油缸活塞（323）下行，第二油缸大腔内的油液经第二电磁阀（36）进入第一油缸大腔内，第一油缸活塞（313）上行，第一油缸小腔内的油液经第一电磁阀（35）进入第二油缸小腔内，第一气缸组件（1）进入排气冲程。

7.根据权利要求4所述的液压联动的双缸光学发动机的控制方法，其特征在于，所述凸轮轴（5）的驱动方法为：齿条（63）随其所在的连杆作往复运动，与齿条（63）啮合的齿轮Ⅰ（64）作周期性正反向旋转，所述齿轮Ⅰ（64）通过传动轴（65）、齿轮Ⅱ（66）、同步齿形带（67）驱动固定在凸轮轴（5）上的齿轮Ⅲ（68）作周期性正反向旋转。

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