CN112031932B - 一种具有液压同步机构的对置式液压自由活塞发动机及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有液压同步机构的对置式液压自由活塞发动机及其驱动方法。对置自由活塞发动机包括：高压工质液路，低压工质液路，电子控制单元，喷油器，进气口，排气口，共轴且对称分布的第一缸套、第二缸套，与第一缸套配合的第一活塞，与第一活塞相连的第一活塞杆，与第一活塞杆另一端连接的第一高压工质输出腔，与第二缸套配合的第二活塞，与第二活塞相连的第二活塞杆，与第二活塞杆另一端连接的第二高压工质输出腔，高压工质液路，液压同步机构。本发明液压同步机构的第一同步腔与第四同步腔连同，第二同步腔与第三同步腔连同，形成两个同步回路，由于液体工质难以压缩的性质，相互牵制，相互约束，使得两侧活塞能够同步运动。

Description

一种具有液压同步机构的对置式液压自由活塞发动机及其驱 动方法

技术领域

本发明涉及对置式液压自由活塞发动机，进一步涉及一种具有液压同步机构的对置式液压自由活塞发动机及其驱动方法。

背景技术

随着世界上出现的能源短缺问题以及地球环境危机，人们对动力装置的动力性和经济性要求越来越高。液压自由活塞发动机是一种新型的动力装置，它通过活塞及液压泵将热能转化为液压能，具有结构简单、传动链短、压缩比灵活可变等特点，而且容易适应各种燃料。根据其结构形式可以分为单活塞、双活塞式和对置活塞式，其中对置活塞式没有气缸盖，可以有效降低传热损失，而且其对称的结构可以避免震动，增加机体稳定性。

目前对置式液压自由活塞发动机的研究仍处于探索阶段，其中一个关键问题是两侧活塞的同步方法，要使对置的两活塞完全同步通常需要精密的控制阀或是复杂的机构，市面上常用的控制阀难以满足需求，精密的快速响应的控制阀会大大增加成本，而复杂的机械机构会增加整个系统的体积和复杂程度，降低功率密度，因此急需一种简单、对控制要求低的同步控制方法。

发明内容

本发明目的是设计了一种具有液压同步机构的对置式液压自由活塞发动机及其驱动方法。具体方案如下：

一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机，包括：高压工质液路4，低压工质液路5，电子控制单元ECU，喷油器1，进气口2，排气口3，共轴且对称分布的第一缸套10、第二缸套20，与第一缸套配合的第一活塞30，与第一活塞相连的第一活塞杆31，与第一活塞杆另一端连接的第一活塞杆套51，第一活塞杆套与第一活塞杆端面围合形成的第一高压工质输出腔53，与第二缸套配合的第二活塞40，与第二活塞相连的第二活塞杆41，与第二活塞杆另一端连接的第二活塞杆套61，第二活塞杆套与第二活塞杆端面围合形成的第二高压工质输出腔63，第一高压工质输出腔依次通过第七油口54、第七单向阀17与高压工质液路相连，第二高压工质输出腔依次通过第八油口64、第八单向阀27与高压工质液路相连；所述第一活塞杆与第一活塞杆套密封连接，第一活塞杆可沿第一活塞杆套往复运动；所述第二活塞杆与第二活塞杆套密封连接，第二活塞杆可沿第二活塞杆套往复运动；还包括：

液压同步机构，位于第一高压工质输出腔上的第九油口55，位于第二高压工质输出腔上的第十油口65，在第九油口与低压工质液路之间并接的第五电磁阀13和第五单向阀16，在第十油口与低压工质液路之间并接的第六电磁阀23和第六单向阀26；

所述第一缸套在下止点附近有第一缸套端面，第一活塞杆贯穿第一缸套端面，二者之间密封滑动连接，第一缸套端面、缸套内圆周面和活塞围合形成第一气箱59；所述第二缸套在下止点附近有第二缸套端面，第二活塞杆贯穿第二缸套端面，二者之间密封滑动连接，第二缸套端面、缸套内圆周面和活塞围合形成第二气箱69；

所述液压同步机构包括：

位于第一活塞杆上的第一柱塞33，第一柱塞包括第一柱塞圆周面、第一柱塞上端面、第一柱塞下端面，第一柱塞上端面靠近第一活塞，第一柱塞将第一活塞杆分为两段，即：第一活塞杆上段与第一活塞杆下段，第一活塞杆上段靠近第一活塞；与第一柱塞配合的第一柱塞套50，第一柱塞套包括第一柱塞套内圆周面、第一柱塞套上端面和第一柱塞套下端面，第一柱塞套上端面靠近第一活塞，第一柱塞在第一柱塞套内可来回滑动；位于第一同步腔上的第一油口58，位于第三同步腔上的第三油口56；位于第二同步腔上的第二油口68，位于第四同步腔上的第四油口66；位于第二活塞杆上的第二柱塞43，第二柱塞包括第二柱塞圆周面、第二柱塞上端面、第二柱塞下端面，第二柱塞上端面靠近第二活塞，第二柱塞将第二活塞杆分为两段，即：第二活塞杆上段与第二活塞杆下段，第二活塞杆上段靠近第二活塞；与第二柱塞配合的第二柱塞套60，第二柱塞套包括第二柱塞套内圆周面、第二柱塞套上端面和第二柱塞套下端面，第二柱塞套上端面靠近第二活塞，第二柱塞在第二柱塞套内可来回滑动；

所述第一活塞杆上段贯穿第一柱塞套上端面且与其密封滑动连接，第一活塞杆上段、第一柱塞上端面、第一柱塞套内圆周面和第一柱塞套上端面围合形成第一同步腔32；所述第一活塞杆下段贯穿第一柱塞套下端面且与其密封滑动连接，第一活塞杆下段、第一柱塞下端面、第一柱塞套内圆周面和第一柱塞套下端面围合形成第三同步腔52；所述第二活塞杆上段贯穿第二柱塞套上端面且与其密封滑动连接，第二活塞杆上段、第二柱塞上端面、第二柱塞套内圆周面和第二柱塞套上端面围合形成第二同步腔42；所述第二活塞杆下段贯穿第二柱塞套下端面且与其密封滑动连接，第二活塞杆下段、第二柱塞下端面、第二柱塞套内圆周面和第二柱塞套下端面围合形成第四同步腔62；

所述第一活塞杆上段、第一活塞杆下段、第二活塞杆上段、第二活塞杆下段的外径相同；

所述第三油口与第二油口之间并接第一电磁阀11和第一单向阀14；所述第四油口与第一油口之间并接第二电磁阀21和第二单向阀24；

所述第一单向阀在第三油口向第二油口方向为导通方向；所述第二单向阀在第四油口向第一油口方向为导通方向；第五单向阀在低压工质液路向第九油口方向为导通方向；第六单向阀在低压工质液路向第十油口方向为导通方向；第七单向阀在第七油口向高压工质液路方向为导通方向；第八单向阀在第八油口向高压工质液路方向为导通方向；

所述喷油器、进气口、排气口、第一电磁阀、第二电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀均由电子控制单元控制。

在上述发动机上实现的一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机驱动方法之一，过程如下：

关闭排气口，进气口进气完成并关闭，所有的电磁阀默认关闭；活塞从下止点开始运动；

步骤1：打开第一电磁阀和第二电磁阀，第一活塞在第一气箱气压的作用下，第二活塞在第二气箱的气压作用下，第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；同时，由于第一活塞杆下段的运动，造成第一高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第一高压工质输出腔补液，由于第二活塞杆下段的运动，造成第二高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第二高压工质输出腔补液；同步机构工作过程：第一同步腔内的液体工质流向第四同步腔内，第二同步腔内的液体工质流向第三同步腔内；第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；

步骤2：缸内气体燃烧膨胀，推动第一活塞和第二活塞相背运动；

步骤3：同时关闭第一电磁阀、第二电磁阀；此时，第一活塞推动第一柱塞，第一柱塞推动第一活塞杆对第一高压工质输出腔做功，当第一高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第七单向阀向高压工质液路输送；第二活塞推动第二柱塞，第二柱塞推动第二活塞杆对第二高压工质输出腔做功，当第二高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第八单向阀向高压工质液路输送；同步机构工作过程：第三同步腔内的液体工质通过第一单向阀流向第二同步腔，第四同步腔内的液体工质通过第二单向阀流向第一同步腔；直至活塞到达下止点，完成一个循环；

步骤4：此时同步机构起到锁死作用，可以通过调整第一电磁阀、第二电磁阀关闭时间来改变一个循环完成需要的时间，在下止点停留时间越长，循环周期越长，可以做到变频运行；

步骤5：返回步骤1。

在上述发动机上实现的一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机驱动方法之二，过程如下：

关闭排气口，进气口进气完成并关闭，打开第一电磁阀和第二电磁阀；活塞从下止点开始运动；

步骤1：第一活塞在第一气箱气压的作用下，第二活塞在第二气箱的气压作用下，第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；同时，由于第一活塞杆下段的运动，造成第一高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第一高压工质输出腔补液，由于第二活塞杆下段的运动，造成第二高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第二高压工质输出腔补液；同步机构工作过程：第一同步腔内的液体工质流向第四同步腔内，第二同步腔内的液体工质流向第三同步腔内；第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；

步骤2：缸内气体燃烧膨胀，推动第一活塞和第二活塞相背运动；

步骤3：第一电磁阀、第二电磁阀保持开启；此时，第一活塞推动第一柱塞，第一柱塞推动第一活塞杆对第一高压工质输出腔做功，当第一高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第七单向阀向高压工质液路输送；第二活塞推动第二柱塞，第二柱塞推动第二活塞杆对第二高压工质输出腔做功，当第二高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第八单向阀向高压工质液路输送；同步机构工作过程：第三同步腔内的液体工质通过第一单向阀流向第二同步腔，第四同步腔内的液体工质通过第二单向阀流向第一同步腔；直至活塞到达下止点，完成一个循环；

步骤4：返回步骤1，实现活塞的连续运行。

优选方案，还包括：位于第三同步腔上的第五油口57，位于第四同步腔上的第六油口67，第三电磁阀12，第四电磁阀22,第三单向阀15，第四单向阀25，第七电磁阀6；所述第三电磁阀连通第五油口和低压工质液路，所述第四电磁阀连通第六油口和低压工质液路；所述第七电磁阀一端连接高压工质液路，另一端后分为两路，一路经第三单向阀连接第一油口，另一路经第四单向阀连接第二油口；所述第三单向阀在高压工质液路向第一油口方向为导通方向，所述第四单向阀在高压工质液路向第二油口方向为导通方向；所述第三电磁阀、第四电磁阀和第七电磁阀均由电子控制单元控制。

在优选方案所述发动机上实现的一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机驱动方法之一，过程如下：

关闭排气口，进气口进气完成并关闭，所有电磁阀默认关闭；

步骤0：将活塞调整到下止点，具体过程如下：打开第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；第一高压工质输出腔内的部分液体工质被第五电磁阀抽到低压工质液路，第三同步腔内部分液体工质被第三电磁阀抽到低压工质液路，第一同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第二高压工质输出腔内的部分液体工质被第六电磁阀抽到低压工质液路，第四同步腔内部分液体工质被第四电磁阀抽到低压工质液路，第二同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第一活塞、第二活塞被液压同步机构强行调整到下止点；然后关闭第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；

步骤1：打开第一电磁阀和第二电磁阀，第一活塞在第一气箱气压的作用下，第二活塞在第二气箱的气压作用下，第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；同时，由于第一柱塞的运动，造成第一高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第一高压工质输出腔补液，由于第二柱塞的运动，造成第二高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第二高压工质输出腔补液；同步机构工作过程：第一同步腔内的液体工质流向第四同步腔内，第二同步腔内的液体工质流向第三同步腔内；第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；

步骤2：缸内气体燃烧膨胀，推动第一活塞和第二活塞相背运动；

步骤3：同时关闭第一电磁阀、第二电磁阀；此时，第一活塞推动第一柱塞，第一柱塞推动第一活塞杆对第一高压工质输出腔做功，当第一高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第七单向阀向高压工质液路输送；第二活塞推动第二柱塞，第二柱塞推动第二活塞杆对第二高压工质输出腔做功，当第二高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第八单向阀向高压工质液路输送；与此同步机构工作过程：第三同步腔内的液体工质通过第一单向阀流向第二同步腔，第四同步腔内的液体工质通过第二单向阀流向第一同步腔；直至活塞到达下止点，完成一个循环；

步骤4：此时同步机构起到锁死作用，可以通过调整第一电磁阀、第二电磁阀关闭时间来改变一个循环完成需要的时间，在下止点停留时间越长，循环周期越长，可以做到变频运行；

步骤5：返回步骤1。

在优选方案所述发动机上实现的一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机驱动方法之二，过程如下：

关闭排气口，进气口进气完成并关闭，所有电磁阀默认关闭；

步骤0：将活塞调整到下止点，具体过程如下：打开第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；第一高压工质输出腔内的部分液体工质被第五电磁阀抽到低压工质液路，第三同步腔内部分液体工质被第三电磁阀抽到低压工质液路，第一同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第二高压工质输出腔内的部分液体工质被第六电磁阀抽到低压工质液路，第四同步腔内部分液体工质被第四电磁阀抽到低压工质液路，第二同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第一活塞、第二活塞被液压同步机构强行调整到下止点；然后关闭第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；

步骤1：第一活塞在第一气箱气压的作用下，第二活塞在第二气箱的气压作用下，第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；同时，由于第一活塞杆下段的运动，造成第一高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第一高压工质输出腔补液，由于第二活塞杆下段的运动，造成第二高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第二高压工质输出腔补液；同步机构工作过程：第一同步腔内的液体工质流向第四同步腔内，第二同步腔内的液体工质流向第三同步腔内；第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；

步骤2：缸内气体燃烧膨胀，推动第一活塞和第二活塞相背运动；

步骤3：第一电磁阀、第二电磁阀保持开启；此时，第一活塞推动第一柱塞，第一柱塞推动第一活塞杆对第一高压工质输出腔做功，当第一高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第七单向阀向高压工质液路输送；第二活塞推动第二柱塞，第二柱塞推动第二活塞杆对第二高压工质输出腔做功，当第二高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第八单向阀向高压工质液路输送；同步机构工作过程：第三同步腔内的液体工质通过第一单向阀流向第二同步腔，第四同步腔内的液体工质通过第二单向阀流向第一同步腔；直至活塞到达下止点，完成一个循环；

步骤4：返回步骤1，实现活塞的连续运行。

进一步优选方案，还包括：位于第一缸套下止点附近的第一气阀70，位于第二缸套下止点附近的第二气阀80。

在上述发动机上实现的一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机驱动方法之一，过程如下：

关闭排气口，进气口进气完成并关闭，所有电磁阀默认关闭；

步骤0：将活塞调整到下止点，具体过程如下：打开第一气阀、第二气阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；第一高压工质输出腔内的部分液体工质被第五电磁阀抽到低压工质液路，第三同步腔内部分液体工质被第三电磁阀抽到低压工质液路，第一同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第二高压工质输出腔内的部分液体工质被第六电磁阀抽到低压工质液路，第四同步腔内部分液体工质被第四电磁阀抽到低压工质液路，第二同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第一活塞、第二活塞被液压同步机构强行调整到下止点；然后关闭第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；通过第一气阀为第一气箱加气，通过第二气阀为第二气箱加气，使第一气箱和第二气箱保持压力一致，关闭第一气阀、第二气阀；

步骤1：打开第一电磁阀和第二电磁阀，第一活塞在第一气箱气压的作用下，第二活塞在第二气箱的气压作用下，第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；同时，由于第一柱塞的运动，造成第一高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第一高压工质输出腔补液，由于第二柱塞的运动，造成第二高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第二高压工质输出腔补液；同步机构工作过程：第一同步腔内的液体工质流向第四同步腔内，第二同步腔内的液体工质流向第三同步腔内；第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；

步骤2：缸内气体燃烧膨胀，推动第一活塞和第二活塞相背运动；

步骤3：同时关闭第一电磁阀、第二电磁阀；此时，第一活塞推动第一柱塞，第一柱塞推动第一活塞杆对第一高压工质输出腔做功，当第一高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第七单向阀向高压工质液路输送；第二活塞推动第二柱塞，第二柱塞推动第二活塞杆对第二高压工质输出腔做功，当第二高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第八单向阀向高压工质液路输送；与此同步机构的工作过程：第三同步腔内的液体工质通过第一单向阀流向第二同步腔，第四同步腔内的液体工质通过第二单向阀流向第一同步腔；直至活塞到达下止点，完成一个循环；

步骤4：此时同步机构起到锁死作用，可以通过调整第一电磁阀、第二电磁阀关闭时间来改变一个循环完成需要的时间，在下止点停留时间越长，循环周期越长，可以做到变频运行；

步骤5：返回步骤1。

在上述发动机上实现的一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机驱动方法之二，过程如下：

关闭排气口，进气口进气完成并关闭，所有电磁阀默认关闭；

步骤0：将活塞调整到下止点，具体过程如下：打开第一气阀、第二气阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；第一高压工质输出腔内的部分液体工质被第五电磁阀抽到低压工质液路，第三同步腔内部分液体工质被第三电磁阀抽到低压工质液路，第一同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第二高压工质输出腔内的部分液体工质被第六电磁阀抽到低压工质液路，第四同步腔内部分液体工质被第四电磁阀抽到低压工质液路，第二同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第一活塞、第二活塞被液压同步机构强行调整到下止点；然后关闭第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；通过第一气阀为第一气箱加气，通过第二气阀为第二气箱加气，使第一气箱和第二气箱保持压力一致，关闭第一气阀、第二气阀；

步骤1：第一活塞在第一气箱气压的作用下，第二活塞在第二气箱的气压作用下，第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；同时，由于第一柱塞的运动，造成第一高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第一高压工质输出腔补液，由于第二柱塞的运动，造成第二高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第二高压工质输出腔补液；同步机构工作过程：第一同步腔内的液体工质流向第四同步腔内，第二同步腔内的液体工质流向第三同步腔内；第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；

步骤2：缸内气体燃烧膨胀，推动第一活塞和第二活塞相背运动；

步骤3：第一电磁阀、第二电磁阀保持开启；此时，第一活塞推动第一柱塞，第一柱塞推动第一活塞杆对第一高压工质输出腔做功，当第一高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第七单向阀向高压工质液路输送；第二活塞推动第二柱塞，第二柱塞推动第二活塞杆对第二高压工质输出腔做功，当第二高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第八单向阀向高压工质液路输送；同步机构工作过程：第三同步腔内的液体工质通过第一单向阀流向第二同步腔，第四同步腔内的液体工质通过第二单向阀流向第一同步腔；直至活塞到达下止点，完成一个循环；

步骤4：返回步骤1，实现活塞的连续运行。

再进一步，在步骤3与步骤4之间还包括同步校正过程，具体如下：步骤3-1：以第一活塞的位置为参考，若第二活塞的相位落后，则通过第一气阀放气对第一气箱降压，若第二活塞的相位超前，则通过第一气阀进气对第一气箱增压，放气或进气的量以消除相位偏差为准。

或者再进一步，在步骤3与步骤4之间还包括同步校正过程，具体如下：

步骤3-1：以第一活塞的位置为参考，若第二活塞的相位落后，则通过第二气阀进气对第二气箱增压，若第二活塞的相位超前，则通过第二气阀放气对第二气箱降压，放气或进气的量以消除相位偏差为准。

本发明相对于现有技术的优点在于：

（一）本发明的技术方案中，液压同步机构的第一同步腔与第四同步腔连同，第二同步腔与第三同步腔连同，形成两个同步回路，由于第一活塞杆上段、第一活塞杆下段、第二活塞杆上段、第二活塞杆下段的外径相同，且液体工质难以压缩的性质，相互牵制，相互约束，使得两侧活塞能够同步运动；

（二）本发明通过对第一电磁阀、第二电磁阀在发动机做功过程中是常开还是关闭，可实现两种模式的发动机运行控制，如果第一电磁阀、第二电磁阀在第一活塞或第二活塞做功过程中是常开，活塞到达下止点后会马上开始下一个循环，是一个连续不断的过程；如果第一电磁阀、第二电磁阀在第一活塞或第二活塞做功过程中关闭，活塞到达下止点后第一活塞或第二活塞就会停止运动，什么时候开启第一电磁阀和第二电磁阀，下一个循环才会开始，同步机构将活塞锁止在了下止点，实现了对发动机循环的变频控制，变频控制的优点众所周知，进而使发动机的控制更加灵活和方便；

（三）同步机构仅有两个回路构成，且兼具启动、停止的控制功能，与现有的复杂机械同步机构相比，其结构更为简单、紧凑；回路上使用的单向阀或电磁阀的控制要求较低，对响应性和精密性要求极低，能够有效降低成本。

附图说明：

图1是本发明实施例中具有液压同步机构的对置自由活塞发动机结构示意图；图中，1代表喷油器，2代表进气口，3代表排气口，4代表高压工质液路，5代表低压工质液路，6代表第七电磁阀，10代表第一缸套，11代表第一电磁阀，12代表第三电磁阀，13代表第五电磁阀，14代表第一单向阀，15代表第三单向阀，16代表第五单向阀，17代表第七单向阀，30代表第一活塞，31代表第一活塞杆，32代表第一同步腔，33代表第一柱塞，34代表第一活塞杆下段，51代表第一活塞杆套，52代表第二同步腔，53代表第一高压工质输出腔，54代表第七油口，55代表第九油口，56代表第三油口，57代表代表第五油口，58代表第一油口，59代表第一气箱，70代表第一气阀；

20代表第二缸套，21代表第二电磁阀，22代表第四电磁阀，23代表第六电磁阀，24代表第二单向阀，25代表第四单向阀，26代表第六单向阀，27代表第八单向阀，40代表第二活塞，41代表第一活塞杆，42代表第二同步腔，43代表第二柱塞，44代表第二活塞杆下段，61代表第二活塞杆套，62代表第四同步腔，63代表高压工质输出腔，64代表第八油口，65代表第十油口，66代表第四油口，67代表第六油口，68代表第二油口，69代表第二气箱，80代表第二气阀。

具体实施方式：

实施例1：

一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机，包括：高压工质液路4，低压工质液路5，电子控制单元ECU，喷油器1，进气口2，排气口3，共轴且对称分布的第一缸套10、第二缸套20，与第一缸套配合的第一活塞30，与第一活塞相连的第一活塞杆31，与第一活塞杆另一端连接的第一活塞杆套51，第一活塞杆套与第一活塞杆端面围合形成的第一高压工质输出腔53，与第二缸套配合的第二活塞40，与第二活塞相连的第二活塞杆41，与第二活塞杆另一端连接的第二活塞杆套61，第二活塞杆套与第二活塞杆端面围合形成的第二高压工质输出腔63，第一高压工质输出腔依次通过第七油口54、第七单向阀17与高压工质液路相连，第二高压工质输出腔依次通过第八油口64、第八单向阀27与高压工质液路相连；所述第一活塞杆下段与第一高压工质输出腔密封连接，第一活塞杆下段可沿第一活塞杆套往复运动；所述第二活塞杆下段与第二活塞杆套密封连接，第二活塞杆下段可沿第一活塞杆套往复运动；还包括：

液压同步机构，位于第一高压工质输出腔上的第九油口55，位于第二高压工质输出腔上的第十油口65，在第九油口与低压工质液路之间并接的第五电磁阀13和第五单向阀16，在第十油口与低压工质液路之间并接的第六电磁阀23和第六单向阀26；

所述第一缸套在下止点附近有第一缸套端面，第一活塞杆贯穿第一缸套端面，二者之间密封滑动连接，第一缸套端面、缸套内圆周面和活塞围合形成第一气箱59；所述第二缸套在下止点附近有第二缸套端面，第二活塞杆贯穿第二缸套端面，二者之间密封滑动连接，第二缸套端面、缸套内圆周面和活塞围合形成第二气箱69；

所述液压同步机构包括：

位于第一活塞杆上的第一柱塞33，第一柱塞包括第一柱塞圆周面、第一柱塞上端面、第一柱塞下端面，第一柱塞上端面靠近第一活塞，第一柱塞将第一活塞杆分为两段，即：第一活塞杆上段与第一活塞杆下段，第一活塞杆上段靠近第一活塞；与第一柱塞配合的第一柱塞套50，第一柱塞套包括第一柱塞套内圆周面、第一柱塞套上端面和第一柱塞套下端面，第一柱塞套上端面靠近第一活塞，第一柱塞在第一柱塞套内可来回滑动；所述第一活塞杆上段贯穿第一柱塞套上端面且与其密封滑动连接，第一活塞杆上段、第一柱塞上端面、第一柱塞套内圆周面和第一柱塞套上端面围合形成第一同步腔32；所述第一活塞杆下段贯穿第一柱塞套下端面且与其密封滑动连接，第一活塞杆下段、第一柱塞下端面、第一柱塞套内圆周面和第一柱塞套下端面围合形成第三同步腔52；

位于第二活塞杆上的第二柱塞43，第二柱塞包括第二柱塞圆周面、第二柱塞上端面、第二柱塞下端面，第二柱塞上端面靠近第二活塞，第二柱塞将第二活塞杆分为两段，即：第二活塞杆上段与第二活塞杆下段，第二活塞杆上段靠近第二活塞；与第二柱塞配合的第二柱塞套60，第二柱塞套包括第二柱塞套内圆周面、第二柱塞套上端面和第二柱塞套下端面，第二柱塞套上端面靠近第二活塞，第二柱塞在第二柱塞套内可来回滑动；所述第二活塞杆上段贯穿第二柱塞套上端面且与其密封滑动连接，第二活塞杆上段、第二柱塞上端面、第二柱塞套内圆周面和第二柱塞套上端面围合形成第二同步腔42；所述第二活塞杆下段贯穿第二柱塞套下端面且与其密封滑动连接，第二活塞杆下段、第二柱塞下端面、第二柱塞套内圆周面和第二柱塞套下端面围合形成第四同步腔62；

位于第一同步腔上的第一油口58，位于第三同步腔上的第三油口56；位于第二同步腔上的第二油口68，位于第四同步腔上的第四油口66；位于第三同步腔上的第五油口57，位于第四同步腔上的第六油口67，第三电磁阀12，第四电磁阀22,第三单向阀15，第四单向阀25，第七电磁阀6；位于第一缸套下止点附近的第一气阀70，位于第二缸套下止点附近的第二气阀80；

所述第一活塞杆上段、第一活塞杆下段、第二活塞杆上段、第二活塞杆下段的外径相同；

所述第三油口与第二油口之间并接第一电磁阀11和第一单向阀14；所述第四油口与第一油口之间并接第二电磁阀21和第二单向阀24；

所述第一单向阀在第三油口向第二油口方向为导通方向；所述第二单向阀在第四油口向第一油口方向为导通方向；第五单向阀在低压工质液路向第九油口方向为导通方向；第六单向阀在低压工质液路向第十油口方向为导通方向；第七单向阀在第七油口向高压工质液路方向为导通方向；第八单向阀在第八油口向高压工质液路方向为导通方向；

所述第三电磁阀连通第五油口和低压工质液路，所述第四电磁阀连通第六油口和低压工质液路；所述第七电磁阀一端连接高压工质液路，另一端后分为两路，一路经第三单向阀连接第一油口，另一路经第四单向阀连接第二油口；所述第三单向阀在高压工质液路向第一油口方向为导通方向，所述第四单向阀在高压工质液路向第二油口方向为导通方向；所述第三电磁阀、第四电磁阀和第七电磁阀均由电子控制单元控制；

所述喷油器、进气口、排气口、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀、第一气阀和第二气阀均由电子控制单元控制。

在上述发动机上实现的一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机驱动方法，过程如下：

关闭排气口，进气口进气完成并关闭；其它电磁阀默认关闭；

步骤0：将活塞调整到下止点，具体过程如下：打开第一气阀、第二气阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；第一高压工质输出腔内的部分液体工质被第五电磁阀抽到低压工质液路，第三同步腔内部分液体工质被第三电磁阀抽到低压工质液路，第一同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第二高压工质输出腔内的部分液体工质被第六电磁阀抽到低压工质液路，第四同步腔内部分液体工质被第四电磁阀抽到低压工质液路，第二同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第一活塞、第二活塞被液压同步机构强行调整到下止点；然后关闭第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；通过第一气阀为第一气箱加气，通过第二气阀为第二气箱加气，使第一气箱和第二气箱保持压力一致，关闭第一气阀、第二气阀；

步骤1：第一活塞在第一气箱气压的作用下，第二活塞在第二气箱的气压作用下，第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；同时，由于第一柱塞的运动，造成第一高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第一高压工质输出腔补液，由于第二柱塞的运动，造成第二高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第二高压工质输出腔补液；同步机构工作过程：第一同步腔内的液体工质流向第四同步腔内，第二同步腔内的液体工质流向第三同步腔内；第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；

步骤2：缸内气体燃烧膨胀，推动第一活塞和第二活塞相背运动；

步骤3：第一电磁阀、第二电磁阀保持开启；此时，第一活塞推动第一柱塞，第一柱塞推动第一活塞杆对第一高压工质输出腔做功，当第一高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第七单向阀向高压工质液路输送；第二活塞推动第二柱塞，第二柱塞推动第二活塞杆对第二高压工质输出腔做功，当第二高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第八单向阀向高压工质液路输送；同步机构工作过程：第三同步腔内的液体工质通过第一单向阀流向第二同步腔，第四同步腔内的液体工质通过第二单向阀流向第一同步腔；直至活塞到达下止点，完成一个循环；

步骤3-1：以第一活塞的位置为参考，若第二活塞的相位落后，则通过第一气阀放气对第一气箱降压，若第二活塞的相位超前，则通过第一气阀进气对第一气箱增压，放气或进气的量以消除相位偏差为准；

步骤4：返回步骤1，实现活塞的连续运行。

实施例2：

对置自由活塞发动机的结构与实施例1完全相同，在上述发动机上实现的一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机驱动方法，过程如下：

关闭排气口，进气口进气完成并关闭，所有电磁阀默认关闭；

步骤0：将活塞调整到下止点，具体过程如下：打开第一气阀、第二气阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；第一高压工质输出腔内的部分液体工质被第五电磁阀抽到低压工质液路，第三同步腔内部分液体工质被第三电磁阀抽到低压工质液路，第一同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第二高压工质输出腔内的部分液体工质被第六电磁阀抽到低压工质液路，第四同步腔内部分液体工质被第四电磁阀抽到低压工质液路，第二同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第一活塞、第二活塞被液压同步机构强行调整到下止点；然后关闭第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；通过第一气阀为第一气箱加气，通过第二气阀为第二气箱加气，使第一气箱和第二气箱保持压力一致，关闭第一气阀、第二气阀；

步骤1：打开第一电磁阀和第二电磁阀，第一活塞在第一气箱气压的作用下，第二活塞在第二气箱的气压作用下，第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；同时，由于第一柱塞的运动，造成第一高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第一高压工质输出腔补液，由于第二柱塞的运动，造成第二高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第二高压工质输出腔补液；同步机构工作过程：第一同步腔内的液体工质流向第四同步腔内，第二同步腔内的液体工质流向第三同步腔内；第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；

步骤2：缸内气体燃烧膨胀，推动第一活塞和第二活塞相背运动；

步骤3：同时关闭第一电磁阀、第二电磁阀；此时，第一活塞推动第一柱塞，第一柱塞推动第一活塞杆对第一高压工质输出腔做功，当第一高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第七单向阀向高压工质液路输送；第二活塞推动第二柱塞，第二柱塞推动第二活塞杆对第二高压工质输出腔做功，当第二高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第八单向阀向高压工质液路输送；与此同步机构的工作过程：第三同步腔内的液体工质通过第一单向阀流向第二同步腔，第四同步腔内的液体工质通过第二单向阀流向第一同步腔；直至活塞到达下止点，完成一个循环；

步骤3-1：以第一活塞的位置为参考，若第二活塞的相位落后，则通过第一气阀放气对第一气箱降压，若第二活塞的相位超前，则通过第一气阀进气对第一气箱增压，放气或进气的量以消除相位偏差为准；

步骤4：此时同步机构起到锁死作用，可以通过调整第一电磁阀、第二电磁阀关闭时间来改变一个循环完成需要的时间，在下止点停留时间越长，循环周期越长，可以做到变频运行；

步骤5：返回步骤1。

实施例3：

对置自由活塞发动机的结构与实施例1完全相同，步骤1、2、3、4与实施例1相同，不同之处在于步骤3-1，具体为：

步骤3-1：以第一活塞的位置为参考，若第二活塞的相位落后，则通过第二气阀进气对第二气箱增压，若第二活塞的相位超前，则通过第二气阀放气对第二气箱降压，放气或进气的量以消除相位偏差为准。

实施例4：

对置自由活塞发动机的结构与实施例2完全相同，步骤1、2、3、4、5与实施例2相同，不同之处在于步骤3-1，具体为：

步骤3-1：以第一活塞的位置为参考，若第二活塞的相位落后，则通过第二气阀进气对第二气箱增压，若第二活塞的相位超前，则通过第二气阀放气对第二气箱降压，放气或进气的量以消除相位偏差为准。

实施例5：

在本实施例中，喷油器改为火花塞，进气口进入可燃混合气，步骤2为在合适位置点火；其它部分与实施例1相同。

实施例6：

在本实施例中，喷油器改为火花塞，进气口进入可燃混合气，步骤2为在合适位置点火；其它部分与实施例2相同。

实施例7：

在本实施例中，喷油器改为火花塞，进气口进入可燃混合气，步骤2为在合适位置点火；其它部分与实施例3相同。

实施例8：

在本实施例中，喷油器改为火花塞，进气口进入可燃混合气，步骤2为在合适位置点火；其它部分与实施例4相同。

上述实施例为本发明较佳的方式，但本发明的实施方式不受上述实施例的限制，在任何未背离本发明的技术实质与原理的情形下所做的修饰、改变、组合、替代、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机，包括：高压工质液路（4），低压工质液路（5），电子控制单元（ECU），喷油器（1），进气口（2），排气口（3），共轴且对称分布的第一缸套（10）、第二缸套（20），与第一缸套配合的第一活塞（30），与第一活塞相连的第一活塞杆（31），与第一活塞杆另一端连接的第一活塞杆套（51），第一活塞杆套与第一活塞杆端面围合形成的第一高压工质输出腔（53），与第二缸套配合的第二活塞（40），与第二活塞相连的第二活塞杆（41），与第二活塞杆另一端连接的第二活塞杆套（61），第二活塞杆套与第二活塞杆端面围合形成的第二高压工质输出腔（63），第一高压工质输出腔依次通过第七油口（54）、第七单向阀（17）与高压工质液路相连，第二高压工质输出腔依次通过第八油口（64）、第八单向阀（27）与高压工质液路相连；所述第一活塞杆与第一活塞杆套密封连接，第一活塞杆可沿第一活塞杆套往复运动；所述第二活塞杆与第二活塞杆套密封连接，第二活塞杆可沿第二活塞杆套往复运动；其特征在于，还包括：

液压同步机构，位于第一高压工质输出腔上的第九油口（55），位于第二高压工质输出腔上的第十油口（65），在第九油口与低压工质液路之间并接的第五电磁阀（13）和第五单向阀（16），在第十油口与低压工质液路之间并接的第六电磁阀（23）和第六单向阀（26）；

所述第一缸套在下止点附近有第一缸套端面，第一活塞杆贯穿第一缸套端面，二者之间密封滑动连接，第一缸套端面、缸套内圆周面和活塞围合形成第一气箱（59）；所述第二缸套在下止点附近有第二缸套端面，第二活塞杆贯穿第二缸套端面，二者之间密封滑动连接，第二缸套端面、缸套内圆周面和活塞围合形成第二气箱（69）；

所述液压同步机构包括：

位于第一活塞杆上的第一柱塞（33），第一柱塞包括第一柱塞圆周面、第一柱塞上端面、第一柱塞下端面，第一柱塞上端面靠近第一活塞，第一柱塞将第一活塞杆分为两段，即：第一活塞杆上段与第一活塞杆下段，第一活塞杆上段靠近第一活塞；与第一柱塞配合的第一柱塞套（50），第一柱塞套包括第一柱塞套内圆周面、第一柱塞套上端面和第一柱塞套下端面，第一柱塞套上端面靠近第一活塞，第一柱塞在第一柱塞套内可来回滑动；

位于第一同步腔上的第一油口（58），位于第三同步腔上的第三油口（56）；位于第二同步腔上的第二油口（68），位于第四同步腔上的第四油口（66）；

位于第二活塞杆上的第二柱塞（43），第二柱塞包括第二柱塞圆周面、第二柱塞上端面、第二柱塞下端面，第二柱塞上端面靠近第二活塞，第二柱塞将第二活塞杆分为两段，即：第二活塞杆上段与第二活塞杆下段，第二活塞杆上段靠近第二活塞；与第二柱塞配合的第二柱塞套（60），第二柱塞套包括第二柱塞套内圆周面、第二柱塞套上端面和第二柱塞套下端面，第二柱塞套上端面靠近第二活塞，第二柱塞在第二柱塞套内可来回滑动；

所述第一活塞杆上段贯穿第一柱塞套上端面且与其密封滑动连接，第一活塞杆上段、第一柱塞上端面、第一柱塞套内圆周面和第一柱塞套上端面围合形成第一同步腔（32）；所述第一活塞杆下段贯穿第一柱塞套下端面且与其密封滑动连接，第一活塞杆下段、第一柱塞下端面、第一柱塞套内圆周面和第一柱塞套下端面围合形成第三同步腔（52）；所述第二活塞杆上段贯穿第二柱塞套上端面且与其密封滑动连接，第二活塞杆上段、第二柱塞上端面、第二柱塞套内圆周面和第二柱塞套上端面围合形成第二同步腔（42）；所述第二活塞杆下段贯穿第二柱塞套下端面且与其密封滑动连接，第二活塞杆下段、第二柱塞下端面、第二柱塞套内圆周面和第二柱塞套下端面围合形成第四同步腔（62）；

所述第一活塞杆上段、第一活塞杆下段、第二活塞杆上段、第二活塞杆下段的外径相同；

所述第三油口与第二油口之间并接第一电磁阀（11）和第一单向阀（14）；所述第四油口与第一油口之间并接第二电磁阀（21）和第二单向阀（24）；

所述第一单向阀在第三油口向第二油口方向为导通方向；所述第二单向阀在第四油口向第一油口方向为导通方向；第五单向阀在低压工质液路向第九油口方向为导通方向；第六单向阀在低压工质液路向第十油口方向为导通方向；第七单向阀在第七油口向高压工质液路方向为导通方向；第八单向阀在第八油口向高压工质液路方向为导通方向；

所述喷油器、进气口、排气口、第一电磁阀、第二电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀均由电子控制单元控制。

2.根据权利要求1所述一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机，其特征在于，还包括：

位于第三同步腔上的第五油口（57），位于第四同步腔上的第六油口（67），第三电磁阀（12），第四电磁阀（22），第三单向阀（15），第四单向阀（25），第七电磁阀（6）；所述第三电磁阀连通第五油口和低压工质液路，所述第四电磁阀连通第六油口和低压工质液路；所述第七电磁阀一端连接高压工质液路，另一端后分为两路，一路经第三单向阀连接第一油口，另一路经第四单向阀连接第二油口；所述第三单向阀在高压工质液路向第一油口方向为导通方向，所述第四单向阀在高压工质液路向第二油口方向为导通方向；所述第三电磁阀、第四电磁阀和第七电磁阀均由电子控制单元控制。

3.根据权利要求2所述一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机，其特征在于，还包括：位于第一缸套下止点附近的第一气阀（70），位于第二缸套下止点附近的第二气阀（80）。

4.在权利要求1所述发动机上实现的一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机驱动方法，其特征在于，过程如下：

关闭排气口，进气口进气完成并关闭，所有的电磁阀默认关闭；活塞从下止点开始运动；

步骤1：打开第一电磁阀和第二电磁阀，第一活塞在第一气箱气压的作用下，第二活塞在第二气箱的气压作用下，第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；同时，由于第一活塞杆下段的运动，造成第一高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第一高压工质输出腔补液，由于第二活塞杆下段的运动，造成第二高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第二高压工质输出腔补液；同步机构工作过程：第一同步腔内的液体工质流向第四同步腔内，第二同步腔内的液体工质流向第三同步腔内；第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；

步骤2：缸内气体燃烧膨胀，推动第一活塞和第二活塞相背运动；

步骤3：同时关闭第一电磁阀、第二电磁阀；此时，第一活塞推动第一柱塞，第一柱塞推动第一活塞杆对第一高压工质输出腔做功，当第一高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第七单向阀向高压工质液路输送；第二活塞推动第二柱塞，第二柱塞推动第二活塞杆对第二高压工质输出腔做功，当第二高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第八单向阀向高压工质液路输送；同步机构工作过程：第三同步腔内的液体工质通过第一单向阀流向第二同步腔，第四同步腔内的液体工质通过第二单向阀流向第一同步腔；直至活塞到达下止点，完成一个循环；

步骤4：此时同步机构起到锁死作用，可以通过调整第一电磁阀、第二电磁阀关闭时间来改变一个循环完成需要的时间，在下止点停留时间越长，循环周期越长，可以做到变频运行；

步骤5：返回步骤1。

5.在权利要求1所述发动机上实现的一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机驱动方法，其特征在于，过程如下：

关闭排气口，进气口进气完成并关闭，打开第一电磁阀和第二电磁阀；活塞从下止点开始运动；

步骤1：第一活塞在第一气箱气压的作用下，第二活塞在第二气箱的气压作用下，第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；同时，由于第一活塞杆下段的运动，造成第一高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第一高压工质输出腔补液，由于第二活塞杆下段的运动，造成第二高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第二高压工质输出腔补液；同步机构工作过程：第一同步腔内的液体工质流向第四同步腔内，第二同步腔内的液体工质流向第三同步腔内；第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；

步骤2：缸内气体燃烧膨胀，推动第一活塞和第二活塞相背运动；

步骤3：第一电磁阀、第二电磁阀保持开启；此时，第一活塞推动第一柱塞，第一柱塞推动第一活塞杆对第一高压工质输出腔做功，当第一高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第七单向阀向高压工质液路输送；第二活塞推动第二柱塞，第二柱塞推动第二活塞杆对第二高压工质输出腔做功，当第二高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第八单向阀向高压工质液路输送；同步机构工作过程：第三同步腔内的液体工质通过第一单向阀流向第二同步腔，第四同步腔内的液体工质通过第二单向阀流向第一同步腔；直至活塞到达下止点，完成一个循环；

步骤4：返回步骤1，实现活塞的连续运行。

6.在权利要求2所述发动机上实现的一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机驱动方法，其特征在于，过程如下：

关闭排气口，进气口进气完成并关闭，所有电磁阀默认关闭；

步骤0：将活塞调整到下止点，具体过程如下：打开第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；第一高压工质输出腔内的部分液体工质被第五电磁阀抽到低压工质液路，第三同步腔内部分液体工质被第三电磁阀抽到低压工质液路，第一同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第二高压工质输出腔内的部分液体工质被第六电磁阀抽到低压工质液路，第四同步腔内部分液体工质被第四电磁阀抽到低压工质液路，第二同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第一活塞、第二活塞被液压同步机构强行调整到下止点；然后关闭第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；

步骤1：打开第一电磁阀和第二电磁阀，第一活塞在第一气箱气压的作用下，第二活塞在第二气箱的气压作用下，第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；同时，由于第一柱塞的运动，造成第一高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第一高压工质输出腔补液，由于第二柱塞的运动，造成第二高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第二高压工质输出腔补液；同步机构工作过程：第一同步腔内的液体工质流向第四同步腔内，第二同步腔内的液体工质流向第三同步腔内；第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；

步骤2：缸内气体燃烧膨胀，推动第一活塞和第二活塞相背运动；

步骤3：同时关闭第一电磁阀、第二电磁阀；此时，第一活塞推动第一柱塞，第一柱塞推动第一活塞杆对第一高压工质输出腔做功，当第一高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第七单向阀向高压工质液路输送；第二活塞推动第二柱塞，第二柱塞推动第二活塞杆对第二高压工质输出腔做功，当第二高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第八单向阀向高压工质液路输送；与此同步机构工作过程：第三同步腔内的液体工质通过第一单向阀流向第二同步腔，第四同步腔内的液体工质通过第二单向阀流向第一同步腔；直至活塞到达下止点，完成一个循环；

步骤4：此时同步机构起到锁死作用，可以通过调整第一电磁阀、第二电磁阀关闭时间来改变一个循环完成需要的时间，在下止点停留时间越长，循环周期越长，可以做到变频运行；

步骤5：返回步骤1。

7.在权利要求2所述发动机上实现的一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机驱动方法，其特征在于，过程如下：

关闭排气口，进气口进气完成并关闭，所有电磁阀默认关闭；

步骤0：将活塞调整到下止点，具体过程如下：打开第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；第一高压工质输出腔内的部分液体工质被第五电磁阀抽到低压工质液路，第三同步腔内部分液体工质被第三电磁阀抽到低压工质液路，第一同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第二高压工质输出腔内的部分液体工质被第六电磁阀抽到低压工质液路，第四同步腔内部分液体工质被第四电磁阀抽到低压工质液路，第二同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第一活塞、第二活塞被液压同步机构强行调整到下止点；然后关闭第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；

步骤1：第一活塞在第一气箱气压的作用下，第二活塞在第二气箱的气压作用下，第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；同时，由于第一活塞杆下段的运动，造成第一高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第一高压工质输出腔补液，由于第二活塞杆下段的运动，造成第二高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第二高压工质输出腔补液；同步机构工作过程：第一同步腔内的液体工质流向第四同步腔内，第二同步腔内的液体工质流向第三同步腔内；第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；

步骤2：缸内气体燃烧膨胀，推动第一活塞和第二活塞相背运动；

步骤3：第一电磁阀、第二电磁阀保持开启；此时，第一活塞推动第一柱塞，第一柱塞推动第一活塞杆对第一高压工质输出腔做功，当第一高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第七单向阀向高压工质液路输送；第二活塞推动第二柱塞，第二柱塞推动第二活塞杆对第二高压工质输出腔做功，当第二高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第八单向阀向高压工质液路输送；同步机构工作过程：第三同步腔内的液体工质通过第一单向阀流向第二同步腔，第四同步腔内的液体工质通过第二单向阀流向第一同步腔；直至活塞到达下止点，完成一个循环；

步骤4：返回步骤1，实现活塞的连续运行。

8.在权利要求3所述发动机上实现的一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机驱动方法，其特征在于，过程如下：

关闭排气口，进气口进气完成并关闭，所有电磁阀默认关闭；

步骤0：将活塞调整到下止点，具体过程如下：打开第一气阀、第二气阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；第一高压工质输出腔内的部分液体工质被第五电磁阀抽到低压工质液路，第三同步腔内部分液体工质被第三电磁阀抽到低压工质液路，第一同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第二高压工质输出腔内的部分液体工质被第六电磁阀抽到低压工质液路，第四同步腔内部分液体工质被第四电磁阀抽到低压工质液路，第二同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第一活塞、第二活塞被液压同步机构强行调整到下止点；然后关闭第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；通过第一气阀为第一气箱加气，通过第二气阀为第二气箱加气，使第一气箱和第二气箱保持压力一致，关闭第一气阀、第二气阀；

步骤1：打开第一电磁阀和第二电磁阀，第一活塞在第一气箱气压的作用下，第二活塞在第二气箱的气压作用下，第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；同时，由于第一柱塞的运动，造成第一高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第一高压工质输出腔补液，由于第二柱塞的运动，造成第二高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第二高压工质输出腔补液；同步机构工作过程：第一同步腔内的液体工质流向第四同步腔内，第二同步腔内的液体工质流向第三同步腔内；第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；

步骤2：缸内气体燃烧膨胀，推动第一活塞和第二活塞相背运动；

步骤3：同时关闭第一电磁阀、第二电磁阀；此时，第一活塞推动第一柱塞，第一柱塞推动第一活塞杆对第一高压工质输出腔做功，当第一高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第七单向阀向高压工质液路输送；第二活塞推动第二柱塞，第二柱塞推动第二活塞杆对第二高压工质输出腔做功，当第二高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第八单向阀向高压工质液路输送；与此同步机构的工作过程：第三同步腔内的液体工质通过第一单向阀流向第二同步腔，第四同步腔内的液体工质通过第二单向阀流向第一同步腔；直至活塞到达下止点，完成一个循环；

步骤4：此时同步机构起到锁死作用，可以通过调整第一电磁阀、第二电磁阀关闭时间来改变一个循环完成需要的时间，在下止点停留时间越长，循环周期越长，可以做到变频运行；

步骤5：返回步骤1。

9.在权利要求3所述发动机上实现的一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机驱动方法，其特征在于，过程如下：

关闭排气口，进气口进气完成并关闭，所有电磁阀默认关闭；

步骤0：将活塞调整到下止点，具体过程如下：打开第一气阀、第二气阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；第一高压工质输出腔内的部分液体工质被第五电磁阀抽到低压工质液路，第三同步腔内部分液体工质被第三电磁阀抽到低压工质液路，第一同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第二高压工质输出腔内的部分液体工质被第六电磁阀抽到低压工质液路，第四同步腔内部分液体工质被第四电磁阀抽到低压工质液路，第二同步腔内的液体由第七电磁阀从高压工质液路中补入；第一活塞、第二活塞被液压同步机构强行调整到下止点；然后关闭第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀；通过第一气阀为第一气箱加气，通过第二气阀为第二气箱加气，使第一气箱和第二气箱保持压力一致，关闭第一气阀、第二气阀；

步骤1：第一活塞在第一气箱气压的作用下，第二活塞在第二气箱的气压作用下，第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；同时，由于第一柱塞的运动，造成第一高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第一高压工质输出腔补液，由于第二柱塞的运动，造成第二高压工质输出腔形成负压，低压工质液路向第二高压工质输出腔补液；同步机构工作过程：第一同步腔内的液体工质流向第四同步腔内，第二同步腔内的液体工质流向第三同步腔内；第一活塞和第二活塞相向运动，实现对气态燃料的压缩；

步骤2：缸内气体燃烧膨胀，推动第一活塞和第二活塞相背运动；

步骤3：第一电磁阀、第二电磁阀保持开启；此时，第一活塞推动第一柱塞，第一柱塞推动第一活塞杆对第一高压工质输出腔做功，当第一高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第七单向阀向高压工质液路输送；第二活塞推动第二柱塞，第二柱塞推动第二活塞杆对第二高压工质输出腔做功，当第二高压工质输出腔内液体工质压力大于高压工质液路的压力时，液体工质通过第八单向阀向高压工质液路输送；同步机构工作过程：第三同步腔内的液体工质通过第一单向阀流向第二同步腔，第四同步腔内的液体工质通过第二单向阀流向第一同步腔；直至活塞到达下止点，完成一个循环；

步骤4：返回步骤1，实现活塞的连续运行。

10.根据权利要求8或9所述一种具有液压同步机构的对置自由活塞发动机驱动方法，其特征在于，在步骤3与步骤4之间还包括同步校正过程，同步校正过程为如下方式之一：

同步校正过程之一：

步骤3-1：以第一活塞的位置为参考，若第二活塞的相位落后，则通过第一气阀放气对第一气箱降压，若第二活塞的相位超前，则通过第一气阀进气对第一气箱增压，放气或进气的量以消除相位偏差为准；

同步校正过程之二：

步骤3-1：以第一活塞的位置为参考，若第二活塞的相位落后，则通过第二气阀进气对第二气箱增压，若第二活塞的相位超前，则通过第二气阀放气对第二气箱降压，放气或进气的量以消除相位偏差为准。

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