[实用新型]液压式内燃发动机

说明书

本实用新型涉及一种能量状态的转换装置，具体地说是一种由热能直接转变成流体压力能的装置，即液压式内燃发动机。

传统的流体压力能一般是经过机械能转换而获得，而机械能通常是由热能或电能转换而来。但就热能向流体压力能的转换，除了需经机械能状态的过渡外，还有传递与参数变换多个环节，而且涉及的设备装置也相对复杂。热能向机械能转换的现有装置主要有内燃机，由燃烧室、缸体、活塞、连杆、曲柄、喷嘴、活塞环、缸盖、缸底等部件构成，其工作过程通常分为二个冲程或四个冲程完成一个能量转换的循环。当燃烧室内的高压可燃气体燃爆后产生推力带动活塞移动，从而带动连杆和曲柄将热能变换成机械能而对外做功。由于现实中应用流体压力能场合很多，所以经常要将机械能(由热能或电能转换而成)再变成流体压力能，其常规设备如柱塞泵，主要由缸体、偏心轮、柱塞、弹簧、进出口阀等部件组成，由机械能带动偏心轮从而使柱塞做轴向往复运动，靠密封容积的大小交替变化而形成流体压力能量状态。目前这种由热能向流体压力能转换的技术装置需要通过三个环节，一是由内燃机实现热能向机械能的转换；二是由机械变速连接装置实现机械能的传递与参数变换；三是由流体泵实现机械能向流体压力能的转换。正是因为转换过程的多环节及转换设备本身的原因，使这种能态变换普遍存在转换效率低，转换设备、装置结构复杂，性能差，且转换状态适应范围小，使用不便等突出缺点。

本实用新型的目的在于克服现有热能向流体压力能状态转换过程中需经过机械能传递等环节而造成能量损失的突出缺点，寻求设计一种由燃烧产生的热能直接变换成流体压力能状态的装置。由于流体压力能应用领域越来越广，如液压动力传递、风机、泵类等场合，所以本实用新型可以提供一种结构简单、热效率高、使用方便的流体压力能源装置。尤其是采用该装置简化了设备的结构，可以缩小设备体积，节约原材料，减少污染环节。

为了实现上述发明目的，本实用新型的主机装置主要由活塞下室(燃烧室)、活塞上室(流体工作室)、双头活塞、缸体、燃料泵、燃料喷嘴、燃烧活塞环、流体活塞环、活塞弹簧及流体通道等部件组成；主机整体为竖直式圆柱体结构，主机外壳顶端为缸盖，中间为缸体，底端为缸底，三者对接后分别形成内空的活塞下室和活塞上室，以双头活塞为分界。缸体、缸盖和缸底组成主机的主体固定不动；缸体中双头活塞底部与缸底、缸体内壁构成活塞下室；双头活塞顶部与缸盖、缸体内壁构成活塞上室；双头活塞在缸体中既可以往复运动，又可以将缸体内空间分成两个互相不通透的上、下活塞工作室；双头活塞的两个端头分别为圆柱式结构，可以采用分体对接式固接，也可以制成一体，两个端头的直径可以相同也可以不同。燃烧活塞环和流体活塞环分别在活塞下室和活塞上室中套制于双头活塞上，用于保持双头活塞与缸体间的密封。在主机基础上采用常规技术工艺加装流体进口阀、流体出口阀、储能器、限压阀及燃料供给系统、冷却系统、润滑系统、启动点火系统、配气系统等配套装置即可构成本实用新型。

能量转换过程分为两个行程，在第一行程活塞靠启动力(初始循环)或回程力(包括重力、弹簧力和流体压力等)作用自上止点向下止点移动，活塞上室通过进口阀吸入低压流体，而活塞下室在初始阶段首先扫压活塞下室中的气体，当活塞下移至近下止点时，燃料喷入活塞下室并迅速与压缩空气混合而燃爆完成第一行程；第二行程初始由燃爆气体膨胀压力作用使活塞克服流体压力、弹簧力等，自下止点向上止点移动，使活塞上室中的流体被连续增加压力能并由活塞上室排出到流体排出通道对外做功。

在活塞下室，随着双头活塞的下移，进排气口(门)被相继关闭，使活塞下室内形成密闭空间；在第一个行程及第二行程终了阶段，活塞上室与流体进入通道连通，与流体排出通道隔离，而在第二个行程的前期与中期阶段则反之。

在第一行程，活塞下室实现扫气、压缩、燃料喷入及燃烧，而活塞上室则完成流体的吸入或压入；在第二行程，活塞下室实现膨胀排出废气、吸入新空气，而活塞上室完成压力流体的连续排出，实现一个完整的热能向流体压力能的转换循环，如此周而复始。

本实用新型与现有技术相比，在实现由热能向流体压力能转换方面省去了作为过渡能量状态形式的机械能传递步骤，具有涉及的装置结构简单，体积小，能量转换效率高，工作原理简便，实施过程灵活，不但可以节省能源，而且可以节省原材料等优点。

图1为本实用新型主机之结构原理示意图；

图2为单缸液压式内燃发动机结构原理示意图。