[发明专利]一种单侧曲轴连杆液压发动机

说明书

技术领域：

本发明属于内燃发动机技术领域，涉及一种能量转换与输出装置，特别是一种由热能直接转换成流体压力能的新型结构的单侧曲轴连杆液压发动机。

背景技术：

目前，工程中使用的全液压装载机、挖掘机、推土机、军用车辆、矿山机械、农业机械、自卸汽车、水泥搅拌车和城市用各种车辆一般都具有多作业功能，其动力传递系统先通过活塞式内燃机将燃料热能转换为活塞的往复直线机械动力，再由曲柄连杆机构将活塞的往复直线机械动力转换输出为旋转机械动力，然后将旋转机械动力经过柱塞泵的曲柄连杆机构或斜盘滑靴机构等将旋转机械动力转换为柱塞的往复直线机械动力，最后通过柱塞将其往复直线机械动力转换输出为流体动力供给应用系统。这类能量组合动力传动系统虽然实现了将热能转换输出为流体压力能的功能需求，但是由于系统中能量转换传递路线长，且连杆摆动引起的活塞、柱塞侧向力巨大，不仅造成了机械效率损失，同时造成了活塞与缸壁、柱塞与滑套之间的严重磨损及额外热负载；同时曲柄连杆机构的受力强度大，各铰接点处的摩擦损耗严重，造成了转换传递效率低，能量浪费严重，系统复杂和笨重，生产成本与运行成本高、污染严重等问题。在现有液压发动机中有多种结构被公开，如：[1]内燃式机械与流体双元动力输出装置（ZL200420097645.3）、[2]机械能转换为流体压力能的装置（ZL200420099404.2）、[3]直线内燃式流体泵（ZL200420097647.2），还有一些自由活塞发动机的专利技术也被公开，这些技术本质上的共同特点是燃料在燃烧室内燃烧，热能通过活塞和柱塞的往复直线运动直接转化为流体压力能，在上述专利[1]、[2]、[3]中，曲轴贯穿机体，而不是在活塞、柱塞轴线一侧，另外这些技术的机体高度大，结构复杂，尽管依托的传统发动机、柱塞泵技术成熟，但实用性差；自由活塞发动机没有曲轴和连杆等结构，系统启动、工作定时及附属系统驱动十分困难，产业化难度大，制造成本高。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中能量组合动力传动系统转换传递效率低，能量浪费大，系统复杂与笨重，机件间磨损严重和受力强度大等缺点，寻求设计一种通过设置内部传动结构，由热能直接转换成流体压力能，并且结构紧凑、启动容易、工作稳定、容易实现的单侧曲轴连杆液压发动机装置，能实现简单、高效和方便地输出流体压力能。

为了实现上述发明目的，本发明的主体结构包括气缸盖、第一活塞气环、第二活塞气环、活塞油环、活塞销、柱塞、缸套、机体、第一滑动轴承、第二滑动轴承、曲轴、滑套、泵腔、出口单向阀、入口单向阀、法兰盘、第一轴承、第二轴承、密封圈、第一螺钉、第二螺钉、第三螺钉、飞轮、启动齿圈、连杆、燃烧室和活塞；铸造制成一体化结构的机体作为发动机的主体支撑机构支撑和连接各部件构成发动机的主体，气缸盖通过第三螺钉与机体固定连接，法兰盘通过第二螺钉与机体固定连接，缸套与滑套配合嵌装在机体上，活塞和柱塞通过活塞销固定联接并在缸套与滑套内往复移动；气缸盖、缸套和活塞的上表面围成密封结构的燃烧室，燃气混合气在燃烧室内燃烧；活塞上固定装有第一活塞气环、第二活塞气环和活塞油环，实现燃烧室和机体内腔之间的隔离与密封；曲轴由装在法兰盘上的第一轴承与第二轴承固定支撑，第一轴承与第二轴承固定安装在法兰盘的轴承座孔内；连杆通过第一滑动轴承、第二滑动轴承分别与柱塞和曲轴的连杆轴颈铰接，曲轴、连杆、活塞与柱塞连动组合形成曲柄连杆机构，实现活塞、柱塞往复运动和曲轴旋转运动之间的相互转化，并限定活塞、柱塞的上下止点和运动行程；曲轴和连杆固定安装在活塞和柱塞的轴线的单侧，曲轴不贯穿整个机体，曲轴右端通过第一螺钉固定连接飞轮，飞轮上装有启动齿圈，以使通过外部动力实现发动机的启动；气缸盖、燃烧室及活塞的结构原理与传统的四冲程内燃机的原理相同，活塞有吸气、压缩、做功和排气四个工作行程；机体内腔中装有机油，通过曲轴与法兰盘之间的密封圈密封防止机油泄漏外溢，密封圈依靠涨紧力固定安装在法兰盘上；柱塞下面制有泵腔，泵腔与入口单向阀、出口单向阀对应固定联接，当柱塞上下移动时实现流质的进入和排出。