[发明专利]一种液压自由活塞发动机

说明书

技术领域

本发明涉及动力和液压技术领域，尤其涉及一种液压自由活塞发动机。

背景技术

液压自由活塞发动机是一种将往复活塞式内燃机与柱塞式液压泵集成为一体的动力机械，液压自由活塞发动机将燃料燃烧的热能通过往复运动的活塞组件直接转化为液压能对外输出。具有结构简单、传动链短、压缩比可变、动力传输采用柔性介质等优点，可以作为车辆及其它移动设备的动力源，尤其适用于以液压作为动力源的移动装置。

目前，从实现液压自由活塞发动机原理的结构类型来看，有两种形式：一种是将内燃机的动力活塞、液压泵的泵活塞和使活塞恢复的压缩活塞等三个活塞通过刚性杆依次连接为一个活塞细长的组件；另一种方式为将泵活塞和压缩活塞分别连接在动力活塞上，构成动力活塞拖动2个或3个液压活塞作为活塞组件。上述两种形式均可以实现液压自由活塞发动机的工作原理。上述两种液压自由活塞发动机的方案中都有一个或几个液压活塞是用来给动力活塞的压缩冲程提供能量的，由于液压自由活塞发动机省去曲柄连杆机构，动力活塞的压缩冲程没有了飞轮等惯性元件为其提供能量，必须采用单独的液压系统为其压缩冲程提供能量。但是，由于要增加动力活塞的恢复系统均会导致这两种布置方案中活塞组件的轴向尺寸过大（至少要大于两倍的活塞行程）或者泵体部分径向尺寸过大，使得液压自由活塞发动机结构不紧凑，活塞组件的加工工艺性变差、气缸体与相对应的泵活塞所在容腔的同轴度要求过高等缺点，已经严重制约和限制了液压自由活塞发动机的进一步应用推广。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种液压自由活塞发动机，能够简化液压自由活塞发动机的结构，降低实际制造加工的工艺性，进一步提高液压自由活塞发动机的结构紧凑性。

本发明提供了一种液压自由活塞发动机，动力活塞和泵活塞通过活塞杆刚性连接成活塞组件，动力活塞安装于气缸体内，泵活塞安装于泵体内，泵活塞是差压级活塞结构，在泵体上开有不同直径的液压通道，所述液压通道与液压系统相连，所述液压系统是压差封闭式液压系统。

优选地，液压系统包括高压级液压油路和次级高压级液压油路，液压系统的液压回路为封闭式回路。

优选地，高压级液压油路进一步包括高压蓄能器，泵体上的第一液压通道通过第一单向阀与高压蓄能器连接，泵体上的第二液压通道通过第二单向阀与高压蓄能器连接，泵体上第三液压通道通过阻尼阀与第二液压通道和第二单向阀之间连接，其中第一液压通道是出油液压通道，第二液压通道是出油液压通道，第三液压通道是阻尼孔液压通道，第一液压通道的直径大于第二液压通道的直径，第二液压通道的直径大于第三液压通道的直径，第一单向阀和第二单向阀都是出油单向阀。

优选地，次级高压级液压油路进一步包括次级高压蓄能器，泵体上的第四液压通道和次级高压蓄能器连接，泵体上的第五液压通道通过第三单向阀与次级高压蓄能器连接，泵体上的第六液压通道通过第一电磁阀与次级高压蓄能器连接，起动液压泵通过第四单向阀与次级高压蓄能器连接，在起动液压泵的出口和第四单向阀之间连接有溢流阀，其中第五液压通道是进油液压通道，第六液压通道是进油电磁阀通道，第五液压通道的直径大于第六液压通道的直径，第一电磁阀是频率控制电磁阀，第三单向阀是次级高压进油单向阀。

优选地，泵体上的第七液压通道与第二电磁阀连接。

优选地，高压蓄能器和次级高压蓄能器之间连接有第三电磁阀。

优选地，气缸盖安装于气缸体的一端，火花塞安装于气缸盖上，进气口处安装有进气单向阀，扫气腔通过扫气道与扫气口连通，排气口位于气缸的一侧。

优选地，所述泵活塞的尾端面为环形作用面，头端面为圆形作用面，头端面的圆形作用面面积大于尾端面的环形作用面面积。

优选地，还包括控制器，控制器分别与火花塞、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和溢流阀通过电路连接。

优选地，高压蓄能器与液压马达的进油端连接，次级高压蓄能器与液压马达的回油端连接，高压蓄能器与液压缸的进油端连接，次级高压蓄能器与液压缸的回油端连接。

本发明技术方案中，由于采用压差封闭式液压系统给动力活塞的压缩冲程提供能量，省去了传统液压自由活塞发动机中的活塞恢复系统，活塞组件仅由动力活塞直接带动一个差压级活塞结构的泵活塞组成，结合压差封闭式液压系统，即可完成液压自由活塞发动机的工作循环。从而大大简化液压自由活塞发动机的结构，降低实际制造加工的工艺性，进一步提高了液压自由活塞发动机的结构紧凑性。

附图说明