[发明专利]一种自由活塞发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机，尤其是一种压缩腔入口压力稳定的自由活塞发动机。

背景技术

随着全球经济的发展，对于能源的消耗加剧，而由此带来的环境问题也日渐突出，节能和环保成为目前全球关注的两大课题，液压自由活塞发动机具有可变压缩比同时又可实现柔性布置，从而可提高燃料经济性并降低排放污染，是行走机械有希望的动力之星。

目前液压自由活塞发动机仍然停留在实验室样机试验阶段，有诸多的关键技术和难题需要解决，其中对于压缩比的精确控制是最为重要的一点。对单活塞式液压自由活塞发动机而言，对其压缩比的影响主要有压缩蓄能器的压力水平、负载蓄能器的压力水平以及柴油机的喷油时刻，其中压缩蓄能器的压力水平起主要的作用。目前压缩蓄能器向压缩腔输出的液压油，一般是采用压缩蓄能器直接与压缩腔相连的方式，由于活塞组件的运动，压缩腔的容积逐渐增大，因此压缩蓄能器需要不断给压缩腔供油，因此导致压缩蓄能器的压力降低，因而流入到压缩腔的液压油的压力也相应降低；虽然在随后的膨胀冲程中，压缩腔中的液压油又流回到压缩蓄能器中，但是由于中间的泄露等损失，使得压缩蓄能器中的压力逐渐降低，而且不能保证每个循环的压力都相等，因此使得发动机的压缩过程在每一循环都发生变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压缩腔入口压力稳定且流量可调的自由活塞发动机。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自由活塞发动机，包括缸体、压缩蓄能器、泵站以及设置在所述缸体内的活塞组件，还包括第一比例溢流阀、比例减压阀、比例调速阀以及压力传感器，所述活塞组件将所述缸体内的活塞腔分割为沿所述活塞组件的长度方向依次排列的燃烧腔、进气腔、平衡腔、泵腔以及压缩腔，所述压缩腔设置有与外部连通的压缩主油口和压缩启动油口，所述压缩蓄能器分别与所述第一比例溢流阀的入口、所述比例减压阀的入口、所述比例调速阀的出口以及所述压力传感器的测试口相连接；

所述第一比例溢流阀与所述压缩蓄能器之间的连接管道通过第一换向阀与所述泵站的出口相连接；

所述比例减压阀的出口分别与所述比例调速阀的入口、所述压缩主油口以及所述压缩启动油口相连接，所述比例减压阀与所述压缩启动油口之间的连接管道上并联设置有第二换向阀和压缩单向阀，所述压缩单向阀的入口与所述压缩启动油口相连接。

作为本发明的一种改进，本发明的自由活塞发动机还包括第二比例溢流阀，所述第二比例溢流阀的入口连接在所述第一换向阀与所述泵站之间的连接管道上。

作为本发明的一种改进，所述压缩腔还设置有与外部连通的压缩补油口，所述压缩补油口上连接有供油储能器，所述供油蓄能器与所述压缩补油口之间还设置有液控回复单向阀；

所述泵腔设置有与外部连通的泵腔排油口和泵腔补油口，所述泵腔排油口上连接有泵油单向阀，所述泵油单向阀上连接有负载蓄能器，所述负载蓄能器同时与所述平衡腔连通，所述泵腔补油口与所述供油蓄能器连接，且所述供油蓄能器与所述泵腔补油口之间还设置有液控吸油单向阀，所述供油蓄能器与所述液控吸油单向阀或所述液控回复单向阀连接的管路上并联有直动式溢流阀。

作为本发明的一种改进，本发明的自由活塞发动机还包括控制油路，所述控制油路分别与所述液控吸油单向阀和所述液控回复单向阀的控制端连接。

作为本发明的一种优选，所述第一换向阀为二位三通换向阀，所述第二换向阀为二位二通换向阀。

作为本发明的一种优选，所述燃烧腔设置有排气口，所述进气腔设置有进气口，所述燃烧腔和所述进气腔之间设置有扫气通道。

采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

由于与压缩腔的压缩主油口和压缩启动油口两个入口与压缩蓄能器连接的管道上设置有比例减压阀、比例调速阀、换向阀、比例溢流阀以及压力传感器，这样根据与压缩蓄能器相连的压力传感器的检测信号，使换向阀在压缩蓄能器与供油蓄能器之间切换，从而利用一个液压泵站完成对高低压两个油路的补油工作，且压缩蓄能器中的液压油经过比例减压阀后可获得一个稳定的压力供给给压缩腔，从而使得压缩腔入口的压力稳定。