四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，包括內(nèi)燃機(jī)缸體，由兩組對(duì)稱的汽缸頭和氣缸組成，汽缸頭還設(shè)有反沖啟動(dòng)單向閥；進(jìn)排氣同步裝置，置于所述內(nèi)燃機(jī)缸體上；液壓泵總成，置于內(nèi)燃機(jī)缸體內(nèi)；可自由移動(dòng)的安裝在內(nèi)燃機(jī)缸體中的活塞組件；液壓泵活塞集成在內(nèi)燃機(jī)活塞上；用于探測(cè)活塞組件的即時(shí)運(yùn)行速度和位置的傳感器總成，其安裝在液壓泵鋼桶內(nèi)。同傳統(tǒng)曲軸活塞內(nèi)燃液壓發(fā)動(dòng)機(jī)相比，其具有更高的功率密度及做功效率，具有比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)更小的體積，更輕的重量，更高的使用壽命，尤其特別的是：?jiǎn)螜C(jī)即具有寬廣的燃料適應(yīng)性，單機(jī)不需要改變結(jié)構(gòu)，僅通過(guò)預(yù)設(shè)的控制程序，即可使用汽油、柴油、航煤、重油、混合燃料、生物燃料、氣體燃料等。
【專利說(shuō)明】四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其涉及一種四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)或液壓約束活塞發(fā)動(dòng)機(jī)(Hydraulic Free Piston Engine簡(jiǎn)稱HFPE)，是一種將內(nèi)燃機(jī)和液壓泵結(jié)合為一體、利用液體作為能量傳輸介質(zhì)的復(fù)合發(fā)動(dòng)機(jī)，已出現(xiàn)的液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，不論是單活塞式、雙活塞式還是對(duì)置活塞式，其原動(dòng)力都是采用的二沖程內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)；根據(jù)專利檢索及已公布資料，自由活塞式四沖程內(nèi)燃(液壓)發(fā)動(dòng)機(jī)僅有人提出了過(guò)程原理(同傳統(tǒng)四沖程內(nèi)燃機(jī)做功原理完全相同，能量輸出方式則同現(xiàn)有的兩沖程液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī))，但沒(méi)有解決發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行控制問(wèn)題(各方一直尋求突破的問(wèn)題)，即發(fā)動(dòng)機(jī)僅是原理模型無(wú)法使用，涉及主要的具體問(wèn)題就是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣同步控制沒(méi)有解決，所以根本無(wú)法實(shí)際應(yīng)用到國(guó)家建設(shè)當(dāng)中來(lái)。相對(duì)于四沖程內(nèi)燃機(jī)，二沖程內(nèi)燃機(jī)最主要的優(yōu)勢(shì)在于具有更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，不需要專門聯(lián)動(dòng)閥系配合工作；但是由于其吸氣過(guò)程和排氣過(guò)程重疊度很大，廢氣排出不完全，充氣系數(shù)低，燃料的燃燒不完全，污染物排放超標(biāo)，除了在非常少數(shù)的對(duì)體積重量有著嚴(yán)格控制的地方使用外，大部分領(lǐng)域都已經(jīng)不使用了 ；由于二沖程HFPE的直接負(fù)載為往復(fù)式液壓泵，因此工作時(shí)，無(wú)固定上下止點(diǎn)，且沒(méi)有專門可控制閥系配合，若負(fù)載頻繁變化將直接導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)的能量輸出難以控制出現(xiàn)紊亂，直接導(dǎo)致熄火停機(jī)或者敲缸，損壞發(fā)動(dòng)機(jī)；若使用更多的附加技術(shù)手段，例如，增加專用的狀態(tài)探測(cè)傳感器及專門能量平衡裝置(可以理解為電容)也可以使其能夠使用，但是其在經(jīng)濟(jì)性、可靠性方面就會(huì)變得很差，不太具備工業(yè)化生產(chǎn)的價(jià)值。
[0003]根據(jù)已公布的資料文獻(xiàn)得知，德國(guó)、美國(guó)、荷蘭及日本皆有專門實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行相關(guān)研究，中國(guó)浙江大學(xué)及青島車輛研究所亦有專門研究且受國(guó)家自然基金支持；國(guó)內(nèi)外亦有專門人士成立了相關(guān)技術(shù)公司，根據(jù)國(guó)內(nèi)外專利及文獻(xiàn)檢索，尚未有根本突破性成果出現(xiàn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供一種四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)；基于結(jié)構(gòu)的特殊性，其可控性好、可靠性更高，使用壽命及大修間隔期更長(zhǎng)，燃料適應(yīng)范圍寬廣，熱效率及機(jī)械效率高，傳動(dòng)效率高；燃料燃燒充分、污染排放低(特別是氮的化合物)，在內(nèi)燃式液壓動(dòng)力領(lǐng)域具有無(wú)與倫比的優(yōu)越性。
[0005]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，包括內(nèi)燃機(jī)缸體，由兩組對(duì)稱的汽缸頭和氣缸組成，所述汽缸頭上設(shè)置有進(jìn)氣門、排氣門，所述汽缸頭上還設(shè)有反沖啟動(dòng)單向閥；
[0006]進(jìn)排氣同步裝置，置于所述內(nèi)燃機(jī)缸體上，所述進(jìn)排氣同步裝置包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和由所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的凸輪盤軸，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述凸輪盤軸；
[0007]液壓泵總成，置于所述內(nèi)燃機(jī)缸體內(nèi)，所述液壓泵總成包括液壓泵鋼桶、分別連通所述液壓泵鋼桶的進(jìn)油管、出油管以及連接所述進(jìn)油管的第一單向閥組和連接所述出油管的第二單向閥組；
[0008]可自由移動(dòng)的安裝在所述內(nèi)燃機(jī)缸體內(nèi)的活塞組件，所述活塞組件為中空結(jié)構(gòu)，所述活塞組件包括內(nèi)燃機(jī)活塞和液壓泵活塞；所述液壓泵活塞集成在所述內(nèi)燃機(jī)活塞上，所述活塞組件和所述內(nèi)燃機(jī)缸體共同限定具有兩缸四腔室的燃燒室；
[0009]用于探測(cè)所述活塞組件瞬時(shí)線速度和位置的傳感器總成，其安裝在所述液壓泵鋼桶內(nèi)，所述傳感器總成設(shè)有用作潤(rùn)滑與冷卻通道的預(yù)留中心孔。
[0010]進(jìn)一步地，所述進(jìn)排氣同步裝置還包括分別連接所述凸輪盤軸的氣門挺桿，所述凸輪盤軸驅(qū)動(dòng)所述氣門挺桿，所述氣門挺桿驅(qū)動(dòng)位于所述汽缸頭上的所述進(jìn)氣門和所述排氣門。
[0011]進(jìn)一步地，所述進(jìn)排氣同步裝置還包括主動(dòng)鏈輪、驅(qū)動(dòng)鏈輪、漲緊鏈輪和同步鏈條，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為伺服電機(jī)，所述凸輪盤軸分別對(duì)應(yīng)所述驅(qū)動(dòng)鏈輪剛性連接；所述伺服電機(jī)同所述主動(dòng)鏈輪半剛性或剛性連接；所述同步鏈條聯(lián)動(dòng)所述主動(dòng)鏈輪、所述驅(qū)動(dòng)鏈輪和所述漲緊鏈輪。
[0012]進(jìn)一步地，所述出油管外接負(fù)載，所述進(jìn)油管外接液壓油箱。
[0013]進(jìn)一步地，所述四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)還包括反沖啟動(dòng)總成，所述反沖啟動(dòng)總成由反沖啟動(dòng)管和電控?fù)Q向閥組成，所述反沖啟動(dòng)管外接高壓空氣氣容，內(nèi)接首尾燃燒腔。
[0014]進(jìn)一步地,所述反沖啟動(dòng)總成采用高壓空氣反沖推動(dòng)活塞組件的方式啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，也可采用電動(dòng)或氣動(dòng)液壓泵作為啟動(dòng)動(dòng)力源，反沖推動(dòng)活塞組件的方式啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0015]進(jìn)一步地，所述四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)還包括燃料噴射總成，所述燃料噴射總成由燃料泵、共軌油管、電控燃料噴嘴和燃料噴射控制系統(tǒng)組成，所述電控燃料噴嘴安裝在所述汽缸頭上。
[0016]進(jìn)一步地，所述傳感器總成包括距離傳感器、線速度傳感器、高壓空氣壓力傳感器、燃料壓力傳感器等。
[0017]進(jìn)一步地，還包括連通所述汽缸頭的進(jìn)氣歧管和排氣歧管。
[0018]進(jìn)一步地,還包括覆蓋件,所述覆蓋件包括前機(jī)蓋、后機(jī)蓋、凸輪盤軸套管、共軌燃料管套管、冷卻罩組成，所述冷卻罩接中央冷卻器。
[0019]本實(shí)用新型提供一種四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，包括內(nèi)燃機(jī)缸體，由兩組對(duì)稱的汽缸頭和氣缸組成，所述汽缸頭還設(shè)有反沖啟動(dòng)單向閥；進(jìn)排氣同步裝置，置于所述內(nèi)燃機(jī)缸體上，所述進(jìn)排氣同步裝置包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和由所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的凸輪盤軸，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述凸輪盤軸；液壓泵總成，置于所述內(nèi)燃機(jī)缸體內(nèi)，所述液壓泵總成包括液壓泵鋼桶、分別連通所述液壓泵鋼桶的進(jìn)油管、出油管以及連接所述進(jìn)油管的第一單向閥組和連接所述出油管的第二單向閥組；可自由移動(dòng)的安裝在所述內(nèi)燃機(jī)缸體中的活塞組件，活塞組件包括內(nèi)燃機(jī)活塞和液壓泵活塞；液壓泵活塞集成在內(nèi)燃機(jī)活塞上，所述活塞組件和所述內(nèi)燃機(jī)缸體共同限定兩缸四腔的燃燒室；用于探測(cè)所述活塞組件的即時(shí)運(yùn)行速度和位置的傳感器總成，其安裝在所述液壓泵鋼桶內(nèi)。同現(xiàn)有的HFPE相比，本實(shí)用新型使大規(guī)模工業(yè)化使用四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)成為可能；同傳統(tǒng)曲軸活塞內(nèi)燃液壓發(fā)動(dòng)機(jī)相比，其具有更高的功率密度及做功效率，基于結(jié)構(gòu)的特殊性，其具有比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)更小的體積，更輕的重量，更高的使用壽命，并使大功率(數(shù)千千瓦)及超大功率(數(shù)萬(wàn)千瓦)內(nèi)燃液壓發(fā)動(dòng)機(jī)制造變得更加容易；且更加適合全液壓車輛使用，其可控性、可靠性更好；可使燃料燃燒更充分、污染排放低、降低了燃油消耗率和污染度；尤其特別的是:單機(jī)即具有寬廣的燃料適應(yīng)性，單機(jī)不需要改變結(jié)構(gòu)，僅通過(guò)預(yù)設(shè)的控制程序，即可使用汽油、柴油、航煤、重油、醇類燃料、混合燃料、生物燃料、氣體燃料等。(注:結(jié)構(gòu)的特殊性使本機(jī)無(wú)傳統(tǒng)四沖程曲軸連桿活塞機(jī)的上下止點(diǎn)，所以發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比無(wú)級(jí)連續(xù)可調(diào)，當(dāng)缸頭設(shè)有火花塞時(shí)，則發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎可以使用所有常規(guī)燃料，在特殊高端領(lǐng)域，還可以附加使用智能壓縮比自行優(yōu)化探測(cè)裝置識(shí)別燃料性能，這對(duì)國(guó)防領(lǐng)域有著十分重要的意義，因此使用傳統(tǒng)的汽油機(jī)或柴油機(jī)或重油機(jī)來(lái)區(qū)別意義不大，僅僅是區(qū)別某種機(jī)型使用哪種燃料更符合當(dāng)時(shí)具體情況。)
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)左45°立體視圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)前視圖；
[0023]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)俯視局部剖視圖；
[0024]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃機(jī)缸體前視圖；
[0025]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃機(jī)缸體俯視圖；
[0026]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣同步裝置俯視圖；
[0027]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣同步裝置后視圖；
[0028]圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射總成側(cè)視圖；
[0029]圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)液壓泵總成、活塞組件組裝俯視局部剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0031]四沖程發(fā)動(dòng)機(jī):為了使燃燒室內(nèi)燃料的化學(xué)能通過(guò)燃燒最后變?yōu)闄C(jī)械能，經(jīng)過(guò)進(jìn)氣、壓縮、燃燒做功、排氣這四個(gè)沖程完成一個(gè)做功循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)，稱為四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0032]如圖1-圖9，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)1，包括內(nèi)燃機(jī)缸體10，由汽缸頭100、氣缸101和緊固拉桿102組成，所述汽缸頭100和所述氣缸101由所述緊固拉桿102連接密封形成燃燒室。所述汽缸頭100上設(shè)置有進(jìn)氣門、排氣門，(點(diǎn)燃式還包括火花塞);汽缸頭100具有4個(gè)，前后兩個(gè)汽缸頭100還設(shè)有啟動(dòng)單向閥；進(jìn)排氣同步裝置11，置于所述內(nèi)燃機(jī)缸體10上，主要功能是按照一定時(shí)限自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉各汽缸頭100的進(jìn)、排氣門。它的作用是打開(kāi)吸氣腔進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門向吸氣腔內(nèi)供給新鮮空氣，同時(shí)關(guān)閉壓縮腔進(jìn)氣門排氣門以便活塞壓縮混合氣，同時(shí)關(guān)閉做功腔進(jìn)氣門、排氣門以便活塞燃燒做功和及時(shí)打開(kāi)排氣腔排氣門關(guān)閉進(jìn)氣門將燃燒做功后形成的廢氣從排氣門排出，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸換氣做功的整個(gè)循環(huán)過(guò)程。
[0033]所述進(jìn)排氣同步裝置11包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110和由所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110連接的凸輪盤軸114，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110驅(qū)動(dòng)所述凸輪盤軸114 ;所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110為伺服電機(jī)；液壓泵總成12，置于所述內(nèi)燃機(jī)缸體10內(nèi)，所述液壓泵總成12包括液壓泵鋼桶120、分別連通所述液壓泵鋼桶120的進(jìn)油管121、出油管122以及連接所述進(jìn)油管121的第一單向閥組123和連接所述出油管122的第二單向閥組124 ;液壓泵總成12是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力轉(zhuǎn)換輸出元件，其作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，它向整個(gè)負(fù)載提供動(dòng)力。
[0034]本實(shí)用新型四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)I還包括可自由移動(dòng)的安裝在所述內(nèi)燃機(jī)缸體10中的活塞組件13，活塞組件13包括內(nèi)燃機(jī)活塞(外)130和液壓泵活塞(內(nèi))131 ;所述液壓泵活塞131集成在所述內(nèi)燃機(jī)活塞130上，所述活塞組件13和所述內(nèi)燃機(jī)缸體10共同限定兩缸四腔的燃燒室；所述活塞組件13在所述內(nèi)燃機(jī)缸體10內(nèi)進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，往-復(fù)行程皆完成一個(gè)進(jìn)氣、排氣、壓縮、做功循環(huán)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為液壓機(jī)械能輸出。在四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)I里，所述活塞組件13沿著所述氣缸101壁從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)，再?gòu)南轮裹c(diǎn)到上止點(diǎn)(實(shí)際在此上下止點(diǎn)不固定，也無(wú)前后之分，這跟傳統(tǒng)曲軸活塞機(jī)完全不同)，所述活塞組件13向上或向下一次即完成一個(gè)工作循環(huán)(向上或向下是相對(duì)的)；當(dāng)所述活塞組件13向上或向下一次時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的兩缸四腔在進(jìn)排氣同步裝置11的控制下同步進(jìn)行進(jìn)氣、排氣、壓縮、做功，并同步將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出。用于探測(cè)所述活塞組件13的瞬時(shí)運(yùn)行速度和位置的傳感器總成15，其安裝在所述液壓泵鋼桶120內(nèi)。
[0035]同現(xiàn)有的(兩沖程)HFPE相比，本實(shí)用新型使大規(guī)模工業(yè)化使用四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)I成為可預(yù)見(jiàn)的可能；同傳統(tǒng)曲軸活塞內(nèi)燃機(jī)相比，其具有更高的功率密度及做功效率；基于結(jié)構(gòu)的特殊性，其具有比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)更高的使用壽命、更小的體積、更輕的重量，并使大功率及超大功率內(nèi)燃液壓發(fā)動(dòng)機(jī)制造變得更加容易且更加適合全液壓車輛使用(如坦克、工程機(jī)械)，其可控性、可靠性更好；可使燃料燃燒更充分、污染排放降低、降低了燃油消耗率和污染度。本實(shí)用新型四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)I的熱效率及機(jī)械效率更高、控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，更容易制造大功率及超大功率的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，更便于動(dòng)力單元布局，能量可回收，動(dòng)力響應(yīng)更快、啟動(dòng)即可達(dá)到功率峰值或力矩(可理解為扭矩)峰值；其功率密度更大:容積利用率稍大于二沖程HF P E，但往復(fù)速度(可以理解成轉(zhuǎn)速)可做的更快，壓縮比可設(shè)的更大，更為重要的是，本實(shí)用新型四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)I不挑油，不論油品質(zhì)量，只要是燃料油或燃?xì)舛夹?，甚至可使用混合油料?br> [0036]具體應(yīng)用中，如圖4、圖5、圖6，圖7，所述進(jìn)排氣同步裝置11還包括分別連接所述凸輪盤軸114的氣門挺桿115，所述凸輪盤軸114驅(qū)動(dòng)所述氣門挺桿115，所述氣門挺桿115驅(qū)動(dòng)所述進(jìn)氣門和所述排氣門。所述氣門挺桿115是將所述伺服電機(jī)110驅(qū)動(dòng)的凸輪盤軸114上的凸輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩轉(zhuǎn)換成進(jìn)排氣門上下開(kāi)閉力矩的傳導(dǎo)部件。所述進(jìn)排氣同步裝置11還包括主動(dòng)鏈輪111、驅(qū)動(dòng)鏈輪113、漲緊鏈輪118 (非必要部件)和同步鏈條112，所述凸輪盤軸114分別對(duì)應(yīng)所述驅(qū)動(dòng)鏈輪113剛性連接；所述伺服電機(jī)110同所述主動(dòng)鏈輪111半剛性或全剛性連接；所述同步鏈條112聯(lián)動(dòng)所述主動(dòng)鏈輪111、所述驅(qū)動(dòng)鏈輪113和所述漲緊鏈輪118。進(jìn)、排氣門的開(kāi)啟或關(guān)閉都是通過(guò)所述凸輪盤軸114驅(qū)動(dòng)的，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述主動(dòng)鏈輪111帶動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)鏈輪113，驅(qū)動(dòng)鏈輪113進(jìn)而帶動(dòng)所述凸輪盤軸114運(yùn)動(dòng)，本實(shí)用新型實(shí)施例所述凸輪盤軸114為四個(gè)，在其它實(shí)施例中，所述凸輪盤軸114可根據(jù)進(jìn)氣門和排氣門的分組數(shù)量靈活設(shè)計(jì)。
[0037]進(jìn)一步地，如圖9，所述出油管122外接負(fù)載，所述進(jìn)油管121外接接液壓油箱。當(dāng)所述活塞組件13向上或向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述第一單向閥組124輸出動(dòng)力油，此時(shí)，所述第二單向閥組123開(kāi)啟吸入液壓油，當(dāng)所述活塞組件13運(yùn)動(dòng)至上止點(diǎn)時(shí)(上止點(diǎn)不定切可互為上下止點(diǎn))，當(dāng)所有的燃料燃燒做功消耗完畢時(shí)，所述活塞組件13停止，準(zhǔn)備返回，一般設(shè)置為壓縮比略大于壓燃?jí)嚎s比，即整機(jī)在此完成進(jìn)氣、排氣、壓縮、做功四個(gè)沖程，壓縮缸點(diǎn)火做功，所述活塞組件13往下運(yùn)動(dòng)，重復(fù)上個(gè)循環(huán)動(dòng)作。
[0038]進(jìn)一步地，如圖1、圖2、圖3，所述四沖程液壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)還包括反沖啟動(dòng)總成17，反沖啟動(dòng)總成17用來(lái)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，所述反沖啟動(dòng)總成17由反沖啟動(dòng)管171和電控?fù)Q向閥172組成，所述反沖啟動(dòng)管171外接高壓空氣氣容(或其他種類的反沖動(dòng)力源)，其作用是啟動(dòng)時(shí)向選定燃燒腔體內(nèi)沖入高壓空氣，推動(dòng)外活塞完成啟動(dòng)工作循環(huán)(反沖推動(dòng)液壓內(nèi)活塞效果相同)。所述四沖程液壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I還包括燃料噴射總成14，如圖8，所述燃料噴射總成14由燃料泵141、共軌油管142、電控燃料噴嘴143和燃料噴射控制總線144組成(點(diǎn)燃式還應(yīng)包括火花塞及點(diǎn)火控制總成)。
[0039]進(jìn)一步地，如圖1、圖9，所述傳感器總成15包括距離傳感器、線速度傳感器、高壓空氣壓力傳感器和燃料壓力傳感器等。傳感器總成15探測(cè)所述活塞組件13在氣缸內(nèi)的運(yùn)行速度和位置及壓力信號(hào)并向發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元40反饋信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元40解析信號(hào)后向伺服電機(jī)發(fā)出配氣同步控制指令，控制發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣、燃料噴射時(shí)間、數(shù)量，(如點(diǎn)燃式時(shí)，還需控制點(diǎn)火信號(hào))。
[0040]如圖1、圖2、圖3，所述四沖程液壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I還包括連通所述汽缸頭100的進(jìn)氣歧管20、排氣歧管30、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元40。還包括覆蓋件(圖未示，為便于看圖，覆蓋件完全移除)，所述覆蓋件包括前機(jī)蓋、后機(jī)蓋、凸輪軸套管、共軌燃料管套管、冷卻罩等，所述冷卻罩接中央冷卻器(圖未示，為便于看圖，中央冷卻器完全移除)，還包括發(fā)動(dòng)機(jī)支架，用于起承接作用。
[0041]如圖1、圖2、圖4并結(jié)合圖6-圖7、圖9，本實(shí)用新型四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)I控制流程:傳感器總成15探測(cè)活塞組件13運(yùn)行速度、位置，在啟動(dòng)之前僅探測(cè)活塞組件13位置，并將信號(hào)發(fā)往控制單元迎，控制單元40解析信號(hào)后向伺服電機(jī)110發(fā)出運(yùn)行指令，伺服電機(jī)110驅(qū)動(dòng)凸輪盤軸114，凸輪盤軸114驅(qū)動(dòng)氣門挺桿115，氣門挺桿115驅(qū)動(dòng)進(jìn)排氣門就位，即完成發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣工作。(實(shí)際使用過(guò)程中負(fù)載應(yīng)安裝負(fù)載壓力傳感器并接入發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元用于控制負(fù)載的按需輸出，負(fù)載單元向控制單元輸出需求信號(hào)，控制單元解析需求信號(hào)并同步解析傳感器總成信號(hào)后發(fā)出控制指令控制燃料噴射單元、進(jìn)排氣同步單兀動(dòng)作，完成負(fù)載的按需輸出。)
[0042]本實(shí)用新型四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)I工作過(guò)程:采用反沖啟動(dòng)方式，步驟為:發(fā)動(dòng)機(jī)通電，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過(guò)傳感器總成檢測(cè)活塞組件位置，并發(fā)出指令使進(jìn)排氣同步裝置驅(qū)動(dòng)汽缸頭上的進(jìn)氣門和排氣門啟動(dòng)就位，反沖啟動(dòng)總成同步接受發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元指令控制電控?fù)Q向閥向選定氣缸腔體內(nèi)壓氣，高壓空氣反推活塞組件運(yùn)動(dòng)，氣缸被活塞組件13分成四個(gè)腔室，同步完成吸氣、壓縮、排氣、做功動(dòng)作，當(dāng)活塞組件壓縮到位時(shí)，控制單元通過(guò)燃料噴射控制總線發(fā)出指令給燃料泵、燃料噴嘴向壓縮腔內(nèi)噴入燃料點(diǎn)火啟動(dòng)做功，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，進(jìn)入工作狀態(tài)。工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)功率需求靈活調(diào)節(jié)功率輸出，通過(guò)調(diào)整燃料噴射量來(lái)控制能量輸出，可分為:
[0043]1、怠速狀態(tài)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)高壓液壓油輸出與液壓油箱連通，負(fù)載為空，燃料噴射量?jī)H可維持活塞組件在氣缸內(nèi)按照額定速度做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；
[0044]2、低速輕載；
[0045]3、高速輕載；
[0046]4、低速重載；
[0047]5、高速重載。
[0048]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于狀態(tài)2、3、4、5時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比、活塞行程及燃料噴射量是變化的，能量輸出變化時(shí)，轉(zhuǎn)變節(jié)點(diǎn)能量會(huì)累積到下一次，不會(huì)出現(xiàn)能量輸出紊亂狀態(tài)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源使用時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)動(dòng)力輸出為類正弦曲線，若需要平穩(wěn)的動(dòng)力需增加液壓緩沖器。
[0049]以上所述僅為本實(shí)用新型的基本實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)，例如:
[0050]第一:改變轉(zhuǎn)換負(fù)載:將轉(zhuǎn)換負(fù)載(總成)改為直動(dòng)往復(fù)式氣泵，則可為四沖程內(nèi)燃?xì)怏w壓縮機(jī)/泵；若轉(zhuǎn)換負(fù)載為直動(dòng)往復(fù)式油/液體泵，則為本實(shí)用新型或四沖程內(nèi)燃式液體泵；若轉(zhuǎn)換負(fù)載為直線發(fā)電機(jī)，則可為四沖程內(nèi)燃式直線發(fā)電機(jī)；若將轉(zhuǎn)換負(fù)載改為錘頭，則可變成四沖程內(nèi)燃式鍛錘；對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下很容易做出如上所述的所謂全新結(jié)構(gòu)/技術(shù)改進(jìn)；
[0051]第二:將進(jìn)排氣同步裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)改為帶編碼器的氣動(dòng)或液壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或?qū)⑦M(jìn)排氣同步裝置上使用的鏈輪、鏈條同步改為同步帶輪結(jié)構(gòu)同步或齒輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)同步或?qū)⒋瞬糠謾C(jī)械聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)改為使用單凸輪盤軸單獨(dú)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)或進(jìn)排氣凸輪盤軸分組驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)(注:此處修改為將機(jī)械聯(lián)動(dòng)改為電子同步聯(lián)動(dòng)，表面上是改進(jìn)，實(shí)際上仍然是接受傳感器總成信號(hào)聯(lián)動(dòng)，本實(shí)用新型列舉的是一級(jí)電子聯(lián)動(dòng)-二級(jí)機(jī)械聯(lián)動(dòng)，實(shí)際上一二級(jí)都可以使用電子聯(lián)動(dòng))等，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下很容易做出如上所述的等同替換；
[0052]其它改進(jìn):1)使用現(xiàn)有的廢氣渦輪增壓技術(shù)，機(jī)械增壓技術(shù)(額外增加一個(gè)同步空氣增壓缸)或廢氣渦輪-機(jī)械復(fù)合增壓技術(shù)來(lái)改變所謂發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)；2)將轉(zhuǎn)換負(fù)載(如本實(shí)用新型中的液壓泵總成)拉出置于內(nèi)燃機(jī)缸體外側(cè)兩頭或一頭的所謂的結(jié)構(gòu)改進(jìn)(注:拉出外置的做法，結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度不分上下，但對(duì)制造技術(shù)要求較低，缺點(diǎn)是太長(zhǎng)，若對(duì)體積無(wú)要求，不失為好選擇)對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，可使用如上所述的現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣技術(shù)派生出所謂新的結(jié)構(gòu)。
[0053]本實(shí)用新型描述的僅是一個(gè)基本的動(dòng)力單元，實(shí)際使用過(guò)程中，可并聯(lián)或串聯(lián)制造及使用，因此派生的串聯(lián)或并聯(lián)式機(jī)構(gòu)，派生的多聯(lián)缸體但共用一套配氣驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或基本動(dòng)力單元的進(jìn)排氣控制裝置使用多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)代替一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，即將此部分機(jī)械聯(lián)動(dòng)改為電子聯(lián)動(dòng)(注:大型機(jī)此部分可使用電子聯(lián)動(dòng)，單凸輪盤軸單驅(qū)動(dòng)模式，可靠性更高)亦在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括 內(nèi)燃機(jī)缸體，由兩組對(duì)稱的汽缸頭和氣缸組成，所述汽缸頭上設(shè)置有進(jìn)氣門、排氣門，所述汽缸頭上還設(shè)有反沖啟動(dòng)單向閥； 進(jìn)排氣同步裝置，置于所述內(nèi)燃機(jī)缸體上，所述進(jìn)排氣同步裝置包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和由所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的凸輪盤軸，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述凸輪盤軸； 液壓泵總成，置于所述內(nèi)燃機(jī)缸體內(nèi)，所述液壓泵總成包括液壓泵鋼桶、分別連通所述液壓泵鋼桶的進(jìn)油管、出油管以及連接所述進(jìn)油管的第一單向閥組和連接所述出油管的第二單向閥組； 可自由移動(dòng)的安裝在所述內(nèi)燃機(jī)缸體內(nèi)的活塞組件，所述活塞組件為中空結(jié)構(gòu)，所述活塞組件包括內(nèi)燃機(jī)活塞和液壓泵活塞；所述液壓泵活塞集成在所述內(nèi)燃機(jī)活塞上，所述活塞組件和所述內(nèi)燃機(jī)缸體共同限定具有兩缸四腔室的燃燒室； 用于探測(cè)所述活塞組件瞬時(shí)線速度和位置的傳感器總成，其安裝在所述液壓泵鋼桶內(nèi)，所述傳感器總成設(shè)有用作潤(rùn)滑與冷卻通道的預(yù)留中心孔。
2.如權(quán)利要求1所述的四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述進(jìn)排氣同步裝置還包括分別連接所述凸輪盤軸的氣門挺桿，所述凸輪盤軸驅(qū)動(dòng)所述氣門挺桿，所述氣門挺桿驅(qū)動(dòng)位于所述汽缸頭上的所述進(jìn)氣門和所述排氣門。
3.如權(quán)利要求1所述的四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述進(jìn)排氣同步裝置還包括主動(dòng)鏈輪、驅(qū)動(dòng)鏈輪、漲緊鏈輪和同步鏈條，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為伺服電機(jī)，所述凸輪盤軸分別對(duì)應(yīng)所述驅(qū)動(dòng)鏈輪剛性連接；所述伺服電機(jī)同所述主動(dòng)鏈輪半剛性或剛性連接；所述同步鏈條聯(lián)動(dòng)所述主動(dòng)鏈輪、所述驅(qū)動(dòng)鏈輪和所述漲緊鏈輪。
4.如權(quán)利要求1所述的四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述出油管外接負(fù)載，所述進(jìn)油管外接液壓油箱。
5.如權(quán)利要求1所述的四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)還包括反沖啟動(dòng)總成，所述反沖啟動(dòng)總成由反沖啟動(dòng)管和電控?fù)Q向閥組成，所述反沖啟動(dòng)管外接高壓空氣氣容，內(nèi)接首尾燃燒腔。
6.如權(quán)利要求5所述的四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述反沖啟動(dòng)總成采用高壓空氣反沖推動(dòng)活塞組件的方式啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，也可采用電動(dòng)或氣動(dòng)液壓泵作為啟動(dòng)動(dòng)力源，反沖推動(dòng)活塞組件的方式啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
7.如權(quán)利要求1所述的四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)還包括燃料噴射總成，所述燃料噴射總成由燃料泵、共軌油管、電控燃料噴嘴和燃料噴射控制系統(tǒng)組成，所述電控燃料噴嘴安裝在所述汽缸頭上。
8.如權(quán)利要求1所述的四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述傳感器總成包括距離傳感器、線速度傳感器、高壓空氣壓力傳感器、燃料壓力傳感器。
9.如權(quán)利要求1所述的四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:還包括連通所述汽缸頭的進(jìn)氣歧管和排氣歧管。
10.如權(quán)利要求1所述的四沖程內(nèi)燃式液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:還包括覆蓋件，所述覆蓋件由前機(jī)蓋、后機(jī)蓋、凸輪盤軸套管、共軌燃料管套管、冷卻罩組成，所述冷卻罩接中央冷卻器。
【文檔編號(hào)】F02M37/12GK203383946SQ201320253863
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月10日
【發(fā)明者】馬曉東 申請(qǐng)人:馬曉東