四冲程内燃式液压发动机制造技术

本发明专利技术提供一种四冲程内燃式液压发动机，包括内燃机缸体，由两组对称的汽缸头和气缸组成，汽缸头还设有反冲启动单向阀；进排气同步装置，置于所述内燃机缸体上；液压泵总成，置于内燃机缸体内；可自由移动的安装在内燃机缸体中的活塞组件；液压泵活塞集成在内燃机活塞上；用于探测活塞组件的即时运行速度和位置的传感器总成，其安装在液压泵钢桶内。同传统曲轴活塞内燃液压发动机相比，其具有更高的功率密度及做功效率，具有比传统发动机更小的体积，更轻的重量，更高的使用寿命，尤其特别的是：单机即具有宽广的燃料适应性，单机不需要改变结构，仅通过预设的控制程序，即可使用汽油、柴油、航煤、重油、混合燃料、生物燃料、气体燃料等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液压发动机，尤其涉及一种四冲程内燃式液压发动机。
技术介绍
液压自由活塞发动机或液压约束活塞发动机（Hydraulic Free Piston Engine简称HFPE），是一种将内燃机和液压泵结合为一体、利用液体作为能量传输介质的复合发动机，已出现的液压自由活塞发动机，不论是单活塞式、双活塞式还是对置活塞式，其原动力都是采用的二冲程内燃机结构；根据专利检索及已公布资料，自由活塞式四冲程内燃（液压）发动机仅有人提出了过程原理（同传统四冲程内燃机做功原理完全相同，能量输出方式则同现有的两冲程液压自由活塞发动机），但没有解决发动机运行控制问题（各方一直寻求突破的问题），即发动机仅是原理模型无法使用，涉及主要的具体问题就是发动机进排气同步控制没有解决，所以根本无法实际应用到国家建设当中来。相对于四冲程内燃机，二冲程内燃机最主要的优势在于具有更简单的结构，不需要专门联动阀系配合工作；但是由于其吸气过程和排气过程重叠度很大，废气排出不完全，充气系数低，燃料的燃烧不完全，污染物排放超标，除了在非常少数的对体积重量有着严格控制的地方使用外，大部分领域都已经不使用了；由于二冲程HFPE的直接负载为往复式液压泵，因此工作时，无固定上下止点，且没有专门可控制阀系配合，若负载频繁变化将直接导致内燃机的能量输出难以控制出现紊乱，直接导致熄火停机或者敲缸，损坏发动机；若使用更多的附加技术手段，例如，增加专用的状态探测传感器及专门能量平衡装置（可以理解为电容）也可以使其能够使用，但是其在经济性、可靠性方面就会变得很差，不太具备工业化生产的价值。根据已公布的资料文献得知，德国、美国、荷兰及日本皆有专门实验室在进行相关研究，中国浙江大学及青岛车辆研究所亦有专门研究且受国家自然基金支持；国内外亦有专门人士成立了相关技术公司，根据国内外专利及文献检索，尚未有根本突破性成果出现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之缺陷，提供一种四冲程内燃式液压发动机；基于结构的特殊性，其可控性好、可靠性更高，使用寿命及大修间隔期更长，燃料适应范围宽广，热效率及机械效率高，传动效率高；燃料燃烧充分、污染排放低（特别是氮的化合物），在内燃式液压动力领域具有无与伦比的优越性。本专利技术是这样实现的：四冲程内燃式液压发动机，包括内燃机缸体，由两组对称的汽缸头和气缸组成，所述汽缸头上设置有进气门、排气门，所述汽缸头上还设有反冲启动单向阀；进排气同步装置，置于所述内燃机缸体上，所述进排气同步装置包括驱动机构和由所述驱动机构连接的凸轮盘轴，所述驱动机构驱动所述凸轮盘轴；液压泵总成，置于所述内燃机缸体内，所述液压泵总成包括液压泵钢桶、分别连通所述液压泵钢桶的进油管、出油管以及连接所述进油管的第一单向阀组和连接所述出油管的第二单向阀组；可自由移动的安装在所述内燃机缸体内的活塞组件，所述活塞组件为中空结构，所述活塞组件包括内燃机活塞和液压泵活塞；所述液压泵活塞集成在所述内燃机活塞上，所述活塞组件和所述内燃机缸体共同限定具有两缸四腔室的燃烧室；用于探测所述活塞组件瞬时线速度和位置的传感器总成，其安装在所述液压泵钢桶内，所述传感器总成设有用作润滑与冷却通道的预留中心孔。进一步地，所述进排气同步装置还包括分别连接所述凸轮盘轴的气门挺杆，所述凸轮盘轴驱动所述气门挺杆，所述气门挺杆驱动位于所述汽缸头上的所述进气门和所述排气门。进一步地，所述进排气同步装置还包括主动链轮、驱动链轮、涨紧链轮和同步链条，所述驱动机构为伺服电机，所述凸轮盘轴分别对应所述驱动链轮刚性连接；所述伺服电机同所述主动链轮半刚性或刚性连接；所述同步链条联动所述主动链轮、所述驱动链轮和所述涨紧链轮。进一步地，所述出油管外接负载，所述进油管外接液压油箱。进一步地，所述四冲程内燃式液压发动机还包括反冲启动总成，所述反冲启动总成由反冲启动管和电控换向阀组成，所述反冲启动管外接高压空气气容，内接首尾燃烧腔。进一步地，所述反冲启动总成采用高压空气反冲推动活塞组件的方式启动发动机，也可采用电动或气动液压泵作为启动动力源，反冲推动活塞组件的方式启动发动机。进一步地，所述四冲程内燃式液压发动机还包括燃料喷射总成，所述燃料喷射总成由燃料泵、共轨油管、电控燃料喷嘴和燃料喷射控制系统组成，所述电控燃料喷嘴安装在所述汽缸头上。进一步地，所述传感器总成包括距离传感器、线速度传感器、高压空气压力传感器、燃料压力传感器等。进一步地，还包括连通所述汽缸头的进气歧管和排气歧管。进一步地，还包括覆盖件，所述覆盖件包括前机盖、后机盖、凸轮盘轴套管、共轨燃料管套管、冷却罩组成，所述冷却罩接中央冷却器。本专利技术提供一种四冲程内燃式液压发动机，包括内燃机缸体，由两组对称的汽缸头和气缸组成，所述汽缸头还设有反冲启动单向阀；进排气同步装置，置于所述内燃机缸体上，所述进排气同步装置包括驱动机构和由所述驱动机构连接的凸轮盘轴，所述驱动机构驱动所述凸轮盘轴；液压泵总成，置于所述内燃机缸体内，所述液压泵总成包括液压泵钢桶、分别连通所述液压泵钢桶的进油管、出油管以及连接所述进油管的第一单向阀组和连接所述出油管的第二单向阀组；可自由移动的安装在所述内燃机缸体中的活塞组件，活塞组件包括内燃机活塞和液压泵活塞；液压泵活塞集成在内燃机活塞上，所述活塞组件和所述内燃机缸体共同限定两缸四腔的燃烧室；用于探测所述活塞组件的即时运行速度和位置的传感器总成，其安装在所述液压泵钢桶内。同现有的HFPE相比，本专利技术使大规模工业化使用四冲程内燃式液压发动机成为可能；同传统曲轴活塞内燃液压发动机相比，其具有更高的功率密度及做功效率，基于结构的特殊性，其具有比传统发动机更小的体积，更轻的重量，更高的使用寿命，并使大功率（数千千瓦）及超大功率（数万千瓦）内燃液压发动机制造变得更加容易；且更加适合全液压车辆使用,其可控性、可靠性更好；可使燃料燃烧更充分、污染排放低、降低了燃油消耗率和污染度；尤其特别的是：单机即具有宽广的燃料适应性，单机不需要改变结构，仅通过预设的控制程序，即可使用汽油、柴油、航煤、重油、醇类燃料、混合燃料、生物燃料、气体燃料等。（注：结构的特殊性使本机无传统四冲程曲轴连杆活塞机的上下止点，所以发动机的压缩比无级连续可调，当缸头设有火花塞时，则发动机几乎可以使用所有常规燃料，在特殊高端领域，还可以附加使用智能压缩比自行优化探测装置识别燃料性能，这对国防本文档来自技高网...

【技术保护点】
四冲程内燃式液压发动机，其特征在于，包括内燃机缸体，由两组对称的汽缸头和气缸组成，所述汽缸头上设置有进气门、排气门，所述汽缸头上还设有反冲启动单向阀；进排气同步装置，置于所述内燃机缸体上，所述进排气同步装置包括驱动机构和由所述驱动机构连接的凸轮盘轴，所述驱动机构驱动所述凸轮盘轴；液压泵总成，置于所述内燃机缸体内，所述液压泵总成包括液压泵钢桶、分别连通所述液压泵钢桶的进油管、出油管以及连接所述进油管的第一单向阀组和连接所述出油管的第二单向阀组；可自由移动的安装在所述内燃机缸体内的活塞组件，所述活塞组件为中空结构，所述活塞组件包括内燃机活塞和液压泵活塞；所述液压泵活塞集成在所述内燃机活塞上，所述活塞组件和所述内燃机缸体共同限定具有两缸四腔室的燃烧室；用于探测所述活塞组件瞬时线速度和位置的传感器总成，其安装在所述液压泵钢桶内，所述传感器总成设有用作润滑与冷却通道的预留中心孔。

【技术特征摘要】
1.四冲程内燃式液压发动机，其特征在于，包括
内燃机缸体，由两组对称的汽缸头和气缸组成，所述汽缸头上设置有进气
门、排气门，所述汽缸头上还设有反冲启动单向阀；
进排气同步装置，置于所述内燃机缸体上，所述进排气同步装置包括驱动
机构和由所述驱动机构连接的凸轮盘轴，所述驱动机构驱动所述凸轮盘轴；
液压泵总成，置于所述内燃机缸体内，所述液压泵总成包括液压泵钢桶、
分别连通所述液压泵钢桶的进油管、出油管以及连接所述进油管的第一单向阀
组和连接所述出油管的第二单向阀组；
可自由移动的安装在所述内燃机缸体内的活塞组件，所述活塞组件为中空
结构，所述活塞组件包括内燃机活塞和液压泵活塞；所述液压泵活塞集成在所
述内燃机活塞上，所述活塞组件和所述内燃机缸体共同限定具有两缸四腔室的
燃烧室；
用于探测所述活塞组件瞬时线速度和位置的传感器总成，其安装在所述液
压泵钢桶内，所述传感器总成设有用作润滑与冷却通道的预留中心孔。
2.如权利要求1所述的四冲程内燃式液压发动机，其特征在于：所述进排
气同步装置还包括分别连接所述凸轮盘轴的气门挺杆，所述凸轮盘轴驱动所述
气门挺杆，所述气门挺杆驱动位于所述汽缸头上的所述进气门和所述排气门。
3.如权利要求1所述的四冲程内燃式液压发动机，其特征在于：所述进排
气同步装置还包括主动链轮、驱动链轮、涨紧链轮和同步链条，所述驱动机构
为伺服电机，所述凸轮盘轴分别对应所述驱动链轮刚性连接；所述伺服电机同
所述主动链轮半刚...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓东，
申请(专利权)人：马晓东，
类型：发明
国别省市：江苏;32