一种轴向单缸氢燃料约束活塞液压发动机制造技术

本发明专利技术为一种轴向单缸氢燃料约束活塞液压发动机，由缸盖、上机体、活塞、活塞销、液压集成块、连接杆、约束滑块本体、约束滑道、连杆、曲轴、油底壳、柱塞、柱塞缸、油道、飞轮、下机体、配流系统等组成，氢气燃烧产生的推力经活塞直接传递给柱塞进行往复直线运动，从而完成吸油压油工作；保留了传统发动机的曲柄连杆机构，约束活塞使柱塞行程稳定。该发明专利技术是在原单缸氢气发动机的基础上集成连接装置和直线柱塞泵结构使得热

【技术实现步骤摘要】
一种轴向单缸氢燃料约束活塞液压发动机


[0001]本专利技术为复合动力领域，具体涉及一种轴向单缸氢燃料约束活塞液压发动机。

技术介绍

[0002]氢燃料内燃机因其具有制造成本低、工作范围广、零碳排放等优势，被认为是具有较大发展潜力的新一代新能源内燃机，在具有液压负载需求的车辆上，通常将其和液压泵组合来实现液压能的输出，由于组合系统中存在两套曲柄连杆机构，曲柄连杆的运动引起的活塞、柱塞侧向力较大,会造成一定的机械效率损失；自由活塞型液压发动机尽管缺少了连杆曲轴飞轮等机械运动部件，但存在无机械部件约束下自由活塞运动的非线性与不稳定性的问题，严重影响系统工作可靠性、经济性以及排放性等性能。而约束活塞液压发动机可以很好地解决前两者的问题，还能同时输出机械能和液压能，另外以氢气为燃料，可以实现零碳排放，有助于实现“双碳”目标的实现。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种轴向单缸氢燃料约束活塞液压发动机，目的是通过缩短热
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机
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液能量转换传递链，提高了发动机的能量转化效率，并且加入补油装置，保证了输出液压油的流量在可靠范围内。
[0004]技术方案：本专利技术提供了一种轴向单缸氢燃料约束活塞液压发动机，各部件的结构组成和功能如下：机体连接：缸盖、上机体、液压集成块、下机体、油底壳依次轴向布置。
[0005]机械运动部件连接：上机体内装有气缸套，活塞置于气缸套内，活塞通过活塞销与连接杆连接，连接杆通过约束滑块本体与连杆相连（连接装置相当于活塞的作用把直线运动转换为旋转运动），液压块内置约束滑道控制约束滑块本体只能轴向运动，连杆与曲轴相连，曲轴与飞轮相连，柱塞通过球铰方式与活塞销连接，并与液压块里的柱塞缸轴向对齐。
[0006]活塞销与柱塞连接：活塞销与柱塞通过球铰的方式连接，活塞销的两侧进行挖孔，孔内留有空心凸台，柱塞与关节轴承紧固连接，关节轴承在轴承套内，轴承套置于孔内，通过装置盖板固定，柱塞留有少许自由度，便于安装。
[0007]液压装置连接：柱塞缸通过油道与配流系统连接，配流系统包括单向阀、补油装置和油箱，补油装置由电磁阀和高压油轨组成，当液压油脉动处在波峰时，压力达到输入电磁阀设定压力值时，一部分液压油进入到高压油轨储存起来，当发动机活塞工作在上下止点时，即液压油脉动处在波谷时，高压油轨里储存的液压油经输出电磁阀到输出油道内与油道内原有的液压油汇流输出为负载提供液压动力源，卸荷阀与高压油轨连接，确保高压油轨内的液压油稳定。
[0008]有益效果：本专利技术采用的上述方案，在原氢气发动机的基础上增加一定高度将机械液压转换系统一体化、集成化，减少了多次机械连接造成的能量损耗，提高了液压发动机的转换效率。
附图说明
[0009]图1为轴向单缸氢燃料约束活塞液压发动机原理图；图2为球铰连接轴测图；图3为球铰连接拆解图；图4为液压原理图；图5为能量转换图；图中1.缸盖2.活塞3.活塞销4.连接杆5.约束滑块本体6.约束滑道7.连杆8.曲轴9.油底壳10.柱塞11.柱塞缸12.油道13.飞轮14.上机体15.液压集成块16.下机体17.活塞销18.轴承套19.关节轴承20.柱塞21.装置盖板22.单向阀23.柱塞泵24.液压油箱25.输入电磁阀26.输出电磁阀27.高压油轨28.卸荷阀。
具体实施方式
[0010]在图1中，发动机的机体结构依次是上机体14、液压集成块15、下机体17，上机体14的上面安装有缸盖1，气缸内有活塞2，燃料在气缸内燃烧通过膨胀将热能转化为活塞2的直线机械能，柱塞10与活塞2内部的活塞销3直接连接，活塞2的直线往复运动可以转换为柱塞10在柱塞缸11内的直线往复运动完成吸油压油的工作过程。连接杆4上面与活塞销3连接，下面与约束滑块本体5相连接，连接装置5通过液压集成块15内的约束滑道6约束只能进行上下往复运动，约束滑块本体5的作用是把连接杆4的直线运动通过连杆7转换为曲轴8的旋转运动，柱塞缸11通过油道12与配流系统连接。
[0011]在图2和图3中，活塞销17与柱塞20通过球铰的方式连接，活塞销17的两侧进行挖孔，孔内留有空心凸台，柱塞20与关节轴承19紧固连接，关节轴承19在轴承套18内组成球面配合，轴承套18置于孔内，通过装置盖板21固定。
[0012]在图1中，发动机工作时，燃料在气缸内燃烧使空气膨胀产生压力能推动活塞2运动，活塞2带动柱塞10进行直线往复运动，柱塞10在柱塞缸11内进行轴向直线往复运动，进行吸油压油工作。
[0013]在图4中，吸油时，活塞带动柱塞向上运动，柱塞缸内与外界产生气压差，液压油箱24里的液压油会经单向阀22被吸入柱塞缸内，压油时，活塞带动柱塞将液压油压出形成高压液油，高压油经单向阀22、补油装置输出到负载，补油装置中的输入电磁阀25在液压油脉动处于波峰时会打开，将一小部分高压油储存在高压油轨27中，当发动机工作在死点位置时，此时的液压油脉动处在波谷，输出电磁阀26打开，高压油轨27中的高压油输出到输出油道中与油道内的液压油汇流输出到负载，卸荷阀28与高压油27轨连接，确保高压油轨27内的液压油稳定。
[0014]在图1中，活塞2带动连接杆4进行往复直线运动，连接杆4通过约束滑块本体5与连杆7相连（约束滑块本体相当于活塞的作用把直线运动转换为旋转运动），液压块15内置约束滑道6来约束约束滑块本体5只能轴向运动，连杆7与曲轴8相连，曲轴8与飞轮13相连，至此，连接杆4的直线往复运动可以转换为曲轴8的旋转运动，同时飞轮13作为储能装置，可以提供动完成发动机回程的工作。
[0015]在图5中，展示了整个系统的能量转换过程，燃料在气缸内燃烧通过膨胀将热能转化为活塞的直线机械能，然后通过柱塞和配流系统产生可靠的液压能，同时通过连接杆、连
接装置、连杆、曲轴转换为旋转机械能，由液压能和旋转机械能组成的复合动力源可以同时供给给负载。
[0016]上述具体实施例只是用来解释说明本专利技术，而非是对本专利技术进行限制，在本专利技术的宗旨和权利要求的保护范围内，对本专利技术做出的任何不付出创造性劳动的替换和改变，皆落入本专利技术专利的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴向单缸氢燃料约束活塞液压发动机，其特征在于活塞经氢气燃烧产生的推力经活塞销直接传递给柱塞，活塞的直线往复运动直接转化为柱塞的直线往复运动，利用柱塞在液压集成块里柱塞缸内的直线往复运动，直接完成吸油压油工作，活塞与连接杆、约束滑块本体、连杆、曲轴、飞轮依次相连，活塞的直线往复运动可以转化为曲轴的旋转运动，同时，飞轮作为储能装置可以为机械运动部件的回程提供动力，该轴向单缸氢燃料约束活塞液压发动机可以产生复合动力源，氢燃料的热能可以转换为旋转机械能和液压能。2.如权利要求1一种轴向单缸氢燃料约束活塞液压发动机，其特征在于将单缸氢气发动机的机体分为上下两部分，将液压集成块置于上下机体中间，集成液压装置和机械装置，液压集成块内设置有柱塞缸、油道、连接杆通过孔和约束滑道。3.如权利要求1所述的一种轴向单缸氢燃料约束活塞液压发动机，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁力群，张铁柱，王毅，赵静，杨彬彬，宋雅婷，李琳，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：