基于內(nèi)燃機(jī)和直線液壓泵的動(dòng)力裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及適用于車輛、工程機(jī)械的動(dòng)力裝置，特別是一種基于內(nèi)燃機(jī)和直線液壓泵的動(dòng)力裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在汽車中廣泛使用的動(dòng)力裝置是傳統(tǒng)的往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其燃料產(chǎn)生的熱能通過(guò)活塞、連桿和曲軸機(jī)構(gòu)向外輸出扭矩，該扭矩再通過(guò)離合器、變速箱、傳動(dòng)軸和減速器傳遞給車輪。此動(dòng)力傳遞方式有其固有問(wèn)題:第一是中間傳遞環(huán)節(jié)多，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械效率低。第二是傳動(dòng)軸和變速箱的布置限制了車輛的通過(guò)性和轉(zhuǎn)向靈活性。
[0003]近20年來(lái)國(guó)內(nèi)外先后開展了液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的研宄，屬于一種新型動(dòng)力，處于技術(shù)探索階段。通過(guò)國(guó)內(nèi)外發(fā)表的研宄成果來(lái)看，液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)部分結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但是液壓部分的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的是液壓能，活塞復(fù)位也必須依靠液壓能，最大的技術(shù)困難在于起動(dòng)過(guò)程。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)活塞的高頻往復(fù)運(yùn)動(dòng)必須依靠液壓系統(tǒng)來(lái)完成。這對(duì)于液壓系統(tǒng)的工作和控制提出來(lái)很高的要求，要求液壓系統(tǒng)的各個(gè)頻率控制閥精密可靠，不但流量要大，而且動(dòng)作頻率還要足夠高，這兩點(diǎn)恰恰是液壓應(yīng)用技術(shù)的兩個(gè)矛盾對(duì)立面，很難協(xié)調(diào)。這是液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)至今還沒(méi)有成功應(yīng)用的主要原因。
[0004]本發(fā)明結(jié)合了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)工作可靠、技術(shù)成熟和直線液壓泵工作效率高的技術(shù)特點(diǎn)，用1/2曲軸代替整根曲軸，同樣依靠飛輪慣性完成活塞回位，改曲軸的扭矩輸出為直線液壓泵的液壓能輸出，相對(duì)液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，液壓系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化，能夠達(dá)到起動(dòng)可靠方便，提高整機(jī)機(jī)械效率的效果；同時(shí)達(dá)到直接輸出液壓能驅(qū)動(dòng)車輪上液壓馬達(dá)，實(shí)現(xiàn)輪邊驅(qū)動(dòng)的目的。目前在國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用。經(jīng)檢索，現(xiàn)在與本發(fā)明類似的自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的專利主要有:
[0005](I)公開號(hào)為CN102400783A的中國(guó)專利:具有兩沖程自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的小型輕量線性發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，該專利公開的自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)與動(dòng)磁式結(jié)構(gòu)結(jié)合為一體，形成具有二沖程自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的小型線性發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。
[0006](2)公開號(hào)為CN102374021A的中國(guó)專利:自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，公開了一種整機(jī)為雙活塞雙燃燒室結(jié)構(gòu)，每個(gè)燃燒室均配有進(jìn)排氣門，輔助機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)比較復(fù)雜。向外輸出的能量為電能。
[0007](3)公開號(hào)為CN 101363397A的中國(guó)專利:一種單活塞式液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，公開了一種直流掃氣二沖程單活塞式液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，將傳統(tǒng)往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)去掉曲軸，將活塞直接與柱塞式液壓泵集成一體，將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤罕玫囊簤耗懿⑾蛲廨敵?。該專利與本發(fā)明的最大不同在于，1.該專利是直流掃氣，需要排氣門和專門的氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致整機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。該專利必須用液壓能推動(dòng)活塞復(fù)位，而且必須用液壓能起動(dòng)，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，控制系統(tǒng)也非常復(fù)雜，起動(dòng)很困難，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)也很困難。
2.因?yàn)闆](méi)有外接的能夠體現(xiàn)活塞運(yùn)動(dòng)位置的運(yùn)動(dòng)件，活塞的上止點(diǎn)位置和噴油或者點(diǎn)火時(shí)刻不容易確定。
[0008](4)公開號(hào)為CN 1957179A的中國(guó)專利:對(duì)置活塞對(duì)置氣缸自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，該專利由一對(duì)內(nèi)外活塞和液壓泵組成，也稱對(duì)置自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。其特點(diǎn)是，由內(nèi)活塞的移動(dòng)完成氣缸內(nèi)的氣體交換，外活塞與液壓泵集成為直線液壓泵。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是內(nèi)外活塞的同步運(yùn)動(dòng)控制起來(lái)比較困難。
[0009](5)公開號(hào)為CN 1261944A的中國(guó)專利:自由活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該專利是一種具有閥門定時(shí)系統(tǒng)的雙對(duì)置活塞自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。需要有專門控制的氣閥機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)氣體的更換。
[0010](6)公開號(hào)為US005473893A的美國(guó)專利:具有液壓?jiǎn)卧淖杂苫钊l(fā)動(dòng)機(jī)，該專利是目前世界上唯一做成樣機(jī)進(jìn)行示范的液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。該專利有8項(xiàng)權(quán)利要求，具備高低壓液壓?jiǎn)卧?。該專利無(wú)法防止活塞工作時(shí)的旋轉(zhuǎn)，也沒(méi)有給出活塞位移的測(cè)量方法。同樣存在起動(dòng)困難的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明目的為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種不需要曲軸扭矩輸出等中間傳遞環(huán)節(jié)，以高壓油的柔性傳動(dòng)取代變速箱和傳動(dòng)軸的剛性機(jī)械傳動(dòng)，具有較高的機(jī)械效率、起動(dòng)容易、連續(xù)工作可靠的基于內(nèi)燃機(jī)和直線液壓泵的動(dòng)力裝置。
[0012]本發(fā)明基于內(nèi)燃機(jī)和直線液壓泵的動(dòng)力裝置，由去掉了氣門配氣機(jī)構(gòu)的單缸二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)和含有直線液壓泵、油泵和液壓馬達(dá)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)兩部分組成，所述的單缸二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，包括:機(jī)體、固連在機(jī)體上的缸蓋、在機(jī)體腔內(nèi)與其滑動(dòng)配合的活塞、固連在活塞上的活塞桿、通過(guò)活塞銷和連桿與活塞桿相鉸連的曲軸、固設(shè)在曲軸主軸頸上的齒輪齒輪飛輪；
[0013]所述的直線液壓泵的液壓柱塞上端與所述的單缸二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞桿相連接，直線液壓泵泵體的下端通過(guò)高壓出油閥與所述的液壓馬達(dá)管路連接；直線液壓泵泵體的底端通過(guò)高壓油止回閥與所述的油泵的輸出端管路連接，油泵的輸入端通過(guò)管路連接一低壓儲(chǔ)油器；直線液壓泵泵體的上端通過(guò)低壓回油閥與所述低壓儲(chǔ)油箱管路連接；在連接直線液壓泵與液壓馬達(dá)的管路上還并連一高壓蓄油器。
[0014]所述的曲軸為只有一個(gè)連桿軸頸和一個(gè)主軸頸的半個(gè)曲軸。
[0015]本發(fā)明動(dòng)力裝置的工作機(jī)理是:
[0016]通過(guò)單缸二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)可燃混合氣在燃燒室內(nèi)著火膨脹推動(dòng)活塞及活塞桿和直線液壓泵的液壓柱塞向下移動(dòng)(膨脹行程)，驅(qū)動(dòng)直線液壓泵輸出高壓油，高壓油通過(guò)高壓出油閥向液壓馬達(dá)輸出而驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓馬達(dá)帶動(dòng)負(fù)載。在齒輪飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性作用下帶動(dòng)曲軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)連桿、活塞桿帶動(dòng)活塞上移(壓縮行程)，從而實(shí)現(xiàn)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:
[0018]a.將二沖程柴油機(jī)與直線液壓泵組合為一體，將傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)由曲軸輸出動(dòng)力改為由液壓馬達(dá)輸出動(dòng)力，減少了動(dòng)力輸出的中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，使得本發(fā)明的熱效率將比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)提高約5%左右。
[0019]b.本發(fā)明的結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)和液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)更簡(jiǎn)單，主要體現(xiàn)在液壓系統(tǒng)有很大簡(jiǎn)化，不需要液壓頻率控制閥等高精密裝置。
[0020]c.本發(fā)明的啟動(dòng)過(guò)程完全與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)相同，可由啟動(dòng)電機(jī)拖動(dòng)或者手搖起動(dòng)，是機(jī)械啟動(dòng)方式，啟動(dòng)可靠。
[0021]d.本發(fā)明