一种铰接约束活塞式发动机

1.本发明提供一种铰接约束活塞式液压发动机，属于复合能源动力技术领域。


背景技术：

2.行走机械传统的液压传动系统在非电力驱动下大多采用内燃机驱动液压泵（柱塞泵）提供动力，该方式技术成熟，工作可靠，但是存在能量转化传递环节多，效率低，最优工作特性匹配难度大，系统结构复杂，制造成本高等缺点，基于发动机-柱塞泵的传统机械结构上，我们发明了一种铰接约束活塞式液压发动机，能够简化输出液压能的步骤，利用活塞的往复运动带动柱塞压缩拉伸直接可以对外输出液压能。


技术实现要素：

3.本发明所解决的技术问题：目前市场上汽车所用的活塞式发动机，对外只能单一地输出机械能，能量的利用效率过低。
4.本发明的目的在于提供一种铰接约束活塞式发动机，使其能够不只单一地输出机械能，同时可以输出液压能。
5.本发明所解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现。
6.本发明是一种铰接约束活塞式发动机机构，整个结构包括燃烧室、活塞、柱塞、柱塞缸、球头销、曲柄、曲轴、飞轮，传统输出机械能的方式即连杆把活塞往复运动的力传递给曲柄，进而传递给给曲轴并转化为力矩对外输出。
7.本发明输出液压能的工作形式，即活塞在带动竖直连接杆做往复运动时，球头销连接的柱塞随运动压缩或伸长，从而完成吸油与压油，对外循环输出液压能。
8.本发明与现有技术相比，具有如下优点：（1）本铰接约束活塞式液压发动机无需用内燃机带动柱塞泵输出液压能，活塞的往复运动可带动柱塞输出液压能;（2）本铰接约束活塞式液压发动机简化了传统内燃机-柱塞泵输出液压能的结构，也提高了能量利用效率。
附图说明
9.图1是一种铰接约束活塞式发动机整机结构示意图；图2是一种铰接约束活塞式发动机补油装置；图3是一种铰接约束活塞式发动机的能量转换流程图。
具体实施方式
10.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述。
11.参照图1，机构实现输出机械能时，活塞1做功时会产生往复运动，往复运动产生的力会传递给曲柄，再由曲柄传递到曲轴6，最终由曲轴7转化为力矩传递到与之相连的飞轮
8，完成机械能的输出。
12.参照图1，机构实现输出压力能时，活塞1做往复运动时会带动与球头销5连接的柱塞3在柱塞缸里压缩或伸长，当活塞向下运动时，上面两个柱塞缸内的与球头销连接的柱塞会压缩，里面的液压油就会在压力作用下从p口被压出，同时，下面两个柱塞缸内的与球头销连接的柱塞会伸长，外部的液压油就会在压力的作用下将油从t口压入。反之，当活塞向上运动时，上面两个柱塞缸内的柱塞就会伸长，液压油从t口压入，而下面两个柱塞就会压缩，将液压油从p口压出，如此对外实现循环输出压力能。
13.参照图2，补油装置在工作时，我们通常会设置一个额定压力值，当外界压力高于此值时，先导顺序阀1打开，柱塞泵7就会压油流进蓄压腔2内，到达一定值后，下方的卸荷阀3会打开，液压油流入油缸4内，当外界压力值较低时，直流二位二通电磁换向阀5接通向右移动，蓄压腔内的液压油就可以供给外面，在两条油路上都装有单向阀6以防止液压油倒流。
14.参照图3，机构在进行工作时，会有多种能量参与转换，活塞，利用燃料中的化学能进行做工时，也会受到摩擦和温度的影响转化为机械能之后依次传递给连杆和竖直连接杆，之后一方面通过柱塞转化为液压能输出，一方面经曲柄曲轴转为机械能输出。
15.以上描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，说明书中描述的只是说明本发明结构的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。


技术特征：
1.一种铰接约束活塞式发动机，包括燃烧室、活塞、柱塞、柱塞缸、球头销、曲柄、曲轴、飞轮等结构，柱塞通过球头销固定在竖直的连接杆上，柱塞缸的另一端利用球头销连接在固定支架上，固定支架外接缸体，活塞的往复运动一方面带动柱塞伸长压缩输出液压能，一方面传递给曲轴输出机械能。2.根据权利要求1所述的一种铰接约束活塞式发动机，其铰接结构的特征在于：由杆部和球头两部分组成的轴对称回转体球头销，便于安装，且球形铰接可以消除由于铰接处的表面磨损而产生的间隙，也能满足两铰接件复杂的相对运动。3.根据权利要求1所述的一种铰接约束活塞式发动机，其工作形式为：当活塞带动竖直连接杆向下运动时，球头销连接的上面两个柱塞缸内的柱塞也会随之向下压缩，缸内的液压油从p口压出，同时下面两个柱塞缸内的柱塞会伸长，液压油就会从t口被压入下面两个柱塞缸内，反之活塞向上运动，上下两组柱塞缸的工作状态相反，如此对外循环输出液压能，且位于p口上方的补油装置在活塞运动至上下止点时起到稳压作用，活塞传递到曲轴的力转化为力矩对外输出机械能。

技术总结
本发明提供一种同时输出机械能与液压能的铰接约束活塞式液压发动机，主要包括了燃烧室、活塞、柱塞、柱塞缸、球头销、曲柄、曲轴、飞轮等结构，在连杆与曲柄之间接入四个由球头销铰接的柱塞缸，球头销分别固定在竖直的连接杆与中间的固定支架上，固定支架外连接缸体，活塞做往复运动带动上下两组柱塞分别压缩与伸长，完成吸油与压油，对外循环输出液压能；同时，活塞运动产生的力传递到曲柄上，由曲柄传递给曲轴并转化为力矩对外输出，实现发动机对外同时输出机械能与液压能的功能。输出机械能与液压能的功能。输出机械能与液压能的功能。


技术研发人员：鲁力群 孙萌 张铁柱 赵静 柏鑫 宋雅婷 杨彬彬
受保护的技术使用者：山东理工大学
技术研发日：2022.03.09
技术公布日：2022/6/16