液压自由活塞发动机

液压自由活塞发动机

把传统的曲柄连杆机构用刚性连接代替，从结构上可看成由内燃机和液压泵两部分组成。由帕斯卡原理可知，要产生高压必然大的为内燃机活塞，小的为液压泵柱塞。常见的有三种类型，见图2。

图1 图2

（1）单活塞式（single piston）见图2（a、b、c）是指HFPE拥有一个动力室和一个液压柱塞组件，只能产生一个作用（single acting）。

（2）双活塞式（dual piston）见图2（d、e）是指HFPE拥有两个动力室和一个液压柱塞组件，能产生两个作用（double acting）。

（3）对置活塞式（oppose piston）见图2（f、g）是指HFPE拥有一个动力室和两个液压柱塞组件，并且两活塞组件镜像布置，且有向内作用（inward acting）和向外作用（outward acting）两种。

基本原理活塞做往复直线运动，其工作原理见图3，（为荷兰Innas BV公司研发）。往复循环开始时，内燃机活塞处于最右端即底部下止点，电控系统使电磁阀得电，蓄能器中的高压油流入回复腔，推动活塞和柱塞往左运动，同时内燃活塞腔的空气被压缩，液压油吸入柱塞腔。当内燃机活塞到达上止点时，燃油喷射并点燃，高压气体推动活塞往右运动，柱塞将高压油通过单向阀压入高压侧，同时燃烧废气被扫出缸体，活塞运动到下止点，等待电磁阀打开进入下一循环，如此反复。

图3

基本特点大的内燃机活塞和小的液压柱塞是刚性连接的，省去了曲柄连杆机构和液压柱塞泵中的斜盘机构，故而得名“自由活塞”。与传统的发动机相比有许多新特点：

(1)结构简单、零件数目少、质量轻；没有飞轮，选用2冲程发动机；单组元功率可为

15K W～30KW。

(2)活塞与缸体间无侧向力作用，磨损小；压缩比可变；活塞只做往复直线运动，发动

机起停较容易;控制系统复杂。

(3)经济性好、燃料使用范围广，甚至可用重质低质燃料；效率高，总效率可达40%（能

量链短）；排放低。在对压缩比精确控制（误差为±2%）时，NOx排放为7～8gr/KWh；

煤烟排放FSN(filter soot number)为0.5～1.0；没有飞轮作用，熄火现象较严重；

为使效率最大和控制更简单，最适合常压变流量液压系统。