[发明专利]双组元液压自由活塞发动机

说明书

技术领域

本发明涉及活塞式发动机，尤其是涉及一种双组元液压自由活塞发动机。

背景技术

由于全球性的能源危机以及环保意识的加强，对发动机的环保和节能的要求越来越迫切，液压自由活塞发动机不仅是行走机械有希望的动力之星，而且是推动现代液压技术发展的强劲动力。燃料的选择以及如何突破液压自由活塞发动机需要精确设计的压缩冲程和压缩比精确控制的限制成为目前研究的重点。

对于液压自由活塞发动机的研发主要集中在自由活塞组件的结构以及燃料的选择上。

从活塞组件及动力腔的数目和压缩冲程实现方式分：液压自由活塞发动机可分为单活塞、对置活塞及双活塞。单活塞式需单独的回复系统，存在振动问题，直流扫气需专门阀系配合，目前所研制的样机可在液压叉车进行示范性应用；对置活塞式也需要单独的回复系统，并且结构复杂，难于实现两对置活塞运动的精确同步控制，目前尚处于实验室研究和样机试制阶段；双活塞式难以实现压缩比的精确控制，同样存在振动问题，流量调节较困难，扫气时间短，直流扫气需专门阀系，目前也是处于实验室研究和样机试制阶段。但是由于其功率密度最大，并且不需独立的回复系统，因此双活塞式液压自由活塞发动机成为目前研究的热点。目前的液压自由活塞发动机主要是基于内燃式工作方式，需要单独的点火系统，并且对压缩比和压缩冲程要求严格，成为制约其发展的瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双组元液压自由活塞发动机，该发动机采用航空单组元推进剂作为氧化剂，以高能矿物燃料作为燃烧剂，组成双组元驱动能源；利用单组元推进剂催化分解产生的高温和氧气来引燃矿物燃料；由于利用的催化分解反应，因此不需要对压缩比进行精确的控制，无需点火和起动装置。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

包括第一气缸经液压泵腔与第二气缸连接，连接活塞杆中一端的第一动力活塞、中部的泵活塞和另一端的第二动力活塞，分别装在第一气缸、液压泵腔和第二气缸内，泵活塞上接有配流单向阀组，配流单向阀组的一端经高压蓄能器接负载的一端，配流单向阀组的另一端经低压蓄能器接负载的另一端；氧化剂罐出口分两路，一路经第一氧化剂控制阀接第一气缸的进气口，另一路经第二氧化剂控制阀接第二气缸的进气口；燃烧剂罐出口分两路，一路经第一燃烧剂控制阀接第一气缸的进气口，另一路经第二燃烧剂控制阀接第二气缸的进气口；微机控制单元分别与第一燃烧剂控制阀、第二燃烧剂控制阀、第一氧化剂控制阀和第二氧化剂控制阀电连接。

它使用航空单组元推进剂+高能矿物燃料，并在燃料中溶有催化剂。当在电控单元的控制下，氧化剂和燃料混合后，燃料中的催化剂催化分解单组元推进剂，使其分解产生高温，并释放出氧气，在高温和氧气的条件下，矿物燃料被引燃，释放出巨大能量，推动活塞组件运动，对外输出液压能。由于燃料的点火是通过单组元燃料催化分解引燃的，因此不需要点火和起动装置，也不需要对活塞组件的行程作严格的控制，因此结构和控制系统简单，系统不会出现缺火现象，能够可靠运行。

本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：无需压缩冲程和点火及起动装置，使得其结构更为简单；无需怠速，可产生离散的发动机冲程，适应于变负载场合；不依赖氧化剂，使用范围广；无需压缩比的精确控制，系统可靠性高。

附图说明

附图是双组元液压自由活塞发动机结构原理图。

图中：1.氧化剂罐，2.燃烧剂罐，3、3′.燃烧剂控制阀，4、4′.进气口，5、5′.气缸，6、6′.动力活塞，7、7′.液压泵腔，8.配流单向阀组，9.泵体，10.高压蓄能器，11.负载，12.低压蓄能器，13.泵活塞，14.连接活塞杆，15、15′.排气口，16、16′.氧化剂控制阀，17.微机控制单元。

具体实施方式