[发明专利]液压内燃机

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年10月12日提交的美国临时专利申请No.61/250784，2010年1月26日提交的美国临时专利申请No.61/298479，2010年2月1日提交的美国临时专利申请No.61/300403和2010年4月5日提交的美国临时专利申请No.61/320943的优先权。

发明背景

技术领域

本发明涉及自由活塞发动机和用于它的动力传动系的领域。

背景技术

内燃机是通过燃烧用来将化学能转变为机械能的有用的装置。典型的内燃机通过使用受限制的燃烧产生的压力在燃烧气体膨胀时向下推动活塞并且利用曲轴将该运动转变为旋转运动，而将诸如汽油或柴油的石化燃料中的能量转变为旋转机械能。然而，活塞和曲轴机构的使用在发动机的操作中引入许多约束，这限制了可以从燃烧过程提取的有用机械能的量。

自由活塞发动机是线性的，在“无曲柄的”内燃机中活塞运动不受曲轴控制，而是通过来自燃烧室气体，回弹装置，和载荷装置的力的相互作用而确定。液压自由活塞发动机使用液压控制系统将燃烧活塞联结到充当载荷和回弹装置的液压缸。这给单元提供了操作灵活性。虽然现有技术中的液压自由活塞发动机的形式已经实现良好的操作灵活性，但希望提供一种具有更大操作灵活性和能量效率的液压自由活塞发动机。

附图说明

图1是根据本发明的发动机的一个汽缸的示意图。

图2示意性地示出可用于本发明的实施例的自由活塞位置传感系统。

图3是本发明的另一可能的一般实施方式的示意图。

图4是使用本发明的示例性车辆动力系统的方块图。

图5示出根据本发明的自由活塞发动机的四冲程运转周期。

图6是根据本发明的另一示例性自由活塞发动机/动力传动系的示意图。

图7是根据本发明的又一示例性自由活塞发动机/动力传动系的示意图。

图8以更多的物理实现显示图4的电动机-发电机。

图9是体现本发明的发动机的横截面。

图10是体现本发明的燃烧汽缸和液压组件的图示视图。

图11是图10的装置的图示视图，燃烧汽缸被移除以显示燃烧活塞。

图12是图10的装置中的燃烧活塞和液压柱塞的平面图。

图13是图10的装置沿截线13-13截取的剖视图。

图14是体现本发明的另一燃烧汽缸和液压组件的图示视图。

图15是图14的装置沿截线15-15截取的剖视图。

图16是图14的装置中的燃烧活塞和液压柱塞的平面图。

图17是根据本发明可以使用的阀和控制系统的示意图。

图18是根据本发明的可用于动力传动系的阀和控制系统的示意图。

图19是根据本发明的用于多汽缸发动机的示例性总控制系统的示意性方块图。

具体实施方式

这里公开的是自由活塞式液压内燃机，该自由活塞式液压内燃机具有完全可变的电子控制的液压阀门驱动（hydraulic valve actuation），高压电子控制的燃料喷射，和可与其一起使用的动力传动系。在下面的描述中，通过一个实施例公开了本发明的某些方面，该公开包括了将这些方面应用到其他实施例中的可能性。

图1中示意性地示出根据本发明的发动机的一个汽缸。发动机中的两个主要子组件（subassembly）包括汽缸盖组件和具有液压阀的活塞/柱塞组件。它们彼此相对独立并且将被分开描述。

在这个实施例中，汽缸盖组件包括使用增强型燃料喷射器的高压电子控制的燃料喷射器44，和美国专利No.6739293的通用型液压阀门驱动系统46。

活塞/柱塞组件取代传统发动机的活塞/连接杆/曲轴组件，并且将燃烧期间释放的化学能转换为液压能。通过适当定时的打开和关闭电致动的液压控制阀，利用将液压流体从低压容器有效地泵送到高压蓄能器（high pressure accumulator）中以实现这种能量的转换。