[发明专利]一种自吸式液压自由活塞直线发动机

权利要求书

1.一种自吸式液压自由活塞直线发动机，其特征在于，包括：气缸体(2)、活塞组件、低压蓄能器(11)、高压蓄能器(12)、压力油箱(13)、气动控制阀(14)和喷油器(20)；

所述活塞组件包括气缸活塞(3)、泵活塞(6)和压缩活塞(18)；所述气缸活塞(3)为圆盘形结构，所述泵活塞(6)为两端均开口的中空的柱形结构，通过连接筒与气缸活塞(3)同轴固接；所述压缩活塞(18)位于泵活塞(6)内部，通过连接柱与气缸活塞(3)同轴固接；

所述气缸体(2)内部通过隔离板隔离为两个腔室，在其中一个腔室内，同轴固定有两个套装在一起安装筒，令其中直径较大的安装筒为安装筒B，直径较小的安装筒为安装筒A；两个安装筒之间所形成的环形空腔的厚度与所述泵活塞(6)的厚度一致，安装筒A的内径与所述压缩活塞(18)的直径一致；活塞组件安装完成后，所述泵活塞(6)位于两个安装筒之间的环形空腔内，所述压缩活塞(18)位于安装筒A内；由此所述泵活塞(6)端部与环形空腔内底面形成泵腔(7)，所述压缩活塞(18)端部与安装筒A内底面之间形成压缩腔(17)；所述安装筒A和与压缩活塞(18)相连的连接柱之间的环形腔体为启动腔(21)，所述连接筒上加工有与启动腔(21)贯通的启动油道(19)；

与泵活塞(6)相连的连接筒以及与压缩活塞(18)相连的连接柱穿过所述隔离板，使气缸活塞(3)位于气缸体(2)的另一个腔室内，由此所述气缸活塞(3)与隔离板之间形成扫气室(4)，与气缸体(2)内底面之间形成密闭的气体腔，所述扫气室(4)的直径大于气体腔的直径；在所述气缸体(2)上设置有与所述气体腔连通的气门(1)和喷油器(20)；在所述隔离板上设置有气孔，该气孔通过设置有进气单向阀(5)的管路与气缸体的外界贯通；

所述低压蓄能器(11)分别通过两个油路与设置在安装筒B圆周面上的低压油口(22)相连，其中一个油路上设置有低压出油阀(10)，另一个油路上设置有低压进油阀(9)；所述高压蓄能器(12)通过两个油路分别与泵腔(7)和压缩腔(17)连通，在与所述泵腔(7)连通的油路上设置有高压出油阀(8)，与所述压缩腔(17)连通的油路上设置有循环出油阀(16)；所述压力油箱(13)通过设置有自吸进油阀(15)的油路与泵腔(7)连通；

所述高压蓄能器(12)和压力油箱(13)分别与气动控制阀(14)相连，所述气动控制阀(14)为两位三通电磁阀；当其位于上位时，所述高压蓄能器(12)通过油路与压缩腔(17)连通，压力油箱(13)通过油路与启动油道(19)连通；当其位于下位时，所述压力油箱(13)通过一条油路与泵腔(7)连通，通过另一条油路与压缩腔(17)连通，所述高压蓄能器(12)通过油路与启动油道(19)连通。

2.如权利要求1所述的自吸式液压自由活塞直线发动机，其特征在于，该发动机为二冲程发动机，其一个工作循环包括第一冲程和第二冲程；在所述第一冲程和第二冲程内，所述气动控制阀(14)均位于上位；

第一冲程内，所述活塞组件从下止点位置向上止点位置移动，压缩气体腔内的可燃混合气体；在所述泵活塞(6)移动的过程中，泵腔(7)内形成真空,将低压油吸入泵腔(7)，具体为：初始时，由于所述泵活塞(6)封闭低压油口(22)，只将压力油箱(13)内的液压油经过自吸进油阀(15)吸入泵腔(7)；当所述泵活塞(6)的位置超过低压油口(22)后，所述低压蓄能器(11)内的低压油液经过低压进油阀(9)从低压油口(22)进入泵腔(7)；

第二冲程内，所述活塞组件在所述可燃混合气体燃烧所产生的燃气的作用下从上止点位置向下止点位置移动；在所述泵活塞(6)移动的过程中，当其没有封闭低压油口(22)时，所述泵活塞(6)将泵腔(7)内的油液通过低压出油阀(10)压入低压蓄能器(11)；当其封闭低压油口(22)后，所述泵活塞(6)将泵腔(7)内的油液通过高压出油阀(8)压入高压蓄能器(12)；

所述下止点位置指气缸活塞(3)向隔离板所在端移动至其最大行程处时的位置；此时，所述气体腔和所述扫气室(4)连通，泵活塞(6)封闭低压油口(22)；

所述上止点位置指气缸活塞(3)向远离隔离板的方向移动至其最大行程处时的位置；此时，所述气体腔通过气缸活塞(3)封闭，所述低压蓄能器(11)通过低压油口(22)与泵腔(7)连通。

3.如权利要求1或2所述的自吸式液压自由活塞直线发动机，其特征在于，该发动机工作前，通过启动工况将所述气缸活塞(3)移动至其下止点位置；

所述启动工况为：所述启动控制阀(14)位于下位，所述高压蓄能器(12)将其内部的高压油液通过启动油道(19)注入启动腔(21)，从而推动压缩活塞(18)向远离隔离板的方向移动，直至气缸活塞(3)移动至其下止点位置；在移动过程中，所述泵活塞(6)将泵腔(7)内的油液通过低压出油阀(10)压入低压蓄能器(11)中；所述压缩活塞(18)将压缩腔(17)内的油液通过启动控制阀(14)压入压力油箱(13)。