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
15KW～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。