圖1所示為某一裝載機(jī)采用的活塞式內(nèi)燃機(jī)-柱塞泵組合系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一臺(tái)多缸活塞式內(nèi)燃機(jī)和油泵通過功率分流和中間連接組合而成，首先通過活塞式內(nèi)燃機(jī)的活塞-氣缸部分將燃料熱能轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)直線機(jī)械動(dòng)力，再由曲柄-連桿機(jī)構(gòu)部分將活塞的往復(fù)直線機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)力，而后該旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)力經(jīng)過功率分流裝置分為兩路，一路直接為需要機(jī)械動(dòng)力的應(yīng)用系統(tǒng)(變速箱、驅(qū)動(dòng)橋)提供機(jī)械動(dòng)力，另一路通過中間環(huán)節(jié)如齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器等，進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的變換，繼而經(jīng)過柱塞式油泵的曲柄-連桿機(jī)構(gòu)或斜盤-滑靴機(jī)構(gòu)等將旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)換還原為壓油柱塞的往復(fù)直線機(jī)械動(dòng)力，{zh1}通過柱塞式油泵的柱塞-缸體部分和配流機(jī)構(gòu)將該往復(fù)直線機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)換為油壓動(dòng)力，提供給應(yīng)用系統(tǒng)(如工作裝置)。
活塞式內(nèi)燃機(jī)-柱塞泵組合系統(tǒng)雖然可以將熱能轉(zhuǎn)換輸出為機(jī)械-液壓雙元?jiǎng)恿Γ驒C(jī)械、液壓兩種動(dòng)力之一，但http://gygpump01.cn.qiyeku.com總結(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)柱塞式水泵系統(tǒng)存在以下問題:
(1)系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換、傳遞路線長，機(jī)械效率低，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。
(2)系統(tǒng)的燃油消耗率、有效熱效率、有效功率、運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻度、輸出的流量和壓力等性能指標(biāo)不盡如人意，有著非常大的改進(jìn)潛力。
(3)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件多、笨重，生產(chǎn)及使用成本高，污染嚴(yán)重；
(4)最為嚴(yán)重的是多個(gè)獨(dú)立單元的組合存在一定程度的匹配不合理、工作不協(xié)調(diào)等問題。
HFPE將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能直接轉(zhuǎn)化為流體壓力能，集成了現(xiàn)代液壓技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)及內(nèi)燃機(jī)技術(shù)等，被認(rèn)為是21世紀(jì)有希望的動(dòng)力之星，是液壓技術(shù)發(fā)展的主要方向，在國內(nèi)外受到了廣泛的關(guān)注。HFPE的基本思想是：在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)變量液壓泵的靜液復(fù)合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，省去內(nèi)燃機(jī)中將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的曲軸組件及變量液壓泵(柱塞泵)中將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為液壓泵活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)斜盤組件，而直接將內(nèi)燃機(jī)的活塞與液壓泵的活塞剛性連接，直接將熱能轉(zhuǎn)換為流體壓力能，并即時(shí)輸出。這樣既縮短了傳動(dòng)鏈，又省去了不同運(yùn)動(dòng)形式之間的反復(fù)轉(zhuǎn)換，同時(shí)又不喪失液壓復(fù)合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要特性。此思路具有創(chuàng)造性意義，在實(shí)踐中也取得了許多切實(shí)有效的成果。
HFPE按活塞方式分為單活塞式、對置活塞式和雙活塞式三種類型，如圖2所示。單活塞式只有一個(gè)動(dòng)力活塞且只有一個(gè)燃燒室或動(dòng)力產(chǎn)生室；對置活塞式有一個(gè)燃燒室或動(dòng)力產(chǎn)牛室且有兩個(gè)動(dòng)力活塞；雙活塞式有兩個(gè)燃燒室或動(dòng)力產(chǎn)生室且每個(gè)燃燒室中有一個(gè)動(dòng)力活塞。能量轉(zhuǎn)換工作在含有活塞-柱塞桿的三個(gè)工作室中完成。二個(gè)工作室空間排列順序不固定。{dy}工作室為燃燒室或動(dòng)力腔，實(shí)現(xiàn)燃料熱能向活塞-柱塞桿機(jī)械能（力-直線速度）的轉(zhuǎn)化工作，能量轉(zhuǎn)化機(jī)理基本與傳統(tǒng)二沖程內(nèi)燃機(jī)相同；第二工作室為回復(fù)腔，實(shí)現(xiàn)活塞-柱塞桿回程工作。第三工作室為有效動(dòng)力輸出室，即http://gygpump01.cn.qiyeku.com的泵腔，實(shí)現(xiàn)活塞-柱塞桿機(jī)械能（力-直線速度）向流體壓力能的能量轉(zhuǎn)換工作，第三工作室基本與柱塞泵工作機(jī)理相同。
HFPE主要優(yōu)點(diǎn)有：
(1)無曲柄連桿機(jī)構(gòu)約束，相對自由，一般兩個(gè)沖程完成一個(gè)工作循環(huán)；沒有飛輪，零件數(shù)量少，體積小，重量輕；
(2)活塞與缸體間無側(cè)向力作用，摩擦、磨損小，機(jī)械效率高；
(3)動(dòng)力裝置內(nèi)部及其應(yīng)用系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換與傳遞環(huán)節(jié)簡短，能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)換、傳遞效率高。
但是這種裝置存在以下問題：
(1)回程困難，難以控制；
(2)無固定止點(diǎn)、無固定行程；
(3)附屬系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)困難，難以實(shí)現(xiàn)定時(shí)、協(xié)調(diào)工作，多缸工作更是如此；
(4)一個(gè)工作循環(huán)只能在兩個(gè)沖程內(nèi)完成；
(5)輸出動(dòng)力僅為流體動(dòng)力；
(6)啟動(dòng)系統(tǒng)難以解決；
(7)技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度大。
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