水动力往复式超高压发动机及其运行方法与流程

本发明涉及汽车发动机技术领域，具体而言，涉及水动力往复式超高压发动机及其运行方法。

背景技术

现有发动机多为以汽油或柴油为燃料的内燃机，近几年也出现了一些以蓄电池为能量来源的电动汽车。众所周知，内燃机依赖汽油或柴油燃烧做功产生动力，而汽油或柴油是由石油提炼的，石油作为一种不可再生能源，终有一天会用尽。另外，燃烧带来的一氧化碳，氮氧化物等有害气体时刻威胁着人类的健康。燃烧同时会产生大量的二氧化碳，二氧化碳作为一种温室气体对全球变暖产生着广泛而深远的影响。想要减缓或是阻止气候变化带来的一系列生态灾难，我们必须控制和减少二氧化碳的排放。在这样的背景下，一些公司开发了电动汽车，但是也存在着一些比较突出的问题，如效率低，续航不足，电池易老化、废弃之后埋于土壤、雨水渗透，造成生态环境严重污染等。

技术实现要素：

为了解决内燃机采用不可再生能源，污染较大，而采用蓄电池为能量来源的一般电动汽车效率较低，续航不足，电池容易老化的问题，提供水动力往复式超高压发动机及其运行方法。

水动力往复式超高压发动机，包括水箱、超高压泵、辅助超高压泵、超高压共轨管、超高压储能器、缸盖、发动机体、起动机和电瓶，所述水箱通过水路连接超高压泵和辅助超高压泵，所述超高压泵和辅助超高压泵通过水路连接超高压共轨管，所述超高压共轨管通过水路依次连接超高压储能器、缸盖和发动机体，所述缸盖通过回水管水路连接水箱，所述起动机驱动连接发动机体，超高压泵、辅助超高压泵均电性连接电瓶。

进一步地，所述发动机体包括缸体，所述缸体上安装有飞轮，所述飞轮驱动连接起动机，飞轮其中心与设置在缸体内部的曲轴固定连接，所述曲轴上对应超高压储能器连接有活塞。

进一步地，所述活塞和超高压储能器的数量均为四。

进一步地，所述超高压储能器与缸盖之间的水路上依次设置有超高压电磁阀和超高压喷嘴。

进一步地，所述超高压共轨管上设置有压差传感器。

进一步地，所述发动机体上设置有转速探头。

进一步地，所述超高压泵、辅助超高压泵、起动机、超高压电磁阀、压差传感器和转速探头均电性连接有ecu控制系统。

一种上述水动力往复式超高压发动机的运行方法，包括以下步骤：

s1：利用电瓶中存储的电能启动辅助超高压泵，从水箱中抽水使超高压共轨管和超高压储能器中充入水分并加压，期间压差传感器持续检测超高压共轨管中的压力变化；

s2：压差传感器检测到超高压共轨管的压力达到额定值后，起动机启动，带动发动机体运行，由转速探头检测到发动机体运行后，超高压泵启动，辅助超高压泵停止，电瓶回收发动机体运行时产生的电能，同时对超高压泵2输出电能，使超高压泵不断运行；

s3：当压差传感器检测到超高压共轨管内的压力小于额定值时，ecu控制系统使辅助超高压泵在超高压泵启动的同时启动，对超高压共轨管进行加压，待超高压共轨管内的压力达到额定值后，辅助超高压泵停止。

进一步地，所述活塞的数量为四，所述发动机体的运行包括以下步骤：

e1：发动机体两侧的两个超高压电磁阀同时打开，超高压喷嘴喷出水流使发动机体两侧的两个活塞下降；

e2：发动机体中央的两个超高压电磁阀同时打开，发动机体中央的两个活塞下降；发动机体两侧的两个活塞上升，使其中的水流经缸盖和回水管回到水箱中循环；

e3：重复步骤e1，发动机体中央的两个活塞上升，使其中的水流经缸盖和回水管回到水箱中循环；随后重复步骤e2。

进一步地，所述压差传感器的压力额定值为40mpa。

本发明的优点在于：

1、采用水流冲击驱动发动机体运行，代替了燃料燃烧，环保无污染。

2、独特的运行设计效率高，稳定性好，动力输出较强且稳定。

3、水流循环使用，运行时结构整体温度较低，能量损耗较少，可有效减少热污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为水动力往复式超高压发动机的结构示意图；

图2为发动机体的内部结构图；

图3为水动力往复式超高压发动机的俯视图。

附图标识：

1-水箱，2-超高压泵，3-辅助超高压泵，4-超高压共轨管，5-超高压储能器，6-缸盖，71-缸体，72-飞轮，73-曲轴，74-活塞，8-起动机，9-电瓶，10-回水管，11-超高压电磁阀，12-超高压喷嘴，13-压差传感器，14-转速探头，15-ecu控制系统。

具体实施方式

为了解决一般的教育机器人的按键功能单一，自定义支持度不高，无法通过编程自由设定功能的问题，提供水动力往复式超高压发动机及其运行方法。

使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如1-3图所示，本实施例提供水动力往复式超高压发动机，包括水箱1、超高压泵2、辅助超高压泵3、超高压共轨管4、超高压储能器5、缸盖6、发动机体、起动机8和电瓶9，所述水箱1通过水路连接超高压泵2和辅助超高压泵3，所述超高压泵2和辅助超高压泵3通过水路连接超高压共轨管4，所述超高压共轨管4通过水路依次连接超高压储能器5、缸盖6和发动机体，所述缸盖6通过回水管10水路连接水箱1，所述起动机8驱动连接发动机体，超高压泵2、辅助超高压泵3均电性连接电瓶9。由于发动机体连接有变速箱和汽车发电机(常见于目前的车辆设计，图中未示出)，而汽车发电机电性连接电瓶9，动力除了经变速箱输出供汽车行驶使用外，多余的动力经汽车发电机回收转化为电能输入电瓶9储存，有效降低了能量损耗，可减小电瓶9的体积。

所述发动机体包括缸体71，所述缸体71上安装有飞轮72，所述飞轮72驱动连接起动机8，飞轮72其中心与设置在缸体71内部的曲轴73固定连接，所述曲轴73上对应超高压储能器5连接有活塞74。

所述活塞74和超高压储能器5的数量均为四。即发动机体为四缸设计，可保证动力充足平顺，同时发动机体的体积控制在合适范围。

所述超高压储能器5与缸盖6之间的水路上依次设置有超高压电磁阀11和超高压喷嘴12。超高压电磁阀11与控制装置连接，在适当的时候打开使超高压储能器5中储存的高压水流喷出。超高压喷嘴12对水流具有约束作用，可保证水流冲击效果。

所述超高压共轨管4上设置有压差传感器13。压差传感器13用于检测超高压共轨管4中的水压力。

所述发动机体上设置有转速探头14。转速探头14可检测曲轴73的旋转速度。

所述超高压泵2、辅助超高压泵3、起动机8、超高压电磁阀11、压差传感器13和转速探头14均电性连接有ecu控制系统15。ecu控制系统15采用现有车辆广泛采用的ecu即可，一般采用飞思卡尔公司的单片机作为主控芯片。可根据压差触感器13和转速探头14的检测信息对超高压泵2、辅助超高压泵3、起动机8和超高压电磁阀11进行自动控制。

一种上述水动力往复式超高压发动机的运行方法，包括以下步骤：

s1：利用电瓶9中存储的电能启动辅助超高压泵2，从水箱1中抽水使超高压共轨管4和超高压储能器5中充入水分并加压，期间压差传感器13持续检测超高压共轨管4中的压力变化；

s2：压差传感器13检测到超高压共轨管4的压力达到额定值后，起动机8启动，带动发动机体运行，由转速探头14检测到发动机体运行后，超高压泵2启动，辅助超高压泵3停止，电瓶9回收发动机体运行时产生的电能，同时对超高压泵2输出电能，使超高压泵2不断运行；

s3：当压差传感器13检测到超高压共轨管4内的压力小于额定值时，ecu控制系统15使辅助超高压泵3在超高压泵2启动的同时启动，对超高压共轨管4进行加压，待超高压共轨管4内的压力达到额定值后，辅助超高压泵3停止。

优选地，所述活塞74的数量为四，所述发动机体的运行包括以下步骤：

e1：发动机体两侧的两个超高压电磁阀11同时打开，超高压喷嘴12喷出水流使发动机体两侧的两个活塞74下降；

e2：发动机体中央的两个超高压电磁阀11同时打开，发动机体中央的两个活塞74下降；发动机体两侧的两个活塞74上升，使其中的水流经缸盖6和回水管10回到水箱1中循环；

e3：重复步骤e1，发动机体中央的两个活塞74上升，使其中的水流经缸盖6和回水管10回到水箱1中循环；随后重复步骤e2。

通过上述发动机体的运行步骤可知，在本实施例中，发动机体为四缸二冲程设计。本实施例采用水流冲击驱动，没有四缸二冲程内燃机的燃油燃烧不充分、润滑油损耗大、零件容易损耗的缺点，又保留了二冲程发动机扭矩较均匀，动力几乎是四冲程的两倍的优点。

所述压差传感器13的压力额定值为40mpa。当压力为40mpa时，可提供足够的水流冲击力，同时目前的工艺条件可较容易地制造出可承受该压力值的构件，便于普及应用。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。