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三缸内燃式水泵的功率流动研究 王晓静，张铁柱，赵红 青岛大学机电工程学院，青岛 (266071 ） E-mail：wangxiaojing82@126.com 摘 要：本文对三缸内燃式水泵中的动力活塞、水泵、曲轴及飞轮进行了功率分析，给出了 特定工况下曲轴在一个工作循环中的真实运动规律并应用MATLAB 软件对其工作过程进行仿 真计算，分析了三缸内燃式水泵中的功率流动,为其应用和推广提供理论依据。 关键词：三缸内燃式水泵，仿真计算，功率流动 中图分类号：TK4 1. 引言 三缸内燃式水泵(three-cylinder Internal Combustion Water Pump，简称ICWP)是利用液压自 由活塞发动机HFPE （Hydraulic Free Piston Engine ）依靠活塞直线往复运动将燃料燃烧产生的 热能直接转换成流体压力能的原理，同时吸收传统活塞式内燃机活塞运动受曲柄连杆机构约 束，容易实现工作协调、启动、附属系统驱动等优点，将发动机与柱塞式水泵的结构原理和 技术特点融会一体形成的一种易于产业化的新型动力装置。三缸内燃式水泵克服了传统的内 燃机—水泵组合系统结构复杂、有效功率低等弊端，吸收了HFPE 利用活塞往复运动直接进行 能量转换的优点，保留了传统发动机技术成熟、工作可靠的特点[1] 。 2. 工作原理 内燃式压气机的结构如图1 所示，。用一个联接杆将动力活塞、液压柱塞塞和导向滑块联 接在一起。在动力室中动力活塞下行时带动液压柱塞实现排水动作，上行时带动液压柱塞实 现吸水动作，动力活塞在完成吸气——压缩——膨胀——排气这一个工作循环时带动液压柱 塞完成吸水－排水－吸水－排水两个工作循环。曲柄连杆机构驱动曲轴转动并带动飞轮蓄能 为回程提供能量。 7 8 6 A 5 9 4 10 3 11 2 1 12 图1 内燃式水泵结构原理图 1-连杆；2-导向滑块；3-联接杆；4-进水口；5-液压柱塞；6-连接板；7-动力活塞；8-第一工作室； 9-第二工作室；10-出水口；11-第三工作室；12-曲轴； A-分流点 - 1 - 3. 内燃式水泵主要部分功率分析 3.1 活塞输出功率 气缸内活塞的功率主要来自活塞两侧气体的压力。对于动力活塞，在第一工作室内的吸 p v ni 气和排气压力可认为等于大气压（约为 0.1Mpa ），可用函数Pi