圖1所示為某一裝載機采用的活塞式內燃機-柱塞泵組合系統，該系統由一臺多缸活塞式內燃機和油泵通過功率分流和中間連接組合而成，首先通過活塞式內燃機的活塞-氣缸部分將燃料熱能轉換為活塞的往復直線機械動力，再由曲柄-連桿機構部分將活塞的往復直線機械動力轉換為曲軸的旋轉機械動力，而后該旋轉機械動力經過功率分流裝置分為兩路，一路直接為需要機械動力的應用系統(變速箱、驅動橋)提供機械動力，另一路通過中間環節如齒輪傳動、聯軸器等，進行機械運動及動力參數的變換，繼而經過柱塞式油泵的曲柄-連桿機構或斜盤-滑靴機構等將旋轉機械動力轉換還原為壓油柱塞的往復直線機械動力，{zh1}通過柱塞式油泵的柱塞-缸體部分和配流機構將該往復直線機械動力轉換為油壓動力，提供給應用系統(如工作裝置)。

活塞式內燃機-柱塞泵組合系統雖然可以將熱能轉換輸出為機械-液壓雙元動力，或機械、液壓兩種動力之一，但http://gygpump01.cn.qiyeku.com總結發動機驅動柱塞式水泵系統存在以下問題:

(1)系統能量轉換、傳遞路線長，機械效率低，能源浪費嚴重。

(2)系統的燃油消耗率、有效熱效率、有效功率、運轉不均勻度、輸出的流量和壓力等性能指標不盡如人意，有著非常大的改進潛力。

(3)系統結構復雜、零件多、笨重，生產及使用成本高，污染嚴重；

(4)最為嚴重的是多個獨立單元的組合存在一定程度的匹配不合理、工作不協調等問題。

HFPE將燃料燃燒產生的熱能直接轉化為流體壓力能，集成了現代液壓技術、微電子技術、控制技術及內燃機技術等，被認為是21世紀有希望的動力之星，是液壓技術發展的主要方向，在國內外受到了廣泛的關注。HFPE的基本思想是：在傳統內燃機驅動變量液壓泵的靜液復合驅動系統中，省去內燃機中將活塞的往復運動轉化為旋轉運動的曲軸組件及變量液壓泵(柱塞泵)中將旋轉運動轉化為液壓泵活塞往復運動的旋轉斜盤組件，而直接將內燃機的活塞與液壓泵的活塞剛性連接，直接將熱能轉換為流體壓力能，并即時輸出。這樣既縮短了傳動鏈，又省去了不同運動形式之間的反復轉換，同時又不喪失液壓復合驅動系統的主要特性。此思路具有創造性意義，在實踐中也取得了許多切實有效的成果。

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。單活塞式只有一個動力活塞且只有一個燃燒室或動力產生室；對置活塞式有一個燃燒室或動力產牛室且有兩個動力活塞；雙活塞式有兩個燃燒室或動力產生室且每個燃燒室中有一個動力活塞。能量轉換工作在含有活塞-柱塞桿的三個工作室中完成。二個工作室空間排列順序不固定。{dy}工作室為燃燒室或動力腔，實現燃料熱能向活塞-柱塞桿機械能（力-直線速度）的轉化工作，能量轉化機理基本與傳統二沖程內燃機相同；第二工作室為回復腔，實現活塞-柱塞桿回程工作。第三工作室為有效動力輸出室，即http://gygpump01.cn.qiyeku.com的泵腔，實現活塞-柱塞桿機械能（力-直線速度）向流體壓力能的能量轉換工作，第三工作室基本與柱塞泵工作機理相同。

HFPE主要優點有：

(1)無曲柄連桿機構約束，相對自由，一般兩個沖程完成一個工作循環；沒有飛輪，零件數量少，體積小，重量輕；

(2)活塞與缸體間無側向力作用，摩擦、磨損小，機械效率高；

(3)動力裝置內部及其應用系統能量轉換與傳遞環節簡短，能量轉化、轉換、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、無固定行程；

(3)附屬系統驅動困難，難以實現定時、協調工作，多缸工作更是如此；

(4)一個工作循環只能在兩個沖程內完成；

(5)輸出動力僅為流體動力；

(6)啟動系統難以解決；

(7)技術實現難度大。

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