[发明专利]直推式活塞发动机及其应用

说明书

所属技术领域

本发明涉及的是一种直推式活塞发动机及其在运输工具上的应用。

背景技术

目前用于各种运输工具上的发动机，其功率输出几乎均采用旋转轴或旋转轮的方式。车辆通过车轮与地面或轨道之间的滚动摩擦来推动车辆行驶；轮船和飞机通过旋转的叶轮推动流体而前进。这种行进的方式有一个明显的弊端：对于滚动摩擦来说，需要车辆本身有足够的自重；对于旋转的叶轮而言，它在推动流体的同时也在阻挡流体，这意味着有很大一部分能量在做无用功。另外，对于目前广泛使用的以曲柄连杆和曲轴作为功率输出机构的发动机来说，需要将活塞的直线运动转化为旋转运动，不仅使结构复杂，还会造成功率损失，并缩短发动机汽缸及动力传动机构的使用寿命；还有，在滚动摩擦过程中，车轮的空转打滑和摩擦蠕动，也会造成很大的功率损失，想一想数量惊人的轮胎消耗，就会知道这种功率损失有多大。再有，滚动摩擦的作用方式，使得车辆无法在较陡的斜坡上行驶，更不能垂直运行。

对于船和飞机来说，它们靠推可流动的流体前进，与直接推不动的固体前进相比要消耗更多的能量。

发明内容

本发明设计了一种直推式活塞发动机以及各种运输工具。这种直推式活塞发动机用活塞的直线运动直接推动运输工具运行，从而使传统运输工具的上述弊端得以克服。

要使发动机能够推动运输工具运行，就必须使发动机的活塞在做功时通过功率传输机构“顶”在某种相对地面静止的“物体”上。对于传统的车辆来说，这个“物体”就是路面和轨道摩擦面；对于传统的船和飞机而言，这个“物体”就是水和空气。传统的运输工具是通过转动的轮子连续“顶”这些“物体”而运动的。

而这里所发明的直推式活塞发动机及其各种运输工具是通过设在其末端的某种止动构造或构件的活塞，间歇或交替直接去顶某种相对地面静止的“物体”而运行。

我们可以用一个或多个处于同一行程的活塞间歇去“顶”，可使运输工具步进；也可以用多个处于不同行程的活塞交替去“顶”，可使运输工具连续运行。活塞的交替是不间断的。在做功的活塞到达做功终点之前，压缩的活塞便开始做功。

在这里，设在发动机活塞末端的某种构造或构件作为动构件，必须和作为静构件的某种相对地面静止的“物体”结合，组成某种灵活可靠的双向或单向间歇止动机构。这个机构的动作与发动机活塞的动作相配合，并受发动机活塞动作的控制，以保证发动机和整个运输工具的正常运行。

这种直推式活塞发动机与传统发动机的区别主要有两点：一是，它的活塞直接与外界作用而做功；而传统发动机的活塞则通过曲杆、曲柄、曲轴、轮周或叶片与外界作用而做功。二是，它是通过静摩擦或直接顶在外界某种静固的“物体”上而做功；而传统发动机则是通过滚动摩擦或推动流体而做功。

这种直推式活塞发动机的活塞在“压缩”和“排气”行程的动力，来自于活塞做功时被压缩的弹簧或空气，而不是传统的飞轮。

直推式活塞发动机没有凸轮轴，它利用连接在活塞上的机构来控制发动机的点火、配气和上述止动机构的动作和动作顺序。

用直推式发动机所驱动的运输工具与传统运输工具相比，具有以下优点：1、重量轻，材料成本低；2、相对有效载荷大；3、结构简单：它可省去传动系统、刹车装置(双向间歇止动机构可兼作刹车装置)；4、可代替电梯垂直运行；5、可在沙漠、沼泽、浅滩、山坡等船只、车辆难以通行的地方行驶；5、能源利用率高；6、不用造价昂贵的人造路面(包括公路和铁路)，整个运输系统的建造和维护成本很低；7、安全程度高：车不会翻、船不会沉、飞机不会掉。

附图说明

图1描述了沿绳索或杆件运行、并以绳索或杆件作为间歇止动机构的静构件、以“流体加压摩擦制动装置”作为间歇止动机构的动构件、由直推式二冲程活塞发动机所驱动的运输工具的外观立体原理图。图中，1是支撑柱；2时活动支撑架；3是支撑架控制杆，它由承载轴4和恢复弹簧操纵；4是承载轴；5是推动快，它与4之间用轴承连接；6是绷紧的绳索或杆件；7是发动机气缸，它与推动块5相固连；8是活塞，它的回程由汽缸内活塞头部压缩的气体或弹簧提供能量；9是“流体加压摩擦制动装置”，它由摩擦材料、恢复弹簧、液压囊、外钢套以及两端的志向轴承组成，它通过液压软管和单向阀，与发动机气缸的压缩腔相通并与发动机活塞末端相固联；10是运输工具的箱体，它可以被设计成车厢、船舱或机舱。作为机舱，要在它的上面设计机翼。

图2是图1的侧视图。

图3是图2的局部放大图，其中1是气缸缸体；2是活塞端头；3是“流体加压摩擦制动装置”；4是导向直线轴承；5是液压软管。