[实用新型]高能效转换无曲轴内燃发动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种往复式内燃发动机，尤其是一种高能效转换无曲轴内燃发动机。

背景技术

传统的曲柄连杆发动机(传统机)虽然已成为高端主要动力设备运转百年。但能量转换效率低、不尽人意。

传统机混合气在缸内燃烧释放的能量(总能)经冷却(热损)、排气(残压，残热，残气的排放即残损)及内部损耗(内损)损失约70％(能损)。其余部分转变成压力能推动活塞运动(总机械能)，机械能转换效率约为30％(总机械能/总能)。这部分机械能再经“直线变圆”运动转换得到轴能，由于扭力在转换过程中产生了相移，如图1，P₀为活塞正压力，P₂为轴扭力，α₁、α₂为传力相移角，e为啮合点，则P₀与P₂的关系为P₂＝P₀cosα₁cosα₂，由于α₁、α₂为非零值，故P₂＜P₀。由此出现了转换能量丢失，使得到的轴能远小于总机械能，由于包括前述热损、残损、内损在内的能损尽管较大(损失约70％)、但由于这部分能损属于内燃发动机工作过程所固有的，虽然也可以通过改进一些具体结构，降低该部分能损，但降幅有限。而试图通过降低“直线变圆”转换能量丢失的方案到目前为止，还未发现有切实可行的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于立足于克服传统机“直线变圆”运动所产生的总机械能转换低的现状，从而提供一种高能效转换无曲轴内燃发动机。

本实用新型的技术方案是：该高能效转换无曲轴内燃发动机，包括气缸、置于气缸内的活塞、及连接活塞的传动机构，其特征在于，所述的传动机构包括，一端与活塞连接另一端与传动圈活动连接的推杆、所述的传动圈为呈跑道型的环形内齿圈，传动圈连接一状态保持装置并由该状态保持装置使得传动圈的平移轨迹也呈跑道型，动力输出主轴的主轴齿轮位于传动圈内并与其啮合。

在本高能效转换无曲轴内燃发动机中，所述的传动圈保持装置为一端固定在传动圈上，而另一端活动插接在固定件的环形限位槽中，该环形限位槽与传动圈平移轨迹吻合。

在本高能效转换无曲轴内燃发动机中，所述的传动机构中，推杆一端与活塞活动连接另一端与传动圈活动连接。或者，推杆一端与活塞刚性连接另一端与传动圈活动连接。

在本高能效转换无曲轴内燃发动机中，所述的传动机构中，传动圈与推杆的连接端设有垂直于推杆轴线的开口滑槽，推杆的该端设有垂直于推杆轴线的推杆滑块，所述的推杆滑块限位于开口滑槽内。

在本高能效转换无曲轴内燃发动机中，呈跑道型的传动圈由与活塞轴线平行的两条直边及另外两个半圆边围成。

或者，呈跑道型的传动圈由与活塞轴线平行的两条直边及与活塞轴线垂直的另外两条直边围成方框形内齿圈，方框形内齿圈的四个角设有圆弧。

或者，呈跑道型的传动圈为圆形内齿圈。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型可消除转损提高能效。如图2，本实用新型的理想工作状态。与图1相比，传力相移角均为零，则P₀与P₂的关系为P₂＝P₀cosα₁cosα₂＝P₀，故轴能＝总机械能，明显消除转损提高能效。

2、本实用新型由于设置了动态平移的传动圈，且主轴齿轮位于传动圈内并与其啮合；这一结构使得本实用新型发动机基本接近理想的工作状态。

3、主要性能比较。

作功行程传力分布比较(表1)

表1两机种传力比的比较

三个机种主要性能比较(表2)

表2三种机型主要性能比较(旋转机—旋转活塞发动机)

附图说明

图1为传统机矢量图；

图2为本实用新型矢量图；

图3为本实用新型第一实施例结构原理图；

图4为本实用新型第一实施例工作动态原理图；

图5为本实用新型第二实施例原理图；

图6为本实用新型第三实施例原理图；

图7为本实用新型第四实施例原理图；

具体实施方式

如图3，该高能效转换无曲轴内燃发动机，包括气缸5、置于气缸内的活塞4、及连接活塞的传动机构等部分对传统内燃机的改进。