[发明专利]无曲柄连杆装置的往复活塞式发动机

说明书

技术领域

本发明是往复活塞式燃油、燃气发动机的动力转换机构。

背景技术

目前，广泛使用的往复活塞式燃油、燃气发动机主要由气缸、曲柄连杆机构、配气机构、供油系统、润滑系统、冷却系统等机构组成。发动机的曲柄连杆机构主要完成将发动机活塞的往复直线运动转变成绕主轴的定轴转动。在这种机构中，发动机活塞的运动规律可以写成：y=rcosθ+l2-r2sin2θ]]>，其中r，θ分别代表曲柄的长度和主轴转过的角度，l代表连杆的长度，y代表活塞的运动规律。由表达式可以看出发动机活塞运动规律单一，没能考虑到发动机活塞在做功冲程、排气冲程、吸气冲程和压缩冲程中的不同特点，这与发动机在各个冲程中物理规律不相符合，不能有效地发挥各个冲程的效能。例如，在排气冲程中，活塞到达上死点时仍有一部分废气没有排出去，这一部分废气将与吸入的新鲜空气混合，混合后气体含氧量低，影响燃料的燃烧。在做功冲程中，活塞在上死点位置附近时提供了最大的动力，此时，由于连杆相对于主轴张角较小，由几何关系可知，主轴没有获得最大的力矩。由于张角较小，燃爆提供的动力对主轴产生了较大的径向冲击力，结果是动力输出不平稳、振动及噪声大。

发明内容

1.要解决的技术问题

本发明是针对往复式活塞发动机的曲柄连杆机构中活塞运动规律等问题，提出一种由转子、定子和滑块组成的转换机构取代曲柄连杆机构，通过该机构可将发动机活塞的往复直线运动转换为转子的定轴转动。这种转换机构具有结构简单、发动机活塞的运动规律与发动机四个冲程中的物理规律相符、对主轴的冲击力小、动力输出平稳等特点。

2.技术方案

本发明采用的技术方案是：将动力输出主轴与发动机缸体的轴线平行摆放(与活塞的运动方向一致)；在主轴上安装一个直径较大的转子，转子的柱面高度大于发动机的活塞行程，在转子的柱面上加工出柱面曲线槽；气缸分布在转子的圆周上；增加一个定子，安装在转子的外侧，并固定在发动机壳体上，在定子上加工出一条燕尾槽。连杆的一端与活塞连接，在另一端上安装一个滑块，滑块同时与转子的柱面曲线槽和定子的燕尾槽相配合。当发动机工作时，在连杆的连接下，发动机的活塞、滑块分别在发动机气缸内和定子燕尾槽内作往复直线运动。由于滑块的一部分又安装在转子的柱面曲线槽内，滑块的运动将通过转子的柱面曲线槽，带动主轴转动，或者，转子的转动将通过柱面曲线槽，带动滑块在定子燕尾槽内作往复直线运动，从而带动发动机活塞工作。

类似的结构，当转子半径较大时，也可以将转子做成圆环状，圆环的高度大于发动机活塞的行程，在转子内侧面上加工出柱面曲线槽，发动机分布在圆环的内侧圆周上，定子安装在转子的内侧，也可达到同样的功能。