[实用新型]准自由活塞内燃机

说明书

技术领域

本实用新型涉及内燃机技术领域，尤其涉及一种准自由活塞式内燃机。

背景技术

传统的内燃机，通过活塞-气缸部分组成的燃烧室将燃料燃烧释放的热能转换为活塞的往复直线运动，再由曲轴-连杆机构将活塞的往复直线运动转换为曲轴的旋转运动，至此，机械动力由曲轴输出。

众所周知，内燃机指示功的大小与气缸压力和曲柄连杆机构的力臂系数成正比，若要获得最大指示功，应使气缸最高燃烧压力在最大力臂系数时出现。传统的内燃机，曲轴连杆机构的特点是：在燃烧室内最高燃烧压力时，活塞处于接近上止点位置，此时连杆传递力的方向相对于曲轴旋转中心的力臂很小，造成了能量贬值。

为解决上述问题，很长一段时间以来，本领域的技术人员都在致力于一种新的内燃发电机组的研制，即自由活塞式内燃发电机组。本申请的发明人曾在中国发明专利ZL200710116035.1中公开了一种准自由活塞直线发电机组，就是一种很好的尝试。该发电机组去掉了曲轴连杆机构，使活塞产生的往复机械动能通过直线发电机直接转换为电能，解决了曲轴连杆机构力臂系数的变化造成的能量贬值问题。但是，该发电机组也存在着以下弊端：

一、直线发电机的动子随动力杆一起做往复直线运动，往复运动件质量过大，在运行中产生了很大的惯性力，导致机组振动强烈；

二、利用空气垫来约束活塞的行程，活塞上下止点的位置不能精确控制，压缩比不固定。

实用新型内容

本实用新型提供一种能够输出直线或旋转往复动力的准自由活塞内燃机，该内燃机通过简单的结构实现了各气缸间的能量传递，克服了传统内燃机由于曲轴连杆机构力臂系数的变化而造成能量贬值的缺陷，运动件惯性力小，运行平稳，并且在工作时可以精确控制活塞上下止点的位置，保证压缩比固定不变。

当采用三缸及三缸以上的内燃机时，本实用新型采用如下技术方案：

一种准自由活塞内燃机，包括一组平行安装于各自气缸中的活塞，所述活塞至少是三个；所述每一个活塞均固定有一个动力杆，所述动力杆直线滑动约束于所述内燃机的气缸体中，相邻的同向移动的两个动力杆之间设有同向联动装置，相邻的反向移动的两个动力杆的相对侧分别设有轮齿，所述轮齿分别与同一个同步齿轮啮合，所述同步齿轮转动安装于所述气缸体上；用于约束所述活塞行程的曲轴连杆机构，所述曲轴连杆机构包括一个曲轴和一个连杆，所述曲轴转动安装于所述内燃机的气缸体上，所述连杆的一端铰接在所述曲轴的连杆轴颈上，另一端与所述同向联动装置或其中的一个动力杆的端部铰接。

作为一种优选方式，所述同向联动装置包括一根联动杆。

作为一种优选方式，所述同向联动装置包括一对相互啮合且转动安装于所述内燃机的气缸体上的联动齿轮，所述相邻的两个同向移动的动力杆的相对侧分别设有轮齿，所述轮齿分别与相应的一个联动齿轮啮合。

作为一种优选方式，所述曲轴上设有正时齿轮。

作为同一种构思，当采用两缸内燃机时，本实用新型采用如下技术方案：

一种准自由活塞内燃机，包括一组平行安装于各自气缸中的活塞，所述活塞是两个；所述每一个活塞均固定有一个动力杆，所述动力杆直线滑动约束于所述内燃机的气缸体中，所述两个动力杆的相对侧分别设有轮齿，所述轮齿分别与同一个同步齿轮啮合，所述同步齿轮转动安装于所述气缸体上；用于约束所述活塞行程的的曲轴连杆机构，所述曲轴连杆机构包括一个曲轴和一个连杆，所述曲轴转动安装于所述内燃机的气缸体上，所述连杆的一端铰接在所述曲轴的连杆轴颈上，另一端与其中的一个动力杆的端部铰接。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：由于所述每一个活塞均固定有一个动力杆，所述动力杆直线滑动约束于所述内燃机的气缸体中，相邻的同向移动的两个动力杆之间设有同向联动装置，相邻的反向移动的两个动力杆的相对侧分别设有轮齿，所述轮齿分别与同一个同步齿轮啮合；因此，在内燃机运行的每个冲程中，只要有一个缸做功，就可以带动其它缸一起运行，解决了各缸之间的能量传递问题。燃料在气缸中燃烧释放的能量，通过动力杆直接输出，或者通过动力杆上的轮齿与同步齿轮啮合后输出。该输出方式的传递力臂系数始终为1，解决了能量输出贬值的问题。同步齿轮采用往复旋转的方式输出动力，同步齿轮是一个回转件，其结构相对于旋转中心对称，产生的旋转惯性力可完全平衡抵消，工作时可以大幅度地减少机器的振动。

另外，本实用新型采用的曲轴连杆机构不同于传统内燃机的曲轴连杆机构，只有一个连杆，相应的其曲轴也只需一对拐臂和一个连杆轴颈。其作用仅在于约束所述活塞行程，以确保活塞上下止点定位的精确性，并为喷油系统和配气机构提供动力和正时，结构大为简化。

附图说明