[发明专利]外燃机及其传动机构

说明书

技术领域

本发明涉及发动机，尤其与一种外燃机及其传动机构有关。

背景技术

外燃机是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机，因它是在1816年为苏格兰的斯特林所发明，故又称斯特林发动机，也称为热气机。外燃机中传递能量的媒介物质(通常是高压气体)叫工质，可在一个、两个、四个或多个封闭的气缸内充有一定容积的工质。气缸一端为热腔，另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀做功。燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧所带来的热量或者外部热源通过加热器传给工质，因此工质不直接参与燃烧，也不需要更换。

由于外燃机避免了传统内燃机的震爆做功问题，从而实现了低噪音、低污染和低运行成本。外燃机可以燃烧各种可燃气体，如：天然气、沼气、石油气、氢气、煤气等，也可燃烧柴油、液化石油气等液体燃料，还可以燃烧木材，以及利用太阳能等。只要热腔与冷腔之间达到一定的温差，外燃机即可做功运行，环境温度越低，则温差越容易变大，因此在用于发电时，发电效率越高。外燃机最大的优点是功率和效率不受海拔高度影响，非常适合于高海拔地区使用。

然而，现有技术的四缸外燃机，通常是通过曲轴、多拐和连杆等结构实现传动。如图1所示，其为现有技术的一种典型的四缸外燃机结构。所述外燃机包括两根曲轴911、912、四个气缸92以及四组HRC组合93(包括加热器、回热器和冷却器)和传动机构等部件，图1中的气缸92只具有动力活塞921，但实际应用中，气缸中既可以是单活塞，也可以是双活塞(一动力活塞、一置换活塞)。

如图1所示，现有技术的外燃机的传动机构包括多拐94、大头孔941和具有小头孔951的活塞连杆95等。曲轴911、912上通过多拐94连接活塞连杆95，曲轴911、912端部的齿轮之间啮合有一与飞轮(图中未示出)共轴的齿轮913，从而带动飞轮以向外输出能量。

但是，由于图1所示的外燃机，其曲轴911、912与活塞连杆95之间使用的也是多拐结构，难以用轴承实现连接。其曲轴911、912需由轴瓦进行连接或支撑，因此需在曲轴箱内设置机油池或者其他的润滑剂的存储池，以对多拐94、曲轴911、912及其轴瓦进行润滑，因此增加了传动系统的成本，造成外燃机的成本上升。

另外，申请人的公布号为CN101846014A(以下简称文献1)、公布日为2010年9月29日、发明名称为《热气机》的中国发明专利申请公开了一种四缸式外燃机及其工作原理。图1所示的外燃机的工作原理即与文献1中的热气机的工作原理相同，但传动机构不同。

但是，文献1中的外燃机的传动机构，其摆杆与连杆大多为曲线结构，不便于加工与制造，降低了外燃机的生产效率及通用性。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种成本低、便于制造、便于维护的外燃机，以解决现有技术的外燃机的生产成本高、不便制造及维护成本高的缺陷。

本发明的另一目的在于提供一种用于外燃机的成本低、便于制造、便于维护的传动机构。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种外燃机，包括热气组件、传动机构和曲轴；所述热气组件包括四组加热器、回热器和冷却器和呈矩形布置的四个气缸，第一气缸与第二气缸、第四气缸相邻，与第三气缸相对；所述第一、第二、第三和第四气缸的活塞分别连接有第一、第二、第三和第四活塞杆；每一所述气缸内形成有不连通的冷腔和热腔，每一所述热腔与一组所述加热器、回热器和冷却器及另一气缸的一所述冷腔气路连通以形成气体通道；通过外部热源加热所述加热器以使所述气体通道内的气体在所述冷腔和其所连通的所述热腔之间往复运动膨胀收缩以带动各活塞通过所述传动机构所连接的曲轴周期运动做功；所述传动机构包括摆杆组和连杆组：所述摆杆组包括摆动平面相互平行的第一摆杆和与第二摆杆，所述第一摆杆的两端铰接所述第一活塞杆和所述第二活塞杆，所述第二摆杆的两端铰接所述第三活塞杆和所述第四活塞杆，所述第一摆杆的第一枢轴与所述第二摆杆的第二枢轴共轴；所述连杆组包括四个连杆，四个连杆为：长度相等的第一连杆与第二连杆，分别自所述第二枢轴和所述第一枢轴向下延伸，分别与所述第一枢轴和所述第二枢轴固定连接并与所述第二摆杆和所述第一摆杆保持互余的介于30-60度的夹角；长度相等的第三连杆与第四连杆，它们的上端分别铰接于第一连杆和第二连杆，它们的下端铰接于所述曲轴的连杆颈。