[发明专利]动能内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机，适用于移动装备的动力装置。

背景技术

本发明由十九世纪未德国发明家奥托的单缸齿条传力系内燃机技术与现代自动控制技术的结合发展而来，原齿条传力系内燃机在与曲轴传力系内燃机的竞争中，因其换向冲击载荷过大和间歇性动力输出的缺陷，在二十世纪初逐渐被曲轴传力系内燃机淘汰，当代已公开的各种齿条传力系内燃机技术方案，都因既不完整，也不简单而不具有实用性。

发明内容

本发明要解决的问题是：提供一种启动电机、一种机体、二种齿条传力系、一种配气系统，与现有曲轴传力系内燃机的供料点火系统、润滑系统、冷却系统和中央处理器，组合成单向旋转型或直线往复型动能内燃机，以适用不同的动力需求，该二种动能内燃机都能基本消除换向冲击载荷过大和间歇性动力输出的缺陷，其技术方案是：启动电机由设定电流值控制其正、反转交替和停机；机体的气缸体为平行布置的同轴对置气缸体，对置气缸中心为齿轮箱，气缸的行程缸径比为5—15倍，气缸内的活塞为两端具活塞裙，中间杆部具齿条的大质量动能活塞，每两个动能活塞杆部齿条面相对称地与齿轮箱中的同一个联锁齿轮啮合，其行程相位相差180°；二种齿条传力系分别为轴动力输出和杆动力输出，轴动力输出由动力输出轴和其上的多个内圈为超越离合器，外周为齿轮的超越齿轮所构成，这些超越齿轮都以相同的离合方向分别啮合动能活塞杆部上，与联锁齿轮啮合的齿条面垂直相交的另一面齿条，杆动力输出由每两根动力输出齿杆以180°，行程相位差啮合同一个与联锁齿轮同轴的传动齿轮，具轴动输出的动能内燃机为单向旋转型动能内燃机，具杆动力输出的动能内燃机为直线往复型动能内燃机；配气系统由与联锁齿轮共轴的动能活塞行程编码器的转盘及其固定于气缸体上的感应头，气门凸轮轴上的气门位置指示器的转盘及其固定于气缸体上的感应头，气门伺服电动机，中央处理器中的气门模块，气门凸轮轴及其连接气门伺服电动机的传动机构和气门构成。动能活塞依工况改变行程长短，既可以使其在上止点附近充分吸收燃料燃烧产生的气体膨胀能量，在趋近下止点时以惯性力予以释放完成压缩行程，从而可以显著降低废气排放温度，提高最高燃烧压力与平均压力的比值，也可以依操作指令调整压缩比，改善不同动力载荷下的燃烧状况，使燃料充分燃烧，由于动能活塞相互联锁，其惯性力使非膨胀行程的动能活塞，在其行程的未尾阶段以极低的速度由从动变为主动，同向追赶地改变了齿条传力系啮合齿面，配合以止点附近的低速，从而使动能活塞行程换向基本上没有冲击载荷；四缸两动能活塞的单向旋转型动能内燃机的两个超越齿轮接替驱动动力输出轴，其速度的波动需要飞轮的惯性力抹平，两组四缸两动能活塞以90°行程相位差电子再联锁，四个超越齿轮重叠接替驱动动力输出轴，便可输出平稳的连续旋转动力；配气系统在中央处理器的控制下，可依工况按设定值调整气门开闭相位和时长，从而控制燃气混合比，实现稀薄燃烧；本发明的技术指标和经济指标都显著高于现有曲轴传力系内燃机，其制造成本和寿命成本也明显低于曲轴传力内燃机，可望逐步取代曲轴传力系内燃机。

具体实施方式

分离动能内燃机与载荷之间的离合器，咬合连接启动电机和联锁齿轮轴的传动机构中的离合器，接通启动电机电源，使启动电机按设定堵转电流值进行正、反转交替转动，从而通过联锁齿轮带动动能活塞在气缸中往复滑动，通过超越齿轮或传动齿轮驱动动力输出轴或动力输出齿杆空载运动，逐次增加热机行程，动能活塞行程光电编码器转动产生的脉冲信号，以每行程脉冲数反映该行程动能活塞的行程距离，以每行程脉冲频率反映该行程动能活塞滑行速度，以每行程脉冲频率的变化率反映该行程动能活塞行程相位；即时传输给中央处理器，中央处理器据此指令气门伺服电动机启动，并依据气门凸轮轴上的气门位置光电指示器反馈的各气门开闭状态，协调启动电机和气门伺服电动机，使各气缸活塞行程与其气门开闭正时同步，同步之后，中央处理器指令供料点火系统按设定值对相应气缸供料点火，点火成功后，动能活塞由从动变为主动，启动电机电流由输入变为输出；其感应信号传给中央处理器，中央处理器指令分离连接启动电机和联锁齿轴的传动机构中的离合器，并切断启动电机的电源通路，啮合动能内燃机与载荷之间的离合器，动能内燃机进入工作运动状态。运行期间的空档运行时段，动能内燃机依中央处理器指令，进入怠速运行状态，中途停车时，动能内燃机在中央处理器指令下，分离动能内燃机与载荷之间的离合器，同时对载荷进行制动，进入怠速运转状态，再次驱动载荷时，依不同工况，按设定值增大动能活塞动能后，重新咬合动能内燃机与载荷之间的离合器。终止动能内燃机运行时，中央处理器指令供料点火系统停止运行，动能活塞惯性力自然消失，动能内燃机停止运行。