[发明专利]无曲轴传递动力的内燃机

说明书

本发明涉及一种无曲轴传递动力的内燃机。

传统的内燃机都是采用曲轴连杆机构传递动力的，内燃机将燃料转化为机械能，其理论基础是“气体的绝热变化”理论，在气体作绝热膨胀时，它反抗外力做功，内能必定减少;同时温度降低，压强减小，但公知的往复式活塞内燃机并没有遵循这一理论，它的40%的热量传递给了气缸，致使气缸温度急剧升高，是什么原因使往复式内燃机未遵循绝热膨胀理论的呢？主要是曲轴连杆的动力传递形式，由于连杆、曲轴的相对位置关系，活塞在上、下止点附近移动极为缓慢，曲轴从上止点转动1/18（20°）转时，活塞移动距离仅为0.06x曲轴半径，转动1/12（30°）转时，活塞移动也仅为0.13x曲轴半径，再者从力的合成与分解来看，单纯从连杆、曲轴来分析（不计摩擦力），如果曲轴不输出动力，也就没有反扭矩存在，连杆、曲轴的结构是不损耗力的，但连杆、曲轴作为汽缸、活塞的动力输出机构要将动力传递给其它机构，其它机构就有一个作用于曲轴的反作用力，阻止曲轴旋转，活塞通过连杆作用于曲轴的力就在连杆，曲轴的连接点上产生了二个分力，一个分力克服其它机构的反作用力使曲轴旋转，这是做有用功的分力，另一分力通过连杆，曲轴的连接处指向曲轴轴心，这是作无用功的分力，在上、下止点区域，有用功的分力很小，无用功的分力很大。在上述二种因素的综合作用下，活塞移动缓慢（主要是在上止点附近），无用的分力又成为阻止活塞移动的主要的力致使高温高压气不能在绝热膨胀的情况下消耗本身的内能，而是类似于可燃气在密封容器中爆炸，使能量的一部份转移到气缸（因曲轴的刚性很好，转移到曲轴的能量很小），使气缸温度急剧上升。为了解决上述问题人们发明了许多无连杆，曲轴结构形式的内燃机，如中国CN2046584U号专利公开了一种无曲轴活塞式内燃机，主要通过连杆、摇杆机构将活塞的往复运动变为输出轴的旋转运动，虽然解决了不用连杆、曲轴输出动力，减小了能量输出中的损耗，但必须以2的倍数的气缸，活塞通过摇杆，超越离合器连动来完成内燃机的各个冲程的循环，由于内燃机在压缩冲程尚未结束时就将提前点火，将产生很大的阻力阻止压缩冲程继续进行，致使压缩冲程尚未完成活塞便会返回运动，因此整个内燃机各气缸，活塞的上、下止点和点火时间不能准确可靠。中国86105190A号（公开号为CN86105190A）介绍了一种往复活塞式直轴变缸内燃机，它以花轮、擎子及电磁闸控制活塞的往复运动，取代连杆、曲轴的传动形式，虽然减少了能量传递中的损耗，但在内燃机每分钟数千转的转速下，擎子和电磁闸的往复惯性将影响内燃机工作的可靠性，电磁闸要每分钟动作数千次也比较困难，高速下衔铁要可靠地插入和退出花轮的缺口也比较困难。

本发明的目的在于提出一种无曲轴传递动力的内燃机，它既克服了往复活塞式内燃机在动力传递上的不足，又保留了往复活塞式内燃机工作可靠的优点，能够使各气缸、活塞的上、下止点及点火时间准确可靠。

本发明的目的是这样实现的：它包括箱体，箱体上设置有飞轮轴，本发明的特征在于箱体上还设置有气缸，气缸内有与之相配合的活塞，在作功冲程，活塞的运动由与之连接的传动件传递给轴（10），并通过设置在轴（10）一端的超越离合器与飞轮轴传动连接，动力由飞轮轴输出，在其它冲程飞轮轴利用惯性通过设置在另一端的准同步控制机构带动活塞运动，准同步控制机构包括与飞轮轴传动连接的摆动齿轮，摆动齿轮分别与装在箱体上的专用轴承和支承在飞轮轴上的摆动盘连接，在飞轮轴上还有曲轴盘，曲轴盘通过连杆（34）和摆动杠杆与轴（10）连接，在作功冲程，轴（10）通过摆动杠杆和连杆（34）带动曲轴盘超前于飞轮轴转动，其它冲程当摆动盘的运动与曲轴盘同步时摆动盘与曲轴盘连接，并通过曲轴盘以及与之连接的连杆（34）和摆动杠杆控制轴（10）的运动。

上述气缸为圆柱形气缸，活塞为柱塞式活塞，所述传动件包括连杆（7）和杠杆（8），连杆（7）的上端与活塞铰接，下端置于杠杆（8）内并通过销轴（9）与之固连，杠杆（8）和轴（10）通过键固连。

上述传动件也可以是齿条和与之相啮合的齿轮，齿条的上端与活塞铰接，齿轮固连在轴（10）上。

上述气缸为圆形气缸，活塞为扇形活塞，扇形活塞在圆形气缸内绕轴线作往复摆动，扇形活塞与轴（10）固连。

上述轴（10）由轴承支承在箱体上部，轴承由套筒和箱体上的台阶定位，在两轴承的外侧设置有油封，超越离合器固连在轴（10）的右端，其上有能够与之结合或分离的齿轮Z1，齿轮Z1与固连在飞轮轴上的齿轮Z2相啮合，飞轮轴通过轴承支承在箱体下部。