專(zhuān)利名稱(chēng)：自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)
技術(shù)領(lǐng),域
本發(fā)明涉及自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域中，所謂自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)包括直線(xiàn)式自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和 擺動(dòng)式自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。近年來(lái)，自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的研究和開(kāi)發(fā)倍受關(guān)注。 實(shí)驗(yàn)表明，自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)具有效率高，污染物生成少，造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)。但 自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)也有其發(fā)展的瓶頸即往復(fù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力輸出如何高效，可靠地 轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源使用。雖然目前有不少研究中有利用液壓動(dòng)力系統(tǒng)或發(fā)電系 統(tǒng)等將自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)往復(fù)式運(yùn)動(dòng)輸出轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)或其他形式的動(dòng)力源，但 其轉(zhuǎn)換的效率和成本都需要進(jìn)一步的改進(jìn)。除此之外，自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)可作 為二沖程式或四沖程式發(fā)動(dòng)機(jī)，相比較而言，四沖程自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)要比二 沖程自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)在效率等方面具有不言而喻的優(yōu)勢(shì)。但是基于自由活塞 式發(fā)動(dòng)機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，當(dāng)其采用四沖程工作模式吋，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣 機(jī)構(gòu)的控制就很困難。如果能夠解決四沖程自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣及供油 (柴油機(jī))等系統(tǒng)所需要的正時(shí)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源問(wèn)題，將能促進(jìn)四沖程自由活塞式 發(fā)動(dòng)機(jī)的商業(yè)化。目前有一些關(guān)于四沖程良由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的研究，如世界專(zhuān)
利W02007/059565等，但都沒(méi)有提出關(guān)于四沖程自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu) 以及作為柴油機(jī)使用時(shí)凸輪式高壓油泵的正時(shí)動(dòng)力源的解決方案。為此需要發(fā) 明一種可以作為旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源的或至少具有可以為其自身的四沖程配氣機(jī)構(gòu)和 凸輪式高壓油泵的提供旋轉(zhuǎn)正時(shí)動(dòng)力源的發(fā)動(dòng)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明中所述自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)是指直線(xiàn)式自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、擺動(dòng)活塞 式發(fā)動(dòng)機(jī)、擺動(dòng)活塞式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)、弧形缸轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)和弧形缸擺動(dòng)活塞式發(fā) 動(dòng)機(jī)。這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)具有共同的特點(diǎn)，活塞在爆炸沖程開(kāi)始時(shí)就具有力矩，而且 沒(méi)有可以用來(lái)對(duì)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)等系統(tǒng)進(jìn)行正時(shí)控制的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源。
3所謂擺動(dòng)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)是指活塞在氣缸內(nèi)擺動(dòng)，形成容積變化，而構(gòu)成的發(fā)動(dòng) 機(jī)，此種發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞和氣缸不作圓周運(yùn)動(dòng)；所謂擺動(dòng)活塞式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，是 指與擺動(dòng)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)相同，但活塞在擺動(dòng)的同時(shí)還作圓周運(yùn)動(dòng)；弧形缸 擺動(dòng)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和弧形缸轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與擺動(dòng)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和擺動(dòng)活 塞式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)不同，所謂弧形缸擺動(dòng)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)是指氣缸的中心線(xiàn) 設(shè)為弧形，氣缸的斷面設(shè)為圓形或非圓形，活塞的活塞連接件設(shè)在氣缸的燃燒 室密封段之外，將氣缸和活塞中的一類(lèi)設(shè)為固定式的發(fā)動(dòng)機(jī)，若將氣缸和活塞 設(shè)為以所述氣缸中心弧線(xiàn)的圓心為圓心旋轉(zhuǎn)并相對(duì)擺動(dòng)式，則構(gòu)成所謂弧形缸 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。擺動(dòng)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和弧形缸擺動(dòng)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)各自均具有兩個(gè)擺 動(dòng)系統(tǒng)。
眾所周知，要想制造出四沖程自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)就必須解決其配氣機(jī)構(gòu)所 需要的可以用作正時(shí)控制的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源。目前將自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的往復(fù)式運(yùn) 動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源的方案有多種形式，如液壓式，電動(dòng)式和曲軸式，但前兩 種方案不能作為對(duì)四沖程自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)和凸輪式高壓油泵所 需要的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源，因?yàn)闆](méi)有固定的正時(shí)關(guān)系，而后一種方案即傳統(tǒng)的曲軸式， 則使自由活塞的最大優(yōu)勢(shì)無(wú)法得以體現(xiàn)，與傳統(tǒng)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)基本上沒(méi)有區(qū) 別，因此使用曲軸式并無(wú)太大意義。因此就需要發(fā)明一種高效的，適用性強(qiáng)的 可以作為四沖程自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)和凸輪式高壓油泵的旋轉(zhuǎn)正吋
動(dòng)力源的發(fā)動(dòng)機(jī)。
為此本發(fā)明公開(kāi)了一種自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，包括自由活塞式發(fā) 動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)體，結(jié)構(gòu)件，其目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
所述自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的自由活塞連接件經(jīng)連接件銷(xiāo)軸直接或經(jīng)彈性連 接件A與所述結(jié)構(gòu)件連接，所述結(jié)構(gòu)件直接或經(jīng)彈性連接件B與旋轉(zhuǎn)體銷(xiāo)軸連 接，所述旋轉(zhuǎn)體銷(xiāo)軸直接或經(jīng)彈性連接件C與所述旋轉(zhuǎn)體連接，所述旋轉(zhuǎn)體與 動(dòng)力軸連接，所述彈性連接件A，所述彈性連接件B和所述彈性連接件C中至 少須設(shè)置一個(gè)。
結(jié)構(gòu)件、旋轉(zhuǎn)體銷(xiāo)軸、旋轉(zhuǎn)體和彈性連接件A和/或彈性連接件B和/或彈 性連接件G即構(gòu)成了彈性曲柄連桿機(jī)構(gòu)。所述彈性曲柄連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力軸的軸承座設(shè)在所述自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體上或機(jī)體上；所述彈性曲柄連桿機(jī)構(gòu)的 連接件銷(xiāo)軸設(shè)在擺動(dòng)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)擺動(dòng)系統(tǒng)中的一個(gè)擺動(dòng)系統(tǒng)上，所述 彈性曲柄連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力軸的軸承座設(shè)在擺動(dòng)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)擺動(dòng)系統(tǒng) 中的另一個(gè)擺動(dòng)系統(tǒng)上。
所述彈性連接件A設(shè)為由預(yù)壓縮彈簧A和預(yù)壓縮彈簧B構(gòu)成式。 所述彈性連接件B設(shè)為由預(yù)壓縮彈簧A和預(yù)壓縮彈簧B構(gòu)成式。 所述彈性連接件C設(shè)為由預(yù)壓縮彈簧A和預(yù)壓縮彈簧B構(gòu)成式。 本發(fā)明通過(guò)所述彈性連接件A，所述彈性連接件B和所述彈性連接件C的 單獨(dú)或共同設(shè)置，使得往復(fù)式運(yùn)動(dòng)可按正時(shí)關(guān)系轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而又不同于 傳統(tǒng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)在死點(diǎn)位置處限制活塞的運(yùn)動(dòng)。雖然所述彈性連接件A，所 述彈性連接件B和所述彈性連接件C在所述自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中存在 著能量的消耗和零件的磨損，但其消耗和磨損的程度是在滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功 率和使用壽命的基礎(chǔ)上的在可承受的范圍內(nèi)。本發(fā)明所述動(dòng)力軸可以用作整個(gè) 發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出軸，也可以只用作控制配氣機(jī)構(gòu)和凸輪式高壓油泵以及其他 需要作為正吋旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的動(dòng)力輸出軸，而所述自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的絕 大部分動(dòng)力輸出仍然是以往復(fù)式運(yùn)動(dòng)的形式輸出。
本發(fā)明中所述旋轉(zhuǎn)體可設(shè)為桿式或飛輪式，也可通過(guò)調(diào)整旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣 量來(lái)匹配發(fā)動(dòng)機(jī)的工作需求，使所述發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行更平穩(wěn)，還可以將具有相當(dāng) 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的旋轉(zhuǎn)體作為整個(gè)所述自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪，當(dāng)所述自 由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)馬達(dá)可設(shè)為首先驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)體，進(jìn)而驅(qū)動(dòng) 所述自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的自由活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的 目的。
本發(fā)明中所述動(dòng)力軸可通過(guò)齒輪，正吋皮帶和正時(shí)鏈條等與需要正時(shí)驅(qū)動(dòng) 的部件連接，如凸輪軸等，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)，凸輪式高壓油泵(柴油 機(jī))或其他需要作為正時(shí)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)。
本發(fā)明中的所述自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)可設(shè)為行程自由式，行程限定 式或負(fù)荷晌應(yīng)式自由活塞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)。行程自由式是指自由活塞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力 發(fā)動(dòng)機(jī)的行程和兩端的止點(diǎn)不受限制；行程限定式是指通過(guò)液壓式，機(jī)械式或電磁式限定裝置將活塞的行程限定；負(fù)荷響應(yīng)式是指自由活塞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)
的行程(排氣量)和壓縮比同時(shí)可控可調(diào)式。
所述自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞運(yùn)動(dòng)軌跡可設(shè)為直線(xiàn)形或圓弧形。 本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了用氣門(mén)對(duì)直線(xiàn)式自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、擺動(dòng)活塞式
發(fā)動(dòng)機(jī)、擺動(dòng)活塞式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)、弧形缸轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)和弧形缸擺動(dòng)活塞式發(fā)動(dòng)
機(jī)進(jìn)行配氣，避免了目前對(duì)這五類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞潤(rùn)滑只能通過(guò)在燃油中加入機(jī)
油的方式來(lái)對(duì)其進(jìn)行潤(rùn)滑，從而進(jìn)一步提高了環(huán)保性。
本發(fā)明有以下有益的效果所述自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效
率高、體積小、制造成本低、適用性能好，能夠較高效、可靠地實(shí)現(xiàn)對(duì)四沖程
自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)或其他需要正時(shí)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)。


圖1是本發(fā)明活塞連接件經(jīng)彈性連接件A與結(jié)構(gòu)件連接的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖 圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)件經(jīng)彈性連接件B與旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)軸連接的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖 圖3是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)體銷(xiāo)軸經(jīng)彈性連接件G與旋轉(zhuǎn)體連接的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖 圖4是本發(fā)明活塞運(yùn)動(dòng)軌跡為圓弧形的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖 圖5是本發(fā)明弧形缸擺動(dòng)活塞式的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖 圖6是圖2的三維結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施方式
附圖編號(hào)
1.自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī) 4.自由活塞連接件
61.彈性連接件A 7.動(dòng)力軸
2.旋轉(zhuǎn)體 51.連接件銷(xiāo)軸 62.彈性連接件B 81.預(yù)壓縮彈簧A
3.結(jié)構(gòu)件 52.旋轉(zhuǎn)體銷(xiāo)軸 63.彈性連接件C 82.預(yù)壓縮彈簧B
請(qǐng)參照?qǐng)D1、 2、 3、 4、 5和6所示自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，包括自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)1，旋轉(zhuǎn)體2，結(jié)構(gòu)件3，所述自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)1的自由活塞 連接件4經(jīng)連接件銷(xiāo)軸51直接或經(jīng)彈性連接件A61與所述結(jié)構(gòu)件3連接，所 述結(jié)構(gòu)件3直接或經(jīng)彈性連接件B62與旋轉(zhuǎn)體銷(xiāo)軸52連接，所述旋轉(zhuǎn)體銷(xiāo)軸 52直接或經(jīng)彈性連接件C63與所述旋轉(zhuǎn)體2連接，所述旋轉(zhuǎn)體2與動(dòng)力軸7 連接，所述彈性連接件A，所述彈性連接件B和所述彈性連接件C中至少須設(shè) 置一個(gè)。
所述自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的自由活塞連接件與彈性曲柄連桿機(jī)構(gòu)連接使自 由活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成由動(dòng)力軸7向外輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。此旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的一部 分可用作控制配氣機(jī)構(gòu)和凸輪式高壓油泵以及其他需要作為正時(shí)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的 動(dòng)力源。
請(qǐng)參照?qǐng)D1所示自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，所述彈性連接件A設(shè)為由預(yù) 壓縮彈簧A81和預(yù)壓縮彈簧B82構(gòu)成式。
請(qǐng)參照?qǐng)D2所示自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，所述彈性連接件B設(shè)為由預(yù) 壓縮彈簧A81和預(yù)壓縮彈簧B82構(gòu)成式。
請(qǐng)參照?qǐng)D3所示自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，所述彈性連接件C設(shè)為由預(yù) 壓縮彈簧A81和預(yù)壓縮彈簧B82構(gòu)成式。
請(qǐng)參照?qǐng)D4所示自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓 弧形。
請(qǐng)參照?qǐng)D5所示自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，所述彈性曲柄連桿機(jī)構(gòu)的連 接件銷(xiāo)軸設(shè)在擺動(dòng)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)擺動(dòng)系統(tǒng)中的一個(gè)擺動(dòng)系統(tǒng)上，所述彈 性曲柄連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力軸的軸承座設(shè)在擺動(dòng)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)擺動(dòng)系統(tǒng)中 的另一個(gè)擺動(dòng)系統(tǒng)上。
權(quán)利要求
1.一種自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，包括自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，旋轉(zhuǎn)體(2)，結(jié)構(gòu)件(3)，其特征在于所述自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的自由活塞連接件(4)經(jīng)連接件銷(xiāo)軸(51)直接或經(jīng)彈性連接件A(61)與所述結(jié)構(gòu)件(3)連接，所述結(jié)構(gòu)件(3)直接或經(jīng)彈性連接件B(62)與旋轉(zhuǎn)體銷(xiāo)軸(52)連接，所述旋轉(zhuǎn)體銷(xiāo)軸(52)直接或經(jīng)彈性連接件C(63)與所述旋轉(zhuǎn)體(2)連接，所述旋轉(zhuǎn)體(2)與動(dòng)力軸(7)連接，所述彈性連接件A，所述彈性連接件B和所述彈性連接件C中至少須設(shè)置一個(gè)。
2. 如權(quán)利要求1所述自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述彈性 連接件A (61)設(shè)為由預(yù)壓縮彈簧A (81)和預(yù)壓縮彈簧B (82)構(gòu)成式。
3. 如權(quán)利要求1所述自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述彈性 連接件B (62)設(shè)為由預(yù)壓縮彈簧A (81)和預(yù)壓縮彈簧B (82)構(gòu)成式。
4. 如權(quán)利要求1所述自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述彈性 連接件C (63)設(shè)為由預(yù)壓縮彈簧A (81)和預(yù)壓縮彈簧B (82)構(gòu)成式。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，包括自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)體，結(jié)構(gòu)件，其特征在于所述自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的自由活塞連接件經(jīng)連接件銷(xiāo)軸直接或經(jīng)彈性連接件A與所述結(jié)構(gòu)件連接，所述結(jié)構(gòu)件直接或經(jīng)彈性連接件B與旋轉(zhuǎn)體銷(xiāo)軸連接，所述旋轉(zhuǎn)體銷(xiāo)軸直接或經(jīng)彈性連接件C與所述旋轉(zhuǎn)體連接，所述旋轉(zhuǎn)體與動(dòng)力軸連接，所述彈性連接件A，所述彈性連接件B和所述彈性連接件C中至少須設(shè)置一個(gè)。本發(fā)明將自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可作為整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，也可以作為配氣機(jī)構(gòu)和凸輪式高壓油泵以及其他需要正時(shí)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，該自由活塞式旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，適用性好。
文檔編號(hào)F02B71/00GK101555830SQ20081018048
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者靳北彪 申請(qǐng)人:靳北彪