本實(shí)用新型涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)，特別涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

發(fā)動(dòng)機(jī)是一種把其他形式能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的動(dòng)力輸出裝置，其主要應(yīng)用于汽車(chē)、船舶、飛機(jī)等領(lǐng)域，迄今應(yīng)用廣泛的發(fā)動(dòng)機(jī)主要是往復(fù)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，該種發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際生活中應(yīng)用最為普遍，其主要是利用空氣、燃油混合氣燃燒產(chǎn)生壓力，且該壓力保存在氣缸中，驅(qū)使活塞運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿和曲軸將活塞的來(lái)回運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成為汽車(chē)提供成為汽車(chē)提供動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，其主要存在如下問(wèn)題：

(1)發(fā)動(dòng)機(jī)中的曲軸與連桿進(jìn)行動(dòng)力輸出時(shí)，傳動(dòng)角很小，其部件活塞接近上下至點(diǎn)時(shí)的有效力臂很小，因此能量轉(zhuǎn)換率較低；

(2)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞做往復(fù)加減速運(yùn)動(dòng)，損失大量的活塞慣性能量。

因此，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，研究一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能夠減小活塞慣性能量損失的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)已經(jīng)成為一項(xiàng)重要任務(wù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，能夠?qū)⒒钊膽T性能量通過(guò)更大的傳動(dòng)角轉(zhuǎn)換到曲軸上去，從而減小了活塞的慣性能量損失。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)，包括氣缸、安裝在氣缸內(nèi)的活塞，所述活塞通過(guò)連桿與曲軸相連，所述系統(tǒng)還包括安裝在氣缸兩端的傳導(dǎo)裝置和能量?jī)?chǔ)存裝置，所述傳導(dǎo)裝置通過(guò)能量?jī)?chǔ)存裝置與氣缸彈性連接；所述連桿與曲軸的傳動(dòng)角β為0°≤β≤90°；所述系統(tǒng)通過(guò)活塞推動(dòng)傳導(dǎo)裝置將活塞的慣性能量?jī)?chǔ)存在能量?jī)?chǔ)存裝置內(nèi)，并通過(guò)能量?jī)?chǔ)存裝置釋放的慣性能量推動(dòng)活塞加速運(yùn)動(dòng)。

四沖程活塞發(fā)動(dòng)機(jī)有吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程，活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)加減速運(yùn)動(dòng)，活塞下方與連桿相連，連桿與曲軸相連；第三沖程做功時(shí)，活塞上方受力，向下加速運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿對(duì)曲軸做功，使曲軸轉(zhuǎn)速更快；在活塞從氣缸的上端或下端移動(dòng)到中間的過(guò)程中，連桿與曲軸的傳動(dòng)角從0°增大到90°；在活塞從氣缸的中間移動(dòng)到上端或下端的過(guò)程中，傳動(dòng)角從90°減小到0°。經(jīng)過(guò)傳動(dòng)角傳導(dǎo)得到的力為F′，F(xiàn)′＝F·sinβ，F(xiàn)為主動(dòng)力，β為傳動(dòng)角，通過(guò)分析得出結(jié)論：活塞在氣缸的中間位置時(shí)，活塞與曲軸之間的能量轉(zhuǎn)化率最大，傳動(dòng)角90°，轉(zhuǎn)換率為1；活塞位置趨于兩端轉(zhuǎn)換率最小，在兩端時(shí)傳動(dòng)角為0°，轉(zhuǎn)換率為0。當(dāng)機(jī)械勢(shì)能在活塞和曲軸之間傳遞時(shí)，傳動(dòng)角與能量轉(zhuǎn)化率的大小成正比；當(dāng)傳動(dòng)角為零時(shí)，轉(zhuǎn)化率為零，這樣就出現(xiàn)了“死點(diǎn)”，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)可以將活塞靠近“死點(diǎn)”時(shí)部分的機(jī)械能以90°傳動(dòng)角即最大轉(zhuǎn)換率進(jìn)行儲(chǔ)存，再在活塞離開(kāi)死點(diǎn)時(shí)以90°傳動(dòng)角釋放機(jī)械能，這樣就可以避免“死點(diǎn)”，所以減小了活塞機(jī)械勢(shì)能損失。

所述傳導(dǎo)裝置采用滑塊。

所述能量?jī)?chǔ)存裝置采用彈簧。

所述滑塊的形狀為環(huán)狀，滑塊外壁與氣缸內(nèi)壁相接觸。

所述能量?jī)?chǔ)存裝置儲(chǔ)存慣性能量時(shí)，連桿與曲軸的傳動(dòng)角β從n減小到0°；所述能量?jī)?chǔ)存裝置釋放慣性能量時(shí)，連桿與曲軸的傳動(dòng)角β從0°增大到n；所述n為安裝在氣缸兩端的傳導(dǎo)裝置和能量?jī)?chǔ)存裝置做功與不做功的邊界角，n的范圍為0°＜n＜90°；由于不同發(fā)動(dòng)機(jī)有不同的最佳邊界角，最佳邊界角與發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)和排量有關(guān)，因此n的范圍為0°＜n＜90°。

由于傳動(dòng)角越大，能量轉(zhuǎn)換率越高，傳動(dòng)角越小，能量轉(zhuǎn)換率越低，所以對(duì)氣缸改裝，在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞氣缸上增加了傳導(dǎo)裝置和能量?jī)?chǔ)存裝置，當(dāng)連桿與曲軸的傳動(dòng)角β從n減小到0°過(guò)程中，傳導(dǎo)裝置與活塞在氣缸的特定位置接觸，通過(guò)活塞推動(dòng)傳導(dǎo)裝置將活塞的慣性能量?jī)?chǔ)存在能量?jī)?chǔ)存裝置內(nèi)，能量?jī)?chǔ)存裝置通過(guò)傳導(dǎo)裝置儲(chǔ)存活塞某段路程的慣性能量；當(dāng)連桿與曲軸的傳動(dòng)角β從0°增大到n的過(guò)程中，能量?jī)?chǔ)存裝置釋放儲(chǔ)存的能量，轉(zhuǎn)化為活塞的慣性動(dòng)能，從而通過(guò)傳導(dǎo)裝置推動(dòng)活塞加速運(yùn)動(dòng)；這樣發(fā)動(dòng)機(jī)就可以將同樣的活塞慣性能量以更大的傳動(dòng)角轉(zhuǎn)換到曲軸上去，減小了活塞的慣性能量損失，提高了整體能量轉(zhuǎn)化率；當(dāng)連桿與曲軸的傳動(dòng)角β從n增大到90°或從90°減小到n的過(guò)程中，安裝在氣缸兩端的傳導(dǎo)裝置和能量?jī)?chǔ)存裝置是不做功的。

與傳統(tǒng)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)相比，本實(shí)用新型所述的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)具有以下技術(shù)效果：

1、本實(shí)用新型可以將傳動(dòng)角β從n減小到0°的活塞的慣性動(dòng)量?jī)?chǔ)存起來(lái)；

2、本實(shí)用新型在傳動(dòng)角β從0°增大到n時(shí)釋放能量，轉(zhuǎn)化為活塞的慣性動(dòng)能；

3、本實(shí)用新型可以將同樣的活塞慣性能量以更大的傳動(dòng)角轉(zhuǎn)換到曲軸上去，減小了活塞的慣性能量損失，提高了整體能量轉(zhuǎn)換率。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。

圖1-圖8為本實(shí)用新型發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)工作過(guò)程中的一系列結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1、氣缸；2、活塞；3、連桿；4、曲軸；5、滑塊；6、彈簧。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

本實(shí)用新型提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)，包括氣缸1、安裝在氣缸內(nèi)的活塞2，所述活塞2通過(guò)連桿3與曲軸4相連，所述系統(tǒng)還包括安裝在氣缸1兩端的傳導(dǎo)裝置和能量?jī)?chǔ)存裝置，所述傳導(dǎo)裝置通過(guò)能量?jī)?chǔ)存裝置與氣缸1彈性連接；所述連桿3與曲軸4的傳動(dòng)角β為0°≤β≤90°；所述系統(tǒng)通過(guò)活塞2推動(dòng)傳導(dǎo)裝置將活塞的慣性能量?jī)?chǔ)存在能量?jī)?chǔ)存裝置內(nèi)，并通過(guò)能量?jī)?chǔ)存裝置釋放的慣性能量推動(dòng)活塞2加速運(yùn)動(dòng)。所述傳導(dǎo)裝置采用滑塊5；所述能量?jī)?chǔ)存裝置采用彈簧6；所述滑塊5的形狀為環(huán)狀，滑塊5外壁與氣缸1內(nèi)壁相接觸；所述能量?jī)?chǔ)存裝置儲(chǔ)存慣性能量時(shí)，連桿3與曲軸4的傳動(dòng)角β從n減小到0°；所述能量?jī)?chǔ)存裝置釋放慣性能量時(shí)，連桿3與曲軸4的傳動(dòng)角β從0°增大到n；所述n為安裝在氣缸1兩端的傳導(dǎo)裝置和能量?jī)?chǔ)存裝置做功與不做功的邊界角，n的范圍為0°＜n＜90°。

由于不同發(fā)動(dòng)機(jī)有不同的最佳邊界角，最佳邊界角與發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)和排量有關(guān)，因此n的范圍為0°＜n＜90°，本實(shí)施例以發(fā)動(dòng)機(jī)最佳邊界角n為45°為例進(jìn)行說(shuō)明。

如圖1-圖8所示，該發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)具體工作過(guò)程如下：

如圖1所示，當(dāng)連桿3與曲軸4的傳動(dòng)角為90°時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)中的安裝在氣缸1兩端的傳導(dǎo)裝置和能量?jī)?chǔ)存裝置不工作。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞2從圖1移動(dòng)至圖2所示位置過(guò)程中，活塞2能量傳導(dǎo)至曲軸3，傳動(dòng)角β由90°減小至45°，如圖2所示，連桿3與曲軸4的傳動(dòng)角β為45°，活塞2與滑塊5接觸，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)開(kāi)始工作；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞2從圖2移動(dòng)至圖3所示位置過(guò)程中，傳動(dòng)角β由45°減小至0°，活塞2推動(dòng)滑塊5移動(dòng)，彈簧6被拉長(zhǎng)儲(chǔ)存機(jī)械能，如圖3所示，連桿3與曲軸4的傳動(dòng)角β為0°，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)機(jī)械能儲(chǔ)存完畢；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞2從圖3移動(dòng)至圖4所示位置過(guò)程中，傳動(dòng)角β由0°增大至45°，此時(shí)彈簧6收縮釋放機(jī)械能，拉動(dòng)滑塊5推動(dòng)活塞2加速運(yùn)動(dòng)。如圖4所示，彈簧6釋放能量完成時(shí)傳動(dòng)角β為45°，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)完成工作。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞2從圖4移動(dòng)至圖5所示位置過(guò)程中，曲軸4能量傳導(dǎo)至活塞2，傳動(dòng)角β由45°增大至90°，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)中安裝在氣缸1兩端的傳導(dǎo)裝置和能量?jī)?chǔ)存裝置是不工作的。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞2從圖5移動(dòng)至圖6所示位置過(guò)程中，活塞2能量傳導(dǎo)至曲軸4，傳動(dòng)角β由90°減小至45°，如圖6所示，連桿3與曲軸4的傳動(dòng)角β為45°，活塞2與滑塊5接觸，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)開(kāi)始工作；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞2從圖6移動(dòng)至圖7所示位置過(guò)程中，傳動(dòng)角β由45°減小至0°，活塞2推動(dòng)滑塊5移動(dòng)，彈簧6被拉長(zhǎng)儲(chǔ)存機(jī)械能，如圖7所示，連桿3與曲軸4的傳動(dòng)角β為0°，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)機(jī)械能儲(chǔ)存完畢；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞2從圖7移動(dòng)至圖8所示位置過(guò)程中，傳動(dòng)角β由0°增大至45°，此時(shí)彈簧6收縮釋放機(jī)械能，拉動(dòng)滑塊5推動(dòng)活塞2加速運(yùn)動(dòng)，如圖8所示，彈簧6釋放能量完成時(shí)傳動(dòng)角β為45°，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)完成工作。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞2從圖8移動(dòng)至圖1所示位置過(guò)程中，曲軸4能量傳導(dǎo)至活塞2，傳動(dòng)角β由45°增大至90°，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)中安裝在氣缸1兩端的傳導(dǎo)裝置和能量?jī)?chǔ)存裝置是不工作的。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞慣性能量回收系統(tǒng)工作一個(gè)完整周期。