[发明专利]一种发动机行程限定装置

说明书

技术领域

本发明涉及发动机领域。

背景技术

众所周知，往复式内燃发动机已经拥有一百多年的历史，是一种非常成功的热功转换机械。但目前人类所遇到的能源环境问题，对热功转换机械提出了更高的要求。因而，往复式内燃机就显得体积大、重量大、效率低、低排放性差。所以近些年来，人们开始特别注重摆动活塞式发动机和自由活塞式发动机的研究和开发。与往复式活塞发动机相比，摆动活塞式发动机、摆动活塞式转子发动机、弧形缸摆动活塞式发动机、弧形缸转子发动机(活塞在做圆周运动的同时并摆动)和自由活塞发动机都具有效率高、排放性好，体积小、重量轻等优点，具有十分明显的优势。但是，这类发动机的行程的限定一直没有得到解决，也已成为这类发动机商业化应用的巨大障碍。为此需要发明一种能够限定这类发动机的行程的装置，以提高这类发动机的效率、低排放性和适用性。

发明内容

传统往复式发动机的最大缺陷是在爆炸冲程上止点，活塞对曲轴没有力矩，而且在相当转角内力矩也较小，因而使气缸内的高温高压气体维持时间过长导致热量损失大，氮氧化物形成多，致效率低，排放差。而摆动活塞式发动机、摆动活塞式转子发动机、弧形缸摆动活塞式发动机、弧形缸转子发动机和自由活塞发动机则不然，活塞在爆炸冲程开始时就具有很大的力矩，燃烧室内气体膨胀快，热量损失小，氮氧化物形成少，效率高，排放好。但是，这类发动机的行程和压缩比的控制是十分困难的，一直是这类发动机商业化应用的巨大障碍。

所谓摆动活塞发动机是指活塞在气缸内摆动，形成容积变化，而构成的发动机，此种发动机的活塞和气缸不作圆周运动；所谓摆动活塞式转子发动机，是指与摆动活塞式发动机结构相同，但活塞在摆动的同时还作圆周运动；弧形缸摆动活塞式发动机和弧形缸转子发动机的结构与摆动活塞式发动机和摆动活塞式转子发动机的结构不同，所谓弧形缸发动机是指气缸的中心线设为弧形，气缸的断面设为圆形或非圆形，活塞的活塞连接件设在气缸的燃烧室密封段之外的发动机。如将气缸和活塞中的一类设为固定式，则构成所谓弧形缸摆动活塞式发动机，如将气缸和活塞设为以所述气缸中心弧线的圆心为圆心旋转并相对摆动式，则构成所谓弧形缸转子发动机(详见专利申请号：200820178435.5和200810172692.2)。

所述销轴弹簧就是设置在销轴上的弹簧，它的设置会使连杆系统运行更加平稳，也会使所述自由销轴可更快速地离开与端部销轴的共线点，从而所述自由活塞在爆炸冲程开始时对外的力矩更大，提高发动机的效率。所谓共线点就是当连杆系统的所有销轴都处于同一直线上时，自由销轴所处的点的位置。

所述惯量体就是具有一定惯量的物体，所述惯量体设置在连杆的自由端自由端销轴上，通过调整所述惯量体的质量，使连杆系统运行更加平稳。

所述滑动惯量调整弹簧是设置在连杆上的弹簧，滑动惯量调整弹簧的一端与连杆的固定端，也可与连杆的自由端连接，只要所述滑动惯量调整弹簧的作用是将所述滑动惯量体向连杆的固定端方向移动即可，所述滑动惯量调整弹簧的另一端作用于所述滑动惯量体，并使所述滑动惯量体具有远离连杆自由端的趋势。由于惯性力的作用，这一结构使连杆的自由端在远离共线点时具有较大惯量，在共线点附近具有较小惯量。为此，会使所述连杆自由端可更快速地离开共线点，从而所述自由活塞在爆炸冲程开始时对外的力矩更大，提高发动机的效率。

所述惯量体车是设置在连杆自由端上或所述自由端销轴上的惯量体装载件。所述惯量体车上设有蓄能弹簧，所述蓄能弹簧的一端与所述惯量体车连接，所述蓄能弹簧的另一端与所述车载惯量体连接，所述车载惯量体与所述惯量体车滑动连接。由于惯性力的作用，这一结构使连杆的自由端在处于共线点时，受到所述车载惯量体经所述蓄能弹簧的间接作用获得继续向前的推力。为此，会使所述连杆自由端可更快速地离开共线点，从而使所述自由活塞在爆炸冲程开始时对外的力矩更大，提高发动机的效率。

所述转动惯量体是设置在连杆自由端上或所述自由销轴上的可以转动的偏心惯量体。所述转动惯量体与所述旋转弹簧连接。由于惯性力的作用，这一结构会使连杆的自由端在处于共线点时，受到所述转动惯量体经所述转动弹簧的间接作用获得继续向前的推力。为此，会使所述连杆自由端可更快速地离开共线点，从而所述自由活塞在爆炸冲程开始时对外的力矩更大，提高发动机的效率。

由于在所述发动机行程限定装置运行时，所述连杆系统的自由端会高速运动，通过真空箱体的设置，使连杆系统全部或部分设置在真空箱内，可以减少所述连杆系统的自由端高速运动的阻力，提高发动机的效率。