振子蓄能自由活塞发动机

技术领域

本发明涉及发动机领域， 尤其是一种振子蓄能自由活塞发动机。

背景技术

自由活塞发动机由于其结构简单、 效率高， 近年来倍受重视。 但是自由活 塞发动机的 "失火"问题（即自由活塞发动机的燃烧室内应� ��发生燃烧时却没 有发生燃烧的问题）是影响自由活塞发动机得 以实际应用的关键问题之一。 所 以急需发明一种能够使自由活塞发动机连续稳 定工作的新技术。

发明内容

为了解决上述问题， 本发明提出的技术方案如下：

一种振子蓄能自由活塞发动机， 包括自由活塞、 弹性体和振子， 所述自由 活塞与所述弹性体连接， 所述弹性体与所述振子连接。

在所述自由活塞和所述弹性体之间设摆杆，所 述自由活塞经转动轴与所述 摆杆的一端转动连接， 所述摆杆的另一端经所述弹性体与所述振子连 接， 在所 述摆杆上设销轴滑孔， 所述摆杆经所述销轴滑孔与销轴滑动转动连接 ， 所述销 轴与机体连接。

所述销轴设为与机体固连式， 或经距离调整装置与机体连接， 所述距离调 整装置按控制要求调整所述销轴与所述自由活 塞的中心线之间的距离。

在所述自由活塞和所述弹性体之间设齿条、 齿轮和摆杆， 所述自由活塞与 所述齿条连接， 所述齿条与齿轮啮合， 所述齿轮与所述摆杆连接， 所述摆杆与 所述弹性体连接， 在所述摆杆上于所述齿轮的圆心处设销轴， 所述摆杆与所述 销轴转动连接， 所述销轴与机体连接。

在所述摆杆与所述弹性体之间设伸縮调整机构 ，所述伸縮调整机构设为机 械式、 电动式或液压式， 所述伸縮调整机构调整所述振子与所述销轴之 间的距 离。

一种振子蓄能自由活塞发动机， 包括自由活塞、 摆杆和振子， 所述自由活 塞经转动轴与摆杆的一端转动连接， 所述摆杆的另一端与所述振子连接， 在所 述摆杆上设销轴滑孔， 所述摆杆经所述销轴滑孔与所述销轴滑动转动 连接， 所 述销轴与机体连接；

或所述自由活塞与齿条连接， 所述齿条与齿轮啮合， 所述齿轮与所述摆杆 连接， 所述摆杆与所述振子连接， 在所述摆杆上于所述齿轮的圆心处设销轴， 所述摆杆与所述销轴转动连接。

在所述摆杆与所述振子之间设伸縮调整机构， 所述伸縮调整机构设为机械 式、电动式或液压式，所述伸縮调整机构调整 所述振子与所述销轴之间的距离。

传统发动机之所以能够稳定工作， 是由于飞轮的设置和 /或多缸的设置， 使得活塞处于静止状态时， 发动机的整体运动系统仍不停止， 即发动机的整体 运动系统在发动机的整个工作过程中的每个时 间点都具有足够的能量克服任 何一个活塞或多个活塞在任一冲程特别是压縮 冲程时的阻力，从而保证发动机 的正常工作。 而自由活塞发动机就不同， 当活塞处于极低运动速度或静止状态 时 （即多数情况是活塞处于上止点或下止点附近 时）， 自由活塞发动机的整个 运动系统也处于极低运动速度或静止状态。也 就是说此时自由活塞发动机所储 存的能量极小甚至为零，所以没有足够的能量 来克服维持活塞运动规律所需要 克服的阻力， 因此， 造成 "失火"状态， 影晌自由活塞发动机的正常工作。 然 而， 单纯增加自由活塞的质量， 会使自由活塞发动机产生强烈的振动。 本发明 通过振子和弹性体的设置， 使得发动机在运行过程中， 一部分能量仍储存在弹 性体中， 无论自由活塞发动机的速度处于多么低的状态 ， 甚至静止状态， 储存 在弹性体中的能量都能克服运行中的阻力， 帮助自由活塞发动机连续稳定的运 动， 进而实现自由活塞发动机的平稳运行。 在本发明中， 在不设弹性体的结构 中， 由于摆杆和销轴的设置， 使得活塞的运动方向和振子的运动方向相反， 所 以可以增加储存的能量， 同时又能减轻自由活塞发动机的剧烈振动。

本发明中所谓的距离调整装置可以是机械式， 电动式或液压式。 它的作用 是调整销轴与自由活塞中心线之间的距离， 以实现在活塞行程一定的情况下， 调整摆杆的摆动速度和角度， 进而改变储存在弹性体内的能量的多少， 使自由 活塞可以在不同的速度下工作， 即自由活塞发动机实现负荷响应（也就是相当 于传统发动机在不同的转速下工作）。 本发明所谓的伸縮调整机构也可以是机械式， 电动式或液压式。 它用来调 整振子与销轴之间的距离， 达到调整振子摆动速度和摆动角度的目的， 进而调 整储存在弹性体内及振子内的能量的多少， 同样实现自由活塞发动机实现负荷 响应。

本发明的有益效果如下：

1、 由于弹性体、 摆杆和振子的设置， 能够实现自由活塞发动机连续稳定 的运行。

2、 由于弹性体和振子的设置， 能够减轻自由活塞发动机运行时的振动与 噪声， 实现自由活塞发动机的平稳运行。

附图说明

图 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7和 8所示的是本发明实施例 1的结构示意图； 图 9、 10、 1 1和 12所示的是本发明实施例 2的结构示意图；

图 13、 14和 1 5所示的是本发明实施例 3的结构示意图；

图 16所示的是本发明实施例 4的结构示意图；

图 1 7、 18、 1 9和 20所示的是本发明实施例 5的结构示意图；

图 21和 22所示的是本发明实施例 6的结构示意图；

图 23所示的是本发明实施例 7的结构示意图。

具体实施方式

实施例 1

如图 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7或 8所示的振子蓄能自由活塞发动机， 一种振 子蓄能自由活塞发动机， 包括自由活塞 1、 弹性体 2和振子 3， 自由活塞 1 与 弹性体 2连接， 弹性体 2与振子 3连接。 由于弹性体和振子的设置， 能够实现 自由活塞发动机连续稳定的运行。其中图 1是单缸单振子， 振子 3的运动方向 与自由活塞 1的运动方向共线； 图 2是单缸双振子， 振子 3的运动方向与自由 活塞 1的运动方向共线； 图 3是单缸单振子， 振子 3的运动方向与自由活塞 1 的运动方向不共线； 图 4是单缸双振子， 振子 3的运动方向与自由活塞 1的运 动方向不共线， 自由活塞 1无侧向力； 图 5是双缸单振子， 振子 3的运动方向 与自由活塞 1的运动方向共线； 图 6是双缸双振子， 振子 3的运动方向与自由 活塞 1的运动方向共线； 图 7是双缸单振子， 振子 3的运动方向与自由活塞 1 的运动方向不共线； 图 8是双缸双振子， 振子 3的运动方向与自由活塞 1的运 动方向不共线， 自由活塞 1无侧向力。

实施例 2

如图 9、 10、 1 1或 12所示的振子蓄能自由活塞发动机， 其与实施例 1 的 区别在于： 在自由活塞 1和弹性体 2之间设摆杆 5， 自由活塞 1经转动轴 4与 摆杆 5的一端转动连接， 摆杆 5的另一端经弹性体 2与振子 3连接， 在摆杆 5 上设销轴滑孔 501， 摆杆 5经销轴滑孔 501与销轴 6滑动转动连接， 销轴 6与 机体连接。 销轴 6设为与机体固连式， 或经距离调整装置 7与机体连接， 距离 调整装置 7按控制要求调整销轴 6与自由活塞 1的中心线之间的距离。图 9是 单缸单摆杆单振子； 图 10是单缸双摆杆双振子， 自由活塞 1无侧向力； 图 1 1 是双缸单摆杆单振子； 图 12是双缸双摆杆双振子， 自由活塞 1无侧向力。

实施例 3

如图 13、 14或 15所示的振子蓄能自由活塞发动机， 其与实施例.1的区别 在于： 在自由活塞 1和弹性体 2之间设齿条 8、 齿轮 9和摆杆 5， 自由活塞 1 与齿条 8连接， 齿条 8与齿轮 9啮合， 齿轮 9与摆杆 5连接， 摆杆 5与弹性体 2连接， 在摆杆 5上于齿轮 9的圆心处设销轴 6， 摆杆 5与销轴 6转动连接， 销轴 6与机体连接。 图 13是单缸单齿条单振子； 图 14是双缸单齿条单振子； 图 15是双缸双齿条双振子， 自由活塞 1无侧向力。

实施例 4

如图 16所示的振子蓄能自由活塞发动机， 其与实施例 2和实施例 3的区 别在于： 在摆杆 5与弹性体 2之间设伸縮调整机构 10， 伸縮调整机构 10设为 机械式、 电动式或液压式， 伸縮调整机构 10调整振子 3与销轴 6之间的距离。

实施例 5

如图 17、 18、 19或 20所示的振子蓄能自由活塞发动机， 包括自由活塞 1、 摆杆 5和振子 3， 自由活塞 1经转动轴 4与摆杆 5的一端转动连接， 摆杆 5的 另一端与振子 3连接， 在摆杆 5上设销轴滑孔 501， 摆杆 5经销轴滑孔 501与 销轴 6滑动转动连接， 销轴 6与机体连接； 如图 21或 22所示的振子蓄能自由活塞发动机， 包括自由活塞 1、 摆杆 5 和振子 3， 自由活塞 1与齿条 8连接， 齿条 8与齿轮 9啮合， 齿轮 9与摆杆 5 连接， 摆杆 5与振子 3连接， 在摆杆 5上于齿轮 9的圆心处设销轴 6， 摆杆 5 与销轴 6转动连接。

实施例 7

如图 23所示的振子蓄能自由活塞发动机， 其与实施例 6和实施例 7的区 别在于： 在摆杆 5与振子 3之间设伸縮调整机构 10， 伸縮调整机构 10设为机 械式、 电动式或液压式， 伸縮调整机构 10调整振子 3与销轴 6之间的距离。

显然， 本发明不限于以上实施例， 还可以有许多变形。 本领域的普通技术 人员， 能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所 有变形， 均应认为是本发 明的保护范围。