一种惯量电驱顶活塞杠杆高效发动机制造技术

本发明专利技术公开了一种惯量电驱顶活塞杠杆高效发动机，在发动机缸体内由下至上依次设置有曲轴、本活塞和顶活塞；本活塞通过连杆机构连接曲轴，曲轴的一端设置有曲轴齿轮；顶活塞通过顶杆机构连接凸轮机构；凸轮轴的一端设置有驱动齿轮；凸轮轴的另一端设置有第一级变速大齿轮，第一级变速大齿轮啮合第一级变速小齿轮，第一级变速小齿轮连接第一级变速轴的一端，第一级变速小齿轮与第二级变速大齿轮之间设置有第一惯量飞轮盘；凸轮轴上还连接有一驱动电机；曲轴齿轮通过一过桥齿轮驱动驱动齿轮。该发动机是一种两冲程扛杆高效发动机，无需燃料、零排放、更高效、可持续发展的动力源，使发动机摆脱被化石燃料的束缚。

【技术实现步骤摘要】
一种惯量电驱顶活塞杠杆高效发动机
本专利技术属于发动机领域，具体而言涉及一种发动机。
技术介绍
内燃发动机是燃料在缸筒、缸盖、活塞所形成的密闭空间内瞬间燃烧，产生的高压、高温气体推动活塞来实现内能向动能的转化，其基本结构参见图1所示，图中A表示进气阀、摇臂和弹簧；B表示阀门盖；C表示进气口；D表示气缸盖；E表示冷却液；F表示发动机缸体；G表示油盘；H表示油槽；I表示凸轮轴；J表示排气门、摇臂和弹簧；K表示火花塞；L表示排气口；M表示活塞；N表示连杆；O表示连杆轴承；P表示曲轴。为了满足燃烧所需的三个条件燃料、氧气和燃点，内燃发功机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环。一个工作循环曲轴转两圈，做功冲程完成一次能量转化。备注:曲轴和活塞通过连杆连接在一起，两个部件运行是同步的。即曲轴在上止点或下止点位置时，活塞同步在上止点或下止点位置，连杆两端受的力的大小相等。以下简要介绍，现有内燃机的做功过程：1）吸气冲程:曲轴在外力惯性的作用下旋转，从上止点带动活塞向下运行，进气门开启，吸入空气和燃料混合气体(柴油机只吸入空气)一直到下止点，进气门关闭，吸气冲程结束。2）压缩冲程:曲轴在外力惯性的作用下旋转，从下止点推动活塞向上运行，压缩吸入的气体，一直到上止点，压缩冲程结束。3）做功冲程:曲轴旋转，活塞在上止点位置，燃料在密闭、狭小的压缩空间内，瞬间燃烧产生高压、高温气体推动活塞向下运行，活塞通过连杆把向下的推力转化成曲轴的旋转力对外输出，一直到下止点，做功冲程结束。4）排气冲程:曲轴在外力惯性的作用下旋转，从下止点推动活塞向上运行，排气门开启，排出燃烧产生的废气，一直到上止点，排气门关闭，排气冲程结束。做功冲程中活塞在气缸内作往复运动，曲轴以主轴颈为圆心，以主轴颈和连杆轴颈的圆心距为半径，作旋转运动。剖析做功冲程：活塞:做功冲程开始时，活塞和曲轴同步在上止点位置，活塞上端是密闭、狭小的压缩空间，这时燃料瞬间燃烧，产生高压、高温气体，推动活塞向下运行。气体在推动活塞向下运行的同时，活塞上端密闭空间增大，气体膨胀，压力降低，对活塞的推力持续减小。曲轴:做功冲程开始时，曲轴在上止点位置，曲轴主轴颈的圆心点、连杆轴颈的圆心点和活塞销圆心点，三点在一条垂直线上(缸筒圆心点与曲轴主轴颈圆心点的直线上)，这时活塞上端密闭、狭小的压缩空间，燃料瞬间燃烧，产生的气体压力最高，对活塞的推力也最大。反而因为圆心点(曲轴主轴颈的圆心点)，旋转点(连杆轴颈的圆心点)和推力点(活塞销圆心点)三点在一条垂直线上，曲轴对这个最大推力的转化效率是零(曲轴不能把最大的推力转化成旋转动力输出)。而随着做功冲程的继续曲轴旋转，圆心点、旋转点和推力点，三点形成一个三角形。曲轴圆心点和旋转点形成一个杠杆转动过程中动力大小的变化，即做功冲程曲轴对活塞推动的转化效率大小变化。由上述分析得知，现有技术的内燃机在做功冲程时，气体对活塞的推力是由大持续到小的减小变化过程，而曲轴对推力的转化过程是由小到大再到小的转化过程。这种情况下可以发现，最大的推力得不到最大的较化效率。目前，现有技术中为了获得更大的动力输出，普遍采用了增压、增压中冷、四气门、缸内直喷、可变压缩比等技术，都只是增加了吸气冲程的进气量，从而提高做功冲程的压力（推力），而不断的提高进气量，必然会增加压缩冲程的能量损耗，而且没有提高曲轴的转化效率。
技术实现思路
为克服现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种惯量电驱顶活塞杠杆高效发动机，该发动机是一种两冲程扛杆高效发动机，无需燃料、零排放、更高效、可持续发展的动力源，使发动机摆脱被化石燃料的束缚。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种惯量电驱顶活塞杠杆高效发动机，在发动机缸体内由下至上依次设置有曲轴、本活塞和顶活塞；所述本活塞通过连杆机构连接所述曲轴，所述曲轴的一端设置有曲轴齿轮；所述顶活塞通过顶杆机构连接凸轮机构，所述凸轮机构包括凸轮轴，所述凸轮轴上设置有凸轮和一对分别位于所述凸轮两侧的凹轮盘，所述凹轮盘相对的端面上开设有对称的凹槽，所述凹槽的槽形与所述凸轮的外轮廓相匹配；所述顶杆机构的下端连接所述顶活塞，上端为一滚轮支架，所述滚轮支架的两端分别架设在所述凹槽内，所述滚轮支架的凹口内可转动的设置有滚轮；所述滚轮与所述凸轮互相紧密抵触；所述凸轮轴的一端设置有驱动齿轮；所述凸轮轴的另一端设置有第一级变速大齿轮，所述第一级变速大齿轮啮合第一级变速小齿轮，所述第一级变速小齿轮连接第一级变速轴的一端，所述第一级变速小齿轮与所述第二级变速大齿轮之间设置有第一惯量飞轮盘；所述凸轮轴上还连接有一驱动电机；所述曲轴齿轮通过一过桥齿轮驱动所述驱动齿轮。进一步的，所述第一级变速轴的另一端连接第二级变速大齿轮，所述第二级变速大齿轮啮合第二级变速小齿轮，所述第二级变速小齿轮连接第二级变速轴的一端，所述第二级变速轴的另一端设置有第二惯量飞轮盘。进一步的，所述惯量电驱顶活塞杠杆高效发动机，还包括一连接电源的控制驱动单元和一用于检测所述凸轮轴的转速传感器，所述控制驱动单元电连接所述驱动电机和转速传感器。进一步的，所述惯量电驱顶活塞杠杆高效发动机，还包括一用于检测所述顶活塞和所述本活塞之间压力的压力传感器和一用于向所述顶活塞和所述本活塞之间输入高压气体的电控气阀，所述控制驱动单元电连接所述压力传感器和所述电控气阀。进一步的，所述惯量电驱顶活塞杠杆高效发动机，还包括一用于加热所述顶活塞和所述本活塞之间气体的电加热装置和一用于测量所述顶活塞和所述本活塞之间气体温度的温度传感器，所述电加热装置和所述温度传感器分别电连接所述控制驱动单元。本专利技术的惯量电驱顶活塞杠杆高效发动机的工作原理如下：1）发动机旋转，所述曲轴带动所述本活塞从上止点向下运行，同时同步所述顶活塞在凸轮机构的作用下，开始加速推动所述顶活塞向近端位置推动。此时，压缩缸内气体，当所述本活塞向下运行到所述曲轴形成一定角度时（如旋转到32度），所述顶活塞加速推动到近端位置（顶活塞从远端推动到近端位置所需动力，来自于第一惯量飞轮盘和第二惯量飞轮盘的惯量）。2）所述本活塞和所述顶活塞之间形成高压、密闭的压缩空间，所述电加热装置瞬间加热，高压气体膨胀（顶活塞在凸轮机构的作用下保持位置不变）加速推动所述本活塞向下止点运行（曲轴有角度，有杠杆旋转动力大小变化原理）。此时，扛杆高效把所述本活塞的推力转化成所述曲轴的旋转动力，所述曲轴的旋转动力通过齿轮组驱动凸轮机构的凸轮轴旋转，第一级变速大齿轮驱动所述第一级变速小齿轮，第一惯量飞轮盘加速旋转储存能（同理，第二级变速大齿轮驱动所述第二级变速小齿轮，第二惯量飞轮盘加速旋转储存能），用于推动顶活塞从远端加速推向近端，从而压缩缸内气体。3）所述本活塞在高压气体膨胀的推动下运行到下止点位置，同时顶活塞在凸轮机构的驱动下从近端加速返回远端后保持位置不变，缸筒内部空间增大，冷却液给气体降温，气压变小，所述本活塞在所述曲轴的带动下向上止点位置运行。上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种惯量电驱顶活塞杠杆高效发动机，其特征在于：在发动机缸体（1）内由下至上依次设置有曲轴（2）、本活塞（3）和顶活塞（4）；/n所述本活塞（3）通过连杆机构（5）连接所述曲轴（2），所述曲轴（2）的一端设置有曲轴齿轮（7）；/n所述顶活塞（4）通过顶杆机构（6）连接凸轮机构（9），所述凸轮机构（9）包括凸轮轴（901），所述凸轮轴（901）上设置有凸轮（902）和一对分别位于所述凸轮（902）两侧的凹轮盘（903），所述凹轮盘（903）相对的端面上开设有对称的凹槽（904），所述凹槽（904）的槽形与所述凸轮（6）的外轮廓相匹配；所述顶杆机构（6）的下端连接所述顶活塞（4），上端为一滚轮支架（501），所述滚轮支架（501）的两端分别架设在所述凹槽（904）内，所述滚轮支架（501）的凹口内可转动的设置有滚轮（502）；所述滚轮（502）与所述凸轮（902）互相紧密抵触；所述凸轮轴（901）的一端设置有驱动齿轮（8）；/n所述凸轮轴（901）的另一端设置有第一级变速大齿轮（10），所述第一级变速大齿轮（10）啮合第一级变速小齿轮（11），所述第一级变速小齿轮（11）连接第一级变速轴（12）的一端，所述第一级变速小齿轮（11）与所述第二级变速大齿轮（13）之间设置有第一惯量飞轮盘（16）；所述凸轮轴（901）上还连接有一驱动电机（18）；/n所述曲轴齿轮（7）通过一过桥齿轮（78）驱动所述驱动齿轮（8）。/n...

【技术特征摘要】
1.一种惯量电驱顶活塞杠杆高效发动机，其特征在于：在发动机缸体（1）内由下至上依次设置有曲轴（2）、本活塞（3）和顶活塞（4）；
所述本活塞（3）通过连杆机构（5）连接所述曲轴（2），所述曲轴（2）的一端设置有曲轴齿轮（7）；
所述顶活塞（4）通过顶杆机构（6）连接凸轮机构（9），所述凸轮机构（9）包括凸轮轴（901），所述凸轮轴（901）上设置有凸轮（902）和一对分别位于所述凸轮（902）两侧的凹轮盘（903），所述凹轮盘（903）相对的端面上开设有对称的凹槽（904），所述凹槽（904）的槽形与所述凸轮（6）的外轮廓相匹配；所述顶杆机构（6）的下端连接所述顶活塞（4），上端为一滚轮支架（501），所述滚轮支架（501）的两端分别架设在所述凹槽（904）内，所述滚轮支架（501）的凹口内可转动的设置有滚轮（502）；所述滚轮（502）与所述凸轮（902）互相紧密抵触；所述凸轮轴（901）的一端设置有驱动齿轮（8）；
所述凸轮轴（901）的另一端设置有第一级变速大齿轮（10），所述第一级变速大齿轮（10）啮合第一级变速小齿轮（11），所述第一级变速小齿轮（11）连接第一级变速轴（12）的一端，所述第一级变速小齿轮（11）与所述第二级变速大齿轮（13）之间设置有第一惯量飞轮盘（16）；所述凸轮轴（901）上还连接有一驱动电机（18）；
所述曲轴齿轮（7）通过一过桥齿轮（78）驱动所述驱动齿轮（8）。


2.根据权利要求1所述的惯量电驱顶活塞杠杆高效发动机，其特征在于：所述驱动齿轮（8）、所述过桥齿轮（78）与所述曲轴齿轮（7）的转速比为1:1：1。


3.根据权利要求1所述的惯量电驱顶活塞杠杆高效发动机，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜申记，
申请(专利权)人：苏州向势机械技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32