专利名称：高能效转换无曲轴内燃发动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种往复式内燃发动机，尤其是一种高能效转换无曲轴内燃发动机。
背景技术：
传统的曲柄连杆发动机(传统机)虽然已成为高端主要动力设备运转百年。但能量转换效率低、不尽人意。
传统机混合气在缸内燃烧释放的能量(总能)经冷却(热损)、排气(残压，残热，残气的排放即残损)及内部损耗(内损)损失约70％(能损)。其余部分转变成压力能推动活塞运动(总机械能)，机械能转换效率约为30％(总机械能/总能)。这部分机械能再经“直线变圆”运动转换得到轴能，由于扭力在转换过程中产生了相移，如图1，P0为活塞正压力，P2为轴扭力，α1、α2为传力相移角，e为啮合点，则P0与P2的关系为P2＝P0cosα1cosα2，由于α1、α2为非零值，故P2＜P0。由此出现了转换能量丢失，使得到的轴能远小于总机械能，由于包括前述热损、残损、内损在内的能损尽管较大(损失约70％)、但由于这部分能损属于内燃发动机工作过程所固有的，虽然也可以通过改进一些具体结构，降低该部分能损，但降幅有限。而试图通过降低“直线变圆”转换能量丢失的方案到目前为止，还未发现有切实可行的。
实用新型内容本实用新型的目的在于立足于克服传统机“直线变圆”运动所产生的总机械能转换低的现状，从而提供一种高能效转换无曲轴内燃发动机。
本实用新型的技术方案是该高能效转换无曲轴内燃发动机，包括气缸、置于气缸内的活塞、及连接活塞的传动机构，其特征在于，所述的传动机构包括，一端与活塞连接另一端与传动圈活动连接的推杆、所述的传动圈为呈跑道型的环形内齿圈，传动圈连接一状态保持装置并由该状态保持装置使得传动圈的平移轨迹也呈跑道型，动力输出主轴的主轴齿轮位于传动圈内并与其啮合。
在本高能效转换无曲轴内燃发动机中，所述的传动圈保持装置为一端固定在传动圈上，而另一端活动插接在固定件的环形限位槽中，该环形限位槽与传动圈平移轨迹吻合。
在本高能效转换无曲轴内燃发动机中，所述的传动机构中，推杆一端与活塞活动连接另一端与传动圈活动连接。或者，推杆一端与活塞刚性连接另一端与传动圈活动连接。
在本高能效转换无曲轴内燃发动机中，所述的传动机构中，传动圈与推杆的连接端设有垂直于推杆轴线的开口滑槽，推杆的该端设有垂直于推杆轴线的推杆滑块，所述的推杆滑块限位于开口滑槽内。
在本高能效转换无曲轴内燃发动机中，呈跑道型的传动圈由与活塞轴线平行的两条直边及另外两个半圆边围成。
或者，呈跑道型的传动圈由与活塞轴线平行的两条直边及与活塞轴线垂直的另外两条直边围成方框形内齿圈，方框形内齿圈的四个角设有圆弧。
或者，呈跑道型的传动圈为圆形内齿圈。
本实用新型的有益效果是 1、本实用新型可消除转损提高能效。如图2，本实用新型的理想工作状态。与图1相比，传力相移角均为零，则P0与P2的关系为P2＝P0cosα1cosα2＝P0，故轴能＝总机械能，明显消除转损提高能效。
2、本实用新型由于设置了动态平移的传动圈，且主轴齿轮位于传动圈内并与其啮合；这一结构使得本实用新型发动机基本接近理想的工作状态。
3、主要性能比较。
作功行程传力分布比较(表1) 表1两机种传力比的比较
三个机种主要性能比较(表2) 表2三种机型主要性能比较(旋转机—旋转活塞发动机)
图1为传统机矢量图； 图2为本实用新型矢量图； 图3为本实用新型第一实施例结构原理图； 图4为本实用新型第一实施例工作动态原理图； 图5为本实用新型第二实施例原理图； 图6为本实用新型第三实施例原理图； 图7为本实用新型第四实施例原理图； 具体实施方式
如图3，该高能效转换无曲轴内燃发动机，包括气缸5、置于气缸内的活塞4、及连接活塞的传动机构等部分对传统内燃机的改进。
所述的传动机构包括，一端与活塞4活动铰接另一端与传动圈2活动铰接的推杆3、所述的传动圈2为环形内齿圈，该传动圈2设有两个平行的直边bc、gf和两个半圆边fdc、bag，围成跑道型，内齿圈的形状与传动圈外形匹配也为围成跑道型。动力输出主轴的主轴齿轮1位于传动圈内并与其啮合。
传动圈2连接一状态保持装置6并由该状态保持装置使得传动圈2的平移轨迹也呈跑道型。也就是说传动圈2的长短轴中心线方向不变，传动圈2仅做跑道型轨迹的平移。所述的传动圈保持装置为一端固定在传动圈2上，而另一端活动插接在固定件的环形限位槽中，该环形限位槽与传动圈平移轨迹吻合(图中未示出)。状态保持装置6还可以是其他结构，其作用就是限制传动圈平移轨迹。
在图3所示状态，活塞下移，啮合点“e”沿a、b、c、d依次移动。主轴齿轮1顺顺时针旋转，分别完成作功，吸气行程。
活塞上移，利用主轴的储能，“e”点沿d、f、g、a依次移动。主轴齿轮1转向不变，分别完成压缩，排汽行程。
“e”与cdf段和gab段内时，行程很短，转损很小，可不计。
图4为本实用新型工作动态原理图。
该图示出了六种工作状态。自左向右依次为左一、左二……..左六。主轴位置固定、转向不变。
左一活塞4位于上止点，主轴齿轮1“e”点位于传动圈2的a处； 左二活塞4下行，主轴齿轮1“e”点位于传动圈2的b处，传动圈2由弧线下平移变为直线运动向下平移； 左三活塞4继续下行，主轴齿轮1“e”点位于传动圈2的c处，传动圈2由直线运动向下平移变为弧线下平移； 左四活塞4位于下止点，主轴齿轮1“e”点位于传动圈2的d处；传动圈2由弧线下平移开始向弧线上平移改变； 左五活塞4上行，主轴齿轮1“e”点位于传动圈2的f处，传动圈2由弧线上平移变为直线运动向上平移； 左六活塞4上行，主轴齿轮1“e”点位于传动圈2的g处，传动圈2由直线运动向上平移变为弧线上平移；直至活塞4位于上止点，主轴齿轮1“e”点位于传动圈2的a处开始下一个循环。
图5与图3的区别在于，推杆3一端与活塞4刚性连接另一端与传动圈2活动连接。传动圈与推杆的连接端设有垂直于推杆轴线的开口滑槽7，推杆的该端设有垂直于推杆轴线的推杆滑块8，所述的推杆滑块限位于开口滑槽内。
图6与图5的区别在于，呈跑道型的传动圈由与活塞轴线平行的两条直边及与活塞轴线垂直的另外两条直边围成方框形内齿圈，方框形内齿圈的四个角设有圆弧。
图7与图5的区别在于，呈跑道型的传动圈为圆形内齿圈。
本实用新型既可用于四冲程、也可用于二冲程。
权利要求1.高能效转换无曲轴内燃发动机，包括气缸(5)、置于气缸内的活塞(4)、及连接活塞的传动机构，其特征在于，所述的传动机构包括，一端与活塞连接另一端与传动圈(2)活动连接的推杆(3)、所述的传动圈为呈跑道型的环形内齿圈，传动圈连接一状态保持装置(6)并由该状态保持装置使得传动圈的平移轨迹也呈跑道型，动力输出主轴的主轴齿轮(1)位于传动圈内并与其啮合。
2.根据权利要求1所述的高能效转换无曲轴内燃发动机，其特征在于，所述的传动圈保持装置为一端固定在传动圈上，而另一端活动插接在固定件的环形限位槽中，该环形限位槽与传动圈平移轨迹吻合。
3.根据权利要求1或2所述的高能效转换无曲轴内燃发动机，其特征在于，所述的传动机构中，推杆(3)一端与活塞活动连接另一端与传动圈(2)活动连接。
4.根据权利要求1或2所述的高能效转换无曲轴内燃发动机，其特征在于，所述的传动机构中，推杆(3)一端与活塞刚性连接另一端与传动圈(2)活动连接。
5.根据权利要求4所述的高能效转换无曲轴内燃发动机，其特征在于，传动圈与推杆的连接端设有垂直于推杆轴线的开口滑槽，推杆的该端设有垂直于推杆轴线的推杆滑块，所述的推杆滑块限位于开口滑槽内。
6.根据权利要求1所述的高能效转换无曲轴内燃发动机，其特征在于，呈跑道型的传动圈由与活塞轴线平行的两条直边及另外两个半圆边围成。
7.根据权利要求1所述的高能效转换无曲轴内燃发动机，其特征在于，呈跑道型的传动圈由与活塞轴线平行的两条直边及与活塞轴线垂直的另外两条直边围成方框形内齿圈，方框形内齿圈的四个角设有圆弧。
8.根据权利要求1所述的高能效转换无曲轴内燃发动机，其特征在于，呈跑道型的传动圈为圆形内齿圈。
专利摘要一种高能效转换无曲轴内燃发动机，属于往复式内燃发动机，主要解决传统的曲柄连杆发动机的转换能量损失问题。它包括气缸、置于气缸内的活塞、及连接活塞的传动机构，其特征在于，所述的传动机构包括，一端与活塞连接另一端与传动圈活动连接的推杆、所述的传动圈为呈跑道型的环形内齿圈，传动圈连接一状态保持装置并由该状态保持装置使得传动圈的平移轨迹也呈跑道型，动力输出主轴的主轴齿轮位于传动圈内并与其啮合。由于设置了动态平移的传动圈，且主轴齿轮位于传动圈内并与其啮合；这一结构使得本实用新型发动机基本接近理想的工作状态。适于各种用途的往复式内燃发动机。
文档编号F02B75/40GK201034042SQ20072002346
公开日2008年3月12日 申请日期2007年6月13日 优先权日2007年6月13日
发明者孙宝堂 申请人:孙宝堂