专利名称：无曲轴发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种动力系统，尤其涉及内燃机系统。
背景技术：
发动机(内燃机柴油机、汽油机以及利用天然气等为燃料的燃气发动机，包括二冲程发动机和四冲程发动机)的主要运动件，其传统结构都是由曲轴、连杆和活塞构成。在运行中，由于爆发冲程开始于活塞位于上死点或者在上死点附近，燃料在爆发燃烧开始时产生的巨大膨胀压力对曲轴旋转所起的作用为零或者很小。因为这时通过活塞、连杆和曲柄，传递到曲轴上的力的作用点和曲轴中心线的距离为零或者很小。因此，产生的力矩就为零或者很小，曲轴就不能很好地旋转，由曲轴旋转所产生的功率就为零或者很小。所以说，传统内燃机的最大缺点就是效率低、浪费能源、污染环境严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种效率高、节省能源、有利于环境保护的无曲轴发动机，由于本发明无曲轴发动机所特有的主轴、横杆和连杆结构，使得爆发冲程开始时所产生的最大膨胀压力的作用点相对于主轴中心线的距离，可以根据发动机功率的需要和缸径、冲程的大小，在合适的尺寸范围内选取。因此，本发明无曲轴发动机爆发冲程中产生的压力所做的功可以达到最大。
为了解决上述技术问题，本发明无曲轴发动机是通过以下技术方案予以实现的包括连杆、活塞、气缸、机体和气缸盖，还包括主轴和横杆，与所述主轴交叉连接有两个至多个横杆，所述主轴与所述横杆之间为固定连接，各横杆以主轴中心线为中心两端对称的位置上分别设置有与连杆连接的固定套，每个固定套上连接有一个连杆，固定套与连杆为铰链连接，各横杆固定套上连接的两个连杆分别位于所有横杆的同一侧。
在主轴与横杆之间的固定连接中，还有第二种类型与所述主轴交叉连接有一个至多个横杆，各横杆以主轴中心线为中心两端对称的位置上分别设置有与连杆连接的固定套，每个固定套上连接有两个连杆，固定套与连杆为铰链连接，每个固定套上的两个连杆对称分布于横杆的两侧。
在主轴与横杆之间的固定连接中，还有第三种类型与所述主轴相交连接有四个至多个横杆。各横杆以主轴中心线为中心的两端，一端设置有与连杆连接的固定套，另一端适当位置设置有与功率输出机构有关的连接结构，各横杆以主轴中心线为中心，主轴中心线一侧横杆上的固定套，与主轴中心线另一侧横杆上的固定套数目相等，且主轴中心线一侧两个横杆上的固定套，与主轴中心线另一侧另外两个横杆上的固定套，以主轴中心线为中心成两两对应设置，它们到主轴中心线的距离相等。每个固定套上连接有一个连杆，固定套与连杆为铰链连接，各横杆固定套上连接的一个连杆位于所有横杆的同一侧。
在主轴与横杆之间的固定连接中，还有第四种类型与所述主轴相交连接有两个至多个横杆，各横杆以主轴中心线为中心的两端，一端设置有与连杆连接的固定套，另一端适当位置设置有与功率输出机构有关的连接结构，各横杆以主轴中心线为中心，主轴中心线一侧横杆上的固定套，与主轴中心线另一侧横杆上的固定套数目相等，主轴中心线一侧一个横杆上的固定套与主轴中心线另一侧另一个横杆上的固定套以主轴中心线为中心成一一对应设置，它们到主轴中心线的距离相等。每个固定套上连接有两个连杆，固定套与连杆为铰链连接，每个固定套上的两个连杆对称分布于横杆的两侧。
在主轴与横杆之间的固定连接中，还有第五种类型与所述主轴相交连接有四个至多个横杆。所有横杆平均分布于主轴中心线的两侧，各横杆一端与主轴相连接，另一端设置有与连杆连接的固定套，各横杆以主轴中心线为中心，主轴中心线一侧横杆上的固定套，与主轴中心线另一侧横杆上的固定套数目相等，且主轴中心线一侧两个横杆上的固定套，与主轴中心线另一侧另外两个横杆上的固定套，以主轴中心线为中心成两两对应设置，它们到主轴中心线的距离相等。每个固定套上连接有一个连杆，固定套与连杆为铰链连接，各横杆固定套上连接的一个连杆位于所有横杆的同一侧。
在主轴与横杆之间的固定连接中，还有第六种类型与所述主轴相交连接有两个至多个横杆。所有横杆平均分布于主轴中心线的两侧，各横杆一端与主轴相连接，另一端设置有与连杆连接的固定套，各横杆以主轴中心线为中心，主轴中心线一侧横杆上的固定套，与主轴中心线另一侧横杆上的固定套数目相等，且主轴中心线一侧一个横杆上的固定套与主轴中心线另一侧另一个横杆上的固定套以主轴中心线为中心成一一对应设置，它们到主轴中心线的距离相等。每个固定套上连接有两个连杆，固定套与连杆为铰链连接，每个固定套上的两个连杆对称分布于横杆的两侧。
本发明无曲轴发动机的另外一种技术方案，在上述技术方案的基础上，所述主轴与所述横杆之间的连接为活动连接，横杆可以绕主轴旋转，各横杆以主轴中心线为中心，两端对称的位置上分别设置有与连杆连接的固定套。每个固定套上必须连接有两个连杆，连杆与固定套为铰链连接，每个固定套上的两个连杆对称分布于横杆的两侧。
在主轴与横杆的固定连接中，各横杆上处于同一位置，及所述主轴的同一侧且横杆的同一侧的位置上的活塞连杆处于同一种位置状态。各横杆以主轴为中心作摆动运动，摆动方向一致，摆动的角度大小相等。
在主轴与横杆的活动连接中，当主轴与横杆之间的活动连接采用棘轮连接结构时，各横杆上与主轴中心线距离相等的部位以主轴为中心作摆动运动的角速度相等。
本发明无曲轴发动机的运行特点是(包括主轴与横杆之间的连接为固定连接和活动连接的所有类型)，连杆的中心线在活塞位于上死点时与气缸的中心线重合，同时和与连杆连接的横杆的中心线垂直相交。在整个运行过程中，气缸的中心线、活塞的中心线、连杆的中心线和与连杆连接的横杆的中心线在同一个平面内。
本发明无曲轴发动机与现有技术相比，其有益效果是由于主轴、横杆和连杆的特殊结构，爆发冲程开始时所产生的最大膨胀压力的作用点相对于主轴(该主轴相当于传统内燃机曲轴的主轴颈)中心线的距离根据功率的需要和缸径、冲程的大小在设计时可以在合适的尺寸范围内选取(相对于每个具体的内燃机此值确定不变)。这样，爆发冲程产生的压力所做的功可以达到最大，因此，具有效率高、节省能源、环境污染小的特点。
图1-1是本发明无曲轴发动机的每个固定套上连接有一个气缸时结构的主视图；图1-2是本发明无曲轴发动机的每个固定套上连接有一个气缸时的结构的俯视图；图1-3是图1-1中A-A所示位置的剖视图；图1-4是图1-1中B-B所示位置的剖视图；图2-1和图2-2是本发明无曲轴发动机实施例二结构的不同外部形态的主视图和俯视图；图3-1和图3-2是本发明无曲轴发动机实施例二结构的不同外部形态的主视图和俯视图；图4-1和图4-2是本发明无曲轴发动机实施例二、三结构的不同外部形态的主视图和俯视图；
图5是本发明无曲轴发动机在爆发冲程开始时的活塞、连杆、横杆和主轴的受力情况示意图；图6是现有技术6130柴油机在爆发冲程开始时的活塞、连杆、曲柄和曲轴主轴颈的受力情况示意图；图7是本发明无曲轴发动机在运行中，主轴旋转角为α时的活塞、连杆、横杆和主轴等的结构简图；图8是现有技术6130柴油机在运行中活塞越过上死点，曲轴旋转角为α时的活塞、连杆、曲柄和曲轴主轴颈等的结构简图；图9是本发明无曲轴发动机主轴、横杆的受力图；图10是现有技术6130柴油机曲轴的受力图；如下是本发明说明书附图中主要附图标记的说明1——主轴2——横杆3——连杆 4——活塞5——气缸盖6——机体7——气缸8——固定套9——底座具体实施方式
下面结合附图对本发明无曲轴发动机做进一步详细描述。
本发明无曲轴发动机的技术方案是，包括连杆(3)、活塞(4)、气缸(7)、机体(6)、气缸盖(5)和主轴(1)，与所述主轴(1)相交的位置上并列地设置有2个或多个横杆(2)，所述主轴(1)与所述横杆(2)之间为固定连接，例如固定连接可以采用焊接结构、螺纹紧固结构或螺纹连接结构等。所述主轴(1)与所述横杆(2)之间的连接还可以是活动连接，例如活动连接可以采用滚动轴承结构、棘轮结构或轴套、轴瓦结构等。在主轴(1)与横杆(2)的连接为固定连接中，所述每个横杆(2)以主轴(1)为中心的轴向两端对称的位置上分别设置有固定套(8)，每个固定套(8)上连接有一个连杆，固定套(8)与连杆(3)为铰链连接，同一个横杆(2)上的两个连杆(3)位于横杆(2)的同一侧。在主轴(1)与横杆(2)的连接为固定连接中，每个固定套(8)上还可以铰接着两个连杆(3)，同一个固定套(8)上的两个连杆(3)分布于横杆(2)的两侧，每个横杆(2)上的两个固定套(8)以主轴(1)为中心对称。在主轴(1)与横杆(2)的活动连接中，所述横杆(2)以主轴(1)为中心的轴向两端对称设置有固定套(8)，所述每个固定套(8)上必须连接有两个连杆(3)，所述固定套(8)与所述连杆(3)为铰链连接。所述每个固定套(8)上的两个连杆(3)对称分布于横杆(2)的两侧。
本发明无曲轴发动机的技术方案是，包括连杆(3)、活塞(4)、气缸(7)、机体(6)、气缸盖(5)和主轴(1)，与所述主轴(1)相交着有两个或多个横杆(2)，所述主轴(1)与所述横杆(2)之间为固定连接，所述主轴(1)与所述横杆(2)之间的固定连接中，所述各横杆(2)上处于同一位置，即所述主轴(1)的同一侧且横杆(2)的同一侧位置上的活塞连杆处于同一种位置状态，即活塞(4)处于上死点的，各横杆(2)上处于相同位置的活塞(4)也处于上死点；活塞(4)处于下死点的，各横杆(2)上处于相同位置上的活塞(4)也处于下死点；所述各横杆(2)以所述主轴(1)为中心作摆动运动，其摆动方向一致，摆动的角度大小相等；所述各横杆(2)轴向两端分别设置有与连杆(3)连接的固定套，所述每个固定套上连接有一至两个连杆，所述固定套与所述连杆为铰链连接；所述机体(6)固定在底座(9)上，所述连杆(3)的中心线在所述活塞(4)位于上死点时与气缸(7)中心线重合，同时与所述横杆(2)的中心线垂直相交。本发明无曲轴发动机中，所述各横杆(2)两端的固定套与所述主轴(1)中心之间的距离相等，所述连杆(3)的中心线与所述连杆链接的横杆(2)的中心线在同一个平面内。若固定套连接有两个连杆(3)时，所述每个固定套(8)上的两个连杆(3)对称分布于横杆(2)的两侧，所述连杆(3)的中心线和所述横杆(2)的中心线在同一个平面内。
本发明无曲轴发动机另外一种技术方案，在上述技术方案的基础上，所述主轴(1)与所述横杆(2)之间为活动连接，所述每个固定套上必须连接有两个连杆(3)，所述每个固定套(8)上的两个连杆(3)对称分布于横杆(2)的两侧，所属每一个横杆(2)以主轴(1)为中心的轴向两端的固定套，以及固定套上铰接的连杆活塞互相对称，每一个横杆上连接的四个连杆活塞在运行中的吸、压、爆、排自成一个系统。横杆与横杆之间的连杆、活塞的运行互不相干。当所述主轴(1)与所述横杆(2)之间的活动连接采用棘轮连接结构时，所述各横杆(2)以所述主轴(1)为中心作摆动运动的角速度相等。
综上所述，本发明无曲轴发动机中主轴(1)和横杆(2)是所特有的构件，与横杆(2)铰接的连杆(3)与现有技术中的连杆也有相应的改变，以便使连杆(3)与横杆(2)能很好地铰接。由于各发动机的功率、缸径和冲程的大小不一样，以及为了适应不同的工作环境，机体(6)可以具有不同的形状、连接方式和支承及固定的形式，作为发动机整体，由于进/排气阀、启动方式、功率输出方式及用途的区别，本发明无曲轴发动机可以有多种不同的实施方案和型号。
以上论述的本发明无曲轴发动机的固定连接中，从第二种类型到第六种类型，因为它们的主要件的工作原理和结构特点与第一种类型相同，限于篇幅的需要，在附图中和深入论述上作了省略。
下面结合图1-1至图4-2叙述本发明无曲轴发动机各种实施例的工作原理。
各图中所示I缸处于压缩冲程终了，II缸处于吸气冲程结束，III缸处于排气冲程上死点(设气缸盖(5)所处的一端为上)，IV缸处于爆发(作功)冲程末尾(终止)。如图1-1至图1-4所示的实施例，由于其多于4个气缸，多余气缸的进气(吸气)、压缩、爆发和排气冲程，可以根据功率的需要和缸径、冲程的大小合理地安排。其工作原理如下I缸开始爆发冲程。此时，该缸的连杆(3)与横杆(2)处于垂直连接位置，即连杆(3)的中心线与气缸(7)的中心线重合，并与横杆(2)的中心线垂直且相交。爆发开始时产生的巨大膨胀压力直接(垂直)作用在横杆(2)上，横杆(2)与主轴(1)也成垂直连接，连杆(3)与横杆(2)连接的交点到主轴(1)中心线的距离即为力臂，该距离的大小设计时可以根据功率的需要和缸径、冲程的大小选取合适的尺寸，当活塞(4)与气缸(7)的摩擦力忽略不计时(为了便于说明问题这里暂且忽略不计，包括摩擦、振动、噪音和热损失)，主轴旋转的力矩＝最大压力×力臂。其他(II、III、IV)缸的爆发冲程，因为它们的结构原理、尺寸相同，爆发冲程发生和发展的过程和I缸完全一样。
实施例一如图1-1至图1-4所示，当横杆(2)与主轴(1)是固定连接时，主轴(1)是转动的，这样通过主轴(1)或横杆(2)将功率传送出去。
实施例二如图2-1和图2-2、图3-1和图3-2、图4-1和图4-2所示，横杆(2)与主轴(1)是活动连接，主轴(1)相对于横杆(2)可以有两种状态第一种状态横杆(2)的中间部位设置圆筒，圆筒和主轴(1)之间设置有滚动轴承、轴套或轴瓦等，发动机运行中，横杆(2)不带动主轴(1)运动，此时，完全通过横杆(2)将功率输送出去；第二种状态横杆(2)与主轴(1)之间设置有棘轮结构，发动机运行中，横杆(2)带动主轴(1)朝一个方向旋转，此时与传统的发动机输送功率的方式一样，即通过主轴旋转将功率输送出去。但无论采取上述哪种方式，都能获得最大的功率输出(除去摩擦力、振动、噪音和热损失)。
实施例三如图4-1和图4-2所示，本例的结构是适合小功率、小缸径，工作空间狭窄的工作环境中使用的具体实施方案。根据具体情况，它可以采用第一种状态，也可以采用第二种状态。
当I缸爆发冲程结束时，II缸压缩冲程终了，III缸吸气冲程结束，IV缸排气冲程完成。这时，II缸开始爆发冲程，其做功的原理和I缸是一样的。
当II缸爆发冲程结束时，I缸排气冲程完了，III缸压缩冲程终止，IV缸吸气冲程完成。这时，III缸开始爆发冲程，它做功的过程和I缸、II缸做功的情况相同。
当III缸爆发冲程结束时，I缸吸气冲程完成，II缸排气冲程完结，IV缸压缩冲程告终。这时，IV缸开始爆发冲程，它做功的情况和I缸、II缸、III缸做功的情况一样。
图1-1至图1-4所示的发动机中，气缸数多于4个，例如，有6个气缸，即I、II、III、IV、V和VI缸，在这种情形中，就有可能一个冲程中有两个气缸处于爆发冲程。如果是8个气缸，那么，每一个冲程都有两个气缸处于爆发冲程；如果是12个气缸，那么，每一个冲程中就有3个气缸处于爆发冲程，如此类推。每一个气缸相继完成4个冲程以后，继续循环下面的冲程，如此往复不断，发动机输出功率。
为了充分说明本发明所具有的优点，下面结合图5和图6，将本发明无曲轴发动机与现有技术中6130柴油机在爆发(作功)冲程开始时主轴、横杆和曲轴受力情况作对比分析假设这两种发动机的缸径X冲程＝130×150(mm)是一样的，而且它们的连杆长度也是相同的，均为252mm。当爆发冲程开始，在两种发动机的活塞上表面都有相同(细微差别忽略不计)的爆发压力，以980.665N/cm2(100kg/cm2)计算(柴油机最大爆发压强可达1176.798N-1372.931N/cm2——120kg-140kg/cm2)，那么在本发明无曲轴发动机上(如图5所示)，就有πR2×980.665＝130165.91N(13273.23kg)的压力直接作用在横杆(2)上，而在6130柴油机上(如图六所示)，因为此时活塞中心线、连杆中心线、曲柄中心线和曲轴主轴颈的中心线重合，这时力臂为零，则压力对于曲轴旋转来说等于零。
本发明无曲轴发动机在运行中，设主轴旋转角为α，如图7所示。
6130柴油机在运行中，爆发冲程开始后，活塞越过上死点，设曲轴旋转角为α，如图8所示。
下面根据图7、图8的结构简图，分别画出它们的受力图。
如图9本发明无曲轴发动机的主轴、横杆的受力图。
图10现有技术6130柴油机曲轴的受力图。
以图9、图10为依据，进一步分析计算本发明无曲轴发动机和现有技术6130柴油机在运行中的受力情况和力矩大小。
下面结合图9和图10进一步说明本发明与现有技术所产生力矩的大小。
实例一图9是本发明无曲轴发动机主轴、横杆的受力简图，图中B点是活塞位于上死点时连杆EC与横杆AB的铰接点，AC是当横杆AB绕主轴A运转5°时的位置，假设这时在气缸内活塞上表面有98066.5N(即10000kg)的压力。
设α＝5°，F＝98066.5N(10000kg)，AB＝AC＝75mm，EC＝252mm，根据计算β＝0.064889203°，θ＝85.06488806°。
则连杆EC上的分力F1为F1＝F/COSβ＝98066.56289(N)施加在C点上的切向力F2为F2＝F/COSβ×SINθ＝97703.007(N)作用在主轴上的力矩为M＝F/COSβ×SINθ×0.075＝7327.73(N.m)图10是现有技术6130柴油机曲轴的受力图，图中X点为曲轴主轴颈的中心，XY代表曲柄的长度，ZY代表连杆，Z点是连杆与活塞连接的交点。
设α＝5°，F＝98066.5N(10000kg)，XY＝75mm，ZY＝252mm，根据计算β＝1.486373914°。
则连杆ZY上的分力F1为F1＝F/COSβ＝98099.5083(N)施加在Y点上并且垂直于XY，使XY绕X点作顺时针运转的切向力F2F2＝F/COSβ×SIN(α+β)＝11081.99923(N)使曲轴绕X点作顺时针旋转的力矩为M＝F/COSβ×SIN(α+β)×0.075＝831.1499423(N.m)由此可见，α＝5°时，在本发明无曲轴发动机中，施加在主轴上的力矩是7327.73N.m，而在6130柴油机中，施加在曲轴上的力矩为831.43N.m，本发明无曲轴发动机主轴上的力矩是6130柴油机曲轴上力矩的8.8倍。
实例二在图9中，设α＝10°，F＝9000kg＝88259.85N，AB＝AC＝75mm，EC＝252mm，根据计算β＝0.259063864°，θ＝80.25906392°。
则连杆EC上的分力F1为F1＝F/COSβ＝88260.75221(N)施加在C点上的切向力F2为F2＝F/COSβ×SINθ＝86988.28256(N)对主轴A点的力矩为M＝F/COSβ×SINθ×0.075＝6524.12(N.m)在图10中，设α＝10°，F＝9000kg＝88259.85，XY＝75mm，ZY＝252mm，根据计算β＝2.962423202°
则连杆ZY上的分力F1为F1＝F/COSβ＝88377.95442(N)施加在Y点上并且垂直于XY，使XY绕X点作顺时针运转的切向力F2F2＝F/COSβ×SIN(α+β)＝19824.23361(N)使曲轴绕X点作顺时针旋转的力矩为M＝F/COSβ×SIN(α+β)×0.075＝1486.817521(N.m)由此可见，α＝10°时，F＝88259.85N，本发明无曲轴发动机主轴上的力矩是6130柴油机曲轴上力矩的4.4倍。
实例三在图9中，设α＝20°，F＝8000kg＝78453.2N，AB＝AC＝75mm，EC＝252mm，根据计算β＝1.028435627°，θ＝71.02843578°。
则施加在C点上的切向力F2为F2＝F/COSβ×SINθ＝74203.57857(N)对主轴A点的力矩为M＝F/COSβ×SINθ×0.075＝5565.27(N.m)在图10中，设α＝20°，F＝8000kg＝78453.2N，XY＝75mm，ZY＝252mm，根据计算β＝5.842354404°。
则连杆ZY上的分力F1为F1＝F/COSβ＝78862.83456(N)施加在Y点上并且垂直于XY，使XY绕X点作顺时针运转的切向力F2F2＝F/COSβ×SIN(α+β)＝34376.03494(N)使曲轴绕X点作顺时针旋转的力矩为M＝F/COSβ×SIN(α+β)×0.075＝2578.20262(N.m)由此可见，α＝20°，F＝8000kg＝78453.2N时，本发明无曲轴发动机主轴上的力矩是6130柴油机曲轴上力矩的2.15倍。
综上所述，本发明无曲轴发动机比传统发动机在相同条件下功效要高，而且是数倍于传统发动机，这还只是仅举4个冲程，即吸气、压缩、爆发、排气中的一个冲程，在其他三个冲程吸气、压缩和排气冲程中，因为是耗费发动机已有的能量，完成同样的工作本发明无曲轴发动机比传统发动机更省力，耗力只是传统发动机的几分之一。
在实际应用中，本发明无曲轴发动机的连杆与横杆的连接点到主轴的距离，其比较合适的数值是该距离值为1.2-10倍的缸径。
借用现有技术6130柴油机做参照物，目的是为了对比明显，其实本发明无曲轴发动机的优越性远不止这些。如假设本发明无曲轴发动机的连杆与横杆的连接点到主轴的距离为400mm，即AB＝AC＝400mm，缸径×冲程＝130×150(mm)，其效率会更高。
例如当主轴旋转角α＝0°时，β＝0°，θ＝90°，F＝13273.23kg＝130165.91N，这时，加在主轴上的力矩为M＝52066.364N.m，而6130柴油机此时的旋转力矩为零，二者无法相比。
当主轴旋转角α＝5°时，β＝0.346077837°，θ＝85.34607763°，F＝98066.5N，这时，加在主轴上的力矩为M＝39097.98155N.m，是6130柴油机的47倍。
当主轴旋转角α＝10°时，β＝1.381803162°，θ＝81.38180334°，F＝88259.85N，这时，加在主轴上的力矩为M＝34915.47N.m，是6130柴油机的23.5倍。
当主轴旋转角α＝20°时，β＝5.493106877°，θ＝75.49310671°，F＝78453.2N，这时，加在主轴上的力矩为M＝30520.93N.m，是6130柴油机的11.8倍。
在本发明无曲轴发动机上，当主轴旋转角α＝21.77403814°，连杆与横杆连接点到主轴的距离为400mm，连杆长为252mm，缸径×冲程＝130×150(mm)时，冲程就能达到150mm。事实上，爆发冲程在6130柴油机上在曲轴旋转60°-70°时，气缸内燃油的燃烧就基本全部结束，本发明无曲轴发动机燃油在气缸内的燃烧会比它好。
上面的分析比较只是为了容易看出差别，选择缸径、冲程都一样。根据本发明无曲轴发动机的主轴、横杆和连杆的结构特点，冲程选择在1.2-15倍缸径，主轴旋转角度也应作适当改变，才比较合适。
以上分析比较，仅从效力方面而论，本发明还有其他方面的优越性，例如1.加工主轴和横杆要比加工曲轴省时省料，而且精度更容易保证。
2.本发明无曲轴发动机在运行中，活塞对气缸壁的侧向力比传统发动机在运行中活塞对气缸壁的侧向力要小得多，活塞环对气缸壁椭圆形磨损要轻得多，因此而引起的功率损失也小得多，噪音也小得多，同时，也使本发明无曲轴发动机的致倾复性危险也要小得多。
3.本发明无曲轴发动机在运行中，因为爆发燃烧冲程所产生的动力几乎全部加在主轴上，使主轴旋转比相同工况中的曲轴要快的多，它的运动件如活塞、连杆、横杆因为运行的速度要比传统发动机的活塞、连杆、曲柄在相同工况中的运行速度要快得多，产生的动能也要比传统发动机相同工况中的活塞、连杆、曲柄所产生的动能大得多。这是我们所需要的，也是无曲轴发动机的特点之一。
4.在爆发冲程开始时，因为传统内燃机活塞、连杆、曲轴的结构原因，使得巨大的膨胀压力无处施展，重重的压在活塞、连杆和曲轴上，使得这些零件必须增加强度，否则容易损坏，气缸内相同的压强对气缸壁、气缸盖、活塞环的密封、气缸盖的密封，它所带来的压力对连杆的轴套、轴瓦、曲轴的轴瓦、气缸盖的紧固螺钉等都是极其严重的负担。而在本发明无曲轴发动机上，这一切都大为改观，变害为利。最大的膨胀压力垂直作用在横杆上，而横杆又垂直作用在主轴上，这个力矩有多大，效力是相当惊人的。在这一点上，传统发动机与本发明无曲轴发动机的比较，不是倍数大小的问题，简直没有可比性，无法相比。
5.本发明无曲轴发动机由于冲程可以做得比传统发动机的冲程大很多，所以进气可以更多，燃烧要比传统发动机好，传统发动机在爆发冲程中，曲轴旋转60°-70°，燃烧基本结束，那么在本发明中，如果也让主轴旋转60°-70°，燃油在气缸中燃烧会更充分，同样的燃料燃烧转变成的机械能会更大，废气排放造成的污染会更小。
尽管上面结合附图对本发明无曲轴发动机进行了多方面描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权力要求所保护的范围的情况下，还可以做出更多的实施形式，这些均属于本发明的保护之列。
权利要求
1.一种无曲轴发动机，包括连杆、活塞、气缸、机体和气缸盖，其特征在于，还包括主轴和横杆，所述主轴架设在底座上，在主轴上固定连接着两个至多个横杆，各横杆以主轴中心线为中心两端对称的位置上设置有与连杆连接的固定套，每个固定套上连接有一个连杆，所述固定套与所述连杆为铰链连接，各横杆固定套上的两个连杆位于所有横杆的同一侧，所述机体固定在底座上。
2.根据权利要求1所述的无曲轴发动机，其中，在主轴上固定连接着一个至多个横杆，每个固定套上铰接有两个连杆，每个固定套上的两个连杆对称分布于横杆的两侧。
3.一种无曲轴发动机，包括连杆、活塞、气缸、机体和气缸盖，其特征在于，还包括主轴和横杆，所述主轴架设在底座上，在主轴上固定连接着四个至多个横杆，各横杆以主轴中心线为中心的两端，一端设置有与连杆连接的固定套，另一端的适当位置设置有与功率输出机构有关的连接结构，各横杆以主轴中心线为中心，主轴中心线一侧横杆上的固定套与主轴中心线另一侧横杆上的固定套数目相等，且主轴中心线一侧两个横杆上的固定套与主轴中心线另一侧另外两个横杆上的固定套以主轴中心线为中心成两两对应设置，它们到主轴中心线的距离相等，每个固定套上连接有一个连杆，所述固定套与连杆为铰链连接，各横杆固定套上的连杆位于所有横杆的同一侧，所述机体固定在底座上。
4.根据权利要求3所述的无曲轴发动机，其中，在主轴上固定连接着两个至多个横杆，主轴中心线一侧一个横杆上的固定套与主轴中心线另一侧另一个横杆上的固定套以主轴中心线为中心成一一对应设置，它们到主轴中心线的距离相等，每个固定套上铰接着两个连杆，每个固定套上的两个连杆对称分布于横杆的两侧。
5.一种无曲轴发动机，包括连杆、活塞、气缸、机体和气缸盖，其特征在于，还包括主轴和横杆，所述主轴架设在底座上，在主轴上固定连接着四个至多个横杆，所有横杆平均分布于主轴中心线的两侧，各横杆一端与主轴固定连接，另一端设置有与连杆连接的固定套，主轴中心线一侧横杆上的固定套与主轴中心线另一侧横杆上的固定套数目相等，且主轴中心线一侧两个横杆上的固定套与主轴中心线另一侧另外两个横杆上的固定套以主轴中心线为中心成两两对应设置，它们到主轴中心线的距离相等，每个固定套上连接有一个连杆，固定套与连杆为铰链连接，各横杆固定套上的连杆位于所有横杆的同一侧。
6.根据权利要求5所述的无曲轴发动机，其中，在主轴上固定连接着两个至多个横杆，主轴中心线一侧一个横杆上的固定套与主轴中心线另一侧另一个横杆上的固定套以主轴中心线为中心成一一对应设置，它们到主轴中心线的距离相等，每个固定套上连接有两个连杆，固定套与连杆为铰链连接，每个固定套上的两个连杆对称分布于横杆的两侧。
7.根据权利要求1、权利要求3和权利要求5所述的无曲轴发动机，其特征在于，位于主轴同一侧且横杆的同一侧的活塞连杆处于同一种位置状态，同一个主轴上的各横杆以主轴中心线为中心作摆动运动，摆动的方向一致，摆动的角度大小相等。
8.一种无曲轴发动机，包括连杆、活塞、气缸、机体和气缸盖，其特征在于，还包括主轴和横杆，所述主轴架设在底座上，与所述主轴交叉连接有一个至多个横杆，所述主轴与所述横杆之间为活动连接，横杆可以绕主轴旋转，各横杆以主轴中心线为中心两端对称的位置上分别设置有与连杆连接的固定套，所述每个固定套上连接有两个连杆，连杆与固定套为铰链连接，每个固定套上的两个连杆对称分布于横杆的两侧，所述机体固定在底座上。
9.根据权利要求1、权利要求3、权利要求5和权利要求8所述的无曲轴发动机，其特征在于，所述连杆的中心线在所述活塞位于上死点时(设气缸盖一端为上)与气缸的中心线重合，同时与所述连杆连接的横杆的中心线垂直相交。
10.根据权利要求1、权利要求3、权利要求5和权利要求8所述的无曲轴发动机，其特征在于，在发动机的整个运行过程中，所述气缸的中心线、活塞的中心线、连杆的中心线与所述连杆连接的横杆的中心线在同一个平面内。
全文摘要
本发明属于内燃机类，提出了一种效率高、节省能源、有利于环境保护的无曲轴发动机。包括连杆、活塞、气缸、机体和气缸盖，还包括主轴和横杆，与所述主轴相交着有一个至多个横杆，所述主轴与横杆之间为固定连接或活动连接，所述各横杆轴向两端对称的位置上分别设置有与连杆连接的固定套，每个固定套上连接有一个或两个连杆，连杆与固定套为铰链连接，所述机体固定在底座上，所述连杆的中心线在所述活塞位于上死点时与气缸中心线重合，同时与所述横杆的中心线垂直相交。
文档编号F02B75/32GK1936300SQ20061000005
公开日2007年3月28日 申请日期2006年1月6日 优先权日2005年9月22日
发明者夏华荣 申请人:夏华荣