專利名稱：定止點自由活塞發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及發(fā)動機領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動機已經(jīng)擁有一百多年的歷史，是一種非常成功的熱功 轉(zhuǎn)換機械。但目前人類所遇到的能源環(huán)境問題，對熱功轉(zhuǎn)換機械提出了更高的要求。為此， 往復(fù)式內(nèi)燃機就顯得體積大、重量大、效率低、低排放性差。近些年來，人們開始特別注重自 由活塞式發(fā)動機的研究和開發(fā)。與往復(fù)式活塞發(fā)動機相比，自由活塞式發(fā)動機具有效率高、 排放性好，體積小、重量輕等優(yōu)點。但是，自由活塞發(fā)動機上、下止點的不可控和工作噪聲非 常大的問題一直沒有得到解決，并且一般的自由活塞發(fā)動機多數(shù)為二沖程發(fā)動機，成為自 由活塞發(fā)動機商業(yè)化應(yīng)用的巨大障礙。為此需要發(fā)明一種自由活塞發(fā)動機，以提高自由活 塞發(fā)動機的可控性和適用性，并且既可做二沖程運轉(zhuǎn)模式，又可做四沖程運轉(zhuǎn)模式。

發(fā)明內(nèi)容為了克服上述缺陷，本實用新型公開了一種定止點自由活塞發(fā)動機。本實用新型 的目的是這樣實現(xiàn)的 —種定止點自由活塞發(fā)動機，包括活塞、氣缸、運動構(gòu)造件和曲軸，所述活塞直接 經(jīng)彈性體或間接經(jīng)彈性體與所述運動構(gòu)造件連接或接觸，所述活塞部分或全部設(shè)置在所述 氣缸內(nèi)，所述活塞經(jīng)第一失穩(wěn)連桿與所述曲軸的連桿銷軸轉(zhuǎn)動連接，所述運動構(gòu)造件經(jīng)第 二失穩(wěn)連桿與所述曲軸的連桿銷軸轉(zhuǎn)動連接。 本實用新型所謂的失穩(wěn)連桿是指不能承擔(dān)壓力，只能承擔(dān)拉力的連桿，如傳統(tǒng)的 二連桿、多連桿、鎖鏈、鏈條和繩索等。所謂具有具有彈性伸長結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)連桿是指在失穩(wěn) 連桿上設(shè)有彈性區(qū)。 本實用新型所謂的運動構(gòu)造件是指可以運動的構(gòu)造件，如內(nèi)燃機的活塞、空氣壓 縮機的活塞、液壓馬達的活塞、往復(fù)流體泵的活塞以及夯錘頭等。 所述運動構(gòu)造件設(shè)為構(gòu)造件活塞，在所述構(gòu)造件活塞外設(shè)置構(gòu)造件氣缸，所述構(gòu) 造件活塞設(shè)為動力活塞，所述構(gòu)造件氣缸設(shè)為動力缸，所述曲軸設(shè)為動力輸出軸。 本實用新型所謂的動力活塞指內(nèi)燃機的活塞，所謂的動力缸指內(nèi)燃機的氣缸。 所述運動構(gòu)造件設(shè)為構(gòu)造件活塞，在所述構(gòu)造件活塞外設(shè)置構(gòu)造件氣缸，所述構(gòu) 造件活塞設(shè)為負載活塞，所述構(gòu)造件氣缸設(shè)為負載缸。 本實用新型中的曲軸可以設(shè)置飛輪裝置，所述曲軸可以作為正時機構(gòu)的動力源，
或者作為控制正時機構(gòu)的信號源。同時，所述曲軸也可以作為動力輸出軸。 本實用新型所謂的負載活塞指對外作功的活塞，如空氣壓縮機的活塞，液壓馬達
的活塞以及往復(fù)流體泵的活塞等；所謂的負載缸指與負載活塞相對應(yīng)的缸體，如空氣壓縮
機的氣缸，液壓馬達的缸體以及往復(fù)流體泵的缸體等。 所述第一失穩(wěn)連桿和所述第二失穩(wěn)連桿與所述曲軸的同一連桿銷軸或不同連桿銷軸轉(zhuǎn)動連接。 所述定止點自由活塞發(fā)動機設(shè)為二沖程發(fā)動機，或所述定止點自由活塞發(fā)動機設(shè) 為四沖程發(fā)動機。 所述定止點自由活塞發(fā)動機設(shè)為單缸發(fā)動機，或所述定止點自由活塞發(fā)動機設(shè)為 多缸發(fā)動機。 本實用新型所謂的多缸發(fā)動機是指所述定止點自由活塞發(fā)動機的各個氣缸平行 設(shè)置或交叉設(shè)置。 所述第一失穩(wěn)連桿經(jīng)滑塊與所述活塞滑動連接，和/或所述第二失穩(wěn)連桿經(jīng)滑塊 與所述運動構(gòu)造件滑動連接。 所述彈性體設(shè)為彈簧。具體實施時，彈簧可以為空氣彈簧。 所述第一失穩(wěn)連桿設(shè)為二連桿式失穩(wěn)連桿、多連桿式失穩(wěn)連桿、鏈條式失穩(wěn)連桿、
索鏈?zhǔn)绞Х€(wěn)連桿、繩索式失穩(wěn)連桿、具有彈性伸長結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)連桿或其中兩種或多種失穩(wěn)
連桿的組合，所述第二失穩(wěn)連桿設(shè)為二連桿式失穩(wěn)連桿、多連桿式失穩(wěn)連桿、鏈條式失穩(wěn)連
桿、索鏈?zhǔn)绞Х€(wěn)連桿、繩索式失穩(wěn)連桿、具有彈性伸長結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)連桿、伸縮式失穩(wěn)連桿或
其中兩種或多種失穩(wěn)連桿的組合。 所述運動構(gòu)造件設(shè)為夯錘頭。 本實用新型有以下積極有益的效果 1、本實用新型由于失穩(wěn)連桿和彈性體的設(shè)置，通過合理調(diào)整失穩(wěn)連桿的長度和彈 性體的虎克系數(shù)及預(yù)壓縮程度，可使得自由活塞發(fā)動機具有確定的上止點和相對確定的下 止點，提高了自由活塞發(fā)動機的適用性、安全性和可靠性。 2、本實用新型由于彈性體的設(shè)置，減少了發(fā)動機的噪聲，在失穩(wěn)連桿不具有彈性 結(jié)構(gòu)的情況下，實現(xiàn)了活塞在爆炸沖程開始時能夠快速遠離上止點，提高了發(fā)動機的效率 和環(huán)保性。 3、本實用新型由于失穩(wěn)連桿和彈性體的設(shè)置，減少了曲柄連桿機構(gòu)作旋轉(zhuǎn)運動的 質(zhì)量，進而減少整機的質(zhì)量，提高了發(fā)動機的平穩(wěn)性。

圖1是本實用新型一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實用新型的構(gòu)造件活塞和構(gòu)造件氣缸分別設(shè)為動力活塞和動力缸的結(jié) 構(gòu)示意圖； 圖3是本實用新型的構(gòu)造件活塞和構(gòu)造件氣缸分別設(shè)為負載活塞和負載缸的結(jié) 構(gòu)示意圖； 圖4是本實用新型的第一失穩(wěn)連桿和第二失穩(wěn)連桿通過不同連桿銷軸與曲軸連 接的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本實用新型的第一失穩(wěn)連桿和第二失穩(wěn)連桿通過滑塊分別與活塞和運動 構(gòu)造件滑動連接的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本實用新型的失穩(wěn)連桿設(shè)置為多連桿式失穩(wěn)連桿的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是本實用新型的失穩(wěn)連桿設(shè)置為鏈條式失穩(wěn)連桿的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是本實用新型的失穩(wěn)連桿設(shè)置為索鏈?zhǔn)绞Х€(wěn)連桿的結(jié)構(gòu)示意4[0032]
圖9是本實用新型的失穩(wěn)連桿設(shè)置為繩索式失穩(wěn)連桿的結(jié)構(gòu)示意圖10是本實用新型的失穩(wěn)連桿設(shè)置為具有彈性伸長結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)連桿的結(jié)構(gòu)示意
圖11是本實用新型的失穩(wěn)連桿設(shè)置為伸縮式失穩(wěn)連桿的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖12是本實用新型的運動構(gòu)造件設(shè)置為夯錘頭的結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖編號
2.氣缸 4.彈性體 101.負載活塞 62.第二失穩(wěn)連桿 111.夯錘頭
I. 活塞
II. 運動構(gòu)造件 201.構(gòu)造件氣缸 61.第一失穩(wěn)連桿
41.彈簧 ———_______
602.多連桿式失穩(wěn)連桿603.鏈條式失穩(wěn)連桿 605.繩索式失穩(wěn)連桿 1001.動力活塞
606.具有彈性伸長結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)連桿 607.伸縮式失穩(wěn)連桿
3.曲軸
110.構(gòu)造件活塞 202.負載缸 5.滑塊
601. 二連桿式失穩(wěn)連桿 604.索鏈?zhǔn)绞Х€(wěn)連桿 2001.動力缸
具體實施方式如圖1所示的定止點自由活塞發(fā)動機，包括活塞1、氣缸2、運動構(gòu)造件11和曲軸 3，所述活塞1直接經(jīng)彈性體4或間接經(jīng)彈性體4與所述運動構(gòu)造件11連接或接觸，所述活 塞1部分或全部設(shè)置在所述氣缸2內(nèi)，所述活塞1經(jīng)第一失穩(wěn)連桿61與所述曲軸3的連桿 銷軸轉(zhuǎn)動連接，所述運動構(gòu)造件11經(jīng)第二失穩(wěn)連桿62與所述曲軸3的連桿銷軸轉(zhuǎn)動連接。 所述第一失穩(wěn)連桿61和所述第二失穩(wěn)連桿62均設(shè)為二連桿式失穩(wěn)連桿601。所述彈性體 4設(shè)為彈簧41，具體實施時，彈簧可以為空氣彈簧。所述定止點自由活塞發(fā)動機可以設(shè)為二 沖程發(fā)動機，此時曲軸3上不設(shè)置飛輪裝置；所述定止點自由活塞發(fā)動機也可以設(shè)為四沖 程發(fā)動機，所述曲軸3上設(shè)置飛輪裝置。所述定止點自由活塞發(fā)動機設(shè)為單缸發(fā)動機或多 缸發(fā)動機。 如圖2所示的定止點自由活塞發(fā)動機，是在圖1的基礎(chǔ)上，所述運動構(gòu)造件11設(shè) 為構(gòu)造件活塞110，在所述構(gòu)造件活塞110外設(shè)置構(gòu)造件氣缸201，所述構(gòu)造件活塞110設(shè) 為動力活塞IOOI，所述構(gòu)造件氣缸201設(shè)為動力缸2001，所述曲軸3設(shè)為動力輸出軸。具 體實施時，所述構(gòu)造件活塞1001設(shè)為內(nèi)燃機的活塞，所述構(gòu)造件氣缸2001設(shè)為內(nèi)燃機的氣 缸。所述第一失穩(wěn)連桿61和所述第二失穩(wěn)連桿62與所述所述曲軸3的同一連桿銷軸轉(zhuǎn)動 連接。 如圖3所示的定止點自由活塞發(fā)動機，是在圖1的基礎(chǔ)上，所述運動構(gòu)造件11設(shè) 為構(gòu)造件活塞IIO，在所述構(gòu)造件活塞110外設(shè)置構(gòu)造件氣缸201，所述構(gòu)造件活塞110設(shè) 為負載活塞101，所述構(gòu)造件氣缸201設(shè)為負載缸202，所述曲軸3設(shè)為正時動力源。具體實 施時，所述負載活塞101設(shè)為空氣壓縮機的活塞，所述負載缸202設(shè)為空氣壓縮機的氣缸； 或者所述負載活塞101設(shè)為液壓馬達的活塞，所述負載缸202設(shè)為液壓馬達的缸體。所述 第一失穩(wěn)連桿61和所述第二失穩(wěn)連桿62與所述所述曲軸3的同一連桿銷軸連接。在此基 礎(chǔ)上，所述第一失穩(wěn)連桿61和所述第二失穩(wěn)連桿62也可以與所述所述曲軸3的不同連桿 銷軸轉(zhuǎn)動連接。[0048] 如圖4所示的定止點自由活塞發(fā)動機，是在圖2的基礎(chǔ)上，所述第一失穩(wěn)連桿61 和所述第二失穩(wěn)連桿62與所述所述曲軸3的不同連桿銷軸轉(zhuǎn)動連接。 如圖5所示的定止點自由活塞發(fā)動機，是在圖2的基礎(chǔ)上，所述第一失穩(wěn)連桿61 經(jīng)滑塊5與所述活塞1滑動連接，所述第二失穩(wěn)連桿62經(jīng)滑塊5與所述運動構(gòu)造件11滑 動連接。此外，也可以只將所述第一失穩(wěn)連桿61經(jīng)滑塊5與所述活塞1滑動連接，或者只 將所述第二失穩(wěn)連桿62經(jīng)滑塊5與所述運動構(gòu)造件11滑動連接。 如圖6所示的定止點自由活塞發(fā)動機，包括活塞1、氣缸2、運動構(gòu)造件11和曲軸 3，所述活塞1直接經(jīng)彈性體4或間接經(jīng)彈性體4與所述運動構(gòu)造件11連接，所述活塞1部 分或全部設(shè)置在所述氣缸2內(nèi)，所述活塞1經(jīng)第一失穩(wěn)連桿61與所述曲軸3的連桿銷軸轉(zhuǎn) 動連接，所述運動構(gòu)造件11經(jīng)第二失穩(wěn)連桿62與所述曲軸3的連桿銷軸轉(zhuǎn)動連接，所述運 動構(gòu)造件11設(shè)為構(gòu)造件活塞110，在所述構(gòu)造件活塞110外設(shè)置構(gòu)造件氣缸201，所述構(gòu)造 件活塞110設(shè)為動力活塞IOOI，所述構(gòu)造件氣缸201設(shè)為動力缸2001，所述曲軸3設(shè)為動 力輸出軸，所述第一失穩(wěn)連桿61和所述第二失穩(wěn)連桿62同時設(shè)為多連桿式失穩(wěn)連桿602。 如圖7所示的定止點自由活塞發(fā)動機，是在圖6的基礎(chǔ)上，所述第一失穩(wěn)連桿61 和所述第二失穩(wěn)連桿62同時設(shè)為鏈條式失穩(wěn)連桿603。 如圖8所示的定止點自由活塞發(fā)動機，是在圖6的基礎(chǔ)上，所述第一失穩(wěn)連桿61 和所述第二失穩(wěn)連桿62同時設(shè)為索鏈?zhǔn)绞Х€(wěn)連桿604。 如圖9所示的定止點自由活塞發(fā)動機，是在圖6的基礎(chǔ)上，所述第一失穩(wěn)連桿61 和所述第二失穩(wěn)連桿62同時設(shè)為繩索式失穩(wěn)連桿605。 如圖10所示的定止點自由活塞發(fā)動機，是在圖6的基礎(chǔ)上，所述第一失穩(wěn)連桿61 和所述第二失穩(wěn)連桿62同時設(shè)為具有彈性伸長結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)連桿606。 如圖11所示的定止點自由活塞發(fā)動機，是在圖6的基礎(chǔ)上，所述第一失穩(wěn)連桿61 和所述第二失穩(wěn)連桿62同時設(shè)為伸縮式失穩(wěn)連桿607。 此外，所述第一失穩(wěn)連桿61可以設(shè)為上述兩種或者多種失穩(wěn)連桿的組合形式，所
述第二失穩(wěn)連桿62也可以設(shè)為上述兩種或者多種失穩(wěn)連桿的組合形式。 如圖12所示的定止點自由活塞發(fā)動機，是在圖1的基礎(chǔ)上，將所述運動構(gòu)造件11
設(shè)為夯錘頭lll。
權(quán)利要求一種定止點自由活塞發(fā)動機，包括活塞(1)、氣缸(2)、運動構(gòu)造件(11)和曲軸(3)，其特征在于所述活塞(1)直接經(jīng)彈性體(4)或間接經(jīng)彈性體(4)與所述運動構(gòu)造件(11)連接，所述活塞(1)部分或全部設(shè)置在所述氣缸(2)內(nèi)，所述活塞(1)經(jīng)第一失穩(wěn)連桿(61)與所述曲軸(3)的連桿銷軸轉(zhuǎn)動連接，所述運動構(gòu)造件(11)經(jīng)第二失穩(wěn)連桿(62)與所述曲軸(3)的連桿銷軸轉(zhuǎn)動連接。
2. 如權(quán)利要求1所述定止點自由活塞發(fā)動機，其特征在于所述運動構(gòu)造件(11)設(shè) 為構(gòu)造件活塞(110)，在所述構(gòu)造件活塞(110)外設(shè)置構(gòu)造件氣缸(201)，所述構(gòu)造件活塞 (110)設(shè)為動力活塞(IOOI)，所述構(gòu)造件氣缸(201)設(shè)為動力缸(2001)，所述曲軸(3)設(shè)為 動力輸出軸。
3. 如權(quán)利要求1所述定止點自由活塞發(fā)動機，其特征在于所述運動構(gòu)造件(11)設(shè) 為構(gòu)造件活塞(IIO)，在所述構(gòu)造件活塞(110)外設(shè)置構(gòu)造件氣缸(201)，所述構(gòu)造件活塞 (110)設(shè)為負載活塞(IOI)，所述構(gòu)造件氣缸(201)設(shè)為負載缸(202)。
4. 如權(quán)利要求1所述定止點自由活塞發(fā)動機，其特征在于所述第一失穩(wěn)連桿(61)和 所述第二失穩(wěn)連桿(62)與所述曲軸(3)的同一連桿銷軸或不同連桿銷軸轉(zhuǎn)動連接。
5. 如權(quán)利要求1所述定止點自由活塞發(fā)動機，其特征在于所述定止點自由活塞發(fā)動 機設(shè)為二沖程發(fā)動機，或所述定止點自由活塞發(fā)動機設(shè)為四沖程發(fā)動機。
6. 如權(quán)利要求1所述定止點自由活塞發(fā)動機，其特征在于所述定止點自由活塞發(fā)動 機設(shè)為單缸發(fā)動機，或所述定止點自由活塞發(fā)動機設(shè)為多缸發(fā)動機。
7. 如權(quán)利要求1所述定止點自由活塞發(fā)動機，其特征在于所述第一失穩(wěn)連桿(61)經(jīng)滑塊(5)與所述活塞(1)滑動連接，和/或所述第二失穩(wěn)連桿(62)經(jīng)滑塊(5)與所述運動 構(gòu)造件(11)滑動連接。
8. 如權(quán)利要求1所述定止點自由活塞發(fā)動機，其特征在于所述彈性體(4)設(shè)為彈簧 (41)。
9. 如權(quán)利要求1所述定止點自由活塞發(fā)動機，其特征在于所述第一失穩(wěn)連桿(61)設(shè) 為二連桿式失穩(wěn)連桿(601)、多連桿式失穩(wěn)連桿(602)、鏈條式失穩(wěn)連桿(603)、索鏈?zhǔn)绞Х€(wěn) 連桿(604)、繩索式失穩(wěn)連桿(605)、具有彈性伸長結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)連桿(606)、伸縮式失穩(wěn)連桿 (607)或其中兩種或多種失穩(wěn)連桿的組合，所述第二失穩(wěn)連桿(62)設(shè)為二連桿式失穩(wěn)連桿 (601)、多連桿式失穩(wěn)連桿(602)、鏈條式失穩(wěn)連桿(603)、索鏈?zhǔn)绞Х€(wěn)連桿(604)、繩索式失 穩(wěn)連桿(605)、具有彈性伸長結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)連桿(606)、伸縮式失穩(wěn)連桿(607)或其中兩種或 多種失穩(wěn)連桿的組合。
10. 如權(quán)利要求1所述定止點自由活塞發(fā)動機，其特征在于所述運動構(gòu)造件(11)設(shè) 為夯錘頭(111)。
專利摘要本實用新型公開了一種定止點自由活塞發(fā)動機，包括活塞、氣缸、運動構(gòu)造件和曲軸，所述活塞直接經(jīng)彈性體或間接經(jīng)彈性體與所述運動構(gòu)造件連接或接觸，所述活塞部分或全部設(shè)置在所述氣缸內(nèi)，所述活塞經(jīng)第一失穩(wěn)連桿與所述曲軸的連桿銷軸轉(zhuǎn)動連接，所述運動構(gòu)造件經(jīng)第二失穩(wěn)連桿與所述曲軸的連桿銷軸轉(zhuǎn)動連接。本實用新型由于失穩(wěn)連桿和彈性體的設(shè)置，通過合理調(diào)整失穩(wěn)連桿的長度和彈性體的虎克系數(shù)及預(yù)壓縮程度，可使得自由活塞發(fā)動機具有確定的上止點和相對確定的下止點，提高了自由活塞發(fā)動機的適用性、安全性和可靠性。
文檔編號E02D7/06GK201539307SQ20092021777
公開日2010年8月4日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者靳北彪 申請人:靳北彪