活塞式发动机

本发明是关于活塞式发动机或泵的，具体地说，这是一种活塞间刚性连接式发动机，它没有曲轴机构。

活塞式发动机大部分采用曲轴连杆机构，只有少部分不采用曲轴连杆机构。

曲轴连杆机构成了发动机的关键部件，它从以下几个方面限制了发动机性能。

1.曲轴连杆机构复杂，体积大。特别是多缸发动机曲轴机械强度和精度要求高，加工困难。制造成本占总成本的1/4左右。

2.曲轴连杆机构及曲轴箱体积大。质量大。发动机重心高曲轴需配重，重量增加。

3.活塞受旋转力矩的交变作用。使气缸内壁在一个固定的对径方向上庭损加剧。气缸密封变坏，因为气缸对径方向上受活塞较大力的作用，使活塞及气缸不易用绝热材料制造。

4.因为连杆作周期性摆动。下面气缸不能形成工作缸，而且活塞长度较长（基本等于活塞直径），使气缸利用下降功率降低。

5.发动机往复部件多，质量大，因此发动机活塞往复频率不够大。转速不够高。而且机械损失较大。且还利用惯性调节转速均匀性。

6.活塞冲程受缸径，机械强度。整机尺寸的严格限制，活塞冲程不够长。

7.发动机单位马力重量大，体积大，寿命不够长。

不用曲轴连杆机构的发动机，如旋转活塞式发动机也有如下缺点，转子部分圆周速度不能太高，燃烧室形状很难达到理想，低速时，扭 矩低。燃油消耗量大，发动机单位马力重量还较大。

根据现有资料看，参阅86年7月30日专利局公开的“一冲程发动机”虽然解决了曲轴连杆发动机的部分缺点，但发动机构造复杂，结构“还不合理，因为要抵消转动体的力矩，发动机增加了“力偶矩滑块腔”，这样，往复运动部件多，质量大，活塞较厚使气缸利用率降低。功率减小，转动体还需要另外固定，虽然单气缸发动机有许多优点，但制成多气缸时：使发动机长度增加，活塞间连杆加粗，而且园柱曲面导槽没有说明。

本发明的目的是提供一类单位马力质量小，外型尺寸小，结构紧凑，易起动，机械效率。热效率都较高的活塞式发动机

附图1是本发明所述发动机的简略侧剖视图。（两气缸为例）

附图2是多气缸串并联结构造示意图。

附图3是发动机活塞连杆上导槽滑块在导槽内滑动使转动体转动及润滑油进入活塞连杆及活塞示意图。

附图4是发动机转动体上封闭园柱曲面导槽展开示意图。

附图5是发动机滑阀换气示意图。

本发明的基本构思是：把气缸两端封闭，气缸中活塞与从气缸一端穿入的活塞连杆刚性连接，活塞连杆上有导槽滑块，转动体内表面或外表面有封闭园柱曲面导槽，封闭园柱曲面导槽周期数和曲线形式根据发动机特性而确定，气缸一端与气缸连接体刚性连接，转动体套在几根气缸连接体上或放入几根气缸连接体内。气缸连接体上有活塞连杆直导槽，活塞连杆在气缸连接体上活塞连杆导槽内沿直线滑动，活塞连杆上导槽滑块在转动体上封闭园柱曲面导槽内滑动，燃气作功，使活塞带动活塞连杆往复运动，使转动体相对气缸和气缸连接体转动，输出动力，转动体一端或两端气缸可选择串列。并列或串并列。

活塞式发动机构造如图1所示（以两气缸为例）。气缸（2）（8）两端封闭，两气缸间夹有转动体（1），转动体只可相对于气缸体转动，转动体内表面有封闭园柱曲面导槽（3），两气缸中活塞（7）用活塞连杆（4）刚性连接，活塞连杆上有导槽滑块（6），在封闭园柱曲面槽（3）内滑动，活塞两边气缸内燃气交替做功，使活塞带动活塞连杆往复运动，活塞连杆上导槽滑块在转动体内表面封闭园柱曲面导槽内滑动，使转动体相对气缸体转动，输出动力，这样就取消了“一冲程发动机”中的“力偶矩滑块腔”使发动机结构进一步简化。

为了使活塞连杆和活塞连杆穿过的气缸一端磨损减小和使活塞连杆及活塞更好的润滑，使活塞连杆（4）在气缸连接体（5）上导槽内直线滑动，气缸连接体使两气缸刚性连接，具体形式见图3（A）所示，活塞连杆上导槽滑块（3）在转动体（1）内表面封闭园柱曲面导槽内滑动。活塞连杆（4）在气缸连接体（2）上导槽内滑动，（5）（6）（7）为润滑油通道。

另一种形式如图3（B）所示，（5）为转动体，（2）为气缸连接体，其上有直导槽（6），转动体上导槽为封闭园柱曲面导槽，活塞连杆（4）上导槽滑块（3）在转动体和气缸连接体导槽内滑动，使转动体相对气缸连接体转动，气缸连接体与两气缸刚性连接，（5）为输润滑动油软管，使气缸体中润滑油通过输油软管（5）进入活塞连杆输油通管。

两气缸以上发动机结构如图2所示，A图为气缸串列形式（1）为转动体，气缸（2）中活塞连杆（3）刚性连接。

图2（B）为气缸串并列形式。转动体（2）内表面有封闭园柱曲面导槽。气缸（1）、（12）中活塞（8）用连杆（5）刚性连接。连杆上有导槽在转动体导槽内滑动。同样，气缸（3）（11）中活塞（9）用活塞连杆（6）刚性连接气缸（4）（10）中活塞用连杆（7）连接，活塞连杆在气缸连接体上导槽内滑动。对面还有一对气缸（没画出）。这样气缸中燃气交替做功。 使活塞带动连杆。（5）（6）（7）不同步运动，使转动体转动，看图2（C）。活塞连杆（3）上有导槽滑块（2）在转动体（6）导槽（4）内滑动。使转动体转动输出动力。（5）为气缸连接体。（1）为气缸，最佳情况是：转动体外表面有封闭园柱曲面导槽，气缸连接体在转动体外，转动体与一直轴刚性连接，直轴通过一组气缸中间输出动力。

此类发动机可采用常规方法进排气，也可采用图5所示滑阀进排气。气缸中活塞（3）左右移动。活塞接近上、下止点时，使滑块（4）左右移动，滑块上进，排气孔（1）与缸体进排气孔（2）重合。完成进排气。（5）为滑块体上挡块。气缸、活寒连杆可用绝热硬材料制造（如陶瓷）。

以上同样适用于活塞式蒸汽机和活塞泵。

图4为转动内表面或外表面封闭园柱曲面导槽展开图，常规发动机都是利用曲轴等惯性调节转速均匀性。本发动机可利用封闭园柱曲面导槽形状调节。AB段参数方程为：

X＝V0T+A′T2/2

Y＝AT2/2

V0为转动体线速度A′为转动体瞬间加速度。A为滑块加速度。在这里A′尽量使它为零。BC段与AB段一样。

本发明所述发动机与常规发动机有如下区别：

1.取消了曲轴、活塞连杆与活塞刚性连接，与活塞一起往复运动。

2.发动机气缸二端封闭。形成一气缸两工作缸。

3.发动机气缸，活塞不受或较少受对径方向上力的作用，可用绝热硬材料（如陶瓷）制造，活塞可制造的较薄。

4.发动机活塞冲程。不受气缸直径、机械强度的严格限制

本发明所述发动机与“一冲程发动机”有如下区别：

1.用气缸连接体代替“力偶矩滑块腔”和“力偶矩滑块”，使结 构简化。

2.多气缸发动机只需一转动体，转动体一边或两边气缸可并串或串并列共存。

3.发动机采用滑阀进排气，利用在四冲程发动机上。

4.发动机活塞可与几个活塞连杆刚性连接，”一冲程发动机“与一直轴刚性连接。

5.指出了转动体内外表面封闭园柱曲面导槽曲线形成的最佳设计。而且，气缸并列或串并列共存时，曲线周期为整数。

本发明所述发动机有如下优点：

1.活塞较薄，气缸两端封闭，使气缸利用率增加，升功率增大。

2.活塞，活塞连杆质量小，往复部件少，使发动机活塞往复频率增力，升功率增大。机械效率进一步增加。

3.发动机只有一转动体，转动体两边气缸串并列共存，转动体上封闭园柱曲面导槽曲线设计根据发动机工作特性而确定，使发动机转动更加均匀，结构简化，紧凑。

4.润滑油通过润滑油通道使活塞连杆润滑，改善了润滑条件。

5.发动机、气缸、活塞不受对径方向上力的作用，使气缸活塞磨损减少，发动机寿命延长，气缸、活塞、活塞连杆可采用绝热硬材料制造，热效率提高。

6.因为发动机结构特点，一工作缸内燃气做功，通过活塞直接压缩另一工作缸内工质，力传递经过部件少，效果较好结构重量减小，还可利用压缩空气启动。

发动机制造采用部分整体制造或分主部件单独制造。