自由活塞式負荷響應發動機的製作方法

2023-05-30 18:32:11

專利名稱：自由活塞式負荷響應發動機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及發動機領域。
背景技術：
眾所周知，往復式內燃發動機已經擁有一百多年的歷史，是一種非常成功 的熱功轉換機械。但目前人類所遇到的能源環境問題，對熱功轉換機械提出了 更高的要求。為此，往復式內燃機就顯得體積大、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動機的研究和開發。與往復式 活塞發動機相比，自由活塞式發動機具有效率高、排放性好，體積小、重量輕 等優點。但是，自由活塞發動機的行程和壓縮比的控制一直沒有得到解決，也 已成為自由活塞發動機商業化應用的巨大障礙。
為此需要發明一種排放量(行程)和幾何壓縮比可控可調的新型自由活塞 發動機，以提高自由活塞發動機的效率、低排放性和適用性。
發明內容
傳統往復式發動機的最大缺陷是在爆炸衝程上止點，活塞對曲軸沒有力 矩，而且在相當轉角內力矩也較小，因而使氣缸內的高溫高壓氣體維持時間過 長導致熱量損失大，氮氧化物形成多，效率低，排放差。而自由活塞式發動機 則不然，活塞在爆炸衝程開始時就具有很大的力矩，燃燒室內氣體膨脹快，熱 量損失小，氮氧化物形成少，效率高，排放好。但是，自由活塞發動機的行程 和壓縮比的控制是十分困難的， 一直是自由活塞發動機商業化應用的巨大障 礙。
無論何種內燃發動機都是一種熱功轉換機械。其效率的核心是氣缸內燃燒 後的溫度和壓力，即燃燒後的工況。燃燒後的工況決定發動機的熱效率，而燃 燒後的工況基本上是由燃燒前的工況和空燃比決定的。所以燃燒前氣缸內的壓 力、溫度和空燃比基本上決定了發動機的熱效率，而空氣的量決定發動機可能 實現的功率。原則上講，燃燒後的溫度越高壓力也就越大，效率也就越高。在考慮爆燃、材料的強度和材料的熱負荷等實際因素的前提下， 一種燃料只有一個 最佳工況，即一個最佳溫度值、最佳壓方值和最佳空燃比值，而且溫度、壓力 和空燃比中任何一個參數偏離此最佳值都會嚴重影響發動機的效率。由於發動 機的配氣機構的節流效應很大，所以當發動機負荷和轉速變化時，單一吸氣衝 程吸入氣缸內的空氣的量是不同的，由於傳統發動機的幾何壓縮比是定值，故 壓縮衝程完了時氣缸內的溫度和壓力也是不同的。在柴油發動機中，因沒有節 氣門，轉速越低吸入的空氣越多，壓縮後的溫度和壓力也越高。而轉速低往往 是負荷小的時候，所以只能向氣缸內噴入少量燃油，致使空燃比大幅度偏離最 佳值進而嚴重影響發動機的熱效率，而且由於大量剩餘氧氣的存在導致大量氮 氧化物的生成汙染環境。在汽油發動機中，由於考慮到汽油點燃的問題不得不 設置節氣門，使發動機在低速吋進氣量減少以使在噴入少量燃油時仍可點燃發 動機。然而，這導致汽油機在低轉速低負荷時壓縮衝程完了時的工況嚴重偏離 最佳值，發動機的效率也因此而大幅度下降。由此可見，當轉速和負荷變化時， 傳統發動機的工況和空燃比都會大幅度偏離最佳值，從而導致發動機的效率嚴 重下降，排放嚴重惡化。當發動機的轉速和負荷變化吋，如都能保持發動機的 最佳工況和最佳空燃比，則將大幅度提高發動機的效率和環保性。為實現這一 目的，必須使發動機氣缸的幾何壓縮比和排氣量同時可調。
本實用新型的目的就是要公開一種排氣量(行程)和幾何壓縮比可控可調 的新型自由活塞發動機，可根據燃料不同和負荷變化調整排氣量(行程)和壓 縮比，即自由活塞式負荷響應發動機，以提高發動機的效率、低排放性和適用 性。該目的是這樣實現的
一種自由活塞式負荷響應發動機，包括氣缸和自由活塞，分別在共軸線 設置的所述氣缸中設置所述自由活塞，所述自由活塞的背部經連接件連接，在 所述共軸線設置的所述氣缸之間、所述氣缸的各自連接件之間、所述氣缸的各 自固定件之間或所述氣缸的各自隨動件之間設置可調式距離控制裝置，在所述 自由活塞、所述自由活塞的各自連接件、所述自由活塞的各自固定件或所述自 由活塞的各自隨動件和與所述自由活塞相配裝的所述氣缸、所述氣缸的各自連 接件、所述氣缸的各自固定件或所述氣缸的各自隨動件之間設置可調式行程控制裝置。
所述可調式距離控制裝置設為機械可調式距離控制裝置，所述機械可調式 距離控制裝置設為由受控絲槓構成的絲槓可調式距離控制裝置，或設為由受控 偏心軸構成的偏心軸可調式距離控制裝置，或設為由受控凸輪構成的凸輪可調 式距離控制裝置。通過所述受控絲槓、所述受控偏心軸和/或受控凸輪的轉動 實現兩氣缸間的距離的調整。
所述可調式行程控制裝置設為機械可調式行程控制裝置，所述機械可調式
行程控制裝置設為由連杆A、連杆B和受控端部銷軸構成的二連杆可調式行程 控制裝置，或設為由所述連杆A、所述連杆B、連杆C和所述受控端部銷軸構 成的三連杆可調式行程控制裝置。
所述可調式距離控制裝置設為液壓可調式距離控制裝置，所述液壓可調式 距離控制裝置設為由液壓缸構成的液壓缸可調式距離控制裝置。
所述可調式行程控制裝置設為液壓可調式行程控制裝置，所述液壓可調式 行程控制裝置設為由端部銷軸、所述連杆A和液壓缸連杆A構成的單液壓缸二 連杆可調式行程控制裝置，或設為由端部銷軸、所述液壓缸連杆A和液壓缸連 杆B構成的雙液壓缸二連杆可調式行程控制裝置，或設為由端部銷軸、所述液 壓缸連杆A所述連杆A、和所述連杆B構成的單液壓缸三連杆可調式行程控制 裝置，或設為由端部銷軸、所述液壓缸連杆A、所述連杆A和液壓缸連杆B構 成的雙液壓缸三連杆可調式行程控制裝置。
所述絲槓可調式距離控制裝置、所述偏心軸可調式距離控制裝置和所述凸 輪可調式距離控制裝置的控制動力設為液壓式或電動式。
所述受控端部銷軸設為平移式受控端部銷軸或設為偏心軸式受控端部銷 軸，所述受控端部銷軸的控制動力設為液壓式或電動式。
在所述二連杆可調式行程控制裝置，所述三連杆可調式行程控制裝置，所 述單液壓缸二連杆可調式行程控制裝置，所述雙液壓缸二連杆可調式行程控制 裝置，所述單液壓缸三連杆可調式行程控制裝置和所述雙液壓缸三連杆可調式 行程控制裝置的所述連杆系統的連杆自由端或自由銷軸上設置銷軸彈簧，慣量 體，滑動慣量體，轉動慣量體和/或慣量體車，所述滑動慣量體與所述連杆系統的連杆的固定端和/或自由端之間設置滑動慣量體調整彈簧，所述轉動慣量 體經轉動慣量體調整彈簧與鄰近的連杆連接，所述慣量體車經蓄能彈簧與車載 慣量體連接。所述可調式行程控制裝置部分或全部設置在真空箱體內。
本實用新型所公開的自由活塞式負荷響應發動機，通過在所述共軸線設置 的所述氣缸之間、所述氣缸的各自連接件之間、所述氣缸的各自固定件之間或 所述氣缸的各自隨動件之間設置可調式距離控制裝置的結構，使兩個氣缸間的
距離實現可調；並通過在所述自由活塞、所述自由活塞的各自連接件、所述自 由活塞的各自固定件或所述自由活塞的各自隨動件和所述氣缸、所述氣缸的各 自連接件、所述氣缸的各自固定件或所述氣缸的各自隨動件之間設置可調式行 程控制裝置的方式，使自由活塞的行程實現可調。從而實現所述自由活塞發動 機氣缸的幾何壓縮比和排氣量同時可調。距離控制裝置和行程控制裝置可設為 多種形式，如機械式、液壓式和電磁式。但機械式和液壓式應更為簡捷有效。 機械可調式距離控制裝置、液壓可調式距離控制裝置、機械可調式行程控制裝 置和液壓可調式行程控制裝置可以設為許多種形式，也有許多種實現方式。
在機械式可調行程控制裝置中，當所述連杆系統的自由端處於共線點吋， 所述自由活塞開始反向運動，此時所述連杆系統的自由端必須儘快離開共線 點，否則所述連杆系統將影響所述自由活塞離開上下止點的運動，影響所述自 由活塞式發動機在爆炸衝程開始時的對外輸出力矩，進而導致所述自由活塞式 負荷響應發動機的效率下降。所謂共線點就是當連杆系統的所有銷軸都處於同 一直線上時，自由銷軸所處的點的位置。
為了實現連杆系統的自由端能夠快速地離開共線點，本實用新型在連杆系 統中設置了各類慣量體。當連杆系統的兩個端部向各自遠離的相反方向運動 時，由於二連杆、三連杆和多連杆系統中的自由部分存在慣量以及本實用新型 中的各類慣量體的設置，連杆系統的兩端將受到相反方向的拉力。同理，當連
杆系統的兩個端部向各自靠近的相反方向運動時，由於二連杆、三連杆和多連 杆系統中的自由部分存在慣量以及本實用新型中的各類慣量體的設置，連杆系 統的兩端將受到相反方向的拉力。因此，自由端存在慣量的連杆系統可以控制 連杆系統兩個端部的運動，使兩個端部的運動更平穩，即可以使所述自由活塞的運動更平穩。調整連杆的長度或調整連杆系統端部的連接位置，便可調整自 由活塞的行程。換言之，本實用新型中的連杆系統及其連接結構不但可以使所 述自由活塞式負荷響應發動機的行程和幾何壓縮比可控可調，還可以使發動機 運行更平穩。
所述三連杆結構比所述二連杆結構能使處於共線點的所述連杆系統的自 由端更快地離開共線點，但所述三連杆結構比所述二連杆結構複雜，製造成本 也高。無論在二衝程還是在四衝程所述自由活塞式負荷響應發動機， 一個所述 自由活塞式負荷響應發動機可以設置多個所述連杆系統，以滿足控制各個自由 活塞的需要。所述銷軸彈簧、所述慣量調整彈簧、所述慣量體、所述滑動慣量 體、所述滑動慣量體彈簧、所述轉動慣量體、所述轉動慣量體調整彈簧、所述 慣量車、所述經蓄能彈簧和所述車載慣量體，可據情況設置一個或多個，也可 根據情況單獨使用或同時使用。
所述銷軸彈簧就是設置在銷軸上的彈簧，它的設置會使連杆系統運行更加 平穩，也會使所述自由銷軸可更快速地離開與端部銷軸的共線點，從而所述自 由活塞在爆炸衝程開始時對外的力矩更大，提高發動機的效率。
所述慣量體就是具有一定慣量的物體，所述慣量體也可以設置在連杆的自 由端上，從而實現所述自由活塞發動機氣缸的幾何壓縮比和排氣量同時可調， 通過調整所述慣量體的質量，會使連杆系統運行更加平穩。
所述滑動慣量體調整彈簧是設置在連杆上的彈簧，滑動慣量體調整彈簧的 一端與連杆的固定端，也可與連杆的自由端連接，只要所述滑動慣量體調整彈 簧的作用是將所述滑動慣量體向連杆的固定端方向移動即可，所述滑動慣量體 調整彈簧的另一端作用於所述滑動慣量體，並使所述滑動慣量體具有遠離連杆 自由端的趨勢。由於慣性力的作用，這一結構會使連杆的自由端在遠離共線點 時具有較大慣量，在共線點附近具有較小慣量。為此，會使所述連杆自由端可 更快速地離開共線點，從而所述自由活塞在爆炸衝程開始時對外的力矩更大， 提高發動機的效率。
所述轉動慣量體是設置在連杆自由端上或所述自由銷軸上的可以轉動的 偏心慣量體。所述轉動慣量體與所述轉動慣量體調整彈簧連接。由於慣性力的
8作用，這一結構會使連杆的自由端在處於共線點時，受到所述轉動慣量體經所 述轉動慣量體調整彈簧的間接作用獲得繼續向前的推力。為此，會使所述連杆 自由端可更快速地離開共線點，從而所述自由活塞在爆炸衝程開始時對外的力 矩更大，提高發動機的效率。
所述慣量體車是設置在連杆自由端上或所述自由銷軸上的慣量體裝載件。 所述慣量體車上設有所述蓄能彈簧，所述蓄能彈簧的一端與所述慣量體車連 接，所述蓄能彈簧的另一端與所述車載慣量體連接。由於慣性力的作用，這一 結構會使連杆的自由端在處於共線點時，受到所述車載慣量體經所述蓄能彈簧 的間接作用獲得繼續向前的推力。為此，會使所述連杆自由端可更快速地離開 共線點，從而所述自由活塞在爆炸衝程開始時對外的力矩更大，提高發動機的 效率。
所述可調式行程控制裝置部分或全部設置在真空箱體內，由於在所述自由 活塞式負荷響應發動機運行時，所述連杆系統的自由端會高速運動，通過真空 箱體的設置可以減少所述連杆系統的自由端高速運動的阻力，提高發動機的效率。
本實用新型具有以下優點
1、 本實用新型結構簡單，可控可調自由活塞發動機的排放量(行程)和 幾何壓縮比，使得自由活塞發動機的商業化發展成為可能；
2、 本實用新型可大幅度提高發動機的效率和環保性。


圖1是自由活塞式負荷相應發動機的結構示意圖； 圖2是自由活塞式負荷相應發動機的另一結構示意圖； 圖3是絲槓可調式距離控制裝置實施例的結構示意圖； 圖4是偏心軸可調式距離控制裝置實施例的結構示意圖； 圖5是凸輪可調式距離控制裝置實施例的結構示意圖； 圖6是二連杆可調式行程控制裝置實施例的結構示意圖；圖7是三連杆可調式行程控制裝置實施例的結構示意圖8是液壓可調式距離控制裝置實施例的結構示意圖9是單液壓缸二連杆可調式行程控制裝置的結構示意圖10是雙液壓缸二連杆可調式行程控制裝置的結構示意圖11是雙液壓缸二連杆可調式行程控制裝置的另一結構示意圖;
圖12是單液壓缸三連杆可調式行程控制裝置的結構示意圖13是雙液壓缸三連杆可調式行程控制裝置的結構示意圖14是平移式受控端部銷軸的結構示意圖15是偏心軸式受控端部銷軸的結構示意圖16是設有銷軸彈簧的結構示意圖17是設有銷軸彈簧的另一結構示意圖18是設有慣量體實施例的結構示意圖19是設有慣量調整彈簧和滑塊慣量體的第一結構實施例；
圖20是設有慣量調整彈簧和滑塊慣量體的第二結構實施例；
圖21是設有慣量調整彈簧和滑塊慣量體的第三結構實施例；
圖22是設有轉動慣量體實施例的結構示意圖23是設有慣量體車實施例的結構示意圖24是可調式行程控制裝置設置在真空箱體內的結構示意具體實施方式
附圖編號
I. 氣缸 2.自由活塞 10.可調式距離控制裝置
II. 機械可調式距離控制裝置
1101. 受控絲槓
1102. 受控偏心輪
1103. 受控凸輪
3.連接件
20. 可調式行程控制裝置
21. 機械可調式行程控制裝置
111. 絲槓可調式距離控制裝置
112. 偏心軸式距離控制裝置
113. 凸輪可調式距離控制裝置2101.連杆A 2102.連杆B 2103.受控端部銷軸2104.連杆C 211. 二連杆可調式行程控制裝置212.三連杆可調式行程控制裝置 12.液壓可調式距離控制裝置 1201.液壓缸
121. 液壓缸可調式距離控制裝置 22.液壓可調式行程控制裝置 2201.端部銷軸 2202.液壓缸連杆A 2203.液壓缸連杆B
221. 單液壓缸二連杆可調式行程控制裝置
222. 雙液壓缸二連杆可調式行程控制裝置
223. 單液壓缸三連杆可調式行程控制裝置
224. 雙液壓缸三連杆可調式行程控制裝置
21031.平移式受控端部銷軸 21032.偏心軸式受控端部銷軸
122. 連杆自由端 123.自由銷軸 12301.銷軸彈簧 12302.慣量體 12303.滑動慣量體 12304.轉動慣量體 12305.慣量體車 12306.滑動慣量體調整彈簧
12307. 轉動慣量體調整彈簧
12308. 儲能彈簧 12309.車載慣量體 12310.真空箱體
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型的目的進行詳細說明 請參照圖1和圖2所示的自由活塞式負荷響應發動機，包括氣缸1和自 由活塞2，分別在共軸線設置的所述氣缸1中設置所述自由活塞2，所述自由 活塞2的背部經連接件3連接，在所述共軸線設置的所述氣缸1之間、所述氣 缸1的各自連接件之間、所述氣缸1的各自固定件之間或所述氣缸1的各自隨 動件之間設置可調式距離控制裝置10，在所述自由活塞2、所述自由活塞2的 各自連接件3、所述自由活塞2的各自固定件或所述自由活塞2的各自隨動件 和與所述自由活塞2相配裝的所述氣缸1 、所述氣缸1的各自連接件、所述氣 缸1的各自固定件或所述氣缸1的各自隨動件之間設置可調式行程控制裝置 20。
請參照圖3、圖4和圖5，所述可調式距離控制裝置10設為機械可調式距離控制裝置11 ，所述機械可調式距離控制裝置11設為由受控絲槓1101構成的 絲槓可調式距離控制裝置111，或設為由受控偏心軸1102構成的偏心軸可調式 距離控制裝置112，或設為由受控凸輪1103構成的凸輪可調式距離控制裝置 113。
請參照圖6和圖7，所述可調式行程控制裝置20設為機械可調式行程控制 裝置21，所述機械可調式行程控制裝置21設為由連杆A2101、連杆B2102和 受控端部銷軸2103構成的二連杆可調式行程控制裝置211 ，或設為由所述連杆 A2101、所述連杆B2102、連杆G2104和所述受控端部銷軸2103構成的三連杆 可調式行程控制裝置212。
請參照圖8，所述可調式距離控制裝置10設為液壓可調式距離控制裝置 12，所述液壓可調式距離控制裝置12設為由液壓缸1201構成的液壓缸可調式 距離控制裝置121。
請參照圖9、圖10、圖11、圖12和圖13，所述可調式行程控制裝置20 設為液壓可調式行程控制裝置22，所述液壓可調式行程控制裝置22設為由端 部銷軸2201 、所述連杆A2101和液壓缸連杆A2202構成的單液壓缸二連杆可調 式行程控制裝置221，或設為由端部銷軸2201、所述液壓缸連杆A2202和液壓 缸連杆B2203構成的雙液壓缸二連杆可調式行程控制裝置222，或設為由端部 銷軸2201、所述液壓缸連杆A2202所述連杆A2101、和所述連杆B2102構成的 單液壓缸三連杆可調式行程控制裝置223，或設為由端部銷軸2201、所述液壓 缸連杆A2202、所述連杆A2101和液壓缸連杆B2203構成的雙液壓缸三連杆可 調式行程控制裝置224。
請參照圖14和圖15，所述受控端部銷軸2103設為平移式受控端部銷軸 21031或設為偏心軸式受控端部銷軸21032，所述受控端部銷軸2103的控制動 力設為液壓式或電動式。
請參照圖16和圖17，在所述二連杆可調式行程控制裝置211，所述三連 杆可調式行程控制裝置212，所述單液壓缸二連杆可調式行程控制裝置221， 所述雙液壓缸二連杆可調式行程控制裝置222，所述單液壓缸三連杆可調式行 程控制裝置223和所述雙液壓缸三連杆可調式行程控制裝置224的所述連杆系
12統的連杆自由端122或自由銷軸123上設置銷軸彈簧12301 。所述銷軸彈簧就 是設置在銷軸上的彈簧，它的設置會使連杆系統運行更加平穩，也會使所述自 由銷軸可更快速地離開與端部銷軸的共線點，從而所述自由活塞在爆炸衝程開 始時對外的力矩更大，提高發動機的效率。所謂共線點就是當連杆系統的所有 銷軸都處於同一直線上時，自由銷軸所處的點的位置。
請參照圖18，在所述可調式行程控制裝置的所述連杆系統的連杆自由端 122或自由銷軸123上設置慣量體12302。所述慣量體就是具有一定慣量的物 體，所述慣量體也可以設置在連杆的自由端上，從而實現所述自由活塞發動機 氣缸的幾何壓縮比和排氣量同時可調，通過調整所述慣量體的質量，會使連杆 系統運行更加平穩。
請參照圖19、圖20和圖21 ，在所述可調式行程控制裝置的所述連杆系統 的連杆自由端122或自由銷軸123上設置滑動慣量體12303和滑動慣量體調整 彈簧12306。所述滑動慣量體調整彈簧是設置在連杆上的彈簧，滑動慣量體調 整彈簧的一端與連杆的固定端，也可與連杆的自由端連接，只要所述滑動慣量 體調整彈簧的作用是將所述滑動慣量體向連杆的固定端方向移動即可，所述滑 動慣量體調整彈簧的另一端作用於所述滑動慣量體，並使所述滑動慣量體具有 遠離連杆自由端的趨勢。由於慣性力的作用，這一結構會使連杆的自由端在遠 離共線點時具有較大慣量，在共線點附近具有較小慣量。為此，會使所述連杆
自由端可更快速地離開共線點，從而所述自由活塞在爆炸衝程開始時對外的力 矩更大，提高發動機的效率。
請參照圖22，在所述可調式行程控制裝置的所述連杆系統的連杆自由端 122或自由銷軸123上設置轉動慣量體12304和轉動慣量體調整彈簧12307。 所述轉動慣量體是設置在連杆自由端上或所述自由銷軸上的可以轉動的偏心 慣量體。所述轉動慣量體與所述轉動慣量體調整彈簧連接。由於慣性力的作用， 這一結構會使連杆的自由端在處於共線點時，受到所述轉動慣量體經所述轉動 慣量體調整彈簧的間接作用獲得繼續向前的推力。為此，會使所述連杆自由端 可更快速地離開共線點，從而所述自由活塞在爆炸衝程開始時對外的力矩更 大，提高發動機的效率。請參照圖23，在所述可調式行程控制裝置的所述連杆系統的連杆自由端 122或自由銷軸123上設置慣量體車12305，所述慣量體車12305經蓄能彈簧 12308與車載慣量體12309連接。所述慣量體車是設置在連杆自由端上或所述 自由銷軸上的慣量體裝載件。所述慣量體車上設有所述蓄能彈簧，所述蓄能彈 簧的一端與所述慣量體車連接，所述蓄能彈簧的另一端與所述車載慣量體連 接。由於慣性力的作用，這一結構會使連杆的自由端在處於共線點時，受到所 述車載慣量體經所述蓄能彈簧的間接作用獲得繼續向前的推力。為此，會使所 述連杆自由端可更快速地離開共線點，從而所述自由活塞在爆炸衝程開始時對 外的力矩更大，提高發動機的效率。
請參照圖24，所述可調式行程控制裝置20全部或部分設置在真空箱體 12310內。由於在所述自由活塞式負荷響應發動機運行時，所述連杆系統的自 由端會高速運動，通過真空箱體的設置可以減少所述連杆系統的自由端高速運 動的阻力，提高發動機的效率。
權利要求1. 一種自由活塞式負荷響應發動機，包括氣缸(1)，自由活塞(2)，其特徵在於分別在共軸線設置的所述氣缸(1)中設置所述自由活塞(2)，所述自由活塞(2)的背部經連接件(3)連接，在所述共軸線設置的所述氣缸(1)之間、所述氣缸(1)的各自連接件之間、所述氣缸(1)的各自固定件之間或所述氣缸(1)的各自隨動件之間設置可調式距離控制裝置(10)，在所述自由活塞(2)、所述自由活塞(2)的各自連接件(3)、所述自由活塞(2)的各自固定件或所述自由活塞(2)的各自隨動件和與所述自由活塞(2)相配裝的所述氣缸(1)、所述氣缸(1)的各自連接件、所述氣缸(1)的各自固定件或所述氣缸(1)的各自隨動件之間設置可調式行程控制裝置(20)。
2. 如權利要求1所述自由活塞式負荷響應發動機，其特徵在於所述可調 式距離控制裝置(10)設為機械可調式距離控制裝置(11)，所述機械可調式 距離控制裝置(11)設為由受控絲槓(1101)構成的絲槓可調式距離控制裝置(111)，或設為由受控偏心軸(1102)構成的偏心軸可調式距離控制裝置(112)， 或設為由受控凸輪(1103)構成的凸輪可調式距離控制裝置(113)。
3. 如權利要求1所述自由活塞式負荷響應發動機，其特徵在於所述可調 式行程控制裝置(20)設為機械可調式行程控制裝置(21)，所述機械可調式 行程控制裝置(21 )設為由連杆A(2101 )、連杆B(2102)和受控端部銷軸(2103) 構成的二連杆可調式行程控制裝置(211)，或設為由所述連杆A (2101)、所述 連杆B (2102)、連杆C (2104)和所述受控端部銷軸(2103)構成的三連杆可 調式行程控制裝置(212)。
4. 如權利要求1所述自由活塞式負荷響應發動機，其特徵在於所述可調 式距離控制裝置(10)設為液壓可調式距離控制裝置(12)，所述液壓可調式 距離控制裝置(12)設為由液壓缸(1201)構成的液壓缸可調式距離控制裝置(121)。
5. 如權利要求1所述自由活塞式負荷響應發動機，其特徵在於所述可調式行程控制裝置(20)設為液壓可調式行程控制裝置(22)，所述液壓可調式 行程控制裝置(22)設為由端部銷軸(2201 )、所述連杆A (2101)和液壓缸連 杆A (2202)構成的單液壓缸二連杆可調式行程控制裝置(221)，或設為由端部銷軸(2201 )、所述液壓缸連杆A (2202)和液壓缸連杆B (2203)構成的雙 液壓缸二連杆可調式行程控制裝置(222)，或設為由端部銷軸(2201 )、所述 液壓缸連杆A (2202)所述連杆A (2101)、和所述連杆B (2102)構成的單液 壓缸三連杆可調式行程控制裝置(223)，或設為由端部銷軸(2201 )、所述液 壓缸連杆A (2202)、所述連杆A (2101)和液壓缸連杆B (2203)構成的雙液 壓缸三連杆可調式行程控制裝置(224)。
6. 如權利要求1所述自由活塞式負荷響應發動機，其特徵在於所述絲槓 可調式距離控制裝置(111)、所述偏心軸可調式距離控制裝置(112)和所述 凸輪可調式距離控制裝置(113)的控制動力設為液壓式或電動式。
7. 如權利要求1所述自由活塞式負荷響應發動機，其特徵在於所述受控 端部銷軸(2103)設為平移式受控端部銷軸(21031)或設為偏心軸式受控端 部銷軸(21032)，所述受控端部銷軸(2103)的控制動力設為液壓式或電動式。
8. 如權利要求1所述自由活塞式負荷響應發動機，其特徵在於在所述二 連杆可調式行程控制裝置(211)，所述三連杆可調式行程控制裝置(212)，所 述單液壓缸二連杆可調式行程控制裝置(221)，所述雙液壓缸二連杆可調式行 程控制裝置(222)，所述單液壓缸三連杆可調式行程控制裝置(223)和所述 雙液壓缸三連杆可調式行程控制裝置(224)的所述連杆系統的連杆自由端(122)或自由銷軸(123)上設置銷軸彈簧(12301)，慣量體(12302)，滑動 慣量體(12303)，轉動慣量體(12304)和/或慣量體車(12305)，所述滑動慣 量體(12303)與所述連杆系統的連杆的固定端和/或自由端之間設置滑動慣量 體調整彈簧(12306)，所述轉動慣量體(12304)經轉動慣量體調整彈簧(12307) 與鄰近的連杆連接，所述慣量體車(12305)經蓄能彈簧(12308)與車載慣量體 (12309)連接。
9. 如權利要求1所述自由活塞式負荷響應發動機，其特徵在於所述可調 式行程控制裝置(20)全部或部分設置在真空箱體(12310)中。
專利摘要本實用新型公開了一種自由活塞式負荷響應發動機，包括氣缸和自由活塞，分別在共軸線設置的所述氣缸中設置所述自由活塞，所述自由活塞的背部經連接件連接，在所述共軸線設置的所述氣缸之間、所述氣缸的各自連接件之間、所述氣缸的各自固定件之間或所述氣缸的各自隨動件之間設置可調式距離控制裝置，在所述自由活塞、所述自由活塞的各自連接件、所述自由活塞的各自固定件或所述自由活塞的各自隨動件和與所述自由活塞相配裝的所述氣缸、所述氣缸的各自連接件、所述氣缸的各自固定件或所述氣缸的各自隨動件之間設置可調式行程控制裝置。本實用新型可根據燃料不同和負荷變化調整排氣量和壓縮比，從而提高發動機的效率、低排放性和適用性。
文檔編號F02D15/00GK201288608SQ200820179108
公開日2009年8月12日 申請日期2008年11月21日 優先權日2008年11月21日
發明者靳北彪 申請人:靳北彪