弧形缸負荷響應發動機的製作方法
2023-05-27 10:19:26 4
專利名稱：弧形缸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。但由於目前人類所面臨的能源和環境問題對熱功轉換機械提 出了更高的要求。因而，往復式內燃機就顯得體積大、重量大、效率低、低排 放性差。因此近些年來，人們開始特別注重自由活塞式發動機、擺動活塞式轉 子發動機和擺動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 活塞式發動機具有高效、低排放性好，體積小、重量輕等特點。然而，由於自 由活塞式發動機多為二衝程，且無法直接作為轉動動力源使用，故多用作發電 機的動力，其應用範圍也就受到了限制。而擺動活塞式發動機和擺動活塞式轉 子發動機由於其缸體和活塞的相互裝配關系所致，其密封性、使用壽命及低排 放性受到嚴重影響，不僅如此擺動活塞式發動機和擺動活塞式轉子發動機也存 在擺動式或稱脈衝式動力與旋轉動力的轉換問題。
近期關於擺動活塞式發動機和擺動活塞式轉子發動機的研究和方案較多，
例如美國專利US6，431，139; US4, 068, 985; US3，144，007; US3， 356， 079 ; US5，147，191; US 3,873,247; US4，174，930; US2,734,489; US6,886,527; US6，305，345; US5，433'179; US4， 257, 752; US6， 009， 847和US2006/0191499 等，世界專利W02008/104569; W02008/012006; W02007/096154; W02007/073883; W02006/089576 ; W02003/093650 ; W02003/074839 ; W02002/084078 ; W02000/060218; W02000/042290; W01998/026157和W01998/013558等，以及 中國專利ZL01134215. 3和ZL91201678. 7等，都公開了不同形式的擺動活塞式 發動機和擺動活塞式轉子發動機，但是所有這些和本申請人查閱過但未在本文 提及的專利所公開的方案都存在著一個共同的缺點，就是在氣缸燃燒室密封段 內的氣缸壁內(壁厚方向)存在活塞連接件的滑動界面。無論對發動機還是壓氣機，其密封性都是至關重要的，特別是對發動機來說，其密封性決定了發動 機的性能、效率和壽命，是發動機設計和製造過程中的最最重要的問題。而存 在於氣缸燃燒室密封段的氣缸壁內(壁厚方向)的滑動界面的密封是非常困難 的，特別是由於發動機的冷縮熱脹等因素使這一滑動界面的密封更為難以解 決。所以按上述專利中所公開的方案生產的發動機燃燒室的密封性難以得到保 障，這些方案也將難以在商業化發動機製造中得到廣泛應用。美國專利
US4,058，088公開了一種直線型氣缸和滑塊結構的方案。在此方案中，由於氣 缸是直線形的，故只能按圓的弦線排列。兩個氣缸間或兩個氣缸組合體間成直 角，故兩個氣缸間或兩個氣缸組合體間的無效空間大，從而導致了該方案體積 大重量大。不僅如此，由於滑塊的存在，降低了發動機的可靠性，特別是因為 活塞擺動產生的巨大離心力無法由活塞連接件抵消，只能由氣缸的外側內壁來 承擔，因此影響了發動機的密閉性和效率。除此之外，目前所有擺動活塞式 發動機、擺動活塞式轉子發動機和自由活塞式發動機，要麼採用液壓馬達，要 麼採用曲軸、非圓齒輪或凸輪滾子式棘輪將擺動式動力或稱脈衝式動力轉換成 轉動動力。這些方案均存在可靠性差，效率低等問題。為此，本實用新型人公 開了弧形缸轉子發動機專利(申請號200810172692. 2， 200820178435.5)，為發
動機的製造提供了一個新思路。然而，為進一步提高弧形缸發動機的效率，需 要發明一種排氣量(行程)和幾何壓縮比可控可調的新型弧形缸發動機，以提 高弧形缸發動機的效率、低排放性和實用性。
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。而弧形缸轉子式發動 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，如能使弧形缸轉子發 動機的排氣量(行程)和幾何壓縮比可控可調，則將大幅度提高弧形缸發動機 的效率。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。燃燒後的工況直接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、最佳壓力值和最佳空燃比值，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發生變化時，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 致了大量氮氧化物的生成汙染環境。在汽油發動機的中，由於考慮到汽油點燃 的問題不得不設置節氣門，使發動機在低速時進氣量減少以使在噴入少量燃油 吋仍可點燃發動機，因此這導致汽油機在低轉速低負荷吋壓縮衝程完了時的溫 度壓力很低，工況嚴重偏離最佳值，發動機的效率也大幅度下降。由此可見， 當轉速和負荷發生變化時，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。若當發動機的轉速和負 荷發生變化時，均能保持發動機的最佳工況和最佳空燃比，則將大幅度的提高 發動機的效率和環保性。為實現這一目的，必須使發動機排氣量(即行程)和 幾何壓縮比同時可調。
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 的新型弧形缸發動機。即可根據燃料不同和負荷變化，調整排氣量(行程)和幾 何壓縮比的弧形缸發動機，也就是所謂的弧形缸負荷響應發動機，以提高發動 機的效率、低排放性和實用性。
本實用新型公開了一種弧形缸負荷響應發動機，包括氣缸、活塞，其目的是這樣實現的；
所述氣缸的中心線設為弧形，所述氣缸的斷面設為圓形或非圓形，在所述 氣缸內設置一個或多個所述活塞，所述活塞的活塞連接件設在所述氣缸的燃燒 室密封段之外，所述氣缸和所述活塞設為以所述氣缸中心弧線的圓心為圓心旋 轉並相對擺動式，或設為固定相對擺動式，所述氣缸中所有順時針設置的所述 氣缸設為氣缸組A，所有逆時針設置的所述氣缸設為氣缸組B，所述活塞中所 有順時針設置的所述活塞設為活塞組A，所有逆時針設置的所述活塞設為活塞 組B，在所述氣缸組A所代表的氣缸系統A和所述氣缸組B所代表的氣缸系統 B之間設置可調式擺角控制裝置，在所有所述氣缸所代表的擺動系統和所有所 述活塞所代表的擺動系統之間設置可調式行程控制裝置；或在所述活塞組A所 代表的活塞系統A和所述活塞組B所代表的活塞系統B之間設置可調式擺角控 制裝置，在所有所述氣缸所代表的擺動系統和所有所述活塞所代表的擺動系統 之間設置可調式行程控制裝置；或在半數所述活塞組A所代表的活塞系統C和 半數所述活塞組B所代表的活塞系統D之間設置所述可調式擺角控制裝置，在 半數所述活塞組A所代表的活塞系統C和半數所述活塞組B所代表的活塞系統 D所構成的系統與所述氣缸之間設置所述可調式行程控制裝置；或在半數所述 氣缸組A所代表的氣缸系統C和半數所述氣缸組B所代表的氣缸系統D之間設 置所述擺角控制裝置，在半數所述氣缸組A所代表的氣缸系統G和半數所述氣 缸組B所代表的氣缸系統D所構成的系統與所述活塞之間設置所述可調式行程 控制裝置。
在一個所述氣缸內設置一個所述活塞，在所述氣缸的端部設置氣缸蓋，構 成單元氣缸，在所述氣缸的中心弧線所在圓周上至少對置設置兩個所述單元氣 缸構成多缸發動機，在所述多缸發動機中，所述氣缸組A設為經氣缸連接件與 半動力軸A連接式，所述氣缸組B設為經氣缸連接件再經所述可調式擺角控制 裝置與所述半動力軸A連接式，所有所述活塞設為經所述活塞連接件與所述半 動力軸B連接式，分別在所述氣缸系統A的所述氣缸連接件和所述活塞系統A 的所述活塞連接件之間，與所述氣缸系統B的所述氣缸連接件和所述活塞系統 B的所述活塞連接件之間設置所述可調式行程控制裝置；或所有所述氣缸設為經所述氣缸連接件與所述半動力軸A連接式，所述活塞組A設為經所述活塞連 接件與所述半動力軸B連接式，所述活塞組B設為經所述活塞連接件再經所述 可調式擺角控制裝置與所述半動力軸B連接式，分別在所述氣缸系統A的所述 氣缸連接件和所述活塞系統A的所述活塞連接件之間，與所述氣缸系統B的所 述氣缸連接件和所述活塞系統B的所述活塞連接件之間設置所述可調式行程控 制裝置；或所有所述氣缸設為以所述氣缸中心弧線的圓心為圓心從動旋轉式或 固定式，半數所述活塞組A設為經所述活塞連接件與所述半動力軸A連接式， 半數所述活塞組B設為經所述活塞連接件與所述可調式擺角控制裝置連接後再 與所述半動力軸A連接式，另外半數所述活塞組A設為經另外所述活塞連接件 與所述半動力軸B連接式，另外半數所述活塞組B設為經另外所述活塞連接件 與另一個所述可調式擺角控制裝置連接後再與所述半動力軸B連接式，分別在 所述活塞連接件和所述氣缸連接件之間，與所述活塞連接件和所述氣缸連接件 之間設置所述可調式行程控制裝置。
一個所述氣缸內對置設置兩個所述活塞構成氣缸組合體，在由兩個或兩個 以上所述氣缸組合體構成的多缸發動機中，所有所述氣缸設為以其中心弧線所 在圓心為圓心從動旋轉式或固定式，半數所述活塞組A設為經所述活塞連接件 與所述半動力軸A連接式，半數所述活塞組B設為經所述活塞連接件與所述可 調式擺角控制裝置連接後再與所述半動力軸A連接式，另外半數所述活塞組A 設為經另外所述活塞連接件與所述半動力軸B連接式，另外半數所述活塞組B 設為經另外所述活塞連接件與另一個所述可調式擺角控制裝置連接後再與所 述半動力軸B連接式，在頂部相鄰的兩個所述活塞之間的所述活塞連接件和所 述活塞連接件上設置所述可調式行程控制裝置。
在一個所述氣缸內對置設置的兩個所述活塞之間設置隔板式氣缸蓋，所述 隔板式氣缸蓋與所述氣缸密封並將所述氣缸隔分成兩個所述燃燒室，構成隔板 缸蓋氣缸組合體，並形成隔板缸蓋式兩缸發動機，在所述隔板缸蓋兩缸或多缸 發動機中，所有所述氣缸設為與所述半動力軸A連接式，所述活塞組A設為經 其所述活塞連接件與所述半動力軸B連接式，所述活塞組B設為經其所述活塞 連接件再經所述可調式擺角控制裝置與所述半動力軸B連接式，在所述活塞組A的所述活塞連接件和所述氣缸組A的所述氣缸連接件之間設置所述可調式行 程控制裝置，並在所述活塞組B的所述活塞連接件和所述氣缸組B的所述氣缸 連接件之間設置所述可調式行程控制裝置；或所有所述氣缸設為以其中心弧線 所在圓心為圓心從動旋轉式或固定式，半數所述活塞組A設為經所述活塞連接 件與所述半動力軸A連接式，半數所述活塞組B設為經所述活塞連接件與所述 可調式擺角控制裝置連接後再與所述半動力軸A連接式，另外半數所述活塞組 A設為經另外所述活塞連接件與所述半動力軸B連接式，另外半數所述活塞組 B設為經另外所述活塞連接件與另一個所述可調式擺角控制裝置連接後再與所 述半動力軸B連接式，在所述活塞組A的所述活塞連接件和所述氣缸組A的所 述氣缸連接件之間設置所述可調式行程控制裝置，在所述活塞組B的所述活塞 連接件和所述氣缸組B的所述氣缸連接件之間設置所述可調式行程控制裝置。 所述可調式擺角控制裝置設為機械可調式擺角控制裝置，所述機械可調式 擺角控制裝置設為由受控絲槓構成的絲槓可調式擺角控制裝置式，或設為由受 控偏心軸構成的偏心軸可調式擺角控制裝置式，或設為由受控凸輪構成的凸輪 可調式擺角控制裝置式，所述可調式行程控制裝置設為所述機械可調式行程控 制裝置式，所述機械可調式行程控制裝置設為由連杆A、連杆B、自由銷軸和 受控端部銷軸構成的二連杆可調式行程控制裝置式，或設為由所述連杆A、所 述連杆B、連杆C、自由銷軸和所述受控端部銷軸構成的三連杆可調式行程控 制裝置式。
所述可調式擺角控制裝置設為液壓可調式擺角控制裝置，所述液壓可調式 擺角控制裝置設為由液壓缸構成的液壓缸可調式擺角控制裝置式，或設為由液 壓缸和二連杆構成的液壓缸二連杆可調式擺角控制裝置式；所述可調式行程控 制裝置設為所述液壓可調式行程控制裝置式，所述液壓可調式行程控制裝置設 為由端部銷軸、自由端銷軸、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式，或設為由端部銷軸、自由端銷軸、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式，或設為由端 部銷軸、自由端銷軸、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式，或設為由端部銷軸、自由端銷軸、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 控制裝置式。
所述絲槓可調式擺角控制裝置、所述偏心軸可調式擺角控制裝置和所述凸 輪可調式擺角控制裝置ft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，所述平移式受控端部銷 軸和所述偏心軸式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端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、所述雙液壓缸三連杆可調式行 程控制裝置、所述銷軸彈簧、所述慣量體、所述滑動慣量體調整彈簧、所述滑 動慣量體、所述轉動慣量體、所述轉動慣量體調整彈簧、所述慣量體車，所述 蓄能彈簧和所述車載慣量體同吋或單獨設置在真空箱體內。
在所述氣缸所代表的擺動系統和所述活塞所代表的擺動系統之間設置擺 動協調機構，或在所述活塞組A所代表的擺動系統和所述活塞組B所代表的擺 動系統之間設置擺動協調機構，所述擺動協調機構設為由兩個自由轉動慣量結 構體和各自的角動量滯後彈簧構成的角動量流動式擺動協調機構，所述角動量 流動式擺動協調機構內可設減振結構體。
在將所述氣缸和所述活塞設為以所述氣缸中心弧線的圓心為圓心旋轉並 相對擺動式的結構中，分別在所有所述氣缸所代表的擺動系統和所有所述活塞 所代表的擺動系統上設置液壓防倒轉裝置，或分別在所述活塞組A所代表的擺 動系統和所述活塞組B所代表的擺動系統上設置所述液壓防倒轉裝置，所述液壓式防倒轉裝置設為入口設有逆止閥或入口設有控制閥門的液壓泵，所述液壓 泵設為液體出入口直接連通的無負荷防倒轉液壓泵式，或設為液體出口經負荷 迴路與液體入口連通的有負荷防倒轉液壓泵式，所述負荷迴路設為所述弧形缸 負荷響應發動機的潤滑系統或設為所述弧形缸負荷響應發動機的冷卻系統，所 述逆止閥設為自由式或受控式，所述控制閥門和受控式所述逆止閥的控制機構 設為機械式或電子電磁式，所有所述活塞所代表的擺動系統中的所述半動力軸
B設為與所述液壓泵的動力軸連接式，所有所述氣缸所代表的擺動系統中的所 述半動力軸A設為與另一個所述液壓泵的動力軸連接式，或所述活塞組A所代 表的擺動系統中的半動力軸A設為與所述液壓泵的動力軸連接式，所述活塞組 B所代表的擺動系統中的所述半動力軸B設為與另一個所述液壓泵的動力軸連接式。
所述半動力軸A設為與差速器的一個半軸齒輪連接式，所述半動力軸B設 為與所述差速器的另一個半軸齒輪連接式，所述差速器的行星齒輪殼設為動力 輸出軸，所述弧形缸負荷響應發動機和所述差速器設為平行軸式或共軸式。
所述活塞所代表的擺動系統是指，所述活塞及其隨動件，例如，所述活塞 連接件、所述半動力軸、差速器半軸齒輪等；所述氣缸所代表的擺動系統是指， 所述氣缸及其隨動件，例如，所述氣缸連接件、所述半動力軸、差速器半軸齒 輪等；所述氣缸組A所代表的擺動系統是指，所述氣缸組A及其隨動件，例如， 所述氣缸連接件、所述半動力軸、差速器半軸齒輪等；所述氣缸組B所代表的 擺動系統是指，所述氣缸組B及其隨動件，例如，所述氣缸連接件、所述半動 力軸、差速器半軸齒輪等；所述活塞組A所代表的擺動系統是指，所述活塞組 A及其隨動件，例如，所述活塞組A的連接件、所述半動力軸、差速器半軸齒 輪等；所述活塞B所代表的擺動系統是指，所述活塞組B及其隨動件，例如， 所述活塞組B的連接件、所述半動力軸、差速器半軸齒輪等。其他所述系統以 此類推。所述氣缸和所述活塞設為固定相對擺動式是指，所述氣缸和所述活塞 中的一類設為固定式另一類設為擺動式。
本實用新型所公開的弧形缸負荷響應發動機，通過設置所述機械可調式擺 角控制裝置、所述液壓可調式擺角控制裝置、所述機械可調式行程控制裝置和/或所述液壓可調式行程控制裝置，實現所述弧形缸負荷響應發動機的幾何壓 縮比和排氣量同時可調。擺角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。但相比較而言，機械式和液壓式更為簡捷有效。
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時， 所述活塞開始反向運動，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活塞離開上下止點的運動，影響所述弧形缸負荷響應發 動機在爆炸衝程開始時的對外輸出力矩，進而導致所述弧形缸負荷響應發動機 效率下降。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。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吋，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 中設置的各類慣量體的存在，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設置的各類慣量體的存 在，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。也就是說，本實用新型中的連杆系統及其連接結構 不但可以使所述弧形缸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。
無論在二衝程還是在四衝程所述弧形缸負荷晌應發動機， 一個所述弧形缸
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、所述滑動慣量體調整彈簧、所述慣量體、所述滑動慣量體、 所述滑動慣量體調整彈簧、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，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連接，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。因此，所述連杆自由端會 更快速地離開共線點。
所述轉動慣量體是設置在連杆自由端上或所述自由端銷軸上的可以轉動 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 所述轉動彈簧的間接作用獲得繼續向前的推力。因此，所述連杆自由端會更快 速地離開共線點。
所述慣量體車是設置在連杆自由端上或所述自由端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吋，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。因此，所述連杆自由端會更快速地離開共 線佔。
由於在所述弧形缸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。
根據發動機油門、轉速和負荷的信息，經計算機計算後變成所述可調式擺角控制裝置和所述可調式行程控制裝置的動作指令。依據相關指令所述可調式 擺角控制裝置和所述可調式行程控制裝置分別動作，進而實現所述弧形缸負荷 響應發動機的排氣量(行程)和壓縮比同時可調。控制所述可調式擺角控制裝 置和所述可調式行程控制裝置的動力源可設為電動式、液壓電控式。
為協調兩個擺動系統之間的關係如行程控制和防撞擊等，可在這兩個系統
之間設置擺動協調機構。所謂角動量流動式擺動協調機構是在擺動系統A與自 由轉動的具有一定轉動慣量的慣量結構體A之間設置角動量滯後彈簧，在擺動 系統B與自由轉動的具有一定轉動慣量的慣量結構體B之間設置角動量滯後彈 簧。所述慣量結構體可以是飛輪，但與中國專利200720035408.8不同，在中 國專利200720035408. 8中，飛輪是與擺動系統直接固聯的，而本實用新型中 飛輪是處於自由狀態的。為防止所述擺動系統與所述慣量結構體的撞擊，在兩 個撞擊部件之間設置減振塊。當擺動系統發生擺動時，兩個擺動系統將交錯受 到角動量滯後彈簧作用，因為只有向前方擺動的系統才受角動量滯後彈簧作 用，而向後擺動的系統則受慣量結構體的直接作用。調整慣量結構體的慣量和 角動量滯後彈簧的胡克係數來匹配不同的發動機。
為實現擺動動力或稱脈衝動力向旋轉動力的轉換，目前為止的各類方案都 是採用機械式防倒轉機構，如棘輪、滾子凸輪式棘輪和滾子摩擦式棘輪，或採 用非圓齒輪或曲軸來完成這種轉換的。前者可靠性差，而後者使活塞在爆炸衝 程開始時對動力軸失去力矩。因此目前的機械式防倒轉裝置或機械式旋轉動力 的轉換很難在實際中應用。本實用新型為實現擺動動力或稱脈衝動力向旋轉動 力的轉換，設置了液壓防倒轉裝置。所述液壓防倒轉裝置就是通過液體壓力使 相對擺動又可共同旋轉的兩個系統只能向一個方向前進不可倒退。這樣就直接 實現了擺動動力或稱脈衝動力向旋轉動力的轉換。這種轉換與目前廣泛採用的 自由活塞式發動機中的液壓泵液壓馬達系統完全不同。自由活塞式發動機中的 液壓泵液壓馬達系統需要與發動機功率匹配的液壓泵和液壓馬達，相當於一個 動力系統中要設置三臺功率相等的動力機械，即發動機、液壓泵和液壓馬達， 不僅造價高效率也較低。而本實用新型中的所述液壓防倒轉裝置則只需要在很 小的液體入口設有控制閥的液壓泵即可，造價低效率高。本實用新型中，所述液壓式防倒轉機構設為入口設有控制閥的液壓泵式。 所述控制閥設為自控式(即自由式)逆止閥、受控式逆止閥或其他受控閥，如 受控球閥等，只要能按邏輯關係(相當於正時關係)將液壓泵的入口打開關閉 即可，即在液壓泵向前轉動時(即入口進液體時)將液壓泵入口打開，在液壓 泵要向後轉時將液壓泵入口關閉。由於入口設置了這樣的閥門，液體只能進不 能出，所以液壓泵的動力軸不可能倒轉。將所述發動機的所述半動力軸或其連 接件與所述液壓泵的動力軸連接，就可達到防倒轉的目的。從液壓迴路上講， 可設為無負荷迴路或有負荷迴路兩種。無負荷防倒轉液壓泵的結構是在液壓泵 的液體入口處設置控制閥，並將泵的液體出入口直接連通。將本實用新型所公 開的發動機中的可以旋轉的兩個擺動系統分別與所述無負荷防倒轉液壓泵的 動力軸連接後(每個系統各連接一個泵)，擺動系統將無法倒轉，只能向前轉 動，從而完成擺動動力向旋轉動力的轉換，使所述弧形缸負荷響應發動機能夠 直接輸出旋轉動力。為了充分利用液壓泵的能量，所述液壓式防倒轉機構也可 設為有負荷防倒轉液壓泵式。所述有負荷防倒轉液壓泵結構是入口設置有控制 閥的液體出入口經負荷迴路連通的液壓泵，所述負荷迴路設為所述弧形缸負荷 響應發動機的潤滑系統或設為所述弧形缸負荷響應發動機的冷卻系統。如此可 省略發動機的機油泵或水泵及其動力。所述液壓泵可設為齒輪式、柱塞式、葉 片式、轉子式或其他形式。
為使所述弧形缸發動機的旋轉動力輸出平穩可靠，本實用新型中將擺動系 統設置為與差速器的一個半軸齒輪連接式，將另一個擺動系統設為與差速器的 另一個半軸齒輪連接式，將差速器行星齒輪殼體設為動力輸出軸。
本實用新型中所公開的弧形缸負荷響應發動機，其進氣道、排氣道和油路 採用旋轉滑動接頭分別與進氣系統、排氣系統和供油系統聯接，火花塞則採用 碳刷或遙感形式接通。本實用新型所公開的發動機的氣門可採用進排共用式單 氣門，或採用進排分置式雙氣門或多氣門。氣門可設置在所述缸蓋、所述隔板 式氣缸蓋、所述氣缸的缸套、或活塞上。氣門的控制可設為凸輪式，電磁式或 液壓式。
本實用新型中所公開的發動機可用作柴油發動機，也可用作汽油發動機，二衝程和四衝程均可。
本實用新型有以下有益的效果所述發動機效率高、排放好、體積小、制 造成本低，將為高效環保型發動機的製造開闢一條新的道路。
圖1是兩個所述單元氣缸構成的所述弧形缸負荷響應發動機的一個實施例； 圖2是兩個所述單元氣缸構成的所述弧形缸負荷響應發動機的另一個實施例； 圖3是四個所述單元氣缸構成的所述弧形缸負荷響應發動機的第一個實施例； 圖4是四個所述單元氣缸構成的所述弧形缸負荷響應發動機的第二個實施例； 圖5是六個所述單元氣缸構成的所述弧形缸負荷響應發動機的另一個實施例； 圖6是四個所述單元氣缸構成的所述弧形缸負荷響應發動機的第三個實施例； 圖7是所述氣缸組合體構成的所述弧形缸負荷響應發動機的一個實施例； 圖8是所述氣缸組合體構成的所述弧形缸負荷響應發動機的另一個實施例； 圖9是所述隔板缸蓋氣缸組合體構成的所述弧形缸負荷響應發動機的一個實施 例；
圖10是設有所述液壓可調式擺角控制裝置的所述弧形缸負荷響應發動機的一 個實施例；
圖12是設有所述絲槓可調式擺角控制裝置的所述弧形缸負荷響應發動機的一 個實施例；
圖13是設有所述偏心軸可調式擺角控制裝置的所述弧形缸負荷響應發動機的 一個實施例；
圖14是設有所述凸輪可調式擺角控制裝置和所述二連杆可調式行程控制裝置
的所述弧形缸負荷響應發動機的一個實施例； 圖15是設有設有所述三連杆可調式行程控制裝置，所述液壓缸二連杆可調式擺角
控制裝置和所述受控端音糊軸的所述弧形缸負荷響應發動機的一個實施例； 圖16是設有所述受控端部銷軸的所述弧形缸負荷響應發動機的另一個實施例； 圖17是設有所述單液壓缸二連杆可調式行程控制裝置的所述弧形缸負荷響應
發動機的一個實施例；圖18是設有所述雙液壓缸二連杆可調式行程控制裝置的所述弧形缸負荷晌應
發動機的一個實施例； 圖19是設有所述單液壓缸三連杆可調式行程控制裝置的所述弧形缸負荷響應
發動機的一個實施例； 圖20是設有所述雙液壓缸三連杆可調式行程控制裝置的所述弧形缸負荷響應
發動機的一個實施例； 圖21是設有所述銷軸彈簧的所述弧形缸負荷響應發動機的一個實施例； 圖22是設有所述慣量體的所述弧形缸負荷響應發動機的一個實施例； 圖23是設有所述滑動慣量體調整彈簧的所述弧形缸負荷晌應發動機的一個實施例； 圖23是所述機械可調式行程控制裝置或所述液壓可調式行程控制裝置設置在
真空箱體內的一個實施例； 圖24是設有所述轉動慣量體的所述弧形缸負荷響應發動機的一個實施例； 圖25是設有所述慣量體車的所述弧形缸負荷響應發動機的一個實施例； 圖26是K視圖放大圖27是本實用新型擺動協調機構布置的一示意圖28是本實用新型的角動量流動式擺動協調機構結構示意圖29是圖24的G-C向剖視圖30是圖24的D-D向剖視圖31是角動量流動式擺動協調機構中帶有減振結構體的實施例結構示意圖； 圖32是另一角動量流動式擺動協調機構中帶有減振結構體的剖視圖； 圖33是本實用新型無負荷液壓泵防倒轉裝置結構示意圖； 圖34是本實用新型有負荷液壓泵防倒轉裝置結構示意圖35是本實用新型弧形缸旋轉軸與差速器輸出軸平行布置的實施例結構示意 圖36是本實用新型弧形缸旋轉軸與差速器輸出軸同軸布置的實施例結構示意圖。
具體實施方式附圖編號
1.氣缸
101.中心弧線
2.活塞
3.活塞連接件
4 ,i"效,虔
、兀:
501.氣缸組A 5010.氣缸系統A 5020.氣缸系統B
502.氣缸組B
600.可調式擺角控制裝置601.活塞組A602.活塞組B 19.擺動系統 18.擺動系統700.可調式行程控制裝置6010.活塞系統A 6020.活塞系統B 6005.活塞系統C6006.活塞系統D5005.氣缸系統C 5006.氣缸系統D
5. "~ tffil^^
9.單元氣缸
6601.氣缸連接件 6602.氣缸連接件
3001.活塞連接件 3002.活塞連接件66.氣缸連接件 11.氣缸組合體
6.半動力軸A
13.隔板缸蓋氣缸組合體
半動力軸B 60101.受控絲槓
12.隔板式氣缸蓋 60102.受控偏心軸
60103.受控凸輪6010機械式擺角控制裝置6011.絲槓可調式擺角控制裝置
6012.偏心軸可調式擺角控制裝置
6013.凸輪可調式擺角控制裝置
701.機械可調式行程控制裝置
70101.連杆A
70104.連杆G
70202.自由銷軸
70102.連杆B 70103.受控端部銷軸
7011. 二連杆可調式行程控制裝置
6020. 液壓可調式擺角控制裝置
6021. 液壓缸可調式擺角控制裝置
6022. 液壓缸二連杆可調式擺角控制裝置
7012.三連杆可調式行程控制裝置
60201. 液壓缸
60202. 二連杆
702.液壓可調式行程控制裝置70203. 液壓缸連杆A
70204. 液壓缸連杆B
701031.平移式受控端部銷軸 122.連杆系統的連杆自由端 12303.滑動慣量體調整彈簧 12306.轉動慣量體調整彈簧 12309.車載慣量體 擺動系統 182.擺動系統 21.角動量滯後彈簧 2021.角動量流動式擺動協調機構22.減振結構體 36.液壓防倒轉裝置
116.逆止閥 126.控制閥門 127.液壓泵 1271.無負荷防倒轉液壓泵 1272.有負荷防倒轉液壓泵33.潤滑系統34.冷卻系統271.液壓泵的動力軸 272.液壓泵的動力軸 28.半軸齒輪 29.半軸齒輪 30.差速器
31.行星齒輪殼 32.動力輸出軸
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、 2、 3、 4和5所示弧形缸負荷響應發動機，包括氣缸1、活 塞2，所述氣缸1的中心線設為弧形，所述氣缸1的斷面設為圓形或非圓形， 在所述氣缸1內設置一個或多個所述活塞2，所述活塞2的活塞連接件3設在 所述氣缸1的燃燒室4密封段之外，所述氣缸1和所述活塞2設為以所述氣缸 1中心弧線101的圓心為圓心旋轉並相對擺動式，或設為固定相對擺動式，所
70201.端部銷軸 70202.自由端銷軸
7021. 單液壓缸二連杆可調式行程控制裝置
7022. 雙液壓缸二連杆可調式行程控制裝置
7023. 單液壓缸三連杆可調式行程控制裝置
7024. 雙液壓缸三連杆可調式行程控制裝置 701032.偏心軸式受控端部銷軸
12301.銷軸彈簧 12302.慣量體
12304.滑動慣量體 12305.轉動慣量體
12307.慣量體車 12308.蓄能彈簧
12310.真空箱體1819.擺動協調機構 181. 201.轉動慣量結構體202.轉動慣量結構述氣缸1中所有順時針設置的所述氣缸1設為氣缸組A501，所有逆時針設置的 所述氣缸1設為氣缸組B502，所述活塞2中所有順時針設置的所述活塞2設為 活塞組A601，所有逆時針設置的所述活塞2設為活塞組B602，在所述氣缸組 A501所代表的氣缸系統A5010和所述氣缸組B502所代表的氣缸系統B5020之 間設置可調式擺角控制裝置600，在所有所述氣缸1所代表的擺動系統19和所 有所述活塞2所代表的擺動系統18之間設置可調式行程控制裝置700;或在所 述活塞組A601所代表的活塞系統A6010和所述活塞組B602所代表的活塞系統 B6020之間設置可調式擺角控制裝置600，在所有所述氣缸1所代表的擺動系 統19和所有所述活塞2所代表的擺動系統18之間設置可調式行程控制裝置 700;或在半數所述活塞組A601所代表的活塞系統C6005和半數所述活塞組 B602所代表的活塞系統D6006之間設置所述可調式擺角控制裝置600，在半數 所述活塞組A601所代表的活塞系統C6005和半數所述活塞組B602所代表的活 塞系統D6006所構成的系統與所述氣缸1之間設置所述可調式行程控制裝置 700;或在半數所述氣缸組A501所代表的氣缸系統C5005和半數所述氣缸組 B502所代表的氣缸系統D5006之間設置所述擺角控制裝置600，在半數所述氣 缸組A501所代表的氣缸系統C5005和半數所述氣缸組B502所代表的氣缸系統 D5006所構成的系統與所述活塞2之間設置所述可調式行程控制裝置700。
請參照圖1、 2、 3、 4、 5和6所示弧形缸負荷響應發動機，在一個所述氣 缸1內設置一個所述活塞2，在所述氣缸1的端部設置氣缸蓋5，構成單元氣 缸9，在所述氣缸1的中心弧線所在圓周上至少對置設置兩個所述單元氣缸9 構成多缸發動機，在所述多缸發動機中，所述氣缸組A501設為經氣缸連接件 6601與半動力軸A6連接式，所述氣缸組B502設為經氣缸連接件6602再經所 述可調式擺角控制裝置600與所述半動力軸A6連接式，所有所述活塞2設為 經所述活塞連接件3與所述半動力軸B7連接式，分別在所述氣缸系統A5010 的所述氣缸連接件6601和所述活塞系統A6010的所述活塞連接件3001之間， 與所述氣缸系統B5020的所述氣缸連接件6602和所述活塞系統B6020的所述 活塞連接件3002之間設置所述可調式行程控制裝置700;或所有所述氣缸1 設為經所述氣缸連接件66與所述半動力軸A6連接式，所述活塞組A601設為經所述活塞連接件3001與所述半動力軸B7連接式，所述活塞組B602設為經 所述活塞連接件3002再經所述可調式擺角控制裝置600與所述半動力軸B7連 接式，分別在所述氣缸系統A5010的所述氣缸連接件6601和所述活塞系統 A6010的所述活塞連接件3001之間，與所述氣缸系統B5020的所述氣缸連接件 6602和所述活塞系統B6020的所述活塞連接件3002之間設置所述可調式行程 控制裝置700;或所有所述氣缸1設為以所述氣缸1中心弧線101的圓心為圓 心從動旋轉式或固定式，半數所述活塞組A601設為經所述活塞連接件3001與 所述半動力軸A6連接式，半數所述活塞組B602設為經所述活塞連接件3002 與所述可調式擺角控制裝置600連接後再與所述半動力軸A6連接式，另外半 數所述活塞組A601設為經另外所述活塞連接件3001與所述半動力軸B7連接 式，另外半數所述活塞組B602設為經另外所述活塞連接件3002與另一個所述 可調式擺角控制裝置600連接後再與所述半動力軸B7連接式，分別在所述活 塞連接件3001和所述氣缸連接件6601之間，與所述活塞連接件3002和所述 氣缸連接件6602之間設置所述可調式行程控制裝置700。
請參照圖7和8所示弧形缸負荷響應發動機， 一個所述氣缸1內對置設置 兩個所述活塞2構成氣缸組合體11，在由兩個或兩個以上所述氣缸組合體11 構成的多缸發動機中，所有所述氣缸1設為以其中心弧線所在圓心為圓心從動 旋轉式或固定式，半數所述活塞組A601設為經所述活塞連接件3001與所述半 動力軸A6連接式，半數所述活塞組B602設為經所述活塞連接件3002與所述 可調式擺角控制裝置600連接後再與所述半動力軸A6連接式，另外半數所述 活塞組A601設為經另外所述活塞連接件3001與所述半動力軸B7連接式，另 外半數所述活塞組B602設為經另外所述活塞連接件3002與另一個所述可調式 擺角控制裝置600連接後再與所述半動力軸B7連接式，在頂部相鄰的兩個所 述活塞2之間的所述活塞連接件3001和所述活塞連接件3002上設置所述可調 式行程控制裝置700。
請參照圖9、 10、 11和12所示弧形缸負荷響應發動機，在一個所述氣缸1 內對置設置的兩個所述活塞2之間設置隔板式氣缸蓋12，所述隔板式氣缸蓋 12與所述氣缸1密封並將所述氣缸1隔分成兩個所述燃燒室4，構成隔板缸蓋氣缸組合體13，並形成隔板缸蓋式兩缸發動機，在所述隔板缸蓋兩缸或多缸發 動機中，所有所述氣缸1設為與所述半動力軸A6連接式，所述活塞組A601設 為經其所述活塞連接件3001與所述半動力軸B7連接式，所述活塞組B602設 為經其所述活塞連接件3002再經所述可調式擺角控制裝置600與所述半動力 軸B7連接式，在所述活塞組A601的所述活塞連接件3001和所述氣缸組A501 的所述氣缸連接件6601之間設置所述可調式行程控制裝置700，並在所述活塞 組B602的所述活塞連接件3002和所述氣缸組B502的所述氣缸連接件6602之 間設置所述可調式行程控制裝置700;或所有所述氣缸1設為以其中心弧線所 在圓心為圓心從動旋轉式或固定式，半數所述活塞組A601設為經所述活塞連 接件3001與所述半動力軸A6連接式，半數所述活塞組B602設為經所述活塞 連接件3002與所述可調式擺角控制裝置600連接後再與所述半動力軸A6連接 式，另外半數所述活塞組A601設為經另外所述活塞連接件3001與所述半動力 軸B7連接式，另外半數所述活塞組B602設為經另外所述活塞連接件3002與 另一個所述可調式擺角控制裝置600連接後再與所述半動力軸B7連接式，在 所述活塞組A601的所述活塞連接件3001和所述氣缸組A501的所述氣缸連接 件6601之間設置所述可調式行程控制裝置700，在所述活塞組B602的所述活 塞連接件3002和所述氣缸組B502的所述氣缸連接件6602之間設置所述可調 式行程控制裝置700。
請參照圖12、 13、 14和15所示弧形缸負荷響應發動機，所述可調式擺角 控制裝置600設為機械可調式擺角控制裝置601 ，所述機械可調式擺角控制裝 置601設為由受控絲槓60101構成的絲槓可調式擺角控制裝置6011式，或設 為由受控偏心軸60102構成的偏心軸可調式擺角控制裝置6012式，或設為由 受控凸輪60103構成的凸輪可調式擺角控制裝置6013式，所述可調式行程控 制裝置700設為所述機械可調式行程控制裝置701 ，所述機械可調式行程控制 裝置701設為由連杆A70101、連杆B70102、自由銷軸70202和受控端部銷軸 70103構成的二連杆可調式行程控制裝置(7011)式，或設為由所述連杆A (70101)、所述連杆B70102、連杆C70104、自由銷軸70202和所述受控端部 銷軸70103構成的三連杆可調式行程控制裝置7012式。請參照圖10、 15、 17、 18、 19和20所示弧形缸負荷響應發動機，所述可 調式擺角控制裝置600設為液壓可調式擺角控制裝置602，所述液壓可調式擺 角控制裝置602設為由液壓缸60201構成的液壓缸可調式擺角控制裝置6021 式，或設為由液壓缸60201和二連杆60202構成的液壓缸二連杆可調式擺角控 制裝置6022式，所述可調式行程控制裝置700設為所述液壓可調式行程控制 裝置702，所述液壓可調式行程控制裝置702設為由端部銷軸70201、自由端 銷軸70202、所述連杆A70101和液壓缸連杆A70203構成的單液壓缸二連杆可 調式行程控制裝置7021式，或設為由端部銷軸70201、自由端銷軸70202、所 述液壓缸連杆A70203和液壓缸連杆B70204構成的雙液壓缸二連杆可調式行程 控制裝置7022式，或設為由端部銷軸70201、自由端銷軸70202、所述液壓缸 連杆A70203所述連杆A70101和所述連杆B70102構成的單液壓缸三連杆可調 式行程控制裝置7023式，或設為由端部銷軸70201、自由端銷軸70202、所述 液壓缸連杆A70203、所述連杆A70101和液壓缸連杆B70204構成的雙液壓缸三 連杆可調式行程控制裝置7024式。
請參照圖15、 16、 21、 22、 23、 24、 25和26所示弧形缸負荷響應發動機， 所述絲槓可調式擺角控制裝置6011、所述偏心軸可調式擺角控制裝置6012和 所述凸輪可調式擺角控制裝置6013的控制動力設為液壓式或電動式，所述受 控端部銷軸70103設為平移式受控端部銷軸701031或設為偏心軸式受控端部 銷軸701032，所述平移式受控端部銷軸701031和所述偏心軸式受控端部銷軸 701032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 7011，所述三連杆可調式行程控制裝置7012，所述單液壓缸二連杆可調式行程 控制裝置7021，所述雙液壓缸二連杆可調式行程控制裝置7022，所述單液壓 缸三連杆可調式行程控制裝置7023和所述雙液壓缸三連杆可調式行程控制裝 置7024的所述連杆系統的連杆自由端122或自由端銷軸70202上設置銷軸彈 簧12301，慣量體12302，滑動慣量體12304，轉動慣量體12305和/或慣量體 車12307，所述滑動慣量體12304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12303，所述轉動慣量體12305經轉動慣量體調 整彈簧12306與鄰近的連杆連接，所述慣量體車12307經蓄能彈簧12308與車載慣量體12309連接；所述二連杆可調式行程控制裝置7011，所述三連杆可調 式行程控制裝置7012，所述單液壓缸二連杆可調式行程控制裝置7021，所述 雙液壓缸二連杆可調式行程控制裝置7022，所述單液壓缸^連杆可調式行程控 制裝置7023、所述雙液壓缸三連杆可調式行程控制裝置7024、所述銷軸彈簧 12301、所述慣量體12302、所述滑動慣量體調整彈簧12303、所述滑動慣量體 12304、所述轉動慣量體12305、所述滑動慣量體調整彈簧12306、所述慣量體 車12307，所述蓄能彈簧12308和所述車載慣量體12309同時或單獨設置在真 空箱體12310內。
請參照圖27、 28、 29、 30、 31和32所示弧形缸負荷響應發動機，在所述 氣缸1所代表的擺動系統19和所述活塞2所代表的擺動系統18之間設置擺動 協調機構1819，或在所述活塞組A601所代表的擺動系統181和所述活塞組B602 所代表的擺動系統182之間設置擺動協調機構1819，所述擺動協調機構1819 設為由兩個自由轉動慣量結構體201和202和各自的角動量滯後彈簧21構成 的角動量流動式擺動協調機構2021，所述角動量流動式擺動協調機構2021內 可設減振結構體22。
請參照圖33和34所示弧形缸負荷響應發動機，在將所述氣缸1和所述活 塞2設為以所述氣缸1中心弧線101的圓心為圓心旋轉並相對擺動式的結構中， 分別在所有所述氣缸1所代表的擺動系統19和所有所述活塞2所代表的擺動 系統18上設置液壓防倒轉裝置36，或分別在所述活塞組A601所代表的擺動系 統181和所述活塞組B602所代表的擺動系統182上設置所述液壓防倒轉裝置 36，所述液壓式防倒轉裝置36設為入口設有逆止閥116或入口設有控制閥門 126的液壓泵127，所述液壓泵127設為液體出入口直接連通的無負荷防倒轉 液壓泵1271式，或設為液體出口經負荷迴路與液體入口連通的有負荷防倒轉 液壓泵1272式，所述負荷迴路設為所述弧形缸負荷響應發動機的潤滑系統33 或設為所述弧形缸負荷響應發動機的冷卻系統34，所述逆止閥116設為自由式 或受控式，所述控制閥門126和受控式所述逆止閥116的控制機構設為機械式 或電子電磁式，所有所述活塞2所代表的擺動系統18中的所述半動力軸B7設 為與所述液壓泵的動力軸271連接式，所有所述氣缸1所代表的擺動系統19中的所述半動力軸A6設為與另一個所述液壓泵的動力軸272連接式，或所述 活塞組A601所代表的擺動系統181中的半動力軸A6設為與所述液壓泵的動力 軸271連接式，所述活塞組B602所代表的擺動系統182中的所述半動力軸B7 設為與另一個所述液壓泵的動力軸272連接式。
請參照圖35和36所示弧形缸負荷響應發動機，所述半動力軸A6設為與 差速器30的一個半軸齒輪28連接式，所述半動力軸B7設為與所述差速器30 的另一個半軸齒輪29連接式，所述差速器30的行星齒輪殼31設為動力輸出 軸32，所述弧形缸負荷響應發動機和所述差速器30設為平行軸式或共軸式。
權利要求1.一種弧形缸負荷響應發動機，包括氣缸(1)、活塞(2)，其特徵在於所述氣缸(1)的中心線設為弧形，所述氣缸(1)的斷面設為圓形或非圓形，在所述氣缸(1)內設置一個或多個所述活塞(2)，所述活塞(2)的活塞連接件(3)設在所述氣缸(1)的燃燒室(4)密封段之外，所述氣缸(1)和所述活塞(2)設為以所述氣缸(1)中心弧線(101)的圓心為圓心旋轉並相對擺動式，或設為固定相對擺動式，所述氣缸(1)中所有順時針設置的所述氣缸(1)設為氣缸組A(501)，所有逆時針設置的所述氣缸(1)設為氣缸組B(502)，所述活塞(2)中所有順時針設置的所述活塞(2)設為活塞組A(601)，所有逆時針設置的所述活塞(2)設為活塞組B(602)，在所述氣缸組A(501)所代表的氣缸系統A(5010)和所述氣缸組B(502)所代表的氣缸系統B(5020)之間設置可調式擺角控制裝置(600)，在所有所述氣缸(1)所代表的擺動系統(19)和所有所述活塞(2)所代表的擺動系統(18)之間設置行程控制裝置(700)；或在所述活塞組A(601)所代表的活塞系統A(6010)和所述活塞組B(602)所代表的活塞系統B(6020)之間設置可調式擺角控制裝置(600)，在所有所述氣缸(1)所代表的擺動系統(19)和所有所述活塞(2)所代表的擺動系統(18)之間設置可調式行程控制裝置(700)；或在半數所述活塞組A(601)所代表的活塞系統C(6005)和半數所述活塞組B(602)所代表的活塞系統D(6006)之間設置所述可調式擺角控制裝置(600)，在半數所述活塞組A(601)所代表的活塞系統C(6005)和半數所述活塞組B(602)所代表的活塞系統D(6006)所構成的系統與所述氣缸(1)之間設置所述可調式行程控制裝置(700)；或在半數所述氣缸組A(501)所代表的氣缸系統C(5005)和半數所述氣缸組B(502)所代表的氣缸系統D(5006)之間設置所述擺角控制裝置(600)，在半數所述氣缸組A(501)所代表的氣缸系統C(5005)和半數所述氣缸組B(502)所代表的氣缸系統D(5006)所構成的系統與所述活塞(2)之間設置所述可調式行程控制裝置(700)。
2. 如權利要求1所述弧形缸負荷響應發動機，其特徵在於在一個所述氣 缸(1)內設置一個所述活塞(2)，在所述氣缸(1)的端部設置氣缸蓋(5)， 構成單元氣缸(9),在所述氣缸(1)的中心弧線所在圓周上至少對置設置兩個所述單元氣缸(9)構成多缸發動機，在所述多缸發動機中，所述氣缸組A (501 )設為經氣缸連接件(6601)與半動力軸A (6 )連接式，所述氣缸組B ( 502 ) 設為經氣缸連接件(6602)再經所述可調式擺角控制裝置(600)與所述半動力 軸A (6)連接式，所有所述活塞(2)設為經所述活塞連接件(3)與所述半動力 軸B (7)連接式，分別在所述氣缸系統A (5010)的所述氣缸連接件(6601) 和所述活塞系統A (6010)的所述活塞連接件(3001)之間，與所述氣缸系統 B (5020)的所述氣缸連接件(6602)和所述活塞系統B (6020)的所述活塞連 接件(3002)之間設置所述可調式行程控制裝置(700);或所有所述氣缸(1) 設為經所述氣缸連接件(66)與所述半動力軸A(6)連接式，所述活塞組A(601) 設為經所述活塞連接件(3001)與所述半動力軸B( 7 )連接式，所述活塞組B( 602 ) 設為經所述活塞連接件(3002)再經所述可調式擺角控制裝置(600)與所述半 動力軸B (7)連接式，分別在所述氣缸系統A (5010)的所述氣缸連接件(6601 ) 和所述活塞系統A (6010)的所述活塞連接件(3001)之間，與所述氣缸系統 B (5020)的所述氣缸連接件(6602)和所述活塞系統B (6020)的所述活塞連 接件(3002)之間設置所述可調式行程控制裝置(700);或所有所述氣缸(1) 設為以所述氣缸(1)中心弧線(101)的圓心為圓心從動旋轉式或固定式，半 數所述活塞組A (601)設為經所述活塞連接件(3001)與所述半動力軸A (6) 連接式，半數所述活塞組B (602)設為經所述活塞連接件(3002)與所述可調式 擺角控制裝置(600)連接後再與所述半動力軸A (6)連接式，另外半數所述活 塞組A (601)設為經另外所述活塞連接件(3001)與所述半動力軸B (7)連接 式，另外半數所述活塞組B (602)設為經另外所述活塞連接件(3002)與另一個 所述可調式擺角控制裝置(600)連接後再與所述半動力軸B (7)連接式，分別 在所述活塞連接件(3001)和所述氣缸連接件(6601)之間，與所述活塞連接件 (3002)和所述氣缸連接件(6602)之間設置所述可調式行程控制裝置(700)。
3.如權利要求1所述弧形缸負荷晌應發動機，其特徵在於 一個所述氣缸 (1)內對置設置兩個所述活塞(2)構成氣缸組合體(11)，在由兩個或兩個 以上所述氣缸組合體(11)構成的多缸發動機中，所有所述氣缸(1)設為以 其中心弧線所在圓心為圓心從動旋轉式或固定式，半數所述活塞組A (601)設為經所述活塞連接件(3001)與所述半動力軸A (6)連接式，半數所述活塞組B (602)設為經所述活塞連接件(3002)與所述可調式擺角控制裝置(600)連接後 再與所述半動力軸A (6)連接式，另外半數所述活塞組A (601)設為經另外 所述活塞連接件(3001)與所述半動力軸B (7)連接式，另外半數所述活塞組B (602)設為經另外所述活塞連接件(3002)與另一個所述可調式擺角控制裝置 (600)連接後再與所述半動力軸B (7)連接式，在頂部相鄰的兩個所述活塞(2) 之間的所述活塞連接件(3001)和所述活塞連接件(3002)上設置所述可調式 行程控制裝置(700)。
4.如權利要求1所述弧形缸負荷響應發動機，其特徵在於在一個所述氣 缸(1)內對置設置的兩個所述活塞(2)之間設置隔板式氣缸蓋(12),所述 隔板式氣缸蓋(12)與所述氣缸(1)密封並將所述氣缸(1)隔分成兩個所述 燃燒室(4)，構成隔板缸蓋氣缸組合體(13)，並形成隔板缸蓋式兩缸發動機， 在所述隔板缸蓋兩缸或多缸發動機中，所有所述氣缸(1)設為與所述半動力 軸A (6)連接式，所述活塞組A (601)設為經其所述活塞連接件(3001)與 所述半動力軸B (7)連接式，所述活塞組B (602)設為經其所述活塞連接件 (3002)再經所述可調式擺角控制裝置(600)與所述半動力軸B (7)連接式， 在所述活塞組A (601)的所述活塞連接件(3001)和所述氣缸組A (501)的 所述氣缸連接件(6601)之間設置所述可調式行程控制裴置(700)，並在所述活 塞組B (602)的所述活塞連接件(3002)和所述氣缸組B (502)的所述氣缸 連接件(6602)之間設置所述可調式行程控制裝置(700);或所有所述氣缸(1) 設為以其中心弧線所在圓心為圓心從動旋轉式或固定式，半數所述活塞組A(601)設為經所述活塞連接件(3001)與所述半動力軸A (6)連接式，半數所 述活塞組B (602)設為經所述活塞連接件(3002)與所述可調式擺角控制裝置 (600)連接後再與所述半動力軸A (6)連接式，另外半數所述活塞組A (601) 設為經另外所述活塞連接件(3001)與所述半動力軸B (7)連接式，另外半數所 述活塞組B (602)設為經另外所述活塞連接件(3002)與另一個所述可調式擺角 控制裝置(600)連接後再與所述半動力軸B (7)連接式，在所述活塞組A (601) 的所述活塞連接件(3001)和所述氣缸組A (501)的所述氣缸連接件(6601)之間設置所述可調式行程控制裝置(700)，在所述活塞組B (602)的所述活塞 連接件(3002)和所述氣缸組B (502)的所述氣缸連接件(6602)之間設置所述 可調式行程控制裝置(700)。
5. 如權利要求1、 2、 3或4所述弧形缸負荷晌應發動機，其特徵在於所 述可調式擺角控制裝置(600)設為機械可調式擺角控制裝置(601)，所述機械 可調式擺角控制裝置(601)設為由受控絲槓(60101)構成的絲槓可調式擺角 控制裝置(6011)式，或設為由受控偏心軸(60102)構成的偏心軸可調式擺 角控制裝置(6012)式，或設為由受控凸輪(60103)構成的凸輪可調式擺角 控制裝置(6013)式，所述可調式行程控制裝置(700)設為所述機械可調式 行程控制裝置(701)，所述機械可調式行程控制裝置(701)設為由連杆A(70101)、連杆B (70102)、自由銷軸(70202)和受控端部銷軸(70103)構 成的二連杆可調式行程控制裝置(7011)式，或設為由所述連杆A (70101)、 所述連杆B (70102)、連杆C (70104)、自由銷軸(70202)和所述受控端部銷 軸(70103)構成的三連杆可調式行程控制裝置(7012)式。
6. 如權利要求1、 2、 3或4所述弧形缸負荷晌應發動機，其特徵在於所 述可調式擺角控制裝置(600)設為液壓可調式擺角控制裝置(602)式，所述液 壓可調式擺角控制裝置(602)設為由液壓缸(60201)構成的液壓缸可調式擺 角控制裝置(6021)式，或設為由液壓缸(60201)和二連杆(60202)構成的 液壓缸二連杆可調式擺角控制裝置(6022)式，所述可調式行程控制裝置(700) 設為所述液壓可調式行程控制裝置(702)式，所述液壓可調式行程控制裝置(702)設為由端部銷軸(70201)、自由端銷軸(70202)、所述連杆A (70101) 和液壓缸連杆A (70203)構成的單液壓缸二連杆可調式行程控制裝置(7021) 式，或設為由端部銷軸(70201 )、自由端銷軸(70202)、所述液壓缸連杆A(70203) 和液壓缸連杆B (70204)構成的雙液壓缸二連杆可調式行程控制裝置(7022) 式，或設為由端部銷軸(70201)、自由端銷軸(70202)、所述液壓缸連杆A(70203) 所述連杆A (70101)和所述連杆B (70102)構成的單液壓缸三連杆可調式行 程控制裝置(7023)式，或設為由端部銷軸(70201)、自由端銷軸(70202)、 所述液壓缸連杆A (70203)、所述連杆A (70101)和液壓缸連杆B (70204)構成的雙液壓缸三連杆可調式行程控制裝置(7024)式。
7. 如權利要求5所述弧形缸負荷響應發動機，其特徵在於所述絲槓可 調式擺角控制裝置(6011)、所述偏心軸可調式擺角控制裝置(6012)和所述 凸輪可調式擺角控制裝置(6013)的控制動力設為液壓式或電動式，所述受控 端部銷軸(70103)設為平移式受控端部銷軸(701031)或設為偏心軸式受控 端部銷軸(701032)，所述平移式受控端部銷軸(701031)和所述偏心軸式受 控端部銷軸(701032)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(7011)，所述三連杆可調式行程控制裝置(7012)，所述單液壓 缸二連杆可調式行程控制裝置(7021)，所述雙液壓缸二連杆可調式行程控制 裝置(7022)，所述單液壓缸三連杆可調式行程控制裝置(7023)和所述雙液 壓缸三連杆可調式行程控制裝置(7024)的所述連杆系統的連杆自由端(122) 或自由端銷軸(70202)上設置銷軸彈簧(12301)，慣量體(12302)，滑動慣 量體(12304)，轉動慣量體(12305)和/或慣量體車(12307)，所述滑動慣量 體(12304)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(12303)，所述轉動慣量體(12305)經轉動慣量體調整彈簧(12306) 與鄰近的連杆連接，所述慣量體車(12307)經蓄能彈簧(12308)與車載慣量體 (12309)連接；所述二連杆可調式行程控制裝置(7011)，所述三連杆可調式行 程控制裝置(7012)，所述單液壓缸二連杆可調式行程控制裝置(7021)，所述 雙液壓缸二連杆可調式行程控制裝置(7022)，所述單液壓缸三連杆可調式行 程控制裝置(7023)、所述雙液壓缸三連杆可調式行程控制裝置(7024)、所述 銷軸彈簧(12301)、所述慣量體(12302)、所述滑動慣量體調整彈簧(12303)、 所述滑動慣量體(12304)、所述轉動慣量體(12305)、所述轉動慣量體調整彈 簧(12306)、所述慣量體車(12307)、所述蓄能彈簧(12308)和所述車載慣量 體(12309)同時或單獨設置在真空箱體(12310)內。
8. 如權利要求1所述弧形缸負荷響應發動機，其特徵在於在所述氣缸(1 ) 所代表的擺動系統(19)和所述活塞(2)所代表的擺動系統(18)之間設置 擺動協調機構(1819)，或在所述活塞組A (601)所代表的擺動系統(181)和 所述活塞組B (602)所代表的擺動系統(182)之間設置擺動協調機構(1819)，所述擺動協調機構(1819)設為由兩個自由轉動慣量結構體(201和202)和 各自的角動量滯後彈簧(21)構成的角動量流動式擺動協調機構(2021)，所 述角動量流動式擺動協調機構(2021)內可設減振結構體(22)。
9. 如權利要求1所述弧形缸負荷響應發動機，其特徵在於在將所述氣缸 (1)和所述活塞(2)設為以所述氣缸(1)中心弧線(101)的圓心為圓心旋轉並相對擺動式的結構中，分別在所有所述氣缸(1)所代表的擺動系統(19) 和所有所述活塞(2)所代表的擺動系統(18)上設置液壓防倒轉裝置(36)， 或分別在所述活塞組A (601)所代表的擺動系統(181)和所述活塞組B (602) 所代表的擺動系統(182)上設置所述液壓防倒轉裝置(36)，所述液壓式防倒 轉裝置(36)設為入口設有逆止閥(116)或入口設有控制閥門(126)的液壓 泵(127)，所述液壓泵(127)設為液體出入口直接連通的無負荷防倒轉液壓 泵(1271)式，或設為液體出口經負荷迴路與液體入口連通的有負荷防倒轉液 壓泵(1272)式，所述負荷迴路設為所述弧形缸負荷響應發動機的潤滑系統(33) 或設為所述弧形缸負荷響應發動機的冷卻系統(34)，所述逆止閥(116)設為 自由式或受控式，所述控制閥門(126)和受控式所述逆止閥(116)的控制機 構設為機械式或電子電磁式，所有所述活塞(2)所代表的擺動系統(18)中 的所述半動力軸B (7)設為與所述液壓泵的動力軸(271)連接式，所有所述 氣缸(1)所代表的擺動系統(19)中的所述半動力軸A (6)設為與另一個所 述液壓泵的動力軸(272)連接式，或所述活塞組A (601)所代表的擺動系統 (181)中的半動力軸A (6)設為與所述液壓泵的動力軸(271)連接式，所述 活塞組B (602)所代表的擺動系統(182)中的所述半動力軸B (7)設為與另 一個所述液壓泵的動力軸(272)連接式。
10. 如權利要求1所述弧形缸負荷響應發動機，其特徵在於所述半動力 軸A (6)設為與差速器(30)的一個半軸齒輪(28)連接式，所述半動力軸B(7)設為與所述差速器(30)的另一個半軸齒輪(29)連接式，所述差速器 (30)的行星齒輪殼(31)設為動力輸出軸(32)，所述弧形缸負荷晌應發動 機和所述差速器(30)設為平行軸式或共軸式。
專利摘要本實用新型公開了一種弧形缸負荷響應發動機，包括氣缸、活塞，所述氣缸的中心線設為弧形，所述活塞的連接件設在氣缸的燃燒室密封段之外，所述氣缸和所述活塞設為以所述氣缸中心弧線的圓心為圓心旋轉並相對擺動式，或設為固定相對擺動式，所述氣缸中所有順時針設置的氣缸設為氣缸組A，所有逆時針設置的氣缸設為氣缸組B，所述活塞中所有順時針設置的活塞設為活塞組A，所有逆時針設置的活塞設為活塞組B，在所述氣缸組A所代表的氣缸系統A和所述氣缸組B所代表的氣缸系統B之間設置可調式擺角控制裝置，在所有所述氣缸所代表的擺動系統和所有所述活塞所代表的擺動系統之間設置行程控制裝置。本實用新型可調整發動機的排量，提高發動機的效率。
文檔編號F02B53/02GK201318212SQ20082017910
公開日2009年9月30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