CN112112734A - 圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机，由气缸体、气缸套、气缸盖、活塞、摇杆、曲柄连杆、曲柄轮、发动机主轴组成，由气缸筒、气缸套和气缸盖组成的气缸在气缸体的圆周上环形分布，活塞在气缸内做圆弧往复运动，带动与活塞尾部固接的摇杆做急回转运动，然后通过传统的曲柄摇杆机构带动曲柄轮旋转，曲柄轮通过动力传动机构与发动机主轴啮合，从而使燃烧导致空气膨胀推动活塞的动力，转化为发动机主轴的输出动力，本发动机结构紧凑简单，体积小，重量轻，马力大，各冲程生成的振动能相互抵消，可减少发动机的振动，摇杆能引导活塞在圆周上环形分布的气缸内做圆弧往复运动，减少活塞和气缸之间的侧磨损和变形。

Description

圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机

技术领域：

本发明涉及发动机技术领域，具体而言是圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机。

背景技术：

发动机的诞生使第一次工业革命对人类的发展产生了深刻影响，是手工业生产被机器大规模工厂化 生产取代的一场革命，发动机是通过热能转换成动能生成动力来驱动机器的装置，在工业革命时期是驱动 机器运转不可缺少的机械装置，所以使用蒸汽发动机进行生产被视为第一次工业革命的主要标志。

发动机经过百多年的发展，已在汽车、航空、航海以及工程机械等各领域有了广泛的应用，经历无 数技术研发和突破，发动机技术也有长足的发展，电控技术、涡轮增压、混动技术、燃油喷射技术、稀薄 燃烧等新的技术不断应用到发动机中，占据市场应用的主流机型也出现了经典的直列、V型、水平对置、 星型等各种结构的发动机，但它们的原理都是利用燃料燃烧使空气膨胀推动活塞做直线往复运动，并通过 曲轴转化为发动机主轴旋转，从而驱动机器运转，由于发动机在汽车等各领域的广泛使用，由此产生的燃 烧废气排放已对空气环境质量改善造成了越来越大的压力，所以如何减少其能源损耗和尾气排放，将是发 动机技术长期追求的目标，轻量化、高利用率、低排放必然是发动机技术的发展方向，因此若开发出结构 紧凑简单、体积小、重量轻、动力传递效率高、马力大的发动机符合发动机技术的发展方向，将具有巨大 的社会效益和经济效益。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机，其特征是圆弧气 缸在气缸体的轴心线圆周上环形分布，使圆弧活塞能在气缸内做圆弧往复运动，活塞尾部连接摇杆，摇杆 与位于气缸体的轴心线位置的摇杆支承轴轴接，能驱动摇杆以气缸体的轴心线为支点做急回转运动，通过 曲柄连杆进行动力传动驱动曲柄轮做旋转运动，然后，将各活塞驱动的曲柄轮与发动机主轴啮合，从而使 燃烧导致空气膨胀推动活塞的动力，转化为发动机主轴旋转的输出动力，本发动机结构通过传统的曲柄摇 杆机构做活塞动力传送，结构紧凑简单，体积小，重量轻，动力传递效率高，各活塞在气缸内做圆弧往复 运动，其活塞圆弧往复惯性力和主轴旋转惯性力，以及各冲程生成的振动能相互抵消，可减少发动机的振 动，摇杆以气缸体的轴心线为支点回转并与活塞尾部固定连接为一体，能引导和约束活塞以气缸体的轴心 线为支点在气缸内顺畅做圆弧往复运动，减少活塞和气缸之间的侧磨损和变形，是对现有活塞直线往复运 动型发动机结构的一种改善。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机包括气缸体、气缸套、气缸盖、活塞、摇杆、曲柄连杆、曲柄轮、 发动机主轴；所述气缸体包括气缸筒、摇杆支承轴、主轴支承座、曲柄轮支承座，所述气缸筒是圆弧体结 构，其在圆盖状的气缸体的内侧的圆周上环形分布，相邻气缸筒之间设有间距，所述摇杆支承轴和主轴支 承座均在气缸体的轴心线位置设置，所述曲柄轮支承座在与气缸体的轴心线垂直的平面的圆周上环形分 布，相邻曲柄轮支承座之间设有间距，曲柄轮环形分布的圆周直径小于气缸筒环形分布的圆周直径；

所述气缸套是圆弧体结构，与气缸筒镶嵌；

所述气缸盖与气缸筒闭合；

所述活塞是圆弧体结构，活塞顶部与气缸盖闭合空间之间是燃烧室，活塞尾部与摇杆固接，活塞在与 气缸体的轴心线垂直的平面的圆周上环形分布的气缸套内做圆弧往复运动，带动摇杆做急回转运动；

所述摇杆一端与活塞尾部固接，另一端设有摇杆回转支承圈与摇杆支承轴轴接，摇杆设有曲柄连杆支 轴，与曲柄连杆一端的连杆轴瓦轴接；

所述曲柄连杆两端分别设有连杆轴瓦，一端与摇杆上曲柄连杆支轴轴接，另一端与曲柄轮上曲柄连杆 支轴轴接；

所述曲柄轮设有曲柄轮主轴，与曲柄轮支承座轴接，设有曲柄连杆支轴，与曲柄连杆另一端的连杆轴 瓦轴接，设有动力传动装置，与发动机主轴啮合；

所述发动机主轴与主轴支承座轴接，发动机主轴设有动力传动装置，与曲柄轮啮合。

所述动力传动装置可以是齿轮传动或带轮传动或链轮传动或滚轮传动。

所述气缸筒、气缸套和气缸盖组成的气缸可在与气缸体的轴心线的垂直的平面的圆周上单列环形分布 成单缸或双缸或三缸或四缸，分别构成单缸或双缸或三缸或四缸发动机的动力单元。

圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机包括气缸体、气缸套、气缸盖、活塞、摇杆、曲柄连杆、曲柄轮、 发动机主轴；其中设有1个气缸体、2个气缸套、2个气缸盖、2个活塞、2个摇杆、2组曲柄连杆、2个 曲柄轮、至少1个发动机主轴；所述气缸体包括2个气缸筒、1个摇杆支承轴、至少1个主轴支承座、2 个曲柄轮支承座，所述2个气缸筒是圆弧体结构，在圆盖状的气缸体的内侧的圆周上环形分布，所述摇杆 支承轴在气缸体的轴心线位置设置，所述2个曲柄轮支承座在与气缸体的轴心线垂直的平面的圆周上环形 分布，曲柄轮环形分布的圆周直径小于气缸筒环型分布的圆周直径，2个曲柄轮支承座之间其曲柄轮齿轮 节圆相切，所述主轴支承座设置在使主轴齿轮节圆与曲柄轮齿轮节圆相切的位置；

所述2个气缸套是圆弧体结构，与2个气缸筒分别镶嵌；

所述2个气缸盖与2个气缸筒分别闭合；

所述2个活塞都是圆弧体结构，2个活塞顶部与2个气缸盖闭合空间分别形成燃烧室，2个活塞尾部 与2个摇杆分别固接，2个活塞在与气缸体的轴心线垂直的平面的圆周上环形分布的2个气缸套内分别做 圆弧往复运动，带动2个摇杆各自做急回转运动；

所述2个摇杆一端与2个活塞尾部分别固接，另一端设有摇杆回转支承圈与摇杆支承轴轴接，2个摇 杆都设有曲柄连杆支轴，与各自的曲柄连杆一端的连杆轴瓦轴接；

所述曲柄连杆两端分别设有连杆轴瓦，一端与摇杆上曲柄连杆支轴轴接，另一端与曲柄轮上曲柄连杆 支轴轴接；

所述2个曲柄轮分别设有曲柄轮主轴，与2个曲柄轮支承座分别轴接，设有曲柄连杆支轴，与曲柄连 杆另一端的连杆轴瓦轴接，2个曲柄轮之间通过齿轮相互啮合，至少其中1个曲柄轮与1个发动机主轴通 过齿轮啮合；

至少1个发动机主轴与主轴支承座轴接，至少1个发动机主轴通过齿轮与2个曲柄轮之中的1个啮合。

本发明的气缸体可分解成前气缸体、后气缸体、气缸垫片，前、后气缸体之间由气缸垫片密合，由螺 母螺杆固接。

本发明的活塞的横截面可以是圆型或矩形或梯形或多边形。

本发明的活塞在与气缸体的轴心线垂直的平面的圆周上环形分布的气缸套内做圆弧往复运动，活塞从 上止点运动到下止点的运动轨迹是顺时针方向，或是逆时针方向。

本发明的发动机主轴前端设有连轴器固接主轴带轮带动油泵、水泵带轮和配气凸轮运转，后端设有主 轴固接点与发动机飞轮固接输出动力。

本发明的气缸盖可设有配气装置、燃油喷射装置、点火装置，气缸筒设有冷却水道。

本发明的单列分布的单缸或双缸或三缸或四缸的发动机动力单元可轴向并联叠加成双列分布的双缸 或四缸或六缸或八缸发动机，或者并联叠加成多列分布的多缸发动机。

本发明的有益效果是：

1、本发明提出圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机，由气缸体、气缸套、气缸盖、活塞、摇杆、曲 柄连杆、曲柄轮、发动机主轴组成，气缸在气缸体的轴心线的同心圆周上环形分布，活塞在气缸内做圆弧 往复运动，带动与活塞尾部固接的摇杆做急回转运动，然后通过传统的曲柄摇杆机构带动曲柄轮旋转，曲 柄轮通过动力传动机构与发动机主轴啮合，从而使燃烧导致空气膨胀推动活塞的动力，转化为发动机主轴 旋转的输出动力，本发动机结构紧凑简单，体积小，重量轻，马力大，活塞圆弧往复惯性力、主轴旋转惯 性力和各冲程生成的振动能相互抵消，可减少发动机的振动。

2、本发明提出圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机，摇杆一端与活塞尾部固接，另一端以气缸体的 轴心线为支点旋转，能引导和约束活塞在气缸内顺畅做圆弧往复运动，减少活塞和气缸之间的侧磨损和变 形。

3、本发明提出圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机，由传统的曲柄摇杆机构将活塞动力传递给发动 机主轴旋转输出动力，无曲轴连杆机构，从而使发动机结构紧凑、体积小、重量轻，动力传动效率也得到 改善，且发动机主轴无曲轴带来的重心与轴线偏离，减少发动机振动。

4、本发明提出圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机，气缸体可以分解为前、后气缸体，活塞横截面 可以是圆形、矩形、梯形、多边型，由此构成的圆弧气缸和活塞能通过传统加工和装配工艺完成，并可达 到运行所需的高精度要求。

5、本发明提出圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机，由单列多缸动力单元构成，可以并联叠加成双 列多缸甚至多列多缸发动机结构，能便捷的通过并联叠加方式成倍加大发动机马力。

附图说明

图1本发明实施例1结构示意图；

图2本发明实施例1结构分解示意图；

图3本发明实施例1气缸体分解图和曲柄摇杆机构示意图；

图4a-4b本发明实施例1结构剖视示意图；

图5本发明实施例2结构示意图；

图6本发明实施例2结构分解示意图；

图7本发明实施例2结构剖视示意图；

图8a-8b本发明实施例3结构剖视示意图；

图9a-9b本发明实施例4结构剖视示意图；

图10a-10b本发明实施例5结构剖视示意图；

图11本发明实施例6结构分解示意图；

图12a-12b本发明实施例6结构剖视示意图；

图中

1 气缸体

2 气缸套

3 气缸盖

4 活塞

5 活塞环

6 摇杆

7 摇杆回转支承圈

8 曲柄连杆

9 连杆轴瓦

10 曲柄轮

11 曲柄轮主轴

12 曲柄轮传动齿轮

13 发动机主轴

14 主轴传动齿轮

15 曲柄连杆支轴

16 气缸筒

17 摇杆支承轴

18 主轴支承座

19 曲柄轮支承座

20 气缸冷却水道

21 冷却水道盖板

22 冷却水输入口

23 冷却水排出口

24 主轴法兰

25 发动机飞轮

26 飞轮法兰

27 配气凸轮

28 凸轮轴

29 凸轮轴支承座

30 凸轴带轮

31 进气门

32 进气管

33 排气门

34 排气管

35 火花塞

36 燃油喷口

37 燃烧室

38 后气缸体

39 前气缸体

40 气缸垫片

41 螺母螺杆

42 润滑油底壳

43 润滑油管

44 1号气缸

45 2号气缸

46 3号气缸

47 4号气缸

48 主轴带轮

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及效果，例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例1：

如图1所示是本实施例结构示意图，图中所述本实施例结构由气缸体1、气缸套2、气缸盖3、活塞4、 摇杆6、曲柄连杆8、曲柄轮10、发动机主轴13组成，其中：圆盖状气缸体1设有气缸筒16，气缸筒16 是圆弧体结构，与气缸套2镶嵌，与气缸盖3闭合组成气缸，在气缸体1内侧的圆周上环形分布，活塞4 是圆弧体结构，活塞4可在由气缸筒16、气缸套2、气缸盖3组成的气缸内做圆弧往复运动，带动摇杆6 做急回转运动，并通过曲柄连杆8传动使曲柄轮10旋转，曲柄轮10与发动机主轴13通过齿轮啮合，最 终将活塞4的圆弧往复运动转化为发动机主轴13旋转的动力输出，发动机主轴13前端设有连轴器和链带 与主轴带轮48和凸轴带轮30联动带动油泵、水泵和配气等装置运转。

如图2所示是本实施例结构分解示意图，图中所述气缸体1可分解为前气缸体39、后气缸体38、气 缸垫片40，由螺母螺杆41固接，气缸体1包括气缸筒16、摇杆支承轴17、主轴支承座18、曲柄轮支承 座19，其中：摇杆支承轴17和主轴支承座18设于气缸体的轴心线位置，曲柄轮支承座19在与气缸体1 的轴心线垂直的平面的圆周上环形分布，气缸筒16在与气缸体1的轴心线为圆心的圆周上环形分布，与 气缸套2镶嵌，与气缸盖3闭合组成气缸，所述气缸筒16设有气缸冷却水道20，由冷却水道盖板21闭合， 冷却水道盖板21设有冷却水输入口22和冷却水排出口23，所述气缸盖3设有配气装置包括配气凸轮27、 凸轮轴28、凸轮轴支承座29、凸轮带轮30、进气门31、进气管32、排气门33、排气管34和火花塞35、 燃油喷口36，所述活塞4是圆弧结构，设有活塞环5，活塞4尾部与摇杆6固定连接，在气缸内做圆弧往复运动，所述摇杆6一端与活塞尾部固接，另一端设有摇杆回转支承圈7与摇杆支承轴17轴接，摇杆6 设有曲柄连杆支轴15，与曲柄连杆8一端的连杆轴瓦9轴接，所述曲柄连杆8两端分别设有连杆轴瓦9， 一端与摇杆上的曲柄连杆支轴15轴接，另一端与曲柄轮上的曲柄连杆支轴15轴接，所述曲柄轮10设有 曲柄轮主轴11，与曲柄轮支承座19轴接，设有曲柄连杆支轴15，与曲柄连杆8另一端的连杆轴瓦9轴接， 设有曲柄轮传动齿轮12，与主轴传动齿轮14啮合，所述发动机主轴13与主轴支承座18轴接，设有主轴 传动齿轮14，与曲柄轮传动齿轮12啮合，发动机主轴13后端设有主轴法兰24，与飞轮法兰26固接，带 动发动机飞轮25旋转输出动力，本实施例设有润滑油底壳42和润滑油管43连续向各旋转、回转、圆弧 往复运动副注入润滑油，本实施例是单列四缸结构，各气缸和活塞按做功、排气、压缩、吸气四冲程驱动 发动机主轴13旋转输出动力。

如图3所示是本实施例气缸体分解图和曲柄摇杆机构示意图，图中所述前气缸体39、后气缸体38、 气缸垫片40，可由螺母螺杆41固接组合成气缸体1，由气缸筒16和气缸套2、气缸盖3组成的气缸环形 分布在气缸体1的内侧的圆周上，在气缸体1的轴心线位置设有摇杆支承轴17和主轴支承座18，曲柄轮 支承座19环形分布在与气缸体的轴心线垂直的平面的同心圆周上，活塞4尾部与摇杆6固接，摇杆回转 支承圈7与摇杆支承轴17轴接，发动机主轴13与主轴支承座18轴接，曲柄轮10与曲柄轮支承座19轴 接，曲柄连杆8两端的连杆轴瓦9分别与摇杆6和曲柄轮10上面的曲柄连杆支轴15轴接，由曲柄轮10、 曲柄连杆8和摇杆6构成传统的曲柄摇杆机构，此时活塞4以摇杆支承轴17为支点，在气缸内做圆弧往 复运动，并带动摇杆6做急回转运动，通过传统的曲柄摇杆机构驱动曲柄轮10做旋转运动，曲柄轮10通 过曲柄轮传动齿轮12与主轴传动齿轮14啮合，驱动发动机主轴13旋转输出动力。

如图4a-4b所示是本实施例结构剖视示意图，图中所示气缸体1的轴心线的同心圆周上环形分布有四 个由气缸筒16和气缸套2、气缸盖3组成的气缸，分别为1号气缸44、2号气缸45、3号气缸46、4号气 缸47，每个气缸都设有相应的活塞4、摇杆6、曲柄连杆8、曲柄轮10，可将由燃烧室37点火燃烧的膨胀 空气推动活塞4生成的动力传动到发动机主轴13上，图4a中1号气缸44处于做功冲程，活塞4由燃烧 室37点火燃烧的膨胀空气推动从上止点向下止点逆时针运动，对应的曲柄轮10是主动轮，驱动发动机主 轴13旋转，此时，2号气缸45、3号气缸46、4号气缸47对应的曲柄轮10是从动轮，由发动机主轴13 联动相应气缸中的活塞4做圆弧往复运动完成排气、压缩、吸气的任务准备进入如图4b所示的下一个冲 程，图4b中3号气缸46处于做功冲程，活塞4由燃烧室37点火燃烧的膨胀空气推动从上止点向下止点逆时针运动，对应的曲柄轮10是主动轮，驱动发动机主轴13旋转，1号气缸44、4号气缸47、2号气缸 45对应的曲柄轮10是从动轮，由发动机主轴13联动相应气缸中的活塞4做圆弧往复运动完成排气、压缩、 吸气的任务。

实施例2：

如图5所示是本实施例结构示意图，图中所述的实施例是如实施例1单列四缸结构并联叠加形成的双 列八缸结构，本结构气缸体1包括气缸筒16，气缸筒16是圆弧结构，与气缸套2镶嵌，与气缸盖3闭合 组成气缸，在轴向双列分布，在径向与气缸体的轴心线的同心圆周上环形分布，活塞4是圆弧体结构，活 塞4可在气缸内做圆弧往复运动，带动摇杆6做急回转运动，并通过曲柄连杆8传动使曲柄轮10旋转， 曲柄轮10与发动机主轴13通过齿轮啮合，最终将活塞4的圆弧往复运动转化为发动机主轴13旋转的动 力输出，发动机主轴13前端设有连轴器和链带与主轴带轮48和凸轴带轮30联动带动油泵、水泵和配气 等装置运转。

如图6所示是本实施例结构分解示意图，图中所述气缸体1包括气缸筒16、摇杆支承轴17、主轴支 承座18、曲柄轮支承座19，其中：摇杆支承轴17和主轴支承座18设于气缸体的轴心线位置，曲柄轮支 承座19在轴向双列分布，在径向与气缸体的轴心线垂直的平面的圆周上环形分布，气缸筒16在轴向双列 分布，在径向与气缸体的轴心线的同心圆周上环形分布，与气缸套2镶嵌，与气缸盖3闭合组成气缸，所 述气缸筒16设有气缸冷却水道20，冷却水排出口23，所述气缸盖3盖面设有冷却水输入口22，设有配气 装置包括配气凸轮27、凸轮轴28、凸轮轴支承座29、凸轮带轮30、进气门31、进气管32、排气门33、 排气管34和火花塞35、燃油喷口36，所述活塞4是圆弧结构，设有活塞环5，活塞4尾部与摇杆6固定 连接，在气缸内做圆弧往复运动，所述摇杆6一端与活塞尾部固接，另一端设有摇杆回转支承圈7与摇杆 支承轴17轴接，摇杆6设有曲柄连杆支轴15，与曲柄连杆8一端的连杆轴瓦9轴接，所述曲柄连杆8两 端分别设有连杆轴瓦9，一端与摇杆上的曲柄连杆支轴15轴接，另一端与曲柄轮上的曲柄连杆支轴15轴 接，所述曲柄轮10设有曲柄轮主轴11，与曲柄轮支承座19轴接，设有曲柄连杆支轴15，与曲柄连杆8 另一端的连杆轴瓦9轴接，设有曲柄轮传动齿轮12，与主轴传动齿轮14啮合，所述发动机主轴13与主轴 支承座18轴接，设有轴向双列分布的主轴传动齿轮14，与轴向双列分布的曲柄轮传动齿轮12啮合，发动 机主轴13后端设有主轴法兰24，带动发动机飞轮25旋转输出动力，本实施例设有润滑油底壳42和润滑 油管43连续向各旋转、回转、圆弧往复运动副注入润滑油，本实施例是双列八缸结构。

如图7所示是本实施例结构剖视示意图，图中所示气缸体1在径向与气缸体的轴心线的同心圆周上环 形分布有四个由气缸筒16和气缸套2、气缸盖3组成的气缸，分别为1号气缸44、2号气缸45、3号气缸 46、4号气缸47，在轴向双列分布另一组1号气缸44、2号气缸45、3号气缸46、4号气缸47，构成双列 八缸结构，每个气缸都设有相应的活塞4、摇杆6、曲柄连杆8、曲柄轮10，可将由燃烧室37点火燃烧的 膨胀空气推动活塞4生成的动力传动到发动机主轴13上，图中1号气缸44处于做功冲程，活塞4由燃烧 室37点火燃烧的膨胀空气推动从上止点向下止点顺时针运动，对应的曲柄轮10是主动轮，驱动发动机主 轴13旋转，此时，2号气缸45、3号气缸46、4号气缸47对应的曲柄轮10是从动轮，由发动机主轴13 联动相应气缸中的活塞4做圆弧往复运动完成排气、压缩、吸气的任务，本实施例还可并联叠加若干如实 施例1的单列多缸结构，构成多例多缸结构。

实施例3：

如图8a-8b所示是本实施例结构剖视示意图，图中所示气缸体1的轴心线的同心圆周上环形分布有四 个由气缸筒16和气缸套2、气缸盖3组成的气缸，分别为1号气缸44、2号气缸45、3号气缸46、4号气 缸47，每个气缸都设有相应的活塞4、摇杆6、曲柄连杆8、曲柄轮10，可将由燃烧室37点火燃烧的膨胀 空气推动活塞4生成的动力传动到发动机主轴13上，其中：1号气缸44和2号气缸45上止点到下止点是 顺时针方向运动，3号气缸46和4号气缸47上止点到下止点是逆时针方向运动，图8a中1号气缸44处 于做功冲程，活塞4由燃烧室37点火燃烧的膨胀空气推动从上止点向下止点顺时针运动，对应的曲柄轮 10是主动轮，驱动发动机主轴13旋转，此时，2号气缸45、3号气缸46、4号气缸47对应的曲柄轮10 是从动轮，由发动机主轴13联动相应气缸中的活塞4做圆弧往复运动完成排气、压缩、吸气的任务准备 进入如图8b所示的下一个冲程，图8b中3号气缸46处于做功冲程，活塞4由燃烧室37点火燃烧的膨胀 空气推动从上止点向下止点逆时针运动，对应的曲柄轮10是主动轮，驱动发动机主轴13旋转，1号气缸 44、4号气缸47、2号气缸45对应的曲柄轮10是从动轮，由发动机主轴13联动相应气缸中的活塞4做圆 弧往复运动完成排气、压缩、吸气的任务，本实施例活塞4的横截面是矩形，也可以是圆形、梯型、多边 形。

实施例4：

如图9a-9b所示是本实施例结构剖视示意图，图中所示气缸体1的轴心线的同心圆周上环形分布有三 个由气缸筒16和气缸套2、气缸盖3组成的气缸，分别为1号气缸44、2号气缸45、3号气缸46，每个 气缸都设有相应的活塞4、摇杆6、曲柄连杆8、曲柄轮10，可将由燃烧室37点火燃烧的膨胀空气推动活 塞4生成的动力传动到发动机主轴13上，其中：1号气缸44和3号气缸46上止点到下止点是顺时针方向 运动，2号气缸45上止点到下止点是逆时针方向运动，图9a中1号气缸44处于做功冲程，活塞4由燃烧 室37点火燃烧的膨胀空气推动从上止点向下止点顺时针运动，对应的曲柄轮10是主动轮，驱动发动机主 轴13旋转，此时，2号气缸45、3号气缸46对应的曲柄轮10是从动轮，由发动机主轴13联动相应气缸 中的活塞4做圆弧往复运动完成压缩、排气和吸气的任务准备进入如图9b所示的下一个冲程，图9b中2号气缸45处于做功冲程，活塞4由燃烧室37点火燃烧的膨胀空气推动从上止点向下止点逆时针运动，对 应的曲柄轮10是主动轮，驱动发动机主轴13旋转，1号气缸44、3号气缸46对应的曲柄轮10是从动轮， 由发动机主轴13联动相应气缸中的活塞4做圆弧往复运动完成排气、吸气和压缩的任务，本实施例发动 机压缩比大于实施例1，本实施例也可如实施例2通过并联叠加构成双列六缸结构，或者多列多缸结构。

实施例5：

如图10a-10b所示是本实施例结构剖视示意图，图中所示气缸体1的轴心线的同心圆周上环形分布有 二个由气缸筒16和气缸套2、气缸盖3组成的气缸，分别为1号气缸44、2号气缸45，每个气缸都设有 相应的活塞4、摇杆6、曲柄连杆8、曲柄轮10，可将由燃烧室37点火燃烧的膨胀空气推动活塞4生成的 动力传动到发动机主轴13上，其中：1号气缸44上止点到下止点是顺时针方向运动，2号气缸45上止点 到下止点是逆时针方向运动，图10a中1号气缸44处于做功冲程，活塞4由燃烧室37点火燃烧的膨胀空 气推动从上止点向下止点顺时针运动，对应的曲柄轮10是主动轮，驱动发动机主轴13旋转，此时，2号 气缸45对应的曲柄轮10是从动轮，由发动机主轴13联动相应气缸中的活塞4做圆弧往复运动完成压缩、 排气和吸气的任务准备进入如图10b所示的下一个冲程，图10b中2号气缸45处于做功冲程，活塞4由 燃烧室37点火燃烧的膨胀空气推动从上止点向下止点逆时针运动，对应的曲柄轮10是主动轮，驱动发动 机主轴13旋转，1号气缸44对应的曲柄轮10是从动轮，由发动机主轴13联动相应气缸中的活塞4做圆 弧往复运动完成排气、吸气和压缩的任务，本实施例发动机压缩比大于实施例1和实施例4，本实施例也 可如实施例2通过并联叠加构成双列四缸结构，或者多列多缸结构。

实施例6：

如图11所示是本实施例结构分解示意图，图中所述气缸体1包括2个气缸筒16、摇杆支承轴17、2 个主轴支承座18、2个曲柄轮支承座19，其中：摇杆支承轴17设于气缸体的轴心线位置，2个曲柄轮支 承座19在与气缸体1的轴心线垂直的平面的圆周上环形分布，2个曲柄轮10之间齿轮节圆相切，2个主 轴支承座18分别设置在使主轴齿轮节圆与曲柄轮齿轮节圆相切的位置，2个气缸筒16在与气缸体1的轴 心线的同心圆周上环形分布，与气缸套2镶嵌，与气缸盖3闭合组成气缸，所述气缸筒16设有气缸冷却 水道20和冷却水排出口23，气缸盖3上设有冷却水输入口22，所述气缸盖3设有配气装置包括配气凸轮 27、凸轮轴28、凸轮轴支承座29、进气门31、进气管32、排气门33、排气管34和火花塞35、燃油喷口 36，2个活塞4是圆弧结构，均设有活塞环5，活塞4尾部与相应的摇杆6固定连接，在气缸内做圆弧往复运动，2个摇杆6的一端均与相应的活塞尾部固接，另一端设有摇杆回转支承圈7与摇杆支承轴17轴接， 摇杆6设有曲柄连杆支轴15，与曲柄连杆8一端的连杆轴瓦9轴接，2组曲柄连杆8两端分别设有连杆轴 瓦9，一端与摇杆上的曲柄连杆支轴15轴接，另一端与曲柄轮上的曲柄连杆支轴15轴接，2个曲柄轮10 均设有曲柄轮主轴11，与曲柄轮支承座19轴接，设有曲柄连杆支轴15，与曲柄连杆8另一端的连杆轴瓦 9轴接，均设有曲柄轮传动齿轮12，2个曲柄轮10之间通过曲柄轮传动齿轮12相互啮合，2个发动机主 轴13均与相应的主轴支承座18轴接，均设有主轴传动齿轮14，分别与相应的曲柄轮传动齿轮12啮合， 本实施例设有润滑油底壳42和润滑油管43连续向各旋转、回转、圆弧往复运动副注入润滑油，本实施例 是单列二缸结构。

如图12a-12b所示是本实施例结构剖视示意图，图中所示气缸体1的轴心线为圆心的圆周上环形分布 有二个由气缸筒16和气缸套2、气缸盖3组成的气缸，分别为1号气缸44、2号气缸45，1号气缸44和 2号气缸45都设有相应的活塞4、摇杆6、曲柄连杆8、曲柄轮10、发动机主轴13，曲柄轮10设有曲柄 轮传动齿轮12，二个气缸的曲柄轮10之间通过曲柄轮传动齿轮12啮合，发动机主轴13设有主轴传动齿 轮14，与曲柄轮传动齿轮12啮合，当由燃烧室37点火燃烧的膨胀空气推动活塞4做圆弧往复运动时，通 过传统的曲柄摇杆机构可驱动曲柄轮10旋转，并将曲柄轮10生成的动力传动到相应的发动机主轴13上， 图12a中1号气缸44处于做功冲程，活塞4由燃烧室37点火燃烧的膨胀空气推动从上止点向下止点顺时 针运动，对应的曲柄轮10是主动轮，通过传动齿轮啮合驱动发动机主轴13旋转，此时，2号气缸45对应 的曲柄轮10是从动轮，与1号气缸44的曲柄轮10通过齿轮啮合联动2号气缸45中的活塞4做圆弧往复 运动完成压缩、排气和吸气的任务准备进入如图12b所示的下一个冲程，图12b中2号气缸45处于做功 冲程，活塞4由燃烧室37点火燃烧的膨胀空气推动从上止点向下止点逆时针运动，对应的曲柄轮10是主 动轮，通过传动齿轮啮合驱动发动机主轴13旋转，1号气缸44对应的曲柄轮10是从动轮，由2号气缸 45的曲柄轮10通过齿轮啮合联动1号气缸44中的活塞4做圆弧往复运动完成排气、吸气和压缩的任务， 本实施例属双发动机主轴结构，本实施例发动机压缩比大于实施例1和实施例4，本实施例也可如实施例 2通过并联叠加构成双列四缸结构，或者多列多缸结构。

综上所述，本发明提出的圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机，由气缸体、气缸套、气缸盖、活塞、 摇杆、曲柄连杆、曲柄轮、发动机主轴组成，其中圆弧气缸环形分布在气缸体的轴心线为圆心的圆周上， 使圆弧活塞能在气缸内做圆弧往复运动，活塞带动摇杆做急回转运动，并通过曲柄连杆传动使曲柄轮旋转， 曲柄轮与发动机主轴通过齿轮啮合，最终将活塞的圆弧往复运动转化为发动机主轴旋转的动力输出，本发 动机结构通过传统的曲柄摇杆机构做活塞动力传送，结构紧凑简单，体积小，重量轻，动力传动效率也得 到改善，各活塞做圆弧往复运动，圆弧往复运动惯性力、主轴旋转惯性力和各冲程生成的振动能相互抵消， 可减少发动机的振动，摇杆以轴心线为支点回转并与活塞尾部固定连接为一体，能引导和约束活塞在以摇 杆支点为圆心的同心圆周上顺畅做圆弧往复运动，减少活塞和气缸之间的侧磨损和变形，本发明可由单列 多缸结构并联叠加成双列多缸甚至多列多缸发动机结构，是对现有直线往复运动型发动机结构的一种改 善。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，本发明并不局限于上述具体实施方式，本领域的普通技术人 员在本发明的启示下，在本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可作出很多形式的具体变换，这 些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机，包括气缸体、气缸套、气缸盖、活塞、摇杆、曲柄连杆、曲柄轮、发动机主轴；其特征是所述气缸体包括气缸筒、摇杆支承轴、主轴支承座、曲柄轮支承座，所述气缸筒是圆弧体结构，其在圆盖状的气缸体的内侧的圆周上环形分布，相邻气缸筒之间设有间距，所述摇杆支承轴和主轴支承座均在气缸体的轴心线位置设置，所述曲柄轮支承座在与气缸体的轴心线垂直的平面的圆周上环形分布，相邻曲柄轮支承座之间设有间距，曲柄轮环形分布的圆周直径小于气缸筒环形分布的圆周直径；

所述气缸套是圆弧体结构，与气缸筒镶嵌；

所述气缸盖与气缸筒闭合；

所述活塞是圆弧体结构，活塞顶部与气缸盖闭合空间之间是燃烧室，活塞尾部与摇杆固接，活塞在与气缸体的轴心线垂直的平面的圆周上环形分布的气缸套内做圆弧往复运动，带动摇杆做急回转运动；

所述摇杆一端与活塞尾部固接，另一端设有摇杆回转支承圈与摇杆支承轴轴接，摇杆设有曲柄连杆支轴，与曲柄连杆一端的连杆轴瓦轴接；

所述曲柄连杆两端分别设有连杆轴瓦，一端与摇杆上曲柄连杆支轴轴接，另一端与曲柄轮上曲柄连杆支轴轴接；

所述曲柄轮设有曲柄轮主轴，与曲柄轮支承座轴接，设有曲柄连杆支轴，与曲柄连杆另一端的连杆轴瓦轴接，设有动力传动装置，与发动机主轴啮合；

所述发动机主轴与主轴支承座轴接，发动机主轴设有动力传动装置，与曲柄轮啮合。

2.如权利要求1所述的圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机，其特征是所述动力传动装置是齿轮传动或带轮传动或链轮传动或滚轮传动。

3.如权利要求1所述的圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机，其特征是所述气缸筒、气缸套和气缸盖组成的气缸在与气缸体的轴心线的垂直的平面的圆周上单列环形分布成单缸或双缸或三缸或四缸，分别构成单缸或双缸或三缸或四缸发动机的动力单元。

4.圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机，包括气缸体、气缸套、气缸盖、活塞、摇杆、曲柄连杆、曲柄轮、发动机主轴；其特征是设有1个气缸体、2个气缸套、2个气缸盖、2个活塞、2个摇杆、2组曲柄连杆、2个曲柄轮、至少1个发动机主轴；所述气缸体包括2个气缸筒、1个摇杆支承轴、至少1个主轴支承座、2个曲柄轮支承座，所述2个气缸筒均是圆弧体结构，在圆盖状的气缸体的内侧的圆周上环形分布，所述摇杆支承轴在气缸体的轴心线位置设置，所述2个曲柄轮支承座在与气缸体的轴心线垂直的平面的圆周上环形分布，曲柄轮环形分布的圆周直径小于气缸筒环型分布的圆周直径，2个曲柄轮支承座之间其曲柄轮齿轮节圆相切，所述主轴支承座设置在使主轴齿轮节圆与曲柄轮齿轮节圆相切的位置；

所述2个气缸套是圆弧体结构，与2个气缸筒分别镶嵌；

所述2个气缸盖与2个气缸筒分别闭合；

所述2个活塞都是圆弧体结构，2个活塞顶部与2个气缸盖闭合空间分别形成燃烧室，2个活塞尾部与2个摇杆分别固接，2个活塞在与气缸体的轴心线垂直的平面的圆周上环形分布的2个气缸套内分别做圆弧往复运动，带动2个摇杆各自做急回转运动；

所述2个摇杆一端与2个活塞尾部分别固接，另一端设有摇杆回转支承圈与摇杆支承轴轴接，2个摇杆都设有曲柄连杆支轴，与各自的曲柄连杆一端的连杆轴瓦轴接；

所述曲柄连杆两端分别设有连杆轴瓦，一端与摇杆上曲柄连杆支轴轴接，另一端与曲柄轮上曲柄连杆支轴轴接；

所述2个曲柄轮分别设有曲柄轮主轴，与2个曲柄轮支承座分别轴接，设有曲柄连杆支轴，与曲柄连杆另一端的连杆轴瓦轴接，2个曲柄轮之间通过齿轮相互啮合，至少其中1个曲柄轮与1个发动机主轴通过齿轮啮合；

至少1个发动机主轴与主轴支承座轴接，至少1个发动机主轴通过齿轮与2个曲柄轮之中的1个啮合。

5.如权利要求1或4所述的圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机，其特征是所述气缸体可分解成前气缸体、后气缸体、气缸垫片，前、后气缸体之间由气缸垫片密合，由螺母螺杆固接。

6.如权利要求1或4所述的圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机，其特征是所述活塞横截面是圆型或矩形或梯形或多边形。

7.如权利要求1或4所述的圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机，其特征是所述活塞在与气缸体的轴心线垂直的平面的圆周上环形分布的气缸套内做圆弧往复运动，活塞从上止点运动到下止点的运动轨迹是顺时针方向，是逆时针方向。

8.如权利要求1或4所述的圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机，其特征是发动机主轴前端设有连轴器固接主轴带轮带动油泵、水泵带轮和配气凸轮运转，后端设有主轴固接点与发动机飞轮固接输出动力。

9.如权利要求1或4所述的圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机，其特征是气缸盖设有配气装置、燃油喷射装置、点火装置，气缸筒设有冷却水道。

10.如权利要求1或3或4所述的圆弧气缸和活塞驱动的无曲轴发动机，其特征是所述单列分布的单缸或双缸或三缸或四缸的发动机动力单元可轴向并联叠加成双列分布的双缸或四缸或六缸或八缸发动机，或者并联叠加成多列分布的多缸发动机。

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