CN206419169U - 一种发动机活塞惯性能量回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机活塞惯性能量回收系统，包括气缸、安装在气缸内的活塞，所述活塞通过连杆与曲轴相连，所述系统还包括安装在气缸两端的传导装置和能量储存装置，所述传导装置通过能量储存装置与气缸弹性连接；所述连杆与曲轴的传动角β为0°≤β≤90°；所述系统通过活塞推动传导装置将活塞的惯性能量储存在能量储存装置内，并通过能量储存装置释放的惯性能量推动活塞加速运动。本实用新型可以将传动角β从n到0°的活塞的惯性动量储存起来；在传动角β从0°到n时释放能量，转化为活塞的惯性动能；这样就将同样的活塞惯性能量以更大的传动角转换到曲轴上去，减小了活塞的惯性能量损失，提高了整体能量转换率。

Description

一种发动机活塞惯性能量回收系统

技术领域

本实用新型涉及一种发动机，特别涉及一种发动机活塞惯性能量回收系统。

背景技术

发动机是一种把其他形式能转化为机械能的动力输出装置，其主要应用于汽车、船舶、飞机等领域，迄今应用广泛的发动机主要是往复活塞发动机，该种发动机在实际生活中应用最为普遍，其主要是利用空气、燃油混合气燃烧产生压力，且该压力保存在气缸中，驱使活塞运动，并通过连杆和曲轴将活塞的来回运动转换成为汽车提供成为汽车提供动力的旋转运动。然而，在现有技术中，其主要存在如下问题：

(1)发动机中的曲轴与连杆进行动力输出时，传动角很小，其部件活塞接近上下至点时的有效力臂很小，因此能量转换率较低；

(2)发动机的活塞做往复加减速运动，损失大量的活塞惯性能量。

因此，为了解决现有技术中存在的问题，研究一种结构简单、能够减小活塞惯性能量损失的发动机活塞惯性能量回收系统已经成为一项重要任务。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种发动机活塞惯性能量回收系统，该系统的结构较为简单，能够将活塞的惯性能量通过更大的传动角转换到曲轴上去，从而减小了活塞的惯性能量损失。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种发动机活塞惯性能量回收系统，包括气缸、安装在气缸内的活塞，所述活塞通过连杆与曲轴相连，所述系统还包括安装在气缸两端的传导装置和能量储存装置，所述传导装置通过能量储存装置与气缸弹性连接；所述连杆与曲轴的传动角β为0°≤β≤90°；所述系统通过活塞推动传导装置将活塞的惯性能量储存在能量储存装置内，并通过能量储存装置释放的惯性能量推动活塞加速运动。

四冲程活塞发动机有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，活塞在气缸内作往复加减速运动，活塞下方与连杆相连，连杆与曲轴相连；第三冲程做功时，活塞上方受力，向下加速运动，通过连杆对曲轴做功，使曲轴转速更快；在活塞从气缸的上端或下端移动到中间的过程中，连杆与曲轴的传动角从0°增大到90°；在活塞从气缸的中间移动到上端或下端的过程中，传动角从90°减小到0°。经过传动角传导得到的力为F′，F′＝F·sinβ，F为主动力，β为传动角，通过分析得出结论：活塞在气缸的中间位置时，活塞与曲轴之间的能量转化率最大，传动角90°，转换率为1；活塞位置趋于两端转换率最小，在两端时传动角为0°，转换率为0。当机械势能在活塞和曲轴之间传递时，传动角与能量转化率的大小成正比；当传动角为零时，转化率为零，这样就出现了“死点”，发动机活塞惯性能量回收系统可以将活塞靠近“死点”时部分的机械能以90°传动角即最大转换率进行储存，再在活塞离开死点时以90°传动角释放机械能，这样就可以避免“死点”，所以减小了活塞机械势能损失。

所述传导装置采用滑块。

所述能量储存装置采用弹簧。

所述滑块的形状为环状，滑块外壁与气缸内壁相接触。

所述能量储存装置储存惯性能量时，连杆与曲轴的传动角β从n减小到0°；所述能量储存装置释放惯性能量时，连杆与曲轴的传动角β从0°增大到n；所述n为安装在气缸两端的传导装置和能量储存装置做功与不做功的边界角，n的范围为0°＜n＜90°；由于不同发动机有不同的最佳边界角，最佳边界角与发动机型号和排量有关，因此n的范围为0°＜n＜90°。

由于传动角越大，能量转换率越高，传动角越小，能量转换率越低，所以对气缸改装，在发动机活塞气缸上增加了传导装置和能量储存装置，当连杆与曲轴的传动角β从n减小到0°过程中，传导装置与活塞在气缸的特定位置接触，通过活塞推动传导装置将活塞的惯性能量储存在能量储存装置内，能量储存装置通过传导装置储存活塞某段路程的惯性能量；当连杆与曲轴的传动角β从0°增大到n的过程中，能量储存装置释放储存的能量，转化为活塞的惯性动能，从而通过传导装置推动活塞加速运动；这样发动机就可以将同样的活塞惯性能量以更大的传动角转换到曲轴上去，减小了活塞的惯性能量损失，提高了整体能量转化率；当连杆与曲轴的传动角β从n增大到90°或从90°减小到n的过程中，安装在气缸两端的传导装置和能量储存装置是不做功的。

与传统活塞发动机相比，本实用新型所述的发动机活塞惯性能量回收系统具有以下技术效果：

1、本实用新型可以将传动角β从n减小到0°的活塞的惯性动量储存起来；

2、本实用新型在传动角β从0°增大到n时释放能量，转化为活塞的惯性动能；

3、本实用新型可以将同样的活塞惯性能量以更大的传动角转换到曲轴上去，减小了活塞的惯性能量损失，提高了整体能量转换率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1-图8为本实用新型发动机活塞惯性能量回收系统工作过程中的一系列结构示意图；

图中，1、气缸；2、活塞；3、连杆；4、曲轴；5、滑块；6、弹簧。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实用新型提供了一种发动机活塞惯性能量回收系统，包括气缸1、安装在气缸内的活塞2，所述活塞2通过连杆3与曲轴4相连，所述系统还包括安装在气缸1两端的传导装置和能量储存装置，所述传导装置通过能量储存装置与气缸1弹性连接；所述连杆3与曲轴4的传动角β为0°≤β≤90°；所述系统通过活塞2推动传导装置将活塞的惯性能量储存在能量储存装置内，并通过能量储存装置释放的惯性能量推动活塞2加速运动。所述传导装置采用滑块5；所述能量储存装置采用弹簧6；所述滑块5的形状为环状，滑块5外壁与气缸1内壁相接触；所述能量储存装置储存惯性能量时，连杆3与曲轴4的传动角β从n减小到0°；所述能量储存装置释放惯性能量时，连杆3与曲轴4的传动角β从0°增大到n；所述n为安装在气缸1两端的传导装置和能量储存装置做功与不做功的边界角，n的范围为0°＜n＜90°。

由于不同发动机有不同的最佳边界角，最佳边界角与发动机型号和排量有关，因此n的范围为0°＜n＜90°，本实施例以发动机最佳边界角n为45°为例进行说明。

如图1-图8所示，该发动机活塞惯性能量回收系统具体工作过程如下：

如图1所示，当连杆3与曲轴4的传动角为90°时，发动机活塞惯性能量回收系统中的安装在气缸1两端的传导装置和能量储存装置不工作。当发动机活塞2从图1移动至图2所示位置过程中，活塞2能量传导至曲轴3，传动角β由90°减小至45°，如图2所示，连杆3与曲轴4的传动角β为45°，活塞2与滑块5接触，发动机活塞惯性能量回收系统开始工作；当发动机活塞2从图2移动至图3所示位置过程中，传动角β由45°减小至0°，活塞2推动滑块5移动，弹簧6被拉长储存机械能，如图3所示，连杆3与曲轴4的传动角β为0°，发动机活塞惯性能量回收系统机械能储存完毕；当发动机活塞2从图3移动至图4所示位置过程中，传动角β由0°增大至45°，此时弹簧6收缩释放机械能，拉动滑块5推动活塞2加速运动。如图4所示，弹簧6释放能量完成时传动角β为45°，发动机活塞惯性能量回收系统完成工作。当发动机活塞2从图4移动至图5所示位置过程中，曲轴4能量传导至活塞2，传动角β由45°增大至90°，发动机活塞惯性能量回收系统中安装在气缸1两端的传导装置和能量储存装置是不工作的。

当发动机活塞2从图5移动至图6所示位置过程中，活塞2能量传导至曲轴4，传动角β由90°减小至45°，如图6所示，连杆3与曲轴4的传动角β为45°，活塞2与滑块5接触，发动机活塞惯性能量回收系统开始工作；当发动机活塞2从图6移动至图7所示位置过程中，传动角β由45°减小至0°，活塞2推动滑块5移动，弹簧6被拉长储存机械能，如图7所示，连杆3与曲轴4的传动角β为0°，发动机活塞惯性能量回收系统机械能储存完毕；当发动机活塞2从图7移动至图8所示位置过程中，传动角β由0°增大至45°，此时弹簧6收缩释放机械能，拉动滑块5推动活塞2加速运动，如图8所示，弹簧6释放能量完成时传动角β为45°，发动机活塞惯性能量回收系统完成工作。当发动机活塞2从图8移动至图1所示位置过程中，曲轴4能量传导至活塞2，传动角β由45°增大至90°，发动机活塞惯性能量回收系统中安装在气缸1两端的传导装置和能量储存装置是不工作的。此时，发动机活塞惯性能量回收系统工作一个完整周期。

Claims (5)

1.一种发动机活塞惯性能量回收系统，包括气缸、安装在气缸内的活塞，所述活塞通过连杆与曲轴相连，其特征在于，所述系统还包括安装在气缸两端的传导装置和能量储存装置，所述传导装置通过能量储存装置与气缸弹性连接；所述连杆与曲轴的传动角β为0°≤β≤90°；所述系统通过活塞推动传导装置将活塞的惯性能量储存在能量储存装置内，并通过能量储存装置释放的惯性能量推动活塞加速运动。

2.根据权利要求1所述的发动机活塞惯性能量回收系统，其特征在于，所述传导装置采用滑块。

3.根据权利要求1所述的发动机活塞惯性能量回收系统，其特征在于，所述能量储存装置采用弹簧。

4.根据权利要求2所述的发动机活塞惯性能量回收系统，其特征在于，所述滑块的形状为环状，滑块外壁与气缸内壁相接触。

5.根据权利要求1所述的发动机活塞惯性能量回收系统，其特征在于，所述能量储存装置储存惯性能量时，连杆与曲轴的传动角β从n减小到0°；所述能量储存装置释放惯性能量时，连杆与曲轴的传动角β从0°增大到n；所述n为安装在气缸两端的传导装置和能量储存装置做功与不做功的边界角，n的范围为0°＜n＜90°。