本實用新型涉及一種發(fā)動機，特別涉及一種發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

發(fā)動機是一種把其他形式能轉(zhuǎn)化為機械能的動力輸出裝置，其主要應(yīng)用于汽車、船舶、飛機等領(lǐng)域，迄今應(yīng)用廣泛的發(fā)動機主要是往復(fù)活塞發(fā)動機，該種發(fā)動機在實際生活中應(yīng)用最為普遍，其主要是利用空氣、燃油混合氣燃燒產(chǎn)生壓力，且該壓力保存在氣缸中，驅(qū)使活塞運動，并通過連桿和曲軸將活塞的來回運動轉(zhuǎn)換成為汽車提供成為汽車提供動力的旋轉(zhuǎn)運動。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，其主要存在如下問題：

(1)發(fā)動機中的曲軸與連桿進行動力輸出時，傳動角很小，其部件活塞接近上下至點時的有效力臂很小，因此能量轉(zhuǎn)換率較低；

(2)發(fā)動機的活塞做往復(fù)加減速運動，損失大量的活塞慣性能量。

因此，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，研究一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠減小活塞慣性能量損失的發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)已經(jīng)成為一項重要任務(wù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為簡單，能夠?qū)⒒钊膽T性能量通過更大的傳動角轉(zhuǎn)換到曲軸上去，從而減小了活塞的慣性能量損失。

為達(dá)到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)，包括氣缸、安裝在氣缸內(nèi)的活塞，所述活塞通過連桿與曲軸相連，所述系統(tǒng)還包括安裝在氣缸兩端的傳導(dǎo)裝置和能量儲存裝置，所述傳導(dǎo)裝置通過能量儲存裝置與氣缸彈性連接；所述連桿與曲軸的傳動角β為0°≤β≤90°；所述系統(tǒng)通過活塞推動傳導(dǎo)裝置將活塞的慣性能量儲存在能量儲存裝置內(nèi)，并通過能量儲存裝置釋放的慣性能量推動活塞加速運動。

四沖程活塞發(fā)動機有吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)加減速運動，活塞下方與連桿相連，連桿與曲軸相連；第三沖程做功時，活塞上方受力，向下加速運動，通過連桿對曲軸做功，使曲軸轉(zhuǎn)速更快；在活塞從氣缸的上端或下端移動到中間的過程中，連桿與曲軸的傳動角從0°增大到90°；在活塞從氣缸的中間移動到上端或下端的過程中，傳動角從90°減小到0°。經(jīng)過傳動角傳導(dǎo)得到的力為F′，F(xiàn)′＝F·sinβ，F(xiàn)為主動力，β為傳動角，通過分析得出結(jié)論：活塞在氣缸的中間位置時，活塞與曲軸之間的能量轉(zhuǎn)化率最大，傳動角90°，轉(zhuǎn)換率為1；活塞位置趨于兩端轉(zhuǎn)換率最小，在兩端時傳動角為0°，轉(zhuǎn)換率為0。當(dāng)機械勢能在活塞和曲軸之間傳遞時，傳動角與能量轉(zhuǎn)化率的大小成正比；當(dāng)傳動角為零時，轉(zhuǎn)化率為零，這樣就出現(xiàn)了“死點”，發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)可以將活塞靠近“死點”時部分的機械能以90°傳動角即最大轉(zhuǎn)換率進行儲存，再在活塞離開死點時以90°傳動角釋放機械能，這樣就可以避免“死點”，所以減小了活塞機械勢能損失。

所述傳導(dǎo)裝置采用滑塊。

所述能量儲存裝置采用彈簧。

所述滑塊的形狀為環(huán)狀，滑塊外壁與氣缸內(nèi)壁相接觸。

所述能量儲存裝置儲存慣性能量時，連桿與曲軸的傳動角β從n減小到0°；所述能量儲存裝置釋放慣性能量時，連桿與曲軸的傳動角β從0°增大到n；所述n為安裝在氣缸兩端的傳導(dǎo)裝置和能量儲存裝置做功與不做功的邊界角，n的范圍為0°＜n＜90°；由于不同發(fā)動機有不同的最佳邊界角，最佳邊界角與發(fā)動機型號和排量有關(guān)，因此n的范圍為0°＜n＜90°。

由于傳動角越大，能量轉(zhuǎn)換率越高，傳動角越小，能量轉(zhuǎn)換率越低，所以對氣缸改裝，在發(fā)動機活塞氣缸上增加了傳導(dǎo)裝置和能量儲存裝置，當(dāng)連桿與曲軸的傳動角β從n減小到0°過程中，傳導(dǎo)裝置與活塞在氣缸的特定位置接觸，通過活塞推動傳導(dǎo)裝置將活塞的慣性能量儲存在能量儲存裝置內(nèi)，能量儲存裝置通過傳導(dǎo)裝置儲存活塞某段路程的慣性能量；當(dāng)連桿與曲軸的傳動角β從0°增大到n的過程中，能量儲存裝置釋放儲存的能量，轉(zhuǎn)化為活塞的慣性動能，從而通過傳導(dǎo)裝置推動活塞加速運動；這樣發(fā)動機就可以將同樣的活塞慣性能量以更大的傳動角轉(zhuǎn)換到曲軸上去，減小了活塞的慣性能量損失，提高了整體能量轉(zhuǎn)化率；當(dāng)連桿與曲軸的傳動角β從n增大到90°或從90°減小到n的過程中，安裝在氣缸兩端的傳導(dǎo)裝置和能量儲存裝置是不做功的。

與傳統(tǒng)活塞發(fā)動機相比，本實用新型所述的發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)具有以下技術(shù)效果：

1、本實用新型可以將傳動角β從n減小到0°的活塞的慣性動量儲存起來；

2、本實用新型在傳動角β從0°增大到n時釋放能量，轉(zhuǎn)化為活塞的慣性動能；

3、本實用新型可以將同樣的活塞慣性能量以更大的傳動角轉(zhuǎn)換到曲軸上去，減小了活塞的慣性能量損失，提高了整體能量轉(zhuǎn)換率。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1-圖8為本實用新型發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)工作過程中的一系列結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1、氣缸；2、活塞；3、連桿；4、曲軸；5、滑塊；6、彈簧。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

本實用新型提供了一種發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)，包括氣缸1、安裝在氣缸內(nèi)的活塞2，所述活塞2通過連桿3與曲軸4相連，所述系統(tǒng)還包括安裝在氣缸1兩端的傳導(dǎo)裝置和能量儲存裝置，所述傳導(dǎo)裝置通過能量儲存裝置與氣缸1彈性連接；所述連桿3與曲軸4的傳動角β為0°≤β≤90°；所述系統(tǒng)通過活塞2推動傳導(dǎo)裝置將活塞的慣性能量儲存在能量儲存裝置內(nèi)，并通過能量儲存裝置釋放的慣性能量推動活塞2加速運動。所述傳導(dǎo)裝置采用滑塊5；所述能量儲存裝置采用彈簧6；所述滑塊5的形狀為環(huán)狀，滑塊5外壁與氣缸1內(nèi)壁相接觸；所述能量儲存裝置儲存慣性能量時，連桿3與曲軸4的傳動角β從n減小到0°；所述能量儲存裝置釋放慣性能量時，連桿3與曲軸4的傳動角β從0°增大到n；所述n為安裝在氣缸1兩端的傳導(dǎo)裝置和能量儲存裝置做功與不做功的邊界角，n的范圍為0°＜n＜90°。

由于不同發(fā)動機有不同的最佳邊界角，最佳邊界角與發(fā)動機型號和排量有關(guān)，因此n的范圍為0°＜n＜90°，本實施例以發(fā)動機最佳邊界角n為45°為例進行說明。

如圖1-圖8所示，該發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)具體工作過程如下：

如圖1所示，當(dāng)連桿3與曲軸4的傳動角為90°時，發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)中的安裝在氣缸1兩端的傳導(dǎo)裝置和能量儲存裝置不工作。當(dāng)發(fā)動機活塞2從圖1移動至圖2所示位置過程中，活塞2能量傳導(dǎo)至曲軸3，傳動角β由90°減小至45°，如圖2所示，連桿3與曲軸4的傳動角β為45°，活塞2與滑塊5接觸，發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)開始工作；當(dāng)發(fā)動機活塞2從圖2移動至圖3所示位置過程中，傳動角β由45°減小至0°，活塞2推動滑塊5移動，彈簧6被拉長儲存機械能，如圖3所示，連桿3與曲軸4的傳動角β為0°，發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)機械能儲存完畢；當(dāng)發(fā)動機活塞2從圖3移動至圖4所示位置過程中，傳動角β由0°增大至45°，此時彈簧6收縮釋放機械能，拉動滑塊5推動活塞2加速運動。如圖4所示，彈簧6釋放能量完成時傳動角β為45°，發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)完成工作。當(dāng)發(fā)動機活塞2從圖4移動至圖5所示位置過程中，曲軸4能量傳導(dǎo)至活塞2，傳動角β由45°增大至90°，發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)中安裝在氣缸1兩端的傳導(dǎo)裝置和能量儲存裝置是不工作的。

當(dāng)發(fā)動機活塞2從圖5移動至圖6所示位置過程中，活塞2能量傳導(dǎo)至曲軸4，傳動角β由90°減小至45°，如圖6所示，連桿3與曲軸4的傳動角β為45°，活塞2與滑塊5接觸，發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)開始工作；當(dāng)發(fā)動機活塞2從圖6移動至圖7所示位置過程中，傳動角β由45°減小至0°，活塞2推動滑塊5移動，彈簧6被拉長儲存機械能，如圖7所示，連桿3與曲軸4的傳動角β為0°，發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)機械能儲存完畢；當(dāng)發(fā)動機活塞2從圖7移動至圖8所示位置過程中，傳動角β由0°增大至45°，此時彈簧6收縮釋放機械能，拉動滑塊5推動活塞2加速運動，如圖8所示，彈簧6釋放能量完成時傳動角β為45°，發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)完成工作。當(dāng)發(fā)動機活塞2從圖8移動至圖1所示位置過程中，曲軸4能量傳導(dǎo)至活塞2，傳動角β由45°增大至90°，發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)中安裝在氣缸1兩端的傳導(dǎo)裝置和能量儲存裝置是不工作的。此時，發(fā)動機活塞慣性能量回收系統(tǒng)工作一個完整周期。