新原理超节能发动机

一、所属于的技术领域

发动机、内燃机技术领域。

二、背景技术

首先传统的曲轴发动机存在一共同的矛盾性的设计缺陷，都有夹角分散现象、夹角摩擦，死点抵消现象。正因为如此现在的、传统的发动机是不能够很好地产生扭矩扭力的，存在严重的内部阻力、内部高温、相互抵消等严重的能源内耗问题。

因为传统的发动机结构是：活塞的往复运动方向的中心线与推动活塞转动所需要的力量方向线大部分时间存在很大夹角、不一致(活塞的力量方向没有与推动动力输出轴所需方向一致)，这样一个方面它分散活塞部分燃烧燃料产生的膨胀力和冲击力，即夹角分散现象，根据物理学的平行四边法和投影法活塞部分产生的作用力只有不到1/2-1/3的力量产生了扭矩，另外在曲轴的反作用力下还在汽缸壁的两侧产生分力摩擦现象，这些分力与汽缸壁两侧产生的严重摩擦阻力更进一步浪费了能源，同时严重摩擦又产生了严重的高温现象，更进一步缩短了现在的、传统的发动机使用寿命，或者说传统的曲轴发动机不仅严重的浪费能源还生产成本特别高。

其次，传统的曲轴发动机活塞的往复运动方向的中心线刚好经过曲轴的轴心线，这样传统的发动机在产生最大的爆发力量的时候，活塞部分在产生最大冲击力的时候与刚好被由曲轴所产生的反作用力方向(动力输出轴所产生)的反作用力全部抵消了，只有膨胀力在做功了，就是活塞作用力的中心线与连杆的延伸方向和曲柄轴曲柄部分的延伸方向刚在一条直线上时，人们习惯的把传统发动机的这一现象叫死点现象。由于化油器的广泛使用，活塞燃烧燃烧的瞬间其实准确的说早就是一个小的爆炸，早已经不是我们通常意义上所说的燃烧了，而爆炸就会产生冲击波、冲击波就会产生冲击力，而传统的曲轴发动机就无法利用这一强大的力量。由于此点位置是压缩比最大，也是发动机火花塞刚点燃的瞬间，所以活塞产生的最大力量是这时的第一冲击波、冲击力。但是现在的、传统的发动机这时确是活塞部分在产生最大作用力的时候刚好与由动力输出轴所产生的反作用力方向100％抵消了，我们常常听见有人说有爆缸、爆轴现象的发生，可见此力量之大，可见现在的、传统的发动机对能源的浪费之大。

本技术发明在此方面的创新是：发明了杠杆结构或者直齿结构，主要就是为了对第一时间(火花塞刚点燃的瞬间)产生的第一冲击波、冲击力最大化的利用。

本发明了杠杆结构或者直齿结构，能够当火花塞刚点燃的瞬间产生的第一冲击波、最大冲击力时就能够直接通过杠杆或者直齿推动动力输出轴的转动。本发明的直接做功就是指这个：本发明发动机彻底消除了这一死点现象，克服了传统发动机这一重大的，共同的弊端。杠杆的或直齿的始终与单向齿轮相切用力，本发明的发动机用活塞的直线运动直接就能够很好地推动动力输出轴的转动，没有分散现象。

本发明人所述的“直接作功原理”，是指本发明人发明的杠杆结构或者直齿结构当活塞燃烧燃料的刚开始的瞬间就可以直接推动机器的旋转，不象传统的曲轴结构的发动机 活塞燃烧燃料的刚开始的瞬间就死点、只有绕开这一死点后才能产生扭矩扭力，而绕开这一死点后又产生了夹角分散、夹角摩擦问题。或者说本发明不需要象传统的曲轴结构发动机需要通过曲轴才能把活塞的直线运动转化为圆周运动，才能有用、才能推动机器的旋转，本发明不需要多这么一个环节。本条所述的“直接作功原理”是指可以把刚开始的第一瞬间产生的、和活塞部分产生的的所有在直线运动方向的力量全部直接用来产生扭矩扭力。

本发明可以把活塞部分产生的的所有直线运动方向的能量全部转化为圆周运动；能很好地使活塞的直线运动方向的全部力量始终相切或者说与所以需要推动转軸转动的力量方向高度的一致，特征是杠杆结构的是杠杆(3)的一端与惯性锤相连相固定而另一端与转轴(1)相连，单向轮(2)也同转轴(1)以不同的方式相连：单向轮的内轮通过销子与转轴1固定，而杠杆3通过轴承与转轴(1)相连；活塞(6)与顶置(8)相固定，顶置(8)推动杠杆上的力量方向与杠杆延伸的方向要刚好成90°并与杠杆(3)摆动所形成的平面处在同一个平面上；而杠杆通过挂而杠杆通过挂(9)带动单向轮转动的力量方向也刚好是要与该作力点与指向单向轮转动的圆心所形成的直线成90°或相切；直齿结构的是单向轮(2)与惯性锤(4)上的直齿直接啮合，惯性锤(4)来回运动方向线活塞来回一致，惯性锤(4)也是直线来回运动方式，并且两运动的中心重合。

汽缸燃料燃烧膨胀所产生的作用力通过顶置(8)、“直接”与推动转軸(1)转动，与其所推动(1)转动最需要的方向高度一致(要相切)，不论活塞的作功行程有多长，直齿作用在单向轮(2)外轮上的力量方向都能够始终与单向轮(2)的圆心轴线保持90°(相切)，彻底解决了夹角现象对活塞直线方向力量的分散的问题。

同时还使不管是活塞在第一时间产生的第一冲击波、冲击力时还是只有膨胀力的尾气在作功了、不管活塞运动到什么位置、不管惯性锤运动到什么位置，其活塞作用力的力量方向都与推动车轴转动的飞齿轮在圆周上的它所需要方向高度一致(相切)，直齿延伸的方向与单向轮的外轮相切，直齿延伸的方向与齿朝的方向垂直。

杠杆结构也是，即使活塞作功已经停止，惯性锤也会在惯性的作用力量下继续向前，继续摆动运动，继续保持相切的方向推动车轴转动，其推动车轴转动的作用在“飞轮”(单向轮)在圆周上的作用力量方向始终高度一致(杠杆上推动单向轮旋转作用在外轮上的力量方向始终与作用点指向单向轮圆心的方向相切)。

这样就最大限度最充分地利用了每一活塞燃烧燃料所产生的每一点活塞直线方向的膨胀力量和冲击力，从而就实现比传统的发动机大幅度、大比例地节约了能源的目的。估计就以上3点的原因就比现在的、传统的发动机节约能源60％以上。

本发明另外启发的主要依据来源之一是共振现象，共振原理。在荡秋千的娱乐中、在跳钢丝床的杂技艺术表演中，人们通常能轻松地利用这一奇异的自然现象，跳比原来高10-20倍，好象轻松的只用1/10或者1/20的能量就达到了100％的效果，相当只用1/10或者1/20的能源就达到100％的效果，本发明就是对共振这一现象的一种仿生。所以本发明的共振装置共振部分就是充分利用共振现象、共振原理来收集、存储和累积重组能量、放大力量，从而使发动机产生更大的扭矩或动力。本发明的发动机是活塞部分燃烧燃料产生的能量和共振部分收集、存储和累积的能量和放大的力量(表现为弹簧累积的巨大回复力)一起做功。活塞部分燃烧燃料产生的驱动力，通过电子或者其他方式的控制产生了的有节奏、有周期性的驱动力的频率必须与共振部分的固有频率一样的或者相似，这样共振部分 才会发生共振。活塞部分燃烧燃料产生的驱动力的给力方式是在共振部分的振子或者惯性锤振动时，运动到上止点或者下止点处时才给力(此时的瞬间火花塞才点火)，这样才能够发生共振，才能够发挥共振的作用，这样就能实现了大大的节能源的目的。如果不考虑对提速性的影响，只使用共振这一原理，其节油率估计就可能比现在的、传统的发动机节约70---90％能源，只是单独使用这一原理可能对发动机的提速性会有影响。当然这样的发动机如果用在发电机上是最合适的。为了防治整体发动机的振动是可以通过偶数缸的并列对置、对冲抵消安排来解决的，如对冲式双缸，四缸、六缸、八缸发动机等，用两个或者双方汽缸内部的惯性锤同时向两个相反的方向振动来达到整体发动机感觉不或少量振动的目的。因为本发动机利用的是共振原理，而共振原理必须尊重共振部分的固有频率，而固有频率是可以控制的，所以本发明的发动机可以工作时非常安静的，这一点是传统的曲轴发动机不敢来相比拟的。

本技术发明首先是对共振原理、直接作功两点的共同使用、综合利用，以作到又能大幅度、大比例地节约了能源又不会对发动机的提速性有太大的影响的目的。本发明单汽缸的有一缺点振动大。但是通过双方缸、四缸、六缸等偶数缸的对置对称设计能够准确、完全、全部抵消因为共振生产的振动因为：1、本单缸直轴式发动机只在一个方向上有振动，而现在的、传统的发动机四周都有振动；2、本发动机工作时(往复运动)的频率是等频的、其频率是可以高度控制的、可以调整的，通过双缸、四缸等偶数缸的对称、对冲设计，可以刚好准确的、完全彻底的抵消单个汽缸工作时产生的所有振动，所以本发明的发动机工作时相对于现在的、传统的发动机更加平稳、安静，如果是汽车使用本发明的发动机，更加舒适。所以本发动机运行时还有另外的奇异优点是工作特别平稳、特别安静。

特别说明，本发动机工作时(往复运动)的频率始终相等的但振幅不等。本发动机是通过提高或者变化振幅来提高或者变化速度的，而不是象传统的发动机提高或者变化发发动机(往复运动)的频率来来提高或者变化速度。

三、发明的内容

1、发明了有共振装置、利用共振现象来节约能源的发动机。新的原理主要是指利用了共振原理、共振现象

2、发明了利用直齿结构来消除传统的曲轴发动机的夹角分散、夹角摩擦和死点抵消现象的发动机。用成本低廉的直齿和单向轮结构代替了复杂的曲轴结构。

3、发明了杠杆结构的发动机。

四、解决的技术问题

彻底的、完美的解决了现在的、传统的发动机的夹角分散、夹角摩擦和死点抵消现象，解决余能的收集、叠加和重组利用等问题，使用本发明新的冲压式发动机，实现比现在的、传统的冲压式的发动机大幅度、大规模、大比例节约能源目的。

五、附图说明

附图有四张。该发动机主要由三部分组成，共振部分；汽缸部分；单向轮部分。图一为整体发动机的内部结构简图，本发明人自定名为杠杆式结构。

备注：1、车轴(圆心)，2、单向轮，3、摆杆(杠杆)，4、惯性锤，5、弹簧，6、活塞，7、汽缸，8、顶置，9、挂，10、扣，11、节油率调节柄，12、滑杆、13、缓冲弹簧，14、直板齿，15、定位直 板齿，16、定位齿轮，17、限位器，A是表示上下的来回运动形式，B转化后单方向的连续运动形式，C、D分别单向轮的内外轮。

图1、附图1的结构是杠杆结构，是一个活塞部分可以左右水平移动的结构，以调节油率的结构。本发明的发动机的整体主要由三部分组成，共振部分、汽缸部分、单向轮部分。汽缸部分的顶置对准着共振部分的摆杆(杠杆)或者惯性锤，共振部分的摆杆(杠杆)通过摆杆(杠杆)的挂和单向轮的扣有机相联系。它如果采用两个惯性锤设计可以最大限度的减少振动，两个惯性锤分别在(1)的左右两边。

图2、共振部分。共振部分是一个可以能够自由摆动的装置。它由弹簧和固定在弹簧上的惯性锤、摆杆(杠杆)所组成，通过摆杆(杠杆)与车轴相连，与单向轮同心同轴相连；或者只是由惯性锤和直齿与弹簧所组成，如果图6的结构。

图3、汽缸部分。这里的活塞不是与连杆相连了，而是连杆变成了一个顶置，用以给共振部分的摆杆(杠杆)或者是惯性锤和直齿的有节奏的给力的顶置，顶杠杆，顶置上安装有弹簧，此弹簧起缓冲作用和用来减少噪音作用的。在杠杆结构中，汽缸的是可以设计成可以左右移动的，以用来调节最佳压缩比、最佳节油效，最佳有效作功冲程和最佳顶置给力位置。直接结构用不上。

图4、单向轮部分。单向轮可以设计成，单向轮或者单向齿轮，为了方便我们这里统一叫单向轮。单向轮四川人叫“飞”，是指内轮只能单方向旋转而外轮可以来回双向转动的轮子，或者说是一种能够把双向的来回转动转化为内轮可以连续单方向连续旋转的齿轮或者轮子。其作用和结构与自行车上与链条相连“飞”一样，单向轮与车轴相连的方法与摆杆(杠杆)的不同，有销子使单向轮的内轮与车轴固定，当摆杆(杠杆)或者惯性锤和直齿促使飞轮(单向轮)转动，再带动车轴转动，当摆杆(杠杆)惯性锤和直齿向下恢复位置运动时，飞的内轮与外轮分开运动，车轴在惯性的作用下继续向上一个方向转动，当摆杆(杠杆)不断的摆动时，就实现了车轴的连续转动，输出该发动机的动力了。单向轮有的叫“飞轮”，四川人叫“飞”，过去的书好象还叫“棘轮”。它由内轮和外轮组成，内轮和外轮之间有一弹簧条，内轮通过销子与动力输出车轴固定，外轮与链条相连(自行车)，当人使用外力使其外轮向前转动时，弹簧条向叉住内轮一起转动，当骑车人不动或者向后回链时，或者外力使其外轮向后转动时，弹簧条打滑，内轮在惯性的作用下继续前进，这时我们还能够听弹簧条打滑的“哒哒”的声音，这时的内轮和外轮是分开相对向两个不同的方向在转动的，就这样始终往复就能够实现单向轮的把双向的往复来回转动，转化成了单方向的连续的向一个方向连续转动了。图5是偶数汽缸组成的刚好抵消因为共振产生的振动的一种运行时整体非常安静的本发明多汽缸的一款发动机；图6是最能够清楚表达本发明意思的更简单的结构，它比图1结构的更加简单，只是不能够象杠杆结构(图1结构)发动机那样可以临时调节节油率了。直齿结构的直齿直接与单向轮的外齿轮部分啮合。图7是惯性锤为中空的方筐形的，结构更加小巧。图8是双直齿式。图9是图8的右视图。图10是图7惯性筐的双直齿式。

六、实施方案

本发明的发动机主要是杠杆结构和直齿结构。汽缸部分的活塞直接连接顶置(8)，直齿结构的是活塞与顶置相连，顶置上有缓冲弹簧，弹簧对准惯性锤的中心处，直齿安装在惯性锤上，直齿的延伸方向要与活塞运动的方向一致，要刚好能够很好地推动单向齿轮的 旋转，直齿与单向轮直接啮合；杠杆结构的活塞与顶置相连，顶置上有缓冲弹簧，弹簧对杠杆。通过机械或电子控制的方式，使汽缸部分输出与共振部分的固有频率相同或者相似的、有节奏的、周期性的冲击力作用于杠杆或者惯性锤，以使共振部分的摆杆(3杠杆)或惯性锤发生共振摆动或者振动，发生一定共振振动后，收集、存储和累计一定的能量后再作功，再通过顶置推动或者撞动杠杆(或撞动)惯性锤振动(直齿跟随上下运动)，汽缸部分燃料燃烧产生的膨胀力和冲击力与共振部分共振振动后的共振部分的弹簧收集、存储和累计的回复力一起作用于杠杆或惯性锤和直齿产生扭矩扭力，推动单向轮(2)旋转，单向轮把单向轮外轮的双向的转动转化为单向轮内轮和转轴(1)的单方向的、连续的转动，转轴(1)的旋转就输出该发动机的动力了。