CN112855340A - 一种乙醇杠杆发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乙醇杠杆发动机，包括固定座、两个气缸、两个活塞、两个连杆、摆动杠杆、连接轴和发电机，摆动杠杆包括中心杆和两个伸缩杆，两个伸缩杆分别设置在中心杆的两端，伸缩杆与中心杆滑动连接，气缸、活塞和连杆一一对应，活塞设置在对应的气缸内，连杆与对应气缸滑动连接，两个连杆的一端分别与两个伸缩杆的外端铰接，连杆的另一端与对应的活塞固定，连接轴与中心杆固定，连接轴与固定座转动，连接轴与发电机的输入端连接。本发明提供了一种乙醇杠杆发动机，通过杠杆原理，降低了活塞需要的驱动力，同样的发电功率下，可以降低活塞和气缸尺寸，利于缩小气缸的体积，便于发电机的小型化。

Description

一种乙醇杠杆发动机

技术领域

本发明涉及乙醇发动机技术领域，尤其是涉及一种乙醇杠杆发动机。

背景技术

近年来随着能源危机和大气污染日益严重，寻找清洁的代用燃料已成为各国发动机工作者的研究目标。对车用发动机而言，在众多的代用燃料方案中，乙醇作为一种现实的可再生的清洁燃料备受瞩目。但是乙醇燃烧的爆发力小于汽油，同样的输出功率下，如果采用现有的汽油发动机结构，乙醇发动机需要更大的体积，不利于发动机的小型化和轻量化。因此，需要设计一种乙醇杠杆发动机，解决乙醇燃烧的爆发力小，导致乙醇发动机体积较大的问题。

中国专利申请公开号CN208996784U，公开日为2019年06月18日，名称为“一种电控可变配气正时二冲程发动机”，公开了一种电控可变配气正时二冲程发动机，包括曲轴箱以及设置在其上端的气缸壳，所述气缸壳的上端固定设有气缸盖，所述气缸壳的内部活动设有气缸活塞，所述气缸活塞的下端固定设有气缸连杆，所述曲轴箱的内部设有曲轴，所述气缸连杆的下端延伸至曲轴箱的内部并与曲轴固定连接，所述气缸盖的内部设有第一空腔和第二空腔，所述第一空腔的内部设有气门活塞，所述气门活塞的下端固定连接有气门连杆，所述气缸盖的下端开设有排气口。但是该发动机仍未解决上述问题。

发明内容

本发明为了克服现有技术中乙醇发动机中的乙醇燃烧的爆发力小，导致乙醇发动机体积较大的问题，提供一种乙醇杠杆发动机，通过杠杆原理，降低了活塞需要的驱动力，同样的发电功率下，可以降低活塞和气缸尺寸，利于缩小气缸的体积，便于发电机的小型化。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种乙醇杠杆发动机，包括固定座、两个气缸、两个活塞、两个连杆、摆动杠杆、连接轴和发电机，摆动杠杆包括中心杆和两个伸缩杆，两个伸缩杆分别设置在中心杆的两端，伸缩杆与中心杆滑动连接，气缸、活塞和连杆一一对应，活塞设置在对应的气缸内，连杆与对应气缸滑动连接，两个连杆的一端分别与两个伸缩杆的外端铰接，连杆的另一端与对应的活塞固定，连接轴与中心杆固定，连接轴与固定座转动，连接轴与发电机的输入端连接。

上述技术方案中，所述气缸为常用的二冲程发动机气缸，可以充入乙醇混合气体，并点燃产生推动力推动活塞运动。上述机构的工作过程是，一侧的活塞在气缸内燃烧膨胀的气体作用下，向连杆一侧滑动，连杆带动摆动杠杆摆动，摆动杠杆摆动时连接轴同步转动一定的角度，发电机被带动进行发电，当活塞滑动到下止点时，另一侧的活塞在气缸内燃烧膨胀的气体作用下，向连杆一侧滑动，摆动杠杆反向摆动，两个气缸依次点火，形成摆动杠杆的往复运动，发电机产生交流电并对外输出。上述技术方案中的发电机发电时，通过杠杆原理，降低了活塞需要的驱动力，同样的发电功率下，可以降低活塞和气缸尺寸，利于缩小气缸的体积，便于发电机的小型化，同时还省略了多余的减速机构，降低成本。且乙醇燃烧的爆发力本来就小于汽油燃烧的爆发力，上述结构可以克服乙醇燃烧爆发力不足的问题。

作为优选，所述伸缩杆与中心杆通过直线轴承滑动连接。所述结构可以使伸缩杆与中心杆的滑动更加顺畅，滑动磨损更少。

作为优选，还包括启动机构，启动机构包括启动电机和连接机构，启动电机的输出轴与连接机构的输入轴连接，连接机构的输出端与摆动杠杆连接。所述机构可以在发动机启动阶段提供启动动力。

作为优选，所述连接机构包括主动轮、从动轮和连接杆，主动轮上设有棘齿，从动轮上设有棘爪和第一弹簧，棘爪的一端与从动轮铰接，棘爪的另一端与棘齿适配，第一弹簧的一端与从动轮连接，第一弹簧的另一端与棘爪连接；启动电机的输出轴与主动轮连接，连接杆的一端与从动轮铰接，连接杆与从动轮的铰接点偏心设置在从动轮上，连接杆的另一端与摆动杠杆铰接。所述机构可以在发动机启动阶段，使启动电机带动摆动杠杆，启动之后，通过棘爪和棘齿机构使主动轮与从动轮脱离，避免摆动杠杆正常运转时带动启动电机运动，减少能量损耗，增加启动电机的使用寿命。上述连接机构的工作过程是：启动电机启动，主动轮旋转，主动轮上的棘爪伸出，棘爪与棘齿接触，从动轮随之转动，从动轮上的连接杆带动摆动杠杆摆动，然后发动机被启动，发动机被启动后主动带动摆动杠杆运动，启动电机停止，棘爪缩回，从动轮空转。

作为优选，所述连接机构设置在连接轴与连杆之间的位置。所述结构通过设置连接机构的位置，绕过连接机构的死点。

作为优选，所述连接机构包括转动盘、传递杆和滑动杆，转动盘与启动电机的输出轴连接，传递杆的一端与转动盘铰接，传递杆与转动盘的铰接点偏心设置在转动盘上，传递杆的另一端与滑动杆的一端铰接，滑动杆的另一端与摆动杠杆铰接。所述机构可以在发动机启动阶段，使启动电机带动摆动杠杆。

作为优选，所述摆动杠杆上设有滑动板和第二弹簧，滑动板与摆动杠杆之间形成滑槽，滑动杆上固定有切换轴，切换轴设置在滑槽内；滑动板与摆动杠杆滑动连接，第二弹簧的一端与滑动板连接，第二弹簧的另一端与摆动杠杆连接，滑动板的滑动方向与摆动杠杆的长度方向相同，滑动板靠近连接轴的一端悬空。上述连接机构的工作过程是：启动电机启动，转动盘旋转，传递杆带动滑动杆上下滑动，滑动杆带动摆动杠杆进行摆动，然后发动机被启动，滑动板在离心力的作用下向外侧滑动，滑动板与切换轴的连接关系消失。发动机缓慢停止时，滑动板所受的离心力降低，滑动板在第二弹簧的作用下向连接轴一侧滑动，使切换轴与滑动板重新连接，下次启动时，可以正常启动。上述技术方案可以在启动阶段使滑动杆带动摆动杠杆运转，启动发动机，也可以在发动机启动后是启动机构与摆动杠杆脱离，减少能量损耗，增加启动电机的使用寿命。

作为优选，所述摆动杠杆上设有配重块，配重块与滑动板设置在连接轴的相对两侧。

作为优选，所述滑动板包括支撑板靠近连接轴的一端设有导向斜面。所述结构可以在支撑板回缩时，使切换轴可以重新卡入滑槽内，避免切换轴卡死。

作为优选，所述滑动板包括支撑板、滑块和第三弹簧，支撑板与摆动杠杆滑动连接，滑块与支撑板滑动连接，第三弹簧的一端与滑块连接，第三弹簧的另一端与支撑板连接，滑块的滑动方向与支撑板的滑动方向垂直，滑块的滑动方向与滑动杆的滑动方向存在夹角α，且0°＜α＜90°。上述技术方案可以在滑动板在回位时，使切换轴推动滑块滑动，从而使切换轴通过滑块的位置进入滑槽，切换轴进入滑槽后，滑块缩回卡住切换轴，避免滑动板回位时切换轴卡死的情况发生。

作为优选，30°≤α≤60°。

作为优选，所述滑块的数量和第三弹簧的数量为两个，两个滑块对称设置在滑动杆的两侧。所述结构可以使切换轴受力更稳定平衡。

本发明的有益效果是：（1）通过杠杆原理，降低了活塞需要的驱动力，同样的发电功率下，可以降低活塞和气缸尺寸，利于缩小气缸的体积，便于发电机的小型化；（2）省略了多余的减速机构，降低成本；（3）启动机构可以在发动机启动阶段，使启动电机带动摆动杠杆，启动之后，使启动电机与摆动杠杆脱离，避免摆动杠杆正常运转时带动启动电机运动，减少能量损耗，增加启动电机的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是实施例2中连接机构的结构示意图；

图3是实施例3中连接机构的结构示意图；

图4是实施例3的局部结构示意图；

图5是实施例5的结构示意图。

图中：气缸2、活塞3、连杆4、摆动杠杆5、中心杆5.1、伸缩杆5.2、连接轴6、发电机7、启动机构8、启动电机8.1、连接机构8.2、主动轮8.2.1、棘齿8.2.1.1、从动轮8.2.2、连接杆8.2.3、棘爪8.2.4、转动盘8.2.6、传递杆8.2.7、滑动杆8.2.8、滑动板8.2.9、导向斜面8.2.9.1、支撑板8.2.9.2、滑块8.2.9.3、第二弹簧8.2.10、切换轴8.2.11、配重块 8.2.12。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1：

如图1所示，一种乙醇杠杆发动机，包括固定座、两个气缸2、两个活塞3、两个连杆4、摆动杠杆5、连接轴6和发电机7，摆动杠杆5包括中心杆5.1和两个伸缩杆5.2，两个伸缩杆5.2分别设置在中心杆5.1的两端，伸缩杆5.2与中心杆5.1滑动连接，气缸2、活塞3和连杆4一一对应，活塞3设置在对应的气缸2内，连杆4与对应气缸2滑动连接，两个连杆4的一端分别与两个伸缩杆5.2的外端铰接，连杆4的另一端与对应的活塞3固定，连接轴6与中心杆5.1固定，连接轴6与固定座转动，连接轴6与发电机7的输入端连接。所述伸缩杆5.2与中心杆5.1通过直线轴承滑动连接。

上述技术方案中，所述气缸2为常用的二冲程发动机气缸2，可以充入乙醇混合气体，并点燃产生推动力推动活塞3运动。上述机构的工作过程是，一侧的活塞3在气缸2内燃烧膨胀的气体作用下，向连杆4一侧滑动，连杆4带动摆动杠杆5摆动，摆动杠杆5摆动时连接轴6同步转动一定的角度，发电机7被带动进行发电，当活塞3滑动到下止点时，另一侧的活塞3在气缸2内燃烧膨胀的气体作用下，向连杆4一侧滑动，摆动杠杆5反向摆动，两个气缸2依次点火，形成摆动杠杆5的往复运动，发电机7产生交流电并对外输出。上述技术方案中的发电机7发电时，通过杠杆原理，降低了活塞3需要的驱动力，同样的发电功率下，可以降低活塞3和气缸2尺寸，利于缩小气缸2的体积，便于发电机7的小型化，同时还省略了多余的减速机构，降低成本。且乙醇燃烧的爆发力本来就小于汽油燃烧的爆发力，上述结构可以克服乙醇燃烧爆发力不足的问题。

实施例2：

如图1和图2所示，在实施例1的基础上，还包括启动机构8，启动机构8包括启动电机8.1和连接机构8.2，启动电机8.1的输出轴与连接机构8.2的输入轴连接，连接机构8.2的输出端与摆动杠杆5连接。所述连接机构8.2包括主动轮8.2.1、从动轮8.2.2和连接杆8.2.3，主动轮8.2.1上设有棘齿8.2.1.1，从动轮8.2.2上设有棘爪8.2.4和第一弹簧，棘爪8.2.4的一端与从动轮8.2.2铰接，棘爪8.2.4的另一端与棘齿8.2.1.1适配，第一弹簧的一端与从动轮8.2.2连接，第一弹簧的另一端与棘爪8.2.4连接；启动电机8.1的输出轴与主动轮8.2.1连接，连接杆8.2.3的一端与从动轮8.2.2铰接，连接杆8.2.3与从动轮8.2.2的铰接点偏心设置在从动轮8.2.2上，连接杆8.2.3的另一端与摆动杠杆5铰接。连接机构8.2设置在连接轴6与连杆4之间的位置。

所述机构可以在发动机启动阶段，使启动电机8.1带动摆动杠杆5，启动之后，通过棘爪8.2.4和棘齿8.2.1.1机构使主动轮8.2.1与从动轮8.2.2脱离，避免摆动杠杆5正常运转时带动启动电机8.1运动，减少能量损耗，增加启动电机8.1的使用寿命。上述连接机构8.2的工作过程是：启动电机8.1启动，主动轮8.2.1旋转，主动轮8.2.1上的棘爪8.2.4伸出，棘爪8.2.4与棘齿8.2.1.1接触，从动轮8.2.2随之转动，从动轮8.2.2上的连接杆8.2.3带动摆动杠杆5摆动，然后发动机被启动，发动机被启动后主动带动摆动杠杆5运动，启动电机8.1停止，棘爪8.2.4缩回，从动轮8.2.2空转。

实施例3：

如图3所示，在实施例1的基础上，还包括启动机构8，启动机构8包括启动电机8.1和连接机构8.2，启动电机8.1的输出轴与连接机构8.2的输入轴连接，连接机构8.2的输出端与摆动杠杆5连接。所述连接机构8.2包括转动盘8.2.6、传递杆8.2.7和滑动杆8.2.8，转动盘8.2.6与启动电机8.1的输出轴连接，传递杆8.2.7的一端与转动盘8.2.6铰接，传递杆8.2.7与转动盘8.2.6的铰接点偏心设置在转动盘8.2.6上，传递杆8.2.7的另一端与滑动杆8.2.8的一端铰接，如图4所示，所述摆动杠杆5上设有滑动板8.2.9和第二弹簧8.2.10，滑动板8.2.9与摆动杠杆5之间形成滑槽，滑动杆8.2.8上固定有切换轴8.2.11，切换轴8.2.11设置在滑槽内；滑动板8.2.9与摆动杠杆5滑动连接，第二弹簧8.2.10的一端与滑动板8.2.9连接，第二弹簧8.2.10的另一端与摆动杠杆5连接，滑动板8.2.9的滑动方向与摆动杠杆5的长度方向相同，滑动板8.2.9靠近连接轴6的一端悬空。摆动杠杆5上设有配重块8.2.12，配重块8.2.12与滑动板8.2.9设置在连接轴6的相对两侧。

上述连接机构8.2的工作过程是：启动电机8.1启动，转动盘8.2.6旋转，传递杆8.2.7带动滑动杆8.2.8上下滑动，滑动杆8.2.8带动摆动杠杆5进行摆动，然后发动机被启动，滑动板8.2.9在离心力的作用下向外侧滑动，滑动板8.2.9与切换轴8.2.11的连接关系消失。发动机缓慢停止时，滑动板8.2.9所受的离心力降低，滑动板8.2.9在第二弹簧8.2.10的作用下向连接轴6一侧滑动，使切换轴8.2.11与滑动板8.2.9重新连接，下次启动时，可以正常启动。上述技术方案可以在启动阶段使滑动杆8.2.8带动摆动杠杆5运转，启动发动机，也可以在发动机启动后是启动机构8与摆动杠杆5脱离，减少能量损耗，增加启动电机8.1的使用寿命。

实施例4：

如图4所示，在实施例3的基础上，所述滑动板8.2.9包括支撑板8.2.9.2靠近连接轴6的一端设有导向斜面8.2.9.1。所述结构可以在支撑板8.2.9.2回缩时，使切换轴8.2.11可以重新卡入滑槽内，避免切换轴8.2.11卡死。

实施例5：

如图5所示，在实施例3的基础上，所述滑动板8.2.9包括支撑板8.2.9.2、两个滑块8.2.9.3和两个第三弹簧，两个滑块8.2.9.3对称设置在滑动杆8.2.8的两侧，支撑板8.2.9.2与摆动杠杆5滑动连接，滑块8.2.9.3与支撑板8.2.9.2滑动连接，第三弹簧的一端与对应的滑块8.2.9.3连接，第三弹簧的另一端与支撑板8.2.9.2连接，滑块8.2.9.3的滑动方向与支撑板8.2.9.2的滑动方向垂直，滑块8.2.9.3的滑动方向与滑动杆8.2.8的滑动方向存在夹角α，α=45°。上述技术方案可以在滑动板8.2.9在回位时，使切换轴8.2.11推动滑块8.2.9.3滑动，从而使切换轴8.2.11通过滑块8.2.9.3的位置进入滑槽，切换轴8.2.11进入滑槽后，滑块8.2.9.3缩回卡住切换轴8.2.11，避免滑动板8.2.9回位时切换轴8.2.11卡死的情况发生。

本发明的有益效果是：（1）通过杠杆原理，降低了活塞3需要的驱动力，同样的发电功率下，可以降低活塞3和气缸2尺寸，利于缩小气缸2的体积，便于发电机7的小型化；（2）省略了多余的减速机构，降低成本；（3）启动机构8可以在发动机启动阶段，使启动电机8.1带动摆动杠杆5，启动之后，使启动电机8.1与摆动杠杆5脱离，避免摆动杠杆5正常运转时带动启动电机8.1运动，减少能量损耗，增加启动电机8.1的使用寿命。

Claims (10)

1.一种乙醇杠杆发动机，其特征是，包括固定座、两个气缸、两个活塞、两个连杆、摆动杠杆、连接轴和发电机，摆动杠杆包括中心杆和两个伸缩杆，两个伸缩杆分别设置在中心杆的两端，伸缩杆与中心杆滑动连接，气缸、活塞和连杆一一对应，活塞设置在对应的气缸内，连杆与对应气缸滑动连接，两个连杆的一端分别与两个伸缩杆的外端铰接，连杆的另一端与对应的活塞固定，连接轴与中心杆固定，连接轴与固定座转动，连接轴与发电机的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种乙醇杠杆发动机，其特征是，还包括启动机构，启动机构包括启动电机和连接机构，启动电机的输出轴与连接机构的输入轴连接，连接机构的输出端与摆动杠杆连接。

3.根据权利要求2所述的一种乙醇杠杆发动机，其特征是，所述连接机构包括主动轮、从动轮和连接杆，主动轮上设有棘齿，从动轮上设有棘爪和第一弹簧，棘爪的一端与从动轮铰接，棘爪的另一端与棘齿适配，第一弹簧的一端与从动轮连接，第一弹簧的另一端与棘爪连接；启动电机的输出轴与主动轮连接，连接杆的一端与从动轮铰接，连接杆与从动轮的铰接点偏心设置在从动轮上，连接杆的另一端与摆动杠杆铰接。

4.根据权利要求3所述的一种乙醇杠杆发动机，其特征是，所述连接机构设置在连接轴与连杆之间的位置。

5.根据权利要求2所述的一种乙醇杠杆发动机，其特征是，所述连接机构包括转动盘、传递杆和滑动杆，滑动杆与固定座滑动连接，转动盘与启动电机的输出轴连接，传递杆的一端与转动盘铰接，传递杆与转动盘的铰接点偏心设置在转动盘上，传递杆的另一端与滑动杆的一端铰接，滑动杆的另一端与摆动杠杆铰接。

6.根据权利要求5所述的一种乙醇杠杆发动机，其特征是，所述摆动杠杆上设有滑动板和第二弹簧，滑动板与摆动杠杆之间形成滑槽，滑动杆上固定有切换轴，切换轴设置在滑槽内；滑动板与摆动杠杆滑动连接，第二弹簧的一端与滑动板连接，第二弹簧的另一端与摆动杠杆连接，滑动板的滑动方向与摆动杠杆的长度方向相同，滑动板靠近连接轴的一端悬空。

7.根据权利要求6所述的一种乙醇杠杆发动机，其特征是，所述摆动杠杆上设有配重块，配重块与滑动板设置在连接轴的相对两侧。

8.根据权利要求6或7所述的一种乙醇杠杆发动机，其特征是，所述滑动板包括支撑板靠近连接轴的一端设有导向斜面。

9.根据权利要求6或7所述的一种乙醇杠杆发动机，其特征是，所述滑动板包括支撑板、滑块和第三弹簧，支撑板与摆动杠杆滑动连接，滑块与支撑板滑动连接，第三弹簧的一端与滑块连接，第三弹簧的另一端与支撑板连接，滑块的滑动方向与支撑板的滑动方向垂直，滑块的滑动方向与滑动杆的滑动方向存在夹角α，且0°＜α＜90°。

10.根据权利要求6所述的一种乙醇杠杆发动机，其特征是，所述滑块的数量和第三弹簧的数量为两个，两个滑块对称设置在滑动杆的两侧。

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