一种内燃机能量回收利用结构
技术领域
本发明涉及一种能量回收机构，具体是一种适用于往复活塞式内燃机的动能回收结构，属于内燃机技术领域。
背景技术
内燃机是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的喷气式发动机，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。
活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍，活塞式发动机的工作过程通常包括进气、压缩、膨胀做功和排气，即通过燃料在发动机缸体内燃烧将热能转换成机械能，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，做功完成后的燃料废气直接排出发动机缸体，活塞部分产生的作用力只有不到1/3的力产生扭矩，其余的分离与缸体内壁产生严重摩擦力、致使高温现象；另一方面，活塞的往复运动方向的中心线经过曲轴的轴心线时(即上止点和下止点位置)，有效力臂很小、能量转换率较低；再一方面，活塞做往复加减速运动，损失大量的活塞惯性能量。因此活塞式发动机的最大缺点就是能量利用率偏低，只有约为30％左右。
为了减小动能消耗和减小活塞惯性能量损失，目前业内通常采用缩短连杆长度、减轻活塞重量的方式，但这种传统的做法的效果并不理想，活塞惯性的减少但并没有完全消失同样消耗着大量功率。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种内燃机能量回收利用结构，结构简单、便于实施，能够将损失的惯性势能进行利用，进而实现提高内燃机的能量利用率。
为实现上述目的，作为本发明的一种实施方式，内燃机机体内设有活塞缸、活塞、活塞连杆、曲轴，分布有曲轴配重的曲轴通过卡兰连接头与活塞连杆的底端铰接安装连接，活塞连杆的顶端通过活塞销与活塞铰接安装连接，活塞滑动配合设置在活塞缸内；
内燃机能量回收利用结构设置在内燃机机体上，包括摆动杠杆和双作用柱塞泵；沿左右方向摆放设置的摆动杠杆的杆体铰接设置在内燃机机体上，摆动杠杆的一端伸入至活塞缸内、且位于活塞的下方；双作用柱塞泵包括一对同轴设置的、且腔口对置设置的柱塞腔，一根柱塞杆同时滑动配合设置在两个柱塞腔内，双作用柱塞泵的机体平行于活塞缸设置、并固定安装在内燃机机体上，双作用柱塞泵的柱塞杆中部与摆动杠杆的另一端铰接安装连接；活塞的下端面和卡兰连接头的上端面上对应摆动杠杆的位置分别设有压接面或压接部件。
作为本发明的进一步改进方案，摆动杠杆和双作用柱塞泵分别相对于活塞缸左右对称设置为两套。
作为本发明的进一步改进方案，还包括单作用柱塞泵，单作用柱塞泵包括相对于活塞缸同轴设置的、且腔口正对活塞缸设置的柱塞腔，柱塞杆滑动配合设置在柱塞腔内、且柱塞杆上设有复位弹簧，单作用柱塞泵的机体固定安装在内燃机机体上、且位于曲轴的正下方；卡兰连接头的下端面上对应单作用柱塞泵的柱塞杆的位置设有压接面或压接部件。
作为本发明的另一种实施方式，内燃机机体内设有活塞缸、活塞、活塞连杆、曲轴，分布有曲轴配重的曲轴通过卡兰连接头与活塞连杆的底端铰接安装连接，活塞连杆的顶端通过活塞销与活塞铰接安装连接，活塞滑动配合设置在活塞缸内；
内燃机能量回收利用结构设置在内燃机机体上，包括单作用柱塞泵，单作用柱塞泵包括相对于活塞缸同轴设置的、且腔口正对活塞缸设置的柱塞腔，柱塞杆滑动配合设置在柱塞腔内、且柱塞杆上设有复位弹簧，单作用柱塞泵的机体固定安装在内燃机机体上、且位于曲轴的正下方；卡兰连接头的下端面上对应单作用柱塞泵的柱塞杆的位置设有压接面或压接部件。
与现有技术相比，本内燃机能量回收利用结构简单、便于实施，在采用双作用柱塞泵技术方案时，活塞自上止点位置向下移动至下止点位置的过程中，利用活塞接近“死点”时部分的机械能用于泵压双作用柱塞泵；采用单作用柱塞泵技术方案时，活塞自上止点位置向下移动至下止点位置的过程中，利用活塞接近“死点”时部分的机械能用于泵压单作用柱塞泵；可以减小活塞机械势能的损失，多余的活塞惯性能量能够被吸收利用、实现提高内燃机的能量利用率。
附图说明
图1是本发明实施例1活塞位于上止点时的结构示意图；
图2是本发明实施例1活塞位于下止点时的结构示意图；
图3是本发明实施例3活塞位于上止点时的结构示意图；
图4是本发明实施例3活塞位于下止点时的结构示意图。
图中：1、活塞缸，2、活塞，3、活塞连杆，4、曲轴，5、卡兰连接头，6、摆动杠杆，7、双作用柱塞泵，8、单作用柱塞泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明(以下以活塞连杆3的摆动方向为左右方向进行描述)。
内燃机工作过程中，在活塞2从活塞缸1的上止点位置或下止点位置移动到中间的过程中，活塞连杆3与曲轴4的传动角从0°增大到90°；在活塞2从活塞缸1的中间移动到上止点位置或下止点位置的过程中，传动角从90°减小到0°。活塞2在活塞缸1的中间位置时，活塞2与曲轴4之间的能量转化率最大，传动角90°，转换率为1；活塞2接近上止点位置和下止点位置时转换率最小，在上止点位置和下止点位置时传动角为0°，转换率为0。当机械势能在活塞2和曲轴4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”。本内燃机能量回收利用结构就是在活塞2接近“死点”、曲轴4不能更好地转换活塞2动能时，将机械能进行转化利用、以减小活塞2机械势能的损失。
实施例1
如图1、图2所示，内燃机机体内设有活塞缸1、活塞2、活塞连杆3、曲轴4，分布有曲轴配重的曲轴4通过卡兰连接头5与活塞连杆3的底端铰接安装连接，活塞连杆3的顶端通过活塞销与活塞2铰接安装连接，活塞2滑动配合设置在活塞缸1内。
作为本发明的一种实施方式，本内燃机能量回收利用结构设置在内燃机机体上，包括摆动杠杆6和双作用柱塞泵7；沿左右方向摆放设置的摆动杠杆6的杆体铰接设置在内燃机机体上，摆动杠杆6的一端伸入至活塞缸1内、且位于活塞2的下方；双作用柱塞泵7包括一对同轴设置的、且腔口对置设置的柱塞腔，一根柱塞杆同时滑动配合设置在两个柱塞腔内，双作用柱塞泵7的机体平行于活塞缸1设置、并固定安装在内燃机机体上，双作用柱塞泵7的柱塞杆中部与摆动杠杆6的另一端铰接安装连接，即双作用柱塞泵7的柱塞杆的泵送方向与摆动杠杆6的摆动方向一致。摆动杠杆6和双作用柱塞泵7可以分别相对于活塞缸1左右对称设置为两套。
活塞2的下端面和卡兰连接头5的上端面上对应摆动杠杆6的位置分别设有压接面或压接部件。
内燃机工作时，活塞2自上止点位置向下移动至下止点位置的过程中，当活塞2接近下止点位置时，活塞2下端面的压接面或压接部件碰触摆动杠杆6的一端并带动摆动杠杆6沿其铰接中心旋转发生摆动，摆动杠杆6的另一端即向上摆动、并带动双作用柱塞泵7的柱塞杆向上运动进行向上方向的泵压动作；活塞2返程时，活塞2自下止点位置向上移动至上止点位置的过程中，当活塞2接近上止点位置时，卡兰连接头5上端面的压接面或压接部件碰触摆动杠杆6的一端并带动摆动杠杆6沿其铰接中心旋转发生摆动，摆动杠杆6的另一端即向下摆动、并带动双作用柱塞泵7的柱塞杆向下运动进行向下方向的泵压动作、双作用柱塞泵7完成一个工作循环。即，利用活塞2接近“死点”时部分的机械能用于泵压双作用柱塞泵7。
实施例2
在实施例1的基础上，还包括单作用柱塞泵8，单作用柱塞泵8包括相对于活塞缸1同轴设置的、且腔口正对活塞缸1设置的柱塞腔，柱塞杆滑动配合设置在柱塞腔内、且柱塞杆上设有复位弹簧，单作用柱塞泵8的机体固定安装在内燃机机体上、且位于曲轴4的正下方。
实施例3
如图3、图4所示，内燃机机体内设有活塞缸1、活塞2、活塞连杆3、曲轴4，分布有曲轴配重的曲轴4通过卡兰连接头5与活塞连杆3的底端铰接安装连接，活塞连杆3的顶端通过活塞销与活塞2铰接安装连接，活塞2滑动配合设置在活塞缸1内。
作为本发明的另一种实施方式，本内燃机能量回收利用结构设置在内燃机机体内部，包括单作用柱塞泵8，单作用柱塞泵8包括相对于活塞缸1同轴设置的、且腔口正对活塞缸1设置的柱塞腔，柱塞杆滑动配合设置在柱塞腔内、且柱塞杆上设有复位弹簧，单作用柱塞泵8的机体固定安装在内燃机机体上、且位于曲轴4的正下方。
卡兰连接头5的下端面上对应单作用柱塞泵8的柱塞杆的位置设有压接面或压接部件。
内燃机工作时，活塞2自上止点位置向下移动至下止点位置的过程中，当活塞2接近下止点位置时，卡兰连接头5下端面的压接面或压接部件碰触单作用柱塞泵8的柱塞杆、并带动单作用柱塞泵8的柱塞杆向下运动压缩复位弹簧进行向下方向的泵压动作、多余的活塞惯性能量被吸收；活塞2返程时，活塞2自下止点位置向上移动至上止点位置的过程中，在复位弹簧的复位弹力作用下，单作用柱塞泵8的柱塞杆向上运动复位，单作用柱塞泵8完成一个工作循环。即，利用活塞2接近“死点”时部分的机械能用于泵压单作用柱塞泵8。
