專利名稱：活塞往復(fù)直齒條推進凸輪回位式內(nèi)燃發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機發(fā)動機，特別是一種活塞往復(fù)直齒條推進凸輪回位式內(nèi)燃發(fā)動機。
背景技術(shù)：
目前廣泛應(yīng)用的內(nèi)燃機，大都采用活塞往復(fù)，曲柄連桿回位機構(gòu)，這種機構(gòu)存在著一個很大的缺點，即曲柄連桿機構(gòu)自身克服了大量的能量，而使能耗相應(yīng)增大。這種機構(gòu)在活塞、連桿、曲柄、曲柄軸之間實際上存在著四個幾何點，即活塞的頂點-活塞與連桿的連接點-連桿與曲柄連接點-曲柄軸的軸心點；發(fā)動機的工作過程實際上是這四個幾何點位置有規(guī)律的變化過程，從這四個幾何點位置變化的情況來分析，它存在的問題是活塞的頂點在活塞作功的始發(fā)點時，活塞的頂點、活塞與連桿的連接點、連桿與曲柄的連接點和曲柄軸的軸心點在一條直線上，這時爆發(fā)力最大，而曲柄對于曲柄軸的作用杠桿卻幾乎為零。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)活塞在汽缸中運動約三分之一行程時曲柄杠桿最大，而此時汽缸內(nèi)的氣壓力已被大大削弱，所以這種結(jié)構(gòu)自始至終沒有使爆發(fā)力最大發(fā)揮。為了克服這一弊端，科技人員提出了轉(zhuǎn)子發(fā)動機、扇齒發(fā)動機等。轉(zhuǎn)子發(fā)動機由于密封問題得不到很好地解決，所以耗能相對較高；扇齒發(fā)動機雖采用了傳統(tǒng)的活塞往復(fù)式機構(gòu)，其密封性較好，但其存在著汽缸數(shù)量在四行程發(fā)動機中必須為四缸依次作功，在二行程發(fā)動機中必須為二缸依次作功的局限性，而且必須用油缸液壓回位，所以，制造復(fù)雜，不耐用，活塞與活塞之間相互存在液壓阻力的問題也比較突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠消除受汽缸數(shù)量嚴(yán)格限制，沒有油缸液壓回位機構(gòu)，由回位凸輪機構(gòu)使活塞作功后回位，由慣性飛輪的慣力依次完成排汽、吸氣、壓氣過程的活塞往復(fù)凸輪回位式高效節(jié)能發(fā)動機。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明由發(fā)動機機殼，汽缸，活塞(包括活塞環(huán))，進、排氣機構(gòu)，燃料供給機構(gòu)，冷卻機構(gòu)，潤滑機構(gòu)，點火機構(gòu)，啟動機構(gòu)，慣性飛輪，直齒條，扇齒輪及扇齒輪軸，回位凸輪及回位凸輪軸，機座等構(gòu)成?；钊苯踊蜷g接與直齒條同軸心線或平行軸心線設(shè)置并作用連接，活塞作功時正作用直齒條推動扇齒輪和扇齒輪軸帶動慣性飛輪作旋轉(zhuǎn)運動，在慣性飛輪的旋轉(zhuǎn)慣力作用下，回位凸輪反作用直齒條將活塞推回到原位(作功始點)并完成排汽過程；在慣性飛輪旋轉(zhuǎn)慣力的繼續(xù)作用下，扇齒輪正作用直齒條將活塞拉出(到作功終點)，并完成吸氣過程；再在慣性飛輪旋轉(zhuǎn)慣力的繼續(xù)作用下，由回位凸輪反作用直齒條將活塞推回到原位(作功始點)并完成壓氣過程。
扇齒輪的齒輪角設(shè)在0-180度之間，其余部分齒波全部慮去，使慮去齒波部分在旋轉(zhuǎn)靠近直齒條時互不接觸。直齒條回位的過程剛好在扇齒輪慮去齒波的空間內(nèi)完成；該種發(fā)動機不受汽缸數(shù)量的限制，可設(shè)為單缸機，也可設(shè)為多缸機，制作多缸機時可在扇齒輪軸和回位凸輪軸上串聯(lián)上多個相同的工作機構(gòu)即可，多缸機的活塞可同時作功，也可分別作功；該種發(fā)動機可制作為四沖程發(fā)動機，也可制作為二沖程發(fā)動機；回位凸輪的形狀為“豆號”(，)形，在一個大園內(nèi)用S形曲線分割獲得，其落差與扇齒輪的齒部弧長相等或大于齒部弧長；為了減輕回位凸輪由于偏重帶來的振動，應(yīng)在回位凸輪軸上加重量平衡裝置。凸輪腔與扇齒輪腔可以獨立設(shè)置，也可以連通設(shè)置；直齒條一端插入凸輪腔內(nèi)，機殼或直齒條上面設(shè)有直齒條軸向運動導(dǎo)向裝置和直齒條運動緩沖裝置。


圖1為本發(fā)明第一個實施例的正側(cè)叢剖視圖。
圖2為本發(fā)明第二個實施例的正側(cè)叢剖視圖。
圖中1機殼，2汽缸，3活塞，4進、排氣機構(gòu)，5慣性飛輪，6直齒條，7扇齒輪，8扇齒輪軸，9回位凸輪軸，10回位凸輪，11回位凸輪腔，12扇齒輪腔，13直齒條導(dǎo)向裝置，14活塞桿，15緩沖裝置，16機座，17活塞環(huán)，18回位凸輪平衡裝置。
圖1所示的實施例中，活塞3與直齒條6同軸心線設(shè)置，活塞3與直齒條6直接連接，活塞3作功時正作用直齒條6推動扇齒輪7和扇齒輪軸8帶動慣性飛輪5作旋轉(zhuǎn)運動；在慣性飛輪5的旋轉(zhuǎn)慣力作用下，回位凸輪10反作用直齒條6將活塞3推回到原位，并完成排汽過程；在慣性飛輪5的旋轉(zhuǎn)慣力繼續(xù)作用下，扇齒輪7正作用直齒條6將活塞3拉出，并完成吸氣過程；再在慣性飛輪5的旋轉(zhuǎn)慣力繼續(xù)作用下，由回位凸輪10反作用直齒條6將活塞3推回到原位，并完成壓氣過程。
圖2所示的實施例中，活塞3與直齒條6平行軸心線設(shè)置，活塞3與直齒條6通過活塞桿14間接連接，活塞3作功時正作用直齒條6推動扇齒輪7和扇齒輪軸8帶動慣性飛輪5作旋轉(zhuǎn)運動；在慣性飛輪5的旋轉(zhuǎn)慣力作用下，回位凸輪10反作用直齒條6將活塞3推回到原位，并完成排汽過程；在慣性飛輪5的旋轉(zhuǎn)慣力繼續(xù)作用下，扇齒輪7正作用直齒條6將活塞3拉出，并完成吸氣過程；再在慣性飛輪5的旋轉(zhuǎn)慣力繼續(xù)作用下，由回位凸輪10反作用直齒條6將活塞3推回到原位，并完成壓氣過程。
回位凸輪腔11與扇齒輪腔12可單獨設(shè)置，也可連通設(shè)置；當(dāng)制作單缸機時應(yīng)在回位凸輪軸10或凸輪軸9上附加重力平衡裝置18；當(dāng)制作多缸機時只在回位凸輪軸9和扇齒輪軸8上設(shè)置多個同樣的工作機構(gòu)即可，無須另加重力平衡裝置(圖中未作表示)。直齒條6的一端通過直齒條6的軸向?qū)蜓b置13插入凸輪腔11內(nèi)；為了減輕直齒條6對回位凸輪10的沖擊力，可在直齒條6或機殼1上設(shè)置緩沖裝置15。
權(quán)利要求
1.一種活塞往復(fù)直齒條推進凸輪回位式內(nèi)燃發(fā)動機，由機殼(1)，汽缸(2)，活塞(3)，進、排汽機構(gòu)(4)，燃料供給機構(gòu)，冷卻機構(gòu)，潤滑機構(gòu)，點火機構(gòu)，啟動機構(gòu)，慣性飛輪(5)構(gòu)成，其特征是活塞(3)直接或間接與直齒條(6)作用連接；活塞(3)作功時正作用直齒條(6)推動扇齒輪(7)和扇齒輪軸(8)帶動慣性飛輪(5)作旋轉(zhuǎn)運動；在慣性飛輪(5)的旋轉(zhuǎn)慣力作用下，回位凸輪(10)反作用直齒條(6)將活塞推回到原位，并完成排汽過程；在慣性飛輪(5)的旋轉(zhuǎn)慣力繼續(xù)作用下，扇齒輪(7)正作用直齒條(6)將活塞(5)拉出，并完成吸氣過程；再在慣性飛輪(5)的旋轉(zhuǎn)慣力繼續(xù)作用下，由回位凸輪(10)反作用直齒條(6)將活塞(5)推回到原位，并完成壓氣過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞往復(fù)直齒條推進凸輪回位式內(nèi)燃發(fā)動機，其特征是活塞(3)的軸心線可與直齒條(6)的軸心線重合設(shè)置，也可平行設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞往復(fù)直齒條推進凸輪回位式內(nèi)燃發(fā)動機，其特征是扇齒輪(7)的齒角在0-180度之間，慮去齒波的部分與直齒條靠近運動時互不接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞往復(fù)直齒條推進凸輪回位式內(nèi)燃發(fā)動機，其特征是該發(fā)動機不受汽缸數(shù)量的限制，可為單缸發(fā)動機，也可為多缸發(fā)動機；制作多缸機時只在扇齒輪軸(8)和回位凸輪軸(9)上串聯(lián)上多個相同作功機構(gòu)即可，各活塞可同時作功，也可分別作功。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞往復(fù)直齒條推進凸輪回位式內(nèi)燃發(fā)動機，其特征是該發(fā)動機可制作為四沖程發(fā)動機，也可制作成二沖程發(fā)動機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞往復(fù)直齒條推進凸輪回位式內(nèi)燃發(fā)動機，其特征是回位凸輪(10)的形狀為“豆號”形，其落差等于或大于扇齒輪(7)的有齒部的弧長。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞往復(fù)直齒條推進凸輪回位式內(nèi)燃發(fā)動機，其特征是回位凸輪腔(11)與扇齒輪腔(12)可以獨立設(shè)置，也可以連通設(shè)置。
全文摘要
一種活塞往復(fù)直齒條推進凸輪回位式內(nèi)燃發(fā)動機，其特征是活塞作功時正作用直齒條推動扇齒輪和扇齒輪軸帶動慣性飛輪作旋轉(zhuǎn)運動；在慣性飛輪旋轉(zhuǎn)慣力的作用下，回位凸輪反作用直齒條將活塞推回到原位并完成排汽過程；再在慣性飛輪旋轉(zhuǎn)慣力的作用下，由扇齒輪正作用直齒條將活塞拉出并完成吸氣過程；再在慣性飛輪旋轉(zhuǎn)慣力的作用下，回位凸輪反作用直齒條將活塞推回到原位并完成壓氣過程。該種發(fā)動機不受四個汽缸依次作功油缸液壓回位定式的影響，由回位凸輪機構(gòu)實現(xiàn)汽缸的工作循環(huán)?？芍谱鲉胃讬C，也可制作多缸機。這種發(fā)動機結(jié)構(gòu)較簡單，熱效率高，節(jié)能，耐用。可廣泛應(yīng)用于各種交通工具、發(fā)電設(shè)備等作動力使用。
文檔編號F02B75/40GK101092906SQ20071001539
公開日2007年12月26日 申請日期2007年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者王學(xué)章 申請人:王學(xué)章