專利名稱：無曲軸往復(fù)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種往復(fù)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明是對(duì)公知的曲軸連桿式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)而來。用曲軸連桿機(jī)構(gòu)將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)有徑向分力，動(dòng)力轉(zhuǎn)換效率低。當(dāng)摩擦力忽略不計(jì)的情況下，將力進(jìn)行分解可知?jiǎng)恿D(zhuǎn)換效率，活塞自上止點(diǎn)到下止點(diǎn)經(jīng)過連桿對(duì)曲軸產(chǎn)生的作用力，可以分解為徑向力和旋轉(zhuǎn)力，產(chǎn)生徑向力是無用功，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力是有用功，根據(jù)力的分解法可知，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力的大小等于曲柄自上止點(diǎn)開始的轉(zhuǎn)角正弦值，經(jīng)計(jì)算可得其平均值為0.635，即平均效率只有63.5％。這是以活塞的力是均勻的計(jì)算的結(jié)果，實(shí)際上活塞的作用力在整個(gè)行程中是不均勻的，隨著氣缸容積的增大而迅速減小，活塞的平均作用力為6－8千克力／平方厘米，但燃油的最大爆發(fā)壓力可達(dá)70－110千克力／平方厘米，出現(xiàn)在轉(zhuǎn)角為10－15附近，效率只有17.4′21.5％，所以效率遠(yuǎn)低于63.5％。
鑒于上述已有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的任務(wù)是設(shè)計(jì)一種動(dòng)力轉(zhuǎn)換時(shí)徑向分力小的高效率內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，但同時(shí)工作可靠性與使用壽命不低于已有技術(shù)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明主要采用齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)取代曲軸連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，來減少徑向分力。如附圖
所示，活塞(8)和齒條(6)聯(lián)成一體，用裝有單向傳動(dòng)齒輪的主軸(4)來代替已有技術(shù)的曲軸。這種裝置在做功行程中，齒條總量沿齒輪切線方向通行，自始至終徑向分力小。
連桿(7)、曲柄(9)及曲柄軸(10)等組成的曲柄連桿機(jī)構(gòu)是完成其它三個(gè)行程的。連桿的一頭與齒條鉸鏈，另一頭與曲柄鉸鏈，曲柄和曲柄軸緊固連接，曲柄和主軸在另一個(gè)傳動(dòng)箱中采用齒輪傳動(dòng)或鏈輪鏈條傳動(dòng)。曲柄軸上的齒輪或鏈輪也是單向性的，當(dāng)曲柄軸的轉(zhuǎn)速比主軸的轉(zhuǎn)速慢時(shí)，被驅(qū)動(dòng)著旋轉(zhuǎn)，比主軸的轉(zhuǎn)速快時(shí)，可輕易地超速旋轉(zhuǎn)，以免產(chǎn)生機(jī)械矛盾。
附圖為本發(fā)明所述的無曲軸往復(fù)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
單向傳動(dòng)鏈輪的結(jié)構(gòu)包括齒圈(1)、內(nèi)套(2)、滾子(3)、加壓彈簧(5)和檔圈(圖中未畫)，齒圈和內(nèi)套滑動(dòng)配合，滾子裝在內(nèi)套的特形槽里與齒圈接觸并有微小的間隙，這個(gè)特形槽的底面是一個(gè)從和滾子相切點(diǎn)開始向一端延伸逐漸與齒圈內(nèi)圓周表面接近的圓滑面，成為滾子的軌道。滾子在加壓彈簧的作用下始終與齒圈和內(nèi)套產(chǎn)生摩擦力，這樣當(dāng)齒圈相對(duì)于內(nèi)套朝軌道延伸方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾子被帶動(dòng)著一起滾動(dòng)，間隙逐漸縮小，壓力逐漸增大，產(chǎn)生足夠的摩擦力面?zhèn)鬟f扭矩，齒圈朝相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，摩擦力逐漸縮小而不能傳遞扭矩。
該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程如下活塞受膨脹氣體的推力作用而作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)齒條驅(qū)動(dòng)主軸上的齒輪齒圈旋轉(zhuǎn)，這時(shí)，單向齒輪可以傳遞扭矩，使動(dòng)力能傳遞到主軸上。齒條經(jīng)連桿對(duì)曲柄的作用時(shí)，比曲柄軸原來的速度快，在主軸動(dòng)力傳遞到曲柄軸具有單向性的情況下，曲柄軸超速旋轉(zhuǎn)，不致產(chǎn)生機(jī)械矛盾?；钊谐探K了時(shí)，曲柄成了主動(dòng)力，迫使齒條上升，完成排氣行程，吸氣行程和壓氣行程都是以曲柄為主動(dòng)力完成的。這樣當(dāng)燃燒室的燃燒條件充足時(shí)就可周而復(fù)始地連續(xù)工作。
附圖與上所述為單缸四行程的實(shí)施例，該類內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)需要主軸分出一定的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)曲柄旋轉(zhuǎn)，才能達(dá)到周而復(fù)始的工作要求。如果是多缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，一缸的作功行程可以完成另一缸壓縮行程，曲柄連桿機(jī)構(gòu)只起限位作用，結(jié)構(gòu)相對(duì)地簡化了。
本發(fā)明的無曲軸往復(fù)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的其它結(jié)構(gòu)，如配氣機(jī)構(gòu)，供給系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，起動(dòng)裝置及電氣設(shè)備等均采用已有技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，只有尺寸的改動(dòng)。如齒條的下部裝一個(gè)喇叭口的激發(fā)器，當(dāng)齒條迅速下行時(shí)，潤滑油從喇叭口向上濺、潤滑上部各構(gòu)件。以單缸為例，機(jī)身尾部的齒輪箱有三個(gè)軸主軸(裝調(diào)速器和主動(dòng)鏈輪等)，曲柄軸(裝從動(dòng)單向鏈輪和主動(dòng)齒輪等)和凸輪軸(通用件)，活塞可以做得短些，機(jī)體形狀和位置的改變，等等。
這種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)與已有技術(shù)的曲柄連桿傳動(dòng)往復(fù)活塞內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)相比，具有以下特點(diǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)換效率可以提高36.5％以上，已有技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)的效率在25－40％左右。所以機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率可以提高一倍以上。當(dāng)產(chǎn)生最大爆發(fā)壓力時(shí)，活塞下降的速度快，能夠減少受力機(jī)件的機(jī)構(gòu)負(fù)荷及爆震現(xiàn)象，加上無分力，最大爆發(fā)力都成為有用功，輸出的動(dòng)力大，無分力，可以適應(yīng)低速運(yùn)轉(zhuǎn)和長時(shí)期超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，效率提高一倍以上，這就使同樣大的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力增加一倍以上。
權(quán)利要求1.無曲軸往復(fù)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的活塞(8)、主軸(4)、曲柄軸(10)，其特征在于活塞(8)與齒條(6)聯(lián)接，齒條與主軸(4)上的單向傳動(dòng)齒輪嚙合，與連桿(7)鉸鏈，連桿(7)與曲柄(9)組成曲柄連桿機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于齒輪具有滑動(dòng)配合的齒圈(1)和內(nèi)套(2)，內(nèi)套加工的特形槽中裝有滾子(3)，使齒圈相對(duì)于內(nèi)套正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾子被逐漸壓緊傳遞動(dòng)力，往相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾子被逐漸放松而空轉(zhuǎn)。
專利摘要本實(shí)用新型是對(duì)公知的內(nèi)燃機(jī)的改進(jìn)而來，用齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)代替了曲柄連桿機(jī)構(gòu)。用齒條代替連桿、與主傳動(dòng)軸上的單向傳動(dòng)齒輪嚙合，構(gòu)成了該機(jī)傳動(dòng)的核心部分。采用這種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)鉸已有技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力可以提高一倍以上，還可以減輕主要構(gòu)件的機(jī)械負(fù)荷和避免爆震現(xiàn)象。
文檔編號(hào)F02B75/32GK2108805SQ9121262
公開日1992年7月1日 申請(qǐng)日期1991年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月30日
發(fā)明者李恒權(quán) 申請(qǐng)人:李恒權(quán)