一種串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構及具有其的發(fā)動機的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構，包括動力軸和副軸，動力軸和副軸之間至少設置有兩個氣缸活塞桿，氣缸活塞桿同一端的端頭上設置有氣缸活塞；每個氣缸活塞桿的一側嚙合有一個主齒輪，主齒輪通過單向離合器與動力軸套設，單向離合器的結合方向相同；每個氣缸活塞桿的另一側通過導向機構與副軸轉動連接；相鄰兩個主齒輪通過反向傳動機構傳動連接。當其中一個氣缸活塞桿做功時，對應的主齒輪轉動，單向離合器的結合方向相同時，與動力軸對應的主齒輪通過單向離合器使動力軸轉動輸出動力；同時，通過相鄰兩個主齒輪通過反向傳動機構，實現了氣缸活塞桿沖程所需動力的傳遞和換向；該傳動機構屬于自由活塞式，所以具備可變壓縮比功能。
【專利說明】
一種串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構及具有其的發(fā)動機
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機技術領域，特別是一種串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構及具有其的發(fā)動機。同時具備可調壓縮比功能。
【背景技術】
[0002]常見的發(fā)動機都是將燃料和空氣混合，在其氣缸內燃燒，釋放出的熱能使氣缸內產生高溫高壓的燃氣。燃氣膨脹推動活塞作功，再通過曲柄連桿機構將機械功輸出，驅動從動機械工作。
[0003]采用曲軸連桿機構也成為一動力傳輸的經典結構；但是此機構還是存在諸多缺點。機械傳動效率低:氣體作用在活塞上面的力通過連桿傳遞給曲軸，在曲軸與連桿的連接位置產生了兩個分力。其中一個與曲軸圓周方向相切，形成使曲軸旋轉的驅動力做有用功，另一個分力指向曲軸回轉中心，此力做無用功，且當活塞在上止點位置附近時該分力最大，基本等于汽缸爆發(fā)壓力，此時汽缸爆發(fā)壓力也為最大值。即做有用功的力最小時氣體壓力做大，做有用功的力增加到最大時氣體壓力已經降到峰值的一半以下了。振動問題:采用曲軸連桿機構的內燃機運轉時，活塞做直線往復運動，具有往復慣性力；曲軸做旋轉運動，具有旋轉慣性力。在整個運動件系統(tǒng)中往復慣性力與旋轉慣性力合成后，會產生一個合力，該合力隨著曲軸轉角的變化，合力的方向也不相同，造成內燃機的振動。
[0004]壓縮比決定了汽油機壓縮混合氣的壓力，汽油的燃燒特性導致了汽油發(fā)動機的混和氣壓力不能太高。如果氣缸內的壓力超過了臨界值，汽油就會因為壓縮而在點火之前被點燃，這種現象被稱為爆燃，并產生爆震，會對發(fā)動機帶來很大的傷害。對于現在廣泛應用的增壓發(fā)動機，當渦輪增壓介入以后，燃燒室的溫度和壓力會大幅度升高，如果這個值過高，爆震就不可避免。這會對發(fā)動機造出巨大傷害，同時也會影響動力輸出。所以，固定壓縮比的渦輪增壓和機械增壓發(fā)動機只能把壓縮比設計得比普通自然吸氣發(fā)動機低一些。但是這種過低的壓縮比設計，又會導致發(fā)動機在增壓器(特別是渦輪增壓)沒有完全介入時(也就是說，發(fā)動機在低轉速時)，燃燒效率非常低，能產生的動力要比普通自然吸氣發(fā)動機所產生的動力要少的多。這個矛盾是促使設計師開發(fā)可變壓縮比發(fā)動機的重要原因。
[0005]另外，這種技術可以讓發(fā)動機在燃油適應性方面擁有巨大的優(yōu)勢?，F在的主流發(fā)動機的壓縮比普遍設計在10:1以上，以獲得更好的動力輸出和燃油經濟性。但是高壓縮比的發(fā)動機需要使用較高標號的燃油，這種要求會降低汽車在偏遠地方的適應性，影響到車輛的銷售。
[0006]可變壓縮比在柴油機上的應用:柴油機為了確保起動性，而采用高壓縮比但是在起動以后就不需要高壓縮比。在這種場合，可變壓縮比是有效的方法，或許使柴油機成為與汽油機一樣的具有輕量化特點的發(fā)動機。
[0007]在自然吸氣式發(fā)動機中可考慮按照負荷要求調節(jié)壓縮比。這是在低負荷時提高壓縮比，在高負荷時降低壓縮比的方法。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明提供一種串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構及具有其的發(fā)動機，以解決上述傳動效率低和發(fā)動機振動以及可調壓縮比的技術問題。
[0009]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構，包括動力軸和副軸，所述動力軸和所述副軸相互平行設置，所述動力軸和所述副軸之間至少設置有兩個氣缸活塞桿，所述氣缸活塞桿同一端的端頭上設置有氣缸活塞;所述每個氣缸活塞桿的一側嚙合有一個主齒輪，所述主齒輪通過單向離合器與所述動力軸套設，所述單向離合器的結合方向相同；所述每個氣缸活塞桿的另一側通過導向機構與所述副軸轉動連接;所述相鄰兩個主齒輪通過反向傳動機構傳動連接，和/或，所述相鄰兩個導向機構通過反向傳動機構傳動連接。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:當其中一個氣缸活塞桿做功時，對應的主齒輪轉動，當與動力軸對應的主齒輪和單向離合器的結合方向相同時，與動力軸對應的主齒輪通過單向離合器使動力軸轉動輸出動力；同時，通過相鄰兩個主齒輪通過反向傳動機構，實現了氣缸活塞桿沖程所需動力的傳遞和換向；利用齒條齒輪將往復直線運動轉換為間歇圓周運動，并利用超越程離合器的分度原理形成持續(xù)的旋轉運動。
[0011]本發(fā)明的發(fā)動機傳動機構不使用曲軸，傳動效率超過曲軸傳動的發(fā)動機10%?15%，并且振動低;發(fā)動機的傳動機構不需要慣性飛輪，減少了重量和體積并降低了怠速，同時機構操控響應更靈敏;不會產生活塞側向力摩擦，并且可立式或臥式安裝;可以很方便地調整發(fā)動機重心、氣動布局及與變速器配合進行橫、縱、中、后置布局;各個零部件加工簡單成本低，齒輪箱精度和剛性高，維修簡單。
[0012]進一步，所述導向機構為副齒輪，所述副齒輪與氣缸活塞桿的另一側嚙合傳動連接。
[0013]采用上述進一步方案的有益效果是:導向機構為齒輪結構，傳動效果好，穩(wěn)定性尚O
[0014]進一步，所述氣缸活塞桿另一端的端頭上也設置有氣缸活塞，所述副齒輪通過單向離合器與所述副軸套設，所述動力軸的一端套設有與其固定連接的被動傳動齒輪，所述副軸的一端套設有與其固定連接的主動傳動齒輪，所述被動傳動齒輪和所述主動傳動齒輪通過同向傳動機構傳動連接。
[0015]采用上述進一步方案的有益效果是:在動力軸另一側的氣缸活塞桿的端頭上也設置有氣缸活塞，通過被動傳動齒輪和主動傳動齒輪通過同向傳動機構傳動連接；當氣缸活塞桿向動力軸另一側運動時，副齒輪通過單向離合器的作用帶動副軸轉動，副軸通過主動傳動齒輪及同向傳動機構帶動被動傳動齒輪轉動，最后被動傳動齒輪轉帶動動力軸的轉動，實現了對置活塞發(fā)動機傳動機構的工作。
[0016]進一步，所述反向傳動機構和所述同向傳動機構為鏈傳動機構或者齒輪副傳動機構。
[0017]采用上述進一步方案的有益效果是:鏈傳動機構無彈性滑動和打滑現象，平均傳動比準確，工作可靠，效率高;齒輪副傳動機構傳動比較準確，效率高，結構緊湊，壽命長。
[0018]進一步，所述反向傳動機構包括設置在所述主齒輪兩端或所述導向機構兩端的端面齒和中間齒輪，所述端面齒和所述中間齒輪嚙合傳動連接。
[0019]采用上述進一步方案的有益效果是:通過端面齒和中間齒輪實現了相鄰主齒輪之間和相鄰導向機構之間的反向傳動，結構簡單可靠。
[0020]進一步，所述中間齒輪為錐齒輪。
[0021 ]采用上述進一步方案的有益效果是:錐齒輪具有高負荷承載力，降噪和減震等特點，制作簡單，傳動可靠。
[0022]進一步，所述錐齒輪的齒形為曲線齒、斜齒或直齒。
[0023]采用上述進一步方案的有益效果是:曲線齒具有重疊系數大、承載能力強、傳動比高、傳動平穩(wěn)、噪聲小等特點;斜齒的沖擊和噪音比較小，傳動比較平穩(wěn);直齒的加工比較簡單且不產生軸向力。
[0024]進一步，所述氣缸活塞桿通過人字齒、斜齒或直齒與所述主齒輪嚙合傳動連接。
[0025]采用上述進一步方案的有益效果是:人字齒具有重疊系數大、承載能力強、傳動比高、傳動平穩(wěn)、噪聲小、不產生軸向力等特點；斜齒的沖擊和噪音比較小，傳動比較平穩(wěn);直齒的加工比較簡單且不產生軸向力。
[0026]進一步，所述至少一個主齒輪的端面上設置有活塞位置傳感器。
[0027]采用上述進一步方案的有益效果是:通過在主齒輪的端面上設置位置傳感器，由于齒輪齒條是嚙合關系，之間不會產生位移，在主齒輪端面上設置活塞位置傳感器可準確獲取當前活塞位置并通過計算獲得其他活塞的準確位置。
[0028]本發(fā)明還提供一種發(fā)動機，包括氣缸和壓縮比調節(jié)裝置，還包括上述的串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構，所述氣缸活塞設置在所述氣缸內，所述壓縮比調節(jié)裝置控制所述氣缸活塞桿工作。
[0029]本發(fā)明發(fā)動機的有益效果是:通過在主動鏈輪上設置壓縮比調節(jié)器，通過控制發(fā)動機活塞桿的起始和終止位置，實現發(fā)動機的壓縮比可調，適合多元燃料驅動、提高發(fā)動機熱效率并改善發(fā)動機燃油經濟性、降低排放、提高運行穩(wěn)定性、匹配廢氣渦輪增壓等諸多優(yōu)點。
[0030]壓縮比調節(jié)器有兩種方案:第一種為利用具有進、排氣獨立調節(jié)VVT，即DIPS，修改ECU程序，通過活塞位置傳感器的信號調整進/排氣門的提前或延遲開關，進而控制改變活塞齒條桿的行程位置從而達到調節(jié)發(fā)動機壓縮比的目的。第二種方案是在動力軸主動鏈輪內增設壓縮比調節(jié)器，該調節(jié)器原理同相位控制器，E⑶獲得活塞位置傳感器的信號后計算輸出控制信號到OVC閥進而控制壓縮比調節(jié)器，控制主動鏈輪相對動力軸旋轉進而控制進/排氣門的提前或延遲開關，進而控制改變活塞齒條桿的行程位置從而達到調節(jié)發(fā)動機壓縮比的目的。
[0031]同時，本發(fā)明的傳動機構還具備可變壓縮比功能，包括活塞位置傳感器和壓縮比調節(jié)器?；钊恢脗鞲衅魑挥谥鼾X輪端面，而壓縮比調節(jié)器位于動力軸上的主動鏈輪內或利用修改ECU程序的進、排氣獨立調節(jié)的VVT裝置。
[0032]發(fā)動機傳動機構不使用曲軸，傳動效率超過曲軸傳動的發(fā)動機10%?15%，并且振動低;減少了重量和體積并降低了怠速，機構操控響應更靈敏;可立式或臥式安裝。而發(fā)動機的壓縮比可調則具備適合多元燃料驅動、提高發(fā)動機熱效率并改善發(fā)動機燃油經濟性、降低排放、提高運行穩(wěn)定性、匹配廢氣渦輪增壓、可以在保證動力的前提下，讓發(fā)動機排量進一步減少，讓結構變得更小、重量更輕，更利于汽車突破現如今的發(fā)動機體積限制等諸多優(yōu)點。
【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明實施例一結構圖，
[0034]圖2是圖1中A-A方向剖視圖，
[0035]圖3是本發(fā)明實施例二結構圖，
[0036]圖4是圖3中B-B方向剖視圖，
[0037]圖5是本發(fā)明實施例三結構圖，
[0038]圖6是本發(fā)明實施例四結構圖，
[0039]圖7是本發(fā)明實施例五結構圖，
[0040]圖8是圖5中C-C方向剖視圖，
[0041 ]圖9是本發(fā)明實施例中位置傳感器的結構圖。
[0042]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0043]01、動力軸，02、副軸，031、第一氣缸活塞桿，032、第二氣缸活塞桿，033、第三氣缸活塞桿，034、第四氣缸活塞桿，035、第五氣缸活塞桿，036、第六氣缸活塞桿，041、第一氣缸活塞，042、第二氣缸活塞，051、第一主齒輪，052、第二主齒輪，053、第三主齒輪，054、第四主齒輪，055、第五主齒輪，056、第六主齒輪，061、第一單向離合器，062、第二單向離合器，063、第三單向離合器，064、第四單向離合器，065、第五單向離合器，066、第六單向離合器，071、第一導向機構，072、第二導向機構，073、第三導向機構，074、第四導向機構，075、第五導向機構，076、第六導向機構，08、被動傳動齒輪，09、主動傳動齒輪，10、同向傳動機構，111、第一中間齒輪，112、第二中間齒輪，113、第三中間齒輪，114、第四中間齒輪，115、第五中間齒輪，116、第六中間齒輪，121、光電盤，122、下止點透光孔，123、緊急保護透光孔，124、光電發(fā)射器，125、光電接收器，13、壓縮比調節(jié)器。
【具體實施方式】
[0044]下面結合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步的說明。
[0045]本發(fā)明實施例一結構圖參見圖1和圖2，串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構，包括動力軸01和副軸02，動力軸01和副軸02相互平行設置，動力軸01和副軸02之間至少設置有三個氣缸活塞桿，包括第一氣缸活塞桿031、第二氣缸活塞桿032和第三氣缸活塞桿033;三個氣缸活塞桿同一端，即圖示的左端的端頭上設置有氣缸活塞，第一氣缸活塞桿031左端的端頭上設置有第一氣缸活塞041，第二氣缸活塞桿032上設置有第二氣缸活塞042;每個氣缸活塞桿的一側嗤合有一個主齒輪，第一氣缸活塞桿031與第一主齒輪051嗤合，第二氣缸活塞桿032與第二主齒輪052嚙合，第三氣缸活塞桿033與第三主齒輪053嚙合;每個主齒輪通過單向離合器與動力軸01套設，即第一主齒輪051通過第一單向離合器061與動力軸01套設，SP第二主齒輪052通過第二單向離合器062與動力軸01套設，即第三主齒輪053通過第三單向離合器063與動力軸OI套設，的結合方向相同；三氣缸活塞桿的另一側通過導向機構與副軸02轉動連接，導向機構為副齒輪，副齒輪與氣缸活塞桿的另一側嚙合傳動連接，即第一氣缸活塞桿031通過第一導向機構071與副軸02轉動連接，第二氣缸活塞桿032通過第二導向機構072與副軸02轉動連接，第三氣缸活塞桿033通過第三導向機構073與副軸02轉動連接;相鄰兩個主齒輪通過反向傳動機構傳動連接，反向傳動機構包括設置在主齒輪兩端或導向機構兩端的端面齒和中間齒輪，端面齒和中間齒輪嚙合傳動連接，即第一主齒輪051通過第一中間齒輪111和第二主齒輪052反向傳動連接，即第二主齒輪052通過第二中間齒輪112和第三主齒輪053反向傳動連接。
[0046]本實施例發(fā)動機傳動機構的工作過程為:
[0047]第一活塞對應的氣缸動力傳遞鏈:第一氣缸活塞桿031—第一主齒輪051—第一單向離合器061—動力軸01;同時，通過第一主齒輪051右邊的端面齒輪—第一中間齒輪111 —第二主齒輪052左邊的端面齒輪—第二氣缸活塞桿032，進行吸氣沖程;再通過第二主齒輪052右邊的端面齒輪—第二中間齒輪112—第三主齒輪053左邊的端面齒輪—第三氣缸活塞桿033，進行排氣沖程。
[0048]第二活塞對應的氣缸動力傳遞鏈:第二氣缸活塞桿032—第二主齒輪052—第二單向離合器062—動力軸01;同時，通過第二主齒輪052左邊的端面齒輪—第一中間齒輪111 —第一主齒輪051左邊的端面齒輪—第一氣缸活塞桿031，進行排氣沖程;再通過第二主齒輪052右邊的端面齒輪—第二中間齒輪112—第三主齒輪053左邊的端面齒輪—第三氣缸活塞桿033，進行壓縮沖程。
[0049]第三活塞對應的氣缸動力傳遞鏈:第三氣缸活塞桿033—第三主齒輪053—第三單向離合器063—動力軸OI;同時，通過第三主齒輪053左邊的端面齒輪—第二中間齒輪112—第二主齒輪052右邊的端面齒輪—第二氣缸活塞桿032，進行排氣沖程;再通過第二主齒輪052左邊的端面齒輪—第一中間齒輪111—第一主齒輪051右邊的端面齒輪—第一氣缸活塞桿031，進行壓縮沖程。
[0050]本發(fā)明實施例二結構圖參見圖3和圖4，與實施例一相比，其區(qū)別在于，在第三主齒輪053的右側，通過第三中間齒輪113嚙合傳動連接第四氣缸活塞桿034，同時，第四氣缸活塞桿034通過第四導向機構074與副軸02轉動連接;還包括壓縮比調節(jié)器13，壓縮比調節(jié)器13與位置傳感器連接，并控制氣缸活塞缸桿工作。
[0051 ]本實施例發(fā)動機傳動機構的工作過程中第四活塞對應的氣缸動力傳遞鏈:第四氣缸活塞桿034—第四主齒輪054—第四單向離合器064—動力軸01;同時，通過第四主齒輪054左邊的端面齒輪—第三中間齒輪113—第三主齒輪053右邊的端面齒輪—第三氣缸活塞桿033，進行排氣沖程;再通過第二主齒輪053左邊的端面齒輪—第二中間齒輪112—第二主齒輪052右邊的端面齒輪—第二氣缸活塞桿032，進行壓縮沖程;通過第二主齒輪052左邊的端面齒輪—第一中間齒輪111—第一主齒輪051左邊的端面齒輪—第一氣缸活塞桿031，進行排氣沖程。
[0052]其他三個活塞對應的氣缸動力傳遞鏈與實施例一相比，只是對應地增加了第三中間齒輪113和第四主動輪之間的嚙合傳動。
[0053]通過在主動鏈輪上設置壓縮比調節(jié)器，通過控制發(fā)動機活塞桿的起始和終止位置，實現發(fā)動機的壓縮比可調，適合多元燃料驅動、提高發(fā)動機熱效率并改善發(fā)動機燃油經濟性、降低排放、提高運行穩(wěn)定性、匹配廢氣渦輪增壓等諸多優(yōu)點。
[0054]壓縮比調節(jié)器有兩種方案:第一種為利用具有進、排氣獨立調節(jié)VVTJP DIPS，修改ECU程序，通過活塞位置傳感器的信號調整進/排氣門的提前或延遲開關，進而控制改變活塞齒條桿的行程位置從而達到調節(jié)發(fā)動機壓縮比的目的。第二種方案是在動力軸主動鏈輪內增設壓縮比調節(jié)器，該調節(jié)器原理同相位控制器，ECU獲得活塞位置傳感器的信號后計算輸出控制信號到OVC閥進而控制壓縮比調節(jié)器，控制主動鏈輪相對動力軸旋轉進而控制進/排氣門的提前或延遲開關，進而控制改變活塞齒條桿的行程位置從而達到調節(jié)發(fā)動機壓縮比的目的。
[0055]本發(fā)明的傳動機構還具備可變壓縮比功能，包括活塞位置傳感器和壓縮比調節(jié)器。活塞位置傳感器位于主齒輪端面，而壓縮比調節(jié)器位于副軸上的主動鏈輪內或利用修改ECU程序的進、排氣獨立調節(jié)的VVT裝置。發(fā)動機的壓縮比可調則具備適合多元燃料驅動、提高發(fā)動機熱效率并改善發(fā)動機燃油經濟性、降低排放、提高運行穩(wěn)定性、匹配廢氣渦輪增壓、可以在保證動力的前提下，讓發(fā)動機排量進一步減少，讓結構變得更小、重量更輕，更利于汽車突破現如今的發(fā)動機體積限制等諸多優(yōu)點。
[0056]本發(fā)明實施例三結構圖參見圖5，與實施例二相比，其區(qū)別在于，在第四主齒輪054的右側，通過第四中間齒輪114嚙合傳動連接第五氣缸活塞桿035，同時，第五氣缸活塞桿035通過第五導向機構075與副軸02轉動連接。
[0057]本實施例發(fā)動機傳動機構的工作過程中第五活塞對應的氣缸動力傳遞鏈:第五氣缸活塞桿035—第五主齒輪055—第五單向離合器065—動力軸01;同時，通過第五主齒輪055左邊的端面齒輪—第四中間齒輪114—第四主齒輪054右邊的端面齒輪—第四氣缸活塞桿034，進行排氣沖程;再通過第四主齒輪054左邊的端面齒輪—第三中間齒輪113—第三主齒輪053右邊的端面齒輪—第三氣缸活塞桿033，進行壓縮沖程;通過第三主齒輪053左邊的端面齒輪—第二中間齒輪112—第二主齒輪052左邊的端面齒輪—第二氣缸活塞桿032，進行排氣沖程;通過第二主齒輪052左邊的端面齒輪—第一中間齒輪111—第一主齒輪051左邊的端面齒輪—第一氣缸活塞桿031，進行壓縮沖程。
[0058]本發(fā)明實施例四結構圖參見圖6，與實施例三相比，其區(qū)別在于，在第五主齒輪055的右側，通過第五中間齒輪115嗤合傳動連接第六氣缸活塞桿036，同時，第六氣缸活塞桿036通過第六導向機構076與副軸02轉動連接。
[0059]本實施例發(fā)動機傳動機構的工作過程中第六活塞對應的氣缸動力傳遞鏈:第六氣缸活塞桿036—第六主齒輪056—第六單向離合器066—動力軸01;同時，通過第六主齒輪056左邊的端面齒輪—第五中間齒輪115—第五主齒輪055右邊的端面齒輪—第五氣缸活塞桿035，進行排氣沖程;再通過第五主齒輪055左邊的端面齒輪—第四中間齒輪114—第四主齒輪054右邊的端面齒輪—第四氣缸活塞桿034，進行壓縮沖程;通過第四主齒輪054左邊的端面齒輪—第三中間齒輪113—第三主齒輪053左邊的端面齒輪—第三氣缸活塞桿033，進行排氣沖程;通過第三主齒輪053左邊的端面齒輪—第二中間齒輪112—第二主齒輪052左邊的端面齒輪—第二氣缸活塞桿032，進行壓縮沖程;通過第二主齒輪052左邊的端面齒輪—第一中間齒輪111—第一主齒輪051左邊的端面齒輪—第一氣缸活塞桿031，進行排氣沖程。
[0060]本發(fā)明實施例五結構圖參見圖7，與實施例一相比，其區(qū)別在于，沒有設置第三氣缸活塞及與其對應的第三主齒輪053、第三副齒輪和第三單向離合器063;在動力軸01另一側的氣缸活塞桿的端頭上也設置有氣缸活塞，即在第一氣缸活塞桿031的另一端設有第七氣缸活塞，在第二氣缸活塞桿032的另一端設有第八氣缸活塞;副齒輪通過單向離合器與副軸02套設，即第一副齒輪通過第七單向離合器與副軸02套設，第二副齒輪通過第八單向離合器與副軸02套設;第一副齒輪和第二副齒輪通過第六中間齒輪116反向傳動連接，動力軸01的一端套設有與其固定連接的被動傳動齒輪08，副軸02的一端套設有與其固定連接的主動傳動齒輪09，被動傳動齒輪08和主動傳動齒輪09通過同向傳動機構10傳動連接；同向傳動機構10為齒輪。
[0061 ] 第一活塞對應的氣缸動力傳遞鏈:第一氣缸活塞桿031—第一主齒輪051—第一單向離合器061—動力軸01;同時，通過第一主齒輪051右邊的端面齒輪—第一中間齒輪111—第二主齒輪052左邊的端面齒輪—第二氣缸活塞桿032，進行吸氣沖程。
[0062]第二活塞對應的氣缸動力傳遞鏈:第二氣缸活塞桿032—第二主齒輪052—第二單向離合器062—動力軸01;同時，通過第二主齒輪052左邊的端面齒輪—第一中間齒輪111 —第一主齒輪051左邊的端面齒輪—第一氣缸活塞桿031，進行排氣沖程。
[0063]第七活塞對應的氣缸動力傳遞鏈:第一氣缸活塞桿031—第一副齒輪—第七單向離合器—副軸02—主動傳動齒輪09—同向傳動機構10—被動傳動齒輪08—動力軸01;同時，通過第一副齒輪右邊的端面齒輪—第六中間齒輪116—第二副齒輪左邊的端面齒輪—第二氣缸活塞桿032，進行吸氣沖程。
[0064]第八活塞對應的氣缸動力傳遞鏈:第二氣缸活塞桿032—第二副齒輪—第八單向離合器—副軸02—主動傳動齒輪09—同向傳動機構10—被動傳動齒輪08—動力軸01;同時，通過第二副齒輪左邊的端面齒輪—第六中間齒輪116—第一副齒輪右邊的端面齒輪—第一氣缸活塞桿031，進行吸氣沖程。
[0065]在上述實施例中，錐齒輪的齒形為曲線齒，氣缸活塞桿通過人字齒、主齒輪嚙合傳動連接。
[0066]曲線齒具有重疊系數大、承載能力強、傳動比高、傳動平穩(wěn)、噪聲小等特點；人字齒具有重合度高，軸向載荷小，承載能力高，工作平穩(wěn)的特點。
[0067]在具體實施例中，錐齒輪的齒條和氣缸活塞桿通上也可以設置為斜齒或直齒;斜齒的沖擊和噪音比較小，傳動比較平穩(wěn);直齒的加工比較簡單且不產生軸向力。
[0068]在上述實施例中，其中一個主齒輪的端面上設置有位置傳感器，置傳感器為光電傳感器，由于氣缸活塞缸桿和主齒輪是嚙合關系，主齒輪之間都是嚙合關系，所以確定了一個主齒輪位置即可計算出所有活塞齒條桿的位置。
[0069]位置傳感器的具體結構圖參見圖9，位置傳感器設置在第一主齒輪051的端面，以最低壓縮比為上下止點透光孔122位置(光電盤12190°扇形分布的透光孔)，當光電盤121旋轉到下止點透光孔122時，光電接收器125接收到光電發(fā)射器124的光源并傳輸給ECU，E⑶接受到信號后計算各個汽缸的的控制程序并輸出各缸對應的點火、噴油、氣門及控制機構(DIPS或壓縮比調節(jié)器)的控制信號進行控制(達到下止點時，ECU控制壓縮沖程汽缸點火做功)。注意，活塞位置傳感器有速度檢測功能，根據測出的主軸速度給出慣性系數進行上述的控制和修正。上止點同理。
[0070]如果需要調整壓縮比，ECU根據各類傳感器的反饋信號計算決定調節(jié)到多少壓縮比，并給出延遲時間后輸出控制信號到對應執(zhí)行機構。例如壓縮比從7調整到10，ECU給出I毫秒的延遲信號，那么活塞位置傳感器的光電盤121透光孔越過后I毫秒才輸出控制信號，此時活塞上下止點就越過壓縮比7的位置達到10的位置，完成壓縮比的調整。
[0071]實現常規(guī)氣門機構的延遲或提前開啟/關閉的控制方法類似連續(xù)可變氣門正時系統(tǒng)VVT，只不過這套機構是放置在輸出軸的鏈輪內，如圖3，圖4所示的壓縮比調節(jié)器13。
[0072]因為無止點，所以該機構需要完備的保護機制。一般方法為空氣彈簧，而本設計因為具有發(fā)電和壓氣機功能，所以設置了電磁和空氣彈簧雙重保護。
[0073]當光電盤121轉動到緊急保護透光孔123位置后，ECU執(zhí)行發(fā)動機保護程序，輸出緊急停機信號控制各個汽缸的氣門、壓氣機開啟電磁閥、關閉緊急停機電磁氣閥并控制直線發(fā)電機反向運行。
[0074]如果使用電控氣門，還可以利用缸內氣體進行發(fā)動機制動，即關閉壓縮和排氣沖程的進排氣門也可以實現發(fā)動機活塞制動。
[0075]在具體實施例中，還可以采用多個透光孔的方式進行多級控制。
[0076]另外，置傳感器也可以使用霍爾元件進行控制，控制原理同光電傳感器一樣。
[0077]本發(fā)明還提供一種發(fā)動機，包括氣缸和控制裝置，還包括上述的串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構，氣缸活塞設置在氣缸內，控制裝置控制氣缸活塞桿工作。
[0078]由于發(fā)動機中設置有上述傳動機構，當傳動機構中一個氣缸活塞桿做功時，對應的主齒輪轉動，當與動力軸01對應的主齒輪和單向離合器的結合方向相同時，與動力軸01對應的主齒輪通過單向離合器使動力軸01轉動輸出動力；同時，通過相鄰兩個主齒輪通過反向傳動機構，實現了氣缸活塞桿沖程所需動力的傳遞和換向。
[0079]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“長度”、“寬度”、“上”、“下”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0080]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。
[0081]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0082]以上對本發(fā)明的串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構及具有其的發(fā)動機進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述。以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【主權項】
1.一種串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構，其特征在于，包括動力軸和副軸，所述動力軸和所述副軸相互平行設置，所述動力軸和所述副軸之間至少設置有兩個氣缸活塞桿，所述氣缸活塞桿同一端的端頭上設置有氣缸活塞;所述每個氣缸活塞桿的一側嚙合有一個主齒輪，所述主齒輪通過單向離合器與所述動力軸套設，所述單向離合器的結合方向相同；所述每個氣缸活塞桿的另一側通過導向機構與所述副軸轉動連接;所述相鄰兩個主齒輪通過反向傳動機構傳動連接，和/或，所述相鄰兩個導向機構通過反向傳動機構傳動連接。2.根據權利要求1所述的串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構，其特征在于，所述導向機構為副齒輪，所述副齒輪與氣缸活塞桿的另一側嚙合傳動連接。3.根據權利要求2所述的串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構，其特征在于，所述氣缸活塞桿另一端的端頭上也設置有氣缸活塞，所述副齒輪通過單向離合器與所述副軸套設，所述動力軸的一端套設有與其固定連接的被動傳動齒輪，所述副軸的一端套設有與其固定連接的主動傳動齒輪，所述被動傳動齒輪和所述主動傳動齒輪通過同向傳動機構傳動連接。4.根據權利要求3所述的串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構，其特征在于，所述反向傳動機構和所述同向傳動機構為鏈傳動機構或者齒輪副傳動機構。5.根據權利要求1至4任一項所述的串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構，其特征在于，所述反向傳動機構包括設置在所述主齒輪兩端或所述導向機構兩端的端面齒和中間齒輪，所述端面齒和所述中間齒輪嚙合傳動連接。6.根據權利要求5所述的串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構，其特征在于，所述中間齒輪為錐齒輪。7.根據權利要求6所述的串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構，其特征在于，所述錐齒輪的齒形為曲線齒、斜齒或直齒。8.根據權利要求1至4任一項所述的串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構，其特征在于，所述氣缸活塞桿通過人字齒、斜齒或直齒與所述主齒輪嚙合傳動連接。9.根據權利要求1至4任一項所述的串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構，其特征在于，所述至少一個主齒輪的端面上設置有位置傳感器。10.—種發(fā)動機，包括氣缸和壓縮比調節(jié)裝置，其特征在于，還包括權利要求1至9任一項所述的串聯無曲軸發(fā)動機傳動機構，所述氣缸活塞設置在所述氣缸內，所述壓縮比調節(jié)裝置控制所述氣缸活塞桿工作。
【文檔編號】F02B75/32GK106065813SQ201610567534
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年7月18日
【發(fā)明人】朱曉明
【申請人】朱曉明