專利名稱：齒條齒輪棘輪傳動(dòng)電控氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用齒條、齒輪和棘輪組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，用電磁鐵和計(jì)算機(jī)組成的電控裝置控制氣門開關(guān)的新型發(fā)動(dòng)機(jī)。屬于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的內(nèi)燃機(jī)，包括汽油機(jī)和柴油機(jī)，都是用曲軸連桿機(jī)構(gòu)，將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的。我在實(shí)用新型專利《無曲軸連桿發(fā)動(dòng)機(jī)》(專利號(hào)ZL94202320.X)中，提供了一種用固定在兩個(gè)對(duì)置活塞之間連桿上的撥軸，插入主軸表面上封閉的空間曲線槽中，通過活塞帶動(dòng)撥軸在主軸表面上封閉的空間曲線槽中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，撥軸對(duì)主軸的切向分力使主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)橹鬏S表面上封閉的空間曲線槽形狀復(fù)雜，需用數(shù)控銑床和數(shù)控磨床加工，制造成本高。撥軸與空間曲線槽相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度高，難以實(shí)現(xiàn)充分的潤滑，發(fā)動(dòng)機(jī)壽命低。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是要提供一種用齒條、齒輪和棘輪組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，用電磁鐵和計(jì)算機(jī)組成的電控裝置控制氣門開關(guān)的新型發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)比現(xiàn)有曲軸連桿發(fā)動(dòng)機(jī)，和我以前申報(bào)專利的<無曲軸連桿發(fā)動(dòng)機(jī)>結(jié)構(gòu)更簡單，性能更優(yōu)越。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體中設(shè)置至少兩組具有同一軸線的氣缸。這兩組氣缸的軸線相互平行，且在同一平面內(nèi)。兩個(gè)與氣缸相配合的活塞，通過一根帶齒條的連桿連接在一起，形成一個(gè)活塞組。兩個(gè)活塞組的連桿齒條的齒面相互對(duì)置。一個(gè)軸線與兩個(gè)活塞組軸線垂直但不相交的齒輪套，置于兩活塞組的連桿齒條中間。其齒輪節(jié)圓與兩個(gè)活塞組連桿齒條的節(jié)線相切。兩個(gè)齒條和齒輪的模數(shù)相同，且相互正確嚙合。在氣缸體內(nèi)，位于連桿齒條背面一側(cè)，各設(shè)置一個(gè)靠輪。兩個(gè)靠輪的軸線與齒輪套的軸線相平行，同在一個(gè)通過齒輪套軸線，且與活塞軸線相垂直的平面內(nèi)。兩個(gè)靠輪始終與其對(duì)應(yīng)的連桿齒條背面相接觸。連桿齒條與齒輪套上齒輪的配合關(guān)系是當(dāng)一個(gè)活塞組運(yùn)行至氣缸左止點(diǎn)時(shí)，另一個(gè)活塞組剛好運(yùn)行至氣缸右止點(diǎn)。反之亦然。在氣缸體和齒輪套上均設(shè)置擋塊。在氣缸體的擋塊處裝有壓力傳感器。當(dāng)活塞組的行程剛超過行程止點(diǎn)時(shí)，齒輪套上的擋塊剛好與氣缸體上的擋塊相接觸。其上的壓力傳感器受壓產(chǎn)生電信號(hào)，通過電腦處理發(fā)出指令使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，避免活塞與氣缸頂部相撞擊。帶有兩個(gè)棘輪的主軸與齒輪套滑動(dòng)配合。兩個(gè)棘輪的棘齒方向相反。一個(gè)棘輪與主軸固定配合，另一個(gè)棘輪與主軸滑動(dòng)配合。在齒輪套上齒輪兩側(cè)設(shè)置有多個(gè)棘爪座。它們錯(cuò)開一定角度對(duì)稱布置。在棘爪座中裝有棘爪和壓緊彈簧。棘爪與主軸上的棘輪的棘齒相嚙合。在齒輪套內(nèi)側(cè)表面中部，加工出一條截面為半圓形的環(huán)形溝槽。在主軸表面對(duì)應(yīng)齒輪套內(nèi)壁環(huán)形槽處，加工出一條截面為半圓形的環(huán)形溝槽。這兩條環(huán)形溝槽構(gòu)成一個(gè)環(huán)形空間。其截面為圓形。在齒輪套外側(cè)對(duì)應(yīng)環(huán)形空間處，開有一個(gè)略大于環(huán)形空間截面的帶螺紋的小孔。多個(gè)與環(huán)形空間相配合的鋼球，從該孔放入環(huán)形空間。用一個(gè)帶螺紋的銷釘將該孔封住。這套內(nèi)插件塊連接結(jié)構(gòu)的作用是確定齒輪套與主軸的相對(duì)位置，防止其左右竄動(dòng)。這樣安裝后，齒輪套上棘爪座中的棘爪，剛好與主軸上的棘輪的棘齒相嚙合。當(dāng)活塞在燃?xì)馔苿?dòng)下在氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿上的齒條帶動(dòng)齒輪套來回?cái)[轉(zhuǎn)。其上的棘爪撥動(dòng)主軸上的兩個(gè)棘輪向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。一個(gè)較小的齒輪與滑動(dòng)棘輪做成一體，稱為齒輪棘輪組件。它通過一個(gè)介輪，與位于主軸下方的，固定在與主軸平行的傳動(dòng)軸上的，一個(gè)與其節(jié)圓直徑相等的齒輪傳動(dòng)配合。這三個(gè)齒輪模數(shù)相同，齒輪棘輪組件的齒輪與傳動(dòng)軸上的齒輪節(jié)圓相等。在傳動(dòng)軸的另一端，固定一個(gè)直徑較大的齒輪。它與固定在主軸上的，與其節(jié)圓直徑相等的齒輪相嚙合。該套傳動(dòng)軸及傳動(dòng)齒輪的作用，是將與主軸滑動(dòng)配合的齒輪棘輪組件的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榕c齒輪棘輪組件轉(zhuǎn)向相反的主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。在齒輪棘輪組件兩端裝有推力軸承。在主軸上對(duì)應(yīng)齒輪套和齒輪棘輪組件處加工有螺旋狀油線，以便機(jī)油能進(jìn)入軸和套之間的間隙，實(shí)現(xiàn)良好的潤滑。在主軸兩端裝有主軸軸承和密封件。主軸的前端與冷卻風(fēng)扇相連接。其后端為花鍵軸，與離合器及變速器相連接?；鸹ㄈ惭b在氣缸蓋上，其前端插入燃燒室中。燃油噴嘴安裝在進(jìn)氣道末端，其噴油動(dòng)作由電控器控制。進(jìn)、排氣門的開、關(guān)由計(jì)算機(jī)控制的電磁鐵直接帶動(dòng)。該計(jì)算機(jī)可與電噴電控器及控制活塞行程的計(jì)算機(jī)整合為統(tǒng)一的集中電控器。在氣缸蓋上安裝有壓力傳感器，其探頭插入燃燒室。在氣缸體頂蓋下方對(duì)應(yīng)連桿齒條處，安裝有光電傳感器。在連桿齒條上開有兩個(gè)小孔。其中心連線與光電傳感器的兩個(gè)光電管的中心連線垂直相交。當(dāng)活塞運(yùn)行至左側(cè)止點(diǎn)時(shí)，連桿齒條上偏右側(cè)的小孔的中心線剛好與兩個(gè)光電管的中心連線相重合。此時(shí)發(fā)射光電管發(fā)出的光，通過連桿齒條上的小孔照射到接收光電管上，產(chǎn)生電信號(hào)傳至集中電控器。與此同時(shí)，探頭伸入燃燒室的壓力傳感器，將測(cè)得的壓力值傳至集中電控器。集中電控器經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，確認(rèn)該燃燒室處于壓縮終了狀態(tài)時(shí)，對(duì)該燃燒室的燃油噴嘴和火花塞發(fā)出噴油和點(diǎn)火指令。該燃燒室開始爆發(fā)做工行程。與此同時(shí)，集中電控器按即定程序指令應(yīng)處于吸氣和排氣狀態(tài)的氣缸對(duì)應(yīng)的氣門電磁鐵動(dòng)作，打開進(jìn)、排氣門。當(dāng)所述活塞組運(yùn)行至右端止點(diǎn)時(shí)，連桿齒條上偏左側(cè)的小孔中心線剛好與光電傳感器的兩個(gè)光電管的中心連線相重合。于是又重復(fù)上述過程，使兩組活塞按四沖程不斷往復(fù)做功，通過連桿齒條帶動(dòng)齒輪套擺轉(zhuǎn)，并通過其上的棘爪撥動(dòng)棘輪，使主軸旋轉(zhuǎn)。在氣缸體頂蓋上安裝有潤滑油噴嘴，保證齒輪、棘輪及主軸的潤滑。在油底殼中裝有吸油盤，以便回收用過的機(jī)油。
本實(shí)用新型因?yàn)椴捎谬X條和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，且有靠輪平衡齒條和齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力，所以活塞在運(yùn)動(dòng)時(shí)不受側(cè)向力。這有利于延長氣缸、活塞和活塞環(huán)的使用壽命。因?yàn)閮蓚€(gè)活塞共用一個(gè)連桿齒條，它比兩個(gè)傳統(tǒng)連桿的質(zhì)量小得多，所以該活塞組運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的往復(fù)慣性力，比兩套傳統(tǒng)的活塞連桿組運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的往復(fù)慣性力小得多。又因?yàn)楸緦?shí)用新型兩組活塞運(yùn)動(dòng)方向相反，其往復(fù)慣性力相互抵消，所以本實(shí)用新型沒有往復(fù)慣性力。往復(fù)慣性力會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)。而傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的往復(fù)慣性力較大，且難以平衡。因?yàn)楸緦?shí)用新型主軸和齒輪套的結(jié)構(gòu)都是對(duì)稱的，它們?cè)谵D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生離心慣性力。而離心慣性力會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)和主軸頸的磨損。所以本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)幾乎沒有振動(dòng)，主軸及軸承的壽命比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)要長得多。因?yàn)楸緦?shí)用新型活塞力始終與齒輪套的齒輪的節(jié)圓相切，其作用力全部轉(zhuǎn)化為主軸的扭矩。而不象傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)那樣，一部分力作用于曲軸軸線，使曲軸彎曲。特別是在爆發(fā)行程初期，軸向分力超過切向分力，使大部分有用功，轉(zhuǎn)變?yōu)槭骨S彎曲的破壞性能量。所以本實(shí)用新型的機(jī)械效率比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)高得多。本實(shí)用新型因?yàn)椴捎秒娍貧忾T結(jié)構(gòu)，進(jìn)、排氣門的開啟和關(guān)閉均由計(jì)算機(jī)控制的電磁鐵直接驅(qū)動(dòng)，動(dòng)作迅速、準(zhǔn)確，可實(shí)現(xiàn)瞬間全開和全關(guān)，使換氣更充分、更徹底。不象傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)那樣，受凸輪升角的限制，氣門的開啟和關(guān)閉有一個(gè)逐漸開大和逐漸關(guān)小的過程。所以本實(shí)用新型有利于減少廢氣殘留量、增加新鮮空氣進(jìn)氣量，有利于燃料充分燃燒，有利于減少排放氣體中的有害物質(zhì)，即有利于節(jié)能、環(huán)保。
因?yàn)楸緦?shí)用新型的工作行程和氣門開閉均由集中電控器控制，可以通過計(jì)算機(jī)選擇、控制各項(xiàng)工作參數(shù)，所以本實(shí)用新型很容易實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)工作參數(shù)的最優(yōu)化。
因?yàn)楸緦?shí)用新型比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，所以本實(shí)用新型有利于降低成本。
因?yàn)楸緦?shí)用新型幾乎沒有振動(dòng)，所以裝用本實(shí)用新型的汽車坐上去感覺舒適，有利于提高產(chǎn)品擋次和競爭力。


實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施例及其附圖給出。
圖1是根據(jù)本實(shí)用新型提出的齒條齒輪棘輪傳動(dòng)電控氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的局部剖視圖。
圖2是圖1的俯視局部剖視圖。
圖3是圖1的A--A剖視圖。
圖4是圖2的B--B剖視圖。
下面結(jié)合圖1至圖4詳細(xì)說明本實(shí)用新型提出的具體結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)和工作情況，它并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型至少由氣缸體(1)、氣缸蓋(2)、氣缸(9)、活塞(10)、連桿齒條(13)、齒輪套(12)、固定在齒輪套上的棘爪座(18)、主軸(43)、固定在主軸上的棘輪(40)、與主軸滑動(dòng)配合的齒輪棘輪組件(28)、介輪(23)、裝在傳動(dòng)軸(49)上的齒輪(25)和(24)、固定在主軸上的齒輪(41)、主軸軸承(42)和(34)、主軸密封(44)和(32)、裝在齒輪棘輪組件(28)兩端的推力軸承(33)和(46)、裝在齒輪套上的擋塊(65)、裝在氣缸體上的擋塊(64)及設(shè)在其中的壓力傳感器(63)、進(jìn)氣道(21)、排氣道(39)、進(jìn)氣門(37)、排氣門(7)、氣門電磁鐵(3)和(5)、探頭伸入燃燒室的壓力傳感器(6)、燃油噴嘴(19)及控制導(dǎo)線(20)、火花塞(8)、由發(fā)射光電管(52)和接收光電管(54)組成的光電傳感器、潤滑油噴嘴(16)、吸油盤(53)構(gòu)成。
氣缸體(1)用鑄鐵或鋁合金鑄成。其上至少加工出四個(gè)軸線相互平行的氣缸(9)，其中兩兩氣缸對(duì)置，且同軸線?；钊?10)和活塞銷(11)與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的相同。連桿齒條(13)和(27)用45號(hào)鋼或40Cr制成。其兩端加工出與活塞銷相配合的孔。其中部一側(cè)加工成齒條，并做高頻熱處理。兩根連桿齒條(13)和(27)分別通過活塞銷(11)與兩個(gè)對(duì)置的活塞(10)相連接，組成兩個(gè)活塞組。齒輪套(12)用40Cr制成，齒輪部位做高頻熱處理。該齒輪模數(shù)與連桿齒條的模數(shù)相同。其節(jié)圓與兩齒條的節(jié)線相切。在齒輪套上設(shè)有至少四個(gè)棘爪座(18)。它們兩兩相對(duì)，分別置于齒輪兩側(cè)，且相互錯(cuò)開90度角。在棘爪座中裝有棘爪(30)、壓緊彈簧(35)。棘爪座蓋(36)與棘爪座螺紋連接。在棘爪座上裝有帶螺紋的銷釘(60)。它插入棘爪側(cè)壁上與棘爪軸線相平行的槽(61)中，起導(dǎo)向作用，防止棘爪(30)轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸(43)用40Cr制成，調(diào)質(zhì)處理。它與齒輪套(12)滑動(dòng)配合。在配合表面上加工有螺旋狀油線(67)。在主軸前、后端分別裝有圓錐滾子軸承(34)和(42)，并通過軸承與氣缸體(1)相配合。在前軸承蓋(31)上裝有橡膠密封圈(32)。在后軸承蓋(45)上裝有橡膠密封圈(44)。主軸前端與冷卻風(fēng)扇相連接。其后端為花鍵軸，與離合器及變速器相連接。在主軸后部固定有棘輪(40)和齒輪(41)。它們均用40Cr制成，齒面高頻熱處理。在主軸前部軸徑較細(xì)段，裝有齒輪棘輪組件(28)。它也用40Cr制成，齒面高頻熱處理。在主軸上與其配合部分的表面，加工有螺旋狀油線(67)。在齒輪棘輪組件(28)兩端裝有推力球軸承(33)和(46)。在齒輪套(12)內(nèi)壁中部加工出一條截面為半圓形的環(huán)形溝槽(48)。在主軸表面對(duì)應(yīng)齒輪套內(nèi)壁環(huán)形溝槽(48)處，加工出一條截面為半圓形的環(huán)形溝槽(47)。這兩條環(huán)形溝槽構(gòu)成一個(gè)環(huán)形空間，其截面為圓形。在齒輪套外側(cè)對(duì)應(yīng)環(huán)形空間處，開有一個(gè)略大于環(huán)形截面的帶螺紋的小孔。多個(gè)與環(huán)形空間相配合的鋼球，從該孔放入環(huán)形空間。用一個(gè)帶螺紋的銷釘將該孔封住。上述結(jié)構(gòu)稱為內(nèi)插鍵塊連接結(jié)構(gòu)。詳見專利號(hào)為ZL00101462.5的發(fā)明專利。其作用是確定齒輪套與主軸的相對(duì)位置，防止其左右竄動(dòng)。這樣安裝后，齒輪套上棘爪座中的棘爪剛好與主軸上的棘輪的棘齒相嚙合。在齒輪套上設(shè)置四個(gè)擋塊(65)。在氣缸體上設(shè)置兩個(gè)擋塊(64)。安裝時(shí)當(dāng)活塞處于左止點(diǎn)時(shí)，擋塊(65)剛好與擋塊(64)輕微接觸。當(dāng)活塞處于右止點(diǎn)時(shí)，擋塊(65)剛好與擋塊(64)的另兩個(gè)接觸面輕微接觸。在氣缸體上擋塊接觸面處裝有壓力傳感器(63)。它們通過導(dǎo)線(62)與集中電控器相連接。在主軸下方安裝有傳動(dòng)軸(49)。它用40Cr鋼制成，調(diào)質(zhì)處理。在傳動(dòng)軸上固定有齒輪(25)和齒輪(24)。它們用40Cr鋼制成，調(diào)質(zhì)處理。它們通過鍵(59)與傳動(dòng)軸連接。齒輪(25)與齒輪棘輪組件(28)的齒輪節(jié)圓相等，模數(shù)相同。它們通過模數(shù)相同的介輪(23)相嚙合。介輪軸固定在氣缸體上，呈懸臂布置。齒輪(24)與齒輪(41)節(jié)圓相等，模數(shù)相同，直接嚙合。在傳動(dòng)軸中部對(duì)應(yīng)連桿齒條(27)處，安裝有用深溝球軸承做成的靠輪(26)。它剛好與連桿齒條(27)的背面相接觸。傳動(dòng)軸(49)兩端裝有圓錐滾子軸承(51)和(55)。在齒輪(25)和(24)、靠輪(26)及軸承(51)和(55)之間裝有套管(52)。其作用是確定它們之間的相對(duì)位置。使齒輪(25)與介輪(23)及齒輪棘輪組件(28)的齒輪對(duì)正。使齒輪(24)與齒輪(41)對(duì)正。使靠輪(26)對(duì)準(zhǔn)連桿齒條(27)的中心線。在軸承(51)和(55)兩端裝有軸承蓋(50)和(56)。它們用20號(hào)鋼制成。安裝時(shí)它們被軸承蓋(31)和(45)蓋住。在主軸上方，機(jī)頂蓋(49)的下端，設(shè)置由兩塊平行的固定板組成的支架(15)。在支架上裝有與主軸平行的小軸(50)。在小軸中部裝有用深溝滾子軸承制成的靠輪(26)。它與連桿齒條(13)的背面剛好接觸。在軸承和支架之間裝有套管(66)。其作用是確定靠輪(26)的位置，使靠輪(26)對(duì)準(zhǔn)連桿齒條(13)的中心線。在小軸(50)及傳動(dòng)軸(49)兩端均裝有彈簧擋圈(51)。其作用是防止軸沿軸向竄動(dòng)。在支架(15)的固定板下端內(nèi)側(cè)，各開有一個(gè)盲孔(57)和(58)。它們相對(duì)置，且同軸線。在固定板上與盲孔(57)和(58)相垂直的方向，開有兩個(gè)較深的盲孔。它們與盲孔(57)和(58)的底部相連通。發(fā)射光電管(52)通過固定板上較深的盲孔置于盲孔(58)的底部。其導(dǎo)線經(jīng)過接線柱(14)與集中電控器相連接。接收光電管(54)通固定板上較深的盲孔置于盲孔(57)的底部。其導(dǎo)線經(jīng)過接線柱(53)與集中電控器相連接。在連桿齒條(13)上開有兩個(gè)小孔(17)。這兩個(gè)小孔的中心連線與盲孔(57)和(58)的中心線垂直相交。連桿齒條(12)和(27)與齒輪套(12)的安裝關(guān)系是當(dāng)含件號(hào)(13)的活塞組運(yùn)行至左止點(diǎn)時(shí)，含件號(hào)(27)的活塞組剛好運(yùn)行至右止點(diǎn)。此時(shí)連桿齒條(13)上右端的小孔(17)，剛好與發(fā)射光電管和接收光電管處在同一直線上。反之，當(dāng)含件號(hào)(27)的活塞組運(yùn)行至左止點(diǎn)時(shí)，含件號(hào)(13)的活塞組剛好運(yùn)行至右止點(diǎn)。此時(shí)連桿齒條(13)上左端的小孔(17)，剛好與發(fā)射光電管和接收光電管處在同一直線上。兩個(gè)氣缸蓋(2)分別安裝在氣缸體兩端。它們用鑄鐵或鋁合金鑄成。氣缸體和氣缸蓋的冷卻水套(22)相互連通。在氣缸蓋上鑄有半球狀燃燒室(4)、進(jìn)氣道(21)和排氣道(39)。進(jìn)、排氣道均與燃燒室相連通。在進(jìn)氣口處裝有進(jìn)氣門(37)和氣門導(dǎo)管(38)。在氣缸蓋外側(cè)對(duì)應(yīng)進(jìn)氣門處，安裝有氣門電磁鐵(3)。其鐵芯與進(jìn)氣門(37)同軸線，且相互連接。在排氣口處裝有排氣門(7)和氣門導(dǎo)管(38)。在氣缸蓋外側(cè)對(duì)應(yīng)排氣門處，安裝有氣門電磁鐵(5)。其鐵芯與排氣門同軸線，且相互連接。在氣缸蓋頂部裝有壓力傳感器(6)。其探頭伸入到燃燒室頂部。它通過導(dǎo)線與集中電控器相連接。在缸蓋上還安裝有火花塞(8)和燃油噴嘴(19)及其控制導(dǎo)線(20)?；鸹ㄈ^部插入燃燒室。燃油噴嘴插入進(jìn)氣道末端。其控制導(dǎo)線與集中電控器相連接。這些與電噴發(fā)動(dòng)機(jī)相同。在機(jī)頂蓋(49)上裝有機(jī)油噴嘴(16)。其作用是保證傳動(dòng)構(gòu)件的潤滑。在發(fā)動(dòng)機(jī)底部裝有油底殼(54)和吸油盤(53)。其作用是回收用過的機(jī)油。
本實(shí)用新型的工作情況如下為敘述方便，我們將四個(gè)氣缸按從上到下，從左至右，逆時(shí)針排序，分別命名為E、F、G、H。我們假設(shè)圖1此時(shí)的狀態(tài)是氣缸E處于壓縮終了狀態(tài)，氣缸F處于吸氣終了狀態(tài)，氣缸G處于排氣終了狀態(tài)，氣缸H處于爆發(fā)終了狀態(tài)。此時(shí)連桿齒條(13)右側(cè)的小孔(17)剛好對(duì)準(zhǔn)光電管(58)和(57)的中心連線。發(fā)射光電管(58)發(fā)出的光穿過小孔(17)被接收光電管(57)接收。光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，通過導(dǎo)線傳至集中電控器。與此同時(shí)，壓力傳感器(6)將各氣缸壓力值傳至集中電控器。經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后確認(rèn)，此時(shí)應(yīng)為氣缸E爆發(fā)行程開始。于是向燃油噴嘴(19)發(fā)出噴油指令。向火花塞(8)發(fā)出點(diǎn)火指令。并按即定程序向氣缸G的進(jìn)氣門電磁鐵(3)發(fā)出指令，將進(jìn)氣門(37)打開。向氣缸H的排氣門電磁鐵(5)發(fā)出指令，將排氣門打開。于是，含連桿齒條(13)的活塞組向右運(yùn)動(dòng)，完成氣缸E的爆發(fā)行程和氣缸H的排氣行程。連桿齒條(13)推動(dòng)齒輪套(12)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)連桿齒條(27)向左運(yùn)動(dòng)。完成氣缸F的壓縮行程和氣缸G的吸氣行程。此時(shí)，齒輪套中的棘爪(30)撥動(dòng)齒輪棘輪組件(28)的棘齒(29)，使與主軸滑動(dòng)配合的齒輪棘輪組件(28)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。通過介輪(23)、傳動(dòng)齒輪(25)和(24)將轉(zhuǎn)動(dòng)能量傳遞給與主軸固定為一體的齒輪(41)，使其逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)榧?40)的棘齒方向?yàn)槟鏁r(shí)針，所以，在此行程中，棘輪(40)與其對(duì)應(yīng)的棘爪(30)空滑動(dòng)。當(dāng)氣缸H的活塞運(yùn)行至右止點(diǎn)，氣缸F的活塞運(yùn)行至左止點(diǎn)時(shí)，連桿齒條左側(cè)的小孔(17)剛好對(duì)準(zhǔn)光電管(58)和(57)的中心連線。于是光電傳感器和壓力傳感器又重復(fù)上述的過程，集中電控器指令氣缸F的燃油噴嘴噴油，火花塞點(diǎn)火，指令氣缸H的進(jìn)氣門打開，氣缸E的排氣門打開。于是氣缸F開始爆發(fā)行程，氣缸G開始?jí)嚎s行程，氣缸H開始吸氣行程，氣缸E開始排氣行程。在此過程中，連桿齒條(27)向右運(yùn)行，帶動(dòng)齒輪套(12)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。其上的棘爪(30)撥動(dòng)棘輪(40)的棘齒，使主軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)辇X輪棘輪組件(28)的棘齒為順時(shí)針方向，所以在這一行程中，齒輪棘輪組件的棘輪與其對(duì)應(yīng)的棘爪空滑動(dòng)。象上面的工作行程繼續(xù)下去，我們可以排出各氣缸的工作程序從圖1的狀態(tài)開始，氣缸E爆發(fā)、排氣、吸氣、壓縮。氣缸F壓縮、爆發(fā)、排氣、吸氣。氣缸G吸氣、壓縮、爆發(fā)、排氣。氣缸H排氣、吸氣、壓縮、爆發(fā)。每個(gè)氣缸都完成一次上述四沖程循環(huán)以后，將繼續(xù)重復(fù)上述循環(huán)。如果集中電控器或其它部件發(fā)生故障，使活塞行程超過止點(diǎn)，齒輪套上的擋塊(65)將撞擊氣缸體上的擋塊(64)。裝在氣缸體上擋塊中的壓力傳感器(63)將壓力信號(hào)傳至集中電控器。經(jīng)電腦處理確認(rèn)后，發(fā)出熄火指令。發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作。因擋塊的保護(hù)作用，活塞不會(huì)撞擊氣缸頂部。
權(quán)利要求1.齒條齒輪棘輪傳動(dòng)電控氣門發(fā)動(dòng)機(jī)，它至少由氣缸體(1)、氣缸蓋(2)、氣缸(9)、活塞(10)、連桿齒條(13)和(27)、靠輪(26)、齒輪套(12)、固定在齒輪套上的棘爪座(18)及其中的棘爪(30)、主軸(43)、固定在主軸上的棘輪(40)和齒輪(41)、與主軸轉(zhuǎn)動(dòng)配合的齒輪棘輪組件(28)、裝在齒輪棘輪組件兩端的推力軸承(33)、介輪(23)、靠輪(26)、裝在傳動(dòng)軸(49)上的齒輪(25)和(24)、主軸軸承(42)和(34)、主軸密封(44)和(32)、進(jìn)氣道(21)、排氣道(39)、進(jìn)氣門(37)、排氣門(7)、氣門電磁鐵(3)和(5)、壓力傳感器(6)、燃油噴嘴(19)及控制導(dǎo)線(20)、火花塞(8)、由發(fā)射光電管(52)和接收光電管(54)組成的光電傳感器、固定在齒輪套上的擋塊(65)、固定在氣缸體上的擋塊(64)及設(shè)在其中的壓力傳感器(63)、潤滑油噴嘴(16)、吸油盤(53)構(gòu)成，其特征是在氣缸體(1)中設(shè)置至少兩組具有同一軸線的氣缸(9)，這兩組氣缸的軸線相互平行，且在同一平面內(nèi)，兩個(gè)與氣缸相配合的活塞(10)，通過一根連桿齒條(13)連接在一起，組成一個(gè)活塞組，另一根連桿齒條(27)與另兩個(gè)活塞連接，組成另一個(gè)活塞組，兩個(gè)活塞組的連桿齒條的齒面相對(duì)置，一個(gè)軸線與兩個(gè)活塞組軸線垂直但不相交的齒輪套(12)，置于兩個(gè)活塞組中間，其齒輪節(jié)圓與兩個(gè)活塞組連桿齒條的節(jié)線相切，兩個(gè)齒條和齒輪的模數(shù)相同，且相互正確嚙合，在齒輪套上齒輪兩側(cè)設(shè)置有多個(gè)棘爪座(18)，它們錯(cuò)開一定角度對(duì)稱布置，在棘爪座中裝有棘爪(30)和壓緊彈簧(35)，在氣缸體內(nèi)，位于兩個(gè)連桿齒條背面一側(cè)，各設(shè)置一個(gè)靠輪(26)，兩個(gè)靠輪的軸線與齒輪套的軸線相平行，且同在一個(gè)通過齒輪套軸線，且與活塞軸線相垂直的平面內(nèi)，兩個(gè)靠輪始終與其對(duì)應(yīng)的連桿齒條背面相接觸，連桿齒條與齒輪套上齒輪的裝配關(guān)系是當(dāng)一個(gè)活塞組運(yùn)行至氣缸左止點(diǎn)時(shí)，另一個(gè)活塞組剛好運(yùn)行至氣缸右止點(diǎn)，反之亦然，在氣缸體上設(shè)置擋塊(64)，其中裝有壓力傳感器(63)，在齒輪套上設(shè)置擋塊(65)，當(dāng)活塞組的行程剛超過行程止點(diǎn)時(shí)，齒輪套上的擋塊剛好與氣缸體上的擋塊相接觸，帶有兩個(gè)棘輪的主軸(43)與齒輪套(12)轉(zhuǎn)動(dòng)配合，兩個(gè)棘輪的棘齒方向相反，棘輪(40)與主軸固定配合，齒輪棘輪組件(28)與主軸轉(zhuǎn)動(dòng)配合，在其兩端裝有推力軸承(33)，在主軸與齒輪套(12)和齒輪棘輪組件(28)的配合面上，加工有螺旋狀油線(67)，在齒輪套(12)內(nèi)側(cè)表面中部，加工出一條截面為半圓形的環(huán)形溝槽(48)，在主軸表面對(duì)應(yīng)齒輪套內(nèi)壁環(huán)形溝槽(48)處，加工出一條截面為半圓形的環(huán)形溝槽(47)，這兩條環(huán)形溝槽構(gòu)成一個(gè)環(huán)形空間，其截面為圓形，在齒輪套外側(cè)對(duì)應(yīng)環(huán)形空間處，開有一個(gè)略大于環(huán)形截面的帶螺紋的小孔，多個(gè)與環(huán)形空間相配合的鋼球，從該孔放入環(huán)形空間，用一個(gè)帶螺紋的銷釘將該孔封住，齒輪套上棘爪座(18)中的棘爪(30)剛好與主軸上的棘輪的棘齒相嚙合，齒輪棘輪組件(28)通過固定在氣缸體上的介輪(23)，與位于主軸下方的，固定在與主軸平行的傳動(dòng)軸(49)上的齒輪(25)傳動(dòng)配合，這三個(gè)齒輪模數(shù)相同，齒輪棘輪組件(28)的齒輪與齒輪(25)節(jié)圓直徑相等，在傳動(dòng)軸(49)的另一端，固定有齒輪(24)，它與固定在主軸上的，與其節(jié)圓直徑相等的齒輪(41)相嚙合，進(jìn)、排氣門(37)和(7)的開、關(guān)由計(jì)算機(jī)控制的電磁鐵(3)和(5)直接帶動(dòng)，該計(jì)算機(jī)與電噴電控器及控制活塞行程的計(jì)算機(jī)，整合為統(tǒng)一的集中電控器，在氣缸蓋上安裝有壓力傳感器(6)，其探頭插入燃燒室(4)，在氣缸體頂蓋(56)下方對(duì)應(yīng)連桿齒條(13)處，安裝有由發(fā)射光電管(52)和接收光電管(54)構(gòu)成的光電傳感器，在連桿齒條(13)上開有兩個(gè)小孔(17)，其中心連線與光電傳感器的兩個(gè)光電管的中心連線垂直相交，當(dāng)活塞運(yùn)行至左側(cè)止點(diǎn)時(shí)，連桿齒條上偏右側(cè)的小孔的中心線剛好與兩個(gè)光電管的中心連線相重合，當(dāng)所述活塞組運(yùn)行至右端止點(diǎn)時(shí)，活塞桿上偏左側(cè)的小孔中心線剛好與光電傳感器的兩個(gè)光電管的中心連線相重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是如果將上述由四個(gè)氣缸組成的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為單元發(fā)動(dòng)機(jī)，那么，由多個(gè)單元發(fā)動(dòng)機(jī)串聯(lián)即可構(gòu)成多元發(fā)動(dòng)機(jī)，其中每個(gè)單元發(fā)動(dòng)機(jī)的工作起點(diǎn)的相位，相互均勻地錯(cuò)開一定角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是將上述由四個(gè)氣缸組成的單元發(fā)動(dòng)機(jī)相互并聯(lián)，即可構(gòu)成多元發(fā)動(dòng)機(jī)，其中每兩個(gè)相鄰的單元發(fā)動(dòng)機(jī)主軸的前后方向相互倒置，其中一臺(tái)單元發(fā)動(dòng)機(jī)與主軸轉(zhuǎn)動(dòng)配合的齒輪棘輪組件的齒輪，直接與另一臺(tái)單元發(fā)動(dòng)機(jī)的固定在主軸上的齒輪相嚙合，相互嚙合的這兩個(gè)齒輪節(jié)圓相等，這種并聯(lián)式多元發(fā)動(dòng)機(jī)可以組合成環(huán)形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是由多臺(tái)串聯(lián)式多元發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)構(gòu)成復(fù)合發(fā)動(dòng)機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是由多臺(tái)并聯(lián)式多元發(fā)動(dòng)機(jī)串聯(lián)構(gòu)成復(fù)合發(fā)動(dòng)機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是齒輪套(12)、主軸(43)、齒輪棘輪組件(28)、棘輪(40)和齒輪(41)均用38CrMoAl鋼制成，表面氮化處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是齒輪套(12)、主軸(43)和齒輪棘輪組件(28)的配合表面噴涂陶瓷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是齒輪套(12)、主軸(43)和齒輪棘輪組件(28)的配合表面鑲陶瓷襯套。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用齒條、齒輪和棘輪傳動(dòng)，將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鬏S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，用電磁鐵和計(jì)算機(jī)控制氣門開關(guān)的新型發(fā)動(dòng)機(jī)。其特征是一個(gè)與主軸滑動(dòng)配合的齒輪套與兩套活塞組的連桿齒條相嚙合。齒輪套中的棘爪撥動(dòng)主軸上的棘輪使主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸上裝有兩個(gè)轉(zhuǎn)向相反的棘輪。一個(gè)固定在主軸上，另一個(gè)與主軸滑動(dòng)配合。與主軸滑動(dòng)配合的齒輪棘輪組件通過帶介輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將與主軸轉(zhuǎn)向相反的動(dòng)能改變方向推動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。氣門與氣門電磁鐵直接連接，用計(jì)算機(jī)控制其開閉。該發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能、環(huán)保、無振動(dòng)、壽命長、造價(jià)低，它適合做各種車輛、船舶、輕型飛機(jī)及小型發(fā)電設(shè)備的動(dòng)力。
文檔編號(hào)F02D43/00GK2835600SQ200520104410
公開日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2005年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月11日
發(fā)明者左學(xué)禹 申請(qǐng)人:左學(xué)禹