專利名稱：直線活塞推力內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)，特別是一種活塞式內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，將汽油、柴油、天然氣等物質(zhì)的化學(xué)能通過在汽缸中燃燒轉(zhuǎn)化為熱能，熱能通過膨脹轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，對外做功。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)將化學(xué)能在汽缸中轉(zhuǎn)化為熱能后，熱能膨脹，帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，從而將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)將能量轉(zhuǎn)化為曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，對外做功。曲柄連桿機(jī)構(gòu)是往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)，由機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組組成。機(jī)體組是發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架?；钊B桿組是活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)與曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的聯(lián)動(dòng)組件，在做功沖程中將活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化成曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。曲軸飛輪組包括曲軸和飛輪，曲軸對外輸出做功，飛輪作為慣性機(jī)構(gòu)，在做功沖程后依靠慣性通過連桿帶動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，為其他3個(gè)沖程做準(zhǔn)備?，F(xiàn)有往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)多為四沖程內(nèi)燃機(jī)，四沖程內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)包括進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程。在做功沖程中活塞連桿組將活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化成曲軸及飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。在其他3個(gè)沖程，活塞依靠飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。目前，曲柄連桿連桿機(jī)構(gòu)傳遞功率，存在因力矩改變而引起的功率損耗及汽缸磨損的問題，具體如下
1、在做功沖程起始時(shí)刻，活塞位于上止點(diǎn)，活塞連桿與曲軸在同一豎直平面內(nèi)，活塞連桿對曲軸的作用力矩為0，此時(shí)燃料爆炸產(chǎn)生的作用力最大，但作用力方向與作用點(diǎn)線速度方向垂直，沒有起到推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的作用，功率損耗較大。2、當(dāng)活塞從上止點(diǎn)運(yùn)行到活塞下止點(diǎn)的這一過程中。在上止點(diǎn)時(shí)，由于采用曲軸連桿結(jié)構(gòu)，沒有把活塞上的壓力轉(zhuǎn)化為曲軸扭力，而是直接向下壓曲軸，由于采用軸瓦結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于增加了曲軸對軸瓦的壓力，曲軸與軸瓦之間的滑動(dòng)摩擦力增加，這就增加了曲軸運(yùn)行時(shí)的阻力，使內(nèi)燃機(jī)效率下降。隨著曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，還會(huì)有偏缸的現(xiàn)象，活塞連桿與重力方向的夾角增大，作用活塞上的沿重力方向的壓力會(huì)沿著水平方向和活塞連桿方向分解， 產(chǎn)生一個(gè)水平方向的分力使活塞壓向缸壁，增加活塞與缸壁間的摩擦阻力，造成內(nèi)燃機(jī)效率下降，這也是造成汽缸磨損加快的主要原因；而沿著活塞連桿方向的分力，在活塞連桿與曲軸的交點(diǎn)處再次分解成一個(gè)沿曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)線速度方向的力和一個(gè)沿著轉(zhuǎn)動(dòng)圓周直徑方向的力，因此最后得到的扭力是小于最初的活塞壓力的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題提供一種往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以解決現(xiàn)有往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)因使用曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)所帶來的功率損耗及汽缸磨損問題。本發(fā)明技術(shù)方案
一種往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，包括汽缸、活塞、活塞連桿、主軸和凸輪軸，汽缸內(nèi)設(shè)有活塞，其特征在于汽缸沿主軸對稱分布，每上下兩個(gè)汽缸內(nèi)的活塞共同連接在活塞連桿的兩端， 活塞連桿為齒條傳動(dòng)桿，分別與順時(shí)針單向齒輪、逆時(shí)針單向齒輪嚙合，順時(shí)針單向齒輪安裝在主軸上，逆時(shí)針單向齒輪安裝在軸套上，軸套和主軸通過轉(zhuǎn)向齒輪組形成動(dòng)配合。順時(shí)針錐形齒輪和逆時(shí)針錐形齒輪安裝方向相反，均為棘輪機(jī)構(gòu)，包括外圓齒輪與內(nèi)棘輪，每個(gè)外圓齒輪的前后分別與兩個(gè)不同的活塞連桿嚙合，順時(shí)針內(nèi)棘輪安裝在主軸上，逆時(shí)針內(nèi)棘輪安裝在軸套上?；钊B桿的兩端與上下兩個(gè)活塞分別連接，中間部分分成兩根桿，分別與不同的外圓齒輪嚙合。汽缸至少有4個(gè)，每個(gè)4汽缸為一組，圍繞主軸上下前后對稱分布；不同的汽缸組沿主軸直列排布。主軸為直軸。凸輪軸設(shè)有4根，安裝在汽缸的頂端，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與主軸連接。本發(fā)明的有益效果
1、本發(fā)明采用單向直線傳動(dòng)的方式，在做功沖程中，活塞連桿做功的作用力的方向始終與作用點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)線速度方向相同，避免了當(dāng)活塞處于上止點(diǎn)時(shí)的功率損耗，同時(shí)沒有側(cè)向分力，不會(huì)增加活塞與汽缸壁間的摩擦，減少了因此而產(chǎn)生的功率損耗及汽缸磨損，機(jī)械效率大為提高。2、主軸和軸套形成聯(lián)動(dòng)且轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，這樣上下兩個(gè)汽缸所產(chǎn)生的功率都能直接或間接的傳遞給主軸，每個(gè)汽缸組中4個(gè)活塞形成聯(lián)動(dòng)，總有一個(gè)活塞是處于做功沖程， 帶動(dòng)其他活塞運(yùn)動(dòng)。3、主軸為直軸，相比曲軸容易加工，而且在傳遞功率時(shí)的損耗更小。4、結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，在相同尺寸下產(chǎn)生更大的功率，可以通過增加汽缸組的方式提高動(dòng)力。

圖1為本發(fā)明正向結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明側(cè)向結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明的工作原理示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
見圖1、圖2，本實(shí)施例四缸四沖程汽油機(jī)。其結(jié)構(gòu)為設(shè)有4個(gè)汽缸1，汽缸1內(nèi)設(shè)有活塞2，汽缸1設(shè)有4個(gè)沿主軸6上下前后對稱分布，每上下兩個(gè)汽缸1內(nèi)的活塞2共同連接在一個(gè)活塞連桿3的兩端，活塞連桿3為齒條傳動(dòng)桿，共2個(gè)。每個(gè)活塞連桿3的中間部分分成兩根，一根與順時(shí)針單向齒輪5嚙合，一根與逆時(shí)針單向齒輪4嚙合，順時(shí)針單向齒輪5與逆時(shí)針單向齒輪4為棘輪機(jī)構(gòu)，包括外圓齒輪12和內(nèi)棘輪，每個(gè)外圓齒輪12都與前后兩根不同活塞連桿3嚙合，順時(shí)針內(nèi)棘輪10安裝在主軸6上，逆時(shí)針內(nèi)棘輪11安裝在軸套7上，軸套7懸空的套在主軸6上，軸套7和主軸6通過轉(zhuǎn)向齒輪組8聯(lián)結(jié)形成聯(lián)動(dòng)。凸輪軸13共4個(gè)，設(shè)在每個(gè)汽缸1的上方，通過鏈條與主軸6聯(lián)動(dòng)，用于控制汽缸1的氣門及點(diǎn)火。這種結(jié)構(gòu)就使得主軸6與軸套7形成聯(lián)動(dòng)且兩者運(yùn)動(dòng)方向相反，主軸6順時(shí)針轉(zhuǎn)，軸套7逆時(shí)針轉(zhuǎn)，由于棘輪機(jī)構(gòu)的作用，只有當(dāng)活塞連桿3的運(yùn)動(dòng)方向和主軸6或軸套7的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致時(shí)，活塞連桿3才可能帶動(dòng)主軸6或軸套7轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)施例的工作過程(為便于描述將汽缸和活塞分別編號)
如圖1、圖3，汽缸1-1處于做功沖程，活塞2-1向下運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)活塞連桿3和活塞2-2 向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)另一邊的活塞連桿3在外圓齒輪12的帶動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng)，活塞2-3和活塞2-4 向上運(yùn)動(dòng)，汽缸1-2處于壓縮沖程，汽缸1-3處于排氣沖程，汽缸1-4處于吸氣沖程。順時(shí)針單向齒輪5打滑，活塞2-1作為動(dòng)力源帶動(dòng)軸套7作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，軸套7通過轉(zhuǎn)向齒輪組 8帶動(dòng)主軸6做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。汽缸1-1完成做功沖程后進(jìn)入排氣沖程，汽缸1-2進(jìn)入做功沖程，汽缸1-3進(jìn)入吸氣沖程，汽缸1-4進(jìn)入壓縮沖程?；钊?-1、活塞2-2向上運(yùn)動(dòng)，活塞2-3、活塞2_4向下運(yùn)動(dòng)，逆時(shí)針單向齒輪4打滑，活塞2-2作為動(dòng)力源帶動(dòng)主軸6做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。汽缸1-1完成排氣沖程后進(jìn)入吸氣沖程，汽缸1-2進(jìn)入排氣沖程，汽缸1-3進(jìn)入壓縮沖程，汽缸1-4進(jìn)入做功沖程?；钊?-1、活塞2-2向下運(yùn)動(dòng)，活塞2-3、活塞2_4向上運(yùn)動(dòng)，順時(shí)針單向齒輪4打滑，活塞2-4作為動(dòng)力源帶動(dòng)軸套7作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，軸套7帶動(dòng)主軸6做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。汽缸1-1完成吸氣沖程后進(jìn)入壓縮沖程，汽缸1-2進(jìn)入吸氣沖程，汽缸1-3進(jìn)入做功沖程，汽缸1-4進(jìn)入排氣沖程。活塞2-1、活塞2-2向上運(yùn)動(dòng)，活塞2-3、活塞2_4向下運(yùn)動(dòng)，逆時(shí)針單向齒輪4打滑，活塞2-3作為動(dòng)力源帶動(dòng)主軸6做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。以上就是一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)各個(gè)汽缸的工作過程。實(shí)施例2
本實(shí)施例為8缸4沖程汽油機(jī)，結(jié)構(gòu)如圖3所示，分成2個(gè)汽缸組，沿著主軸6直列排布，每個(gè)汽缸組的配置和實(shí)施例1 一樣，每個(gè)汽缸組的工作過程也和實(shí)施例1 一樣。
權(quán)利要求
1.一種往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，包括汽缸(1)、活塞(2)、活塞連桿(3)、主軸(6)和凸輪軸 (13)，汽缸(1)內(nèi)設(shè)有活塞(2)，其特征在于汽缸(1)沿主軸(6)對稱分布，每上下兩個(gè)汽缸(1)內(nèi)的活塞(2)共同連接在活塞連桿(3)的兩端，活塞連桿(3)為齒條傳動(dòng)桿，分別與順時(shí)針單向齒輪(5)、逆時(shí)針單向齒輪(4)嚙合，順時(shí)針單向齒輪(5)安裝在主軸(6)上，逆時(shí)針單向齒輪(4)安裝在軸套(7)上，軸套(7)套在主軸(6)上，兩者通過轉(zhuǎn)向齒輪組(8)形成動(dòng)配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于順時(shí)針單向齒輪(5)和逆時(shí)針單向齒輪(4)均為棘輪機(jī)構(gòu)，包括外圓齒輪(12)和內(nèi)棘輪，每個(gè)外圓齒輪(12)的兩側(cè)各與兩個(gè)不同的活塞連桿(3)嚙合，順時(shí)針內(nèi)棘輪(10)安裝在主軸(6)上，逆時(shí)針內(nèi)棘輪(11) 安裝在軸套(7)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于活塞連桿(3)的中間部分分成兩根桿，分別與不同的外圓齒輪(12)嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于汽缸(1)至少有4個(gè)，每個(gè)4 汽缸(1)為一組，圍繞主軸(6)上下前后對稱分布；各個(gè)汽缸組沿主軸(6)直列排布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于主軸(6)為直軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于凸輪軸(13)設(shè)有4根，安裝在汽缸(1)的頂端，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與主軸(6)連接。
全文摘要
本發(fā)明一種往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，包括汽缸(1)、活塞(2)、活塞連桿(3)、主軸(6)和凸輪軸(13)，汽缸(1)內(nèi)設(shè)有活塞(2)，其特征在于汽缸(1)沿主軸(6)對稱分布，每上下兩個(gè)汽缸(1)內(nèi)的活塞(2)共同連接在活塞連桿(3)的兩端，活塞連桿(3)為齒條傳動(dòng)桿，分別與順時(shí)針單向齒輪(5)、逆時(shí)針單向齒輪(4)嚙合，順時(shí)針單向齒輪(5)安裝在主軸(6)上，逆時(shí)針單向齒輪(4)安裝在軸套(7)上，軸套(7)和主軸(6)通過轉(zhuǎn)向齒輪組(8)聯(lián)結(jié)形成聯(lián)動(dòng)。本發(fā)明采用單向直線傳動(dòng)的方式，避免了當(dāng)活塞處于上止點(diǎn)時(shí)的功率損耗，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，在相同尺寸下產(chǎn)生更大的功率。
文檔編號F02B75/32GK102337967SQ20111027235
公開日2012年2月1日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者郭革委 申請人:郭革委