CN106884712A - 一种新型发动机结构 - Google Patents

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黄岩
罗昭顺
徐少华
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Abstract

本发明涉及发动机领域，具体公开了一种新型发动机结构。该新型发动机结构包括机体、连杆、弹簧和输出轴，所述的机体内设有至少两个气缸，每个所述的气缸内滑动连接有活塞；任一所述的气缸处于吸气冲程时，其他气缸中至少有一个处于做功冲程；所述的连杆与活塞一一对应；所述连杆靠近中间的位置设有齿条；所述弹簧的一端与机体连接，另一端与连杆远离活塞的端部连接；所述的输出轴与机体旋转活动连接；所述的输出轴上套设有与齿条一一对应的半齿轮，所述半齿轮的圆周面上设有轮齿。以上所述的新型发动机结构改变了发动机的传动结构，消除了上下死点，并且减小了活塞对缸体内壁的压力，大大提高了发动机工作的稳定性和零部件的使用寿命。

Description

一种新型发动机结构
技术领域
本发明涉及发动机领域，尤其涉及一种新型发动机结构。
背景技术
现有技术中，普遍使用的发动机为普通的曲柄连杆式发动机，活塞的布置方式通常为单向直线式排列和V型排列两种方式。曲柄连杆式发动机包括活塞缸体、曲柄、连接杆、活塞等，活塞缸体内设置多组可供活塞上下移动的活塞孔，曲柄水平设置在活塞缸体内，曲柄的一端从活塞缸体的一侧伸出并与飞轮连接，另一端从活塞缸体的另一侧伸出作为动力输出端，曲柄上设有多个与活塞孔一一对应的连杆轴颈，连接杆的一端套接在连杆轴颈上，另一端与安装在活塞孔内的活塞铰接。工作时，混合气体在缸体内爆炸做功，从而推动曲柄旋转。
上述的技术方案主要存在以下缺陷：
1.曲柄连杆式发动机的活塞在上下止点的时候，连杆作用在曲柄上的力臂为零，故力矩为零，即汽缸通过曲柄连杆机构传递出去的能量为零，这样会造成一定的能量浪费；
2.连杆与活塞运动的轨迹呈一定的角度，活塞推动连杆运动的同时，连杆也给活塞一个反作用力，在活塞上下运动的过程中，汽缸的壁面受到交变压力的作用，严重影响活塞和缸体的使用寿命。
本发明的目的即是针对现有技术的不足提供一种新型发动机结构。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新型发动机结构，改变了发动机的传动结构，消除了上下死点，并且减小了活塞对缸体内壁的压力，大大提高了发动机工作的稳定性和零部件的使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种新型发动机结构，至少包括：
机体，所述的机体内设有至少两个气缸，每个所述的气缸内滑动连接有活塞；任一所述的气缸处于吸气冲程时，其他气缸中至少有一个处于做功冲程；
连杆，所述的连杆与活塞一一对应且连杆的一端与活塞连接；所述连杆靠近中间的位置设有齿条；
弹簧，所述弹簧与连杆一一对应且一端与连杆远离活塞的端部连接，所述活塞的一端与机体连接；活塞位于下止点时，弹簧处于压缩状态；
输出轴，所述的输出轴与机体旋转活动连接；所述的输出轴上套设有与齿条一一对应的半齿轮，所述半齿轮的圆周面上设有轮齿，所述轮齿连续分布且轮齿所覆盖的圆弧对应的圆心角为180°；活塞向下运动时，轮齿与齿条啮合。
气缸处于做功冲程时，气体爆炸提供相应活塞向下运动的动力并压缩与连杆相连的弹簧，此时，连杆上的齿条与半齿轮上的轮齿啮合，半齿轮驱动输出轴对外做功。活塞向下运动时弹簧处于压缩状态，当气缸处于做功和吸气冲程时，活塞向下运动，压缩弹簧蓄能，当气缸处于压缩和排气冲程时，弹簧回复，释放弹性势能，提供活塞向上运动所需的能量，此时半齿轮没有轮齿的一侧与齿条相对，半齿轮和输出轴的转动由惯性驱动。与传统曲柄连杆式的发动机传动结构相比，本发明的技术方案不仅消除了死点，改善了发动机的动力，提高了发动机的工作效率，而且在活塞运动的过程中对气缸内壁没有侧压力，延长了发动机的使用寿命。机体内设有至少两个气缸，任一所述的气缸处于吸气冲程时，其他气缸中至少有一个处于做功冲程；吸气冲程活塞向下运动并压缩弹簧所需要的动力由其他气缸做功来提供。
作为优选，所述的连杆远离活塞的一端设有垫板，所述的连杆通过垫板与弹簧连接，连杆与弹簧的连接更可靠。
作为优选，所述输出轴的一端连接有飞轮；做功冲程时，飞轮随输出轴转动；排气和压缩冲程时，半齿轮与齿条分离，此时输出轴上半齿轮的转动由飞轮转动的惯性驱动。
作为优选，所述的机体内设有至少四个气缸，所述的气缸包括第一气缸组和第二气缸组，所述的第一气缸组和第二气缸组分别包括至少两个气缸，所述第一气缸组和第二气缸组分贝所对应的活塞的运动方向相反；所述第一气缸组内的任一气缸处于吸气冲程时，第一气缸组内的其他气缸中至少有一个处于做功冲程；所述第二气缸组内的任一气缸处于吸气冲程时，第二气缸组内的其他气缸中至少有一个处于做功冲程。当第一气缸组中的活塞向下运动时，第一气缸组中的齿条与对应半齿轮的轮齿啮合，驱动输出轴转动，此时，第二气缸组中的活塞向上运动，齿条与半齿轮处于分离状态，第二气缸柱中的半齿轮的转动由第一气缸组中的气缸做功提供动力，反之亦然。任一时刻，至少有一个气缸处于做功冲程，并驱动输出轴转动，不仅能保证输出轴输出动力的连续性，还可以省去传统发动机结构中的飞轮结构。
附图说明
图1为本发明第一实施例新型发动机结构的结构示意图；
图2为本发明第一实施例新型发动机结构气缸结构处于做功冲程和吸气冲程的示意图；
图3为本发明第一实施例新型发动机结构气缸结构处于压缩冲程和排气冲程的结构示意图；
图4为本发明第二实施例新型发动机结构的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1所示，一种新型发动机结构，至少包括机体1、连杆6、弹簧5和输出轴4，所述的机体1内设有至少两个气缸11，每个所述的气缸11内滑动连接有活塞2；任一所述的气缸11处于吸气冲程时，其他气缸11中至少有一个处于做功冲程；所述的连杆6与活塞2一一对应且连杆6的一端与活塞2连接；所述连杆6靠近中间的位置设有齿条7；所述的弹簧5与连杆6一一对应，所述弹簧5的一端与机体1连接，另一端与连杆6远离活塞2的端部连接；活塞2位于下止点时，弹簧5处于压缩状态；所述的连杆6远离活塞2的一端设有垫板61，所述的连杆6通过垫板61与弹簧5连接，连杆6与弹簧5的连接更可靠。所述的输出轴4与机体1旋转活动连接；所述的输出轴4上套设有与齿条7一一对应的半齿轮3，所述半齿轮3的圆周面上设有轮齿，所述轮齿连续分布且轮齿所覆盖的圆弧对应的圆心角为180°；活塞2向下运动时，轮齿与齿条7啮合。所述输出轴4的一端连接有飞轮41；做功冲程时，飞轮41随输出轴4转动；排气和压缩冲程时，半齿轮3与齿条7分离，此时输出轴4上半齿轮3的转动由飞轮41转动的惯性驱动。与传统曲柄连杆6式的发动机传动结构相比，本发明的技术方案不仅消除了死点，改善了发动机的动力，提高了发动机的工作效率，而且在活塞2运动的过程中对气缸11内壁没有侧压力，延长了发动机的使用寿命。
如图2所示，气缸11处于做功冲程时，气体爆炸提供相应活塞2向下运动的动力并压缩与连杆6相连的弹簧5，此时，连杆6上的齿条7与半齿轮3上的轮齿啮合，半齿轮3驱动输出轴4对外做功。活塞2向下运动时弹簧5处于压缩状态，当气缸11处于做功和吸气冲程时，活塞2向下运动，压缩弹簧5蓄能；如图3所示当气缸11处于压缩冲程或排气冲程时，弹簧5回复，释放弹性势能，提供活塞2向上运动所需的能量，此时半齿轮3没有轮齿的一侧与齿条7相对，半齿轮3和输出轴4的转动由惯性驱动。机体1内的任一气缸11处于吸气冲程时，其他气缸11中至少有一个处于做功冲程；吸气冲程活塞2向下运动并压缩弹簧5所需要的动力由其他气缸11做功来提供。
实施例二
如图4所示，与实施例一相比，本实施例的不同之处在于，输出轴4上没有设置飞轮，且所述的机体1内设有至少四个气缸11，所述的气缸11包括第一气缸组8和第二气缸组9，所述的第一气缸组8和第二气缸组9分别包括至少两个气缸11，所述第一气缸组8和第二气缸组9分贝所对应的活塞2的运动方向相反；所述第一气缸组8内的任一气缸11处于吸气冲程时，第一气缸组8内的其他气缸11中至少有一个处于做功冲程；所述第二气缸组9内的任一气缸11处于吸气冲程时，第二气缸组9内的其他气缸11中至少有一个处于做功冲程。当第一气缸组8中的活塞2向下运动时，第一气缸组8中的齿条7与对应半齿轮3的轮齿啮合，驱动输出轴4转动，此时，第二气缸组9中的活塞2向上运动，齿条7与半齿轮3处于分离状态，第二气缸11柱中的半齿轮3的转动由第一气缸组8中的气缸11做功提供动力，反之亦然。任一时刻，至少有一个气缸11处于做功冲程，并驱动输出轴4转动，在不设置飞轮的情况下保证了输出轴4输出动力的连续性。
以上所述的新型发动机结构，改变了发动机的传动结构，消除了上下死点，并且减小了活塞对缸体内壁的压力，大大提高了发动机工作的稳定性和零部件的使用寿命。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型发动机结构，其特征在于，至少包括：
机体（1），所述的机体（1）内设有至少两个气缸（11），每个所述的气缸（11）内滑动连接有活塞（2）；任一所述的气缸（11）处于吸气冲程时，其他气缸（11）中至少有一个处于做功冲程；
连杆（6），所述的连杆（6）与活塞（2）一一对应且连杆（6）的一端与活塞（2）连接；所述连杆（6）靠近中间的位置设有齿条（7）；
弹簧（5），所述弹簧（5）与连杆（6）一一对应且一端与连杆（6）远离活塞（2）的端部连接，所述活塞的一端与机体（1）连接；活塞（2）位于下止点时，弹簧（5）处于压缩状态；
输出轴（4），所述的输出轴（4）与机体（1）旋转活动连接；所述的输出轴（4）上套设有与齿条（7）一一对应的半齿轮（3），所述半齿轮（3）的圆周面上设有轮齿，所述轮齿连续分布且轮齿所覆盖的圆弧对应的圆心角为180°；活塞（2）向下运动时，轮齿与齿条（7）啮合。
2.根据权利要求1所述的新型发动机结构，其特征在于：所述连杆（6）远离活塞（2）的一端设有垫板（61），所述的连杆（6）通过垫板（61）与弹簧（5）连接。
3.根据权利要求1或2所述的新型发动机结构，其特征在于：所述输出轴（4）的一端连接有飞轮（41）。
4.根据权利要求1或2所述的新型发动机结构，其特征在于：所述的机体（1）内设有至少四个气缸（11），所述的气缸（11）包括第一气缸组（8）和第二气缸组（9），所述的第一气缸组（8）和第二气缸组（9）分别包括至少两个气缸（11），所述第一气缸组（8）和第二气缸组（9）分别所对应的活塞（2）的运动方向相反；所述第一气缸组（8）内的任一气缸（11）处于吸气冲程时，第一气缸组（8）内的其他气缸（11）中至少有一个处于做功冲程；所述第二气缸组（9）内的任一气缸（11）处于吸气冲程时，第二气缸组（9）内的其他气缸（11）中至少有一个处于做功冲程。
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