CN108223124B - 一种新型非曲轴传动的八缸发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型非曲轴传动的八缸发动机，所述环形内齿模块整体为内设有开口的长方体；所述内开口上设有用于传动的内齿，包括直线内齿和圆环内齿；所述环形内内齿模块的两端分别通过活塞连杆与活塞进行连接；所述活塞设置在气缸体内；所述气门凸轮、气缸体、活塞、排气口构成气缸单元；所述非曲轴传动的发动机为4个或者4个以上气缸单元组成；所述环形内齿模块中内开口的内齿与圆形齿轮进行配合连接；所述圆形齿轮与皮带轮进行连接；所述皮带轮通过皮带与动力输出皮带轮进行传动连接。本发明结构简单，设计科学合理，可以有效的提高传动效率和热转化效率、进一步降低气缸的磨损。

Description

一种新型非曲轴传动的八缸发动机

技术领域

本发明属于发动机设备领域，具体涉及一种新型非曲轴传动的发动机。

背景技术

现有的曲轴连杆活塞式内燃发动机，曲轴连杆结构简单，技术成熟，但也有很多缺点：

1、传动效率低，热效率低：现有发动机热效率只有百分之四十一以下，每当活塞压缩到上止点时，气缸点火气体膨胀做功，此时气缸内压力达到最大，动力最大，但此时曲轴旋转角度为零，传动力矩为零，当曲轴旋转到90度时，传动力矩最大，但活塞已向下运动一段行程，缸内压力减小，所以最大动力和最大传动力矩无法同时出现，功率无法最大输出，导致发动力传动效率低，也就是热效率低，所以现今最先进的曲轴连杆活塞式发动机热效率只有百分之四十一。

2、气缸磨损大：由于曲轴旋转，连杆左右摆动使活塞产生交变的侧压力，特别是在缸内高温高压的环境下，长期的侧压力会加速气缸侧壁的磨损，使得气缸变形，导致活塞的气密性降低，从而降低发动机的传动效率和缸体的寿命。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种新型非曲轴传动的八缸发动机，本发明结构简单，设计科学合理，可以有效的提高传动效率和热转化效率、进一步降低气缸的磨损。

本发明的技术方案：

提供一种新型非曲轴传动的八缸发动机，包括环形内齿模块、圆形齿轮、皮带轮、动力输出皮带轮、圆环、摇臂凸轮杆、摇臂凸轮、活塞连杆、传动皮带、摇臂、带时皮带、正时皮带轮、正时皮带、气门凸轮、气缸体、活塞、排气口、曲轴连杆和曲轴；所述环形内齿模块整体为内设有开口的长方体；所述内开口上设有用于传动的内齿，包括直线内齿和圆环内齿；所述环形内内齿模块的两端分别通过活塞连杆与活塞进行连接；所述活塞设置在气缸体内；所述气门凸轮、气缸体、活塞、排气口构成气缸单元；所述非曲轴传动的八缸发动机为两边各4个气缸正方形排列直线对置；所述环形内齿模块中内开口的内齿与设于摇臂上的圆形齿轮进行配合连接，所述摇臂上设有圆形齿轮、皮带轮及动力输出皮带轮，圆形齿轮与皮带轮进行连接；皮带轮通过传动皮带与动力输出皮带轮进行传动连接，所述摇臂凸轮杆与摇臂凸轮进行配合使用；所述摇臂凸轮为不同半径的半圆组成的圆盘结构；所述摇臂凸轮通过正时皮带与正时皮带轮进行传动连接；所述为外置曲轴，曲轴与曲轴连杆进行连接，所述曲轴连杆的另外一端则与环形内齿模块进行连接。

进一步，两边各4个气缸正方形排列直线对置，所述气缸单元为8个，对其8个气缸分别进行1至8序号命名，其中1和4缸、2和3缸、5和8缸、6和7缸为同一循环冲程，即正方形对角冲程同步。

进一步，所述环形内齿模块整体为内设有开口的长方体；所述内开口上设有用于传动的内齿，包括直线内齿和圆环内齿，两端为半圆内齿中间连接直线内齿，形成环形内齿；所述环形内齿模块的两端分别通过活塞连杆与活塞进行连接；所述环形内齿模块中内开口的内齿与设于摇臂上的圆形齿轮进行配合连接；通过正时机构驱动凸轮旋转可带动摇臂及摇臂上的圆形齿轮定时上下移动。环形内齿模块的直线往返运动与摇臂上的圆形齿轮定时上下移动同步协调作用，实现直线往返运动转换为连续的旋转运动。

进一步，所述曲轴为外置曲轴，曲轴与曲轴连杆进行连接，所述曲轴连杆的另外一端则与环形内齿模块进行连接。环形内齿模块直线往返运动通过曲轴连杆驱动曲轴旋转，曲轴旋转带动正时皮带轮，通过正时皮带与皮带轮连接摇臂上的凸轮机构，凸轮机构驱动摇臂定时上下移动，继而使摇臂上的圆形齿轮定时上下移动，环形内齿模块的直线往返运动与固定于摇臂上的圆形齿轮定时上下移动同步协调作用，实现直线往返运动转换为连续的旋转运动。

进一步，所述摇臂凸轮的转动与环形内齿模块转动为同步正时协同作用，所述摇臂凸轮为不同半径的半圆组成的圆盘结构，其中摇臂凸轮在大圆和小圆阶段时为内齿模块的直线内齿阶段，大小圆的转换阶段即环形内齿模的半圆阶段。

进一步，所述活塞连杆与气缸体之间设有支撑板，可支撑活塞的直线往返运动，并限制活塞连杆的摆动，实现活塞直线往返，可消除活塞的摆动，减轻活塞对缸壁的磨损。

进一步，所述摇臂凸轮杆设有用于固定作用的圆环。

本发明的总体构思：本发明采用的是两边各4个气缸正方形排列直线对置，曲轴外置的结构，两个活塞进行直线相连。八缸依次为循环四冲程-压缩、膨胀做功、排气、吸气，推动活塞连杆及环形内齿模块做直线往复运动。通过外置的曲轴连杆结构，带动正时皮带，通过凸轮，带动摇臂使环形齿条中间的齿轮定时上下运动和活塞与环形齿条的直线往复运动，结合环形齿条中间的齿轮定时上下运动，使得环形齿条带动环形齿条中间的齿轮做连续旋转运动，从而使活塞连杆的直线往复运动转化为旋转运动。此机构属于直线往复的环形齿条驱动定时上下移动的齿轮做连续的旋转运动，通过这样的结构设计，使得齿轮齿条传动的力矩保持恒定，保持数值较大的力矩，使得传动效率比曲轴传动的效率要高，从而提高传动效率。本发明采用的是两边各4个气缸正方形排列直线对置，活塞进行直线相连，采用正方形对角冲程同步，发动机推力平衡，可减轻发动机振动与噪音。活塞直线往返，且活塞连杆设有支撑板，消除活塞的摆动，减轻活塞对气缸内壁的侧向压力，消除了现有发动机的曲轴旋转、连杆左右摇摆使活塞产生交变侧压力的问题，从而减轻了气缸的磨损，延长了使用寿命。

本发明的有益效果：

1、由环形内齿模块进行直线往返运动，驱动定时上下移动摇臂上的圆形齿轮，实现直线往返转化为连续旋转运动，发动机处于环形内齿模块的直线内齿驱动圆形齿轮阶段时，输出力矩大且稳定，因齿条齿轮传动效率比曲轴滑块传动的效率要高，从而提高传动效率；

2、两边各4个气缸正方形排列直线对置的设计，活塞直线往返并且活塞连杆设有支撑板，限制活塞的摆动，减轻活塞对气缸内壁的侧向压力，消除了现有发动机的曲轴旋转、连杆左右摇摆使活塞产生交变侧压力的问题，从而减轻了气缸的磨损，延长了使用寿命。

2、两边各4个气缸正方形排列直线对置对角冲程同步依次循环四冲程的设计，发动机的推动力平衡，减轻发动机振动和噪音；

3、本发明结构简单，设计科学合理，可以有效的提高传动效率和热转化效率、进一步降低气缸的磨损。

附图说明

图1为本发明的一种新型非曲轴传动的发动机的主视图；

图2为本发明的一种新型非曲轴传动的发动机的俯视图；

图3为本发明的一种新型非曲轴传动的发动机的八缸正方形排列对角冲程同步设计示意图；

图4为本发明的一种新型非曲轴传动的八缸发动机中实施例2的四缸结构示意图；

图5为本发明的一种新型非曲轴传动的八缸发动机中实施例2的四缸设计示意图；

图中名称及序号：

环形内齿模块1、直线内齿2、圆形齿轮3、皮带轮4、圆环5、摇臂凸轮杆6、摇臂凸轮7、活塞连杆8、传动皮带9、动力输出皮带轮10、摇臂11、带时皮带12、正时皮带轮13、正时皮带14、气门凸轮15、气缸体16、活塞17、排气口18、曲轴连杆19、曲轴20。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

实施例1：

如图1、图2和图3所示，提供一种新型非曲轴传动八缸的发动机，包括环形内齿模块1、圆形齿轮3、皮带轮4、圆环5、摇臂凸轮杆6、摇臂凸轮7、活塞连杆8、传动皮带9、动力输出皮带轮10、摇臂11、带时皮带12、正时皮带轮13、正时皮带14、气门凸轮15、气缸体16、活塞17、排气口18、活塞连杆、曲轴连杆19和曲轴20；所述环形内齿模块1整体为内设有开口的长方体；所述内开口上设有用于传动的内齿，包括直线内齿2和圆环内齿，两端为半圆内齿中间连接直线内齿2形成环形；所述环形内齿模块的两端分别通过活塞17连杆8与活塞17进行连接；所述活塞17设置在气缸体16内；所述气门凸轮15、气缸体16、活塞17、排气口18构成气缸单元；所述非曲轴传动的八缸发动机为两边各4个气缸正方形排列直线对置，共八个气缸单元组成；所述环形内齿模块1中内开口的内齿与设于摇臂11上的圆形齿轮3进行配合连接；所述曲轴20与曲轴连杆19进行连接，所述曲轴连杆19的另外一端则与环形内齿模块1进行连接。环形内齿模块1直线往返运动推动曲轴连杆19进而驱动曲轴20旋转，曲轴20旋转带动正时皮带14，正时皮带14连接正时皮带轮13，正时皮带轮13驱动正时皮带12，正时皮带12带动摇臂凸轮7，所述摇臂凸轮7为不同半径的半圆组成的圆盘结构，摇臂凸轮7与摇臂凸轮杆6进行配合使用；摇臂凸轮7旋转驱动摇臂凸轮杆6及其连接的摇臂11上下移动，摇臂11上下移动带动设于摇臂11上的圆形齿轮3上下移动。因此环形内齿模块1的直线往返运动结合设于摇臂11上的圆形齿轮定时上下移动，实现环形内齿模块1的直线往返运动转换为齿轮3的连续旋转运动。所述圆形齿轮3与摇臂11上的皮带轮4进行连接，皮带轮4通过传动皮带9与动力输出皮带轮10进行传动连接，从而输出动力；

所述气缸单元为8个，两边各4个，正方形排列，对其8个气缸分别进行1至8序号命名，其中1和4缸、2和3缸、5和8缸、6和7缸为同一循环冲程，即正方形对角冲程同步。

所述摇臂凸轮7的转动与环形内齿模块1转动为同步正时协同作用，所述摇臂凸轮7为不同半径的半圆组成的圆盘结构，其中摇臂凸轮7在大圆和小圆阶段时为内齿模块的直线内齿2的阶段，大小圆的转换阶段即环形内齿模的半圆阶段。

所述活塞连杆8与气缸体16之间设有支撑板，可支撑活塞的直线往返运动，并限制活塞连杆的摆动，实现活塞直线往返，可减轻活塞对缸壁的磨损。

所述摇臂凸轮杆6设有用于固定作用的圆环5。

实施例2：

如图4和图5所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：所述气缸单元为4个，对其4个气缸分别进行1至4序号命名，其中1-4缸为循环冲程中膨胀做功、吸气、压缩气体、排气的过程。

需要指出的是，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型非曲轴传动的八缸发动机，其特征在于：包括环形内齿模块、圆形齿轮、皮带轮、动力输出皮带轮、圆环、摇臂凸轮杆、摇臂凸轮、活塞连杆、传动皮带、摇臂、带时皮带、正时皮带轮、正时皮带、气门凸轮、气缸体、活塞、排气口、曲轴连杆和曲轴；

所述环形内齿模块整体为内设有开口的长方体；所述内开口上设有用于传动的内齿，包括直线内齿和圆环内齿；所述环形内齿模块的两端分别通过活塞连杆与活塞进行连接；所述活塞设置在气缸体内；

所述气门凸轮、气缸体、活塞、排气口构成气缸单元；

所述环形内齿模块中内开口的内齿与设于摇臂上的圆形齿轮进行配合连接；所述圆形齿轮与皮带轮进行连接；传动皮带轮通过传动皮带与动力输出皮带轮进行传动连接；

所述与圆形齿轮连接的皮带轮还与摇臂凸轮杆进行连接，所述摇臂凸轮杆与摇臂凸轮进行配合使用；所述摇臂凸轮为不同半径的半圆组成的圆盘结构；

所述曲轴为外置曲轴，曲轴与曲轴连杆进行连接，所述曲轴连杆的另外一端则与环形内齿模块进行连接；所述曲轴驱动正时皮带轮，正时皮带与正时皮带轮连接摇臂上的摇臂凸轮杆和摇臂凸轮，摇臂凸轮杆和摇臂凸轮驱动摇臂定时上下移动，继而使摇臂上的圆形齿轮定时上下移动。

2.根据权利要求1所述的新型非曲轴传动的八缸发动机，其特征在于：两边各4个气缸正方形排列直线对置，所述气缸单元为8个，对其8个气缸分别进行1至8序号命名，其中1和4缸、2和3缸、5和8缸、6和7缸为同一循环冲程，即正方形对角冲程同步。

3.根据权利要求1所述的新型非曲轴传动的八缸发动机，其特征在于：所述环形内齿模块的两端为半圆内齿中间连接直线内齿，形成环形内齿；

所述正时皮带轮及正时皮带驱动凸轮旋转可带动摇臂及摇臂上的圆形齿轮定时上下移动。

4.根据权利要求1所述的新型非曲轴传动的八缸发动机，其特征在于：所述摇臂凸轮的转动与环形内齿模块运动为同步正时协同作用，摇臂凸轮在大圆和小圆阶段时为内齿模块的直线内齿阶段，大小圆的转换阶段即环形内齿模的半圆阶段。

5.根据权利要求1所述的新型非曲轴传动的八缸发动机，其特征在于：所述摇臂凸轮杆设有用于固定作用的圆环。

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