CN111691976B - 一种往复式活塞式内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种往复式活塞式内燃机，涉及内燃机技术领域，该一种往复式活塞式内燃机，包括外壳，外壳的内部转动连接有空心轴杆，空心轴杆的外表面套设有连接板，连接板的两端分别固定安装有活塞结构，外壳的外表面固定安装有连接件，连接件远离外壳的一端固定安装有驱动结构，外壳的内部两端均固定安装有传动结构，外壳的内部位于传动结构之间固定安装有二号齿轮。本发明的弧形气缸采用两片，便于加工可以铣铸造，降低了锻造加工的成本，增加润滑和散热，公开进气门，排气门工作原理，已解决运转的连续性，已经用3D打印出模型，已经可以在低速姿态可以连续运转做连续圆周运动时，气缸与相邻活塞做相对运动。

Description

一种往复式活塞式内燃机
技术领域
本发明涉及内燃机技术领域，具体为一种往复式活塞式内燃机。
背景技术
内燃机，是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机，活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍，活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气，燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。
传统的内燃机是采用往复活塞式内燃机通过曲轴连杆机构将往复运动转换为圆周运动，这样使得能耗增加，不利于燃料的充分利用，同时由于采用曲轴连杆不便于加工，使得加工的成本增加，实用性不高。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种往复式活塞式内燃机，解决了上述背景中的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种往复式活塞式内燃机，包括外壳，所述外壳的内部转动连接有空心轴杆，所述空心轴杆的外表面套设有连接板，所述连接板的两端分别固定安装有活塞结构，所述外壳的外表面固定安装有连接件，连接件远离外壳的一端固定安装有驱动结构，所述外壳的内部两端均固定安装有传动结构，所述外壳的内部位于传动结构之间固定安装有二号齿轮，所述外壳的一侧设置有进气空滤，所述外壳的另一侧设置有油箱。
优选的，所述空心轴杆的外表面分别开设有进气通道，排气通道和进油通道，所述空心轴杆通过进气通道，排气通道和进油通道分别连通有一号管道，所述空心轴杆通过进气通道和进油通道分别连通有二号管道和三号管道，所述二号管道远离空心轴杆的一端与进气空滤连通，所述三号管道远离空心轴杆的一端与油箱连通。
优选的，所述活塞结构包括上气缸和下气缸，所述上气缸和下气缸之间通过螺栓固定连接，所述上气缸和下气缸的内壁滑动连接有活塞，所述活塞的外表面固定安装有连接杆，所述上气缸和下气缸的外表面固定安装有齿条，所述上气缸的外表面设置有进气门组，所述下气缸的外表面设置有排气门组。
优选的，所述上气缸包括进气口，所述上气缸的内壁开设有进气口和进油口，所述上气缸的外表面开设有进气门和出油口。
优选的，所述下气缸包括排气口，所述下气缸的外表面开设有排气口，所述下气缸的内壁开设有排气门。
优选的，所述驱动结构包括驱动电机，所述驱动电机的输出端活动连接有齿轮组，所述齿轮组的内壁活动连接有轴杆，所述轴杆的外表面套设有一号锥齿轮。
优选的，所述传动结构包括传动轴，所述外壳的内部两端均转动贯穿有传动轴，所述传动轴的外表面套设有一号齿轮，所述传动轴远离一号齿轮的一端套设有二号锥齿轮，所述二号锥齿轮和一号锥齿轮相互啮合，所述传动轴远离一号齿轮的另一端套设有一号同步轮。
优选的，所述二号齿轮的内部穿插设置有连接轴，所述二号齿轮和一号齿轮均与齿条相互啮合，所述连接轴的外表面套设有二号同步轮，所述二号同步轮和一号同步轮的外表面套设有同步带。
工作原理：齿条为模数3， 齿数96直齿的 1/6圆弧（弧长=48π），一号齿轮和二号齿轮均为模数为3 、齿数为16的直齿，其圆心分布在直径316MM（96*3+16*3）的的圆周上，与齿条啮合，相邻两齿轮的夹角为60°，且两齿间弧长与齿条弧长相同（弧长=48π），齿条两端部分切除一部分，气缸组做圆周运动会 ，气缸组一端的齿条从一号齿轮脱离，马上进入二号齿轮，齿条从二号齿轮脱离，气缸组另一端的齿条马上进入一号齿轮，即气缸组做圆周运动的的每一时刻都受齿轮组限制，且只受唯一一个齿轮限制，同步轮直径比1:2:1，由于同步带的作用，一号齿轮和二号齿轮的线速度比分别为2：1：2，当气缸与二号齿合，活塞连接的气缸与一号齿合，点火气体膨胀，由于齿轮的共同限制，只能顺时针转动才能气体满足空间，反过来燃料燃烧需要的空间，会推动活塞与气缸绕同一圆心做相同方向圆周转动，每个气缸经过相同的位置被点火，就这样转动起来，由于燃料燃烧后产生的气体作用在活塞顶上的膨胀压力转化为圆周运动，传动效率高，构建对称分布，动平衡好，便于高速运转，气缸组做圆周运动时，全时受齿轮限制（即气缸组转动时圆周上每一个角度都受到齿轮组限制），并且气缸组每做一个圆周运动与齿轮组齿合位置都会重复（闭环，不能有相对偏移）。
（三）有益效果
本发明提供了一种往复式活塞式内燃机。具备以下有益效果：
1、本发明通过设置活塞结构，采用无曲轴内燃机，四个圆弧活塞以及四个圆弧气缸组成圆环，活塞与嵌套的气缸同方向转动，相邻的活塞与气缸经过圆周的不同角度，受不同齿轮约束，产生气体膨胀需要的空间，无曲轴、无棘轮、气缸的活塞直接将膨胀压力转换为圆周运动，弧形气缸采用两片，便于加工可以铣铸造，降低了锻造加工的成本，增加润滑和散热，公开进气门，排气门工作原理，已解决运转的连续性，已经用3D打印出模型，已经可以在低速姿态可以连续运转做连续圆周运动时，气缸与相邻活塞做相对运动。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的立体结构后侧视示意图；
图3为本发明的活塞结构的结构示意图；
图4为本发明的下气缸的结构示意图；
图5为本发明的上气缸的结构示意图；
图6为本发明的进气门组和排气门组的结构示意图。
其中，1、外壳；2、空心轴杆；21、一号管道；3、连接板；4、活塞结构；41、上气缸；411、进气口；412、进油口；413、进气门；414、出油口；42、下气缸；421、排气口；422、排气门；43、活塞；44、连接杆；45、进气门组；46、排气门组；47、齿条；5、驱动结构；51、驱动电机；52、齿轮组；53、轴杆；54、一号锥齿轮；6、传动结构；61、传动轴；62、一号齿轮；63、二号锥齿轮；64、一号同步轮；7、二号齿轮；71、连接轴；72、二号同步轮；8、进气空滤；81、二号管道；9、油箱；91、三号管道；10、同步带。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-6所示，一种往复式活塞式内燃机，包括外壳1，外壳1的内部转动连接有空心轴杆2，空心轴杆2的外表面分别开设有进气通道，排气通道和进油通道，空心轴杆2通过进气通道，排气通道和进油通道分别连通有一号管道21，空心轴杆2通过进气通道和进油通道分别连通有二号管道81和三号管道91，二号管道81远离空心轴杆2的一端与进气空滤8连通，三号管道91远离空心轴杆2的一端与油箱9连通，空心轴杆2的外表面套设有连接板3，连接板3的两端分别固定安装有活塞结构4，外壳1的外表面固定安装有连接件，连接件远离外壳1的一端固定安装有驱动结构5，外壳1的内部两端均固定安装有传动结构6，外壳1的内部位于传动结构6之间固定安装有二号齿轮7，外壳1的一侧设置有进气空滤8，外壳1的另一侧设置有油箱9。
活塞结构4包括上气缸41和下气缸42，上气缸41和下气缸42之间通过螺栓固定连接，上气缸41和下气缸42的内壁滑动连接有活塞43，活塞43的外表面固定安装有连接杆44，上气缸41和下气缸42的外表面固定安装有齿条47，上气缸41的外表面设置有进气门组45，下气缸42的外表面设置有排气门组46，上气缸41包括进气口411，上气缸41的内壁开设有进气口411和进油口412，上气缸41的外表面开设有进气门413和出油口414，下气缸42包括排气口421，下气缸42的外表面开设有排气口421，下气缸42的内壁开设有排气门422。
驱动结构5包括驱动电机51，驱动电机51的输出端活动连接有齿轮组52，齿轮组52的内壁活动连接有轴杆53，轴杆53的外表面套设有一号锥齿轮54，传动结构6包括传动轴61，外壳1的内部两端均转动贯穿有传动轴61，传动轴61的外表面套设有一号齿轮62，传动轴61远离一号齿轮62的一端套设有二号锥齿轮63，二号锥齿轮63和一号锥齿轮54相互啮合，传动轴61远离一号齿轮62的另一端套设有一号同步轮64，二号齿轮7的内部穿插设置有连接轴71，二号齿轮7和一号齿轮62均与齿条47相互啮合，连接轴71的外表面套设有二号同步轮72，二号同步轮72和一号同步轮64的外表面套设有同步带10，通过设置活塞结构4，采用无曲轴内燃机，四个圆弧活塞43以及四个圆弧气缸组成圆环，活塞43与嵌套的气缸同方向转动，相邻的活塞43与气缸经过圆周的不同角度，受不同齿轮约束，产生气体膨胀需要的空间，无曲轴、无棘轮、气缸的活塞43直接将膨胀压力转换为圆周运动，弧形气缸采用两片，便于加工可以铣 铸造，增加润滑和散热，公开进气门，排气门工作原理，已解决运转的连续性，已经用3D打印出模型，已经可以在低速姿态可以连续运转做连续圆周运动时，气缸与相邻活塞43做相对运动。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种往复式活塞式内燃机，包括外壳(1)，其特征在于：所述外壳(1)的内部转动连接有空心轴杆(2)，所述空心轴杆(2)的外表面套设有连接板(3)，所述连接板(3)的两端分别固定安装有活塞结构(4)，所述外壳(1)的外表面固定安装有连接件，连接件远离外壳(1)的一端固定安装有驱动结构(5)，所述外壳(1)的内部两端均固定安装有传动结构(6)，所述外壳(1)的内部位于传动结构(6)之间固定安装有二号齿轮(7)，所述外壳(1)的一侧设置有进气空滤(8)，所述外壳(1)的另一侧设置有油箱(9)，所述空心轴杆(2)的外表面分别开设有进气通道，排气通道和进油通道，所述空心轴杆(2)通过进气通道，排气通道和进油通道分别连通有一号管道(21)，所述一号管道(21)与活塞结构(4)连通，所述空心轴杆(2)通过进气通道和进油通道分别连通有二号管道(81)和三号管道(91)，所述二号管道(81)远离空心轴杆(2)的一端与进气空滤(8)连通，所述三号管道(91)远离空心轴杆(2)的一端与油箱(9)连通，所述活塞结构(4)包括上气缸(41)和下气缸(42)，所述上气缸(41)和下气缸(42)之间通过螺栓固定连接，所述上气缸(41)和下气缸(42)的内壁滑动连接有活塞(43)，所述活塞(43)的外表面固定安装有连接杆(44)，所述上气缸(41)和下气缸(42)的外表面固定安装有齿条(47)，所述上气缸(41)的外表面设置有进气门组(45)，所述下气缸(42)的外表面设置有排气门组(46)，所述上气缸(41)包括进气口(411)，所述上气缸(41)的内壁开设有进气口(411)和进油口(412)，所述上气缸(41)的外表面开设有进气门(413)和出油口(414)，所述下气缸(42)包括排气口(421)，所述下气缸(42)的外表面开设有排气口(421)，所述下气缸(42)的内壁开设有排气门(422)，所述驱动结构(5)包括驱动电机(51)，所述驱动电机(51)的输出端活动连接有齿轮组(52)，所述齿轮组(52)的内壁活动连接有轴杆(53)，所述轴杆(53)的外表面套设有一号锥齿轮(54)，所述传动结构(6)包括传动轴(61)，所述外壳(1)的内部两端均转动贯穿有传动轴(61)，所述传动轴(61)的外表面套设有一号齿轮(62)，所述传动轴(61)远离一号齿轮(62)的一端套设有二号锥齿轮(63)，所述二号锥齿轮(63)和一号锥齿轮(54)相互啮合，所述传动轴(61)远离一号齿轮(62)的另一端套设有一号同步轮(64)。
2.根据权利要求1所述的一种往复式活塞式内燃机，其特征在于：所述二号齿轮(7)的内部穿插设置有连接轴(71)，所述二号齿轮(7)和一号齿轮(62)均与齿条(47)相互啮合，所述连接轴(71)的外表面套设有二号同步轮(72)，所述二号同步轮(72)和一号同步轮(64)的外表面套设有同步带(10)。
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