CN113356995A - 一种对称式内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对称式内燃机，涉及内燃机的技术领域，包括燃烧室，燃烧室至少间隔对称设置有两个；活塞柱，所述活塞柱为长杆状构件，其两端分别位于两个燃烧室内，活塞柱与燃烧室滑移连接；动能转换机构，动能转换机构包括齿具盒、棘轮、输出轴；齿具盒滑移安装在活塞柱上，其滑移方向垂直于活塞柱的长度方向；齿具盒的中部设置有中空的空腔，空腔的顶部和底部沿活塞柱的长度方向分别设置有棘齿，两侧的棘齿朝向相反；两侧的棘齿之间的间距大于棘轮的直径；棘轮与棘齿适配，输出轴同轴安装在棘轮上；安装座，安装座用于安装燃烧室、输出轴，输出轴转动安装在安装座上。该装置具有避免输出轴被卡死的优点。

Description

一种对称式内燃机

技术领域

本发明涉及内燃机的技术领域，尤其涉及一种对称式内燃机。

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。广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的喷气式发动机，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。

根据现有技术，内燃机主要部件包括气缸、转动设置在气缸上方的输出轴即曲轴，连接在曲轴上将燃烧的内能转化为动能的活塞和连杆，根据现有相关技术，在曲轴转动时，连杆和曲轴之间存在死点，使得发动机在运转的过程中容易因缺缸导致输出轴卡死的可能；根据现有相关技术，在曲轴转动中，因曲轴的与连杆的夹角变化导致推力也产生大小不均；根据现有相关技术，曲轴转动只能得到半转推力，无论燃烧室内的推力还能否做功，都将因曲轴的回转而白白地放掉。

发明内容

针对现有技术中所述存在的不足，本方案提供了一种对称式内燃机，其解决了输出轴容易在死点位置产生卡死现象的问题，同时令输出轴的推力更加均匀，让燃料在燃烧室内的能量得到充分的发挥。

根据本发明的实施例，一种对称式内燃机，包括燃烧室，所述燃烧室为内部中空且一面呈开口设置的构件，燃烧室至少间隔设置有两个，且对称设置；

活塞柱，所述活塞柱为长杆状构件，其两端分别位于两个燃烧室内，活塞柱与燃烧室滑移连接；

动能转换机构，所述动能转换机构包括齿具盒、棘轮、输出轴；所述齿具盒滑移安装在活塞柱上，其滑移方向垂直于活塞柱的长度方向；所述齿具盒的中部设置有中空的空腔，所述空腔的顶部和底部沿活塞柱的长度方向分别设置有棘齿，两侧的所述棘齿朝向相反；两侧的棘齿之间的间距大于棘轮的直径；棘轮与棘齿适配，输出轴同轴安装在棘轮上；

安装座，所述安装座用于安装燃烧室、输出轴，输出轴转动安装在安装座上。

通过以上技术方案，使用该内燃机作为动力输出装置时，将燃料供入至其中一个燃烧室内，并将其点燃，使得燃烧室内的气体产生膨胀，推动活塞柱朝向另一个燃烧室的方向将进行滑移，通过齿具盒一侧的棘齿带动棘轮进行转动，当棘轮转动时，带动输出轴进行转动；当该燃烧室内的气压降低至一定程度，使得棘轮与棘齿之间的线速度产生速度差时，由于棘轮存在转动惯量，棘轮上的棘齿推动齿具盒进行滑移，使得齿具盒上另一侧的棘齿与棘轮相啮合，此时向另一个燃烧室供入燃料并点燃，同时放出之前进行做功的燃烧室中的废气，活塞杆方向滑移，继续对棘轮做功驱使棘轮持续转动，即使得输出轴不断的输出转矩。相比传统的曲轴式内燃机，本申请的内燃机不存在死点，不会出现输出轴被卡死的可能，提高了内燃机的可靠性，使得内燃机动能具有连续且均衡输出的特点；当其中一个燃烧室内的推动力不足时，棘轮与棘齿便会产生线速度差，启动另一个燃烧室，继续对活塞柱进行做功，使得该内燃机具有稳定输出的特点。

优选的，所述齿具盒与活塞柱之间设置有限位组件，所述限位组件用于限定齿具盒的滑移位置使棘轮仅与齿具盒内其中一侧的棘齿相啮合。

通过以上技术方案，限位组件用于限定齿具盒与活塞柱的相对位置，使得齿具盒相对于活塞柱而言始终呈偏心设置的状态，减小由于棘轮位于齿具盒中部不能够与任意一侧的棘齿相啮合的可能，提高装置的实用性。

优选的，所述活塞柱的中部沿其长度方向开设有滑移孔，滑移孔为矩形孔；动能转换机构滑移安装在滑移孔内；所述限位组件设置在滑移孔的侧壁与齿具盒的外侧壁之间，在齿具盒的两外侧壁处均设置有限位组件，两个限位组件的分布方向与活塞柱的长度方向相平行设置。

通过以上技术方案，将动能转换机构安装在滑移孔内可以减小该内燃机的体积；在齿具盒的两侧均设置限位组件可以提高装置的可靠性。

优选的，所述限位组件包括固定在齿具盒侧壁中部的定位件和滑移设置在滑移孔侧壁上的限位件，在活塞柱上设置有用于为限位件沿活塞柱的长度方向进行滑移提供作用力的弹簧，定位件与限位件相对的一侧均呈圆弧面设置。

通过以上技术方案，在齿具盒进行滑移时，利用定位件与限位件相对的一侧均设置成圆弧面的结构，可以更加方便定位件与限位件产生相对滑移，使得齿具盒的滑移阻力更小同时使得限位组件的功能不会改变，进一步提高装置的可靠性。

优选的，所述齿具盒与滑移孔的内壁之间设置有支撑组件，支撑组件包括多个转动辊，转动辊转动设置在齿具盒或者滑移孔的侧壁上，其转动轴向垂直于活塞柱的长度方向，支撑组件与限位组件的安装位置相同。

通过以上技术方案，利用支撑组件使得齿具盒的滑移过程更加方便，进一步减小其阻力增加内燃机的稳定性，在活塞柱向齿具盒传递作用力时，支撑组件可提供支撑点，提高内燃机的可靠性。

优选的，所述滑移孔的开口处可拆卸安装有封口件，封口件用于限定齿具盒沿垂直于活塞柱的长度方向的滑移距离，在封口件上开设有一个供输出轴穿过的过孔，所述过孔为长孔，其长度方向平行于活塞柱的长度方向。

通过以上技术方案，封口件用于限定齿具盒在垂直于活塞柱的长度方向的滑移距离，减小齿具盒脱离滑移孔致使内燃机的功能失效的可能，进一步提高内燃机的可靠性。

优选的，所述活塞柱设置有滑移孔处滑移安装有用于两个对称设置的轴瓦，两个轴瓦用于封闭滑移孔，轴瓦与输出轴呈转动连接，在滑移孔内盛放有用于润滑、冷却的润滑液。

通过以上技术方案，利用轴瓦对滑移孔进行密封，减少润滑液漏出的可能，使得润滑液对齿具盒的冷却润滑效果更好。

优选的，所述输出轴的一端同轴固定有飞轮。

通过以上技术方案，飞轮可以进一步增大棘轮与输出轴的转动惯量，为棘轮推动齿具盒进行滑移提供更大的作用力。

优选的，所述输出轴和棘轮之间采用键连接。

通过以上技术方案，采用键连接的方式可方便将输出轴安装在棘轮上，键连接具有过载保护的作用，当内燃机过载时，可以起到保护内燃机的作用。

优选的，所述燃烧室和安装座之间固有多个连接件。

通过以上技术方案，连接件用于增强燃烧室与安装座之间的结构稳定性，减小由于燃烧室与活塞柱进行做功时，由于燃烧室收受到反作用力，致使燃烧室的位置发生变化致使该内燃机的结构发生变化致使内燃机不能正常工作的可能。

相比于现有技术，本发明至少具有如下有益效果之一：

1.使用该内燃机作为动力装置时，由于其动能转换机构与常规的曲轴连杆工作原理的不相同，可以使得该内燃机不会出现输出轴被卡死的可能，使得该内燃机与现有的内燃机相比更加稳定可靠；同时可以降低能源的消耗，达到绿色环保的目的；

2.利用设置在活塞柱与齿具盒之间的限位组件可以使得棘轮至少与齿具盒一侧的棘齿相啮合，使该内燃机的动力被连续、稳定的输出，进一步提高了该内燃机的可靠性；

3.利用飞轮为棘轮提供了更大的转动惯量，更加方便棘轮变换位置至另一侧啮合棘齿；利用轴瓦对活塞柱的滑移孔进行密封处理，并在滑移孔的内部加入了润滑液，润滑液可以对动能转换机构进行冷却润滑，有益于延长该内燃机的使用寿命。

附图说明

图1为本申请实施例的整体结构示意图；

图2为活塞柱、封口件和动能转换机构之间安装关系的结构示意图；

图3为图1中沿活塞柱的轴线方向的半剖示意图；

图4为图3中的A部放大图。

上述附图中：1、燃烧室；11、进油孔；12、排气孔；2、活塞柱；21、滑移孔；3、动能转换机构；31、齿具盒；311、空腔；312、棘齿；32、棘轮；33、输出轴；4、安装座；41、连接件；5、限位组件；51、定位件；52、限位件；53、弹簧；6、支撑组件；61、转动辊；7、封口件；71、过孔；8、轴瓦；9、飞轮。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

一种对称式内燃机，参照图1-图4，包括至少两个对称设置的燃烧室1、滑移设置在两个对称设置的燃烧室1之间的活塞柱2和滑移设置在活塞柱2上的动能转换机构3以及用于安装固定燃烧室1的安装座4。利用该内燃机的动能转换机构3将活塞柱2的往复运动转化为周向运动，可进行该内燃机的零部件发生卡死的可能，提高了该内燃机的可靠性。

安装座4为一个平板状构件，安装座4可以采用钢板制作，根据需要安装座4也可以制作成其他形状的结构，如长方体状的结构等。

燃烧室1为内部中空且其一面呈开口设置的构件，燃烧室1可以制作成圆柱状构件，在其内部同轴开设一个沉孔，燃烧室1也可以制作成横截面呈多边形设置的构件，此处制作成圆柱状的构件，燃烧室1间隔且对称固定在安装座4上，使两个燃烧室1的开口相对设置；在将燃烧室1安装在安装座4上时，两者之间可以采用螺栓连接进行固定。在燃烧室1的底部位置开设用于加注燃料的进油孔11和用于排出废气的排气孔12。

活塞柱2为与燃烧室1的沉孔相适配的长条状构件，此处制作成圆柱状构件，其两端滑移安装在燃烧室1内；在活塞柱2的中部沿活塞柱2的长度方向开设有一个滑移孔21，滑移孔21为矩形孔，其深度方向垂直于活塞柱2的长度的方向，滑移孔21可以制作成沉孔或者通孔；此处滑移孔21制作成横截面呈矩形的通孔。

动能转换机构3包括齿具盒31、棘轮32和输出轴33，齿具盒31为一个长方体状的构件，在其中部沿活塞柱2的长度方向开设有一个空腔311，空腔311正对于滑移孔21的端部的两侧呈开口设置，空腔311的顶部与底部相互平行设置，且与活塞柱2的长度方向相平行；在空腔311的顶部与底部分别设置有朝向相反的棘齿312，棘齿312可以一成型在齿具盒31上，也可以加工成棘齿条再固定在齿具盒31上，棘齿312沿活塞柱2的长度方向设置。齿具盒31滑移安装在滑移孔21内，齿具盒31与滑移孔21的内壁设置有间距。

棘轮32与棘齿312适配，且齿具盒31上两侧的棘齿312之间的距离大于棘轮32的直径，输出轴33同轴安装在棘轮32上，两者之间可以采用键连接的方式进行传动。输出轴33转动安装在安装座4上，为方便安装输出轴33，可在安装座4上对称固定两个立板，输出轴33转动安装在立板上即可，在输出轴33的一端上同轴固定有飞轮9。

在使用该内燃机时，按照顺序向其中一端的燃烧室1内加注燃料并点燃，燃料燃烧后对活塞柱2进行做功，使得活塞柱2朝向另一个燃烧室1进行滑移，当活塞柱2运动至最大行程处时，为另一个燃烧室1执行上述操作，同时为当前的燃烧室1排出废气；重复以上操作即使得活塞柱2沿自身的长度方向进行往复滑移。

在活塞柱2朝向一个方向进行滑移时，设置在齿具盒31上的棘齿312带动棘轮32进行转动，使得输出轴33可以对外输出动能；在活塞柱2朝向一个方向进行滑移的过程中，其线速度不断衰减，棘轮32与设置在输出轴33上飞轮9具有较大的转动惯量，使得棘轮32与棘齿312产生线速度差，由于输出轴33转动安装在安装座4上，通过棘轮32自身的齿朝向齿具盒31施加作用力，使得棘轮32与当前的棘齿312发生分离，齿具盒31继续滑移至棘轮32与另一侧的棘齿312相啮合。使得输出轴33可以连续稳定的输出动能，提高装置的可靠性。

在齿具盒31和滑移孔21的内壁之间安装有限位组件5和支撑组件6，限位组件5设置在齿具盒31的两侧，两处限位组件5的分布方向与活塞柱2的长度方向相同；限位组件5包括定位件51、限位件52和弹簧53，定位件51为长条状构件，定位件51可以采用一体加工成型在齿具盒31上，也可以分体制作，定位件51的长度方向与输出轴33的长度方向相平行。

限位件52为长条状构件，限位件52滑移在滑移孔21的侧壁处，定位件51与限位件52错位设置，限位件52的滑移方向垂直于定位件51的长度方向；为方便安装限位件52，在滑移孔21的侧壁上开设有沉孔，限位件52滑移安装在该沉孔内；弹簧53安装在沉孔内，使得弹簧53位于限位件52与沉孔的底壁之间，弹簧53用于为限位件52沿活塞柱2的长度方向进行滑移提供作用力。

限位组件5用于限定齿具盒31的位置，使得齿具盒31相较于活塞柱2的轴线始终处于偏心设置的状态，即令棘轮32始终与齿具盒31上的其中一侧的棘齿312保持啮合的状态，提高装置的可靠性。

定位件51与限位件52相对的一侧均成型为圆弧面，当齿具盒31沿垂直于活塞柱2的方向进行滑移时，圆弧面可以减小齿具盒31的滑动阻力，使得齿具盒31的滑移过程更加顺畅。

支撑组件6包括多个转动安装在齿具盒31与滑移孔21的侧壁之间的转动辊61，转动辊61为圆柱状构件，转动辊61转动安装在设置有限位组件5的位置处，转动辊61的回转轴线垂直于活塞柱2的长度方向，转动辊61可以转动安装在齿具盒31上，也可以转动安装在滑移孔21的侧壁上。

支撑组件6可以减小齿具盒31的滑移组件，同时可以将活塞柱2的动能传递至齿具盒31上。

在滑移孔21的开口处可拆卸安装有封口件7，封口件7的形状根据滑移孔21的形状制作，在封口件7的中部开设有一个供输出轴33与封口件7进行相对运动的过孔71，过孔71为长孔，其长度方向与活塞柱2的长度方向相同。封口件7用于限定动能转换机构3在滑移孔21内的滑移位置，限位动能转换机构3沿垂直于沿活塞柱2的长度方向进行滑移的距离，减小动能转换机构3脱离滑移孔21的可能，进一步提高该内燃机的可靠性。

在活塞柱2的滑移孔21处可拆卸安装有用于封堵滑移孔21的轴瓦8，为方便拆卸，此处采用两个横截面呈半环状的构件制作，两个轴瓦8采用螺栓进行连接，输出轴33与轴瓦8呈转动连接。在滑移孔21内加入润滑液使得该内燃机在工作的过程中，可以对装置的内部零件起到润滑、冷却的作用。轴瓦8可以固定在两个燃烧室1上，更加方便轴瓦8和燃烧室1之间的连接，根据需要在连接处夹持密封件以增加密封性。

在燃烧室1与安装座4之间固定有多个连接件41，连接件41用于提高燃烧室1的稳定性，减小由于两个燃烧室1受到作用力发生变形或者位置变换，致使燃烧室1与活塞柱2以及其他零部件之间产生变形为不能正常工作的可能，进一步提高装置的可靠性。

为方便控制燃烧室1的点火顺序，在滑移孔21内设置有用于检测齿具盒31的位置的传感器，使用该传感器与控制芯片来控制燃烧室1的点火顺序以及进油和排气。

根据实际使用需要，可以增加燃烧室1的长度以增加活塞柱2单个行程的长度，同时可以减小棘轮32的直径以及齿数，设置在齿具盒31两侧的棘齿312的距离根据需要变小。相比传统的曲轴式内燃机，在活塞进行一个往复运动时，曲轴式内燃机的曲轴最多仅能转动一周；本申请的内燃机，活塞柱32的一个往复的行程可以驱使棘轮32完成多次周向转动，可以更加充分的发挥燃料的燃烧作用，减小了能源的消耗，使得本申请的内燃机更加节能、环保。

本申请一种对称式内燃机的实施原理为：活塞柱2的初始状态位于其中一个燃烧室1内部，此时通过进油孔11将向该燃烧室1内部加注燃料，关闭该燃烧室1上的排气孔12，同时打开另一个燃烧室1的排气孔12，点燃该燃烧室1内的燃料，推动活塞柱2沿自身的长度方向进行运动，活塞柱2带动齿具盒31进行运动，设置在齿具盒31上的棘齿312带动棘轮32进行转动，输出轴33输出动能；

当活塞柱2运动至另一个燃烧室1内时，活塞柱2受力变小，其线速度与棘轮32的线速度产生线速度差，由于在输出轴33上安装有一个飞轮9，使得棘轮32的齿朝向棘齿312施加作用力，令齿具盒31移动，棘轮32即与另一侧的棘齿312进行啮合，通过限位组件5使得棘轮32始终保持与其中一侧的棘齿312处于啮合状态，使得该内燃机处于连续、稳定输出的状态。

由于该内燃机的结构取消了传统内燃机的曲轴和连杆，减小了内燃机的输出轴33被卡死的可能。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种对称式内燃机，其特征在于：

包括燃烧室(1)，所述燃烧室(1)为内部中空且一面呈开口设置的构件，燃烧室(1)至少间隔设置有两个，且对称设置；

活塞柱(2)，所述活塞柱(2)为长杆状构件，其两端分别位于两个燃烧室(1)内，活塞柱(2)与燃烧室(1)滑移连接；

动能转换机构(3)，所述动能转换机构(3)包括齿具盒(31)、棘轮(32)、输出轴(33)；所述齿具盒(31)滑移安装在活塞柱(2)上，其滑移方向垂直于活塞柱(2)的长度方向；所述齿具盒(31)的中部设置有中空的空腔(311)，所述空腔(311)的顶部和底部沿活塞柱(2)的长度方向分别设置有棘齿(312)，两侧的所述棘齿(312)朝向相反；两侧的棘齿(312)之间的间距大于棘轮(32)的直径；棘轮(32)与棘齿(312)适配，输出轴(33)同轴安装在棘轮(32)上；

安装座(4)，所述安装座(4)用于安装燃烧室(1)、输出轴(33)，输出轴(33)转动安装在安装座(4)上。

2.根据权利要求1所述的一种对称式内燃机，其特征在于：所述齿具盒(31)与活塞柱(2)之间设置有限位组件(5)，所述限位组件(5)用于限定齿具盒(31)的滑移位置使棘轮(32)仅与齿具盒(31)内其中一侧的棘齿(312)相啮合。

3.根据权利要求2所述的一种对称式内燃机，其特征在于：所述活塞柱(2)的中部沿其长度方向开设有滑移孔(21)，滑移孔(21)为矩形孔；动能转换机构(3)滑移安装在滑移孔(21)内；所述限位组件(5)设置在滑移孔(21)的侧壁与齿具盒(31)的外侧壁之间，在齿具盒(31)的两外侧壁处均设置有限位组件(5)，两个限位组件(5)的分布方向与活塞柱(2)的长度方向相平行设置。

4.根据权利要求3所述的一种对称式内燃机，其特征在于：所述限位组件(5)包括固定在齿具盒(31)侧壁中部的定位件(51)和滑移设置在滑移孔(21)侧壁上的限位件(52)，在活塞柱(2)上设置有用于为限位件(52)沿活塞柱(2)的长度方向进行滑移提供作用力的弹簧(53)，定位件(51)与限位件(52)相对的一侧均呈圆弧面设置。

5.根据权利要求4所述的一种对称式内燃机，其特征在于：所述齿具盒(31)与滑移孔(21)的内壁之间设置有支撑组件(6)，支撑组件(6)包括多个转动辊(61)，转动辊(61)转动设置在齿具盒(31)或者滑移孔(21)的侧壁上，其转动轴向垂直于活塞柱(2)的长度方向，支撑组件(6)与限位组件(5)的安装位置相同。

6.根据权利要求3所述的一种对称式内燃机，其特征在于：所述滑移孔(21)的开口处可拆卸安装有封口件(7)，封口件(7)用于限定齿具盒(31)沿垂直于活塞柱(2)的长度方向的滑移距离，在封口件(7)上开设有一个供输出轴(33)穿过的过孔(71)，所述过孔(71)为长孔，其长度方向平行于活塞柱(2)的长度方向。

7.根据权利要求5所述的一种对称式内燃机，其特征在于：所述活塞柱(2)设置有滑移孔(21)处滑移安装有用于两个对称设置的轴瓦(8)，两个轴瓦(8)用于封闭滑移孔(21)，轴瓦(8)与输出轴(33)呈转动连接，在滑移孔(21)内盛放有用于润滑、冷却的润滑液。

8.根据权利要求1所述的一种对称式内燃机，其特征在于：所述输出轴(33)的一端同轴固定有飞轮(9)。

9.根据权利要求1所述的一种对称式内燃机，其特征在于：所述输出轴(33)和棘轮(32)之间采用键连接。

10.根据权利要求1所述的一种对称式内燃机，其特征在于：所述燃烧室(1)和安装座(4)之间固有多个连接件(41)。

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