CN202073638U - 往复活塞式内燃机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种往复活塞式内燃机，包括汽缸（1）、活塞（2）、活塞连杆（3）、主动力轴（6）、凸轮轴（7），汽缸（1）内设有活塞（2），活塞（2）与活塞连杆（3）连成一体，主动力轴（6）为直轴，其上设有单向齿轮（4），活塞连杆（3）是齿条传动杆，相邻活塞连杆（3）之间通过与联动齿轮（5）啮合形成联动，活塞连杆（3）下端与单向齿轮（4）啮合。本实用新型采用单向直线传动的方式传递功率，结构形式简洁，成本更低，解决了因使用曲柄连杆机构传动所带来的功率损耗及汽缸磨损问题。

Description

往复活塞式内燃机

技术领域

本实用新型涉及一种往复式内燃机机构技术领域。

背景技术

内燃机是一种能量转换装置，将汽油、柴油、天然气等物质的化学能通过在汽缸中燃烧转化为热能，热能通过膨胀转化为机械能，对外做功。

往复活塞式内燃机将化学能在汽缸中转化为热能后，热能膨胀，带动活塞运动，从而将热能转化为机械能，再通过曲柄连杆机构将能量转化为曲轴转动的转矩，对外做功。

曲柄连杆机构是往复活塞式内燃机的主要工作机构，由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组组成。机体组是发动机的骨架。活塞连杆组是活塞的往复运动与曲轴转动的联动组件，在做功冲程中将活塞往复运动的能量转化成曲轴转动的转矩。曲轴飞轮组包括曲轴和飞轮，曲轴对外输出做功，飞轮作为惯性机构，在做功冲程后依靠惯性通过连杆带动活塞往复运动，为其他3个冲程做准备。

现有往复活塞式内燃机多为四冲程内燃机，四冲程内燃机的一个工作循环包括进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。在做功冲程中活塞连杆组将活塞往复运动的能量转化成曲轴及飞轮转动的转矩。在其他3个冲程，活塞依靠飞轮的转动惯性作往复运动。

目前，曲柄连杆连杆机构传递功率，存在因力矩改变而引起的功率损耗及汽缸磨损的问题，具体如下：

1、在做功冲程起始时刻，活塞位于上止点，活塞连杆与曲轴在同一竖直平面内，活塞连杆对曲轴的作用力矩为0，此时燃料爆炸产生的作用力最大，但作用力方向与作用点线速度方向垂直，没有起到推动曲轴转动的作用，功率损耗较大。

2、当活塞从上止点运行到活塞下止点的这一过程中。在上止点时，由于采用曲轴连杆结构，没有把活塞上的压力转化为曲轴扭力，而是直接向下压曲轴，由于采用轴瓦结构，相当于增加了曲轴对轴瓦的压力，曲轴与轴瓦之间的滑动摩擦力增加，这就增加了曲轴运行时的阻力，使内燃机效率下降。随着曲轴的转动，还会有偏缸的现象，活塞连杆与重力方向的夹角增大，作用活塞上的沿重力方向的压力会沿着水平方向和活塞连杆方向分解，产生一个水平方向的分力使活塞压向缸壁，增加活塞与缸壁间的摩擦阻力，造成内燃机效率下降，这也是造成汽缸磨损加快的主要原因；而沿着活塞连杆方向的分力，在活塞连杆与曲轴的交点处再次分解成一个沿曲轴的转动线速度方向的力和一个沿着转动圆周直径方向的力，因此最后得到的扭力是小于最初的活塞压力的。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题：提供一种往复活塞式内燃机传动机构，以解决现有往复活塞式内燃机因使用曲柄连杆机构传动所带来的功率损耗及汽缸磨损问题。

本实用新型技术方案：

一种复活塞式内燃机，包括汽缸、活塞、活塞连杆、主动力轴和凸轮轴，汽缸内设有活塞，活塞与活塞连杆连成一体，主动力轴为直轴，其上设有单向齿轮，活塞连杆是齿条传动杆，相邻左右两根活塞连杆之间通过与传动齿轮啮合形成联动，活塞连杆的齿条传动杆下端与单向齿轮啮合。

单向齿轮包括外圆齿轮和内棘轮，内棘轮装在主动力轴上，外圆齿轮的外齿与活塞连杆啮合，内齿与内棘轮啮合。

汽缸至少有4个。

本实用新型的有益效果：

本实用新型采用单向直线传动的方式，在做功冲程中，活塞连杆对主动力轴做功的作用力的方向始终与作用点的转动线速度方向相同，避免了当活塞处于上止点时的功率损耗，同时没有侧向分力，不会增加活塞与汽缸壁间的摩擦，避免了因此而产生的功率损耗及汽缸磨损。

由于外圆齿轮与内棘轮只能沿顺势针方向传动，沿逆时针方向则空转，这样就做到了活塞连杆对主动力轴的单向直线传动，此种结构相对于现有的曲柄传动机构更加简洁；而且主动力轴为直轴，相对于现在使用的曲轴结构更简单，制造更容易，因此整个内燃机的成本更低。

附图说明：

图1为本实用新型正向结构示意图；

图2为本实用新型侧向结构示意图；

图3为本实用新型工作原理示意图；

图4为本实用新型单向齿轮工作原理图。

具体实施方式：

见图1、图2，本实施例为直列四缸四冲程汽油机。配置为：主动力轴6上设有单向齿轮4，主动力轴6与凸轮轴7间通过链条传动，在凸轮轴7下方，有汽缸 1，呈直列式排布，汽缸 1中有活塞2，活塞2与活塞连杆3连接，活塞连杆3间通过与联动齿轮5啮合形成联动，活塞连杆3的齿条传动杆下端与单向齿轮4啮合，单向齿轮4包括外圆齿轮8和内棘轮9，内棘轮9装在主动力轴6上，外圆齿轮8的外齿与活塞连杆3啮合，内齿与内棘轮9啮合。

单向齿轮5，只有当外圆齿轮8沿顺时针方向转动时才能带动内棘轮9转动，当外圆齿轮8做逆时针转动时，外圆齿轮空转，不带动内棘轮9转动，而内棘轮9是与主动力轴6同步转动的。即在本实用新型中只有当活塞连杆3向下运动时，才可能带动主动力轴6，当活塞连杆3向上运动时，不带动主动力轴6。

见图3、图4，本实施例中，汽缸1有4个，分别为第一汽缸1-1、第二汽缸1-2、第三汽缸1-3、第四汽缸1-4。活塞2有4个，分别为第一活塞2-1、第二活塞2-2、第三活塞2-3、第四活塞2-4。活塞连杆3有4根，分别为第一活塞连杆3-1、第二活塞连杆3-2、第三活塞连杆3-3、第四活塞连杆3-4。单向齿轮有4个，分别为第一单向齿轮4-1、第二单向齿轮4-2、第三单向齿轮4-3、第四单向齿轮4-4。传动齿轮5有3个，分别为第一传动齿轮5-1，第二传动齿轮5-2，第三传动齿轮5-3。

第一活塞连杆3-1与第二活塞连杆3-2分别与第一传动齿轮5-1啮合，第二活塞连杆3-2与第三活塞连杆3-3分别与第二传动齿轮5-2啮合，第三活塞连杆3-3与第四活塞连杆3-4分别与第三传动齿轮5-3啮合，构成一个联动系统。

开始工作后，任意时刻，第一汽缸 1-1、第二汽缸1-2、第三汽缸1-3、第四汽缸1-4各处于互不相同的冲程，总是仅有一个汽缸是处于做功冲程，处于做功冲程时其对应的活塞连杆作为主动力杆，带动主动力轴6及其他的活塞连杆运动，带动进排汽门的控制系统使各汽缸的汽门处于各自冲程所需状态、所以任何一个气缸在完成做功冲程的同时也带动其它三缸完成各自的辅助冲程。

当第一汽缸1-1处于做功冲程时，第一活塞连杆3-1向下运动，并带动第一单向齿轮4-1做顺时针转动，主动力轴6随之转动。同时，第一活塞连杆3-1通过第一联动齿轮5-1带动第二活塞连杆3-2向上运动、第三活塞连杆3-3向下运动、第四活塞连杆3-4向上运动，为第二汽缸1-2完成排汽冲程、第三汽缸1-3完成吸汽冲程、第四汽缸1-4完成压缩冲程提供动力。

此后，第一汽缸1-1处于排气冲程，此时第四汽缸1-4处于做功冲程，第一活塞连杆3-1作为从动杆，被第第四活塞连杆3-4带动向上运动，此过程中，第一单向齿轮4-1的第一外圆齿轮8-1逆时针空转，第一活塞连杆3-1不对主动力轴6产生作用。

此后，第一汽缸1-1处于吸气冲程，此时第三汽缸1-3处于做功冲程，第一活塞连杆3-1作为从动杆，被第三活塞连杆3-3带动向下运动，此过程中，第一单向齿轮4-1的外圆齿轮8-1顺时针转动，但第一内棘轮9-1并不依靠第一外圆齿轮8-1转动，而是随主动力轴6转动，主动力轴6由第三活塞连杆3-3杆带动，第一活塞连杆3-1不对主动力轴6产生作用。

此后，第一汽缸1-1处于压缩冲程，第二汽缸1-2处于做功冲程，第一活塞连杆3-1作为从动杆，被第二活塞连杆3-2带动向上运动，此过程中，第一单向齿轮4-1的第一外圆齿轮8-1逆时针空转，第一活塞连杆3-1不对主动力轴6产生作用。

第一汽缸1-1的一个工作循环的工作过程如上所述，第二汽缸1-2、第三汽缸1-3、第四汽缸1-4的工作循环过程与汽缸1 -1相同，不再描述。本实施例点火顺序为1432，假如是柴油机其原理一切同上。

Claims (3)

1.一种往复活塞式内燃机，包括汽缸（1）、活塞（2）、活塞连杆（3）、主动力轴（6）和凸轮轴（7），汽缸（1）内设有活塞（2），活塞（2）与活塞连杆（3）连接，其特征在于：主动力轴（6）为直轴，其上设有单向齿轮（4）；活塞连杆（3）为齿条传动杆，相邻活塞连杆（3）之间通过联动齿轮（5）啮合形成联动；活塞连杆（3）的齿条传动杆下端与单向齿轮（4）啮合。

2.根据权利要求1所述往复活塞式内燃机，其特征在于：单向齿轮（4）包括外圆齿轮（8）和内棘轮（9），内棘轮（9）装在主动力轴（6）上，外圆齿轮（8）的外齿与活塞连杆（3）啮合，内齿与内棘轮（9）啮合。

3.根据权利要求1所述往复活塞式内燃机，其特征在于：汽缸（1）至少有4个。

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