CN2278773Y - 高效发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种往复式活塞发动机,包括有汽缸、活塞,活塞上连接齿柱,齿柱上套接弹簧并伸出汽缸外。动力轴上装有动力半月轮和压缩半月轮,与动力轴平行的轴上装有压缩齿轮和传动轮。动力半月轮和压缩齿轮与齿柱相啮合,压缩半月轮通过短轴上的换向齿轮带动传动轮旋转。本发动机通过齿柱、齿轮将往复运动变为转动,且做功行程大于压缩行程,因而传动效率、燃气功能的利用率及发动机功率均得到有效提高。

Description

高效发动机

本实用新型涉及一种燃烧发动机，具体地说是一种往复式活塞发动机。

现有的往复活塞式发动机，包括有汽缸、活塞，汽缸上有进气门、排气门、火花塞或喷油嘴，活塞通过连杆带动曲轴旋转输出动力。这种发动机效率低、污染大、噪音高。效率低的原因，其一是爆发的燃气体积变化量较小，一般只能获得45-65％的动能；其二是曲轴连杆的传动效率差。因为在做功冲程的开始瞬间活塞推力最大，但做功距离最小；随着做功距离逐步加大，推力迅速下降。由此造成传动效率低下。CN92101252号专利申请公开了一种无曲轴连杆发动机，其结构是由带封闭曲线槽的主轴和与活塞连接在一起的拨指组成。拨指在活塞推动下，沿与主轴中心线平行的直线往复运动，拨指在主轴的曲线槽中滑动，产生使主轴旋转的力矩驱动主轴旋转。这种发动机虽然省去了曲轴连杆机构，但活塞推力的作用距离最大也不超过主轴半径，因此其传动效率也很难提高。

本实用新型的目的就是提供一种省去曲轴连杆且传动效率高的发动机。

本实用新型是这样实现的：发动机仍包括有汽缸、活塞，汽缸上有进气门、排气门、火花塞或喷油嘴，在活塞上连接有齿柱，齿柱上套接弹簧，齿柱的一端伸出汽缸外。在齿柱伸出部分的下方有可与之相啮合的动力半月轮，其圆心处接动力轴，在动力轴上还接有与动力半月轮反向的压缩半月轮。在齿柱的上方有与齿柱相啮合的压缩齿轮，与压缩齿轮同轴安装有传动轮，传动轮与压缩半月轮之间有可与二者相啮合的换向齿轮，换向齿轮装在短轴上，各轴通过轴承支承在壳体内。

下面结合附图对本实用新型的结构和工作原理做进一步详述。

图1是本实用新型的结构原理示意图。

如图所示，汽缸1横置，缸体上有进气门3、排气门4、火花塞或喷油嘴15，汽缸内有活塞2。齿柱5与活塞中心焊接，并与活塞面相垂直。齿柱上套接弹簧14，齿柱的一端伸出汽缸外。在齿柱的伸出段下方有一半月形齿轮，叫动力半月轮6，其圆边带齿，可与齿柱啮合。动力轴7在该半月轮的中心处垂直穿过。在动力轴上还接有压缩半月轮8，该轮也是圆边带齿，并与动力半月轮6伸出的方向相反，从轴线方向看动力半月轮在上压缩半月轮下。在齿柱5的伸出段上方，有一与动力轴7平行并与齿柱5相垂直的轴10，在该轴上接有一个压缩齿轮9和一个传动轮11。压缩齿轮9与齿柱相啮合，传动轮11与动力轴上的压缩半月轮8之间有一相互啮合的换向齿轮12。该换向齿轮装在与动力轴平行的短轴13上。动力轴7、轴10及短轴13的两端均装有轴承，并支承在发动机壳体上。

先假设发动机为图中右半部分，汽缸1向右开口，则本发动机的工作过程是，气体从进气门3压入缸内后，火花塞点火或喷油嘴喷入燃油，做功冲程开始，活塞2向右运动，齿柱5推动动力半月轮6和动力轴7顺时针转动，输出动力。在该冲程末，弹簧14被活塞和汽缸口压缩，动力半月轮转过圆齿边与齿柱脱离，同时，压缩半月轮8的圆齿边顺时针转动并与换向齿轮12相啮合。此时，排气门打开，活塞在弹簧14的回弹力作用下向左运动，压缩半月轮8在惯性作用下，通过换向齿轮12带动传动轮11顺时针旋转，使压缩齿轮9带动齿柱5左移，排出汽缸中的废气。到达一定位置后，排气门截止，进气门打开，工作气体进入，活塞推动，压缩气体。在压缩半月轮8的圆齿边旋至与换向齿轮12刚脱离时，传动轮11和压缩齿轮9停转，活塞停止左移(相当于原机的上止点)，动力半月轮6与齿柱5啮合，开始下一做功冲程。如此往复循环，使动力轮持续输出动力。

由于汽缸内的气体爆发在推动活塞右移时，其反作用力也同时推动缸底，即造成一定的能量损失，还会因该反作用冲击力而产生振动，因此最好加长汽缸体，并在汽缸1中装入两个活塞2，两活塞上连接的齿柱5上均套接弹簧14，两齿柱分别从汽缸两端的开口伸出，与动力半月轮6和压缩齿轮9相啮合。即在汽缸两侧设置两套对称的动力转换装置，实现双动力轴的动力输出。当然在两动力轴间可加装差速机构以实现发动机单一输出。在这种发动机中，进气门、排气门和火花塞或喷油嘴应装在汽缸1的中部。

本发动机中的齿柱5可制成为顶面中间开有凹齿，底面中间开有凸齿。这样在与压缩齿轮9和动力半月轮6相啮合的过程中，才会保持比较稳固的传动。

本发动机由于做功行程远大于压缩行程，从而提高了燃气动能的利用率，三倍的做功行程可获得86.6％的动能。同时废气排放压力可减小到原来的0.37倍，相应也减小了噪音污染。由于行程加大，使得动力轮半径可相应加大，从而可使动力轴上的扭矩大大提高，即提高了发动机功率。齿柱、齿轮的传动方式，使传动系数恒为1，传动效率大大提高。双活塞结构，利用反冲力做功，消除了机械振动。

本装置中进排气门的开关可利用电子控制，也可用机械控制。利用电子控制可实现压缩比的随机控制，以适应不同型号甚至不同种类的燃油。1/9倍压缩，3倍行程可实现1/9-1/27倍压缩，超过柴油的压缩比高限1/22。其方法是利用传感器将动力轮转动的角度变成一串脉冲信号，送入电子控制器，与设定的开关信号比较，符合条件者则执行开或关动作。利用电脑程序控制还可实现冷车快速启动，其基本原理是由温度传感器发出反映发动机温度的信号，送到控制器。在冷启动时，采用大压缩比，以便产生较高温度，使启动容易。起动后由程序控制恢复正常，以提高效率，保证机器正常运转。

本发明具有效率高、污染小、噪音低、无机械振动，可用不同型号甚至不同种类燃油，可快速冷车启动等优点。

Claims (3)

1、一种高效发动机，包括有汽缸(1)、活塞(2)，汽缸(1)上有进气门(3)、排气门(4)、火花塞或喷油嘴(15)，其特征在于活塞(2)上连接有齿柱(5)，齿柱上套接弹簧(14)，在齿柱伸出汽缸外的部分的下方有可与之相啮合的动力半月轮(6)，其圆心处接动力轴(7)，在动力轴(7)上还接有与动力半月轮反向的压缩半月轮(8)，在齿柱(5)的上方有与齿柱相啮合的压缩齿轮(9)，与压缩齿轮同轴安装有传动轮(11)，传动轮与压缩半月轮(8)之间有可与二者相啮合的换向齿轮(12)，换向齿轮在短轴(13)上，各轴通过轴承支承在壳体内。

2、根据权利要求1所述的高效发动机，其特征在于在汽缸(1)中装有两个活塞(2)，两活塞上连接的齿柱(5)上均套接有弹簧(14)，两齿柱分别从汽缸两端伸出，与动力半月轮(6)和压缩齿轮(9)相啮合，进气门、排气门和火花塞或喷油嘴装在汽缸(1)的中部。

3、根据权利要求1或2所述的高效发动机，其特征在于齿柱(5)的顶面中间开有凹齿，底面中间开有凸齿。

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