CN2713143Y - 发动机活塞运动换向装置 - Google Patents

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    • F02B75/00—Other engines
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Abstract

一种发动机活塞运动换向装置，由换向齿轮、齿条、停留臂组成，其特征是左、右带齿的齿条(14)与左换向齿轮(7)、右换向齿轮(12)配合，齿条(14)下端装有上止点停留臂(4)，上止点停留臂(4)上装有上止点停留轮(6)，齿条(14)中部装有下止点停留臂(10)，下止点停留臂(10)上装有下止点停留轮(11)，齿条(14)上端有活塞销孔(9)与发动机活塞相联，齿条(14)上有定位槽(8)。由换向齿轮和齿条取代传统曲轴连杆完成活塞的直线运动与输出轴旋转运动的转换，并使转换力臂保持不变，可较大地提高发动机的功率和节约燃料。

Description

发动机活塞运动换向装置
技术领域
本实用新型属于一种发动机活塞运动换向装置。
背景技术
传统发动机是由曲轴连杆机构将活塞的直线运动转换为曲轴的旋转运动的。四冲程内燃机在进气、压缩和排气行程中，曲轴通过连杆将飞轮储存的动能把曲轴的旋转运动转换为活塞的直线运动；在作功行程中，燃烧的高压气体对活塞作功，推动活塞由上止点向下止点运动，通过连杆和曲轴，又将活塞的直线运动转换为曲轴的旋转运动，再通过曲轴向外输出动力。在曲轴连杆转换装置中，由于曲轴在旋转过程中，活塞销、曲轴颈和曲轴主轴颈三者之间的夹角随着曲轴的转角变化而变化，也就是说，在作功行程中，将燃烧的高压气体对活塞作功转换为曲轴的输出扭力的转换率也是随曲轴的转角变化而变化的。所以传统发动机的热转换率是比较低的。
实用新型内容
本实用新型是提供一种发动机活塞运动换向装置，由换向齿轮和齿条取代传统曲轴连杆完成活塞的直线运动与输出轴旋转运动的转换，并使转换力臂保持不变，可较大地提高发动机的功率和节约燃料。
本实用新型由换向齿轮、齿条、停留臂组成，左、右带齿的齿条(14)与左换向齿轮(7)、右换向齿轮(12)配合，齿条(14)下端装有上止点停留臂(4)，上止点停留臂(4)上装有上止点停留轮(6)，齿条(14)中部装有下止点停留臂(10)，下止点停留臂(10)上装有下止点停留轮(11)，齿条(14)上端有活塞销孔(9)与发动机活塞相联，齿条(14)上有定位槽(8)。左换向齿轮(7)有轴与发动机作旋转运动的左辅助卤轮(1)相联，左换向齿轮(7)上有上止点停留槽(5)。右换向齿轮(12)有轴与发动机作旋转运动的右辅助齿轮(3)相联，右换向齿轮(12)上有下止点停留槽(13)。左换向齿轮(7)、右换向齿轮(12)上一部份有齿。左换向齿轮(7)和右换向齿轮(12)通过左辅助齿轮(1)、中间齿轮(2)和右辅助齿轮(3)的联接。
本实用新型设计合理，结构简单，活塞到达上止点停留轮与上止点停留槽互相配合，活塞在上止点停留一段时间，使燃烧更彻底；活塞到达下止点时，由下止点停留轮与下止点停留槽互相配合，活塞在下止点停留一段时间，在作功行程终了时打开排气门，可减少排气行程活塞的上行阻力，或在进气行程时使进气更充分。
附图说明
图1是本实用新型结构主视图；
图2是本实用新型件14、4、10结构主视图；
图3是本实用新型件14、4、10结构左视图；
图4是本实用新型件14、4、10结构A-A剖图；
图5是本实用新型件14、4、10结构B-B剖图；
图6是本实用新型件7结构主视图；
图7是本实用新型件7结构C-C剖图；
图8是本实用新型中发动机辅助齿轮结构图。
具体实施方式
本实用新型是在传统发动机的基础改进的，主要区别在于活塞的直线运动与输出轴旋转运动的转换，其他装置基本与传统发动机相同。
一、活塞上下运动的实现
在图1-8中，左辅助齿轮(1)与左换向齿轮(7)在同一轴，右辅助齿轮(3)与右换向齿轮(12)在同一轴，左换向齿轮(7)和右换向齿轮(12)通过左辅助齿轮(1)、右辅助齿轮(3)、中间齿轮(2)的联动使转动方向相同，当左换向齿轮(7)的齿与齿条(14)左边齿相接时，左换向齿轮(7)带动齿条(14)向下运动或齿条(14)推动左换向齿轮(7)转动，齿条(14)带动活塞向下运动，完成进气行程和作功行程；当右换向齿轮(12)的齿与齿条(14)右边齿相接时，右换向齿轮(12)带动齿条(14)向上运动，齿条(14)带动活塞向上运动，完成压缩行程和排气行程。
二、输出轴旋转运动的实现
在作功行程中，受燃烧气体压力的作用，活塞推动齿条(14)向下运动，齿条(14)的左边齿推动左换向齿轮(7)作旋转运动，换向齿轮将活塞的直线运动变为输出轴的旋转运动。
三、活塞在上、下止点停留的实现
活塞在上、下止点停留一段时间，是本实用新型区别于传统发动机的一个重要特征。为了保证活塞在上止点或下止点准确地停留，在图1中，由上止点停留臂(4)、上止点停留轮(6)和上止点停留槽(5)的互相配合实现活塞上止点的停留，在压缩行程终了点火后使燃烧更彻底；由下止点停留臂(10)、下止点停留轮(11)和下止点停留槽(13)的互相配合实现活塞下止点的停留，在进气行程终了时继续打开进气门，使进气更充分，在作功行程终了时打开排气门，可减少排气行程时活塞上行的阻力。
四、换向齿轮的齿角α
在图6中，换向齿轮的齿只占圆周的一部份α，齿角α是根据活塞的行程和换向齿轮的直径来确定的。当活塞的行程为h时，换向齿轮的齿角弧度α为：
α = h r - 2 b
h-活塞行程
r-换向齿轮半径
b-换向齿轮两端与齿条两端的牵制角度
五、活塞在上、下止点的停留角度
齿条在运动过程中，上(下)端齿向下(上)运动至两换向齿轮的中心连线后，换向齿轮与齿条没有新的齿连接，只是靠换向齿轮与齿条两端的齿连接，这就是齿轮与齿条两端的互相牵制角度，设牵制角度为b，活塞的行程为h，换向齿轮的半径为r，则上止点停留角β上和下止点停留角β下为：
β上＝360-2×(α+2b)-β下
β下＝360-2×(α+2b)-β上
β上一般是压缩行程活塞到达上止点开始点火至燃烧基本完成换向齿轮转过的角度。
六、齿条的结构
齿条的长度由活塞的长度、活塞行程决定。工作过程中，下止点停留臂的长度一般会超出气缸，为了保证工作时下止点停留臂不碰到气缸体，所以齿条的长度为二个活塞行程加上齿条在活塞内的长度和上下停留臂的宽度。为了安装方便，下止点停留臂与齿条是可以分载的。

Claims (5)

1、一种发动机活塞运动换向装置，由换向齿轮、齿条、停留臂组成，其特征是左、右带齿的齿条(14)与左换向齿轮(7)、右换向齿轮(12)配合，齿条(14)下端装有上止点停留臂(4)，上止点停留臂(4)上装有上止点停留轮(6)，齿条(14)中部装有下止点停留臂(10)，下止点停留臂(10)上装有下止点停留轮(11)，齿条(14)上端有活塞销孔(9)与发动机活塞相联，齿条(14)上有定位槽(8)。
2、据权利要求1所述的发动机活塞运动换向装置，其特征是左换向齿轮(7)有轴与发动机作旋转运动的左辅助齿轮(1)相联，左换向齿轮(7)上有上止点停留槽(5)。
3、据权利要求1所述的发动机活塞运动换向装置，其特征是右换向齿轮(12)有轴与发动机作旋转运动的右辅助齿轮(3)相联，右换向齿轮(12)上有下止点停留槽(13)。
4、据权利要求1所述的发动机活塞运动换向装置，其特征是左换向齿轮(7)、右换向齿轮(12)上一部份有齿。
5、据权利要求1所述的发动机活塞运动换向装置，其特征是左辅助齿轮(1)与左换向齿轮(7)同一轴，右辅助齿轮(3)与右换向齿轮(12)同一轴，左换向齿轮(7)和右换向齿轮(12)通过左辅助齿轮(1)和右辅助齿轮(3)与中间齿轮(2)联接。
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