CN86205979U

CN86205979U - 往复活塞式直轴变缸内燃机

Info

Publication number: CN86205979U
Application number: CN 86205979
Authority: CN
Inventors: 聂辉华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-08-16
Filing date: 1986-08-16
Publication date: 1987-06-03

Abstract

本实用新型的往复活塞式直轴变缸内燃机是由变换机构、同步机构和同向机构组成的。本实用新型的特征是通过变换机构和同步机构将活塞的往复运动转换成直轴的旋转运动(或直轴的旋转运动转换成活塞的往复运动)，同时，还可根据内燃机负荷的大小变更工作气缸的个数，根据需要还可改变内燃机的压缩比。本实用新型的内燃机成本低，结构简单，不仅可以节约燃油，而且还可改善其经济性和平稳性。

Description

本实用新型涉及无连杆无曲轴往复活塞式可变缸内燃机。

传统的内燃机都是采用曲柄连杆机构，由于这种机构运动学的不合理，导致巨大的往复惯性，活塞对气缸壁的侧压力，使气缸壁加快了磨损，结构上的不合理导致机构的庞大而复杂。为了寻求更为合理的结构，人们发明了许多无连杆结构形式，一般是通过曲柄圆滑块机构将活塞的往复运动转换为曲柄的旋转运动。例如日本的小仓胜、美国的紫罗兰公司以及中国专利85200337都是采用曲柄圆滑块机构，但是曲柄和曲轴制造工艺复杂，成本高，专利82－G3525E／22DE3038673－A报导了无连杆无曲轴的内燃机，但是采用两串联配置的活塞，且活塞为圆柱凸轮状，不仅结构复杂，而且设计和加工都不易，另外，在内燃机的整个工作过程中，其工作负荷是变化的，采用关闭部分工作气缸的方法以节省燃油在国内外已有专利报道，如《中国专利》1986年4期上报导的《汽车闭缸节油装置及其控制方法》。但该装置只能关闭进气阀门，阻止汽油进入气缸，而气缸内的活塞仍然是运动的，故仍损耗机械能。

本发明的目的在于提供一种结构简单，易加工，成本低，高效低耗，用途广的无曲轴可变缸内燃机。

本发明的内燃机主要是由变换机构，同步机构、同向机构组成，其特征是变换机构是由成对花轮（4）、（5）、成对擎子（2）、（3）及齿条（1）组成，同向机构是由传动齿轮（14）、（16）、中间齿轮（15）、中间轴（13）、直轴（5）、（7）及轴座组成，同步机构是由成对花环（19）、（20）、成对电刷（21）、（22）、成对电磁闸（10）、（11）及导线组成；擎子上的扇状齿与齿条（1）两侧的齿相啮合，并与直轴（6）、（7）形成动配合，花轮固装在直轴（6）、（7）上并可通过一定连接带动擎子一起转动，相间配置有导电弧段（26）和绝缘弧段（25）的花环（19）、（20）分别固装在直轴（6）、（7）上，电刷与花环相接触，电磁闸（10）、（11）分别固装在擎子一端，导线把电磁闸、电刷和花环连接，传动齿轮（14）、（16）分别装在直轴（6）、（7）上，并与装在直轴（13）上的中间齿轮相啮合。本发明的突出特点是通过变换机构和同步机构将活塞的往复运动转换成直轴的旋转运动，另一特点是能根据内燃机负荷的大小变更工作气缸的个数，还可根据需要改变内燃机的压缩比。

下面根据附图作详细描述：

参见图2，变换机构是由一对花轮（4）、（5），一对擎子（2）、（3），一根齿条（1）组成，如果内燃机有n个气缸，变换机构则由n对花轮，n对擎子，n根齿条组成（n＝1，2，3……），花轮如图3所示，每个花轮的轮沿有两个缺口（23），通常可有i个缺口（i＝1，2，3……），每相邻两个缺口之间的弧长与活塞行程成正比，每个花轮有键槽（24），可固装于带有键的直轴（6）、（7）上。擎子如图5和6所示，轴孔（28）与直轴（6）、（7）为动配合，擎子一端为扇形，边缘为轮齿，另一端有闸块导槽（27）。齿条如图7所示，上端有活塞销孔（29），两侧为齿。

参见图1，同向机构是由两个传动齿轮（14）、（16），一个中间齿轮（15），及中间轴（13）、两直轴（6）、（7）、轴座（12）、（17）、（18）组成，中间齿轮（15）分别与装在直轴（6）、（7）上的传动齿轮（14）、（16）相啮合。

同步机构是由一对花环（19）、（20），一对电刷（21）、（22），一对电磁闸（10）、（11）及导线组成，如图1所示，通常可有n对花环，n对电刷，n对电磁闸组成（n＝1，2，3……）。花环如图4所示，花环由导电材料制做，环上相间的凹槽内镶有两段绝缘材料，形成导电弧段（26），绝缘弧段（25），通常可镶有K段绝缘材料（K＝i），且花环（19）上的导电弧段和花环（20）上的绝缘弧段或花环（19）上的绝缘弧段和花环（20）上的导电弧段分别与活塞的各行程成正比。花环（19）、（20）固装在直轴（6）或（7）上，且电刷（21）、（22）分别与花环（19）、（20）上的导电弧段和绝缘弧段相接触。

电磁闸如图8所示，它由电磁线圈（36）、衔铁（31）、联杆（34）、复位弹簧（30）、衔铁限位杆（32）、磁轭（33）、闸块（8）组成，电磁闸固装在擎子一端，闸块（8）装在擎子上的导槽（27）内。电磁闸、花环、电刷的电路图如图9所示，（38）表示变缸操纵开关，（37）表示电源。

参见附图，本发明的内燃机的工作原理是这样的：

内燃机起动后，同向机构带动两直轴（6）、（7）同向同速旋转，设此时变缸操纵开关已接合，即电刷（21）接触到花环（20）的导电弧段，电磁闸（11）的线路接通，在磁力作用下，衔铁（31）克服复位弹簧（30）的作用力，通过联杆（34），带动闸块（9）运动进入到花环（5）的一个缺口内，于是花轮（5）与擎子（3）一起转动，擎子带动齿条（1）下行（如果是作功冲程，则是齿条（1）推动擎子（3）从而使直轴（7）转动），此时，电刷（22）与花环（19）上的绝缘弧段接触，故电磁闸（10）的线路不通，闸块（8）不动作，擎子（2）与花轮（4）彼此分离，擎子（2）被齿条（1）带动转动，当活塞下行到下止点位置后，花环（20）恰好转到其绝缘弧段与电刷（21）接触，于是电磁闸（11）的线路断开，磁力消失，在复位弹簧（30）作用下，闸块（9）退出缺口，擎子（3）与花轮（5）分离，而此时，花环（19）恰好转到其导电弧段与电刷（22）接触，电磁闸（10）的线路接通，在磁力作用下，闸块（8）进入花轮（4）的一个缺口内，花轮（4）带动擎子（2）反向旋转，齿条（1）上行，这样活塞的往复运动就变换为直轴的旋转运动了，以后过程重复进行。

如果要使该气缸停止工作，只要打开变缸操纵开关（38），使线路断开，电磁闸停止工作，齿条就不再运动，活塞也就停止工作。若要恢复该气缸的工作，只要将变缸操纵开关重新接合就可以了。

如需要改变内燃机的压缩比，只要将电刷和花环的相对位置转动一个角度，花轮上的缺口相应改变位置就可以了。

本实用新型的内燃机省去了曲柄连杆机构，并用直轴取代了曲轴，降低了生产成本，结构简单，并延长了气缸的使用寿命。本实用新型的内燃机能根据负荷的大小变更工作气缸的个数，不仅提高了工作气缸的负荷率，降低了比油耗，节约了燃油，而且能使活塞停止运动，减少了机械能的损耗，且操作简单，方便，便于实现自动控制。本发明还可根据需要改变内燃机的压缩比，不仅改善了内燃机的经济性，而且使内燃机工作起来更加平稳。本实用新型也适用用于其它机械工程中的曲柄连杆机构。

附图说明：

图1表示该发明的结构示意图。

图2表示图1的A－A剖视图。其中（1）齿条；（2）、（3）擎子；（4）、（5）花轮；（6）、（7）直轴；（8）、（9）闸块；（10）、（11）电磁闸；（12）、（17）、（18）轴座；（13）中间轴；（14）、（16）传动齿轮；（15）中间齿轮；（19）、（20）花环；（21）、（22）电刷。

图3表示花轮的平面示意图。其中（23）缺口；（24）键槽。

图4表示花环的平面示意图。其中（25）绝缘弧段；（26）导电弧段。

图5表示擎子的平面示意图。其中（27）导槽；（28）轴孔。

图6表示图5的剖面图。

图7表示齿条的示意图，其中（29）活塞销孔。

图8表示电磁闸的局部剖视图。其中（30）复位弹簧；（31）衔铁；（32）衔铁限位杆；（33）磁轭；（34）联杆；（8）闸块；（36）电磁线圈。

图9表示花环、电刷、电磁线圈的电路示意图。其中（19）、（20）花环；（21）、（22）电刷；（36）电磁线圈；（37）电源；（38）变缸操纵开关。

实施例：

根据本发明制造四冲程六缸汽油机。花轮、花环、擎子、齿条、齿轮、轴座等用45＃钢制成，花环上的凹槽内镶有一般绝缘材料，活塞上行程为115毫米，下行程为118毫米，擎子上的轮齿的模数为4，压力角20°，齿数12，齿条上的模数和压力角与擎子上的相同，且齿数大于12齿。变换操纵开关的电源为12伏直流电，流过线圈的电源为2安。

Claims

1、往复活塞式直轴变缸内燃机，主要是由变换机构、同步机构、同向机构组成，其特征是变换机构是由成对花轮(4)、(5)、成对擎子(2)、(3)及齿条(1)组成，同向机构是由传动齿轮(14)、(16)、中间齿轮(15)、中间轴(13)、直轴(5)、(7)及轴座组成，同步机构是由成对花环(19)、(20)、成对电刷(21)、(22)、成对电磁闸(10)、(11)及导线组成；擎子上的扇状齿与齿条(1)两侧的齿相啮合，并与直轴(6)、(7)形成动配合，花轮固装在直轴(6)、(7)上并可通过一定连接带动擎子一起转动，相间配置有导电弧段(26)和绝缘弧段(25)的花环(19)、(20)分别固装在直轴(6)、(7)上，电刷与花环相接触，电磁闸(10)、(11)分别固装在擎子一端，导线把电磁闸、电刷和花环连接，传动齿轮(14)、(16)分别装在直轴(6)、(7)上，并与装在直轴(13)上的中间齿轮相啮合。

2、按照权利要求1所述的内燃机，其特征是花轮的外缘有缺口（23），擎子的一端有导槽（27），电磁闸上有闸块（8），闸块（8）装在导槽（27）内并可在导槽内运动进入缺口（23）内将花轮与擎子连接。

3、按照权利要求1所述的内燃机，其特征是花环（19）、（20）是由导电材料制做，其边缘相间的凹槽内镶有绝缘材料。

4、按照权利要求1所述的内燃机，其特征是电磁闸还包括电磁线圈（35）、衔铁（31）、联杆（34）、复位弹簧（30）、衔铁限位杆（32）、磁轭（33），其中衔铁限位杆（32）将复位弹簧（30）、衔铁（31）和磁轭（33）连接起来，联杆（34）的一端通过衔铁（31）装在复位弹簧（30）上，联杆（34）的另一端为闸块（8）。

5、按照权利要求1所述的内燃机，其特征是齿条（1）的上端有活塞销孔（29）。

6、按照权利要求1、2、3所述的内燃机，其特征是变换机构可由n对花轮、n对擎子、n根齿条组成，同步机构可由n对花环、n对电刷、n对电磁闸组成（n＝1，2，3……）；花轮外缘的缺口（23）可有i个，花环上可相间镶有i段绝缘材料（i＝1，2，3……）。