直轴驱动内燃机装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种直轴驱动内燃机装置，是通过直连杆来带动气缸的活塞运动而完成进气、压缩、做功和排气的工作循环，直连杆的布置方向与活塞运动方向一致，还设置与直连杆平行联动的副连杆，直连杆与副连杆之间设置直轴，直轴上安装传动轮和飞轮，所述传动轮与直连杆和副连杆处于同一平面内，传动轮上设有半周齿轮，在传动轮的转动过程中，半周齿轮交替与直连杆和副连杆上的齿条啮合而产生对两者相反的推动，使直连杆和副连杆同时作直线往复运动，从而实现活塞的工作循环；运用本实用新型专利技术技术可以实现单缸驱动、双缸驱动、四缸驱动、八缸驱动和十二缸驱动，提高内燃机的输出效率50%～70%。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及发动机技术，具体为一种直轴驱动内燃机装置。
技术介绍
在当今汽车和轮船使用的动力中，绝大多数是往复活塞式内燃机，使用的燃料有汽油或柴油。往复活塞式内燃机的一个工作循环有四行程和二行程两种，在做功行程其驱动过程是燃料在气缸内燃烧对活塞产生推力，活塞推动连杆，连杆驱动曲柄使曲轴转动而对外做功；在进气行程、压缩行程和排气行程中，利用内燃机转动系统的转动惯性，曲轴经连杆推动或拉动活塞而完成这三个行程。由于连杆和曲柄在转动过程中，连杆与曲柄转动的平面形成一个可变的夹角，连杆作用到曲柄上的力分解为曲柄径向的径向力和曲柄转动圆周切向的切向力，只有切向力推动曲轴转动，从而对外做功，而径向力只对曲轴产生压力和拉力，它不仅不对外做功，而且使活塞与气缸产生摩擦力而出现摩擦损失，阻碍了内燃机的输出扭矩，浪费燃料。当连杆和曲柄转动到同一个直线上时，即在四行程的内燃机中，连杆运动到0°、180°、360°、720°的四个时刻，连杆的作用力只有径向方向的径向力，在这四个时刻，连杆只对曲轴产生压力或拉力，这时靠内燃机曲轴的转动惯性，使曲轴迅速转过这四个时刻而维持整个系统的连续转动。(三)
技术实现思路
针对传统曲柄连杆内燃机的不足之处，本技术提出了一最大限度提高切向力而减小了径向力，减小了活塞与气缸的摩擦力和摩擦损失，提高内燃机的输出扭矩的直轴驱动内燃机装置。能够实现上述目的的直轴驱动内燃机装置，包括连杆及连杆驱动机构，所述连杆连接气缸内的活塞，所不同的是所述连杆包括与活塞运动方向相同的直连杆和与直连杆平行且联动的副连杆，所述连杆驱动机构包括于直连杆与副连杆之间设置的直轴以及于直轴上安装的传动轮和飞轮，所述传动轮与直连杆和副连杆处于同一平面内，传动轮的半周轮缘上设有在传动轮的转动过程中交替与直连杆和副连杆作用而产生对两者相反推动的传动副。本技术技术方案中，用直轴替代曲轴，气缸的工作过程与曲轴驱动的工作过程相同，但直连杆驱动的不是曲柄而是直轴上的传动轮，直连杆的作用力方向始终与传动轮的半径垂直，使直轴转动而对外输出扭矩，或者将直轴转动的惯性经传动轮驱动直连杆或副连杆，推动活塞的运动。所述传动副为半周齿轮，所述直连杆与副连杆上开设有与半周齿轮相啮合的齿条。所述直连杆末端的进气或做功行程位置设置有限位机构，当活塞从上止点运动到下止点附近时，限位机构开始起作用，限制直连杆继续向外运动，限位机构还具有储能的功能，吸收直连杆的剩余能量，并将储存能量释放给直连杆。所述副连杆连接另一气缸的活塞，实现一套传动轮与直连杆和副连杆驱动双缸。所述直轴上安装对应于四缸驱动、八缸驱动和十二缸驱动的两套、四套、六套传动轮与直连杆和副连杆，实现内燃机的四缸驱动、或八缸驱动或十二缸驱动。在使用四个气缸时，应合理地控制各缸的行程顺序，使传动轮在一个工作循环转动的两周中的每个半周都有一个气缸处于做功行程，这样内燃机在工作循环中出力均匀，运行平稳。本技术也能够以相应的方式应用于二行程往复活塞式的内燃机。本技术的优点I、本技术适用于四行程的往复活塞式内燃机和二行程的往复活塞式内燃机，是一种直轴驱动的往复活塞式内燃机，该内燃机具有一条直轴作为驱动轴，直轴上安装有传动轮和飞轮，直轴轮的转动可以带动直轴和飞轮同时转动，使内燃机平稳运行，对外输出扭矩，与曲轴驱动的内燃机相比，输出效率更高，节约燃料。2、本技术的直连杆、副连杆作用力方向始终与传动轮的半径垂直，最大限度地将直连杆的作用力转化成传动轮的切向力，最大限度地提高了直连杆的有效推力，同时也最大限度地减小了径向力，最大限度地减小了活塞对气缸的侧向压力和活塞与气缸的摩擦损失。3、本技术直轴驱动的内燃机与现行使用的曲轴驱动的内燃机相比，可以提高50%至70%的输出效率。附图说明图I为本技术一种实施方式的结构示意图，反映单缸活塞的进气及作功行程。图2为图I实施方式中单缸活塞的压缩及排气行程。图3为图I、图2实施方式中使用双气缸时的结构示意图。图4为图I、图2实施方式中使用四气缸时各连杆及驱动机构的位置结构示意图。图号标识1、内燃机；2、气缸；3、直轴；4、传动轮；5、半周齿轮；6、活塞；7、直连杆；8、副连杆；9、限位机构；10、进气门；11、排气门；12、火花塞；13、飞轮；14、齿条；15、传动杆。具体实施方式以下结合附图对本技术的技术方案作进一步描述。本技术直轴驱动内燃机装置由连杆和连杆驱动机构，所述连杆由平行的直连杆7和副连杆8构成，所述副连杆8通过垂直的传动杆15与直连杆7的杆体连接(传动杆15与副连杆8成“L”型)；所述连杆驱动机构包括直轴3、传动轮4、相互啮合的半周齿轮5与齿条14和飞轮13，所述传动轮4和飞轮13同轴安装于直轴3上，传动轮4置于直连杆7和副连杆8所在平面内，传动轮4的半边轮缘上设置半周齿轮5，与传动轮4位置对应的直连杆7和副连杆8设置齿条14 ;所述直连杆7布置方向同活塞6 (于内燃机I的气缸2内往复运动)的运动方向，直连杆7的前端连接活塞6，对应于直连杆7末端的进气或做功行程位置设有限位机构9,如图I、图2所75。图I、图2所示为四行程往复活塞式内燃机I的单缸(第一气缸2)实施例，活塞6的一个工作循环过程中包括进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程I、进气行程。第一气缸2的进气门10打开，排气门11关闭，可燃混合气体从进气门10进入气缸2 ;在这个行程中传动轮4的半周齿轮5与直连杆7的齿条14啮合，而副连杆8的齿条14与传动轮4之间悬空。利用内燃机I的转动系统惯性，继续维持直轴3、传动轮4和飞轮13等转动系统的转动，传动轮4的半周齿轮5与直连杆7的齿条14啮合，驱动直连杆7直线运动，直连杆7拉动活塞6从上止点(活塞6压缩气缸2内的气体至最小容积时的位置)向下止点(活塞6移动至使气缸2内的气体容积最大时的位置)运动，当活塞6移动至下止点附近时完成了进气行程的过程；同时直轴3和传动轮4转过半周(O至π )，半周齿轮5最后一齿离开直连杆7的齿条14,半周齿轮5最前一齿开始与副连杆8的齿条14啮合，准备进行下一压缩行程。·2、压缩行程。进气门10关闭,排气门11关闭,可燃混合气体在第一气缸2内被压缩。在这个行程中传动轮4的半周齿轮5与副连杆8的齿条14啮合，而直连杆7的齿条14与传动轮4之间悬空。利用内燃机I的转动系统惯性，继续维持直轴3、传动轮4和飞轮13等转动系统的转动，半周齿轮5与副连杆8的齿条14啮合，驱动副连杆8直线运动，由副连杆8带动直连杆7推动活塞6从下止点向上止点运动，当活塞6移动至上止点附近时完成压缩行程的过程。同时直轴3和传动轮4转过一周整(O至2 π )，传动轮4的半周齿轮5最后一齿离开副连杆8的齿条14，半周齿轮5最前一齿开始与直连杆7的齿条14啮合，准备进行下一做功行程。3、做功行程。进气门10关闭，排气门11关闭，可燃混合气体在第一气缸2内燃烧而做功。在这个行程中传动轮4的半周齿轮5与直连杆7的齿条14啮合，而副连杆8的齿条14与传动轮4之间悬空。当可燃混合气体在第一气缸2内被活塞6压缩至上止点附近时，火花塞12点燃被压缩的可燃混合气体，可燃混合气体在第一气缸2内迅速燃烧，放出大量热能，第一气缸2内同时形成很高的本文档来自技高网...

【技术保护点】
直轴驱动内燃机装置，包括连杆及连杆驱动机构，所述连杆连接气缸（2）内的活塞（6），其特征在于：所述连杆包括与活塞（6）运动方向相同的直连杆（7）和与直连杆（7）平行且联动的副连杆（8），所述连杆驱动机构包括于直连杆（7）与副连杆（8）之间设置的直轴（3），以及于直轴（3）上安装的传动轮（4）和飞轮（13），所述传动轮（4）与直连杆（7）和副连杆（8）处于同一平面内，传动轮（4）的半周轮缘上设有在传动轮（4）的转动过程中交替与直连杆（7）和副连杆（8）作用而产生对两者相反推动的传动副。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹德新，
申请(专利权)人：曹德新，
类型：实用新型
国别省市：