专利名称：活塞往复直齿条推进凸轮回位式内燃发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机发动机，特别是一种活塞往复直齿条推进凸轮回位式内燃发动机。
背景技术：
目前广泛应用的内燃机，大都采用活塞往复，曲柄连杆回位机构，这种机构存在着一个很大的缺点，即曲柄连杆机构自身克服了大量的能量，而使能耗相应增大。这种机构在活塞、连杆、曲柄、曲柄轴之间实际上存在着四个几何点，即活塞的顶点-活塞与连杆的连接点-连杆与曲柄连接点-曲柄轴的轴心点；发动机的工作过程实际上是这四个几何点位置有规律的变化过程，从这四个几何点位置变化的情况来分析，它存在的问题是活塞的顶点在活塞作功的始发点时，活塞的顶点、活塞与连杆的连接点、连杆与曲柄的连接点和曲柄轴的轴心点在一条直线上，这时爆发力最大，而曲柄对于曲柄轴的作用杠杆却几乎为零。研究发现，当活塞在汽缸中运动约三分之一行程时曲柄杠杆最大，而此时汽缸内的气压力已被大大削弱，所以这种结构自始至终没有使爆发力最大发挥。为了克服这一弊端，科技人员提出了转子发动机、扇齿发动机等。转子发动机由于密封问题得不到很好地解决，所以耗能相对较高；扇齿发动机虽采用了传统的活塞往复式机构，其密封性较好，但其存在着汽缸数量在四行程发动机中必须为四缸依次作功，在二行程发动机中必须为二缸依次作功的局限性，而且必须用油缸液压回位，所以，制造复杂，不耐用，活塞与活塞之间相互存在液压阻力的问题也比较突出。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够消除受汽缸数量严格限制，没有油缸液压回位机构，由回位凸轮机构使活塞作功后回位，由惯性飞轮的惯力依次完成排汽、吸气、压气过程的活塞往复凸轮回位式高效节能发动机。
本发明是这样实现的本发明由发动机机壳，汽缸，活塞(包括活塞环)，进、排气机构，燃料供给机构，冷却机构，润滑机构，点火机构，启动机构，惯性飞轮，直齿条，扇齿轮及扇齿轮轴，回位凸轮及回位凸轮轴，机座等构成。活塞直接或间接与直齿条同轴心线或平行轴心线设置并作用连接，活塞作功时正作用直齿条推动扇齿轮和扇齿轮轴带动惯性飞轮作旋转运动，在惯性飞轮的旋转惯力作用下，回位凸轮反作用直齿条将活塞推回到原位(作功始点)并完成排汽过程；在惯性飞轮旋转惯力的继续作用下，扇齿轮正作用直齿条将活塞拉出(到作功终点)，并完成吸气过程；再在惯性飞轮旋转惯力的继续作用下，由回位凸轮反作用直齿条将活塞推回到原位(作功始点)并完成压气过程。
扇齿轮的齿轮角设在0-180度之间，其余部分齿波全部虑去，使虑去齿波部分在旋转靠近直齿条时互不接触。直齿条回位的过程刚好在扇齿轮虑去齿波的空间内完成；该种发动机不受汽缸数量的限制，可设为单缸机，也可设为多缸机，制作多缸机时可在扇齿轮轴和回位凸轮轴上串联上多个相同的工作机构即可，多缸机的活塞可同时作功，也可分别作功；该种发动机可制作为四冲程发动机，也可制作为二冲程发动机；回位凸轮的形状为“豆号”(，)形，在一个大园内用S形曲线分割获得，其落差与扇齿轮的齿部弧长相等或大于齿部弧长；为了减轻回位凸轮由于偏重带来的振动，应在回位凸轮轴上加重量平衡装置。凸轮腔与扇齿轮腔可以独立设置，也可以连通设置；直齿条一端插入凸轮腔内，机壳或直齿条上面设有直齿条轴向运动导向装置和直齿条运动缓冲装置。
图1为本发明第一个实施例的正侧丛剖视图。
图2为本发明第二个实施例的正侧丛剖视图。
图中1机壳，2汽缸，3活塞，4进、排气机构，5惯性飞轮，6直齿条，7扇齿轮，8扇齿轮轴，9回位凸轮轴，10回位凸轮，11回位凸轮腔，12扇齿轮腔，13直齿条导向装置，14活塞杆，15缓冲装置，16机座，17活塞环，18回位凸轮平衡装置。
图1所示的实施例中，活塞3与直齿条6同轴心线设置，活塞3与直齿条6直接连接，活塞3作功时正作用直齿条6推动扇齿轮7和扇齿轮轴8带动惯性飞轮5作旋转运动；在惯性飞轮5的旋转惯力作用下，回位凸轮10反作用直齿条6将活塞3推回到原位，并完成排汽过程；在惯性飞轮5的旋转惯力继续作用下，扇齿轮7正作用直齿条6将活塞3拉出，并完成吸气过程；再在惯性飞轮5的旋转惯力继续作用下，由回位凸轮10反作用直齿条6将活塞3推回到原位，并完成压气过程。
图2所示的实施例中，活塞3与直齿条6平行轴心线设置，活塞3与直齿条6通过活塞杆14间接连接，活塞3作功时正作用直齿条6推动扇齿轮7和扇齿轮轴8带动惯性飞轮5作旋转运动；在惯性飞轮5的旋转惯力作用下，回位凸轮10反作用直齿条6将活塞3推回到原位，并完成排汽过程；在惯性飞轮5的旋转惯力继续作用下，扇齿轮7正作用直齿条6将活塞3拉出，并完成吸气过程；再在惯性飞轮5的旋转惯力继续作用下，由回位凸轮10反作用直齿条6将活塞3推回到原位，并完成压气过程。
回位凸轮腔11与扇齿轮腔12可单独设置，也可连通设置；当制作单缸机时应在回位凸轮轴10或凸轮轴9上附加重力平衡装置18；当制作多缸机时只在回位凸轮轴9和扇齿轮轴8上设置多个同样的工作机构即可，无须另加重力平衡装置(图中未作表示)。直齿条6的一端通过直齿条6的轴向导向装置13插入凸轮腔11内；为了减轻直齿条6对回位凸轮10的冲击力，可在直齿条6或机壳1上设置缓冲装置15。
权利要求
1.一种活塞往复直齿条推进凸轮回位式内燃发动机，由机壳(1)，汽缸(2)，活塞(3)，进、排汽机构(4)，燃料供给机构，冷却机构，润滑机构，点火机构，启动机构，惯性飞轮(5)构成，其特征是活塞(3)直接或间接与直齿条(6)作用连接；活塞(3)作功时正作用直齿条(6)推动扇齿轮(7)和扇齿轮轴(8)带动惯性飞轮(5)作旋转运动；在惯性飞轮(5)的旋转惯力作用下，回位凸轮(10)反作用直齿条(6)将活塞推回到原位，并完成排汽过程；在惯性飞轮(5)的旋转惯力继续作用下，扇齿轮(7)正作用直齿条(6)将活塞(5)拉出，并完成吸气过程；再在惯性飞轮(5)的旋转惯力继续作用下，由回位凸轮(10)反作用直齿条(6)将活塞(5)推回到原位，并完成压气过程。
2.根据权利要求1所述的活塞往复直齿条推进凸轮回位式内燃发动机，其特征是活塞(3)的轴心线可与直齿条(6)的轴心线重合设置，也可平行设置。
3.根据权利要求1所述的活塞往复直齿条推进凸轮回位式内燃发动机，其特征是扇齿轮(7)的齿角在0-180度之间，虑去齿波的部分与直齿条靠近运动时互不接触。
4.根据权利要求1所述的活塞往复直齿条推进凸轮回位式内燃发动机，其特征是该发动机不受汽缸数量的限制，可为单缸发动机，也可为多缸发动机；制作多缸机时只在扇齿轮轴(8)和回位凸轮轴(9)上串联上多个相同作功机构即可，各活塞可同时作功，也可分别作功。
5.根据权利要求1所述的活塞往复直齿条推进凸轮回位式内燃发动机，其特征是该发动机可制作为四冲程发动机，也可制作成二冲程发动机。
6.根据权利要求1所述的活塞往复直齿条推进凸轮回位式内燃发动机，其特征是回位凸轮(10)的形状为“豆号”形，其落差等于或大于扇齿轮(7)的有齿部的弧长。
7.根据权利要求1所述的活塞往复直齿条推进凸轮回位式内燃发动机，其特征是回位凸轮腔(11)与扇齿轮腔(12)可以独立设置，也可以连通设置。
全文摘要
一种活塞往复直齿条推进凸轮回位式内燃发动机，其特征是活塞作功时正作用直齿条推动扇齿轮和扇齿轮轴带动惯性飞轮作旋转运动；在惯性飞轮旋转惯力的作用下，回位凸轮反作用直齿条将活塞推回到原位并完成排汽过程；再在惯性飞轮旋转惯力的作用下，由扇齿轮正作用直齿条将活塞拉出并完成吸气过程；再在惯性飞轮旋转惯力的作用下，回位凸轮反作用直齿条将活塞推回到原位并完成压气过程。该种发动机不受四个汽缸依次作功油缸液压回位定式的影响，由回位凸轮机构实现汽缸的工作循环。可制作单缸机，也可制作多缸机。这种发动机结构较简单，热效率高，节能，耐用。可广泛应用于各种交通工具、发电设备等作动力使用。
文档编号F02B75/40GK101092906SQ20071001539
公开日2007年12月26日 申请日期2007年7月20日 优先权日2007年7月20日
发明者王学章 申请人:王学章