专利名称:活塞齿条式内燃机的制作方法
活塞齿条式内燃机是一种新型结构的往复活塞式热力发动机。其用途与传统的往复活塞式内燃机相同，主要为工农业生产、交通运输以及国防建设等部门提供动力。按照使用的燃料分为柴油发动机和汽油发动机。
现有的活塞式内燃机一般采用曲柄连杆结构，工质在单一的气缸内循环做功。在每个循环的终了，排气门提前打开，开始排气的温度高达800～1500℃，气体压力高达3～5公斤/厘米2。这些具有相当能量的燃气在机器内部不能继续作功，而白白地排出到环境中去，无谓地浪费了大量的燃料能量。由此限制了此类内燃机的热效率，其它结构形式的内燃机此能量也未有在气缸内直接利用。面对世界性的能源短缺，节约能源已成为世界各国的当务之急。而内燃机又是重要的能源消费者，因此大力提高内燃机的效率以节约能源具有重要的经济意义。
活塞齿条式内燃机采用新型结构，以新的工作过程将其工质在气缸内完全膨胀至环境压力，以作为动力在气缸内直接由活塞向外输出，从而完全利用了传统活塞式内燃机不完全膨胀的能量，其总效率大为提高。发明活塞齿条式内燃机其目的就是提高内燃机的效率而节约能源以及简化发动机结构而降低生产成本。
活塞齿条式内燃机的构造基于下列原理第一，采用双气缸结构，实行双气缸循环。双气缸为不同容积的两个气缸，小容积气缸完成进气和压缩两个冲程，可称为压气气缸。大容积气缸完成膨胀和排气两个冲程，可称为膨胀气缸。工质由外界进入压气气缸并压缩充入燃烧室，可燃气体在其内燃烧后冲入膨胀气缸进行膨胀作功。
第二，为实现双气缸循环，采用齿轮齿条主轴机构。齿轮齿条主轴机构的作用与传统结构内燃机的曲柄连杆机构相同，但其结构完全不同。传统结构的内燃机由曲柄一连杆结构将其活塞的直线运动变成曲轴的转动。新型结构的内燃机由固装在直主轴上的欠齿齿轮通过与固接为一体的两活塞齿杆的交替啮合传动高效率的完成热能和机械能的相互转变。
不同直径的两个活塞在不同缸径的两个气缸内往复滑动。两个活塞装有活塞杆带有齿条。与主轴上的欠齿齿轮相啮合。两活塞杆的下端用一连接板固接，使两活塞顶面在气缸内高度相同。主轴上的欠齿齿轮的有齿部分与左右两活塞齿杆交替啮合传动。啮合传动时，当有齿部分转动到欠齿齿轮的上面，脱离压气活塞齿杆与膨胀活塞齿杆相啮合时，产生活塞在气缸内的上止点，当有齿部分转动到欠齿齿轮的下面，脱离膨胀活塞齿杆与压气活塞齿杆相啮合时，产生活塞在气缸内的下止点。这时活塞在气缸内滑动一个冲程距离。当活塞上行时，主轴欠齿齿轮驱动压气活塞压缩气缸内工质，排出膨胀气缸内废气，即发生压缩和排气冲程。当活塞下行时，燃气压力推动膨胀活塞通过齿条传给欠齿轮形成转矩使主轴旋转。同时压气活塞下行完成吸气，即发生进气和膨胀冲程。球状燃烧室独立设置在气缸盖内部，保证与外界密封。燃烧室镶块上装有单向充气阀体和平面燃气滑阀体，工质在燃烧室内压缩提高温度和压力。可燃气体的引燃根据使用的燃料不同可由火花塞点火和压缩到规定压力来达到。可燃气体的引燃时间和气阀的开闭时间由主轴控制。主轴上带有配气凸轮和油泵传动齿轮。工质在主轴凸轮的控制下，由进气门进入压气气缸，之后，经单向充气阀充入燃烧室经受压缩。引燃后通过燃气滑阀冲入膨胀气缸进行膨胀，然后通过排气门排入外界。气缸工作腔的密封，上部由气缸盖和气门密封，下部由活塞顶面。活塞环密封。发动机的润滑依靠主轴箱内保持规定高度的润滑机油，在主轴旋转和活塞杆上下带起的机油飞溅在主轴箱空间，以其润滑主轴和活塞气缸等的摩擦表面。发动机的冷却以风冷或者在气缸盖上设置水套进行混合冷却。
活塞齿条式内燃机与现有内燃机相比有下述优点1、发动机构造简单，无连杆、曲拐和活塞肖，活塞质量小，无需配气凸轮轴、消音器，润滑系统简单，因此，制造容易，生产成本低。
2、活塞冲程长、排量大，燃烧室散热面积小。
3、燃气膨胀比大，能量浪费小，热效率高。无排气噪音，废气污染小。
4、燃油消耗率低，机油消耗少，机械振动小。
附图是活塞齿条式内燃机的横剖面图。(1)是主轴;(2)是欠齿齿轮，固定在主轴上，与主轴一起旋转。(3)是压气气缸;(4)是压气活塞齿杆;(5)是压气活塞;(15)是膨胀活塞;(16)是膨胀活塞齿杆;(17)是膨胀气缸;(18)是连接板，活塞齿杆与欠齿齿轮的交替啮合传动，使两活塞在气缸内同向往复移动，主轴按顺时针方向旋转。(6)是气缸盖。(7)是进气门。(14)是排气门。(8)是燃烧室。(9)是喷油器或火花塞。(12)是燃烧室镶块，镶块上装有单向充气阀体。(10)是燃气滑阀体。(11)、(19)是主轴箱体。(20)是主轴箱盖。(24)是主轴凸轮挺柱。(25)是燃气滑阀推杆。(13)是水套。
活塞齿条式内燃机包括主轴箱、气缸体和气缸盖三大部分。主轴箱分为主轴箱体(19)和主轴箱盖(20)，用连接螺栓(22)连接，主轴箱体支在机架上。压气气缸(3)和膨胀气缸(17)铸为一体，中间留有缝隙，周围布有散热片(23)。下部套装在主轴箱盖的导向孔内，上部通过主轴箱盖上的螺柱(21)与气缸盖固紧。气缸盖和气缸体的中间夹有气缸垫。直主轴(1)装有滚柱轴承并装在主轴箱体的轴承孔内。欠齿齿轮(2)用花键槽固接在主轴上。配气凸轮用半圆键装在主轴上，两端用卡簧定位。主轴的一端装有飞轮，另一端装有皮带轮等。主轴配气凸轮的上面有滑套在主轴箱盖上的气门挺柱(24)挺柱上面有推杆(25)。推杆顶动摇臂及气门，摇臂固定在气缸盖(6)上。燃烧室(8)在气缸盖上，与压气气缸和膨胀气缸分离，位于两气缸的中间位置，燃烧室顶上装有喷油器或火花塞(9)，下面镶有燃烧室镶块(12)，燃烧室镶块上装有单向充气阀(10)和燃气滑阀(11)。单向充气阀与压气气缸相通，活塞上行时，压缩气体通过充气阀压入燃烧室，活塞下行时，在气体压力下，自动关闭。燃气滑阀的通道与膨胀气缸相通，滑阀打开时，在气体压力下，滑阀杆的凸台压紧在滑阀杆衬套上平面。防止燃气泄漏。关闭时，主轴凸轮将滑阀杆压紧在衬套的下平面，从而得到密封。两活塞齿杆在两活塞底面的几何中心用螺钉与活塞固紧。下端和连接板(18)用螺栓固接在一起。在主轴箱盖上有活塞齿杆的运动导向槽，使活塞移动平稳。
权利要求
活塞齿条式内燃机是一种新型结构的内燃发动机。燃料在机器内部燃烧产生高压气体，高压气体膨胀推动活塞做功。现有的内燃机其工质在单一的气缸内循环，燃料在活塞、气缸和气缸盖构成的密闭空间进行燃烧。燃烧气体推动活塞经连杆一曲柄变成曲轴的转动向外做功。本发明的特征是1、使用双气缸结构，工质在不同容积的双气缸内循环，小容积气缸吸入工质并进行压缩，大容积气缸接受膨胀燃气，膨胀作功后排入外界。2、构成独立的燃烧室，燃烧在独立的空间内进行，压气气缸内的气体充入燃烧室后经喷油器(火花塞)喷油(点火)进行燃烧，燃烧气体进入膨胀气缸推动活塞做功。3、利用齿轮齿条主轴机构，将其活塞的直线运动变成主轴的旋转运动输出动力。(1)中的双气缸结构为不同缸经其长度相等且铸为一体的两个气缸，气缸外表面布有散热片。两个气缸内分别装有相应直径的活塞。活塞呈圆柱型，外表面布有活塞环槽，内底面中心部位用螺栓固定活塞杆。两活塞杆带有齿条。在下端侧面由连接板用螺栓固接。(2)中独立的燃烧室设置在气缸盖内，位于两气缸的中间位置。由燃烧室圆柱型镶块与球状凹坑构成燃烧空间。镶块上在压气缸内的部位安装单向充气阀体;在膨胀气缸内的部位安装燃气滑阀体。燃烧室顶部装有喷油器或点火塞。(3)中齿轮齿条主轴机构的主轴为直圆柱型轴。在与活塞齿杆的相应位置有花健槽安装欠齿齿轮，并用螺母锁紧。欠齿齿轮为不全齿的圆柱直齿轮。主轴上装有进气凸轮，排气凸轮，燃气滑阀凸轮，各凸轮用半圆键套装在主轴上，两端用卡簧定位。在主轴承位置装有滚柱轴承。在其一端装有飞轮。
专利摘要
活塞齿条式内燃机是一种新型结构的内燃发动机，为国民经济建设各部门提供动力。它采用不同容积的双气缸结构和齿轮齿条主轴机构。小容积气缸进行吸气和压缩，大容积气缸进行膨胀和排气。燃烧在独立的燃烧室内进行。燃气压力由活塞齿杆传给主轴欠齿齿轮形成转矩由主轴输出。本发动机的燃烧气体可在气缸内完全膨胀至环境压力，将气体膨胀力全部由活塞向外输出动力。提高了发动机效率；降低了强烈的排气噪音；简化了发动机结构。
文档编号F02B75/32GK85103216SQ85103216
公开日1985年11月10日 申请日期1985年4月24日
发明者高富 申请人:高富导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan