专利名称：内燃机的制作方法
一种内燃机，属燃烧发动机。
现有的内燃机大多采用曲轴连杆机构，把燃油的热能转换成机械能，这种内燃机有以下缺点。
1、曲轴连杆机构复杂、体积大，机械加工难度大，精度要求高，在整个发动机中所占成本较大。
2、机械效率低。活塞输出的力的方向同曲轴旋转所在圆的切线方向不同，特别是燃气产生最大爆发力时曲轴连杆机构正处于上死点附近，输出力矩最小，最大爆发力对机构起强大的破坏作用。
3、活塞由于受旋转力矩的作用，使气缸内壁及活塞在一个固定的对径方向上磨损加剧，导致气缸的失圆现象，并进而影响气缸的密封，加大漏气，使功率和效率都降低。
4、活塞长度较长，影响了气缸利用率，由于曲轴连杆机构的特点，活塞行程受到严格限制。
5、机体单位功率体积大、重量大，不利于制成大功率机器。
除了上述曲轴连杆机构内燃机，还有一种旋转活塞式发动机，它没有曲轴连杆机构、运转平稳、功率大。但是这种发动机在低速时扭矩低、效率低。这种发动机的油料消耗高，燃烧室形状不太理想，周围旋转部分磨损快、制造难度大。
本发明是为了克服现有内燃机的上述缺陷而设计的一种高效率、低损耗、低噪声、低成本内燃机。
本发明的独到之处是用一种不完全齿轮和齿条机构把活塞的往复运动变为轴的旋转运动，使气体做功产生的力始终以最大力矩作用齿轮上。下面参照附图详细说明本发明。
图1是本发明的一个剖面图。
图2是本发明的同图1所在面垂直的另一个剖面图。
先说明本发明的工作原理。设某一时刻活塞(3)位于气缸下部，并且下一冲程是下部气缸吸气，上部气缸排气。活塞向上运动时，进气门(5a)开启，吸进混和气，排气门(6b)开启，排出废气。活塞接近最上部时，原来和齿条(7a)相啮合的不完全齿轮(8)脱离和齿条(7a)的啮合，由于飞轮的惯性，齿轮(8)继续旋转，并继而和齿条(7b)啮合，在同齿条(7b)相啮合的过程中，齿轮(8)无齿的一面同齿条(7a)不接触。活塞由于齿条(7b)和齿轮的啮合，被带动下移，同时，上部气缸进气门(5b)开启，吸气混和气，下部气缸中的混和气被压缩。活塞运行到接近最下部时，齿轮脱离同齿条(7b)的齿合，由于惯性，气缸将继续下移到最下部，下部气体被点燃，同时齿轮(8)由于飞轮的惯性，开始同齿条(7a)相啮合，在同齿条(7a)相啮合的全过程中，齿轮(8)无齿的一面同齿条(7b)不接触。被点燃的气体膨胀作功，推动活塞上移，齿条(7a)带动齿轮(8)旋转作功，同时，上部的混和气被压缩。当活塞运行到接近最上点时，齿轮脱离同齿条(7a)的啮合，活塞到达最上点时，上部气缸气体被点燃，同时，齿轮(8)由于飞轮的惯性，又开始同齿条(7b)相啮合，活塞被作功的气体推向下移动，带动齿轮(8)继续旋转作功。同时下部气缸排气门(6a)开启，排出废气。
当活塞到达最下部后，又重复上述一系列动作，这样周而复始，完成热能和机械能的转换。
图中7a、7b是齿条，对称地位于传动轴(9)的两边，它们可以在活塞上直接作成，也可先做成两根齿条，然后用固定螺丝固定于活塞(3)上。齿轮(8)是一种不完全齿轮，在其中一个略小于半圆的弧度上有齿，而另一边无齿。在设计制造上，要保证无齿的一边在任何时候都不同齿条接触。为了消除这种齿轮的不平衡性，可把无齿的一边稍加厚或附着平衡物。齿条(7a、7b)的长度要不小于齿轮的半圆弧长，而齿轮的齿数要保证活塞在移动到上、下极限位置前瞬间，齿轮同齿条脱离啮合，并继而同一根齿条啮合。
活塞(3)上开有切口(11)，切口的最短长度应保证活塞移动到上、下极限位置时不和传动轴(9)相碰。为了减轻重量和减小摩擦，切口(11)应尽量长，在保证足够的机械强度的条件下，切口所在横截面的弧度也应尽量大。也可以把活塞(3)制成上、下两部分，通过齿条7a和7b连接起来。
传动轴(9)上固定有齿轮(8)，传动轴(9)穿过活塞切口，其两端用轴承(10)固定于气缸体(1)上。传动轴(9)是动力输出轴，其一端装有惯性飞轮。传动轴输出的动力通过离合器和变速器等传送给车轮，驱动车辆行驶。
附图中其它需要说明的如下(2)是气缸盖，(4)是活塞盖。(12)是活塞环。
如果制作双缸机或多缸机，它们可以共用一根传动轴(9)，用两个相同的本发明制成的双缸内燃机，可以保证在每一冲程中都有活塞做功，这样有利于提高功率和减小速度的不均匀性。
这种内燃机由于用齿轮齿条机构取代了现有内燃机的复杂的曲轴连杆机构，不仅缩小了机体体积，减轻了重量，而且由于气体做功输出的力矩始终最大，故效率高、磨损小、振动小。由于用一对齿条和一只不完全齿轮取代了两套需精细加工而又难于加工的曲轴连杆机构，故成本可大幅度降低，具有巨大的经济效益。由于这种内燃机的活塞输出的始终是直线形的力矩，不仅消除了曲轴连杆机构内燃机气缸磨损的失圆状况，大大减小了由于气缸失圆而带来的气缸漏气现象，而且活塞输出的力没有分力作用于气缸体和传动轴上，消除了曲轴连杆机构内燃机对机体的严重破坏，在提高效率和降低磨损的同时，也降低了振动和噪音。
本发明的最佳实施例如附图1和2，其原理和制作方法在前面已叙述过。一个完整的内燃机，还应包括配气机构、供油机构、润滑机构和冷却机构等，它们和现有内燃机相同，但是本发明的内燃机的润滑机构可以简化，齿轮和齿条的润滑可以靠飞溅润滑。
权利要求
1.一种内燃机，包括气缸(1)、气缸盖(2)、活塞(3)、活塞盖(4)、进排气孔(5a、5b、6a、6b)、齿条(7a、7b)、齿轮(8)、传动轴(9)、轴承(10)、活塞环(12)、其特征在于活塞(3)内壁有以传动轴(9)为对称中心的两个对称齿条(7a)和(7b)，传动轴(9)上装有能同齿条(7a、7b)相啮合的齿轮(8)，齿轮(8)为不完全齿轮，活塞上行时，齿轮(8)同齿条(7a)啮合，活塞下行时，齿轮(8)同齿条(7b)啮合。
2.如权利要求(1)所述的内燃机，其特征在于活塞(3)上有活塞切口(11)，其最短长度以活塞行至上、下极限位置时不同传动轴(9)相碰为准。
3.如权利要求(1)所述的内燃机，其特征在于传动轴(9)从活塞切口(11)穿过，轴的两端通过轴承(10)固定于气缸体上。
4.如权利要求(1)所述的内燃机，其特征在于固定于传动轴(9)上的齿轮(8)的齿的个数，以活塞在上下极限位置时，齿轮(8)能同一个齿条脱离啮合，并继而同另一个齿条相啮合为准。
全文摘要
一种内燃机，国际专利分类号F02B75/32。这种内燃机用一只不完全齿轮和一对齿条取代了现有内燃机的两套曲轴连杆机构。具有体积小、重量轻、噪声小、效率高、磨损小、成本低的优点，由于制造简单，工业化速度快，将取代现有内燃机，具有惊人的经济效益和社会效益。
文档编号F01B9/04GK1061073SQ90105958
公开日1992年5月13日 申请日期1990年10月31日 优先权日1990年10月31日
发明者王军 申请人:王军