[实用新型]四缸对置驱动式齿轮齿条发动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及发动机结构和机械传动技术领域。

背景技术

发动机是汽车动力的源泉。迄今为止，除了为数不多的电动汽车之外，汽车发动机都是热能动力装置，简称热机。在热机中借助工质的状态变化，将燃料燃烧产生的热能转变成机械能。这种发动机通过曲柄连杆机构将活塞的往返直线运动转变成曲柄的旋转运动，进而将功率输出。在做功冲程中，发动机将燃料燃烧产生的热能转变成为推动活塞作往复式运动的机械能，再通过连杆带动曲轴作旋转运动；在其他冲程中，又由曲柄来驱动活塞作往复运动，从而实现换气和压缩的过程。

做功冲程中，活塞作用在曲柄上的做功力臂L的长度随着曲轴转角θ的变化而变化。当活塞在上止点时，活塞、连杆和曲轴主轴颈的中心成一直线，这时曲轴的扭矩为0。气体压力对活塞所作的功全部转化为对曲轴主轴颈的“死点”压力；而在其他位置，气体压力的一部分使活塞产生侧向压力，就是对汽缸壁的压力。由此可见，传统发动机在工作过程中，燃料燃烧产生的压力，只有一小部分转化为曲轴的输出扭矩，而绝大部分转化为活塞对汽缸壁的压力和对曲轴主轴颈的压力，能源利用效率不高。

此外，传统发动机的工作循环中，各部件所承受载荷都是周期性变化的，使得各接触面间产生了不均匀的摩擦和撞击(如敲缸、拉缸现象)，从而影响发动机的性能。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种能克服对主轴的“死点”压力和对汽缸壁的侧向压力，结构简单、使用范围广、工作可靠、能源利用率高的四缸对置驱动式齿轮齿条发动机。

本实用新型包括相对布置的上箱体和下箱体，上、下箱体平行布置且固定连接，在上、下箱体的两端分别设置汽缸盖，上箱体内呈卧式对称分布两个汽缸，下箱体内呈卧式对称分布另两个汽缸，每个汽缸内分别装有一个活塞；上箱体内的两个活塞分别固定连接在一活塞推杆的两端，在该活塞推杆上固定连接齿条；下箱体的两个活塞分别固定连接在另一活塞推杆的两端，在该活塞推杆上固定连接另一齿条；在上、下箱体之间通过轴承分别支承相互平行的两根输出传动轴，在两根输出传动轴上分别布置两个齿轮；上述两根齿条的齿面相对且平行布置，两根齿条各自分别与齿轮啮合；两个齿轮分别通过两组单方向控制机构与两根传动输出轴同心连接，且，所述两组单方向控制机构的传输方向相反，在两根传动输出轴上分别固定连接相互啮合的传动齿轮。

本实用新型的工作原理：由箱体、气缸盖、四个气缸及其活塞、两根活塞推杆、双齿条-双齿轮双机构、方向控制机构以及输出轴联动机构等组成。其中，上、下箱体即是气缸体，汽缸盖用来密封和形成配气系统，从而形成燃烧室。同一箱体中的两个活塞由相应的活塞推杆固定连接为一体，构成两缸驱动装置，上、下箱体构成发动机的四缸四冲程装置；同时与夹于两齿条间的两个齿轮相啮合，构成双齿条-双齿轮机构，通过各单方向控制机构只能传递一个方向的旋转运动，两个单方向控制机构的动力分别由各输出传动轴输出至两个齿轮，两齿轮相互啮合构成输出轴联动机构。本实用新型利用齿轮齿条机构，通过相互间的啮合，将气缸活塞驱动齿条的往复式直线运动转变成齿轮的旋转运动的一种往复式内燃发动机。

本实用新型的工作原理：可燃气爆炸产生巨大的正压力，某一气缸产生的正压力通过活塞传递给活塞推杆，驱使齿条做往复式直线运动，由于两齿条同时与两根输出传动轴上的齿轮相啮合，这样就可以把爆炸产生的正压力通过双齿条-双齿轮机构以及单方向控制机构传递给两根输出传动轴。由于两输出传动轴通过参数相同的齿轮啮合构成等输出轴转速联动机构，故无论哪一个气缸在工作行程，均能完成由齿条的往复式直线运动到两输出传动轴的连续旋转运动的转换。

故，本实用新型具有以下两大优越性：

1、因齿条与齿轮在工作过程中始终处于垂直状态，故气缸对活塞产生的推力所做的功几乎完全传递到输出轴，克服了对主轴的“死点”压力和对汽缸壁的侧向压力；消除了传统发动机在工作循环中，各部件因周期变化载荷作用，使得各接触面间产生的不均匀摩擦和撞击(如敲缸、拉缸)现象，从而使发动机的效率达到最大，动静态性能较佳。

2、采用齿轮齿条机构就使得在做功冲程中，混合气爆炸而作用于活塞顶部的正压力无需二次分解，而是几乎等值的通过双齿条-双齿轮传动机构来驱动输出传动轴转动，减少无用功，进而最大限度地提高发动机地工作效率，能源利用率高。

为了对上、下箱体冷却，本实用新型还在上、下箱体内设置循环冷却水的水套。

本实用新型所述单方向控制机构为超越离合器，或棘轮-棘爪机构。