[发明专利]齿条活塞式内燃发动机

说明书

本发明公开了一种齿条活塞式内燃发动机，在传统的内燃机活塞远离汽缸的一端加装齿条，齿条有两个带有齿牙的侧面，每个侧面都有一个动力传导齿轮与齿条啮合。每台发动机都有两个动力输出轴，每个动力输出轴上都安装有与汽缸数相同的动力传导齿轮，且动力传导齿轮与汽缸活塞的位置一一对应。当汽缸内的燃料燃烧推动所述活塞运动时，活塞上的齿条带动与之啮合的两个动力传导齿轮转动，两个动力输出轴在动力传导齿轮的带动下旋转向传动系统输出动力。在发动机工作过程中，做直线往复运动的齿条的运动方向始终与动力输出轴的圆周的切线方向重合，从而增加了动力传输的效率，最终增加内燃机的能量转化效率。

技术领域

本发明涉及一种内燃发动机，具体是一种齿条活塞式内燃发动机。

背景技术

现有内燃机使用汽缸活塞结构形成一个封闭的空间，当燃料在这个封闭空间燃烧时，空间内的气体膨胀推动活塞，通过与活塞连接的连杆，动力被传输到发动机曲轴做功。在发动机工作过程中，活塞始终沿直线做往复运动，而发动机的动力输出轴在做旋转运动，将直线往复运动转化为旋转运动由连杆和曲轴来完成。在直线运动转化为旋转运动的过程中，最理想的情况是直线运动的方向与旋转轴的圆周的切线方向重合，这样可以产生最大的动力传递效率。但现有的连杆曲轴结构无法保证这一点，传递动力的连杆与曲轴的圆周的切线始终存在着一个角度，这减小了连杆向曲轴传输动力的效率，使活塞向连杆传递过来的动力有很大一部分转化为热能消耗了。由于上述原因，现有以连杆曲轴结构传递动力的内燃发动机的能量转化效率普遍较低，在发动机工作过程中，燃料燃烧所产生的能量大部分都转化为热能，只有一小部分转化为发动机输出轴的动力。

发明内容

为了解决以连杆曲轴结构传递动力的内燃发动机能量转化效率较低的问题，本发明提供一种齿条活塞式内燃发动机，在传统的内燃机活塞远离汽缸的一端加装齿条，由这根齿条向动力输出轴传输动力。在发动机工作过程中，做直线往复运动的齿条的运动方向始终与动力输出轴的圆周的切线方向重合，从而增加了动力传输的效率，最终增加内燃机的能量转化效率。

本发明所采用的技术方案是：一种齿条活塞式内燃发动机，包括汽缸，活塞，连杆、曲轴。所述活塞远离汽缸的一端固定连接有一根齿条，齿条延伸方向与活塞运动方向一致。所述齿条有两个带有齿牙的侧面，每个侧面都有一个动力传导齿轮与齿条啮合。每台发动机都有两个动力输出轴，所述动力传导齿轮与动力输出轴固定连接，每个动力输出轴上都安装有与发动机汽缸数相同的动力传导齿轮，且动力传导齿轮与汽缸活塞的位置一一对应。当汽缸内的燃料燃烧推动所述活塞运动时，活塞上的齿条带动与之啮合的两个动力传导齿轮转动，两个动力输出轴在动力传导齿轮的带动下旋转，从而向传动系统输出动力。

上述的齿条活塞式内燃发动机，所述曲轴和连杆只起到带动活塞使活塞实现往复运动的作用，并不传输发动机的动力，因此可以适当缩小曲轴和连杆的宽度，减轻发动机的重量。

上述的齿条活塞式内燃发动机，所述动力传导齿轮上只有半幅圆周的边缘分布有齿牙，另外半幅圆周上没有齿牙。当汽缸内的气体膨胀推动活塞运动时，活塞上的齿条与动力传导齿轮上有齿牙的部分啮合；当活塞在曲轴连杆的推动下压缩气缸内的气体或排出气缸内的废气时，动力传导齿轮上没有齿牙的半幅转动到贴近齿条的位置，所述齿条与动力传导齿轮脱离接触，此时所述齿条的运动方向与膨胀气体推动活塞时齿条的运动方向相反。

上述的齿条活塞式内燃发动机，所述动力传导齿轮的没有齿牙的半幅设有一个高密度配重块，其目的在于平衡有齿牙和没齿牙的两个半幅的重量，使动力传导齿轮的重心与其几何圆心重合，实现动平衡。

上述的齿条活塞式内燃发动机，每个所述齿条都有四个侧面，其中两个侧面分布有齿牙，在另外两个没有齿牙的侧面各连接着一个连杆，两个连杆的上端都通过转轴与齿条连接，下端通过另一个转轴与曲轴连接。在发动机工作过程中，齿条不与曲轴接触，动力传导齿轮和动力输出轴也不与曲轴、连杆接触。