专利名称：直列往复活塞内燃机动力输出新结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种直列往复活塞内燃机动力输出的新型结构。
现有的往复活塞内燃机，不论燃用何种燃料，不论二冲程还是四冲程，都是靠活塞在气缸内做直线往复运动，活塞通过连杆与曲柄连结在一起，作用在曲轴的曲柄上，扳动曲轴旋转，由曲轴端输出动力。曲轴除了输出动力外还有控制活塞按规律运动和维持循环等作用。
在作功冲程中，从理论上来讲，作功是从活塞在上顶点，曲柄中心线与缸筒中心重合时开始的。我们称这时曲柄角度为0度，气体膨胀推动活塞作功。通过连杆、曲柄扳动曲轴旋转，以扭矩形式输出动力，作功是从0度开始转到180度结束。扭矩＝作用力×作功力臂长度。曲柄在作功的角度之内，其作功力臂长度等于曲柄半径乘以sin的值，即sin0°至sin180°。我们知道sin值在0度至180度之内是由0逐步增值到1，又从1逐步缩小到0。那么活塞在作功冲程中，作用在曲轴上的作功力臂长度是从0增长到曲柄半径，又从曲柄半径缩小到0；在作用力一定的情况下，对比在作功的180度之内作功力臂长度始终是曲柄半径或者更大来讲，损失了很多功。根据简索，直到往复活塞内燃机以曲轴端输出动力这种结构，国内国外未有例外。
本发明的目的是，在原有直列往复活塞内燃机的基础上，采用本结构输出动力，使其作功力臂长度始终是最大值，提高往复活塞内燃机的输出功率。
本发明的目的是这样实现的，在原有直列往复活塞内燃机上，与凸轮轴相对应的一面设一个装有离合齿轮的专门输出动力的、动力输出轴；在活塞与连杆之间设一齿条与离合齿轮啮合。在作功冲程中，离合齿轮与动力输出轴呈结合状态，活塞推动齿条，齿条扳动离合齿轮和动力输出轴转动。从而保证了作工力臂长度始终是最大值。活塞上行时，离合齿轮与动力输出轴呈分离状态，保证了动力输出轴按原方向继续旋转。原有曲轴担负着除动力输出以外的所有功能。
根据换算原有曲柄半径实际作功力臂长度的理论原作功力臂长度＝ (π×(曲柄半径长度)2)/(2×活塞行程长度)设本动力输出结构的离合齿轮半径长度与曲柄半径长度相等，则新作功力臂长度＝曲柄半径长度。原有曲轴和本动力输出轴都是扭矩作功。由于作功力臂长度改变了，其产生的扭矩就随之改变。在同等作用力的情况下产生的扭矩不同。其它结构不改变，扭矩之比就是输出功率之比。即(新扭矩)/(原扭矩) ×％＝ (作用力×新作功力臂长度)/(作用力×原作功力臂长度) ×％作用力相等，则
现有内燃机，活塞行程长度＝2×曲柄半径长度，代入上式，则(2×2×(曲柄半径长度))/(π×曲柄半径长度) ×％＝ (2×2)/(π) ×％＝127.4％根据以上计算，同等内燃机，只要改变其动力输出结构，在同等耗油的情况下，致少可提高功率27.4％。在实际运行中提高功率将超过这个数字。其原因有三1、因为作功冲程开始时产生的压强是30公斤／cm2至50公斤／cm2，这时原有作功力臂长度从0逐渐增大，无论作用力多大，所产生的功只能是从0逐渐增大。随着活塞下行压强逐渐降低到3公斤／cm2至5公斤／cm2。本结构在其压强最大时和整个过程中都是最大的作功力臂长度。另外，本结构的离合齿轮半径根据其空间结构还可加大。2、本结构如装在汽车匹配的内燃机上，当后桥转速超过内燃机转速时，由于离合齿轮的作用，后桥与其内燃机自行分离。车辆自动由牵引转入滑行。3、原内燃机连杆对曲柄作功时，只有连杆中心线与曲柄切线重合部分作功，本结构齿条轴线始终与离合齿轮切线重合，消除了原内燃机的连杆中心线与曲柄切线夹角损失，从而可进一步提高输出功率，扩大其经济性。
提高了输出功率就是提高了燃料的利用率，就是节约能源。
以下结合附图对根据本发明所提出的直列往复活塞内燃机动力输出新型结构的构造及原理详细说明。
图1是根据本发明提出的直列往复活塞内燃机动力输出新结构的剖面图。
图2是
图1中的离合齿轮的放大图。
图3是图2的侧视图。
参看
图1，(1)是气缸，与原有气缸一样。(2)是活塞，与原有活塞一样，(3)是齿条，其上端与活塞(2)，下端与连杆(5)绞链连接。连杆(5)与曲柄(7)绞链连接。(4)是连杆销。(6)是曲柄销。(8)是曲轴。(9)是离合齿轮。(10)是动力输出轴。(14)是齿条控制器，用来控制齿条作直线往复运动。(15)是内燃机壳体。(16)是润滑油道。在作功冲程中，活塞受高压气流推动，连同齿条(3)一起下行。齿条(3)与离合齿轮(9)啮合，齿条(3)下行推动离合齿轮(9)向下方旋转，离合齿轮(9)与动力输出轴(10)呈结合状。所以离合齿轮(9)向下方旋转时扳动输出轴(10)旋转，其扭矩为活塞总推力乘以离合齿轮(9)的半径长度，以动力输出轴(10)端部输出动力。当活塞(2)运行到下止点时，通过齿条(3)连杆(5)将曲柄推至下止点，曲轴受飞轮旋转惯力或叠加作功作用继续旋转，并通过连杆(5)推动齿条(3)和活塞(2)向上运行。从而保证了循环。当齿条(3)停顿和向上运行时，离合齿轮(9)与动力输出轴(10)自动呈分离状态，从而保证了动力输出轴(10)沿原旋转方向连续旋转。曲轴(8)不停旋转，而上述的运转周而复始。
参看图2、图3，(11)是齿圈与动力输出轴(10)可离可合。(12)是钢柱受弹簧(13)控制，当齿圈(11)向压缩弹簧(13)方面旋转，动力输出轴(10)与齿圈(11)呈分离状态，当齿圈向弹簧(13)伸展方向旋转，动力输出轴(10)与齿圈(11)呈结合状态，(17)是挡板以控制钢柱(12)和齿圈(11)在规定的空间中运动。(18)是弹簧盒，以保证弹簧(13)作用的准确和可靠性。
权利要求1.本直列往复活塞内燃机动力输出新结构主要由齿条(13)动力输出轴(10)，离合齿轮(9)构成，其特征在于齿条(3)上端与活塞(2)连结，下端与连杆(5)连结并与离合齿轮(9)啮合；机体中设有动力输出轴(10)，并由动力输出轴(10)输出动力，离合齿轮(9)安装在动力输出轴(10)上。
2.根据权利要求1所述的直列往复活塞内燃机动力输出新结构，其特征在于离合齿轮(9)设在与齿条(3)相对应的位置。
3.根据权利要求1所述的直列往复活塞内燃机动力输出新结构，其特征在于齿条(3)，动力输出轴(10)，离合齿轮(9)，设有润滑系统。
4.根据权利要求1所述的直列往复活塞内燃机动力输出新结构，其特征在于齿条(3)的一侧于离合齿轮(9)啮合，相对的一侧设有齿条控制器(14)。
5.根据权利要求1所述的直列往复活塞内燃机动力输出新结构，其特征在于离合齿轮(9)的两侧分别设有挡板(17)。
专利摘要直列往复活塞内燃机动力输出新结构，是在原有直列往复活塞内燃机的基础上，增设一根专门用来输动力的动力输出轴。在其轴上设有离合齿轮。当活塞作功时，离合齿轮与动力输出轴呈结合状态，通过离合齿轮扳动输出轴旋转。当活塞不作功时，离合齿轮与动力输出轴呈分离状态。本结构克服了原曲轴输出动力的作功死点，而且增大了作功力臂长度，从而在不改动缸径、行程、转速和同等耗油的情况下，可提高功率27.4％以上。
文档编号F02B75/00GK2202186SQ9420666
公开日1995年6月28日 申请日期1994年3月10日 优先权日1994年3月10日
发明者傅传 申请人:傅传