[實用新型]直軸驅動內燃機裝置

有效

• 申請號: 201220207044.8
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN202628275U
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 曹德新
• 申請（專利權）人: 曹德新
• 主分類號: F02B75/40
• 分類號: F02B75/40;F02B75/18;F16H37/12
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 廖世傳

（一）技術領域：

本實用新型涉及發動機技術，具體為一種直軸驅動內燃機裝置。

（二）背景技術：

在當今汽車和輪船使用的動力中，絕大多數是往復活塞式內燃機，使用的燃料有汽油或柴油。往復活塞式內燃機的一個工作循環有四行程和二行程兩種，在做功行程其驅動過程是：燃料在氣缸內燃燒對活塞產生推力，活塞推動連桿，連桿驅動曲柄使曲軸轉動而對外做功；在進氣行程、壓縮行程和排氣行程中，利用內燃機轉動系統的轉動慣性，曲軸經連桿推動或拉動活塞而完成這三個行程。

由于連桿和曲柄在轉動過程中，連桿與曲柄轉動的平面形成一個可變的夾角，連桿作用到曲柄上的力分解為曲柄徑向的徑向力和曲柄轉動圓周切向的切向力，只有切向力推動曲軸轉動，從而對外做功，而徑向力只對曲軸產生壓力和拉力，它不僅不對外做功，而且使活塞與氣缸產生摩擦力而出現摩擦損失，阻礙了內燃機的輸出扭矩，浪費燃料。

當連桿和曲柄轉動到同一個直線上時，即在四行程的內燃機中，連桿運動到0°、180°、360°、720°的四個時刻，連桿的作用力只有徑向方向的徑向力，在這四個時刻，連桿只對曲軸產生壓力或拉力，這時靠內燃機曲軸的轉動慣性，使曲軸迅速轉過這四個時刻而維持整個系統的連續轉動。

（三）實用新型內容：

針對傳統曲柄連桿內燃機的不足之處，本實用新型提出了一最大限度提高切向力而減小了徑向力，減小了活塞與氣缸的摩擦力和摩擦損失，提高內燃機的輸出扭矩的直軸驅動內燃機裝置。

能夠實現上述目的的直軸驅動內燃機裝置，包括連桿及連桿驅動機構，所述連桿連接氣缸內的活塞，所不同的是所述連桿包括與活塞運動方向相同的直連桿和與直連桿平行且聯動的副連桿，所述連桿驅動機構包括于直連桿與副連桿之間設置的直軸以及于直軸上安裝的傳動輪和飛輪，所述傳動輪與直連桿和副連桿處于同一平面內，傳動輪的半周輪緣上設有在傳動輪的轉動過程中交替與直連桿和副連桿作用而產生對兩者相反推動的傳動副。

本實用新型技術方案中，用直軸替代曲軸，氣缸的工作過程與曲軸驅動的工作過程相同，但直連桿驅動的不是曲柄而是直軸上的傳動輪，直連桿的作用力方向始終與傳動輪的半徑垂直，使直軸轉動而對外輸出扭矩，或者將直軸轉動的慣性經傳動輪驅動直連桿或副連桿，推動活塞的運動。

所述傳動副為半周齒輪，所述直連桿與副連桿上開設有與半周齒輪相嚙合的齒條。

所述直連桿末端的進氣或做功行程位置設置有限位機構，當活塞從上止點運動到下止點附近時，限位機構開始起作用，限制直連桿繼續向外運動，限位機構還具有儲能的功能，吸收直連桿的剩余能量，并將儲存能量釋放給直連桿。

所述副連桿連接另一氣缸的活塞，實現一套傳動輪與直連桿和副連桿驅動雙缸。

所述直軸上安裝對應于四缸驅動、八缸驅動和十二缸驅動的兩套、四套、六套傳動輪與直連桿和副連桿，實現內燃機的四缸驅動、或八缸驅動或十二缸驅動。

在使用四個氣缸時，應合理地控制各缸的行程順序，使傳動輪在一個工作循環轉動的兩周中的每個半周都有一個氣缸處于做功行程，這樣內燃機在工作循環中出力均勻，運行平穩。

本實用新型也能夠以相應的方式應用于二行程往復活塞式的內燃機。

本實用新型的優點：

1、本實用新型適用于四行程的往復活塞式內燃機和二行程的往復活塞式內燃機，是一種直軸驅動的往復活塞式內燃機，該內燃機具有一條直軸作為驅動軸，直軸上安裝有傳動輪和飛輪，直軸輪的轉動可以帶動直軸和飛輪同時轉動，使內燃機平穩運行，對外輸出扭矩，與曲軸驅動的內燃機相比，輸出效率更高，節約燃料。

2、本實用新型的直連桿、副連桿作用力方向始終與傳動輪的半徑垂直，最大限度地將直連桿的作用力轉化成傳動輪的切向力，最大限度地提高了直連桿的有效推力，同時也最大限度地減小了徑向力，最大限度地減小了活塞對氣缸的側向壓力和活塞與氣缸的摩擦損失。

3、本實用新型直軸驅動的內燃機與現行使用的曲軸驅動的內燃機相比，可以提高50%至70%的輸出效率。

（四）附圖說明：

圖1為本實用新型一種實施方式的結構示意圖，反映單缸活塞的進氣及作功行程。

圖2為圖1實施方式中單缸活塞的壓縮及排氣行程。

圖3為圖1、圖2實施方式中使用雙氣缸時的結構示意圖。

圖4為圖1、圖2實施方式中使用四氣缸時各連桿及驅動機構的位置結構示意圖。