[發(fā)明專利]雙直齒連桿齒輪式發(fā)動機及其工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910136855.X
• 申請日: 2019-02-25
• 公開（公告）號: CN109958532B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊樹生;勵汝彬;潘輝輝;潘豪;陸華暉;廖奎;陳勇江;蔡逸凡
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: F02B75/32
• 分類號: F02B75/32;F02D45/00
• 代理公司: 杭州宇信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33231
• 代理人: 劉艷艷

本發(fā)明公開了一種雙直齒連桿齒輪式發(fā)動機，至少包括：雙直齒齒條連桿，其內(nèi)部相對的兩側(cè)分別設(shè)有一段齒條；活塞，其與雙直齒齒條連桿的上端固定連接，受到來自燃燒室氣體的作用力而帶動雙直齒齒條連桿上下往復(fù)運動；與輸出軸連接的部分齒齒輪，其設(shè)置于雙直齒齒條連桿中間且在同一時間只與雙直齒齒條連桿其中的一側(cè)齒條相嚙合；線圈，其固定纏繞于雙直齒齒條連桿的下端；以及，設(shè)置于雙直齒齒條連桿正下方的電磁鐵，所述電磁鐵上纏繞線圈且與ECU連接，其用于雙直齒齒條連桿上下運動時與線圈產(chǎn)生電磁阻尼和電磁驅(qū)動作用。該發(fā)動機能夠良好地解決雙直齒齒條連桿下降時因過大相對速度產(chǎn)生的崩齒問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽油發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及雙直齒連桿齒輪式發(fā)動機及其作方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有發(fā)動機的動力輸出是由曲柄連桿機構(gòu)完成的，它通過把氣體燃燒時產(chǎn)生的作用在活塞頂上的氣體壓力力通過連桿轉(zhuǎn)變?yōu)閷ηS的轉(zhuǎn)矩，將活塞的上下往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動以達到動力輸出的目的，向工作機械輸出機械能。在做功行程中，氣體壓力作用在活塞上使其向下運動，此力可分解通過活塞銷傳遞給連桿，并沿連桿方向作用在曲柄銷上，此力對曲軸形成轉(zhuǎn)矩，推動曲軸旋轉(zhuǎn)，但是在上止點位置時，曲軸受到的轉(zhuǎn)矩為零，此時的作用力并未對曲軸的旋轉(zhuǎn)起促進作用，這對曲軸的旋轉(zhuǎn)來說是一個能量損失。因此，為了盡量利用在活塞上止點時的作用力，使整個做功行程中都能對曲軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，一種將發(fā)動機的動力輸出改變?yōu)殡p直齒齒條嚙合于部分齒齒輪而設(shè)計的雙齒條部分齒齒輪傳動發(fā)動機設(shè)想應(yīng)運而生。雙直齒連桿齒輪式發(fā)動機保持原來的燃燒系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)或點火系統(tǒng)不變,保證較高的發(fā)動機效率；另一方面，動力通過雙齒條帶動部分齒齒輪輸出，使得做功沖程任意時刻轉(zhuǎn)矩都處于輸出軸最大值處,大大提高發(fā)動機的性能。但實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)雙直齒齒條連桿高速向下運動，部分齒齒輪與左側(cè)直齒相嚙合并高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)活塞達到下止點的瞬間，雙直齒齒條連桿速度向下且達到最大，部分齒齒輪脫離左側(cè)直齒與右側(cè)直齒相嚙合，速度向上，由于二者相對運動速度過大，產(chǎn)生的作用力對齒產(chǎn)生了不可逆的毀壞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服以上技術(shù)的不足，提供了一種雙直齒連桿齒輪式發(fā)動機，該發(fā)動機能夠良好地解決雙直齒齒條連桿下降時因過大相對速度產(chǎn)生的崩齒問題。

本發(fā)明還提供了一種基于上述所述發(fā)動機的工作方法，以及包括上述所述發(fā)動機的車輛。

本發(fā)明克服其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種雙直齒連桿齒輪式發(fā)動機，至少包括：

雙直齒齒條連桿，其內(nèi)部相對的兩側(cè)分別設(shè)有一段齒條；

活塞，其與雙直齒齒條連桿的上端固定連接，受到來自燃燒室氣體的作用力而帶動雙直齒齒條連桿上下往復(fù)運動；

與輸出軸連接的部分齒齒輪，其設(shè)置于雙直齒齒條連桿中間且在同一時間只與雙直齒齒條連桿其中的一側(cè)齒條相嚙合；

線圈，其固定纏繞于雙直齒齒條連桿的下端；以及，

設(shè)置于雙直齒齒條連桿正下方的電磁鐵，所述電磁鐵上纏繞線圈且與ECU連接，其用于雙直齒齒條連桿上下運動時與線圈產(chǎn)生電磁阻尼和電磁驅(qū)動作用。

進一步地，還包括兩個與ECU連接的速度傳感器，分別設(shè)置于雙直齒齒條連桿上和部分齒齒輪上，采用兩個速度傳感器，能更精確地得到雙直齒齒條連桿與部分齒齒輪的相對速度。

進一步地，還包括與線圈連接的能量回收系統(tǒng)，所述能量回收系統(tǒng)還與ECU連接并受ECU控制。

進一步地，所述部分齒齒輪的角度小于180°且部分齒齒輪的齒條弧長與雙直齒齒條連桿上任一側(cè)的齒條長度相同。

進一步地，所述雙直齒齒條連桿上兩側(cè)的齒條長度相同且其中一側(cè)齒條與另一側(cè)齒條的高度相錯開使得部分齒齒輪與其中一側(cè)齒條分離時恰好與另一側(cè)齒條嚙合。