[发明专利]一种齿条杆棘轮内燃式发动机

说明书

本发明涉及一种齿条杆棘轮内燃式发动机，包括燃烧室扭矩输出系统、运动控制系统；所述燃烧室扭矩输出系统包括机箱、至少两件主轴、至少四个燃烧室、与燃烧室个数对应的主棘轮；所述运动控制系统包括差速轴、安装在差速轴上的可控棘轮装置，所述运动控制系统通过主轴、差速轴和可控棘轮装置为主棘轮“失速”未走完“压缩”行程提供动力，使主棘轮走完“压缩”行程。本发明向外输出的扭矩的力臂L恒等于主棘轮的主齿圈的节圆半径，因此不存在即是背景中Ⅱ和Ⅲ区域的“曲柄轴机构损失”；燃烧室的活塞不存在对气缸套内壁的侧向力，避免了因侧向力产生的磨损间隙，“漏气损失”大量减少。

技术领域

本发明属于内燃机领域，涉及一种齿条杆棘轮内燃式发动机。

背景技术

目前发动机最广泛应用的是活塞连杆曲柄轴内燃式发动机，由燃烧室内燃烧产生的压力作用在活塞上，推动活塞在气缸内做直线运动，并通过连杆传递施加在曲柄轴上，驱使曲柄轴旋转输出扭矩，气缸内的工作压力随活塞的移动呈线性下降，其压力变化符合线性函数式：P＝A-kx，见图48中的(a)图，又由于曲柄轴产生扭矩的力臂L随曲柄轴的转动而变化，即力臂见图48中的(b)，有效压力函数将斜线P＝A-kx及曲线绘入同一数轴中，就得到曲柄轴有效扭矩原理图-图48中的(a)图，再联合绘出曲柄轴力臂变化图-图48 中的(b)图和活塞行程图-图48中的(c)图，就得到曲柄轴有效扭矩原理图48，在图 48中的(a)图中，由数轴、斜线、曲线围出的大三角形面积是气缸内燃烧产生的总能量，图示Ⅰ区域面积就是曲柄轴实际输出的有效扭矩，Ⅱ和Ⅲ区域面积是无法输出的扭矩，即“曲柄轴机构损失”；经积分计算Ⅰ区域只占由排气门开启线Z线分割出梯形面积的3/4，Ⅱ和Ⅲ区域合占梯形面积的1/4；再有因曲柄轴与连杆的分力作用，活塞侧压在气缸内壁作用上下运动，经过一段时间工作后，会造成气缸内壁磨损，内径被磨成类椭圆状，活塞无法有效密封而产生“漏气损失”；Ⅳ区域面积是排气门开启释放掉的能量，即“排气损失”，由图48中的(a)图可见，随发动机负荷的增大，幅值A上移，Ⅳ区域面积急剧增大，原因是活塞的行程短，仅是等于或略大于气缸的内径，且这个行程固定不能改变，造成发动机在高负荷时，气缸内剩有大量的能量因行程短未能向外燃烧做功，即被排气门开启而释放掉产生“排气损失”；当发动机的燃料为汽油、燃气或油气类时，发动机在低负荷时需要节气而产生“泵气损失”；还有发动机因负荷的变化其进气量也随之变化而压缩室固定不变，造成了压缩比不是恒定最佳比值，而是动态变化的比值，这样又造成了“动态压缩比损失”。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种齿条杆棘轮内燃式发动机，向外输出的扭矩的力臂L恒等于主棘轮的主齿圈的节圆半径，因此不存在即是背景中Ⅱ和Ⅲ区域的“曲柄轴机构损失”；燃烧室的活塞不存在对气缸套内壁的侧向力，避免了因侧向力产生的磨损间隙，“漏气损失”大量减少。

本发明的通过如下技术方案实现。

一种齿条杆棘轮内燃式发动机，包括燃烧室扭矩输出系统、运动控制系统；

所述燃烧室扭矩输出系统包括机箱、至少两件主轴、至少四个燃烧室、与燃烧室个数对应的主棘轮，所述燃烧室包括气缸套、活塞、齿条杆、导向机构，所述主轴由右到左分别命名为第一主轴、第二主轴，第一主轴和第二主轴安装在机箱上,第一主轴和第二主轴同步转动，第一主轴和/或第二主轴的一端设置有飞轮，至少两个所述主棘轮安装在第一主轴上且至少两个所述主棘轮安装在第二主轴上，至少两个燃烧室设置在第一主轴和第二主轴之间且燃烧室的齿条杆分别同时与位于主轴上的两个主棘轮啮合，至少两个燃烧室设置在第一主轴或第二主轴的另一侧且燃烧室的齿条杆分别与位于主轴上的一个主棘轮啮合，所述导向机构设置在齿条杆的运动方向上用于限制齿条杆的运动防止齿条杆偏摆，位于同一主轴上的主棘轮同步转动，所述活塞在所述气缸套内作直线往复运动，所述齿条杆与活塞连接；

所述运动控制系统包括差速轴、安装在差速轴上的可控棘轮装置，所述主轴通过传动机构与差速轴连接，所述可控棘轮装置通过传动机构与主棘轮连接，所述运动控制系统通过主轴、差速轴和可控棘轮装置为主棘轮“失速”未走完“压缩”行程提供动力，使主棘轮走完“压缩”行程。