[实用新型]直列往复活塞内燃机动力输出新结构

说明书

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。

下面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。