[实用新型]双旋转非线性传动活塞式内燃机

说明书

本实用新型属于机械工程技术领域，涉及一种可将热能转换成机械能从而为机动车辆、发动机等提供动力的内燃机。

公知的内燃机可分为往复式内燃机和旋转活塞式内燃机两大类。往复式内燃机的特点是利用气体的膨胀推动活塞在汽缸里作往复运动，然后通过连杆、曲柄将往复的运动转变为主轴的旋转运动，由于在将活塞移动变为主轴转动时总要消耗相当一部分能量，所以往复式内燃机的效率不高，而且由于其内设置曲柄、飞轮等机件，亦使得这类内燃机的构造复杂、机身庞大笨重、转速不高，以致于在提高速度方面受到很大的限制。旋转活塞式内燃机有双旋转活塞式内燃机和三角转子式内燃机之别，它们主要是利用活塞在汽缸内的转动来直接带动转轴运动，这样也就克服了往复式内燃机所具有的缺点，因而旋转活塞式内燃机是内燃机发展的方向。在现有技术中，较典型的旋转活塞式内燃机是双旋转四循环活塞式内燃机，它的结构特征是具有一个两端用盖封闭的环形鼓筒，筒里有两对旋转活塞将筒分成四个空间，其中一对活塞和机轴联在一起并可随机轴而转，另一对活塞固定在一个可在机轴上自由旋转的空心转轴上，两对活塞套在一起，它们能够绕共同的轴线向同一方向旋转。在这种内燃机中，控制两对能够绕着共同的轴线往同一方向旋转的活塞且能使两对活塞的转速分别按不同规律变化进而完成活塞间的空间交替增大或减小的是一副由齿轮和杠杆等组成的活塞控制机构，但这种活塞控制机构的结构比较复杂、功耗相对较大、稳定性也不够好。

本实用新型的目的在于对上述双旋转四循环活塞式内燃机中的活塞控制机构加以改进，进而设计出一种结构更简单实用、功耗更低且稳定性更好的双旋转非线性传动活塞式内燃机。

本实用新型对前述现有技术中的活塞控制机构所做的改进要点是：在机轴轴杆上装有一个非圆齿轮(非线性齿轮，下同)，在空心转轴轴套上装有一个非圆齿轮，它们分别与在一根传动轴杆联装的两个非圆齿轮啮合。工作过程中，当传动轴做匀速转动时，由于其轴杆上的前后齿轮以及分别与前后齿轮啮合的套筒齿轮、机轴齿轮都是按照非线性方式传动的，因而它们的转速也将分别按照不同的规律变化，最终使得活塞间的空间体积交替的出现增大和减小的变化，完成吸气、压缩、做功和排气四个过程。

以下将结合附图对本实用新型内容做进一步说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型一种实施例结构内两啮合齿轮的节线示意图。

图3为本实用新型另一种实施例结构内两啮合齿轮的节线示意图。

图4～图8为双旋转非线性传动活塞式内燃机汽缸(截面)的工作情况示意图。

本实用新型的原理结构(即活塞结构及传动齿轮结构)参见图1：一个环形的鼓筒1两端用盖封闭，筒和盖都是固定的。鼓筒1里有两对活塞A、A′和B、B′，它们将鼓筒1分成四个空间(见图4～图8)。活塞A和A′和机轴6连在一起，可随机轴而转；活塞B和B′固定在一个象套筒一样的空心转轴4上，空心转轴4的直径比机轴1的直径大，它不随着机轴1一起转动，却可以在机轴1上自由旋转。两对活塞A、A′和B、B′在汽缸中是套合在一起的，它们能够绕着共同的轴线向同一方向旋转。图中所示结构中，机轴1和非圆齿轮7相连，齿轮7和齿轮9相啮合，空心转轴4和齿轮5相连，齿轮5与齿轮10相啮合，齿轮9和齿轮10都安装在传动轴8上。当传动轴8做匀速转动时，上述四个非圆齿轮的转速将分别按照不同的规律变化，带动汽缸内活塞运动，形成一个四汽缸内燃机。

本实用新型结构中对旋转活塞的非线性齿轮的设计要求为：一、活塞在运动时逐步完成吸气、压缩、做功和排气四个过程；二、传动轴8的转速平稳。为此，在该内燃机的实施方案中，机轴齿轮7和传动轴杆前齿轮10的外沿中心轮廓线(节线)应满足以下方程式

而转轴齿轮5和传动轴杆后齿轮9的外沿中心轮廓线(节线)则应满足方程式