[发明专利]齿条齿轮棘轮传动电控气门发动机

摘要

本发明涉及一种用齿条、齿轮和棘轮传动，将活塞的往复运动转变为主轴的旋转运动，用电磁铁和计算机控制气门开关的新型发动机。其特征是一个与主轴滑动配合的齿轮套与两套活塞组的连杆齿条相啮合。齿轮套中的棘爪拨动主轴上的棘轮使主轴转动。主轴上装有两个转向相反的棘轮。一个固定在主轴上，另一个与主轴滑动配合。与主轴滑动配合的齿轮棘轮组件通过带介轮的传动机构，将与主轴转向相反的动能改变方向推动主轴转动。气门与气门电磁铁直接连接，用计算机控制其开闭。该发动机节能、环保、无振动、寿命长、造价低，它适合做各种车辆、船舶、轻型飞机及小型发电设备的动力。

主权项

1、一种用齿条、齿轮和棘轮组成的传动机构，将活塞的往复运动转变为主轴的旋转运动，用电磁铁和计算机组成的电控装置控制气门开关的新型发动机，它至少由气缸体(1)、气缸盖(2)、气缸(9)、活塞(10)、连杆齿条(13)和(27)、平衡连杆齿条侧向力的靠轮(26)、齿轮套(12)、固定在齿轮套上的棘爪座(18)及其中的棘爪(30)、主轴(43)、固定在主轴上的棘轮(40)和齿轮(41)、与主轴滑动配合的齿轮棘轮组件(28)、装在齿轮棘轮组件两端的推力轴承(33)和(46)、介轮(23)、装在传动轴(49)上的齿轮(25)和(24)、主轴轴承(42)和(34)、主轴密封(44)和(32)、进气道(21)、排气道(39)、进气门(37)、排气门(7)、气门电磁铁(3)和(5)、压力传感器(6)、燃油喷嘴(19)及控制导线(20)、火花塞(8)、由发射光电管(52)和接收光电管(54)组成的光电传感器、固定在齿轮套上的挡块(65)、固定在气缸体上的挡块(64)及设在其中的压力传感器(63)、润滑油喷嘴(16)、吸油盘(53)构成，其特征是：在气缸体(1)中设置至少两组具有同一轴线的气缸(9)，这两组气缸的轴线相互平行，且在同一平面内，两个与气缸相配合的活塞(10)，通过一根连杆齿条(13)连接在一起，组成一个活塞组，另一根连杆齿条(27)与另两个活塞连接，组成另一个活塞组，两个活塞组的连杆齿条的齿面相对置，一个轴线与两个活塞组轴线垂直但不相交的齿轮套(12)，置于两个活塞组中间，其齿轮节圆与两个活塞组连杆齿条的节线相切，两个齿条和齿轮的模数相同，且相互正确啮合，在齿轮套上齿轮两侧设置有多个棘爪座(18)，它们错开一定角度对称布置，在棘爪座中装有棘爪(30)和压紧弹簧(35)，在气缸体内，位于两个连杆齿条背面一侧，各设置一个靠轮(26)，两个靠轮的轴线与齿轮套的轴线相平行，且同在一个通过齿轮套轴线，且与活塞轴线相垂直的平面内，两个靠轮始终与其对应的连杆齿条背面相接触，连杆齿条与齿轮套上齿轮的配合关系是：当一个活塞组运行至气缸左止点时，另一个活塞组刚好运行至气缸右止点，反之亦然，在气缸体上设置挡块(64)，其中装有压力传感器(63)，在齿轮套上设置挡块(65)，当活塞组的行程刚超过行程止点时，齿轮套上的挡块刚好与气缸体上的挡块相接触，其上的压力传感器受压产生电信号，通过电脑处理发出指令使发动机熄火，避免活塞与气缸顶部相撞击，带有两个棘轮的主轴(43)与齿轮套(12)滑动配合，两个棘轮的棘齿方向相反，棘轮(40)与主轴固定配合，齿轮棘轮组件(28)与主轴滑动配合，在其两端装有推力轴承(33)和(46)，在主轴与齿轮套(12)和齿轮棘轮组件(28)的配合面上，加工有螺旋状油线(67)，以便机油能进入轴和套之间的间隙，实现良好的润滑，在齿轮套(12)内侧表面中部，加工出一条截面为半圆形的环形沟槽(48)，在主轴表面对应齿轮套内壁环形沟槽(48)处，加工出一条截面为半圆形的环形沟槽(47)，这两条环形沟槽构成一个环形空间，其截面为圆形，在齿轮套外侧对应环形空间处，开有一个略大于环形截面的带螺纹的小孔，多个与环形空间相配合的钢球，从该孔放入环形空间，用一个带螺纹的销钉将该孔封住，其作用是确定齿轮套与主轴的相对位置，防止其左右窜动，这样安装后，齿轮套上棘爪座(18)中的棘爪(30)刚好与主轴上的棘轮的棘齿相啮合，当活塞在燃气推动下在气缸中往复运动时，连杆上的齿条带动齿轮套来回摆转，其上的棘爪拨动主轴上的两个棘轮向相反方向转动，齿轮棘轮组件(28)通过固定在气缸体上的介轮(23)，与位于主轴下方的，固定在与主轴平行的传动轴(49)上的齿轮(25)传动配合，这三个齿轮模数相同，齿轮棘轮组件(28)的齿轮与齿轮(25)节圆直径相等，在传动轴(49)的另一端，固定有齿轮(24)，它与固定在主轴上的，与其节圆直径相等的齿轮(41)相啮合，该套传动轴及传动齿轮的作用是将滑动棘轮的转动，转变为与滑动棘轮转向相反的主轴的转动，主轴(43)的前端与冷却风扇相连接，其后端为花键轴，与离合器及变速器相连接，火花塞(8)安装在气缸盖上，其前端插入燃烧室(4)中，燃油喷嘴(19)安装在进气道(21)末端，其喷油动作由电控器通过导线(20)控制，进、排气门(37)和(7)的开、关由计算机控制的电磁铁(3)和(5)直接带动，该计算机与电喷电控器及控制活塞行程的计算机，整合为统一的集中电控器，在气缸盖上安装有压力传感器(6)，其探头插入燃烧室(4)，在气缸体顶盖(49)下方对应连杆齿条(13)处，安装有由发射光电管(52)和接收光电管(54)构成的光电传感器，在连杆齿条(13)上开有两个小孔(17)，其中心连线与光电传感器的两个光电管的中心连线垂直相交，当活塞运行至左侧止点时，连杆齿条上偏右侧的小孔的中心线刚好与两个光电管的中心连线相重合，此时发射光电管(52)发出的光，通过连杆齿条上的小孔(17)照射到接收光电管(54)上，产生电信号传至集中电控器，与此同时，伸入燃烧室的压力传感器(6)，将测得的压力值传至集中电控器，集中电控器经过数据处理确认该燃烧室处于压缩终了状态时，对该燃烧室的燃油喷嘴(19)和火花塞(8)发出喷油和点火指令，该燃烧室开始爆发做工行程，与此同时，集中电控器按即定程序指令应处于吸气和排气状态的气缸对应的气门电磁铁(3)和(5)动作，打开进、排气门，当所述活塞组运行至右端止点时，活塞杆上偏左侧的小孔中心线刚好与光电传感器的两个光电管的中心连线相重合，于是又重复上述过程，使两组活塞按四冲程不断往复做功，通过连杆齿条带动齿轮套摆转，并通过其上的棘爪拨动棘轮，使主轴旋转，在气缸体顶盖(49)上安装有润滑油喷嘴(16)，保证齿轮、棘轮及主轴的润滑，在油底壳(54)中装有吸油盘(53)，以便回收用过的机油。