一種活塞往復(fù)式單缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【專利說明】一種活塞往復(fù)式單缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī) 所屬領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種活塞往復(fù)式單缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有曲柄連桿機(jī)構(gòu)活塞往復(fù)內(nèi)燃機(jī)，簡稱之為常規(guī)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，自發(fā)明以來，在長 期的實(shí)踐和本領(lǐng)域科技人員不斷地改進(jìn)和完善中，各方面技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)成熟的階段，在 當(dāng)今的進(jìn)步與發(fā)展方向上，似乎除應(yīng)用電控技術(shù)和新科技材料之外，其優(yōu)點(diǎn)無以復(fù)加;其缺 陷無須克服而置之不計(jì)。為了清楚地表述現(xiàn)有常規(guī)內(nèi)燃機(jī)的缺陷和不足之處，下面，將其采 用電控技術(shù)和新科技材料以外的技術(shù)，統(tǒng)稱之為發(fā)動(dòng)機(jī)的"本體技術(shù)"進(jìn)行表述。
[0003] 現(xiàn)有常規(guī)內(nèi)燃機(jī)的"本體技術(shù)"，雖然已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)成熟的階段，且在長期與諸 多新型設(shè)計(jì)技術(shù)方案的競爭中立于不敗之地，然而，面臨當(dāng)今全球燃油價(jià)格不斷攀升，為爭 奪石油資源時(shí)而引起國際爭端和大量不良燃燒污物及二氧化碳向大氣中排放嚴(yán)重地威脅 著人類身體健康并引起氣候惡劣變化日趨嚴(yán)峻的形勢，以及相對(duì)于渦輪燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)需大幅 度地降低發(fā)動(dòng)機(jī)比重量、提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用價(jià)值和降低生產(chǎn)制造成本的迫切要求，卻顯出 諸多嚴(yán)重的缺陷和不足之處，具體如下：
[0004] 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力系統(tǒng)，除不平衡的旋轉(zhuǎn)慣性力和曲柄銷線速度高的危害影響 發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能和功率的提高外，發(fā)動(dòng)缸內(nèi)爆發(fā)時(shí)，發(fā)動(dòng)缸活塞、連桿、以及曲柄銷和曲軸， 處于接近于直線相位，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)缸內(nèi)瞬時(shí)爆發(fā)力輸出不暢，造成系統(tǒng)機(jī)械負(fù)瞬時(shí)劇增和工 作粗暴的危害;為了抑制爆發(fā)力危害，采取限制發(fā)動(dòng)缸內(nèi)最高爆發(fā)力，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)缸內(nèi)組織燃 燒工作的困難，同時(shí)也影響燃料熱效率的發(fā)揮和局限了發(fā)動(dòng)缸活塞速度最大許用值的提 高，局限了發(fā)動(dòng)機(jī)功率的強(qiáng)化工作;上述缺陷連同曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)1周活塞往復(fù)1次的運(yùn)動(dòng)機(jī)制，致 使不能從動(dòng)力輸出裝置的途徑成數(shù)倍地提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，是發(fā)動(dòng)機(jī)的比重量不能大幅度 降低的主要原因之一。
[0005] 現(xiàn)有廢氣渦輪增壓方式，瞬時(shí)反應(yīng)滯后，渦輪與車用發(fā)動(dòng)機(jī)流量特征不合、離心壓 氣機(jī)流量范圍以及小型渦輪機(jī)性能等原因，嚴(yán)重地影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能和正常地運(yùn)轉(zhuǎn)， 須得添加多項(xiàng)輔助設(shè)置，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)雜性和制造成本;其增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，除應(yīng)用于大型 船泊外，不適合在交通工具上應(yīng)用，此外，實(shí)現(xiàn)增壓比地2 5的超高增壓困難多、增壓度低， 且在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和中小型發(fā)動(dòng)機(jī)上難以普及應(yīng)用，局限了活塞往復(fù)內(nèi)燃機(jī)增壓工作全面地 展開。
[0006] 現(xiàn)有發(fā)動(dòng)裝置的冷卻，不論水冷或風(fēng)冷，都是以確保發(fā)動(dòng)裝置不受到熱負(fù)荷危害 安全可靠地工作為目標(biāo)，在發(fā)動(dòng)缸外大面積、不間斷、無調(diào)控或大致地調(diào)控進(jìn)行冷卻;現(xiàn)有 對(duì)冷卻與熱效率關(guān)系的認(rèn)知，有關(guān)資料(朱仙鼎編著，上?？萍汲霭嫔绯霭妗短胤N發(fā)動(dòng)機(jī)原 理與結(jié)構(gòu)》第125面)指出："冷卻帶走發(fā)動(dòng)缸內(nèi)30%的燃料熱量，此熱量雖大，但熱的品位 低，以此品位為依據(jù)對(duì)燃料"火用"[注:此"火用"二字為一字，因無法打印以"火用"替代]值 (作功能力)作出分配，冷卻損失的"火用"值(作功能力）只約為3.5%。因此，從熱的質(zhì)量上 講，冷卻損失的燃料熱效率只約3.5% (見資料附圖8.08和8.09示出)"。此認(rèn)知上的誤區(qū)導(dǎo) 致人們錯(cuò)誤地認(rèn)為:冷卻帶走的大量燃料熱量是沒有作功能力的廢熱，對(duì)燃料的熱效率實(shí) 質(zhì)上損失很小，但可保發(fā)動(dòng)裝置不受熱負(fù)荷的危害安全可靠地工作，此熱量損失不足為惜， 長期以來熟視無睹。，此認(rèn)知上的誤區(qū)至今仍誤導(dǎo)著對(duì)發(fā)動(dòng)裝置冷卻采用的技術(shù)手段。
[0007] 常識(shí)告訴我們，裝置在冷卻時(shí)，溫度是從頂端往下降，其高溫減去低溫存在，絕不 會(huì)頂端的溫度依然存在，從下往上地減去底端的溫度而高溫依然存在，由此證明，冷卻帶走 發(fā)動(dòng)缸內(nèi)燃料燃燒的熱，總是發(fā)動(dòng)缸內(nèi)位于頂端溫度熱能密集品位高的熱，而且經(jīng)論證得 出：冷卻帶走發(fā)動(dòng)缸內(nèi)燃料熱量的數(shù)值約為30%，則冷卻帶走發(fā)動(dòng)缸內(nèi)燃料"火用"值的數(shù) 值也同樣約為30%，即從熱的質(zhì)量上講同樣損失了約30%燃料熱效率。冷卻水?dāng)y帶的熱品 位低，所表現(xiàn)的"火用"值僅約為燃料"火用"值的3.5%，但此"火用"值實(shí)質(zhì)上是發(fā)動(dòng)缸內(nèi)位 于頂端溫度熱能密集品位高的熱經(jīng)冷卻水稀釋后所表現(xiàn)出來的"火用"值(作功能力），而不 是冷卻造成的發(fā)動(dòng)缸內(nèi)損失的燃料"火用"值(作功能力），以此"火用"值當(dāng)作冷卻損失的發(fā) 動(dòng)缸內(nèi)燃料的"火用"值，顯然是不正確的。[注：有關(guān)詳細(xì)的論述，請(qǐng)參看發(fā)明申請(qǐng) "201410020453.0 '一種活塞往復(fù)內(nèi)燃機(jī)的噴水冷卻系統(tǒng)'"]。
[0008] 由現(xiàn)有冷卻與熱效率關(guān)系認(rèn)知誤區(qū)而形成的，現(xiàn)有在發(fā)動(dòng)裝置外面大面積、不間 斷、不定部位、不定時(shí)定量定速率、無調(diào)控的冷卻方式，必定在發(fā)動(dòng)裝置不需要冷卻的部位、 時(shí)刻、以及冷卻強(qiáng)度下帶走發(fā)動(dòng)缸內(nèi)大量的熱量和與帶走熱量等量的"火用"值，造成過剩 冷卻所導(dǎo)致的大量燃料熱效率損失[注:一種可以避免發(fā)動(dòng)缸外冷卻造成約30%燃料熱效 率損失的技術(shù)方案和采用的技術(shù)手段，請(qǐng)參看發(fā)明申請(qǐng)"201410020453.0'一種活塞往復(fù)內(nèi) 燃機(jī)的噴水冷卻系統(tǒng)'"的說明書記載]。
[0009] 上述現(xiàn)有冷卻與熱效率關(guān)系的認(rèn)知和冷卻方式的缺陷與不足之處，還能致使現(xiàn)有 冷卻技術(shù)方案不能掌控發(fā)動(dòng)缸內(nèi)燃燒的溫度，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)缸內(nèi)生成大量的不良燃燒污染物向 大氣中排放;現(xiàn)有冷卻方式所損失的約30 %的燃料熱效率，不僅是燃料的重大損失，也相應(yīng) 地增加了大量的二氧化碳向大氣中排放，同時(shí)還相應(yīng)地降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的單位功率。
[0010]發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油栗噴和氣門開閉，由定時(shí)齒輪裝置、凸輪機(jī)構(gòu)及多個(gè)工作部件共同 完成，運(yùn)動(dòng)件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能的因素增多，不能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)隨發(fā)動(dòng)機(jī)工 況的變化工作，此缺陷不僅增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的制造費(fèi)用，還占用了大量的發(fā)動(dòng)機(jī)體內(nèi)寶貴的 空間，以致下述發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)具備的工作系統(tǒng)和調(diào)控系統(tǒng)不能實(shí)施。
[0011]發(fā)動(dòng)機(jī)的工作系統(tǒng)中，缺少掌控發(fā)動(dòng)缸內(nèi)燃燒和溫度的增壓空氣量(也即供入發(fā) 動(dòng)缸內(nèi)空氣量)的調(diào)控機(jī)構(gòu)和增壓缸內(nèi)中冷壓縮噴水機(jī)構(gòu)及其調(diào)控技術(shù)；同時(shí)還缺少一種 將發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油栗噴、冷卻、增壓、中冷、增壓空氣量和溫度調(diào)控、氣門開閉等工作系統(tǒng)的調(diào) 控綜合起來，統(tǒng)一調(diào)控，使之隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化同步地處在發(fā)動(dòng)機(jī)任一工況的任一工作 循環(huán)中，并分別在該任一同一工作循環(huán)中各自的工作參數(shù)下工作的綜合調(diào)控系統(tǒng)。
[0012] 現(xiàn)有常規(guī)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)向外界輸出的轉(zhuǎn)速，其低速發(fā)動(dòng)機(jī)是以增加活塞行程的長度 來實(shí)現(xiàn)的，大型低速發(fā)動(dòng)機(jī)的行程有的長達(dá)3米以上，造成發(fā)動(dòng)機(jī)的體積和比重量成數(shù)倍地 增大，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的使用價(jià)值，同時(shí)增加了發(fā)動(dòng)機(jī)制造的難度和生產(chǎn)成本;高速發(fā)動(dòng)機(jī)則 是減小活塞行程的長度，其最短的活塞行程競不足10公分，由于活塞行程太短局限了發(fā)動(dòng) 機(jī)功率的增大，導(dǎo)致高速發(fā)動(dòng)機(jī)僅限于小型發(fā)動(dòng)機(jī)，難以制造出大功率高速發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0013] 由于曲柄連桿機(jī)構(gòu)作發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力機(jī)構(gòu)有不平衡慣性力、曲柄銷線速度高離心力 大、發(fā)動(dòng)缸活塞對(duì)發(fā)動(dòng)缸產(chǎn)生側(cè)傾力沖擊和摩擦、以及發(fā)動(dòng)缸活塞熱負(fù)荷危害嚴(yán)重的制約， 導(dǎo)致發(fā)動(dòng)缸活塞平均速度過大時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)工作環(huán)境惡化、磨損加劇，甚至造成系統(tǒng)損壞， 局限了現(xiàn)有發(fā)動(dòng)缸活塞平均速度的最大許用值，導(dǎo)致不能從提高發(fā)動(dòng)缸活塞平均速度的途 徑去大幅度地提高發(fā)動(dòng)機(jī)的單位功率。
[0014] 沒有能使汽油混合氣的壓縮比與柴油混合氣的壓縮比相同、且點(diǎn)火處汽油混合氣 的濃度又利于點(diǎn)火燃燒，使同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)可分別使用柴油或汽油作燃料的技術(shù)手段，導(dǎo)致 柴油機(jī)和汽油機(jī)分別制造和使用，造成發(fā)動(dòng)機(jī)制造的浪費(fèi)和使用的局限。
[0015] 上述現(xiàn)有常規(guī)內(nèi)燃機(jī)，相對(duì)于當(dāng)今社會(huì)發(fā)展形勢要求所表現(xiàn)出來的嚴(yán)重的缺陷和 不足之處，現(xiàn)已有發(fā)明專利和實(shí)用新型專利(注：以下所述發(fā)明專利和實(shí)用新型專利均為我 國專利），分別針對(duì)性地提出了技術(shù)方案和采用的技術(shù)手段，簡要介紹如下：
[0016] 我國發(fā)明專利"ZL200710147446.7、'一種齒輪齒條機(jī)構(gòu)公告號(hào)CN101144524B、 公告日2013年8月14日）中發(fā)明的一種齒輪齒條機(jī)構(gòu)，是以具有曲柄連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)并克服 所述曲柄連桿機(jī)構(gòu)的缺陷和不足之處而專設(shè)計(jì)的一種活塞往復(fù)內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)(如 圖2.01、2.02、2.03示出），主要技術(shù)特征是:兩邊平行相對(duì)兩端橫向連接的齒條框架(2.01) 內(nèi)裝配齒輪(2.07)，兩邊齒條上分別作出與齒輪相對(duì)應(yīng)的齒槽或牙齒，與齒輪上對(duì)應(yīng)的牙 齒或齒槽嚙合；如圖2.01示出，齒條上齒槽與齒輪上輪齒相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)入嚙合的一邊作出活 塊(2.02、2.10)，由齒輪運(yùn)動(dòng)方向的首齒(與齒條上齒槽進(jìn)入嚙合的輪齒)壓迫后退讓位；圖 2.02示出，齒條上替代牙齒的活塊(2.23、2.24)，在齒輪圓平面壓力下后退;齒條框架位于 上下止點(diǎn)時(shí)，齒輪與一邊齒條嚙合的同時(shí)與另一邊齒條脫開，于是齒輪不斷旋轉(zhuǎn)齒條框架 上下往復(fù)，或齒條框架上下往復(fù)齒輪不斷旋轉(zhuǎn);齒條框架的行程對(duì)應(yīng)一定的齒輪轉(zhuǎn)角，其轉(zhuǎn) 角的度數(shù)依機(jī)構(gòu)用途的需要選?。划?dāng)齒條框架往復(fù)的頻率一定時(shí)，齒條框架行程對(duì)應(yīng)的齒 輪轉(zhuǎn)角不同，齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)隨之改變；
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【具體實(shí)施方式】1所述齒輪齒條機(jī)構(gòu)如圖2.01示出：其主要技術(shù)特征是齒輪(2.07) 上均布3個(gè)輪齒（2. 12、2.13、2. 14)，兩邊齒條上各作出一個(gè)與輪齒對(duì)應(yīng)的齒槽（2.05、 2.11 )，齒槽與齒輪相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)入嚙合的一邊作出活塊(2.02、2.10 )，活塊在齒輪運(yùn)動(dòng)方向 首齒進(jìn)入嚙合的壓迫下后退讓位，使系統(tǒng)順利嚙合運(yùn)轉(zhuǎn);結(jié)合圖3.01示出：發(fā)動(dòng)缸活塞固定 在齒條框架(3.06)上，則齒條框架(2.01)的行程即是活塞(3.07)的行程，由齒條框架行程 對(duì)應(yīng)的齒輪轉(zhuǎn)角(相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角）為60度，那么齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)1周活塞(3.07)上下往復(fù)3次;也 即活塞(3.07)上下往復(fù)3次齒輪軸(相當(dāng)于曲軸)轉(zhuǎn)動(dòng)1周。由于此項(xiàng)技術(shù)特征，此齒輪齒條 機(jī)構(gòu)相對(duì)于曲柄連桿機(jī)構(gòu)，在活塞行程和往復(fù)頻率相同的情況下，齒輪軸(動(dòng)力軸)轉(zhuǎn)動(dòng)的 次數(shù)為曲軸(動(dòng)力軸)轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)的三分之一，由此，該第一種方式齒輪齒條機(jī)構(gòu)尤其有利于 作低速發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力機(jī)構(gòu);其運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制和原理結(jié)合圖2.01說明如下：齒條框架(2.01)位于 下止點(diǎn)時(shí)，輪齒(2.14)與齒槽(2.05)嚙合，輪齒(2.12)與齒槽(2.11)分離;齒輪(2.07)順時(shí) 針轉(zhuǎn)動(dòng)，框架（2.01)向上運(yùn)動(dòng)，齒槽（2.05)與齒輪（2.07)順向運(yùn)動(dòng)；齒槽（2.11)與輪齒 (2.13)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入嚙合時(shí)，輪齒(2.13)壓迫活塊(2.10)讓位順利進(jìn)入嚙合，到達(dá)上止點(diǎn) 時(shí)嚙合完成，活塊（2.10)在彈簧（2.09)的壓力下，回復(fù)原位，構(gòu)成齒槽（2.11)(運(yùn)動(dòng)狀態(tài) (2.08)所示），同時(shí)，輪齒（2.14)與齒槽(2.05)分離(運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（2.06)所示）；齒輪(2.07)繼 續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，框架(2.01)從上止點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，齒槽(2.05)與輪齒(2.12 ])作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，到 達(dá)嚙合時(shí)，輪齒（2.12)壓迫活塊(2.02)讓位，進(jìn)行嚙合，框架(2.01)行至下止點(diǎn)時(shí)，嚙合完 成，活塊(2.02)在彈簧(2.03)的壓力下回復(fù)原位，構(gòu)成齒槽(2.05);另一邊輪齒(2.13)與齒 槽(2.11)分離。齒輪(2.07)不斷旋轉(zhuǎn)，框架(2.01)相應(yīng)地上下運(yùn)動(dòng)，齒槽(2.05、2.11)分別 依次與輪齒(2.12、2.13、2.14)嚙合分離，有機(jī)地配合，形成有規(guī)律的、準(zhǔn)確的齒輪旋轉(zhuǎn)齒條 上下往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。此實(shí)施方式整個(gè)詳細(xì)技術(shù)特征見所屬專利說明書記載；
[0018]
【具體實(shí)施方式】2所述齒輪齒條機(jī)構(gòu)如圖2.02參照?qǐng)D2.04示出：其主要技術(shù)特征是： 齒輪(2.07)上均布4個(gè)齒槽(2.15、2.16、2.17、2.18)，兩相對(duì)的齒槽(2.15和2.17)、（2.16和 2.18)分別相同，兩邊齒條分別作出對(duì)應(yīng)各自齒槽的牙齒(2.23、2.24)，牙齒(2.23)對(duì)應(yīng)齒 槽(2.16、2.18)，牙齒(2.24)對(duì)應(yīng)齒槽(2.15、2.17)，此對(duì)應(yīng)各自齒槽的牙齒分別順利通過 與其不對(duì)應(yīng)地齒槽，且只與其對(duì)應(yīng)的齒槽進(jìn)行嚙合運(yùn)行;牙齒作成活塊，脫離齒槽后，在齒 輪圓面上作出的平面壓迫下后退讓位，使系統(tǒng)順利運(yùn)轉(zhuǎn)；齒條框架的行程（同上述即活塞 (3.07) 的行程)對(duì)應(yīng)的齒輪轉(zhuǎn)角(相當(dāng)于曲柄轉(zhuǎn)角)為90度，則齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)1周活塞上下往復(fù) 兩次，或活塞(3.07)上下往復(fù)兩次齒輪軸(相當(dāng)于曲軸)轉(zhuǎn)動(dòng)1周。由于此項(xiàng)技術(shù)特征，此齒 輪齒條機(jī)構(gòu)相對(duì)于上述第一種方式的齒輪齒條機(jī)構(gòu)，在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞行程和往復(fù)頻率相同的 情況下，它有利于作中速發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)。其運(yùn)動(dòng)機(jī)理如下：圖2.02示出，齒輪框架 (2.01)位于下止點(diǎn)時(shí)，齒輪(2.07)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，左邊活塊(2.23)與齒槽(2.16)嚙合，與齒輪 (2.07) 同向往上運(yùn)動(dòng);右邊活塊(2.24)與齒槽(2.15)分離從下向上與齒輪(2.07)作相對(duì)運(yùn) 動(dòng)，在齒輪圓面上作出的平面壓迫下后退，并在齒輪圓面上滑行向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)與齒槽(2.18) 相遇時(shí)，由于齒槽（2.18)中間有一與齒輪圓面相平的隔斷處，不是與其對(duì)應(yīng)的齒槽，活塊 (2.24不會(huì)落進(jìn)齒槽(2.18)內(nèi)而順利向上運(yùn)動(dòng)，齒條框架(2.01)到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，活塊(2.24) 在彈簧(2.09)的壓力下，與對(duì)應(yīng)的齒槽(2.17)嚙合（圖2.02運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（2.08)示出），左邊活 塊(牙齒）（2.23)與齒槽(2.16)分離(運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(2.06)示出）。齒輪(2.07)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，齒條框 架（2.01)下行，右邊活塊(牙齒）（2.24)與齒槽(2.17)已嚙合與齒輪順向運(yùn)動(dòng)，下行至下止 點(diǎn)；左邊活塊(2.23)與齒輪(2.07)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在齒輪(2.07)圓面上作出的平面壓迫下后 退，然后在齒輪圓面上滑動(dòng)下行，當(dāng)與齒槽(2.15)相遇時(shí)，由于活塊(2.23)的寬度大于齒槽 (2.15)的寬度，不是對(duì)應(yīng)的齒槽，便順利通過齒槽(2.15)到達(dá)下止點(diǎn)（即框架(2.01)到達(dá)下 止點(diǎn)）時(shí)，活塊(2.23)在彈簧(2.03)的壓力下與對(duì)應(yīng)的齒槽(2.18)嚙合，活塊(2.24)與齒槽 (2.17)分離。齒輪(2.07)不斷旋轉(zhuǎn)，活塊(2.23、2.24)分別與各自對(duì)應(yīng)的齒槽(2.16、2.18)、 (2.15、2.17)準(zhǔn)確地嚙合、分離，順利地運(yùn)轉(zhuǎn)，形成有規(guī)律的、準(zhǔn)確的齒條上下往復(fù)齒輪不斷 旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)。此實(shí)施方式整個(gè)詳細(xì)技術(shù)特征見所屬專利說明書記載；
[0019]
【具體實(shí)施方式】3所述的齒輪齒條機(jī)構(gòu)如圖2.03參照?qǐng)D2.05示出：其主要技術(shù)特征 是:齒輪(2.07)以6個(gè)輪齒均布，但只作出3個(gè)相鄰的輪齒(2.27、2.28、2.29)，其中，中間輪 齒(2.28)的寬度小于其兩邊輪齒的寬度，兩邊輪齒的寬度相等（圖2.05示出）；兩邊齒條上， 分別作出與齒輪上輪齒相對(duì)應(yīng)的齒槽(2.11、2.19、2.20)和(2.22、2.21、2.05)，各中間的齒 槽(2.19、2.21)分別作在活塊(2.26、2.25)上，齒輪與齒條進(jìn)行嚙合時(shí)，首齒(2.27)壓迫活 塊后退讓位并順利通過中間的齒槽與前齒槽嚙合，齒條框架(2.01)的行程（同上即發(fā)動(dòng)缸 活塞(3.07)行程)對(duì)應(yīng)的齒輪轉(zhuǎn)角(相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角)為180度，則齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)1周活塞往復(fù)1 次，由于此技術(shù)特征，此齒輪齒條機(jī)構(gòu)，相對(duì)于上述兩齒輪齒條機(jī)構(gòu)，尤其有利于作高速發(fā) 動(dòng)機(jī)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)。其運(yùn)動(dòng)機(jī)理如下：齒條框架（2.01)位于下止點(diǎn)時(shí)，齒輪(2.07)順時(shí)針轉(zhuǎn) 動(dòng)，框架(2.01)從下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，輪齒(2.29)與齒條框架右邊齒條上齒槽(2.11)分離，首 輪齒（2.27)與左邊齒條上齒槽（2.05)嚙合向上運(yùn)動(dòng)，輪齒（2.28、2.29)分別依次與齒槽 (2.21、2.22)嚙合，運(yùn)行進(jìn)行時(shí)相互嚙合的輪齒和齒槽依次脫開，直到齒條框架(2.01)到達(dá) 上止點(diǎn)時(shí)，輪齒(2.29)與齒槽(2.22)進(jìn)入脫開狀態(tài);在框架（2.01)從下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)的同 時(shí)，齒槽(2.11、2.19、2.20)與齒輪(2.07)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，首輪齒（2.27)與活塊(2.26)上凹進(jìn)齒 槽(2.19)相遇時(shí)，由于輪齒(2.27)的寬度大于齒槽(2.19)的寬度且與活塊(2.26)寬度相 同，輪齒（2.27)不會(huì)落入齒槽(2.19)而壓縮活塊(2.26)后退讓位，繼而順利與齒槽(2.20) 進(jìn)入嚙合，框架(2.01)到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，活塊(2.26)在彈簧(2.09)的壓力下，回到原來的位置 重新構(gòu)成齒槽(2.19、2.20)，首輪齒(2.27)與齒槽(2.20)嚙合完成;齒輪(2.07)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)， 框架(2.01)從上止點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，輪齒(2.29)與齒槽(2.22)脫開，輪齒（2.27、2.28、2.29)分 別與齒槽(2.20、2.19、2.11)進(jìn)行嚙合脫開，在框架(2.01)從上止點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，齒槽 (2.22、2.21、2.05)與齒輪相對(duì)運(yùn)動(dòng)，首輪齒（2.27)與活塊(2.25)上凹進(jìn)齒槽(2.21)相遇 時(shí)，同上述，首輪齒(2.27)的寬度大于齒槽(2.21)的寬度且與活塊(2.25)的寬度相同，輪齒 (2.27)順利通過齒槽(2.21)并壓迫活塊(2.25)后退讓位，進(jìn)而與齒槽(2.05)進(jìn)入嚙合，框 架(2.01)到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，彈簧(2.03)壓迫活塊(2.25)恢復(fù)原來位置，構(gòu)成齒槽(2.21、2.05) 嚙合完畢。齒輪(2.07)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪框架(2.01)隨之上下往復(fù)，齒輪(2.07)上的輪齒繼續(xù) 與齒條上的齒槽依次嚙合、脫開，相繼循環(huán)運(yùn)行。此實(shí)施方式整個(gè)詳細(xì)技術(shù)特征見所屬專利 說明書記載。
[0020] 從上述的技術(shù)特征和附圖2.01、2.02、2.03的示出可以看出：此專利中作發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng) 力機(jī)構(gòu)的三種齒輪齒條機(jī)構(gòu):其齒輪和齒條之間為滾動(dòng)摩擦，且可以很方便地作出所需機(jī) 械強(qiáng)度的輪齒和齒槽，則該種齒輪齒條機(jī)構(gòu)作動(dòng)力機(jī)構(gòu)摩擦力小、傳動(dòng)效率高、磨損少、壽 命長，能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)負(fù)荷的要求;能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力循環(huán)和將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)并將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的要求；由此，具有曲柄連桿機(jī)構(gòu)在長期的實(shí)踐和競爭中 立于不敗之地的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)可以看出，所述齒輪齒條機(jī)構(gòu)沒有不平衡的旋轉(zhuǎn)慣力和曲柄銷 線速度高危害的困擾。參看圖3.01示出：將發(fā)動(dòng)缸活塞(3.07)連接在所述齒條框架(2.01) 的上端面上，則發(fā)動(dòng)缸活塞（3.07)與齒條框架（2.01)同步運(yùn)動(dòng)且行程相同；所述齒條框架 (2.01)的行程（即活塞行程）對(duì)應(yīng)的齒輪轉(zhuǎn)角（相當(dāng)于曲柄轉(zhuǎn)角）為60度，那么，齒輪軸 (2.07)旋轉(zhuǎn)1周（相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)1周）活塞(3.07)往復(fù)3次，即當(dāng)齒輪軸與曲軸（同為動(dòng)力 軸）的轉(zhuǎn)速相同時(shí)，發(fā)動(dòng)缸活塞(3.07)作功的次數(shù)是曲柄連桿機(jī)構(gòu)活塞作功次數(shù)的3倍。由 此，在發(fā)動(dòng)缸活塞的直徑、行程、以及齒輪軸(相當(dāng)于曲軸)轉(zhuǎn)數(shù)與曲柄連桿機(jī)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)相同 時(shí)（暫不計(jì)增壓和其他條件），從動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)的途徑，將發(fā)動(dòng)機(jī)的功率提高了3倍；由于活 塞往復(fù)3次（即作功3次)齒輪軸(相當(dāng)于曲軸)轉(zhuǎn)動(dòng)1周，其單缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)缸內(nèi)發(fā)火間角與 現(xiàn)有二沖程三缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火間角相同（同為120°)，在兩者單缸有效容積相同（暫不計(jì)其他 條件)時(shí)，單缸發(fā)動(dòng)機(jī)可替現(xiàn)有二沖程三缸發(fā)動(dòng)機(jī)使用。從圖2.01齒輪右上角輪齒和齒槽運(yùn) 動(dòng)虛線(框架返回上止點(diǎn)時(shí)齒輪與齒條嚙合后相位)還可以看出，在發(fā)動(dòng)缸內(nèi)爆發(fā)時(shí)，齒條 與齒輪處于相切的相位，此相位與曲柄連桿機(jī)構(gòu)發(fā)動(dòng)缸內(nèi)爆發(fā)時(shí)，活塞、連桿、曲柄銷、曲軸 處在一直線上的相位相比較可見，在發(fā)動(dòng)缸內(nèi)最大爆發(fā)力時(shí)刻，前者活塞下降的速度比后 者活塞下降的速度要快近8倍以上，大幅度地?cái)?shù)倍之上地降低了系統(tǒng)的機(jī)械負(fù)荷，避免了發(fā) 動(dòng)缸內(nèi)最大爆發(fā)力危害的困擾，為發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)超高增壓，克服缸內(nèi)壓力劇增的危害創(chuàng)造了 條件。
[0021] 我國發(fā)明專利"ZL200710193938.X、'一種活塞往復(fù)內(nèi)燃機(jī)的增壓機(jī)構(gòu)（公告號(hào) CN101289956B、公告日2011年6月22日）中【具體實(shí)施方式】1所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)體內(nèi)活塞往復(fù) 式增壓機(jī)構(gòu)及其系統(tǒng)設(shè)置，如圖3.01示出，其主要技術(shù)特征是：發(fā)動(dòng)機(jī)用前所述專利 "ZL200710