CN100543282C - 圆环形缸体内燃机 - Google Patents
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Abstract
圆环形缸体内燃机。本发明属于动力机械，特别是旋转活塞式内燃机。本内燃机的活塞与缸体的缸壁贴合面为半径相同的圆环面，活塞的转动中心与圆环形缸体的中心一致，活塞传动连接至装于转动主轴的离合器，缸体采用闭锁燃烧室结构，即缸体的缸壁为一360°圆环面，活塞与圆环面贴合的一端装入缸体中，活塞的另一端连接内圆环体，在活动簧环封闭下，内圆环体与缸体构成一封闭的环状空腔的内外层，在缸体上开有一横向的槽，其中装有与联动机构传动连接的活动燃烧支持架和架内旋转的隔板，在隔板转入缸体的位置时与活塞端面构成闭锁燃烧室空间。本发明结构简单，活塞的受力合理，无力传递的死点，输出的扭矩大，对运动部件的磨损小。
Description
技术领域
本发明属于动力机械，特别是旋转活塞式内燃机。
背景技术
传统的内燃机是人们熟知的曲柄连杆机构内燃机，它将活塞在缸体中的直线往复运动转变成曲轴的旋转运动，再输出到工作机械。由于连杆与活塞运动方向的夹角随时在变动，沿连杆传向铰接点的力有很大部分的分力是径向力，不使转动主轴做功，只会产生轴压或反作用于缸体，导致对轴承和缸壁的付加磨损，而切向分力在360°间只有一个点最大，致使内燃机的功效低、输出的扭矩小、耗能高；当夹角等于0°时，机构为力传递死点，单缸内燃机为克服这一死点，增加飞轮及增加机构设置，增大机体重量，同时也增大耗油量；力传递输出最大的转矩位置受限，爆震燃烧容易造成缸体的破损和机构的破坏，因此避免采用爆震燃烧，以至汽油机不使用较高的增压值来提高功率。
为了解决曲柄连杆机构内燃机的力传递死点的问题及机械效率低的问题，马自达等国外大公司采用了三角活塞转子发动机。其尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，但其狭长的燃烧室形状不太有利于完全燃烧，火焰传播路径较长，使得燃油和机油的消耗增加、热工效率较低，而且转子发动机只能用点燃式，不能用压燃式，也就是不能采用柴油，另外，转子发动机的加工制造技术高，成本比较贵，推广困难，因此与曲柄连杆机构内燃机一样，属于高能耗、高污染产品。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种圆环形缸体内燃机，其结构简单，尺寸小，重量轻，活塞的受力合理，无力传递的死点，输出的扭矩大，热工效率高，对运动部件的磨损小，可加强燃烧，相对减少空气污染。
解决本发明的技术问题所采用的方案是：活塞与缸体的缸壁贴合面为半径相同的圆环面，活塞的转动中心与圆环形缸体的中心一致，活塞传动连接至装于转动主轴的离合器，缸体的特点是采用了闭锁燃烧室结构，即缸体的缸壁为一360°圆环面，活塞与圆环面贴合的一端装入缸体中，活塞的另一端连接内圆环体，在活动簧环封闭下，内圆环体与缸体构成一封闭的环状空腔的内外层，在缸体上开有一横向的槽，其中装有与联动机构传动连接的活动燃烧支持架和架内旋转的隔板，在隔板转入缸体的位置时与活塞端面构成闭锁燃烧室空间。
另外，本圆环形缸体内燃机的上述隔板的联动机构具体为，隔板装在一铰轴上，隔板侧面触压在向缸体方向施力的弹簧上，隔板侧面还装有一锁开轮，锁开轮位于开锁件和闭锁件之间，开锁件和闭锁件采用凸轮结构且装在转动主轴上。
本发明的的技术效果：
(1)燃烧机构产生的燃膨力直接转化成主轴的旋转运动，因此机械效率高，无力传递的死点，主轴转动半径增大，输出的扭矩大，热工效率高，对运动部件的磨损小，可减小设备尺寸，降低重量、振动和噪声，减少排污程度。
(2)克服了曲柄连杆机构内燃机燃烧夹角小的不利影响，在高速旋转条件下，其优越性更加突击，不再忧虑燃烧角提前或延后对功能的影响和损失。
(3)可使用较高的增压值来提高功率，不在避讳爆震燃烧。
(4)由于转动主轴不存在变动的径向力影响，只存在旋转离心力作用，极大地减少对气缸壁和活塞的磨损，极大地减少转动主轴支撑磨损，使其提高使用寿命。
(5)转动主轴回转半径得到合理有效地提高，增加了燃膨力作用半径，极大地提高有效转矩的输出；又使机构设置紧凑，降低了整个机体的重量，此条件为设计小型内燃机和大功率内燃机提供了可靠的基础保证。
(6)混合气体在较长气缸的存在燃烧，排出的有害气体将减少，有力地降低对环境的污染。
附图说明
图1为本发明的单缸体内燃机结构示意图；
图2为本发明的双缸体内燃机结构主视图；
图3为本发明的双缸体内燃机结构侧视图；
图4为本发明的360°缸体内燃机结构主视图；
图5为本发明的360°缸体内燃机结构主视图；
图6为本发明的360°缸体内燃机结构主视图；
图中各标号依次表示：缸体1-1、活塞1-2、活塞臂1-3、连接杆1-4、弹簧1-5、离合器1-6、转动主轴1-7、活动缸封2-1、锥形齿轮组2-2。转动主轴2-3、排气及消声组件2-4、增压组件2-5、活塞连接臂2-6、离合器2-7、活塞臂2-8、活塞环2-9、活塞2-10、缸体2-11、机架2-12、燃烧机构2-13、缓冲挡块2-14、润滑冷却系统2-15、机架3-1、增压组件3-2、转动主轴3-3、离合器3-4、闭锁件3-5、开锁件3-6、锁开轮3-7、弹簧3-8、隔板3-9、活动燃烧支架3-10、燃烧机构3-11、排气及消声组件3-12、润滑冷却系统3-13、活塞3-14、缸体3-15、铰轴3-16、槽3-17、内圆环体3-18、活动簧环3-19。
具体实施方式
实施例1
参见图1，可见单缸体内燃机的局部，缸体1-1与活塞1-2的贴合面为内外两层圆环面，活塞1-2围绕缸体1-1的中心旋转，当燃烧机构爆燃时，膨胀气体始终从切向推动活塞1-2旋转，活塞1-2通过活塞臂1-3、连接杆1-4将旋转力矩传到离合器1-6，此时离合器1-6与转动主轴1-7为结合状态，转动主轴1-7顺时针转动；当进入排气阶段时，活塞1-2的转速下降，转动主轴1-7则速度较快，离合器1-6处于脱离状态，可避免机构的强烈震动，起到了保护作用；当排气结束时，活塞1-2停止转动，弹簧1-5作为回位机构，其一端连接于连接杆1-4，另一端连接在机架上，可轻松地将活塞1-2拉回爆燃的起始点。
实施例2
双缸体内燃机的结构可参见图2、3，缸体2-11为与活塞2-10的贴合面也为内外两层圆环面，两平行的缸体2-11共用同一转动主轴2-3，各缸体内2-11的活塞臂2-8通过销子与活塞连接臂2-6固定，再连接到对应的锥形齿轮2-2上，在两相对的锥形齿轮2-2间啮合有一过渡锥形齿轮，两锥形齿轮2-2组又与各自的离合器2-7连接。当燃烧机构2-13爆燃时，其中一个缸体2-11内的活塞2-10正转，离合器2-7采用图示的棘爪式结构，此时呈结合状态，带动转动主轴2-3旋转，同时对应的锥形齿轮2-2也正转，通过啮合的过渡锥形齿轮的反向作用，另一侧的锥形齿轮2-2反转，该侧对应的离合器2-7呈脱离状态，所以可将这一侧未做功的活塞2-10送回燃烧的起始点，这样两侧的缸体2-11与活塞2-10就平稳地交替工作和复位，同时离合器2-7还可起到如同实施例1中所述的保护作用。尽管活塞2-10运动到排气结束时速度已大大降低，但仍较快，为了起到保护作用，在排气结束位置处装有带弹簧的缓冲挡块缓冲挡块2-14，可吸收多余能量。
实施例3
参见图4、5、6，缸体3-15采用闭锁燃烧室结构，即缸体3-15的缸壁为单层的360°外圆环面，活塞3-14与圆环面贴合的一端装入缸体3-15中，另一端连接内圆环体3-18，在活动簧环3-19的密封下，内圆环体3-18与缸体构成封闭环状空腔的内外层。在缸体3-15和相应机体的横向上开有一通向缸壁的槽3-17，其中装有与联动机构传动连接的隔板3-9，当隔板3-9进入缸体3-15时与活塞3-14的一侧端面构成了活动的闭锁燃烧室空间。隔板3-9的联动机构详见图6，隔板3-9装在一铰轴3-16上，隔板侧面触压在弹簧3-8上，其弹力使隔板3-9向缸体3-15内转动，隔板3-9的侧面装有一锁开轮3-7，当燃烧机构3-11爆燃时，隔板3-9进入缸体3-15，锁开轮3-7位于开锁件3-6和闭锁件3-5之间，闭锁件3-5卡住锁开轮3-7，使隔板3-9不能再转动，开锁件3-6和闭锁件3-5采用凸轮结构且装在转动主轴3-3的臂套上，当活塞3-14转动到排气位置时，开锁件3-6推动锁开轮3-7，同时闭锁件3-5让出空位，隔板3-9这时被推出缸体3-15，当转动主轴3-3继续转动时，隔板3-9又被再次推入缸体3-15，进行下一次爆燃做功。离合器3-4在此同样也解决了活塞3-14与转动主轴3-3速度不匹配时的保护问题。
Claims (2)
1、一种圆环形缸体内燃机，活塞与缸体的缸壁贴合面为半径相同的圆环面，活塞的转动中心与圆环形缸体的中心一致，活塞传动连接至装于转动主轴的离合器，其特征在于：缸体采用闭锁燃烧室结构，即缸体的缸壁为一360°圆环面，活塞与圆环面贴合的一端装入缸体中，活塞的另一端连接内圆环体，在活动簧环封闭下，内圆环体与缸体构成一封闭的环状空腔的内外层，在缸体上开有一横向的槽，其中装有与联动机构传动连接的活动燃烧支持架和架内旋转的隔板，在隔板转入缸体的位置时与活塞端面构成闭锁燃烧室空间。
2、按权利要求1所述的圆环形缸体内燃机，其特征在于：隔板的联动机构为，隔板装在一铰轴上，隔板侧面触压在向缸体方向施力的弹簧上，隔板侧面还装有一锁开轮，锁开轮位于开锁件和闭锁件之间，开锁件和闭锁件采用凸轮结构且装在转动主轴上。
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