CN100593078C

CN100593078C - 平衡旋转发动机

Info

Publication number: CN100593078C
Application number: CN200580013643A
Authority: CN
Inventors: 弗朗西斯科·哈维尔·路易斯·马丁内兹
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: CN1950587A

Abstract

本发明涉及一种由旋转发动机组成的平衡旋转发动机，所述旋转发动机包括有改善发动机性能、便于润滑发动机部件、并使之能够在高速旋转时使用的切向活塞，且适用于完全使用燃烧室的双冲程操作，甚至是一旦达到适量高压即自发爆炸的混和气(狄赛尔循环)。根据本发明，各部件的构造使得(i)发动机还能够自己供能，且(ii)空气或者混和气被直接从气缸后部吸入，然后注入到所述气缸的燃烧室或者邻近气缸的燃烧室内。

Description

平衡旋转发动机

技术领域

本发明涉及旋转发动机，更具体地说，本发明涉及一种平衡旋转发动机。

背景技术

发展至今的双冲程发动机包括使用喷嘴作为燃烧剂的入口，所述喷嘴设置在气缸内，显著地减少了有效腔室、混和气进入时间、发动机的换气和压缩，因此它损失了效力、不适用于自发爆炸的混和气的使用。

同样，目前正在研发中的包括有切向活塞的旋转发动机，具有连接到相同的枢轴上或者曲轴的轴颈上的相对立的活塞，通过这种方式，在整个装置旋转的过程中，内部部件(活塞、连杆或回转杆)的运动不是对称的，从而产生振动载荷。同样，这些部件容置在单个腔室中，当用于润滑的介质受离心力驱动运动到其外侧时，很难对它们进行润滑。

申请人是熟知本技术领域的人员，并不知道曾有与以下描述类似的任何自供能平衡旋转发动机。

发明内容

本申请中介绍的本发明的自供能平衡旋转发动机的目的是减轻或者在适用的情况下消除上述的缺陷。

为此，本发明所采用的技术方案是：提出一种由爆发内燃机组成的平衡旋转发动机，所述爆发内燃机包括有切向活塞以及中心缸体，其内连接或机械安装有气缸，所述气缸沿一个方向旋转并与沿相反方向旋转的曲柄轴接合，其中每个活塞通过连杆作用于具有两个杆臂且绕中心轴旋转的回转杆的外侧杆臂上，其内侧有槽杆臂支撑曲柄轴的轴颈，所述轴颈通过所述有槽杆臂内的槽滑动，其中，所述爆发内燃机内设有两个或多个活塞，每个活塞作用于所述独立的曲柄轴的一个轴颈，并从其他轴颈偏移与所述气缸相同的角度；相同数量组成的另一组气缸相对前述气缸安装在一定角度位置上以使各气缸对应于彼此之间具有相同的角度，从而其位置可以与前一组气缸作用于相同的轴颈，以便在整个装置旋转过程中实现平衡。

本发明的一个实施例中，所述曲柄轴和驱动所述轴颈的所述回转杆的有槽杆臂位于密封的中央腔室内，通过所述回转杆旋转所绕的轴与每个气缸的外部腔室分隔开。

本发明的一个实施例中，所述发动机可在双冲程循环内操作。

本发明的一个实施例中，在具有受控爆炸或自发爆炸的双冲程操作中，空气或混和气在所述活塞向前移位的过程中，通过止回阀从气缸的所述后部腔室中吸入，在所述活塞返回的过程中被压缩，并通过输送管和进气阀注入到气缸的燃烧室内，所述输送管和进气阀受带有翼形件、凸轮和杆的机构控制，所述机构由用于将连杆连接到回转杆的轴驱动；燃烧完成后，气体通过位于所述燃烧室后部的喷嘴排出。

本发明的一个实施例中，进气阀由齿轮、或皮带和凸轮、或其他现有机构驱动。

在本发明中，每个气缸的活塞都连接到曲柄轴的轴颈上，且所述轴颈偏移与所述活塞相同的度数，包含有内部部件的腔室被分割成几个密封腔室，即容纳所述曲柄轴和所述回转杆的有槽部分的中央腔室以及用于每个气缸的另一个外部腔室，且所述活塞、连杆和所述回转杆的外侧部分由回转杆的旋转轴分隔开。这种设置允许各气缸单独供能，从而便于使用可自供能的双冲程操作。

通过将各气缸的活塞连接到曲柄轴的轴颈来获得发动机的平衡，且所述轴颈偏移与所述活塞相同的度数，因此在旋转过程中，其内发生偏移的所有部件都保持质量的均匀分布。

由于腔室被分隔开，发动机的自供能包括：空气或者混和气被直接从气缸后部吸入，在活塞的返回过程中被压缩，然后注入到所述气缸的燃烧室或者邻近气缸的燃烧室内。

缸体的旋转进一步利于在燃烧过程中生成的热量的散发。

附图说明

为了使描述完整，且为了帮助更好地理解本发明的特征，本发明的说明书附加了一组附图作为其组成部分，其中的符号以及建议的旋转方和不同部件的尺寸，都是示例而非限制，附图中示出了以下内容：

图1示出了根据本发明实施的平衡发动机的平面图，所述发动机包括切向活塞，两个气缸以180°设置。

图2示出了一种平衡发动机的平面图，所述发动机包括切向活塞和四个气缸，所述气缸的设置与前一个相同。相对设置的气缸的活塞同样地作用于曲柄轴的相对轴颈上，在这种情况下，每个轴颈由两个回转杆驱动但仍保持质量平衡。

图3示出了三气缸发动机的平面图，其数量为奇数，所述气缸必须作为一个组被平衡，由于它们相对于彼此以120°设置，其活塞相应地作用于也彼此分开120°的三个轴颈上以在其旋转过程中保持质量平衡和稳定。

图4示出了一种自供能平衡发动机的平面图，所述发动机包括切向活塞，具有两个以180°设置的气缸，并将燃烧剂或者混和气注入自己的气缸内，在膨胀阶段(4A)使缸体旋转到左侧，使曲柄轴旋转到右侧。图4B示出了当膨胀结束、进气开始时的发动机。

图5示出了包括四个气缸且每个轴颈上有两个回转杆的自供能平衡旋转发动机，气缸的特征与前一个相同。

图6示出了包括四个气缸的自供能平衡旋转发动机的平面图，其中燃烧剂或混和气被注入到邻近的气缸内。

图7示出了具有前述特征的自供能平衡旋转发动机的操作顺序。

图8示出了带有两个气缸的自供能平衡旋转发动机的横截面图。

图9示出了作用于进气阀、从而使自供能发动机将空气注入邻近气缸的机构的设计和驱动。

图10示出了气缸盖和摇杆的平面图，所述摇杆带有开孔，连杆通过所述开孔移位。

具体实施方式

本发明涉及一种由旋转发动机组成的平衡旋转发动机，所述旋转发动机包括有改善发动机性能、便于润滑发动机部件、并使之能够在高速旋转时使用的切向活塞。部件的构成使得发动机能够自己供能，且空气或者混和气体被直接从气缸后部吸入，然后注入到所述气缸的燃烧室或者邻近气缸的燃烧室内，该空气或混合气体均适用于完全使用燃烧室的双冲程操作，甚至是一旦达到适量的高压即自发爆炸的混和气(狄赛尔循环)。

如附图所示，平衡旋转发动机有两个优选实施例。第一实施例示出了平衡旋转发动机(图1、图2和图3)，而第二实施例示出了自供能平衡旋转发动机(图4、5、6、7、8、9和10)。

在平衡旋转发动机中，活塞11(图1、图2和图3)通过它们的连杆12和回转杆13连接到曲柄轴15的轴颈14上，所述轴颈14偏移与气缸16相同的度数，从而在整个装置的旋转过程中(带有这些部件的缸体朝一个方向旋转，曲柄轴朝另一个方向旋转)获得其线性交替移位，从而无论是相对立的一个或者作为一个整体，在发动机带有奇数个气缸的情况下(图3)，它们都保持永久的平衡。假若能够保持前述的状态，这种设置允许将两个活塞11连接到(图2)曲柄轴15的同一轴颈14上。曲柄轴15和回转杆13的有槽部分位于中央腔室内，由回转杆13的旋转轴17将其与外部腔室分隔开，使它们分别由其中内部容纳的油润滑，而活塞11、连杆12和回转杆13的外侧部分可以用不同的方法实现；在双冲程操作情况下，油添加入燃料中，并在其他循环中直接注入这一区域，或者通过开放中央腔室的受控通道(通过离心力)，然后通过为该目的设置的泵使其回到其中。

在自供能平衡旋转发动机的实施例中(图4、5、6、7、8、9和10)，空气或混合气直接从气缸26的后端被吸入，在活塞21返回的过程中被压缩，然后被注入所述气缸或邻近气缸26的燃烧室内。在向前移位的过程中，空气或混和气(图4和图5)在向前偏移的过程中由活塞21通过止回阀28从气缸的后腔室中被吸入，在气缸返回的过程中被压缩，并通过输送管29和阀210注入到燃烧室内，所述输送管29和阀210受由轴211驱动的机构控制，轴211将连杆22连接到回转杆23：这个轴带有内表面连接到其上的轴承212，在它的向后偏移过程中接触翼形件(profile)213，使其旋转，并且该翼形件通过其在旋转轴的外端处连接的凸轮214，作用于杆215，使摇杆216运动，并打开进气阀，通过喷嘴217排出已有的所有气体，并将新的燃料充入该腔室。图6和图7示出了同样的过程，但是在这种情况下燃烧机或混和气被注入到邻近气缸26的腔室内，轴承212已经被叶片(blade)221替代，叶片221通过翼形件213直接作用于阀上，摇杆连接到其轴上。用于控制进气阀打开的机构可被另一系统代替，例如目前使用的、包括由曲柄轴直接驱动的齿轮或者滑轮的那些系统。

图7示出了带有两个气缸的自供能平衡旋转发动机的运动顺序。在第一种情况下(图7A)，气缸6’处于压缩和进气阶段，从其后端进气，属于另一个主体的气缸6”处于膨胀阶段。在顺序7B中，气缸6’完成压缩，6”仍然处于膨胀阶段。在顺序7C中，气缸6’到达其行程的末端，叶片促使翼形件打开气缸6”的进气阀，被气缸6’压缩的燃烧剂或混和气进入进气腔，排气喷嘴部分打开以便排气，气缸6”开始压缩阶段。在顺序7D中，气缸6’完成膨胀阶段，叶片松开翼形件，当排气喷嘴已经关闭时，气缸6”的进气阀关闭，继续其压缩阶段。

图8示出了活塞21，活塞21设有裙边218，以防止气缸的外部腔室在向前运动的过程中与排气喷嘴217接触。燃料入口通过前轴219提供，所述燃料可被直接注入到燃烧室中进行狄塞尔循环，或注入输送管29或通过止回阀28注入燃烧剂的入口。止回阀28可以是回转阀、簧片阀、弹性阀或者由与前述类似的机构控制的阀。

图9示出了作用于进气阀、从而使自供能发动机将空气注入邻近气缸的机构的设计和驱动。轴承212已经被叶片221所替代，叶片与轴211为一整体，用于将连杆与回转杆相连，并作用于翼形件213，翼形件213被轴连接到打开进气阀的摇杆216上。在图9A中，叶片221接触翼形件213并使其向上移位，使其轴和摇杆216旋转，这种旋转被传递到进气阀，将它打开。当到达行程的末端，叶片221松开翼形件213，摇杆216在阀210的弹簧驱动下恢复其位置。在图9B中，叶片221反向运动，在其上部接触翼形件213，使摇杆216反向旋转，当翼形件被松开时，由于弹簧220的作用，摇杆再次返回至阀210上的支撑位置。在图9C中可看到回转杆的头部、回转杆23的轴211和叶片221，也可在图9D中看到作用于阀210的翼形件213和摇杆216。

以上已经充分描述了本发明的特性以及将它应用于实践的方式，有必要阐明的是，可以对本发明做出形状和材料上的某些变化，所述变化不会完全改变在权利要求书中要求的特征。

Claims

1、一种由爆发内燃机组成的平衡旋转发动机，所述爆发内燃机包括有切向活塞以及中心缸体，其内连接或机械安装有气缸，所述气缸沿一个方向旋转并与沿相反方向旋转的曲柄轴接合，其中每个活塞通过连杆作用于具有两个杆臂且绕中心轴旋转的回转杆的外侧杆臂上，其内侧有槽杆臂支撑曲柄轴的轴颈，所述轴颈通过所述有槽杆臂内的槽滑动，其特征在于，所述爆发内燃机内设有两个或多个活塞(11或21)，每个活塞作用于所述独立的曲柄轴(15或25)的一个轴颈(14或24)，并从其他轴颈偏移与所述气缸(16或26)相同的角度；相同数量组成的另一组气缸相对前述气缸安装在一定角度位置上以使各气缸对应于彼此之间具有相同的角度，从而其位置可以与前一组气缸作用于相同的轴颈，以便在整个装置旋转过程中实现平衡。

2、根据权利要求1所述的平衡旋转发动机，其特征在于，所述曲柄轴和驱动所述轴颈的所述回转杆的有槽杆臂位于密封的中央腔室内，通过所述回转杆旋转所绕的轴与每个气缸的外部腔室分隔开。

3、根据权利要求1或2所述的平衡旋转发动机，其特征在于，所述发动机可在双冲程循环内操作。

4、根据权利要求1或2所述的平衡旋转发动机，其特征在于，在具有受控爆炸或自发爆炸的双冲程操作中，空气或混和气在所述活塞向前移位的过程中，通过止回阀(28)从气缸的所述后部腔室中吸入，在所述活塞返回的过程中被压缩，并通过输送管(29)和进气阀(210)注入到气缸的燃烧室内，所述输送管(29)和进气阀(210)受带有翼形件(213)、凸轮(214)和杆(215)的机构控制，所述机构由用于将连杆(22)连接到回转杆(23)的轴驱动；燃烧完成后，气体通过位于所述燃烧室后部的喷嘴(217)排出。

5、根据权利要求4所述的平衡旋转发动机，其特征在于，进气阀(210)由齿轮、或皮带和凸轮、或其他现有机构驱动。