CN101418717B - 环缸旋塞内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内燃机领域，具体为一种环缸旋塞内燃机，解决传统发动机功效低、成本高等问题。该内燃机设有同步阀、环缸、密封转盘、机身、机座、旋塞、燃烧室；扣合在一起的机身和机座与其内部中心设置的密封转盘形成环缸，连接于密封转盘外周的旋塞位于环缸内，与环缸内壁密封接触，在环缸外周设有同步阀，同步阀为一设有开口(阀口)的圆柱状转子，同步阀与旋塞为对应同步转动结构；燃烧室设在机身或机座上，机身上开有排气门，在排气门、燃烧室与环缸之间设有气窗。本发明为无往复活塞的新发动机，其结构简单、体积小、重量轻、成本低、节约燃油，可以同轴多台并联，简捷组合成重型发动机。

Description

环缸旋塞内燃机

技术领域

本发明涉及内燃机领域，具体为一种环缸旋塞内燃机。

背景技术

第一台汽车诞生于1886年，是德国人卡尔·拂里特立奇·奔茨在总结蒸汽汽车和前经验基础上，设计制造出世界上第一辆装有汽油内燃机的三轮汽车。汽车的诞生，极大地“缩短”了时间和空间，改变了人们的日常生活，有效提高了劳动生产率，引起了众多国家重视，纷纷创办汽车制造厂，使汽车工业迅速崛起。

传统的发动机多为往复活塞结构，德国汪克尔转子发动机由于制造技术复杂、成本高，也没有大面积推广应用。因而，现在市场上基本是活塞四冲程柴油发动机和四冲程汽油发动机两种基本结构。一台车用四缸四冲程汽油机，它由上万个零部件组成，二者均为活塞曲轴发动机。四冲程发动机在一个工作循环的四个行程中，只有一个行程做功，其余三个行程是耗功的，为低效区或负功效区，加上连杆加力摆角损失，实际作功仅为30％以下，从输出力矩角度谈其功效远低于30％。因而，浪费大量燃油，消耗大量材料、工时，造成发动机价位一直居高不下，维修复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环缸旋塞内燃机，解决传统发动机功效低、耗油大、成本高等问题。

本发明的技术方案是：

一种环缸旋塞内燃机，该内燃机设有同步阀、环缸、密封转盘、机身、机座、旋塞、燃烧室；扣合在一起的机身和机座与其内部中心设置的密封转盘形成环缸，连接于密封转盘外周的旋塞位于环缸内，与环缸内壁密封接触，在环缸外周设有同步阀，同步阀为一设有阀口的圆柱状转子，同步阀与旋塞为对应同步转动结构；燃烧室设在机身或机座上，机身上开有排气门，在排气门、燃烧室与环缸之间设有气窗。

所述的环缸旋塞内燃机，同步阀每自转一周的线距离刚好等于环缸中同步运行的旋塞间距。

所述的环缸旋塞内燃机，当同步阀和旋塞相遇时，旋塞从同步阀阀口内腔通过；当同步阀阀口转到与环缸内壁相切后，同步阀表面与环缸内壁相切密封。

所述的环缸旋塞内燃机，同步阀数量为1-30个。

所述的环缸旋塞内燃机，旋塞与同步阀数量相等或不等。

所述的环缸旋塞内燃机，环缸纵截面形状为正方形、长方形、半圆形或倒梯形。

所述的环缸旋塞内燃机，复合密封圈分别设置于密封转盘两侧，包括平行设置的高温密封圈、中温密封圈和常温密封圈，实现复合密封。

所述的环缸旋塞内燃机，旋塞由多层密封片叠加构成，密封片外周有碗型封唇边，密封片穿置于塞轴上，塞轴与密封片之间设有密封圈，塞轴安装于支座上，旋塞通过支座与密封转盘固定联接。

所述的环缸旋塞内燃机，该内燃机设有齿轮同步传动机构，为小齿轮和大齿轮为互相啮合的齿轮副，大齿轮在中心，小齿轮为一个或多个，位于大齿轮外周；密封转盘与大齿轮同轴安装，同步阀与小齿轮同轴安装。

所述的环缸旋塞内燃机，该内燃机设有同步带和链条传动机构，该传动机构设有导向轮、涨紧轮。

本发明的主要结构及工作原理如下：

本发明主要结构是由机身和机座两主件合扣在一起，形成了一个环缸，在环缸外周设多个同步阀，其数量为1-30个，每个同步阀对应一个旋塞，其数量与同步阀相等(如图1、图2所示)，同步阀每自转一周的线距离刚好等于环缸中同步运行的旋塞间距。当同步阀和旋塞相遇时，旋塞同时同步从同步阀开口处(阀口处)通过。旋塞通过阀口处随之封闭环缸内的环形腔道，燃烧室点火完成一冲程程序。本发明的发动机排气、吸气同时进行，充、排气占一节缸距；因此，点火应隔缸进行，也可以隔二缸位进行，间隔越多充、排气越好，但空程越多，应按负荷及应用环境控制改变程序，求得最佳效果。

本发明的有益效果是：

1、本发明环缸旋塞内燃机突破了传统的发动机结构模式，是一种结构全新的低耗、低成本、节能的高效发动机。

2、本发明环缸旋塞内燃机是采用多个同步阀将环缸分隔为多个缸体，科学组合成多个压力工作缸，推动旋塞拖动输出轴转动，构成全新的发动机。

3、本发明采用同步阀结构，形成单向运行环型腔道，避免传统发动机往复运动上下死点换向损失，增大功率，节约燃料是内燃机结构的重大变革，使运行中的发动机的产生质的飞跃。

4、本发明环缸旋塞发动机是一种无往复活塞的新发动机，其结构简单、体积小、重量轻、成本低、节约燃油，是一种节能环保新型发动机，可以同轴多台并联，简捷组合成重型发动机，可以说拼装方便快捷。

附图说明

图1为本发明主视图。

图2为本发明侧视图。

图3为图2中间I处复合密封圈放大图。

图4为同步阀和旋塞放大图。

图5是图4的侧视图。

图6是图5的G-G剖视图。

图7为图1燃烧室结构示意图。

图中，1、防护罩；2、同步阀；3、环缸(因时有时无，也称摩缸)；4、油气供给系统；5、密封转盘；6、机身；7、机座；8、旋塞；9、支座；10、排气门(接排气管)；11、气窗；12、输出轴；13、燃烧室；14、转阀盖；15、复合密封圈；15A、高温密封圈；15B、中温密封圈；15C、常温密封圈；16、大齿轮；17、小齿轮；18、转阀轴；19、键；20、冷却液道；21、塞轴；22、减振座；23、减振套；24、固定螺栓；25、螺钉；26、密封垫；27、火花塞；28、燃油喷嘴；29、油气混合喷嘴；30、轴承；31、进气门；32、固定座；33、密封环；34、弹簧；35密封片；36、阀口；37、密封圈；38、密封圈。

具体实施方式

如图1-7所示，本发明环缸旋塞内燃机结构及功能如下：

1、防护罩1；如图1、图2所示，防护罩1罩于大齿轮16和小齿轮17等传动机构外侧，用工程塑胶材料制成，其作用是：(1)防尘；(2)消音；(3)保护传动机构中掉入杂物；(4)以防转齿伤人。

2、同步阀2；如图1、图2、图4、图5所示，同步阀2与小齿轮17上同轴(转阀轴18)安装，是本发明的关键部件之一，同步阀2是一设有开口(阀口36)的圆柱状转子。为减轻重量、节约材料，在不影响强度的前提下可以制成中空结构。同步阀2在大齿轮16和小齿轮17带动下与旋塞8对应同步转动，其功能是与环缸密封动配合构成缸体。当同步阀2和旋塞8相遇，旋塞8从同步阀阀口36通过，环缸3为环型腔道，旋塞8与同步阀阀口36同步，旋塞对应同步阀阀口处顺利通过(即旋塞同时同步从同步阀阀口处通过)；当同步阀阀体转到与环缸3内壁相切后，即同步阀2表面与环缸3内壁相切密封，又构成缸体。因此缸体时有时无，我们称它为魔缸。当旋塞8转过气窗11后(沿顺时针方向)，燃烧室13点燃。气浪通过气窗11进入环缸3，因逆时针通道已被同步阀2封闭，气浪只能推动旋塞8顺时针转动，带动密封转盘5转动，完成燃气冲塞运行。

3、环缸(魔缸)3；如图1、图2所示，机身6和机座7两主件合扣在一起，并与其内部中心设置的密封转盘5形成了一个环型腔道，即环缸3，其纵截面形状为正方形、长方形、半圆形、倒梯形等多种，形状不限。环缸3的实质是不同截面环型密封腔道，被多个同步阀2分割成多个缸，是本发明关键技术之一。密封环型腔道是旋塞8的缸体，旋塞8固联于支座9，可推动密封转盘5旋转，带动输出轴12转动，通过离合器、变速箱精巧组合成全新环缸发动机。

4、油气供给系统4；如图1所示，油气供给系统4与燃烧室13相通，它是公知技术，与传统相同。

5、密封转盘5；如图1、图2、图3所示，密封转盘5与大齿轮16同轴(输出轴12)安装，位于环缸3中心，它是外装旋塞8、内接输出轴12的主传动部件，密封转盘5两侧采用本发明设计的复合密封装置，实现在高温情况下的无泄漏运行(见图3)；密封转盘5外周设有四个支座9，分别固定联接旋塞8。本发明在密封转盘5的两侧，设计三套复合密封圈15，密封转盘5中心外侧设有密封圈37。(见图2)。本实施例是采用三级密封，依据不同功率、压力、温度、机型，可以按需要增加或减少密封圈，一般在2-10级为宜。密封转盘5的内孔中装有输出轴12，采用键19联接，扭矩通过离合器传给变速箱，拖动车辆运行。

6、机身6和机座7；如图1、图2所示，机身6和机座7是发动机的主体，其主要作用是：机身6和机座7扣合在一起构成环缸3(密封环缸)，同步阀2、油气供给系统4、旋塞8、密封转盘5等部件安装其中。本实施例在环缸3中设有四个旋塞8，旋塞8固定在密封转盘5外周的支座9上，在机身6和机座7之间的中心位置安有密封转盘5，密封转盘5两侧设有复合密封圈15，以保证整机密封。本实施例机身6和机座7外设有四只减振器(由外到内依次设置减振座22、减振套23、固定螺栓24构成减振器)，通过减振座22、减振套23、固定螺栓24将发动机固定在车架上。如果四个燃烧室13同时点火，实质上构成一台四缸同步工作发动机，其效率成倍提高。

7、旋塞8；如图1、图2、图4、图5所示，安装于支座9上的旋塞8位于环缸3内，与环缸3内壁密封接触；旋塞8是在压燃气体推动下沿环型腔道旋转的活塞，旋塞8是由多层密封片35组合而成，密封片35外周有碗型封唇边，多层密封片35应按不同机型温度压力转速不同，采用相应的耐温、耐磨密封材料，多层密封片的功能与传统多道活塞环功能相当。旋塞8主要零件有塞轴21、密封圈38、密封片35，密封片35穿置于塞轴21上，塞轴21与密封片35之间设有密封圈38，塞轴21安装于支座9上，旋塞8通过支座9与密封转盘5固定联接。在压燃气体推动下带动密封转盘5转动。

8、支座9；如图1、图2所示，支座9与密封转盘5连为一体，功能是固定旋塞8，承旋塞推力，带动输出轴12转动。

9、排气门10；如图1、图2所示，排气门10安装在机身6上，与排气管及消音器系统相连，完成排气、稳速、消音等功能，在旋塞8推压下排出环型腔道中废气。

10、气窗11；如图1、图2所示，在排气门10、燃烧室13与环型腔道之间设有交叉网状的气窗11，其内表面与环腔内壁弧度尺面平滑一致，其功能是保护旋塞8转过时顺畅通过排气口和燃烧口，以避免振动，减少磨耗损失，延长使用寿命。

11、输出轴12；如图1、图2所示，输出轴12通过键19连接有大齿轮16、密封转盘5等部件，输出轴12通过轴承30同轴安装于机身6和机座7上，轴承外侧设有密封圈37；输出轴12在密封转盘5带动下转动，通过离合器将旋转扭矩转输给变速箱，驱动车轮运转(或拖动设备运行)。

12、燃烧室13；如图1、图7所示，燃烧室13设在机身6或机座7上，包括油气混合喷嘴29、火花塞27、固定座32，便可以燃烧工作；还可用另一种组合设燃油喷嘴28、进气门31和固定座32组成燃烧室。此结构属于公知技术，在此不在重述。

13、转阀盖14；如图1、图2所示，转阀盖14设于同步阀2外侧，功能是保护同步阀2无泄漏，通过控制冷却系统调控同步阀2工作温度，以获最佳工作环境。转阀盖14用螺钉固定在机身6、机座7上，转阀盖14与机身6、机座7扣合面上设有密封垫。

14、复合密封圈15；如图1、图2所示，复合密封圈15分别设置于密封转盘5两侧，用于密封机体防止泄漏。如图3所示，本实施例为三级复合密封圈15，15A为高温密封圈，15B为中温密封圈，15C为常温密封圈。由于以上三级密封工作温度不同，因而材质各异(属公知技术)。

15、齿轮同步传动结构；包括大齿轮16和小齿轮17等，如图1、图2所示，小齿轮17和大齿轮16为互相啮合的齿轮副，大齿轮16在中心，小齿轮17为一个或多个，位于大齿轮16外周，构成齿轮同步传动结构；本实施例是一个大齿轮16和四个小齿轮17，大齿轮16内孔有键19(或花键)，固定安装于输出轴12上，与同样固定在输出轴12上的密封转盘5同步转动。小齿轮17与同步阀2同轴，用键固定联接。大齿轮16与小齿轮17啮合按设定数比转动(使旋塞8与同步阀2的阀口36处同步)，实现环缸的重组与燃气冲程的协调运行。

16、转阀轴18；如图1、图2、图4、图6所示，转阀轴18安装在机身6和机座7之间，两侧装有复合密封圈15，用轴瓦或轴承支撑。转阀轴18上分别装有同步阀2和小齿轮17，用键19固定联接，以保同步运行。

17、冷却液道20；如图1、图2所示，冷却液道20分别设置于机身6和机座7周围的外壁中，接入发动机循环冷却系统，控制发动机温度。

18、塞轴(旋塞轴)21；如图1、图2、图5所示，将多个密封片35通过塞轴21固定在支座9上，组合成旋塞8。

19、减振器；包括减振座22、减振套23和固定螺栓24，如图1、图2所示，由外到内依次设置减振座22、减振套23和固定螺栓24构成发动机的减振固定装置，固定螺栓24固定在支座9上，功能是减振、消音、保持车体平稳、固定机体。

20、螺钉(固定螺钉)25；如图1、图2所示，螺钉25的作用是将转阀盖14分别安装机身6和机座7上，转阀盖14与机身6和机座7之间设有密封垫；

21、密封垫26；如图1、图2、图5所示，密封垫26分别设置于机身6、机座7、转阀盖14之间，用于密封；

22、燃烧系统；包括火花塞27、燃油喷嘴28、油气混合喷嘴29、进气门31、固定座32，如图7所示，一种是油气混合喷嘴29、火花塞27和固定座32组成燃烧室；另一种是燃油喷嘴28、进气门31和固定座32组成燃烧室。火花塞27按程序点火，固定座32固定燃烧室中的火花塞27、燃油喷嘴28、油气混合喷嘴29、进气门31等部件。

23、同步阀密封装置；包括密封环(同步阀密封)33和弹簧34，如图1、图5、图6所示，密封环33设置于同步阀2上，用于同步阀2的密封，每个同步阀2上有三至五组密封环，每组三至五只密封环33。弹簧34安装在密封环33的两个端头上，以加强密封环的封闭压力，提高密封质量。

本发明环缸旋塞内燃机结构可以为四个同步阀和四个旋塞，此时为四个燃烧室同时点火，形成四缸同步工作发动机；依据运行要求可以设两个旋塞和四个同步阀，此时为隔缸点火，形成两缸同步工作发动机，这样可以省油、延长同步阀寿命；还可设两个同步阀和四个旋塞，此时为隔塞点火，形成两缸同步工作发动机，这样可以省油、延长旋塞寿命；同步阀和旋塞数量可多可少，按应用要求设置，但一定要符合同步阀与旋塞同步运转要求。另外，本发明中的齿轮同步传动机构可用同步带和链条传动，但要加导向轮和涨紧轮。

Claims (5)

1.一种环缸旋塞内燃机，其特征在于：该内燃机设有同步阀(2)、环缸(3)、密封转盘(5)、机身(6)、机座(7)、旋塞(8)、燃烧室(13)；扣合在一起的机身(6)和机座(7)与其内部中心设置的密封转盘(5)形成环缸(3)，连接于密封转盘(5)外周的旋塞(8)位于环缸(3)内，与环缸(3)内壁密封接触，在环缸(3)外周设有同步阀(2)，同步阀(2)为一设有阀口(36)的圆柱状转子，同步阀(2)与旋塞(8)为对应同步转动结构；燃烧室(13)设在机身(6)或机座(7)上，机身(6)上开有排气门(10)，在排气门(10)、燃烧室(13)与环缸(3)之间设有气窗(11)；

同步阀(2)每自转一周的线距离刚好等于环缸(3)中同步运行的旋塞(8)间距；

当同步阀(2)和旋塞(8)相遇时，旋塞(8)从同步阀阀口(36)内腔通过；当同步阀阀口(36)转到与环缸(3)内壁相切后，同步阀(2)表面与环缸(3)内壁相切密封；

复合密封圈(15)分别设置于密封转盘(5)两侧，包括平行设置的高温密封圈、中温密封圈和常温密封圈，实现复合密封；

旋塞(8)由多层密封片(35)叠加构成，密封片(35)外周有碗型封唇边，密封片(35)穿置于塞轴(21)上，塞轴(21)与密封片(35)之间设有密封圈(38)，塞轴(21)安装于支座(9)上，旋塞(8)通过支座(9)与密封转盘(5)固定联接；

该内燃机设有齿轮同步传动机构，为小齿轮(17)和大齿轮(16)为互相啮合的齿轮副，大齿轮(16)在中心，小齿轮(17)为一个或多个，位于大齿轮(16)外周；密封转盘(5)与大齿轮(16)同轴安装，同步阀(2)与小齿轮(17)同轴安装。

2.按照权利要求1所述的环缸旋塞内燃机，其特征在于：同步阀数量为1-30个。

3.按照权利要求1所述的环缸旋塞内燃机，其特征在于：旋塞(8)与同步阀(2)数量相等或不等。

4.按照权利要求1所述的环缸旋塞内燃机，其特征在于：环缸(3)纵截面形状为正方形、长方形、半圆形或倒梯形。

5.按照权利要求1所述的环缸旋塞内燃机，其特征在于：该内燃机设有同步带和链条传动机构，该传动机构设有导向轮、涨紧轮。

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