CN102261280B - 旋转活塞式发动机 - Google Patents

Abstract

一种旋转活塞式发动机，由双环形汽缸为弧形空心环状壳体，沿轴线排列连接，环状壳体外侧有环形口，两个环形汽缸之间设置有排气道，旋转活塞整体设置在环形汽缸中，其中的旋转轴上间隔固定设置有活塞固定座，并沿活塞固定座上分别各设置有活塞，转动旋转轴时，旋转轴可带动活塞固定座上的活塞，在环形汽缸中绕轴线自由旋转，在环形汽缸的进排气口处，分别对应设置有一圆柱形的旋转做功汽缸底和旋转压缩气体汽缸底。

Description

旋转活塞式发动机

技术领域

本发明涉及一种内燃机类的旋转活塞式发动机。

背景技术

目前常用的发动机是奥托式汽油发动机和狄塞耳式柴油发动机。这两种发动机的共同特点都是利用气体的膨胀，推动活塞在汽缸里作往复运动。然后通过连杆、曲轴，将往复的运动转变为主轴的旋转运动。因为在将往复移动转变为旋转运动时，总要消耗一部分能量，所以它们的效率并不高，而且必须有曲轴，飞轮等机件，使得它们的构造复杂，机身庞大且笨重，影响转速，以至于在提高速度方面受到很大的限制，这是它们共有的缺点。那么是否有可能将往复式活塞动力机改进一下，使气体膨胀做功直接推动主轴旋转呢？科学家经过多年精心研究发明了两种旋转活塞式内燃机，一种是转子活塞式内燃机，另一种是双旋转四循环活塞式内燃机。它们虽然结构不一样，但基本原理都是相同的，即利用活塞在汽缸内的转动，来直接带动主轴运动。这两种旋转活塞式发动机目前都有致命的缺点难以解决，一直不能用于实际。双旋转四循环发动机的致命缺点是主轴在压缩气体和膨胀运动时，必须进行200次/秒突快突慢的速度变化，才能完成压缩和膨胀做功，因此主轴的转动是不均匀的，机件在这样突快突慢的运转中极易损坏，所以该发动机也就没有实用的可能。转子发动机的致命缺点，在于它是一个三角转子在一个如同椭圆形的汽缸内上下左右偏离中心的进行压缩气体和燃烧膨胀做功，由于三角转子的运行轨迹由椭圆形汽缸控制，三角转子转动时，沿着汽缸壁摩擦运动，三角转子在压缩气体和燃烧膨胀做功的同时自身也受到一个强大的压缩气体和膨胀做功的反作用力，加上转子与汽缸壁的快速摩擦运动，致使三角转子的密封片迅速烧熔、损坏造成大量的漏气和停机，经试制无法克服该缺点。因此，到目前为止旋转活塞式发动机仍未能用于实际。

发明内容

为了解决往复式活塞发动机效能低和转子活塞发动机所存在的缺点，本发明的目的是设计一种双旋转一循环旋转活塞式发动机。该发动机体积极小、效率高、噪音低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：由环形做功汽缸和环形压缩气体汽缸组成，二者均为弧形空心环状壳体，沿轴线排列连接，环形做功汽缸与环形压缩气体汽缸二者方向相反、绕轴线旋转一定角度配置，环形做功汽缸和环形压缩气体汽缸的连接壁之间设置有排气道，旋转做功活塞和旋转压缩气体活塞以及相连的固定座、主轴整体设置在环形做功汽缸和环形压缩气体汽缸中。其中的旋转轴上沿轴线、间隔固定设置有活塞固定座，并沿活塞固定座上分别设置有做功活塞和压缩气体活塞，转动主轴时，主轴可带动活塞固定座上的做功活塞和压缩气体活塞，分别在环形做功汽缸、环形压缩气体汽缸中，绕轴线自由旋转。在环形做功汽缸和环形压缩气体汽缸的进排气口处、分别对应设置有旋转做功汽缸底和旋转压缩气体汽缸底，使活塞进行排气、吸气、压缩、膨胀的旋转运动，达到提高做功效能的目的。

本发明的有益效果是，与最好的同容积往复式发动机相比，所产生的功率要大2倍；耗油量却只是它的1/3；而且体积也很小，平均每一匹马力只重1/2公斤多一点；此外发动机的转速范围亦很广，从60转/分到4000转/分不等。而且震动小、噪音低。该旋转活塞式发动机的膨胀气体几乎是充分用来做功的，由于进气槽和排气槽的口大小与汽缸截面相等，不象一般往复活塞式那样只有狭小的排气阀和通道，因此吸气排气通畅。而且它的活塞始终是不倒转的，排气和膨胀气体的运动方向始终一致。此外，省掉阀门机构以后，不仅摩擦减少，也省掉了冲开阀门弹簧所消耗的能量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的环形汽缸结构简图。

图2为本发明的旋转做功汽缸底和旋转压缩气体汽缸底的结构简图。

图3为本发明的旋转活塞结构简图。

图4、图5、图6、图7为本发明的旋转一周时各汽缸工作原理图。

图8、图9为本发明的配置工作原理图。

图中，1是环形做功汽缸，2是环形压缩气体汽缸，3是做功活塞，4是压缩气体活塞，5是旋转做功汽缸底，6是旋转压缩气体汽缸底，7是排气道，8是活塞固定座，9是环形口。

图1、所述的环形汽缸结构，由环形做功汽缸(1)和环形压缩气体汽缸(2)两部组成。环形压缩气体汽缸(2)外形为弧形空心环状壳体，环状壳体外侧有环形口(9)。具体形状见图1。环形做功汽缸(1)的形状与环形压缩气体汽缸(2)相似，环形压缩气体汽缸(2)与环形做功汽缸(1)沿轴线排列连接，环形压缩气体汽缸(2)与环形做功汽缸(1)二者方向相反各自绕轴线设置。环形压缩气体汽缸(2)与环形做功汽缸(1)的连接壁上有相通的排气道(7)。

图3中，在旋转轴上沿轴线间隔固定设置有活塞固定座(8)、沿活塞固定座(8)的座上、分别设置有压缩气体活塞(4)和做功活塞(3)、其形状为环形、沿轴向断开、形成对称的弧形，弧形端是斜状、端面为弧形，当旋转做功活塞(3)和压缩气体活塞(4)及相连接的固定座(8)、主轴整体设置在环形做功汽缸(1)、环形压缩气体汽缸(2)中时，转动主轴、主轴可带动活塞固定座(8)上的做功活塞(3)和压缩气体活塞(4)在环形做功汽缸(1)、环形压缩气体汽缸(2)中绕轴线自由旋转。

图2所述的旋转做功汽缸底(5)和旋转压缩气体汽缸底(6)，其形状为圆柱形、沿轴向开有缺口、形成对称的弧形状，弧形端是斜状、端面为弧形，外圆柱面为汽缸底，旋转做功汽缸底(5)、旋转压缩气体汽缸底(6)与环形做功汽缸(1)和环形压缩气体汽缸(2)的配置关系沿轴向看如图4，图8，图9。

图4中，当压缩气体活塞(4)按箭头方向在环形压缩气体汽缸(2)中旋转时，开始压缩气体旋转，旋转压缩气体汽缸底(6)正好密封住环形压缩气体汽缸(2)的排气底口的位置，环形压缩气体汽缸(2)内的空气受到压缩，并通过排气道(7)进入环形做功汽缸(1)中，此时旋转做功汽缸底(5)已密封住环形做功汽缸(1)的底口，做功汽缸(1)内贮有压缩空气、当油料喷入后、点火、燃烧膨胀推动做功活塞(3)在环形做功汽缸(1)中旋转至做功活塞(3)旋转出环形做功汽缸(1)做功完毕。一个做功行程完毕。

图4、图5、图6、图7是汽缸的截面图，打斜线的表示压缩气体活塞(4)和环形压缩气体汽缸(2)及环形压缩气体汽缸底(6)，黑色的表示做功活寒(3)和旋转做功汽缸底(5)及环形做功汽缸(1)。其中做功活塞(3)，压缩气体活塞(4)，旋转压缩气体汽缸底(6)，旋转做功汽缸底(5)在工作时都与主轴按比例速度同时旋转。参看图4，旋转压缩气体汽缸底(6)与主轴按比例速度运行在处于密封压缩气体汽缸(2)底口位置，压缩气体活塞(4)与主轴按比例速度压缩气体。做功活塞(3)运行在压缩气体汽缸(2)的背后，所以虚线表示做功活塞(3)，做功活塞(3)和旋转做功汽缸底(5)都与主轴按比例速度在运行。图5，做功活塞(3)已进入环形做功汽缸(1)，旋转做功汽缸底(5)已密封环形做功汽缸(1)的底口，使做功活塞(3)与旋转做功汽缸底(5)之间形成一个高度密封的燃烧膨胀室，压缩气体活塞(4)已完成压缩气体，它的压缩比可以达到20∶1，被压缩的气体温度可达到300-700℃。被压缩的气体通过旋转做功汽缸底(5)与旋转压缩气体汽缸底(6)相交部分、各自有相对的排气槽与环形压缩气体汽缸(2)和环形做功汽缸(1)的连接壁上的排气道(7)相吻合，形成排气通道，使高压气体急速喷入环形做功汽缸(1)的燃烧膨胀室后，喷油、点火、燃烧膨胀。图6，做功活塞(3)被燃烧膨胀的气体高速推动做功，旋转压缩气体汽缸底(6)已与主轴按比例速度旋转打开环形压缩气体汽缸(2)底口，这时新鲜的气体充满环形压缩气体汽缸(2)以利于再次压缩气体。图7，做功活塞(3)做功完毕，已运行在环形压缩气体汽缸(2)的背后，活塞(4)准备进入环形压缩气体汽缸(2)，旋转压缩气体汽缸底(6)与主轴按比例速度旋转，即将密封环形压缩气体汽缸(2)底口再次压缩气体。由于该机是采用四缸一循环，二缸一组的形式，一组是在燃烧膨胀做功，同时带动另一组压缩气体，两组的燃烧膨胀相互带动对方压缩气体。

Claims (1)

1.一种旋转活塞式发动机，其特征在于：由环形做功汽缸(1)和环形压缩气体汽缸(2)组成，二者均为弧形空心环状壳体，沿轴线排列连接，环状壳体外侧有环形口(9)，环形做功汽缸(1)与环形压缩气体汽缸(2)方向相反绕轴线旋转一定角度配置，环形做功汽缸(1)与环形压缩气体汽缸(2)之间设置有排气道(7)，做功活塞(3)、压缩气体活塞(4)、活塞固定座(8)及相连的主轴整体设置在环形做功汽缸(1)和环形压缩气体汽缸(2)中，其中的旋转轴上间隔固定设置有活塞固定座(8)，并沿活塞固定座(8)上分别设置有做功活塞(3)、压缩气体活塞(4)，二者均为弧形、沿轴向断开、形成对称的弧形，弧形端是斜状、端面为弧形，在环形做功汽缸(1)、环形压缩气体汽缸(2)的排气口处、分别对应设置有弧形的旋转做功汽缸底(5)和旋转压缩气体汽缸底(6)，二者均为弧形、沿轴向开有缺口、形成对称的弧形，弧形端是斜状、端面为弧形。