CN103883391B - 一种活塞式发动机及由其组成的发动机装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活塞式发动机及由其组成的发动机装置，包括壳体、壳体内的曲轴、以及两组转子活塞，两组转子活塞对称的布置在曲轴的两端，两组转子活塞之间通过固定架隔开。所述发动机装置包括曲轴，所述曲轴通过行星齿轮连接动力输出轴，动力输出轴上固定有飞轮增力补偿装置。本发明的有益效果为：对称布置的转子活塞有效降低发动机的颤动现象，转动方向上较大体积的燃烧空间使燃烧更为充分，机械杠杆力学的结构加上有效的密封装置彻底解决了发动机温度高、噪声大和排放超标的瓶颈技术。

Description

一种活塞式发动机及由其组成的发动机装置

技术领域

本发明涉及发动机，具体涉及一种活塞式转子发动机及由其组成的发动机装置。

背景技术

现有技术中燃料发动机，分为往复式发动机和转子式发动机二大类，往复式发动机的优点在于有一百多年的发展历史，技术成熟，安全、可靠。缺点在于效率低、转换率不足50％，噪音大，排放碳量高、污染严重。转子活塞发动机优点在于体积小、材料省、重量减轻，转换效率，提高一倍，二个缸的转子发动机相当于六个缸往复式四行程发动机的稳定性和动力。但其缺点在于排放不达标、超标、温度高、噪音大、耗油量大。上述两种汽车均噪音大，耗油量大。

而且，2013年雾霾波及我国25个省份、100多个大中型城市，全国平均雾霾天数达29.9天，创52年来之最。特别是进入冬季以来，全国范围内更替出现的雾霾天气更加引人关注，雾霾治理也成为各地嗜待解决的重大问题。国际癌症研究机构(IARC)在里昂的会上，已经把大气污染确认定为致癌物，这也得到了专家的公认。其实具体详细地讲就是大气颗粒物，也就是所谓的PM2.5，是一种确认的人类致癌物。汽车尾气是PM2.5的主要来源。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的一种活塞式发动机及由其组成的发动机装置，以解决现有技术的上述不足。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种活塞式发动机，包括壳体、壳体内的曲轴、以及两组转子活塞，两组转子活塞对称的布置在曲轴的两端，两组转子活塞之间通过固定架隔开。

本技术方案中，结构更加稳定，改进了现有的单个转子活塞的结构，在气缸内设置两组转子活塞，两组转子活塞形成哑铃式的对称结构，可实现势能的相互转化，当其中一个转子活塞做功时，负载最大，此时另外一个转子活塞将储存的势能释放出来，减小了做功的转子活塞的负载，所以说两组转子活塞可以在工作时实现相互势能补偿，可以成为双胎式结构，动平衡一致性好，运行更加平稳，另外对称布置的气缸有效的降低发动机运行过程中的噪音大和颤动现象，延长了发动机的使用寿命，减少了发动机在使用过程中产生的噪音，实用性强。

优选的，固定架和壳体为一体式结构。一体式结构稳定性效果更好。

进一步的，转子活塞包括燃烧室、以及燃烧室内的曲轴和活塞本体，燃烧室的截面为椭圆形，燃烧室一侧的上部开有进气口，下部开有出气口，燃烧室另一侧的中部嵌有火花塞，活塞本体通过内齿轮与曲轴啮合连接，活塞本体的截面为各边为360度圆形，分为120度三个端面，近似于三个同方向钩形的圆盘。每个圆盘为头大尾小的圆弧形的突出端，突出端头端的圆弧内凹，整体为尾端圆弧凹向头端，头端凹向尾端的弧形。突出端的两侧与活塞本体的顶角之间形成弧状受力面，其中，转动方向侧的弧状受力面面积大于另一侧的弧状受力面面积。燃烧室的点火方向是垂直对照头端的凹槽。爆发的冲击波直接推向凹槽内。类似于渔船的风帆，单方向受力。杜绝了爆炸的反坐力。冲击功基本百分百转化为动力能。尾端较小的燃烧室空间设有向头端倾斜的弧状受力面。保证头端少量的反冲气燃料再次返回燃烧室。杜绝了向后漏气现象。头大尾小的结构使冲击力顺着头端方向推动旋转，并在燃烧室内多次旋转充分燃烧，降低二氧化碳的排放。

进一步的，突出端的中部嵌有密封环。加强密封效果，且使运行更加顺畅。

一种发动机装置，包括曲轴，所述曲轴通过行星齿轮连接动力输出轴，动力输出轴上固定有飞轮增力补偿装置。本技术方案中，改进了现有的皮带轮式传动结构为整体的一体式结构，噪音效果小，克服了现有的皮带轮影响整体美观，且当皮带轮转动疲劳时容易打滑，产生啸叫，从而导致反水轮和风扇不能正常工作，容易造成汽车发动机高温，使发动机的曲轴化瓦儿产生研轴等缺陷，本发明节省动力，较低的发动机转速即可完成较大功率的工作，噪音小，节省了工作时间和损耗，延长了发动机的使用寿命，另外本发明中在现有的齿轮固定盘的基础上，增设了环状的高密度、高比重的飞轮增力补偿装置，当发动机达到正常工作时，发动机处于正常旋转的状态下，飞轮增力补偿装置将产生旋转的势能惯性，当汽车发动机的转子活塞处于上时点做功时，转子活塞的负载最大，此时飞轮增力补偿装置将储存的势能能量释放出来，克服了转子活塞在上时点做功时的负载峰值。另外飞轮增力补偿装置的直径大于转子发动机活塞的直径，因此，飞轮增力补偿装置产生的势能大于转子活塞工作的最大负载，所以飞轮增力补偿装置将有力的为转子提供了工作能量，操作更加简单，省时省力。

进一步的，发动机远离飞轮增力补偿装置的一端连接有冷却系统，冷却系统包括水冷却器，水冷却器通过水泵带动冷却水循环，水泵通过曲轴和传动齿轮带动，水冷却器的另一侧固定有冷却风扇。本技术方案中，曲轴在运动的过程中带动水泵，水泵带动冷却水循环，另外水冷却器的另一侧通过冷却风扇扇风，使冷却效果更好，同时油泵和风扇在使用过程中无损耗，确保了风扇和油泵的正常稳定运转。

本发明的有益效果为：对称布置的转子有效降低发动机的颤动现象。转动方向上较大体积的燃烧空间使燃烧更为充分，机械杠杆力学的结构加上有效的密封装置彻底解决了发动机温度高、噪声大和排放超标的瓶颈技术。

附图说明

图1为本发明所述发动机装置的结构示意图；

图2为本发明所述转子活塞的结构示意图。

图中，

1、壳体；2、固定架；3、转子活塞；4、连接板；5、固定镙栓；6、变速箱；7、变速箱操作杆；8、动力输出轴；9、飞轮增力补偿装置；10、飞轮齿轮；11、离合器；12、行星齿轮；13、轴瓦；14、曲轴；15、油底盒；16、前端轴头；17、进水管；18、油泵齿轮；19、水泵；20、水泵齿轮；21、输出管；22、水冷却器；23、冷却风扇；24、风扇电机；25、风扇电机电源；26、起动机；27、起动机电源；28、火花塞；29、燃烧室；30、活塞本体；31、进气口；32、出气口；33、内齿轮；34、突出端；35、密封环；36、燃料。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行描述，很显然的，附图所描述的仅仅是本发明的一部分而不是全部实施例。

实施例1，如图1所示，本发明提供的一种活塞式发动机，包括壳体1、壳体1内的曲轴14、以及两组转子活塞3，两组转子活塞3对称的布置在曲轴14的两端，两组转子活塞3之间通过固定架2隔开。曲轴14两端分别通过齿轮传动结构连接动力输出轴8和机油系统以及水冷却系统。图1中3-1以及3-2为关于固定架2对称布置的两组转子活塞3，通过对称布置，在运动时对其反向的动能予以抵销，从而降低发动机的颤动现象。固定架和壳体为一体式结构。一体式结构稳定性效果更好。

进一步的，转子活塞包括燃烧室、以及燃烧室内的曲轴和活塞本体，燃烧室的截面为椭圆形，燃烧室一侧的上部开有进气口，下部开有出气口，燃烧室另一侧的中部嵌有火花塞，活塞本体通过内齿轮与曲轴啮合连接，活塞本体的截面为各边为圆弧的三角形结构，活塞本体的三个角向两侧延伸以形成突出端，突出端的两侧与活塞本体的顶角之间形成弧状受力面，其中，转动方向侧的弧状受力面面积大于另一侧的弧状受力面面积。

进一步的，突出端的中部嵌有密封环。

本发明所公开的发动机具有哑铃式双活塞结构，该结构目的在于提高发动机两转子的动能平衡和势能互补，两活塞由一个固定轴相连接，两活塞对称布置在中心轴的两侧，达到重量平衡的目的，两个活塞的工作点分别为正180度和负180度，目的是使两个活塞分别工作时达到互补的目的。另外该发明最大优势为：杠铃式双转子结构做功的输出功率与稳定性相当于传统技术中6个杠的工作效率和稳定性，由此可见，该技术耗油只有现有技术的三分之一，排放的污染物降低了60％。

实施例2，如图1所示，本发明实施例还提供了一种发动机装置，包括曲轴，所述曲轴通过行星齿轮连接动力输出轴，动力输出轴上固定有飞轮增力补偿装置。曲轴14一端通过行星齿轮12固定飞轮增力补偿装置9。所述飞轮增力补偿装置9优选为申请号为92208890.X中的蓄力补偿装置。使用该蓄力补偿装置，完成同样功率的工作，只需现有技术中一般功率的发动机即可。与此同时，也可使发动机空转转数降低1/2，约400转左右，带速节油1/2。

进一步的，发动机远离飞轮增力补偿装置的一端连接有冷却系统，冷却系统包括水冷却器，水冷却器通过水泵带动冷却水循环，水泵通过曲轴和传动齿轮带动，水冷却器的另一侧固定有冷却风扇。曲轴14远离飞轮增力补偿装置9的通过曲轴14前端轴头16的齿轮带动两套装置：冷却装置和润滑装置。冷却装置包括水泵19、冷却器以及冷却风扇，冷却器通过水泵19来完成冷却水的循环，水泵19通过油泵齿轮与前端轴头16的齿轮传动连接，因此直接由发动机的曲轴14驱动，从而保证只要发动机运转，冷却装置在同步运转。现有技术中的冷却系统均通过皮带轮传动，系统过于复杂，通过本发明简化了结构。制造和使用更为方便。润滑装置包括壳体1底部的油底盒和与前端轴头16齿轮啮合的油泵齿轮，与现有技术的润滑系统相同，在此不赘述。

如图2所示，本发明提供的转子活塞3包括燃烧室、以及燃烧室内的曲轴14和活塞本体30，燃烧室的截面为椭圆形，燃烧室一侧的上部开有进气口，下部开有出气口，燃烧室另一侧的中部嵌有火花塞，活塞本体30通过内齿轮与曲轴14啮合连接，活塞本体30的截面为各边为圆弧的三角形结构，活塞本体30的三个角向两侧延伸以形成突出端34，突出端34的两侧与活塞本体30的顶角之间形成弧状受力面，其中，转动方向侧的弧状受力面面积大于另一侧的弧状受力面面积。相比现有的转子发动机，通过突出端34及其组成的弧状受力面。从而在转动方向上，形成较大空间的燃烧室。优点有二，其一，工作时，弧状面带动燃料旋转，从而形成二次乃至多次燃烧。燃烧更为充分，尾气中污染物更少。燃烧效率更高，污染更少。其二，在受力上，转动方向上较大空间和较大面积的一端受力更大，相比现有转子发动机，传动效果显然更好。当发动机在点火时的定向角度的爆发力与转子活塞3的旋转角度呈一线时，解决了原有马自达燃烧燃爆时的直角冲击力所产生的后作力和敲缸声，使爆发力顺着转子的旋转方向顺时针做功，杜绝了因爆炸冲击波所产生的360度的爆炸方向转子的向两侧冲击，使燃烧的燃料及高温不外泄。彻底解决了发动机温度高、噪声大和排放超标等瓶颈技术。

本发明中转子发动机除上述创新点外，其余技术与现有技术相同，在此不赘述。

综上所述，本发明提供的活塞式发动机及由其组成的发动机装置，在同等功率条件下，相比活塞式发动机，其结构更简单，零部件可减少60％，体积可减小为活塞式发动机的1/3，重量是同等功率的活塞式发动机的1/5，发动机前端无裸露的连接水泵19和冷却风扇23的皮带，是一种全内置式的发动机冷却系统。结构部件少，工艺简单，易于制作，节省人力、财力、物力，减少生产环境的污染。

上述技术方案的描述仅体现了本发明的优选技术方案，而并不是无遗漏的，或者将本发明限于所公开的形式。基于本发明的实施例，任何人在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他形式的技术方案，不论其在结构或形式上作出何种变化，均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种活塞式发动机，包括壳体(1)、壳体内的曲轴(14)、以及两组转子活塞(3)，其特征在于，两组转子活塞对称的布置在曲轴的两端，两组转子活塞之间通过固定架(2)隔开；转子活塞包括燃烧室(29)、以及燃烧室内的曲轴(14)和活塞本体(30)，燃烧室的截面为椭圆形，燃烧室一侧的上部开有进气口(31)，下部开有出气口(32)，燃烧室另一侧的中部嵌有火花塞(28)，活塞本体通过内齿轮(33)与曲轴啮合连接，活塞本体的截面为各边为圆弧的三角形结构，活塞本体的三个角向两侧延伸以形成突出端(34)，突出端的两侧与活塞本体的顶角之间形成弧状受力面，其中，转动方向侧的弧状受力面面积大于另一侧的弧状受力面面积。

2.根据权利要求1所述的活塞式发动机，其特征在于，固定架和壳体为一体式结构。

3.根据权利要求1所述的活塞式发动机，其特征在于，突出端的中部嵌有密封环(35)。

4.由权利要求1-3任一项所述发动机组成的发动机装置，包括曲轴，其特征在于，所述曲轴通过行星齿轮(12)连接动力输出轴，动力输出轴上固定有飞轮增力补偿装置(9)。

5.根据权利要求4所述的发动机装置，其特征在于，发动机远离飞轮增力补偿装置的一端连接有冷却系统，冷却系统包括水冷却器(22)，水冷却器通过水泵(19)带动冷却水循环，水泵通过曲轴和传动齿轮(20)带动，水冷却器的另一侧固定有冷却风扇(23)。