CN103883392A - 一种转子活塞及其发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转子活塞及其发动机，该转子活塞包括纵截面为三角形的活塞本体，活塞本体的中部固定有相互啮合套接的大、小行星齿轮，小行星齿轮内穿接有曲轴，活塞本体的三个角向外延伸形成的突出端，突出端的左、右两侧形成压缩槽和燃烧槽。本发明的有益效果为：本发明提供的转子发动机活塞具有高效、环保、节能的特点，解决马自达无法突破的瓶颈技术，实现低耗油、低污染、低排放、低温度、低噪音等诸多高科技的指标，有效提高了活塞的耐磨强度高，有效减少了活塞与缸壁的摩擦系数，同时提高了发动机的工作性能，降低了油耗，延长了活塞的使用寿命，减少了发动机的废气排放，节能环保。

Description

一种转子活塞及其发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种转子活塞及其发动机。

背景技术

活塞是发动机的心脏，活塞品质的好坏直接影响到整台发动机的性能，目前国际上最先进的转子发动机是日本的马自达转子发动机，该发动机的活塞外表面一般没有特别处理，被业内人士赞为世界上最先进的双转子发动机，它体积小，结构紧凑、重量减轻、动力更强，代表了汽车工业的辉煌。但是这种发动机的欧四标准不达标，温度高、噪声大，活塞表面与缸壁的摩擦面积又比较大，长时间工作后，活塞可能会出现磨损，甚至是咬缸，影响发动机的工作性能，增加了油耗和废气的排放量等技术缺陷，所以该发动机内的活塞已成为该技术的瓶颈，所以2012年6月22日，该发动机内的活塞装置在日本广岛宇品的马自达工厂下线，由此这种发动机缺少了心脏，既而停止了自己的心跳，这标志着RX系列所引领的“汽车转子时代”最终成为绝唱。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的一种转子活塞及其发动机，以解决现有技术中存在的上述缺陷。

为达到上述目的，本发明公开了一种转子活塞，包括纵截面为三角形的活塞本体，活塞本体的中部固定有相互啮合套接的大、小行星齿轮，小行星齿轮内穿接有曲轴，其特征在于，活塞本体的三个角向外延伸形成的突出端，相邻突出端之间的夹角为120°，突出端的左、右两侧形成压缩槽和燃烧槽。

本技术方案中，转子活塞的设计类似于鱼头形，增大了气缸与活塞本体之间的燃料填充量，在定向爆炸力学的作用下，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。具体使用时，该转子活塞在曲轴带动小行星齿轮和大行星齿轮的作用下，驱动转子活塞转动，转子活塞在吸气作功状态下，功耗降到作功的1/2，达到最省力的目的，当转子活塞在压缩工作过程中，增加功耗1/3，使压缩气体最密集，体积最小的状态；当转子活塞点火爆发时，大、小行星齿轮在180度的水平线上时，小行星齿轮的距离运行在增力杠杆力学一倍时，使转子活塞的作功增加了一倍，加大的输出力距，提高了发动机的输出马力，达到高效节能环保的目的。

进一步的，燃烧槽的深度大于压缩槽。本技术方案中，燃烧槽的深度大于压缩槽，增大了气缸与活塞本体之间的燃料填充量，从而在使燃料在转动的过程中充分燃烧，降低二氧化碳的排放。

进一步的，突出端的端面上固定有密封环。本技术方案中，密封环的作用主要用于封闭转子活塞与气缸内壁之间的空腔，防止在摩擦工作时漏气，延长了使用寿命，另外通过油泵向气缸内壁涂抹润滑油，密封环可以将润滑油均匀涂于气缸内壁上，以减少气缸壁与转子活塞的摩擦阻力，起到润滑作用，有效减少了活塞与缸壁的摩擦系数，同时提高了发动机的工作性能，降低了油耗，延长了活塞的使用寿命。

优选的，突出端的端面为圆弧面。本技术方案中，突出端的端面为圆弧面，可以与气缸内壁更加贴合，在转动过程中，减少了摩擦，若端面含有棱角，在转动过程中，有可能造成转子活塞与气缸壁之间碰撞，造成转子活塞损坏，所以该设计具有很强的实用性。

为解决现有技术中存在的缺陷，本发明还公开了一种应用上述转子活塞的发动机，包括转子活塞和气缸，气缸一侧壁上开有进气口和出气口，气缸的另一侧固定有火花塞；转子活塞放置在气缸内，且转子活塞与气缸内壁之间的空腔内填充燃料。

本技术方案中，发动机运用本发明设计的转子活塞具有结构简单，实用性强的的特点，结构不减少，工艺简单，节省了人力、财力、物力，减少了生产环境的污染，克服了现有技术中存在的温度高、噪声大，活塞表面与缸壁的摩擦面积又比较大，长时间工作后，活塞可能会出现磨损，甚至是咬缸，影响发动机的工作性能，增加了油耗和废气的排放量等技术缺陷。具体使用时，该转子活塞在曲轴带动小行星齿轮和大行星齿轮的作用下，驱动转子活塞转动，转子活塞在吸气作功状态下，功耗降到作功的1/2，达到最省力的目的，当转子活塞在压缩工作过程中，增加功耗1/3，使压缩气体最密集，体积最小的状态；当转子活塞点火爆发时，大、小行星齿轮在180度的水平线上时，小行星齿轮的距离运行在增力杠杆力学一倍时，使转子活塞的作功增加了一倍，加大的输出力距，提高了发动机的输出马力，达到高效节能环保的目的。

进一步的，突出端的端面与气缸内壁之间留有空隙，且密封环与气缸内壁接触连接。本技术方案中，密封环的作用主要用于封闭转子活塞与气缸内壁之间的空腔，防止在摩擦工作时漏气，延长了使用寿命，另外通过油泵向气缸内壁涂抹润滑油，密封环可以将润滑油均匀涂于气缸内壁上，以减少气缸壁与转子活塞的摩擦阻力，起到润滑作用，有效减少了活塞与缸壁的摩擦系数，同时提高了发动机的工作性能，降低了油耗，延长了活塞的使用寿命。

进一步的，该发动机还包括底座，气缸固定在底座上方。本技术方案中，底座的设计主要用于对发动机底部的固定，保证了发动机的正常使用，安全、可靠，可实施性强。

本发明的有益效果为：本发明提供的转子发动机活塞具有高效、环保、节能的特点，解决马自达无法突破的瓶颈技术，实现低耗油、低污染、低排放、低温度、低噪音等诸多高科技的指标，有效提高了活塞的耐磨强度高，有效减少了活塞与缸壁的摩擦系数，同时提高了发动机的工作性能，降低了油耗，延长了活塞的使用寿命，减少了发动机的废气排放，节能环保，给使用者和生产厂家带来了很大的经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种转子活塞及其发动机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种转子活塞及其发动机的使用状态参考图一；

图3为本发明实施例提供的一种转子活塞及其发动机的使用状态参考图二；

图4为本发明实施例提供的一种转子活塞及其发动机的使用状态参考图三。

图中，

1、活塞本体；2、行星齿轮；3、曲轴；4、突出端；5、压缩槽；6、燃烧槽；7、密封环；8、气缸；9、进气口；10、出气口；11、火花塞；12、燃料；13、底座。

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1-4所示，本发明提供的一种转子活塞，包括纵截面为三角形的活塞本体1，活塞本体的中部固定有相互啮合套接的大、小行星齿轮2，小行星齿轮内穿接有曲轴3，其特征在于，活塞本体的三个角向外延伸形成的突出端4，相邻突出端之间的夹角为120°，突出端的左、右两侧形成压缩槽5和燃烧槽6。

进一步的，燃烧槽的深度大于压缩槽。

进一步的，突出端的端面上固定有密封环7。

优选的，突出端的端面为圆弧面。

上述技术方案中，活塞本体通过大、小行星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。

实施例2，如图1-4所示，为解决现有技术中存在的缺陷，本发明还公开了一种应用上述转子活塞的发动机，包括转子活塞和气缸8，气缸一侧壁上开有进气口9和出气口10，气缸的另一侧固定有火花塞11；转子活塞放置在气缸内，且转子活塞与气缸内壁之间的空腔内填充燃料12。

进一步的，突出端的端面与气缸内壁之间留有空隙，且密封环与气缸内壁接触连接。

进一步的，该发动机还包括底座13，气缸固定在底座上方。

上述实施例中，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，

本发明提供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。相比现有的转子发动机，通过突出端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。

本发明采用了机械杠杆力学原理，根据发动机点火作功顺序所需要力的大小，自动调整杠杆的力矩，使发动机的转子活塞作功时力矩最大，吸燃料时作功最小，压缩燃料时，节省1/2的力矩。另外本发明还公开了转子活塞及其发动机在转子活塞燃烧室的定向爆炸学和冲击波力学，旋涡燃烧热力学、燃爆动力学等综合学科集一体的边缘领域中的高科技技术。当一种高效、环保、节能的转子发动机活塞在点火时的定向角度的爆发力与转子活塞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、噪声大和排放超标的瓶颈技术。使用方便，操作简单，实现低耗油、低污染、低排放、低温度、低噪音等诸多高科技的指标，有效提高了活塞的耐磨强度高，有效减少了活塞与缸壁的摩擦系数，同时提高了发动机的工作性能，降低了油耗，延长了活塞的使用寿命，减少了发动机的废气排放，节能环保。

在实际使用时，本发明提供的一种转子活塞及其发动机可以带来如下经济效益：

（1）对于建造年生产500万台的发动机生产企业来讲，传统的发动机技术需要钢材50亿吨，按每吨价格3750元计算，即需要187500亿元人民币。

（2）对于建造年生产500万台的转子发动机生产企业来讲，每台发动机节省了80%，即50亿吨钢材节省了40亿吨钢材，10亿吨钢材就可以满足生产需要，节省了150000亿。

（3）若炼每吨钢材需要1000度电，则50亿吨钢材，即需要50000亿度电，若每度电费用0.58元，即节省资金29000亿人民币。

（4）若每度电的排碳量大约是0.96Kg，50000亿度电，总排碳量则为48000亿Kg，与现有技术中提供的发动机相比，排碳亮降低，解决了pM2.5的污染问题，为国家节能减排做出不可估量的社会效益和经济效益。

（5）每台汽车的转子发动机每年按3万公里行驶计算，则每台车运行十年，行驶量为30万公里，每百公里10公升油，每百公里节油30%，即每百公里节省了3公升油，每公里节省0.03公升油，那30万公里节省9000公升油。每公升油8元计算，一台车十年节省72000元人民币。500万台车十年节省3600亿元人民币。

如图1所示，该图表示了本发明在使用时的吸气状态的示意图，如图2和3所示，该图表示了本发明在使用时的点燃加热状态的示意图，同时伴随着压缩，如图4所示，该图表示了本发明在使用时的排气状态的示意图，由上述技术方案和图1-4所示，本发明提供的一种转子活塞和发动机完全是一个新型发明创新理念，是当今世界往复式发动机和转子发动机的换代的绿色环保高科技产品。由上述描述中，该产品带来了巨大的经济收益，且本发明有效提高了活塞的耐磨强度高，有效减少了活塞与缸壁的摩擦系数，同时提高了发动机的工作性能，降低了油耗，延长了活塞的使用寿命，减少了发动机的废气排放，节能环保。

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 (7)

1.一种转子活塞，包括纵截面为三角形的活塞本体（1），活塞本体的中部固定有相互啮合套接的大、小行星齿轮（2），小行星齿轮内穿接有曲轴（3），其特征在于，活塞本体的三个角向外延伸形成的突出端（4），相邻突出端之间的夹角为120°，突出端的左、右两侧形成压缩槽（5）和燃烧槽（6）。

2.根据权利要求1所述的转子活塞，其特征在于，燃烧槽的深度大于压缩槽。

3.根据权利要求1所述的转子活塞，其特征在于，突出端的端面上固定有密封环（7）。

4.根据权利要求1所述的转子活塞，其特征在于，突出端的端面为圆弧面。

5.一种应用权利要求1所述转子活塞的发动机，其特征在于，包括权利要求1所述的转子活塞和气缸（8），气缸一侧壁上开有进气口（9）和出气口（10），气缸的另一侧固定有火花塞（11）；转子活塞放置在气缸内，且转子活塞与气缸内壁之间的空腔内填充燃料（12）。

6.根据权利要求5所述的发动机，其特征在于，突出端的端面与气缸内壁之间留有空隙，且密封环与气缸内壁接触连接。

7.根据权利要求5所述的发动机，其特征在于，该发动机还包括底座（13），气缸固定在底座上方。

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