CN106917673A - 一种轮式内燃发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轮式内燃发动机，包括混合汽压缩室、传动轮和壳体；所述混合汽压缩室的一端设有向其内部送入混合汽的入口，所述混合汽压缩室的另一端设有将其内部压缩后的混合汽排出的出口，并且所述出口连通所述壳体的内部，在所述出口内设有将压缩的混合汽点燃的火花塞；所述传动轮通过转轴可旋转的处于所述壳体内，在所述传动轮上设有用于混合汽体点燃后爆炸做功的空腔，所述空腔内设有使混合汽体爆炸后集中在其一侧做功来实现所述传动轮旋转并通过转轴转输出扭矩的消除机构。本发明的有益效果是：一方面，其始终朝着一个方向旋转做功，爆炸膨胀功率达到最大化；另外一方面，尺寸较小，重量较轻，并且震动和噪声较低，具有非常大的发展优势。

Description

一种轮式内燃发动机

技术领域

本发明涉及内燃机领域，具体涉及一种轮式内燃发动机。

背景技术

现有的发动机大多数是往复运动式，即工作时活塞在气缸内做往复直线运动，该往复运动式发动机存在如下的缺陷：

1、为了把活塞的直线运动转化为旋转运动，必须设置曲柄连杆机构、配汽结构、正时齿带、凸轮轴以及摇臂等部件，导致发动机体积和重量较大，其制造成本也较高；

2、活塞往复运动多次才做功一次，浪费了大量的燃烧膨胀功率；

3、活塞运动做功本身形成一个往复的震动源，运行噪音较大；

4、往复运动式发动机的摇臂、连杆等机械部件工作时处于高负荷运转的状态，其可靠性和耐久性较差。

发明内容

综上所述，为了克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种轮式内燃发动机。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种轮式内燃发动机，包括混合汽压缩室、传动轮和壳体；所述混合汽压缩室的一端设有向其内部送入混合汽的入口，所述混合汽压缩室的另一端设有将其内部压缩后的混合汽排出的出口，并且所述出口连通所述壳体的内部，在所述出口内设有将压缩的混合汽点燃的火花塞；

所述传动轮通过转轴可旋转的处于所述壳体内，在所述传动轮上设有用于混合汽体点燃后爆炸做功的空腔，所述空腔内设有使混合汽体爆炸后集中在其一侧做功来实现所述传动轮旋转并通过转轴转输出扭矩的消除机构。

本发明的有益效果是：该轮式内燃发动机，通过高压缩比的混合汽体在传动轮上的空腔内燃烧爆炸做功，直接将爆炸膨胀力转化为传动轮的驱动扭矩，与传统的往复运动式发动机相比，一方面，其始终朝着一个方向旋转做功，爆炸膨胀功率达到最大化；另外一方面，其取消了无用的直线运动，无需曲柄连杆机构等机械部件，传动轮始终朝着一个方向连续旋转做功，因而在同样功率的前提下，该轮式内燃发动机尺寸较小，重量较轻，并且震动和噪声较低，具有非常大的发展优势。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述入口或所述出口内设有将其开关的阀门；所述转轴的一端穿过所述壳体并朝所述混合汽压缩室的方向延伸，在所述转轴上设有通过转动顶压对应的阀门来开关所述入口或所述出口的两个凸轮，所述凸轮分别处于所述转轴上且对应所述入口的位置处和对应所述出口的位置处，并且两个所述凸轮交替的开关所述入口和所述出口。

采用上述进一步方案的有益效果是：实现向混合汽压缩室内输入混合汽以及将压缩后的混合汽输出。

进一步，所述混合汽压缩室内设有用于压缩混合汽的活塞，所述转轴通过曲柄机构连接所述活塞并带动活塞做往复运动来压缩所述混合汽压缩室内的混合汽。

采用上述进一步方案的有益效果是：实现对混合汽压缩室内混合汽的压缩。

进一步，所述空腔处于所述传动轮上的一侧，并且所述空腔为将所述传动轮轴向贯穿的方形结构的通孔；

所述消除机构为具有两个相对斜面的契形结构，并且所述消除机构处于所述空腔内的一侧，其具有尖部的一端朝所述空腔的对侧延伸；所述传动轮上且对应所述消除机构的底部两侧分别设有与所述空腔连通的排气导槽，所述壳体上设有与所述排气槽相对应的且用于排出所述空腔内废气的排气孔。

采用上述进一步方案的有益效果是：消除机构为具有两个相对斜面的契形结构，混合汽体爆炸后通两个斜面对消除机构做功，由于两个斜面相对设置，从而混合汽体爆炸后在消除机构上的做功可以抵消掉，使混合汽体爆炸后集中在空腔的一侧即消除机构的对侧做功，并驱动传动轮旋转并通过转轴转输出扭矩。

进一步，所述空腔处于所述传动轮上的一侧，并且所述空腔为将所述传动轮轴向贯穿的扇面结构的通孔；

所述消除机构为与所述空腔相匹配的扇面结构，其具有圆弧面的一端朝所述空腔的对侧延伸；所述传动轮上且对应所述消除机构的底部两侧分别设有与所述空腔连通的排气导槽，所述壳体上设有与所述排气槽相对应的且用于排出所述空腔内废气的排气孔。

采用上述进一步方案的有益效果是：消除机构为扇面结构，其两侧同样为两个相对的斜面，混合汽体爆炸后在消除机构上的做功同样可以抵消掉，另外，由于空腔为与消除机构相匹配的扇面结构，混合汽体爆炸后在空腔的一侧即消除机构的对侧做功的力臂更长，相比其他结构的消除机构而言对传动轮能产生较大的扭矩，最终输出功率也大。

进一步，所述壳体内的底部设有装放润滑油的油腔，所述传动轮的两侧均侧设有与所述壳体密封的密封圈。

采用上述进一步方案的有益效果是：油腔可以及时对传动轮润滑或者降温；密封圈可以保证传动轮上腔体的密封性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图(箭头表示燃油混合汽的进气方向)；

图2为实施例一中传动轮的主视图；

图3为图2的左视图；

图4为俯(仰)视图；

图5为空腔与消除机构的三维示意图；

图6为实施例二中传动轮的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、混合汽压缩室，2、传动轮，3、壳体，4、入口，5、出口，6、火花塞，7、转轴，8、空腔，9、消除机构，10、排气导槽，11、排气孔，12、阀门，13、凸轮，14、活塞，15、曲柄机构，16、油腔，17、密封圈。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例一

如图1所示，一种轮式内燃发动机，包括混合汽压缩室1、传动轮2和壳体3；所述混合汽压缩室1的一端设有向其内部送入混合汽的入口4，所述混合汽压缩室1的另一端设有将其内部压缩后的混合汽排出的出口5，并且所述出口5连通所述壳体1的内部，所述入口4或所述出口5内设有将其开关的阀门12。所述转轴7的一端穿过所述壳体3并朝所述混合汽压缩室1的方向延伸，在所述转轴7上设有通过转动顶压对应的阀门12来开关所述入口4或所述出口5的两个凸轮13，所述凸轮13分别处于所述转轴7上且对应所述入口4的位置处和对应所述出口5的位置处，并且两个所述凸轮13交替的开关所述入口4和所述出口5。所述混合汽压缩室1内设有用于压缩混合汽的活塞14，所述转轴7通过曲柄机构15连接所述活塞14并带动活塞14做往复运动来压缩所述混合汽压缩室1内的混合汽。所述传动轮2通过转轴7可旋转的处于所述壳体3内，在点火后，启动马达会带动转轴7转动，并依次发生如下的动作：

(1)随着转轴7的转动，其带动入口4处的凸轮13转动顶压入口阀门12，将入口4打开，并通过曲柄机构15带动活塞14做直线运动，从而将燃油混合汽从入口4吸入到混合汽压缩室1内；与此同时，转轴7同时带动出口5处的凸轮13转动放松对出口阀门12的顶压，出口阀门12在其弹簧的作用下复位从而关闭出口5；

(2)随着转轴7的继续转动，入口4处的凸轮13继续转动会放松对入口阀门12的顶压，将入口4关闭，并且出口5处的凸轮13转动顶压出口阀门12，将出口5打开；与此同时，转轴7通过曲柄机构15带动活塞14做反方向的直线运动，从而压缩混合汽压缩室1内的混合汽，将压缩后的混合汽从出口5输出，至此，完成一个周期的燃油混合汽压缩；

(3)转轴7继续转动，入口4又重新打开、出口5又重新关闭再次吸入新的燃油混合汽进行压缩，开始下一个燃油混合汽压缩周期，最终实现从出口5不断输出压缩后的混合汽。

所述壳体3内的底部设有装放润滑油的油腔16，在传动轮2旋转的过程中，当其旋转到油腔16位置时，油腔16内的润滑油粘附在传动轮2的表面，对传动轮2润滑、降温。所述传动轮2两侧均设有密封圈17，密封圈17隔绝传动轮腔体2内的腔体8与油腔16，从而保证腔体8的密封性，以提高混合汽油在腔体8内爆炸的膨胀功率。在所述出口5内设有将压缩的混合汽点燃的火花塞6，在所述传动轮2上设有用于混合汽体点燃后爆炸做功的空腔8，所述空腔8处于所述传动轮2上的一侧，并且所述空腔8为将所述传动轮2轴向贯穿的方形结构的通孔。所述空腔8内设有使混合汽体爆炸后集中在其一侧做功来实现所述传动轮2旋转并通过转轴7转输出扭矩的消除机构9，具体如下：

如图2-5所示，所述消除机构9为具有两个相对斜面的契形结构，并且所述消除机构9处于所述空腔8内的一侧，其具有尖部的一端朝所述空腔8的对侧延伸。消除机构9为具有两个相对斜面的契形结构，混合汽体爆炸后通两个斜面对消除机构9做功，由于两个斜面相对设置，从而混合汽体爆炸后在消除机构9上的做功可以抵消掉，使混合汽体爆炸后集中在空腔8的一侧即消除机构9的对侧做功，并驱动传动轮2旋转并通过转轴7转输出扭矩。

所述传动轮2上且对应所述消除机构9的底部两侧分别设有与所述空腔8连通的排气导槽10，所述壳体1上设有与所述排气槽10相对应的且用于排出所述空腔8内废气的排气孔11。混合汽体爆炸在空腔8内做功最开始的时候，排气导槽10并未与排气孔11对齐，即空腔8在壳体3的作用下为密闭状态，随着混合汽体爆炸在空腔8内做功后，会驱动传动轮2旋转，与此同时排气槽10也会随之旋转，待混合汽体爆炸结束后排气槽10通过一定角度的旋转刚好与排气孔11对齐，此时通过排气槽10和排气孔11将空腔8内的废气排出，为下一次混合汽体的爆炸做功做准备。

下面介绍该轮式内燃发动机一个完整的工作过程：

首先，燃油混合汽通过入口4进入到混合汽压缩室1内，再通过活塞14将其压缩后经出口5点燃进入传动轮2的空腔8内，并于空腔8内爆炸做功。由于在空腔8内设有契形结构的消除机构9，混合汽体爆炸后在消除机构9上的做功通过其两个相对的斜面可以抵消掉，做功主要集中在空腔8的一侧即消除机构9的对侧(ABCD平面)，因此就可以驱动传动轮2旋转并通过转轴7转输出扭矩。另外，由于燃油混合汽被点燃后是分层燃烧由近及远的，且做功平面(ABCD平面)离点火点最近，燃烧膨胀汽体先推动做功平面(ABCD平面)向前运动产生对传动轮2的旋转力做功。传动轮2旋转产生位移，使得空腔8内的排气槽10通过一定角度的旋转刚好与排气孔11对齐连通，此时通过排气槽10和排气孔11将空腔8内的废气排出，空腔8内靠近消除机构9的一侧迅速减压，燃烧膨胀力继续推动做功平面(ABCD平面)做功，空腔8内再进入新的压缩的混合汽体，再被点燃的爆炸开始下一次的做功。如此不断重复，传动轮2没旋转一周做功一次，便可以通过转轴7连续的输出扭矩。

与传统的往复运动式发动机相比，该轮式内燃发动机中的气缸、活塞只起提供高压缩比燃油混合汽的作用，其本身不参与燃烧膨胀做功，能耗较少。由于空腔8内得到高压缩比的燃油混合汽，使得燃油混合汽燃烧完全，降低废气的排放，有利于环保。按照相同的原理，在传动轮2上可以均匀设置多个空腔8，在每一个空腔8内分别设置一个消除机构9，以此来增加最终的输出动力。

实施例二

如图6所示，将空腔8设计为将传动轮2轴向贯穿的扇面结构的通孔，消除机构9设计为与空腔8相匹配的扇面结构，其具有圆弧面的一端朝所述空腔8的对侧延伸，其余结构与实施例一相同。

消除机构9为扇面结构，其两侧同样为两个相对的斜面，混合汽体爆炸后在消除机构9上的做功同样可以抵消掉。另外，由于空腔8为与消除机构9相匹配的扇面结构，混合汽体爆炸后在空腔8的一侧即消除机构9的对侧做功的力臂(力臂为图3中的OF，其中F为CG的中点；实施例一中的力臂为OE，根据直角三角形定理可知OF＞OE)更长，相比其他结构的消除机构(如实施例一中的契形结构)而言对传动轮2能产生较大的扭矩，最终输出功率也大。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种轮式内燃发动机，其特征在于，包括混合汽压缩室(1)、传动轮(2)和壳体(3)；所述混合汽压缩室(1)的一端设有向其内部送入混合汽的入口(4)，所述混合汽压缩室(1)的另一端设有将其内部压缩后的混合汽排出的出口(5)，并且所述出口(5)连通所述壳体(1)的内部，在所述出口(5)内设有将压缩的混合汽点燃的火花塞(6)；

所述传动轮(2)通过转轴(7)可旋转的处于所述壳体(3)内，在所述传动轮(2)上设有用于混合汽体点燃后爆炸做功的空腔(8)，所述空腔(8)内设有使混合汽体爆炸后集中在其一侧做功来实现所述传动轮(2)旋转并通过转轴(7)转输出扭矩的消除机构(9)。

2.根据权利要求1所述的轮式内燃发动机，其特征在于，所述入口(4)或所述出口(5)内设有将其开关的阀门(12)；所述转轴(7)的一端穿过所述壳体(3)并朝所述混合汽压缩室(1)的方向延伸，在所述转轴(7)上设有通过转动顶压对应的阀门(12)来开关所述入口(4)或所述出口(5)的两个凸轮(13)，所述凸轮(13)分别处于所述转轴(7)上且对应所述入口(4)的位置处和对应所述出口(5)的位置处，并且两个所述凸轮(13)交替的开关所述入口(4)和所述出口(5)。

3.根据权利要求1或2所述的轮式内燃发动机，其特征在于，所述混合汽压缩室(1)内设有用于压缩混合汽的活塞(14)，所述转轴(7)通过曲柄机构(15)连接所述活塞(14)并带动活塞(14)做往复运动来压缩所述混合汽压缩室(1)内的混合汽。

4.根据权利要求3所述的轮式内燃发动机，其特征在于，所述空腔(8)处于所述传动轮(2)上的一侧，并且所述空腔(8)为将所述传动轮(2)轴向贯穿的方形结构的通孔；

所述消除机构(9)为具有两个相对斜面的契形结构，并且所述消除机构(9)处于所述空腔(8)内的一侧，其具有尖部的一端朝所述空腔(8)的对侧延伸；所述传动轮(2)上且对应所述消除机构(9)的底部两侧分别设有与所述空腔(8)连通的排气导槽(10)，所述壳体(1)上设有与所述排气槽(10)相对应的且用于排出所述空腔(8)内废气的排气孔(11)。

5.根据权利要求1或2所述的轮式内燃发动机，其特征在于，所述空腔(8)处于所述传动轮(2)上的一侧，并且所述空腔(8)为将所述传动轮(2)轴向贯穿的扇面结构的通孔；

所述消除机构(9)为与所述空腔(8)相匹配的扇面结构，其具有圆弧面的一端朝所述空腔(8)的对侧延伸；所述传动轮(2)上且对应所述消除机构(9)的底部两侧分别设有与所述空腔(8)连通的排气导槽(10)，所述壳体(1)上设有与所述排气槽(10)相对应的且用于排出所述空腔(8)内废气的排气孔(11)。

6.根据权利要求3或5所述的轮式内燃发动机，其特征在于，所述壳体(3)内的底部设有装放润滑油的油腔(16)，所述传动轮(2)的两侧设有与所述壳体(3)密封的密封圈(17)。