CN107461263A - 一种可变排量旋转活塞发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可变排量旋转活塞发动机，包括中心轴，中心轴上固定有若干旋转轮，旋转轮的轮面上设置有两个活塞，旋转轮的外沿对称设置有两个缸筒，旋转轮的外沿还对称设置有两个隔离阀套，且两个缸筒和两个隔离阀套与旋转轮的轮面组合形成气缸，隔离阀套中设有隔离阀芯，两个缸筒的端部分别设有一个排气口，每个隔离阀套上均设有燃烧室，且每个隔离阀套上的燃烧室与距离此隔离阀套较近的排气口分布在此隔离阀套的两侧，燃烧室上设置有进气门、火花塞孔和进油口，进气门上连接有压缩气体存储装置，气体通过另外机构压缩后转移到燃烧室，火花塞孔中设有火花塞，进油口中设置有喷油嘴。本发明排量能够根据工况进行实时调整，油耗大大降低。

Description

一种可变排量旋转活塞发动机
技术领域
本发明涉及发动机领域，具体涉及一种可变排量旋转活塞发动机。
背景技术
传统发动机排量不可变，所以发动机在不需要大功率输出时油耗仍然很高，另外传统的曲轴连杆发动机在需要缸多或功率很大时受到部件加工制作困难的限制，制作困难，成本较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可变排量旋转活塞发动机，以解决现有技术的问题，本发明排量能够根据工况进行实时调整，油耗大大降低。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可变排量旋转活塞发动机，包括中心轴，中心轴上固定有若干旋转轮，旋转轮的轮面上设置有两个活塞，且两个活塞以旋转轮的中心为对称中心，呈中心对称设置，旋转轮的外沿对称设置有两个缸筒，旋转轮的外沿还对称设置有两个隔离阀套，且两个缸筒和两个隔离阀套与旋转轮的轮面组合形成气缸，隔离阀套中设有隔离阀芯，两个缸筒的端部分别设有一个排气口，且两个排气口以旋转轮的中心为对称中心，呈中心对称设置，每个隔离阀套上均设有燃烧室，且每个隔离阀套上的燃烧室与距离此隔离阀套较近的排气口分布在此隔离阀套的两侧，燃烧室上设置有进气门、火花塞孔和进油口，进气门上连接有压缩气体存储装置，火花塞孔中设有火花塞，进油口中设置有喷油嘴。
进一步地，所述的活塞上设有一个圆形的排气面和一个倾斜的做功面，隔离阀芯下部设有与做功面配合的斜面。
进一步地，旋转轮的两侧均设有密封槽，密封槽中依次设有波纹弹性圈和缸筒密封圈，缸筒和隔离阀套的边沿设有与缸筒密封圈配合进行密封的挡板。
进一步地，隔离阀芯上设有与隔离阀套配合进行密封的阀芯密封圈。
进一步地，隔离阀芯上还设有使其底部与旋转轮的轮面配合进行密封的U型密封圈。
进一步地，活塞上设有使其与气缸内表面配合进行密封的活塞密封圈。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明发动机排量是个范围，发动机自动根据工况实时调整，所以节油是很明显的，本发动机的结构对缸数几乎没有限制，旋转轮可以像串冰糖葫芦一样串在中心轴上，功率也可以做的很大，同时本发动机可以设计膨胀比大一些，所以效率高一点。另外本发动机是旋转活塞发动机，气体膨胀做功的力始终和力臂垂直，输出轴得到的力矩更均匀，发动机转动更平稳。本发动机的绝热压缩空气过程由另外的机构完成，然后把压缩过的气体转移到发动机缸内，需要多少排量就转移多少压缩空气，同时给相应的油量，气缸只完成点火爆炸做功。
进一步地，本发明的密封全是面密封，隔离阀芯的运动、进气门的开启和关闭实现也不复杂，排气机构很简单，做功完成自然排气。
附图说明
图1是本发明的整体装配图；
图2是本发明的爆炸图；
图3是本发明的隔离阀示意图；
图4是本发明的活塞和隔离阀配合图；
图5是本发明的旋转轮及活塞爆炸图；
图6是本发明的旋转轮及活塞装配图；
图7是本发明的缸筒结构示意图；
图8是本发明的波纹弹性圈结构示意图；
图9是本发明的隔离阀套结构示意图；
图10是本发明的隔离阀结构示意图。
其中：1、中心轴；2、缸筒；3、旋转轮；4、隔离阀套；5、活塞；6、隔离阀芯；7、波纹弹性圈；8、缸筒密封圈；9、阀芯密封圈；10、U型密封圈；11、活塞密封圈；12、排气口；13、进气门；14、火花塞孔；15、进油口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
如图1至图10所示，一种可变排量旋转活塞发动机，包括中心轴1，中心轴1上固定有若干旋转轮3，旋转轮3的轮面上设置有两个活塞5，且两个活塞5以旋转轮3的中心为对称中心，呈中心对称设置，旋转轮3的外沿对称设置有两个缸筒2，旋转轮3的外沿还对称设置有两个隔离阀套4，且两个缸筒2和两个隔离阀套4与旋转轮3的轮面组合形成气缸，隔离阀套4中设有隔离阀芯6，所述的活塞5上设有一个圆形的排气面和一个倾斜的做功面，隔离阀芯6下部设有与做功面配合的斜面，两个缸筒2的端部分别设有一个排气口12，且两个排气口12以旋转轮3的中心为对称中心，呈中心对称设置，每个隔离阀套4上均设有燃烧室，且每个隔离阀套4上的燃烧室与距离此隔离阀套4较近的排气口12分布在此隔离阀套4的两侧，燃烧室上设置有进气门13、火花塞孔14和进油口15，进气门13上连接有压缩气体存储装置，火花塞孔14中设有火花塞，进油口15中设置有喷油嘴。
旋转轮3的两侧均设有密封槽，密封槽中依次设有波纹弹性圈7和缸筒密封圈8，缸筒2和隔离阀套4的边沿设有与缸筒密封圈8配合进行密封的挡板；隔离阀芯6上设有与隔离阀套4配合进行密封的阀芯密封圈9，隔离阀芯6上还设有使其底部与旋转轮3的轮面配合进行密封的U型密封圈10；活塞5上设有使其与气缸内表面配合进行密封的活塞密封圈11。
对本发明的各个部件进行分别说明如下：
活塞5如图4所示：活塞5的柱体柱面为密封面，用传统活塞密封圈11密封，活塞5的一个端面为斜面，隔离阀芯6运动到最下部时隔离阀芯6下部的斜面和活塞5的斜面吻合，活塞5转动时，燃烧室容积从零开始增加，所以这个斜面也叫做功面，活塞5的另一面为圆形平面叫排气面，活塞5固定在旋转轮3上，通过旋转轮3传递力矩到中心轴1。
旋转轮3如图4所示，有两个作用，1、连接活塞5和中心轴1，两活塞对中心轴1作用一力偶，力的方向始终和力臂垂直，发动机转动很平稳。2、有3个密封面，两个侧面密封面——即旋转轮3的两侧被缸筒2和隔离阀套4边沿的挡板夹住，两个侧面密封面上有环形槽，环形槽内有波纹性圈7，再压一缸筒密封圈8，还有一个密封面是旋转轮3的轮面，此环状密封面和隔离阀芯6底部密封，在隔离阀芯6底部有密封槽，密封槽里有弹性条，U型密封圈10压到弹性条上。
缸筒2如图7所示，包括两个弧形筒体，和两个隔离阀套4组成一环状气缸，此气缸分为两个缸，但活塞5在一个缸做完功再到另一个缸做功，活塞5上设有使其与气缸内表面配合进行密封的活塞密封圈11。
隔离阀套4和隔离阀芯6分别如图9和图10所示，二者共同组成隔离阀，隔离阀芯6在隔离阀套4里做径向运动，隔离阀芯6为圆柱状，下部有一斜面，与活塞5上的斜面配合，当活塞5靠近隔离阀芯6时，隔离阀芯6向上运动，活塞5通过时隔离阀芯6向下运动，这时隔离阀芯6下部斜面紧贴活塞5斜面向下运动，隔离阀芯6到底部与旋转轮的轮面接触时，进气门13打开，隔离阀芯6斜面和活塞5斜面之间是燃烧腔体，燃烧腔体的体积从零开始增大，压缩气体通过进气门13进入燃烧腔体，达到所需排量时关闭进气门13，通过火花塞和喷油嘴进行点火爆炸，气体对活塞5做功，活塞顺时针转动。隔离阀芯6有两个密封部分，一个是隔离阀芯6上部密封，由于是圆柱状，采用阀芯密封圈9进行密封，密封缸与大气之间。另一个是密封缸内做功部与排气部，采用U型密封圈10，U型密封圈10的底部与旋转轮3的轮面进行密封，U型密封圈10宽大于旋转轮3的轮面宽度，这样密封效果更好，隔离阀芯6可以通过中心轴1上设置双凸轮机构来控制，活塞5转动到隔离阀芯6时，隔离阀芯6自动开启，实现活塞从一个缸转到另一个缸，活塞5刚经过隔离阀芯6时，隔离阀芯6则下落与活塞5的斜面配合。
进气门13如图9所示，其与一压缩气体存储装置相连，进气门13开闭时间的长短决定压缩空气的进气量，这就是可变排量。进气门13要求开启迅速，开闭时间控制准确，同时开门流通面积大，以免有节流现象，造成压力损失，控制开闭时间采用电子控制，同时控制喷油嘴的给油量，压缩气体的压缩方式可以有多种选择，在不同功率的发动机可以有不同的选择。
排气口12如图7所示，在缸筒末端上开一孔，处于常开状态。当活塞5通过排气口12时，气缸内废气通过排气口12自然排出，另一活塞5转到此缸时会有第二次强制排气。第一次是自然排气，第二次是另一活塞做功面做功时在排气面顺便排气。
下面对本发明的使用过程做详细描述：
1、进气过程：隔离阀芯6运动到与旋转轮3的轮面形成密封时，活塞5继续转动，燃烧腔体容积从零开始增加，这时进气门13打开，随着燃烧腔体容积增加，压缩气体转移到燃烧腔体的空气也增加。进气门13要尽可能大，进气要通畅。否则会有节流现象，损失压力。进气门13采用电子控制，随时按所需调整进气量。
2、做功过程：当进气量达到所需数量时，同时按照进气量计算喷油量并喷油，关闭进气门13，点火爆炸，气体对活塞5做功。做功有两个过程，首先气体在爆炸过程中，气体温度压力都在增加，体积也在增加，气体对活塞5做功。爆炸完成后，气体绝热膨胀继续对活塞5做功，活塞5转过排气口12时，自然排气，做功完毕。
3、排气过程：当活塞5转动过排气口12时，气缸不再密闭，废气自然排出。
4、活塞5靠近隔离阀芯6时，隔离阀芯6打开，活塞5刚过隔离阀芯6时隔离阀芯6紧贴活塞5向下运动，如此循环，两个活塞在两个缸里交替连续做功，气体对活塞在一周里有90％的时间在做功，只有活塞穿过隔离阀芯6的一小段时间不做功，效率较高。
本发明的发动机是由压气机构完成气体压缩并储存，始终有富余量，再按照需要量转移到气缸，气体爆炸吸热升温升压膨胀对活塞做功，爆炸完毕气体绝热膨胀继续做功，做功完毕活塞转过排气口，废气自然排出。
将本发明的发动机和传统活塞式发动机以及涡轮轴发动机进行对比，如表1所示。
表1本发明发动机和传统活塞式发动机以及涡轮轴发动机对比表
本发明的发动机由于排量可变，用在功率多变情况下很省油。比如汽车，在街道上跑排量可以达到1.6L，爬坡或高速行驶时可以达到3.0L，另外由于是旋转活塞，发动机能自平衡，振动会很小。

Claims (6)

1.一种可变排量旋转活塞发动机，其特征在于，包括中心轴(1)，中心轴(1)上固定有若干旋转轮(3)，旋转轮(3)的轮面上设置有两个活塞(5)，且两个活塞(5)以旋转轮(3)的中心为对称中心，呈中心对称设置，旋转轮(3)的外沿对称设置有两个缸筒(2)，旋转轮(3)的外沿还对称设置有两个隔离阀套(4)，且两个缸筒(2)和两个隔离阀套(4)与旋转轮(3)的轮面组合形成气缸，隔离阀套(4)中设有隔离阀芯(6)，两个缸筒(2)的端部分别设有一个排气口(12)，且两个排气口(12)以旋转轮(3)的中心为对称中心，呈中心对称设置，每个隔离阀套(4)上均设有燃烧室，且每个隔离阀套(4)上的燃烧室与距离此隔离阀套(4)较近的排气口(12)分布在此隔离阀套(4)的两侧，燃烧室上设置有进气门(13)、火花塞孔(14)和进油口(15)，进气门(13)上连接有压缩气体存储装置，火花塞孔(14)中设有火花塞，进油口(15)中设置有喷油嘴。
2.根据权利要求1所述的一种可变排量旋转活塞发动机，其特征在于，所述的活塞(5)上设有一个圆形的排气面和一个倾斜的做功面，隔离阀芯(6)下部设有与做功面配合的斜面。
3.根据权利要求1所述的一种可变排量旋转活塞发动机，其特征在于，旋转轮(3)的两侧均设有密封槽，密封槽中依次设有波纹弹性圈(7)和缸筒密封圈(8)，缸筒(2)和隔离阀套(4)的边沿设有与缸筒密封圈(8)配合进行密封的挡板。
4.根据权利要求1所述的一种可变排量旋转活塞发动机，其特征在于，隔离阀芯(6)上设有与隔离阀套(4)配合进行密封的阀芯密封圈(9)。
5.根据权利要求4所述的一种可变排量旋转活塞发动机，其特征在于，隔离阀芯(6)上还设有使其底部与旋转轮(3)的轮面配合进行密封的U型密封圈(10)。
6.根据权利要求1所述的一种可变排量旋转活塞发动机，其特征在于，活塞(5)上设有使其与气缸内表面配合进行密封的活塞密封圈(11)。
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