CN107514309A - 一种用于发动机的往复式转子活塞 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于发动机的往复式转子活塞，该往复式转子活塞设置在气缸中。往复式转子活塞包含转轴、第一转子以及第二转子；转轴为外壁设有轮齿的圆柱形齿轮；第一转子为外壁设有轮齿的圆柱形齿轮，第一转子与转轴啮合；第二转子为椭圆环形，其内侧的侧壁上设有轮齿，第一转子外侧的轮齿与第二转子内侧的轮齿啮合。往复式转子活塞还包含两个活塞环，活塞环分别设置在气缸中第二转子的两端与对应方向的气缸首端或末端之间。活塞环垂直于气缸侧壁并与气缸壁之间密闭，活塞环在转动的第二转子的驱动下在气缸内做往复运动。本发明提供的用于发动机的往复式转子活塞，结合了转子发动机和往复式发动机的优点，使两种发动机实现有机的结合。

Description

一种用于发动机的往复式转子活塞

技术领域

本发明涉及一种发动机活塞，具体地，涉及一种用于发动机的往复式转子活塞。

背景技术

转子发动机（Wankel Engine、Rotary Engine）采用三角转子1旋转运动来控制压缩和排放，与传统的往复活塞式发动机的直线运动迥然不同。一般发动机是往复运动式发动机，工作时活塞在气缸里做往复直线运动，为了把活塞的直线运动转化为旋转运动，必须使用曲柄滑块机构。转子发动机则不同，它直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。与往复式发动机相比，转子发动机取消了无用的直线运动，因而同样功率的转子发动机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，具有较大优势。

往复式发动机和转子发动机都依靠空气燃料混合气燃烧产生的膨胀压力以获得转动力，两种发动机的机构差异在于使用膨胀压力的方式。在往复式发动机中，产生在活塞顶部表面的膨胀压力向下推动活塞，机械力被传给连杆，带动曲轴转动。对于转子发动机，膨胀压力作用在转子的侧面，从而将三角形转子的三个面之一推向偏心轴的中心。这一运动在两个分力的力作用下进行。一个是指向输出轴中心的向心力，另一个是使输出轴转动的切线力。

转子发动机的运动特点是：三角转子1的中心绕输出轴中心公转的同时，三角转子1本身又绕其中心自转。在三角转子1转动时，以三角转子1中心为中心的内齿圈与以输出轴中心为中心的齿轮啮合，齿轮固定在缸体上不转动，内齿圈与齿轮的齿数之比为3：2。上述运动关系使得三角转子1顶点的运动轨迹（即气缸壁的形状）似“8”字形。三角转子1把气缸分成三个独立空间，三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气，三角转子1自转一周，发动机点火做功三次。由于以上运动关系，输出轴的转速是转子自转速度的3倍，这与往复运动式发动机的活塞与曲轴1：1的运动关系完全不同。参见图1所示。

转子发动机的转子每旋转一圈就作功三次，与一般的四冲程发动机每旋转两圈才作功一次相比，具有高马力容积比（发动机容积较小就能输出较多动力）的优点。但与此同时，转子发动机也具有缺点，比如油耗高，污染重。由于没有往复式发动机的高压缩比，使得燃烧不能够很充分，与往复式发动机有着很大的差距。另外还存在磨损严重，零部件寿命短的问题。由于三角转子发动机的相邻容腔间只有一个径向密封片，径向密封片与缸体始终是线接触，并且径向密封片上与缸体接触的位置始终在变化，因此三个燃烧室非完全隔离（密封），径向密封片磨损快。发动机使用一段时间之后容易因为油封材料磨损而造成漏气问题，大幅增加油耗与污染。其独特的机械结构也造成这类发动机较难维修。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于发动机的活塞，具有转子活塞的优点同时又能克服转子活塞的缺点。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于发动机的往复式转子活塞，其中，所述的往复式转子活塞设置在气缸中；所述的往复式转子活塞包含转轴、第一转子以及第二转子；所述的转轴为外壁设有轮齿的圆柱形齿轮；所述的第一转子为外壁设有轮齿的圆柱形齿轮，所述的第一转子与转轴啮合；所述的第二转子为椭圆环形，其内侧的侧壁上设有轮齿，第一转子外侧的轮齿与第二转子内侧的轮齿啮合。

上述的用于发动机的往复式转子活塞，其中，所述的转轴围绕固定的中心进行转动，转轴带动第一转子再带动第二转子。转轴可以设置成由外向内穿过气缸的中心，在气缸外部外接动力，优选地可以通过转轴串联多个气缸。每个气缸中的转子可以形成特定的夹角，机油联通到椭圆环形区域。

上述的用于发动机的往复式转子活塞，其中，所述的往复式转子活塞还包含两个活塞环，所述的活塞环分别设置在气缸中第二转子的两端与对应方向的气缸首端或末端之间。

上述的用于发动机的往复式转子活塞，其中，所述的活塞环垂直于气缸侧壁并与气缸壁之间密闭，所述的活塞环在转动的第二转子的驱动下在气缸内做往复运动。第二转子为椭圆环形，椭圆的长轴比短轴长，椭圆在运动中长轴短轴的方位变换就会推动活塞环做往复式位移。活塞环设置在汽缸内部中间偏两端处，可以向气缸两端运动进行压缩。

上述的用于发动机的往复式转子活塞，其中，所述的气缸，其两端均设有燃油门和气门。所述的气缸与其内部的活塞环相对于转轴的中心对称。

上述的用于发动机的往复式转子活塞，其中，所述的气缸，其两端的内侧与气缸侧壁之间分别设有凸出的活塞环止点。优选地，活塞环止点是环绕气缸侧壁设置的截面为矩形的框棱。

本发明提供的用于发动机的往复式转子活塞具有以下优点：

该装置是利用椭圆形的长轴比短轴长，椭圆在运动中长轴短轴的方位变换就会推动活塞做往复式位移的原理设计的，往复式转子活塞往复式的做功过程压缩完全，能够克服传统转子发动机的高能耗、高磨损、高污染等缺点，对以后用酒精氢气等清洁能源也有重大意义。转子发动机有着能耗大、燃烧不充分污染大、对汽缸壁磨损大等问题，能耗大主要是发动机的压缩不完全导致，污染大主要是燃烧不完全带来的，对汽缸壁的磨损大是转子的8字形运动轨迹造成的，这些问题在采用本发明的往复式转子活塞的发动机上均能够得到解决。

附图说明

图1为现有的三角转子发动机的结构示意图。

图2为本发明的用于发动机的往复式转子活塞的结构示意图。

图3为本发明的用于发动机的往复式转子活塞的运动示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。

如图2所示，本发明提供的用于发动机的往复式转子活塞，该往复式转子活塞设置在气缸2中。

往复式转子活塞包含转轴3、第一转子4以及第二转子5；转轴3为外壁设有轮齿的圆柱形齿轮；第一转子4为外壁设有轮齿的圆柱形齿轮，第一转子4与转轴3啮合；第二转子5为椭圆环形，其内侧的侧壁上设有轮齿，第一转子4外侧的轮齿与第二转子5内侧的轮齿啮合。

转轴3围绕固定的中心进行转动，转轴3带动第一转子4再带动第二转子5。

往复式转子活塞还包含两个活塞环6，活塞环6分别设置在气缸2中第二转子5的两端与对应方向的气缸2首端或末端之间。

活塞环6垂直于气缸2侧壁并与气缸2壁之间密闭，活塞环6在转动的第二转子5的驱动下在气缸2内做往复运动。参见图3所示，图中箭头为各部件运动方向。

气缸2两端均设有燃油门7和气门8。气缸2与其内部的活塞环6相对于转轴3的中心对称。气缸2两端的内侧与气缸2侧壁之间分别设有凸出的活塞环止点9。

下面结合实施例对本发明提供的用于发动机的往复式转子活塞做更进一步描述。

实施例1

一种用于发动机的往复式转子活塞，该往复式转子活塞设置在气缸2中。

往复式转子活塞包含转轴3、第一转子4以及第二转子5；转轴3为外壁设有轮齿的圆柱形齿轮；第一转子4为外壁设有轮齿的圆柱形齿轮，第一转子4与转轴3啮合；第二转子5为椭圆环形，其内侧的侧壁上设有轮齿，第一转子4外侧的轮齿与第二转子5内侧的轮齿啮合。

转轴3围绕固定的中心进行转动，转轴3带动第一转子4再带动第二转子5。转轴3可以设置成由外向内穿过气缸2的中心，在气缸2外部外接动力，优选地可以通过转轴3串联多个气缸2。每个气缸2中的转子可以形成特定的夹角，机油联通到椭圆环形区域。

往复式转子活塞还包含两个活塞环6，活塞环6分别设置在气缸2中第二转子5的两端与对应方向的气缸2首端或末端之间。

活塞环6垂直于气缸2侧壁并与气缸2壁之间密闭，活塞环6在转动的第二转子5的驱动下在气缸2内做往复运动。第二转子5为椭圆环形，椭圆的长轴比短轴长，椭圆在运动中长轴短轴的方位变换就会推动活塞环6做往复式位移。活塞环6设置在汽缸内部中间偏两端处，可以向气缸2两端运动进行压缩。参见图2所示。

气缸2两端均设有燃油门7和气门8。气缸2与其内部的活塞环6相对于转轴3的中心对称。气缸2两端的内侧与气缸2侧壁之间分别设有凸出的活塞环止点9。优选地，活塞环止点9是环绕气缸2侧壁设置的截面为矩形的框棱。

本发明提供的用于发动机的往复式转子活塞，具有转子发动机的大功率、可利用多能源等优点，又结合了往复式发动机的往复式压缩做功避免了以前环形做功的大能耗、高磨损、燃烧不完全造成的污染大等问题，结合了转子发动机和往复式发动机的优点使两种发动机实现有机的结合。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种用于发动机的往复式转子活塞，其特征在于，所述的往复式转子活塞设置在气缸中；

所述的往复式转子活塞包含转轴、第一转子以及第二转子；

所述的转轴为外壁设有轮齿的圆柱形齿轮；所述的第一转子为外壁设有轮齿的圆柱形齿轮，所述的第一转子与转轴啮合；所述的第二转子为椭圆环形，其内侧的侧壁上设有轮齿，第一转子外侧的轮齿与第二转子内侧的轮齿啮合。

2.如权利要求1所述的用于发动机的往复式转子活塞，其特征在于，所述的转轴围绕固定的中心进行转动，转轴带动第一转子再带动第二转子。

3.如权利要求1所述的用于发动机的往复式转子活塞，其特征在于，所述的往复式转子活塞还包含两个活塞环，所述的活塞环分别设置在气缸中第二转子的两端与对应方向的气缸首端或末端之间。

4.如权利要求3所述的用于发动机的往复式转子活塞，其特征在于，所述的活塞环垂直于气缸侧壁并与气缸壁之间密闭，所述的活塞环在转动的第二转子的驱动下在气缸内做往复运动。

5.如权利要求4所述的用于发动机的往复式转子活塞，其特征在于，所述的气缸，其两端均设有燃油门和气门。

6.如权利要求5所述的用于发动机的往复式转子活塞，其特征在于，所述的气缸，其两端的内侧与气缸侧壁之间设有凸出的活塞环止点。