CN1106891A - 回转式内燃机 - Google Patents

Abstract

一种回转式内燃机，由三只同型回转式压缩机构 成，主轴贯穿压缩机中心，两侧压缩机中的第一为压 缩混合气，第三压缩机为压缩纯空气，置于中间的第 二压缩机为动力机，第一压缩机压缩混合气至第二压 缩机；第二压缩机点燃混合气产生动力；第三压缩机 再次压缩纯空气并供应至第二压缩机助其再燃烧，两 侧压缩机借助管道与气刀配合导入气体，其具有二次 燃烧装置，所排废气干净，动力大，各机件为圆柱体 形，制造容易，噪音小，振动力小。

Description

本发明是有关于一种回转式内燃机，特别是有关于一种能二次燃烧的内燃机装置，并能在不使用燃料时成为压缩机的回转式内燃机。

本发明人曾取得一项美国专利4552107，其为一种双并联式的内燃机装置，对于当前日益提高的环保要求却无法达到，此种内燃机燃烧装置在结构虽为首创，但是还有些其他缺点，如体积庞大，在运转中各机件相互间的接触面积小，气密功能差，且无二次的再次燃烧的装置，未能充分应用油气燃烧不完全，经排气后，会造成空气的污染，影响卫生，长久使用则产生环保问题，所以此种形式的机械，目前已多不采用，本发明人便针对此种形式机械的结构及功效的不足，再加以研究改良，经过不断实验与试制，终于创设出本发明，其能充分地解决上述的数种问题。

请参阅图26与图27所示关于习知产品的说明，如图26所示为已有技术的回转式压缩机，其主要机件有压缩杆024，偏心体014，外壳010，压缩杆024和外壳010为同轴心，偏心体014与外壳010的内壁相接触，两者形成气缸室061;当其转动时，压缩杆024两侧的气缸室体积发生变化，右侧变大，左侧变小，产生吸力及压力的效果;图27为两只切半的压缩机，左半图为压缩机工作压缩混合气，右半图功能为产生动力。两压缩机是以中心线000作成对称的图形;当压缩杆024依箭头方向转动至左半图位置时，混合气被压缩成高压气体061′，压缩比约为10∶1。其情形有如活塞引擎的活塞压缩气体至上死点的情形，若将此图以中心线000对称影射成右图，并保持同一转动方向，则可形成动力气缸;在右半图中062′为高压气体（准备点火），010-1为外壳，025为动力杆（即压缩杆），015为偏心体。下面的说明将介绍如何将气缸室061的高压气体移转至气缸室062，准备供以点火燃烧。

本发明的主要目的在于提供一种回转式内燃机，使其为一种具有二次燃烧的内燃机，充分燃烧已注入的混合气、能源，让能源能完全发挥功效，且机件能分别依实际需要由不同的材质制成，节省资源，用其所长，利用三组并排的回转式压缩机组合设置于一外壳体中，在第一组压缩机注入混合气后，压缩后经内管道与气刀的配合，将油气灌入于第二组由能耐高温高压材质制成的压缩机中经短暂的压缩即爆炸，同时第三组压缩机亦以一时间差，导入有纯空气经预压后也经内管道与气刀的配合，再将空气灌入于第二组压缩机中，使原有的油气再次燃烧，而三组压缩机中以一具有先后排列不同角度的三压缩杆去带动各别压缩机的动作。

本发明的另一目的在于提供一种回转式内燃机，使其利用以上的装置，能充分燃烧，以免发生空气污染，兼顾及环保的要求，不产生废气及有害的物质，间接的保护众人的健康。

本发明的又一目的在于提供一种回转式内燃机，使其以上述结构装置方式组合构成的内燃机体积小，重量轻，制造简单，维护容易，所输出的功率亦比习知产品更佳，机件的耐用性也相对提高，更增加乘坐的舒适性。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

一种回转式内燃烧机，包括冷却、润滑、电路、燃料、密闭、平衡等构件系统，其特征在于：

内燃机是由三只构造相同的空气压缩机所组成，其中置于两侧的压缩机其一压缩机为压缩混合气，另一压缩机为压缩纯空气，而置于中间的压缩机为可产生动力及排出废气的动力机，每一压缩机主要各含有三个主要机件，包括压缩杆及其中的动力杆、偏心体、外壳，各圆柱体形的偏心体壁凿设有导体座支撑导体，当转动时，导体在导体座内可保持自由转动若干正逆角度并与压缩杆作往复运动动作，在两侧偏心体内端各附有固定的气刀，转动时，气刀在刀沟中切割管道，执行定时供应高压气体至动力缸的工作，机壳内凿有支撑气刀的两刀沟及两独立对称形状的作为压缩缸与动力缸通道的管道，此亦为气体转换至动力缸的必要结构设计，主轴将三压缩杆固定成一列，若从轴端视之三轴排列成Y字体型，整个机体中含有两转动轴心，主轴与外壳共用一内燃机的正轴心，转动时，轴端与内壁摩擦力极小，偏心轴使用偏心轴心，转动时，各偏心体运转自如，互不干涉。

本发明的目的还可由以下技术方案进一步实现。

前述的内燃机，其中将整体视为一单缸内燃机，因其具有一动力缸，若将两个以上的单缸内燃机连结为一起则成为多缸内燃机，其动力杆排列成相等角度，如两杆180度，三杆120度，多缸内燃机的动力分配较平均，稳定度较高。

前述的内燃机，其中所述的气刀能变更气刀刀面缺口，并能提高气体压力，将所述燃料系统中的火花塞以喷油嘴代替成为喷射引擎。

本发明还可由以下技术方案进一步改进，使其具有新的结构或功能。

前述的内燃机，将所述的压缩纯空气的压缩机即第三C压缩机去除，成为两缸内燃机。

前述的内燃机，其中将所述的燃料系统关闭，成为压缩空气的纯空气压缩机。

本发明与已有技术相比具有明显的优点与积极效果。由以上技术方案及容后所述实施例可知，因其具有上述改进的结构设计，因而与现有技术相比，本发明具有下述的特点、优点及积极效果：

1、其具有二次燃烧装置，可充分燃烧，使能源完全发挥功效而节省能源。

2、所有机件除压缩杆外，皆为圆柱体形设计，体积小，重量轻，制造容易，维护方便，声音小，为静音，振动力小，工作稳定，机件的耐用性相对提高，亦增加了乘坐的舒适性，更具有实用性。

3、因为二次空气装置，能完全充分燃烧，不产生废气与有害物质，使其所排放的废气品质较高，可避免空气污染，满足环保要求。

4、动力燃烧角度大于180度，其介于180-360度之间，所产生输出的动力功率较大。

综上所述，本发明克服了已有技术的缺陷，不仅构造的改良设计新颖，更可增大其输出功率及工作的稳定性，达到了预期的目的与功效，实为一具有新颖性、创造性与实用性的新设计。

本发明的具体结构由以下实施例及附图详细给出。

图1是本发明的正视图，其为由轴端视之的状态;

图2是本发明的侧视剖面图;

图3是本发明图2中D-D剖面的剖视图，显示A压缩机的状态;

图4为本发明图2中E-E剖面的剖视图，显示B压缩机的状态;

图5为本发明图2中F-F剖面的剖视图，显示C压缩机的状态;

图6至图9为本发明的正视图，显示本发明运转动作的流程;

图10至图13为本发明的俯视图，也显示出本发明运转动作的流程，同时图10相对于图6的状态，图11相对于图7的状态，图12相对于图8的状态，图13相对于图9的状态，成为一个动作的循环过程。

图14为本发明图15中的部分局部放大图，显示出刀沟与气刀的情形;

图15为本发明中压缩缸部分内的立体图;

图16为本发明中含有外壳、主轴、偏心体时的立体图;

图17为本发明图16中外壳切半，使右半部旋转90度时的立体图;

图18至图20为本发明图17中部分局部放大立体图;

图21至图25为本发明循环的基本动作图;

图26至图27为习知产品的基本动作图。

以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的回转式内燃机的具体技术内容、结构、特征及功效，详细说明如后。

首先以图21至图25本发明的一种回转式内燃机的基本循环动作图来说明本发明的动作：

此为内燃机运转时的基本简单线形，说明如何将压缩缸内的高压气体压入动力缸供其点火产生动力，请参阅图21、图22所示，图21左半图为压缩缸61，右半图为动力缸62，使两缸重叠成为同一圆心;在两缸间连以一气体管道28，可选最短距离，使其气体相通，并将压缩缸61的压缩杆34及动力缸62的动力杆35加以固定。当其依箭头方向转动时，该压缩杆34将一压缩缸61内的高压气体经由管道28压入右侧动力缸62内。若在偏心体14的周边加装气刀37，预留若干角度缺口，转动时，以气刀37切割管道28，使管道28作开启及关闭的动作，而使气体执行供应或停止的动作。该缺口的宽窄设计可控制缸内气体压力的高低，亦等于控制压缩比。当内燃机转动，经图22位置到达图23位置时，压缩缸61内的高压气体全部进入右侧的动力缸62内，同时气刀37上的缺口通过了管道28，即关闭了管道28的通路，防止了动力缸62内的气体倒流回压缩缸61。当压缩杆34继续转动少许角度，即点火燃烧气体，产生动力，转动内燃机。当到达图24位置时，此为压缩缸（第三压缩缸压缩纯空气）与动力缸的动作，其动作流程完全与前述过程相同，唯一不同的是，压缩缸63的高压气体63′即高压纯空气供入该动力缸62的时间，纯空气注入动力缸62的时间，是在点火后（燃烧中），此动作可加强燃烧动力缸62中的混合气，使其达到马力增加及静化废气的效果。请特别注意图24所示，此时压缩缸63与图21的压缩缸61体积形状及角度完全相同，两气刀37及气刀38的构造亦完全相同。由此视之，三个压缩杆34、35、36固定成可转动的Y字形角度，请再参阅图25所示，此时气刀38关闭管道29，其动作、目的及功效与图22中的气刀37及管道28完全相同，同样为了达到防止气体逆流的效果。同时动力缸62的体积及角度增大，若将动力（燃烧）角度大小与其他引擎比较，本发明大于180度，活塞引擎小于180度，温哥Wankel引擎小于120度。

以下由图1至图5来说明本发明内燃机的基本构造，该单只压缩机的基本构造如图1所示，主要零件有三件：一压缩杆21，一偏心体34′，及一外壳10所组成。该压缩杆21固定于主轴20上，主轴20与外壳10同一轴心，主轴20两端各装有轴承17（如图2所示），轴承17支撑于两侧壳盖13上的轴承座内。请参阅图2至图5所示，偏心体34′、35′、36′同为中空圆柱体，在该圆柱体上凿有一圆体座，其内装有导体24、25、26，导体中有方孔，分别套设于压缩杆21、22、23上，转动时，各导体24、25、26在偏心体34′、35′、36′上作少许角度正逆回转，同时与压缩杆21、22、23作往复运动，两端压缩机的偏心体34′、36′的外廊装有气刀37、38（如图2至图5所示），转动时，气刀37、38在刀沟内切割管道28、29，使管道28、29作开启及关闭的动作，亦使高压气体顺利定时地进入动力缸62内。

图3、图4、图5是分别由图2中三只压缩机截面线D-D、E-E、F-F引出。图3与图5的构造完全相同，壳体即外壳10上凿有进气孔。图4为动力缸的截面图，在壳体上凿有一个排气孔及装置有一火花塞71。图14是图15中圆圈部分局部放大图，表示气体由压缩缸61至动力缸62的管道28及刀沟18。图15为表示整台内燃机中的气体部分（内燃机分为机体及气体两部分，本图为取走机体部分留下气体部分），仔细观看气体部分，很容易了解其流程及动作。

图中，61及63为压缩缸，62为动力缸，27、30为进气孔，40为排气孔，18、19为刀沟，28、29为管道。

气体在机内流动方向是这样的，可分为混合气部分及纯空气部分，混合气部分：其中的混合气是由进气孔27进入压缩缸61后，经过压缩后，再经管道28，由刀沟内的气刀37控制，再进入动力缸62，然后被点燃引爆，产生动力，推进内燃机;纯空气部分：纯空气由进气孔30被吸入压缩缸63，同样的动作经过压缩后，再由管道29进入正在燃烧中的动力缸62。其目的是为助燃正在燃烧中的气体，使其达到静化废气的效果。此过程与活塞引擎涡轮增压器不同，涡轮增压器是将空气（利用废气压力转动叶片）打入进气管道内，其动作为一次压缩一次爆炸，而其供应气体时间为在点火爆炸之前。本发明气体供应时间为点火燃烧之后的二次空气结构设计，具有协助燃烧及减少振动力两大效果。图16为主轴、偏心体组、机体三者的关系位置透视立体图。图17至图20的四个图将内燃机体部分切开并移动或转动90度，以利于观察及了解其结构。图18为偏心体组切开的部分，压缩缸61、63的偏心体14、16上附有气刀37、38，动力缸62的偏心体15无气刀装置，三个偏心体14、15、16结合为一体称为偏心体组，各偏心体14、15、16共用同一轴心，各自可保持转动自如。如图17所示，装配时，两侧的偏心体14、16端及气刀37、38分别装置于两侧壳盖13内的滑沟22为图17中圆圈部分局部放大图，前者显示偏心体组的截面，偏心体的接触面有凹凸沟，凹凸沟可使其保持在凹凸沟内滑行转动稳定。后者表示刀沟18、19，其用途为支撑气刀37、38，使刀面可在刀沟内滑行并切割管道28、29，达到使气体转换，即关闭、开启至动力缸的效果。

请参阅图6至图9的正视图，为了便于了解，请同时参阅图10至图13的俯视图所示，此四图为与图6至图9相对应的俯视图，其均显示出本发明的运转动作的流程，兹说明如下：图6左半部为压缩缸61，压缩混合气;右半部为动力缸62，产生动力，图中构件由内至外分别为：压缩杆34、36，其压缩气体;动力压缩杆35，其产生动力;导体24、25、26，其密闭气体;气刀37、38，其在刀沟内切割管道;气体压缩缸61、63，其容纳高压气体;气体动力气缸62，其容纳燃烧气体;压缩缸外壳10、10-2;动力缸外壳10-1;火花塞71，其产生火花点燃气体;管道28、29，其为压缩缸61、63至动力缸62的通道。各图所示的动作如箭头正转方向，由图6顺序运动至图9，图右侧附加的小图代表未燃烧的高压气体61′、63′（左）或已爆炸的燃烧气体62′（右），高压气体63′（纯空气）与动力缸62在图8相接触，此时表示供应纯空气正开始，转至图9时表示供应纯空气动作过程完毕，压缩缸63容积空间消失。图6中混合气体被压缩成压缩缸61形状时压缩比约10∶1，为气体转换开始点，附于偏心体上的气刀37的缺口正通过管道28，使管道畅通（开启动作），混合气体开始经此管道28被压入右侧的动力缸62内，当转动至图7时，气刀37的缺口另一端再次通过管道28成关闭动作，此时压缩缸61的容积空间消失，其内的高压气体61′即高压混合气体全部进入右侧的动力缸62内，再经转动若干角度，火花塞71适时点燃混合气体，体积膨胀，产生动力推动动力压缩杆35进而转动内燃机。当再转动至图8时，压缩杆36将纯空气压缩成压缩缸63状，其形状与压缩缸61相同，此时气刀38上的缺口正通过管道29，纯空气供应开始，高压气体63′即高压纯空气开始经此管道进入动力缸62内，以协助燃烧的正在爆炸具有动力燃烧气体62′，使其燃烧得更彻底更干净。此二次燃烧装置为本发明设计的特点之一，继续再转动至图9时，气刀38的缺口通过管道29关闭管道，压缩缸63的容积空间消失，纯空气供应动作完毕，右侧动力缸62的容积因膨胀气体及二次新鲜空气的加入而增大，动力缸62内的气体燃烧过程更干净完全。再转动回到图6时，则完成了进气、压缩、爆炸、排气四个内燃机的基本动作。

实际上，本发明是由三只简单型构造几乎相同的空气压缩机所构成，两侧的压缩机其一为压缩混合气，另一为压缩纯空气，中间压缩机因具有产生动力及排除废气的功能而称为动力机，其气缸称为动力缸，动力缸因气体燃烧及产生动力而永远处于较高温度，此处可加大冷却面积的设计，又因其不负担压缩冷空气周围温度变化小，其材质寿命较长;在压缩机数量上若除去第三只压缩机（即C压缩机），则成为无二次空气的内燃机。此机型燃烧过程与活塞引擎相同。不管是由单只、双只或三只压缩机所组成的机体，皆可做为空气压缩机的用途，若再将机体分为可动组及不可动组，则可动组包括主轴组即三压缩杆、一主轴、二轴承，及偏心体组即三偏心体、二气刀、三导体，不可动组包括外壳机体及两机壳盖，机体内有管道、刀沟、进排气孔及火花塞，机壳盖内设有支撑偏心体用的滑沟，支撑轴承用的轴承座，再以转动轴心区分成两轴心，主轴组与外壳共用一中心轴心，偏心体组用偏心轴心，转动时，三偏心体各自转动的速度不同。

另外，若将偏心体上的气刀缺口设计变窄，转动时，管道因刀面缺口延缓通过而延迟打开，致使压缩缸内气压升高（压缩比约15∶1），待气体转入动力缸内，因压力变化不多，使用喷油嘴代替火花塞而喷以燃料，其效果如同鄂图引擎的喷射装置（如柴油引擎）。另本发明中能变更气刀刀面的缺口，并能提高气体压力，以喷油嘴代替火花塞而成为喷射引擎。本发明中，因下列系统为非本申请主题技术方案的范围之内，且与动作流程无直接关系，故在此并未详加说明，这些系统包括冷却、润滑、电路、燃料、密闭、平衡等传统部件结构的设计。经由以上所述，应能完全明白本发明的结构与特性，其确为一种不同于已往的全新设计。

值得指出的是，以上有关本发明的详细说明与附图，仅为清楚说明本发明的实施例，并进一步理解本发明的技术方案，而并非用来限制本发明，凡是依据本发明技术方案所做的等效变换均仍应包括在本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1、一种回转式内燃烧机，包括冷却、润滑、电路、燃料、密闭、平衡等构件系统，其特征在于：

内燃机是由三只构造相同的空气压缩机所组成，其中置于两侧的压缩机其一压缩机为压缩混合气，另一压缩机为压缩纯空气，而置于中间的压缩机为可产生动力及排出废气的动力机，每一压缩机主要各含有三个主要机件，包括压缩杆及其中的动力杆、偏心体、外壳，各圆柱体形的偏心体壁凿设有导体座支撑导体，当转动时；导体在导体座内可保持自由转动若干正逆角度并与压缩杆作往复运动动作，在两侧偏心体内端各附有固定的气刀，转动时，气刀在刀沟中切割管道，执行定时供应高压气体至动力缸的工作，机壳内凿有支撑气刀的两刀沟及两独立对称形状的作为压缩缸与动力缸通道的管道，此亦为气体转换至动力缸的必要结构设计，主轴将三压缩杆固定成一列，若从轴端视之三轴排列成Y字体型，整个机体中含有两转动轴心，主轴与外壳共用一内燃机的正轴心，转动时，轴端与内壁摩擦力极小，偏心轴使用偏心轴心，转动时，各偏心体运转自如，互不干涉。

2、根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于：其中将整体视为一单缸内燃机，因其具有一动力缸，若将两个以上的单缸内燃机连结为一起则成为多缸内燃机，其动力杆排列成相等角度，如两杆180度，三杆120度，多缸内燃机的动力分配较平均，稳定度较高。

3、根据权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于：其中所述的气刀能变更气刀刀面缺口，并能提高气体压力，将所述燃料系统中的火花塞以喷油嘴代替成为喷射引擎。

Images