CN1155618A - 旁通压气旋转活塞中心凸控式发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带旁通压气机构的，用中心凸轮控制的旋转活塞式发动机。由转子轴、正时机构，配气装置，点火系总成，缸盖、缸体、转子等组成。在缸体前还装有正时传动机构、配气装置和旁通进压气机构，凸轮装在缸盖上并置于转子中部适当位置。本发明可以较小的体积获得较大的排量。润滑、密封、冷却完善、结构简单，缸体加工方便，彻底解决了转子类发动机的“线接触”问题。可广泛地应用于目前往复式、旋转式汽、柴油发动机领域。

Description

旁通压气旋转活塞中心凸控式发动机

本发明属于旋转活塞式发动机技术领域，特别是涉及一种带旁通压气机构的，用中心凸轮控制的旋转活塞式发动机。

该发明是针对1987年申请，已授权的发明专利“旁通旋转压气活塞式发动机”ZL87103795.5的重大改进。由于原设计缺乏精确控制系统，密封的结构不尽合理，故在低速高扭矩状态下不能获得较理想的运行效果，工作寿命短等缺陷。而目前使用较多的往复式活塞发动机具有结构复杂，体积庞大，造价高等不足。

为解决上述问题，本发明的目的是针对上述专利申请技术的缺陷，对其结构进行重大改进，使其结构更加完善和适用。改进后的发动机与现有的往复式活塞发动机比较，具有结构简单，体积小，重量轻，造价低，输出效率高，节约燃油污染小等优点，并彻底解决了转子类发动机的“线接触”磨损无法弥补的问题。

本发明的任务是这样完成：这种发动机由旁通压气机构、燃油系点火总成、转子机总成、起动机、配气总成等系统组成。其特征是：一、旁通压气机构由进压气缸、活塞、曲柄连杆机构、正时传动机构等部件组成。燃油系点火总成分为汽油系点火总成和柴油系点火总成。转子机总成由转子、转子轴、缸体、缸盖、飞轮齿圈、配气凸轮、中心控制凸轮、滑块总成、转子密封装置等部件构成。配气总成还设有双作用座；二、旁通压气机构可侧置或垂直方向与转子机总成相连，燃油系点火总成装在旁通压气机构上，起动机装在转子机总成上。配气总成与旁通压气机构和转子机总成相连。旁通压气机构的作用是为转子机总成提供可燃气体的机构，它由进压气缸、活塞、曲柄连杆机构、正时传动机构组成。活塞与曲柄连杆机构相连并装在进压气缸内，正时传动机构的一端与曲柄连杆机构相连，另一端与转子轴相连。正时传动机构是保证旁通压气机构的进气和压气与转子总成的吸气和压气同步的机构。它采用无声链传动系统，它由转子正时链轮、无声链、曲柄正时链轮三部分组成。转子正时链轮装在转子轴上，曲柄正时链轮装在曲柄连杆机构的轴上。汽油系点火总成由分电盘和火花塞组成，即由分电盘动作、火活塞点火来实现。柴油系点火总成则由高压喷油泵及喷油器组成，即由高压喷油泵供油，由喷油器将柴油喷入压缩空气内爆发做功。转子机总成是本发明的核心，其作用是将可燃气体在转子转动过程中由滑块总成隔出的密闭燃烧室内点燃爆发，推动滑块带动转子和转子轴旋转，从而输出扭矩。转子套装在转子轴上并置于缸体内。转子上装双连套、头道密封条、二道密封条和横断密封条。转子与双连套用平键或花键连接。头道密封条、二道密封条和横断密封条装在转子两端面开的槽内。缸体外两端面设有缸盖，缸盖分为前缸盖和后缸盖。缸体由两个半径为R的半圆和两个L长度的切面构成的封闭空腔组成，切面L的长度也是滑块总成伸出的长度缸体半径R也是转子的半径，上部开有旁通压气孔d，下部开有主排气道e和辅排气道f，四周开有水道。飞轮齿圈套装在密闭的转子轴上，起动时它的齿圈与起动机的齿轮相接触，起动后则脱开。中心控制凸轮装在转子轴上并置予转子内。滑块总成的作用是在工作中隔出密闭的燃烧室，使可燃气体在该密闭的燃烧室内燃烧作功，它由中间块和两端的端面密封块、微调弹簧、弹簧座、后密封块、套、滑杆、滚轮及滚轮销、侧密封条、波形簧片、推力波形簧片、刮片等部件组成。端面密封块装在中间块上，底部设有顶起自身的推力弹簧、中间块后部的中心孔内装有微调弹簧、弹簧座，后密封块由衬套穿过自身的孔固装在中间块上。滑杆装在转子和双连套的g孔内，滑杆上装有滚轮及滚轮销。在端面密封块与中间块前端共有的槽内装有刮片，刮片的底部装有推力波形簧片。在端面密封块与中间块的侧面共有的槽内装有侧密封条，侧密封条底部装有波形簧片。配气总成由化油器，(柴油燃油系是空气滤清器)，双作用座、一端的接口接在进气盖上，另一端的接口接化油器接口，它的上面还装有气门装置，并和机油箱固接在一起。配气总成的气门装置与现有的发动机气门装置相似。固装在转子轴上的配气凸轮按转子机总成的工作要求控制气门装置启和闭。在转子两端面上设有多个凹坑状储油腔，通过转子上有关槽孔与中心储油腔接通，当转子旋转时，受中心凸轮控制的滑块总成随缸体曲面作伸缩运动时，其滑块总成外伸时，储油腔中油流通过转子上有关孔槽进入滑块总成底部、内缩时将油流压入后缸盖上设置的环状配油盘内，将油流分配到需润滑部位上后，最后汇入机油箱内，这时油流最初来源于机油箱内。它也是转子各部润滑和中心冷确的介质。在转子的外园周上开有进气道于径向槽相接，道宽略大于进气孔直径，道口深约5～10m，自该槽逆时针延伸，起点在转子机机构处于点火相位时能形成的封闭的燃烧室之处。进气道的形状可为U形，半圆形和矩形等。

本发明为柴油系时，由于燃油的改变，故有关结构需用相应的变化，汽油系总成上的分电盘变为柴油燃油系上喷油泵。还需还需增加高压供油管，活火塞换为喷油器，化油器换为空气滤清器。因为柴油机没有电火花点火系，它是压缩爆发，其它结构与汽油机基本一致。

本发明进压机可以垂直或侧置安装在转子机缸体上。进气结构也可采用类似往复活塞二冲程发动机的扫气结构。

本发明和现有技术相比具有：可以较小的体积获得较大排量；串联装配时，体积增大不多确可成倍地提高排量，本发明可用多种组合，其它气系数稳定，基本不受发动机转速的影响；怠速性能好，不会发生倒转，与原发明比增加了凸轮控制装置，控制精确无误；燃烧排气充分，排气过程继续作功，燃油效率进一步提高，污染减少，润滑、密封、冷却完善，结构简单，缸体加工方便，造价低也是该发动机的显著特点，这种发动机是目前往复式、旋转式发动机的最佳替代产品。使用领域，有可成为新一代广泛使用的发动机。

本发明有如下附图，下面结合附图详细说明。

图1是本发明汽油燃油系的主视结构示意图。

图2是图1和图7中的B-B剖视结构示意图。

图3是图2和图7中的滑块总成密封结构示意图。

图3-1是滑块总成的又一实施例密封结构图。

3-1-1为端面密封块；3-1-2为滑块密封条；3-1-3为端面密封块推力波形弹簧；3-1-4为中间块。

图4是图1、图7中缸体(16)的结构图。

图5是图1、图7中转子(14)的结构图。

图6是本发明旁通压气机构侧面放置的结构图。

图7是本发明柴油燃油系的结构示意图。

附图中：1、转子轴；2、转子正时链轮；3、无声链；4、曲槽正时链轮；5、曲柄连杆机构；6、活塞；7、进压气缸；8、配气凸轮；9、汽油燃油点火系总成；10、气门装置；11、起动机；12、飞轮齿圈；13、前缸盖；14、转子；15、后缸盖；16、缸体；17、双作用座；18、化油器；19、链轮箱；20、机油箱；21、进压气盖；22、火花塞；23、滑块总成；24、中心控制凸轮；25、双连套；26、中心储油腔；27、滚轮；28、滑杆；29、微调弹簧；30、中间块；31、端面密封块；32、后密封块；33、推力波形簧片；34、刮片；35、侧密封条；36、波形簧片；37、推力弹簧；38、侧弹簧座；39、滚轮销；40、衬套；41、连接平键；42、头道密封条；43、二道密封条；44、横断密封条；45、柴油燃油点火系总成；46、高压管；47、喷油器；48、空气滤清器。

以下是汽油系点火总成发动机的实施例。

采用图1、图2、图3、图4、图5所示方案，转子轴(1)装在前缸盖(13)后缸盖(15)链轮箱(19)的轴孔中，其上面固装转子正时链轮(2)，通过无声链(3)传动曲柄连杆机构(5)上的曲柄正时链轮(4)、传动比为1∶3即：链轮(2)转一圈，链轮(4)转3圈，曲柄连杆机构(5)轴端与汽油燃油系点火总成(9)的分电盘连接。固装在转子轴上配气凸轮(8)转动过程中启闭安装在双作用座(17)上的气门装置(10)，控制着来自化油器(18)的进气，曲柄连杆机构(5)的连杆带动活塞(6)在旁通进压气缸(7)中上下移动，活塞行程115mm，缸径为92mm，排量为转子机转动1圈为2.5升。压宿比为10∶1，进压气缸(7)安装在缸体(16)的上平面上，顶部装有进压气盖(21)，进压气盖上的孔与旁通孔d相接形成气体通道，缸体(16)中的转子(14)上装有3块滑块总成(23)，最大伸出长度为30mm，滑块总成主要由中间块(30)和嵌装在其两端的端面密封块(31)组成装配间隙为0.03～0.06mm。端面密封块(31)底部装有将自身推起的推力弹簧(37)。在滑块总成(23)前端，中间块(30)端面密封块(31)共有的槽内装有刮片(34)其底部装有推力波形簧片(33)。在滑块总成侧面中间块(30)端面块(31)共有的槽内装有侧密封条(35)其底部装有波形簧片(36)，在滑块总成(23)后部中心孔内装有微调弹簧(29)、弹簧座(38)、后密封块(32)、通过衬套(40)穿过自身上的孔固装在中间块上。在转子(14)的径向槽内滑块总成(23)的最后部，滑杆(28)上装有滚轮(27)和套装在滚轮上的滚轮销(39)。转子的直径为300mm，两端面上开有沟槽，沟槽内装有头道密封条(42)、二道密封条(43)、横断密封条(44)。另外转子(14)的两端上铸有相同形状多个储油凹坑，这些凹坑通过油道b与中心储油腔(26)接通。转子(14)的外园周上开有三条深为5毫米的进气道c，进气道c宽比旁通孔d宽约5毫米，与径向槽接通，从该径向槽逆时针延伸，起点从该径向槽中心起，旁通孔d处止断面为矩形。固装在转子(14)上的双连套(25)是用平键(41)连接，也可用花键连接。缸体(16)是整体的。厚度为45毫米，与前缸盖(13)和后缸(15)的间隙为0.20～0.23毫米，内腔曲面由两个与转子半径R的相同的半圆同两个相同长度的切面L组成。切面L的长度也是滑块伸出的度度。缸体四周设有水套，缸壁上垂直开有与进压气盖(7)上的孔相通的旁通孔d。缸壁上还设有主排气道e和辅排气道f。排气道e和f的截面宽15毫米，深10毫米。后缸盖上装有火花塞(22)。后缸盖(15)和和链轮箱(19)间装有机油箱(20)，它的上部设有双作用座(17)，双作用座的一个接口上化油器(18)的接口相连，另一接口与进压气接口相接。后缸盖(15)与固装有中心控制凸轮(24)，并置于转子(14)中心适当位置。起动机设在转子(14)的适宜位置上，通电后它的齿轮将和飞轮齿圈(12)啮合。起动后则脱开。

工作时，起动机(11)起动飞轮齿圈(12)旋转，再带动转子(14)配气凸轮(8)，转子正时链轮(2)运动，通过无声链(3)传递给曲柄正时链轮(4)旋转，再带动汽油燃油点火系总成(9)的分电盘旋转，同时曲柄连杆机构(5)旋转带动活塞(6)从进压气缸(7)的上死点向下死点移动，配气凸轮(8)逐渐顶开气门装置，随活塞(6)的移动，化油器(18)雾化后的燃油气被吸入进压气缸(7)内，到活塞(6)移到下死点时进气终了，此时，进压气缸(7)通过进压气盖(21)上的孔与缸体(16)上孔和转子(14)上的进气道接通，气门装置(10)关闭。活塞(6)向下移动则将可燃气体全部压入缸体(16)内，再进入中心控制凸轮(24)控制的由滑块总成(23)隔出的压缩室中。活塞(6)移到上死点，压气终了，旁通孔这一进气通道被旋转的转子隔断，缸体(16)中形成了封闭的燃烧室。

随后，属汽油燃油系点火总成(9)的分电盘上白金动作，火花塞(22)跳火，可燃气体燃烧膨胀，形成高温高压气体，推动滑块总成(23)并带动转子(14)及转子轴(1)旋转作功。当滑块总成转动缸体排气道开始排气。废气利用较高的压力自行排气并继续推动滑块总成(23)作功。随着滑块总成(23)的行进，被闭锁在转子(14)时气道中的残留废气从辅排气f中继续排出。至此完成一个工作循环。当转子(14)转一周时，旁通进压气缸(7)中的压气活塞(6)往复3次，缸体(16)中完成三次工作循环，即本实施例为单缸三次点火，使用的燃油为汽渍油。

在进、压、爆、排过程中，中心控制凸轮(24)始终精密地将滑块总成(23)前端贴紧缸壁上，后部通过a孔与两端面上凹坑状储油腔相接，再通过b槽与中心储油腔(26)接通，当转子(14)旋转时，受中心凸轮控制的滑块总成(23)随缸壁曲面作伸缩运动，其滑块外伸时中心储油腔(26)中油流通b槽a孔被吸入滑块总成底部，内缩时将油流压入后缸盖(15)上设置的环状配油盘内，将这股油流分配需润滑部位上，最后汇入机油箱(20)内。这股油流的最初来源自机油箱(20)内。它又是润滑转子，冷却转子的介质。本发明不需专门配置油泵，这一特性也是本发明的一大优点。本实施例经过实验，实践证明与构思理论相吻合。

实施例2是柴油燃油系点火总成发动机，采用图7、图2、图3、图4、图5、所示方案。本实施是以实施例1为基础，由于燃油改变，故有关结构需作相应的变化，汽油燃油系总成(9)变为柴油燃油系总成(45)，还需磁加高压管(46)，火花塞(22)换为喷油器(47)、化油器(18)换为空气滤清器(48)，柴油机没有电火花点火系。

在滑块总成(23)隔出的压缩室中，活塞(6)移到上死点，压缩终了，进气道被旋转的转子(14)隔断，缸体(16)中形成封闭的燃烧室。随后，柴油燃油点火系(45)上的喷油泵动作，将燃油经过高压管(46)喷油器(47)喷入燃烧室与缸内的高温压缩空气混合，形成可燃混合气，在高温高压的作用下自燃，形成高温高压气体推动滑块总成(23)，带动转子(14)及转子轴(1)作功、排气，第二个滑块总成(23)又进入此循环。实施例3，图6是旁通进压气机构侧置放置的主视结构示意图。它采用的是往复活塞式二冲程发动机的扫气进气结构。但也可采用往复活塞式四冲程发动机的气门装置配气。

Claims (6)

1、一种旁通压气旋转活塞中心凸控式发动机，它由旁通压气机构，燃油系点火总成、转子机总成，起动机，配气总成等系统组成，其特征是：

(1)旁通压气机构由进压气缸、活塞、曲柄连杆机构、正时传动机构等部件构成，燃油系点火总成分为汽油系点火总成和柴油系点火总成，转子机总成由转子、转子轴、缸体、缸盖、飞轮齿圈、配气凸轮、中心控制凸轮、转子密封装置，滑块总成等部件构成，配气总成还设有双作用座；

(2)旁通压气机构可侧置或垂直方向与转子机总成相连，燃油系点火总成装在旁通压气机构上，起动机装在转子机总配气总成与旁通压气机构和转子机总成相连。

2、根据权利要求1所述的旁通压气旋转活塞中心凸控式发协机，其特征是缸体由两个半径为R的半园和两个长度为L的切面构成的封闭空腔组成，上面开有旁通压气孔d、下部开有主排气道和辅排气道f。

3、根据权利要求1所述的旁通压气旋转活塞中心凸控式发动机，其特征是转子上装有双连套，头道密封条、二道密封条和横断密封条，转子与双连套用平键或花键连接。

4、根据权利要求1所述的旁通压气旋转活塞中心凸控式发动机，其特征是滑块总成由中间块和两端的端面密封块、推力弹簧、微调弹簧、弹簧座、后密封块、衬套、滑杆、滚轮及滚轮销、侧密封条、波形簧片、推力波形簧片、刮片等部件组成，端面密封块装在中间块上，底部设有顶起自身的推力弹簧、微调弹簧、弹簧座装在中间块后部的中心孔内，后密封块由衬套穿过自身的孔固装在中间块上。

5、根据权利要求1所述的旁通压气旋转活塞中心凸控式发动机，其特征是正时传动机构为无声链传动系统，它由转子正时链轮、无声链、曲柄正时链轮三部分组成。

6、根据权利要求1、5所述的旁通压气旋转活塞中心凸控式发动机，其特征是旁通压气机构的进气结构采用类似往复活塞二冲程发动机的扫气进气结构。

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