CN116412025A - 一种滑片式旋转发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种滑片式旋转发动机，由气缸顶壳、主轴转子、滑片和导轨盘组成。其中，气缸顶壳与主轴转子在结构上把气缸分成吸气室和做功室。主轴转子上有燃烧室，燃烧室的两侧分别有前滑片和后滑片，每个滑片上均有横杆插入到导轨盘上的导轨凹槽中。工作时，滑片的伸缩运动受导轨凹槽的控制，当燃烧室旋转至吸气室时，后滑片将从主轴转子内伸出而前滑片缩入，于是，在后滑片运动前方的空气将被压缩至燃烧室，而在后滑片运动后方的空气被吸入气缸。而当点燃燃气后的燃烧室旋转至做功室时，前滑片将伸出而后滑片缩入，于是，前滑片将被燃气推动做功并将上一次做功的废气排出气缸。本发动机简化了内燃机结构，并降低了滑片与气缸壁摩擦。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机技术领域，尤其是涉及转子发动机技术领域。
技术背景
现有三角转子发动机虽结构简单，但缺点诸多，比如三角转子活塞本身并不能做圆周运动、燃烧不充分、气缸磨损快、密封差，等，且制造技术复杂，成本高，维修保养比较麻烦。
因此，转子发动机的技术有待于改进和提高。尤其应该简化其结构以改善工况，并降低发动机制造成本以及方便发动机的维护保养。
发明内容
本发明利用滑片与主轴转子的运动配合，使主轴转子在单向圆周运动一周的同时，完成吸气、压气、做功和排气四个冲程，并解决了滑片与缸壁之间摩擦过大的问题。
本发明提出一种滑片式旋转发动机，由气缸顶壳、主轴转子、滑片和导轨盘组成，其特征在于：所述的气缸顶壳为近似椭圆形，所述的主轴转子上有燃烧室以及位于所述燃烧室两侧的滑片凹槽，所述的滑片位于所述的滑片凹槽内，所述的导轨盘位于轴向的所述的主轴转子的两侧。
所述的气缸顶壳上有火花塞、喷油嘴以及进气口和排气口。
所述的导轨盘为定子，分为第一导轨盘和第二导轨盘，其特征为：所述的两个导轨盘分别位于所述的主轴转子轴向的两侧并互为镜像对应，该每个导轨盘上有1条以上环形导轨凹槽。
所述的滑片凹槽位于所述的主轴转子内，其特征为：该滑片凹槽开口于所述主轴转子的表面，并另有导引侧口开口于所述主轴转子的轴向两侧壁。
所述的滑片分前滑片和后滑片，其特征为：所述的前滑片和后滑片的底端各有横杆，该各自的横杆端头分别穿过各自的所述导引侧口，并分别插入各自对应的所述的导轨凹槽。
所述的主轴转子上连有主轴，所述的主轴转子在轴向侧壁上有冷却通道，该冷却通道贯穿所述的主轴转子。
优选的：所述的气缸顶壳内壁上有1个以上轴向布置的凹槽，所述的每个凹槽内有滚针。
本发明是一种新型滑片式旋转发动机，其特有的结构可以起到其特有的效果，如下：
实现二冲程做功：主轴转子在做圆周运动每旋转一周时，发动机即可同时完成吸气、压缩、做功和排气四个过程，故发动机本质是二冲程。
可选的，实现阿特金斯循环：若在发动机尺寸或外形结构上稍加改动，使发动机做功容积大于吸气容积，则可实现发动机阿特金斯循环。
可选的，提高空燃比：在发动机工作时，由于前滑片和燃烧室将先后进入做功室，故可在做功室与气缸顶壳相接的位置附近设置第二进气口及气门，作用是在前滑片已进入做功室而燃烧室未进入的时段内，因前滑片的滑动而使气缸从第二进气口吸入空气到做功室，之后，燃烧室再进入做功室做功。这样就提高了发动机空燃比并使燃烧更充分。
燃烧效率高：燃烧室的形状可以任意设计，使燃料在喷射后能聚集于燃烧室的局部空间，这样利于点火和火焰传播，提高燃烧效率。
燃烧充分：发动机做功行程长，燃烧充分，排放好。
适用于多种燃料，允许压燃或点燃。
减小摩擦及保证气密性：由于横杆与导轨凹槽之间的摩擦面积小，而且摩擦地点在气缸外，所以，很容易用润滑油对摩擦副进行充分润滑，从而减小气缸内滑片与气缸顶壳内壁的摩擦。同时，导轨凹槽作为滑片的运动导轨，能控制滑片的位置及运动，可使气缸内滑片与汽缸顶壳内表面严密接触，从而保证发动机的气密性。
利用冷却通道，可实现对发动机的充分散热。
零件少，可靠性高，成本低。
震动小：主轴转子对称性好，故发动机振动极小。
附图说明：
图1：本发明的结构示意图。
图2：导轨盘和导轨凹槽。
图3：滑片与导轨凹槽。
图4：主轴转子。
图5：气缸顶壳。
图6：弧形滑片。
图7：ABCD标志点示意图(非发动机结构)
图8：滑片与燃烧室为一体的独立部件
图9：实施方案二及方案三的弧形导引侧口示意图
附图标记
气缸顶壳1、主轴转子2、前滑片3、后滑片4、第一导轨盘5、第二导轨盘6、导轨凹槽7、横杆8、导引侧口9、吸气室10，压气室11，做功室12，排气室13，排气口14、进气口15、喷油嘴16、火花塞17、滑片凹槽18、冷却通道19、燃烧室20、主轴21。
具体实施方式
需要指出：这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。具体的，“前”、“后”指的是发动机旋转方向上的运动前方和运动后方。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本发明的一些方面相一致的装置或方法的例子。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
本发明的主要结构可参照图1、2、3、4、5。一种滑片式旋转发动机包括：参见图1：气缸顶壳1、主轴转子2、前滑片3、后滑片4、吸气室10、压气室11、做功室12、排气室13、排气口14、进气口15、喷油嘴16、火花塞17、滑片凹槽18、燃烧室20、主轴21。参见图2、图3：第一导轨盘5、第二导轨盘6、导轨凹槽7、横杆8。参见图4：导引侧口9、滑片凹槽18、冷却通道19、燃烧室20、主轴21。参见图5：气缸顶壳1、排气口14、进气口15、喷油嘴16、火花塞17。
燃烧室、滑片的结构特征：参见图1，主轴转子2上有2个燃烧室，每个燃烧室2各有前滑片3和后滑片4并在构造上相互成轴心对称。
为解说而设标志A、B、C、D，参见图7，主轴转子有两处与气缸顶壳相贴的面，每处相贴的面在相互分离处各有两条边界分别标志为气缸顶壳1上的A、B和C、D四点。主轴转子逆时针旋转时会分别经过这四个点。其中，气缸在D到A之间为吸气室，起到吸气和压气的作用，B到C之间为做功室，起到做功和排出废气的作用。
工作原理实施方案一：参见图1、2、3、7，由于有导轨凹槽7对滑片运动的引导作用，在主轴转子2逆时针旋转时，各部件连续工作的过程为：燃烧室20从D旋转至A的时段内，前滑片3缩于滑片凹槽18内，后滑片4则伸出滑片凹槽18并与气缸顶壳1相接并围成吸气室10和压气室11，于是，后滑片4可将其前方的空气压缩至燃烧室20，而在后滑片4的后方，空气会从进气口15吸入到吸气室10。当燃烧室20旋转至A、B之间与喷油嘴16、火花塞17相对时则喷油、点火；然后，燃烧室20将从B转向C，此时，后滑片4会缩于滑片凹槽18内，而前滑片3会伸出滑片凹槽18并与气缸顶壳1的内表面相接并围成做功室12和排气室13，于是，燃气将推动前滑片3做功并将前滑片3前方的上一次做功的废气从排气口14排出。
工作原理实施方案二：在方案一的基础上，改变滑片结构及导引侧口9、滑片凹槽18，其它工作步骤相同。参见图6，前滑片3及后滑片4改为为同心弧形，并且通过横杆8经导引侧口9在主轴转子2外相互连成一体；另外，参见图9，改变导引侧口9以及滑片凹槽18为与滑片相应的弧形形状。这样，一个滑片的运动就必然带动另一个滑片的运动，以前滑片3为例：前滑片3的横杆端头穿过导引侧口9后并不插入导轨凹槽7，而是与后滑片4横杆8端头相连，而后滑片4的横杆8端头则插入导轨凹槽7。这样，前滑片3和后滑片4就只有一个横杆8端头插入了导轨凹槽7，于是，后滑片4在运动时，前滑片3也会按照设计的逻辑进行连动。这样设计的优点是：减少导轨凹槽7的数量，减少横杆8与导轨凹槽7之间的摩擦，减小主轴转子2的半径。
工作原理实施方案三：在方案二的基础上，合并滑片与燃烧室20，即滑片本身兼有滑片与燃烧室20的功能。参见图8，燃烧室20与前滑片3和后滑片4连为一体而成一个独立部件，相应，原前滑片3的横杆8较短，仅在导引侧口9中起导向及限位滑片的作用而不会穿过导引侧口9；原后滑片4的横杆8较长，该横杆8端头穿过导引侧口9后插入导轨凹槽7。发动机工作时，受导轨凹槽7和横杆8端头的控制，该独立部件的运动是被横杆8端头限制在导引侧口9中的摆动，混合气在弧形滑片凹面上燃烧。优点：减少零件数，制造更简易。
冷却
本发明推荐采用风冷或油冷。润滑油可进入冷却通道对主轴转子内部进行冷却。
润滑
摩擦主要来自横杆与导轨凹槽之间，而此处位置在气缸外，可以用润滑油直接浇注。
Claims (5)
1.一种滑片式旋转发动机，包括气缸顶壳、主轴转子、滑片和导轨盘，其特征在于：所述的气缸顶壳为近似椭圆形，该气缸顶壳与所述的主轴转子围成气缸，所述的主轴转子上有燃烧室以及位于所述燃烧室两侧的滑片凹槽，所述的导轨盘位于轴向的所述的主轴转子的两侧。
2.根据权利要求1所述的导轨盘为定子，分为第一导轨盘和第二导轨盘，其特征为：所述的第一导轨盘和第二导轨盘分别位于所述的主轴转子轴向的两侧，该每个导轨盘上各有1条以上环形导轨凹槽。所述的第一导轨盘的导轨凹槽与第二导轨盘的导轨凹槽互为镜像对应。
3.根据权利要求1所述的滑片凹槽位于所述的主轴转子内，其特征为：该滑片凹槽开口于所述主轴转子的表面，并另有导引侧口开口于所述主轴转子的轴向的两个侧壁。
4.根据权利要求1所述的滑片分前滑片和后滑片，其特征为：所述的前滑片和后滑片的底端各有横杆，该各自的横杆端头穿过各自对应的所述的导引侧口，并分别插入各自对应的所述的导轨凹槽。
5.根据权利要求1所述的主轴转子上有主轴，所述的主轴转子在轴向侧壁上有冷却通道，该冷却通道轴向贯穿所述的主轴转子。
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