CN1249335C - 一种旋转活塞式内燃机 - Google Patents

Abstract

一种旋转活塞式内燃机，本发明所述内燃机，旋塞在转动一周的过程中，进压旋塞在进压气缸中可分别同时完成进气冲程(新鲜的气体经气缸盖上的常开进气孔进入气缸)、压缩冲程、压缩后的可燃气体进入燃烧室后被火花塞点燃形成的高温高压燃气直接推动做排旋塞高速转动，同时排气缸内的废气通过常开的排气孔被排出，如图所示：本发明主要由做排端盖1、动力轴2、做排凸轮3、做排活塞推杆4、做排活塞5、做排气缸盖6、缸体7、做排气缸8、做排旋塞9、火花塞10、端面密封环11、刮片12、轴承13、扫气阀14、进压气缸15、进压旋塞16、扫气通道17、进压气缸盖18、进压活塞19、进压活塞推杆20、进压凸轮21、机油泵22、进压端盖23、起动齿轮24组成。

Description

一种旋转活塞式内燃机

所属技术领域

本发明涉及一种旋转活塞式内燃机，本发明所述内燃机在转动一周的过程中，进压旋塞在进压气缸中可同时进行气冲程、压缩冲程，压缩后的可燃气体进入燃烧室，在做排气缸中做排旋塞可同时进行做功冲程、排气冲程。

背景资料

现在普遍使用的是往复活塞式内燃机，分二冲程和四冲程机，二冲程内燃机曲轴转动一周的过程中可完成一个工作循环，但是在排气过程中有一部分新鲜可燃气体被排出，比四冲程机经济性差，排出的污染物多，四冲程机的曲轴转动两周可以完成一个工作循环(四个冲程)，吸气、排气要由专门的配气机构来完成，结构复杂，曲轴连杆活塞机构、配气机构复惯性力大，磨损严重，吸气、压缩、做功、排气四冲程在同缸内完成，缸内温度较高，造成充气系数小，为了提高充气系数，有的内燃机上带有增压机构，体积大，往复运动件多，磨擦面积大，能耗高，热效率较底，寿命短，制造工艺复杂，制造成本高。

发明内容

本发明所述内燃机为克服以上所述往复活塞式内燃机的技术不足而提供一种新型的旋转活塞式内燃机：在进压气缸中，进压旋塞可分别同时完成进气、压缩冲程，做功、排气冲程可在做排气缸中由做排旋塞完成，在做排气缸中，高温高压的燃气直接推动旋塞高速转动，对外输出动力没有曲轴连杆等往复机构，进气孔、排气孔为常开的，无专门配气机构控制，旋塞在转动一周的过程中分别同时完成吸气和压缩，做功和排气一个工作循环。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明的主视图。

图2为图1的A-A’剖视图。

图3为图1的B-B’剖视图。

图4为图2、图3的C-C’旋转剖视图。

图5为本发明的主要零件图；(a)为做排气缸盖；(b)为气缸体；(c)为进压气缸盖；(d)为做排旋塞；(e)为进压旋塞；(f)为做排凸轮；(g)为进压凸轮；(h)为做排活塞；(i)为进压活塞；(j)为刮片组；(k)为端面密封环。

图6为本发明的工作原理图。

图7为本发明的做排活塞液压助力系统图。

图8为本发明的进压机构在压缩机、泵类的应用图。

具体实施方式

图1主要由做排端盖1、动力轴2、做排凸轮3、做排活塞推杆4、做排活塞5、做排气缸盖6、气缸体7、做排气缸8、做排旋塞9、火花塞10、端面密封环11、刮片12、轴承13、扫气阀14、进压气缸15、进压旋塞16、扫气通道17、进压气缸盖18、进压活塞19、进压活塞推杆20、进压凸轮21、机油泵22、进压端盖23、起动齿轮24等组成。内燃机工作时，做排凸轮3，做排旋塞9，扫气阀14，进压旋塞16，进压凸轮21同轴同步转动。做排活塞5，进压活塞19分别可在做排气缸盖6和进压气缸盖18的扇形缸内沿轴向移动，其轴向移动的规律由做排凸轮3，进压凸轮21分别控制，扫气阀14与进压旋塞16做在一起，扫气阀14上有一扫气孔，气缸体7上有一扫气通道17，当内燃机运转到扫气阀14上的扫气孔与气缸气体7上的扫气通道17相通时，便进行扫气，火花塞10装在扫气通道17的上方，从而可点燃烧室内的可燃气体，做排端盖1、进压端盖23内有机油，可直接润滑排凸轮3、进压凸轮21、起动齿轮24、做排活塞5、进压活塞19，机油泵22所泵出的油一路可对做排旋塞9、轴承13，进压旋塞16、扫气阀14进行润滑，另一路流经做排旋塞9的内腔，可对排旋塞9进行冷却，气缸体7、做排气缸8、做排气缸的盖6内都有冷却通道。做排凸轮3、进压凸轮21兼飞轮平衡作用。

图2中，做排旋塞9的螺旋面25，做排活塞5的螺旋面26(图中虚线所在的面)与做排旋塞轴30，在做排气缸8内与做排气缸盖6共同组成扇形燃烧室27，做排旋塞9的平面，做排活塞5的平面与排旋塞轴30，在做排气缸8内与做排气缸盖6共同组成扇形排气缸28，做排气缸盖6上有一常开排气孔29，在燃烧室27内，高温高压燃气作用于做排旋塞9的螺旋25上，推动着做排旋塞9高速转动(图中箭头方向)，燃烧室27的容积不断加大，排气缸28的容积不断减小，把废气经排气孔29排出缸外。

图3中，进压旋塞16的螺旋面31(图中虚线所在面)，进压活塞19的螺旋面32与进压旋塞轴33在进压气缸15内与进压气缸盖18共同组成扇形压缩缸34，进压旋塞16的平面，进压活塞19的平面与进压旋塞轴33在进压气缸15中与进压气缸盖18共同组成扇形进气缸35，进压气缸盖18上有一常开进气孔36，进压旋塞16和扫气阀做在一起，扫气阀上有一扫气孔，随着进压旋塞16的转动(如图中前头所示方向)，压缩缸34内的气体被压缩，进气缸35的容积不断增大，气体经过气缸盖18上常开进气孔36被吸入进气缸35中，当压缩缸34内的可燃气体体积被压缩到设定的压缩比时，扫气孔与气缸体上的扫气通道相通，压缩缸34内的可燃气体经扫气孔通过扫气通道被压入燃烧室内，直到压缩缸34内气体被完全压入燃烧室内后，扫气通道扫气阀关闭。

图4所示旋转剖面图中，由于做排凸轮、做排旋塞9、扫气阀14、进压旋塞16、进压凸轮是同轴转动的，其相对位置是固定的，在做排凸轮的作用下，做排活塞5进入做排气缸8内与气缸壁形成密封带后静止不动，在燃烧室27内的的高温高压燃气作用下，做排旋塞9高速转动(沿图中前头方向)，排气缸28中的废气通过排气孔29被排出缸外。在进压凸轮的作用下，进压活塞19已从进压气缸15中渐渐移出直到完全进入压气缸盖18上的扇形缸39内后静止不动，随着进压旋塞16的转动(与做排旋塞9同步)进气缸35的体积继续增大，气体通过进气孔36被吸入气缸，此时，扫气通道17是被扫气阀14关闭的。

图5为本发明的主要零件图，a为做排气缸盖6，其上有一常开排气孔29，做功后的废气通过此孔被排出缸外，还有一扇形缸38，做排活塞能在此缸内沿轴向移动；b为气缸体7，上面有做排气缸8和进压气缸15，还有一扫气通道17；c为进压气缸盖18，其上有一常开进气孔36，在进气冲程中，气体经此孔进入进气缸中，其上还有一扇形缸39，进压活塞可在此缸内沿轴向移动；d为做排旋塞9，上面有多道刮片槽40和端面密封槽41；e为进压旋塞16，此旋塞与扫气阀14做在一起，旋塞上有多道刮片槽42和端面密封槽43；f为做排凸轮3；g为进压凸轮21，此二凸轮为轴向凸轮，上面分为升程角、回程角、近停角、远停角；h为做排活塞5；i为进压活塞19，此两活塞可用轻质合金做成，上面有多道刮片槽44；j为刮片组12，此刮片为7字形，放在刮片槽40、42、44内，由胀簧45提供弹性；k为端面密封环11，此环为带缺口的圆环，与刮片一起对旋塞9、16进行密封。做排旋塞d与做排活塞h的螺旋面25、26(图中虚线所在面)等螺距同向的螺旋面，进压旋塞e和进压活塞i的螺旋面31、32为等螺距同向的螺旋面。

结合图6对本发明的工作原理作详细说明：在图A中压缩缸34内的可燃气体已全部进入燃烧室27中，扫气阀14已把扫气通道17关闭(两孔已错开)，火花塞10开始点火，燃烧室27中形成的高温高压燃烧气推动旋塞9高速转动(如图中前头所示方向)，排气缸28内的废气经排气孔29排出缸外，同时，在进压凸轮的作用下进压活塞19沿轴移出进压气缸15，进压气缸内充满了新鲜气体，如图B所示，进压活塞全部进入扇形气缸39后停止不动，当进压旋塞16转过进压活塞19在进压气缸15内所占空间后，如图c所示，在进压凸轮的作用下，进压活塞19沿轴向移进压气缸15，同时燃烧室27内的高温高压气体做功完毕，在做排凸轮的作用下，做排活塞5开始沿轴向称出做排气缸8，如图D所示，当进压活塞19完全进入进压气缸15后并形成密封带后静止不动，随着旋塞的转动，进气缸35的体积增大，新鲜气体经进气孔36进入缸内，压缩缸34的气体开始被压缩，同时，做排气缸8内的废气通过排气孔29排出，如图E所示，当做排旋塞9完全通过做排活塞5在做排气缸8中所占空间后，在做排凸轮的作用下，做排活塞5开始移入做排气缸8内，如图F所示，直到做排活塞5完全进入做排气缸8内并形成密封带后停止不动，压缩缸34内可燃气体已被压缩，扫气阀14上的扫气孔37与扫气通道17已要相通，随着旋塞9、16的转动，压缩后可燃气体由扫气孔37通过扫气通道17进入燃烧室27，如图A所示，直到全部进入燃烧室27，进行下一工作循环为止。

图7所示的做排活塞液压助力系统，燃烧内的高温高压燃气在推动做排旋塞高速转动的同时，也作用于做排活塞5上，使之产生一个很大的轴向向外的力，从而作用于做排凸轮上，加速做排凸轮原磨损，本液压助力系统可有效的解决这一问题，本系统由液压油储罐51，单向阀46，油管50，旋阀组成，旋阀由阀体49、阀芯48、齿轮47组成，阀芯上有排油孔52、阀芯通过齿轮47和内燃机同步转动，储蓄罐内充有一定压力液压油，燃烧室内的高温高压燃气推动做排旋塞而做功时，做排活塞5在做排气缸内，扇形缸38内充满了液压油，燃气作用在做动排塞5上的轴向向外的力被液压油均匀的传递给扇形缸38，此时单向阀46、油孔52、53是关闭的，当燃气做功完毕时，阀孔52、53相通，在做排凸轮的作用下，做排活塞5渐渐移入扇形缸38内，缸内的油通过阀孔52、53被排入储油罐51内，当做排活塞5在扇形内静止时，阀孔52、53又重新被关闭，当做排旋塞转过做排活塞5在气缸内所占空间时，在做排凸轮的作用下，做排活塞5又移入做排气缸，同时，储油罐51内的油推开单向阀46进入扇形缸38，直到做排活塞5在做排缸内静止为止。

图8为本发明的进压机构在压缩机、泵类的应用图；由缸盖1、凸轮2、旋塞3、活塞4、进气(液)口5、单向阀6、排气(液)口7、缸体8、进气(液)缸9、排气(液)缸10、轴承11、动力轴12、扇形缸13组成。

本发明所述的一种旋转活塞内燃机，其优点为体积小，重量轻，由于没有曲轴、连杆、活塞等往复运动件和配气机构，因此结构简单，零部件少，磨擦面少，磨擦损失相应减小，由于工作冲程长，作用在旋塞轴主轴上的力矩均匀性好，而且力矩大，因此工作平稳，震动小，进压气缸体积可以做的比做排气缸大，因此充气系数大，制造工艺简单，不需要特殊材料，由于本内燃机的密封润滑好，燃油燃烧状况较好，污染少，能耗低，并能最大限度的提高热效率，寿命长，维修简单，成本低。

Claims (8)

1、一种旋转活塞式内燃机，是在做排旋塞，进压旋塞同轴转动一周的过程中，进压旋塞可在进压气缸中同时进行进气冲程、压缩冲程，压缩后气体进入燃烧室经火花塞点火后形成的高温高压燃气直接推动做排旋塞高速转动而做功，同时排气缸内的废气被排出，本发明是由起动机构、进压机构、扫气机构、做排机构、点火系统、润滑系统、冷却系统、做排活塞液压助力系统、密封组件组成，其特征在于：进压凸轮、进压旋塞、扫气阀、做排旋塞、做排凸轮同轴同步转动，在进压凸轮作用下，进压活塞进压气缸盖上的扇形缸内按照一定的规律沿轴向移入进压气缸内和进压气缸壁形成密封带后停止不动，进压活塞的螺旋面和进压旋塞的螺旋面在进压气缸中组成压缩缸，进压活塞和进压旋塞的平面在进压气缸中组成进气缸，随着旋塞转动，进气缸的体积增大，新鲜气体被吸入气缸，压缩缸的体积减小，气体被压缩，当进压旋塞转到压缩缸内的气体体积达到设定的压缩比时，扫气阀上的扫气孔与气缸体上的扫气通道相通，压缩后的可燃气体被压入燃烧室中，当可燃气体完全被入燃烧室后，扫气通道被扫气阀关闭，这时进压活塞在进压气缸内渐渐移出直到完全进入气缸盖上的扇形缸内后静止不动，当进压旋塞转过进压活塞在进压气中所有空间后，进压活塞又移入进压气缸中，从而进行下一工作循环中的进气冲程，压缩冲程，燃烧室内的可燃气体被火花塞点燃后形成高温高压燃气直接推动做排旋塞高速转动，同时排气缸中的废气通过气缸盖上的排气孔被排出，当燃烧室内的高温高压气体做功完毕后，在做排凸轮的作用下，做排活塞沿轴向渐渐移出做排气缸，直到完全进入做排气缸盖上的扇形缸内后静止不动，当做排旋塞转过做排活塞在做排气缸中所占区域后，做排活塞又移入做排气缸内，从而进行下一工作循环中的做功冲程，排气冲程。

2、根据权利要求1所述的旋转活塞式内燃机，其特征在于进压机构是由进压凸轮、进压活塞、活塞推杆、进压气缸盖、进压旋塞、进压气缸组成，进压气缸盖上有一扇形缸，扇形的进压活塞可在此缸中沿轴向移动，进压气缸盖上有一常开进气孔。

3、根据权利要求1所述的旋转活塞式内燃机，其特征在于扫气机构由扫气阀、气缸体上的扫气通道组成，扫气阀上有一扫气孔，当扫气孔与扫气以通道相通时，压缩后的可燃气体由扫气孔经扫气通道进入燃烧室。

4、根据权利要求1所述旋转活塞式内燃机、其特征在于做排机构是由做排凸轮、做排活塞、活塞推杆、做排气缸盖、做排旋塞、做排气缸组成，做气缸盖上有一扇形缸，扇形的做排活塞可在此缸内沿轴向移动，做排气缸盖上有一常开排气孔。

5、根据权利要求1所述旋转活塞内燃机，其特征在于做排活塞液压系统是由旋阀，储油罐，油管，单向阀组成。

6、根据权利要求1所述旋转活塞内燃机，其特征在于密封组件是由若干个7字形刮片、胀紧簧片和端面密封环组成。

7、根据权利要求1或权利要求2或权利要求4所述旋转活塞式内燃机，其特征在于做排旋塞上的螺旋面与扇形活塞上的螺旋面为相同螺距，同向的螺旋面组成燃烧室，进压旋塞上的螺旋面与扇形的进压活塞上的旋螺为相同螺距，同向的螺旋面组成压缩缸，用以完成做功冲程、换气，压缩冲程。

8、根据权利要求1或权利要求2所述旋转活塞式内燃机，其特征在于由进压凸轮、进压旋塞、进压气缸、进压气缸所组成的进压机构，还可以用于压缩机、泵类。

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