CN1570354A - 旋转燃烧室二行程发动机 - Google Patents

Abstract

一种旋转燃烧室二行程发动机，属于往复活塞式内燃机技术领域。提供了一种比容积和比质量小，结构紧凑，换气完善的旋转燃烧室二行程发动机。组成包括曲柄连杆机构、配气机构、润滑系和冷却系。缸盖上安装有圆柱形转子，转子轴与凸轮轴平行设置，转子一侧的圆柱面上开设有凹槽形燃烧室，环抱圆柱形转子的缸盖周圈上分别布置有点火器、燃油喷嘴、压缩空气进口、废气溢出口和与气缸的连通口、转子、轴与曲轴间设同步传动装置，活塞与连杆间设有动力传动装置。在同等耗油量，输出同等功率的情况下，比四行程发动机的气缸数减少一半，比容积和比质量小，结构紧凑。可兼用多种燃料，可为单缸机或多缸机，是汽车、拖拉机等车辆的理想配套动力源。

Description

旋转燃烧室二行程发动机

技术领域

本发明涉及旋转燃烧室二行程发动机，属于往复活塞式内燃机技术领域。

背景技术

四行程发动机已在汽车、拖拉机等多种车辆上得到广泛使用，其每个工作循环都包含进气、压缩、做功和排气四个活塞行程，每个行程各占180曲轴转角即曲轴每旋转两周完成一个工作循环。其优点是有专门的进、排气行程，换气时间较长(超过360°曲轴转角)，换气可进行得较完善。其不足之处是结构笨重、繁杂，四个活塞行程中，只有一个做功行程，其余三个是耗功行程。显然，在做功行程曲轴旋转的角速度要比其他三个行程时大得多，即在一个工作循环内曲轴的角速度是不均匀的。广泛用于摩托车上的二行程发动机与四行程发动机相比，其优点是曲轴每转一周完成一个工作循环，做功一次。当曲轴转速相同时，二行程发动机单位时间的做功次数是四行程发动机的两倍。由于曲轴每转一周做功一次，因此曲轴旋转的角速度比较均匀。结构简单，使用维修方便。其不足之处是由于两行程发动机没有专门的进、排气行程，换气过程时间短，仅为四行程发动机的三分之一左右。另外，进、排气过程几乎同时进行。利用新气扫除废气，新气损失较多，废气也不易清除干净，这直接影响了发动机工作的稳定性和功率的输出，因此，要完善二行程发动机的换气是较困难的，组织好二行程发动机的换气，对改善发动机性能是个重要课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种旋转燃烧室二行程发动机，该发动机比容积和比质量小，结构紧凑，换气完善。

解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种旋转燃烧室二行程发动机，它包括曲柄连杆机构、配气机构、润滑系和冷却系，曲柄连杆机构又包括缸体、缸盖、活塞、连杆和曲轴，其区别之处是，所说缸盖上安装有圆柱形转子，转子轴与凸轮轴平行设置，转子一侧的圆柱面上开设有凹槽形燃烧室，环抱圆柱形转子的缸盖周圈上分别布置有点火器、燃油喷嘴、压缩空气进口、废气溢出口和与气缸的连通口、转子、轴与曲轴间设同步传动装置，活塞与连杆间设有动力传动装置。

上述旋转燃烧室二行程发动机，所述转子的轴线与缸体的气缸轴线相垂直。

上述旋转燃烧室二行程发动机，所述配气机构包括排气门，控制排气门启闭的凸轮轴和压缩空气供给系，压缩空气供给系又包括安装在气缸下部的进气单向阀和储气单向阀，进气单向阀外接空气滤清器或增压器，出气单向阀与燃烧室的压缩空气进口间连接有压缩空气贮管，气缸下端设密闭隔板，凸轮轴与曲轴间设同步传动装置。

上述旋转燃烧室二行程发动机，所述凸轮轴与曲轴间所设同步传动装置为齿形带传动，所述转子轴与凸轮轴间为齿形带传动。

上述旋转燃烧室二行程发动机，所述曲轴凸轮轴间的齿形带设有张紧轮。

上述旋转燃烧室二行程发动机，所述活塞与活塞杆固定，活塞杆下端穿过气缸下端的密闭隔板与滑块固定，滑块与设于气缸下部的滑轨相配合，滑块与曲轴间铰接有连杆。

上述旋燃烧室二行程发动机，所述压缩空气贮管靠近燃烧室的压缩空气进口一端串接有压缩空气贮箱，以减小活塞的下行阻力。多缸体发动机可共用一个贮气箱。

上述旋燃烧室二行程发动机，所述润滑系包括设于气缸下部的润滑油供油口，供油口经油道与润滑油泵相连，且油道上设止回单向阀，气缸下部周圈均布多个润滑油槽，活塞杆靠近活塞的一端设有纵向回油槽，转子表面上设有纵向朝回油孔偏转的润滑油槽，缸盖相应的位置上设润滑油注入孔和润滑油卸油孔。

上述旋燃烧室二行程发动机，所述冷却系包括设于转子上的冷却风道，冷却风道一端设冷却风扇，冷却风扇的扇叶与转子体固定。

本旋转燃烧室二行程发动机的工作原理是，燃烧室转子与发动机曲轴同速旋转，活塞由上止点往下止点运行时做功，下方的空气在气缸内被压缩，在两个单向阀的共同作用下空气被压缩到压缩空气贮管内。当活塞由下往上运行时，新鲜空气从进气单向阀进入活塞下方的气缸内，同时活塞上方的高温气体由排气门排出，在这个期间旋转燃烧室缺口经过压缩空气进口，压缩空气进入燃烧室。当活塞继续上行时，旋转燃烧室的缺口依次经过喷油器和点火器，并点火产生高温高压气体，当活塞到达上止点附近时，旋转燃烧室的缺口朝下正对气缸体顶部的缺口，高温高压气体进入气缸推动活塞下行做功，同时压缩活塞在上行期间进入活塞下部的新鲜空气进入压缩空气贮管，为下一工作循环作准备。燃烧室内残存的高温高压气体从溢出口排出。由活塞杆、滑块、滑轨、连杆和曲轴共同组成动力输出部分，活塞杆推动滑块沿着滑轨上下往复运动，与滑块铰接的连杆推动曲轴旋转输出动力。

本发明所提供的旋转燃烧室二行程发动机，其进气和压缩行程在活塞下方的气缸内完成，排气和做功行程在活塞上方的气缸内完成。即在第一行程，活塞在曲轴带动下由下止点移至上止点，进、排气同时分别在相互隔绝的转子的燃烧室和气缸的排气门进行。故不存在新气的流失和废气清除不尽的问题，进、排气时间超过360°曲轴转角，换气具有四行程发动机的完善程度。在第二行程中活塞由上止点移至下止点。在这一过程中，活塞上部的燃烧气体膨胀做功，同时进入活塞下部气缸的新鲜空气被压缩并进入到压缩空气贮管及压缩空气储箱内，以备下一行程为燃烧室充气。故本发动机与现有四行程发动机相比，在同等耗油量，输出同等功率的情况下，气缸数可减少一半，比容积小，即发动机外廓体积与其标定功率的比值小；比质量小，即发动机的干质量与其标定功率的比值小。故本发动机结构紧凑，它的重量大大轻于同功率的四行程发动机。同时本机可兼用多种燃料，如汽油、柴油和气体燃料等。本机可以是单缸机，也可以是多缸机。本发动机是汽车、拖拉机等车辆的理想配套动力源。

附图说明

图1是本发明实施例进气、排气状态示意图；

图2为本发明实施例的喷油、点火状态示意图；

图3为本发明实施例的燃烧、做功状态示意图；

图4为本发明实施例的压缩、废气溢出状态示意图；

图5是本发明实施例的传动简图；

图6是图7所示燃烧室转子示意图的B-B剖视图；

图7是图6所示燃烧室转子的A-A剖视图；

图8是本发明缸盖局部轴测示意图。

具体实施方式：

图中各符号的含义为：1.曲轴  2.连杆  3.活塞杆  4.供油口  5.隔板  6.单向阀  7.活塞  8.缸体  9.气缸  10.排气门  11.溢出口  12.转子  13.缸盖14.燃烧室  15.压缩空气进口  16.压缩空气贮箱  17.燃油喷嘴  18.点火器19.压缩空气贮管  20.连通口  21.单向阀  22.润滑油槽  23.回油槽  24.滑轨25.滑块  26.齿形带轮  27.张紧轮  28.齿形带  29.转子轴  30.凸轮轴  31.润滑油槽  32.风道  33.风扇  34.润滑油卸油孔  35.润滑油注入孔

参见附图，本发明包括曲柄连杆机构、配气机构、润滑系和冷却系，曲柄连杆机构由缸体8、缸盖13、活塞7、连杆2和曲轴1组成，缸盖13上安装有圆柱形转子12，转子轴29与凸轮轴30平行设置，转子的轴线与缸体的气缸轴线相垂直。转子12一侧的圆柱面上开设有凹槽形燃烧室14，环抱圆柱形转子的缸盖13周圈上分别布置有点火器18、燃油喷嘴17、压缩空气进口15、废气溢出口11和与气缸9的连通口20、转子轴与曲轴1间设同步传动装置。

本发明的配气机构包括排气门10以及控制排气门启闭的凸轮轴30和压缩空气供给系，压缩空气供给系由安装在气缸9下部的进气单向阀6和储气单向阀21组成，进气单向阀外接空气滤清器或增压器。出气单向阀21与燃烧室14的压缩空气进口15之间连接有压缩空气贮管19，气缸下端设密闭隔板5，凸轮轴30与曲轴1间设同步传动装置。转子轴29与曲轴1间及凸轮轴30与曲轴1之间的同步传动装置可采用现有技术中的正时齿轮传动、链传动或正时齿形带传动。图5所示实施例中为正时齿形带传动，凸轮轴30与曲轴1间为齿形带28传动，转子轴29与凸轮轴30之间为齿形带26传动，齿形带28设有张紧轮27。

本实施例的活塞7与活塞杆3固定，活塞杆下端穿过气缸9下端的密闭隔板5与滑块25固定，滑块25与设于气缸9下部的滑轨24相配合，滑块25与曲轴1间铰接有连杆2。活塞杆3与活塞7及滑块25之间可采用螺纹连接方式固定，也可采用法兰、螺钉连接等方式固定。

为减小活塞的下行阻力，可在压缩空气贮管19靠近燃烧室14的压缩空气进口15一端串接压缩空气贮箱16。

本发动机的润滑系包括设于气缸下部的润滑油供油口4，供油口4一端与润滑油泵相连接，并串接防止润滑油回流的单向阀，气缸9下部周圈均布多个润滑油槽22，活塞杆3靠近活塞7的一端设有纵向回油槽23，转子表面上设有3-4个纵向朝回油孔偏转25°的润滑油槽31，缸盖相应的位置上设润滑油注入孔35和润滑油卸油孔34。本实施例的气缸9与活塞7间的润滑油供油口4供润滑油到气缸9的底部，进入气缸底部的润滑油沿润滑槽22给气缸9与活塞7间润滑。当活塞7移至下止点时，气缸9底部多余的润滑油便由设于活塞杆3上的纵向回油槽23导出气缸9，如图1所示。导出的润滑油喷落到滑轨24和滑块25上，并对其进行润滑，之后回到油底壳。

本实施例的冷却系可采用现有技术中的水冷或风冷方式。当采用风冷时，转子12上设冷却风道32，冷却风道32一端设冷却风扇33，冷却风扇33的扇叶与转子12固定为一体。当转子12采用风冷结构时，转子轴29及凸轮轴30可分别通过正时齿轮与曲轴1连接；当冷却系采用水冷时，环绕转子12轴圈的缸盖13上可设冷却夹层水套。本发明的凸轮轴30可以采用现有技术中的下置式、中置式或上置式结构。当采用下置式或中置式时，凸轮轴29由曲轴1正时齿轮驱动。图5中所示为凸轮轴30为上置式结构。

本发明燃烧室14的转子12的工作条件非常恶劣，首先是直接与高温燃气接触，最高温度可达600℃-800℃，同时，又因与高温燃气中有腐蚀性的气体接触而受到腐蚀。故转子材料应耐热，且有良好的导热性，在高温下亦能保持足够的硬度和强度；如硅铬钢、硅铬钼钢或硅铬锰钢等。

为了减小活塞往复运动的惯性力，本发明的活塞7可尽量设计得薄一些，并配置数道气环和油环。活塞杆3也可采用中空结构。

Claims (10)

1.一种旋转燃烧室二行程发动机，它包括曲柄连杆机构、配气机构、润滑系和冷却系，曲柄连杆机构又包括缸体、缸盖、活塞、连杆和曲轴，其特征在于，所说缸盖[13]上安装有圆柱形转子[12]，转子轴与凸轮轴平行设置，转子[12]一侧的圆柱面上开设有凹槽形燃烧室[14]，环抱圆柱形转子的缸盖[13]周圈上分别布置有点火器[18]、燃油喷嘴[17]、压缩空气进口[15]、废气溢出口[11]和与气缸[9]的连通口[20]、转子[12]、轴[29]与曲轴[1]间设同步传动装置，活塞与连杆间设有动力传动装置。

2.根据权利要求1所述的旋转燃烧室二行程发动机，其特征在于，所述转子[12]的轴线与缸体[8]的气缸轴线相垂直。

3.根据权利要求1所述的旋转燃烧室二行程发动机，其特征在于，所述配气机构包括排气门[10]、控制排气门启闭的凸轮轴[30]和压缩空气供给系，压缩空气供给系又包括安装在气缸[9]下部的进气单向阀[6]和储气单向阀[21]，进气单向阀外接空气滤清器或增压器，出气单向阀与燃烧室[14]的压缩空气进口[15]间连接有压缩空气贮管[19]，气缸[9]下端设密闭隔板[5]，凸轮轴[30]与曲轴[1]间设同步传动装置。

4.根据权利要求1、2或3所述的旋转燃烧室二行程发动机，其特征是所述凸轮轴[30]与曲轴[1]间所设同步传动装置为齿形带[28]传动，所述转子轴[29]与凸轮轴[30]间为齿形带[26]传动。

5.根据权利要求4所述的旋转燃烧室二行程发动机，其特征是所述曲轴[1]与凸轮轴[30]间的齿形带[28]设有张紧轮[27]。

6.根据权利要求1、2、3或5所述的旋转燃烧室二行程发动机，其特征是所述活塞[7]与连杆[2]间的动力传动装置为：活塞[7]与活塞杆[3]固定，活塞杆[3]下端穿过气缸[9]下端的密闭隔板[5]与滑块[25]固定，滑块[25]与设于气缸[9]下部的滑轨[24]相配合，滑块[25]与曲轴[1]间铰接有连杆[2]。

7.根据权利要求3或5所述的旋转燃烧室二行程发动机，其特征是所述压缩空气贮管[19]靠近燃烧室[14]的压缩空气进口[15]一端串接有压缩空气贮箱[16]。

8.根据权利要求3或5所述的旋转燃烧室二行程发动机，其特征是所述润滑系包括设于气缸[9]下部的润滑油供油口[4]，供油口[4]经油道与润滑油泵相连，且油道上设止回单向阀，气缸[9]下部周圈均布多个润滑油槽[22]，活塞杆[3]靠近活塞[7]的一端设有纵向回油槽[23]，转子[12]表面上设有纵向朝回油孔偏转的润滑油槽[31]，缸盖[13]相应的位置上设润滑油注入孔[35]和润滑油卸油孔[34]。

9.根据权利要求4所述的旋转燃烧室二行程发动机，其特征是所述润滑系包括设于气缸[9]下部的润滑油供油口[4]，供油口[4]经油道与润滑油泵相连，且油道上设止回单向阀，气缸[9]下部周圈均布多个润滑油槽[22]，活塞杆[3]靠近活塞[7]的一端设有纵向回油槽[23]，转子[12]表面上设有纵向朝回油孔偏转的润滑油槽[31]，缸盖[13]相应的位置上设润滑油注入孔[35]和润滑油卸油孔[34]。

10.根据权利要求1、2、3或5所述的旋转燃烧室二行程发动机，其特征是所说冷却系包括设于转子[12]上的冷却风道[32]，冷却风道一端设冷却风扇[33]，冷却风扇的扇叶与转子体固定。

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