CN1693684A - 转子式燃烧室二行程发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转子式多燃烧室二行程发动机，属于往复活塞式内燃机技术领域。燃烧室外壳上设有排气孔，燃烧室转子周圈均布有2个以上的燃烧室，径向设有排气导管，活塞导杆一端气缸的底部为密封式，气缸的底部设有单向进气孔和单向出气孔，单向出气孔和燃烧室外壳上的进气口间设有储气管，本发明具有换气彻底、工作效率较高、工作较平稳、结构紧凑、体积小、重量轻、成本低等优点；既可制成单缸机，又可制成多缸机；适用汽油、柴油等多种燃料，适用范围广，特别适用于汽车、拖拉机和摩托车等的配套动力机械。

Description

转子式多燃烧室二行程发动机

技术领域

本发明属于往复活塞式内燃机技术领域，具体涉及一种转子式多燃烧室二行程发动机。

背景技术

二行程发动机和四行程发动机作为动力机械多年来已得到广泛应用。二行程发动机的优点是其曲轴每转一圈即完成一个工作循环，作功一次，结构简单，使用维修方便；不足之处是没有专门的进、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，其进、排气过程几乎同时进行，利用新气扫除废气，换气不彻底，不仅新气损失较多，废气也不易清除干净，故直接影响了发动机的工作稳定性和工作效率。因此，完善二行程发动机的换气方式成为一个重要课题。与二行程发动机的相比，四行程发动机的优点是其有专门的进、排气行程，换气可进行的较完善；不足之处是其结构笨重、繁杂，活塞需要四个行程、曲轴转两圈才完成一个工作循环，作一次功，工作效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种转子式多燃烧室二行程发动机，该发动机有单独的进气行程和单独的排气行程，具有换气较彻底、工作效率较高、工作较平稳、结构紧凑、体积小、重量轻等特点。

本发明的主要技术方案是：一种转子式多燃烧室二行程发动机，包括气缸、活塞及其曲柄连杆机构、冷却装置、润滑装置，油料供给与燃烧点火装置，其特征在于气缸顶部与燃烧室转子外面的燃烧室外壳连通，燃烧室外壳上设有排气口，燃烧室转子周圈均布有2个以上(含2个)的燃烧室，燃烧室转子径向设有可将气缸与排气口连通的排气导管，活塞导杆一端的气缸底部为密封式，气缸的底部设有单向进气孔和单向出气孔，并设有单向控制的进、出气机构，单向出气孔和燃烧室外壳上的进气口间设有储气管，曲柄连杆机构与燃烧室转子间设有正时匹配机械传动机构。燃烧室可以呈球形或浅盒形等。曲柄连杆机构与燃烧室转子间所设正时传动装置可为齿轮传动、链传动或同步齿形带传动等机构。

上述的储气管容积与单个燃烧室容积之比约1∶1-8倍，为优选较佳值。

上述的燃烧室转子周圈以均布3个或4个燃烧室为较佳，燃烧室转子的径向设有可将气缸与排气口连通的3个或4个本身互相连通的排气导管。其结构简单适用。

上述的冷却装置结构可以是：设于燃烧室转子上的冷却空气通道的一端设有风扇，风扇体固定在燃烧室转子上。也可用水冷等结构。

上述的润滑装置结构可以是：机油泵与设于燃烧室外壳上的机油注入口间的管道相连通，与机油注入口相对应的转子表面上设有润滑油道，气缸下端设机油注入口，机油注入口另一端串接机油止回阀并与机油泵间管道连通。

上述的润滑装置结构也可以是：油泵通过机油流量控制阀，和设有进气单向阀的管路连通。

上述的气缸底部的单向进气孔和单向出气孔的单向控制的进、出气机构结构可以是：单向进气孔和单向出气孔上均设有单向阀。

上述的气缸底部的单向进气孔和单向出气孔的单向控制的进、出气机构结构也可以是：气缸下端的进、出气控制装置是一旋转阀门，阀门的阀芯上设有进气通道和出气通道，进气通道与出气通道的轴线相互近似垂直，阀芯与转子及曲轴间设正时传动装置，所说储气管与进、出气控制装置的出气端相连是储气管与出气通道相连。

为增强润滑效果，上述的活塞导杆上近活塞一端设有泄油槽。

为了使工作更平稳，在上述的密封隔板下面的活塞导杆的下部设有一滑塞，滑塞外面设有一导向套(为减少阻力，导向套上腔不为密封结构)，导向套和机架相连。也可以设有以下等机构：活塞导杆与连杆间可设有滑块及其导向导轨，导轨设于密封隔板下部，活塞导杆下端与滑块固定，连杆与滑块铰联。

为了进一步提高压缩比，上述的滑塞、导向套和密封隔板可构成气密封式结构，并在导向套上部设有进气孔和出气孔及其单向进、出气控制机构，单向出气孔和储气管连通，导向套下部设有泄油结构。

为了适应发动机不同工况要求，上述的导向套上部可设有一个可与大气连通的阀门，当阀门关闭时，导向套部分可发挥增压作用；当阀门开启时，失去增压作用。

本发明的积极效果是：进气和压缩行程在活塞下面的气缸内完成，并将压缩的空气或混合燃气存于储气管内，排气和作功行程在活塞上方的气缸内完成；进、排气同时分别在转子的相互隔绝的燃烧室和排气导管进行，因此，不存在新气的流失和废气清除不尽的问题，它的进、排气行程超过360°曲轴转角，与四行程发动机的进、排气行程相近似。在相同耗油量，输出同等功率的情况下，本发明能像四行程发动机一样稳定工作，它的重量及制造的工本费要比四行程发动机节省三分之一。故本实用新型具有换气彻底、工作效率较高、工作较平稳、结构紧凑、体积小、重量轻、成本低等优点；既可制成单缸机，又可制成多缸机；可适用多种燃料，如汽油、柴油等；其适用范围广，特别适用于汽车、拖拉机和摩托车等的配套动力机械。

以下结合实施例及附图作进一步详述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明汽油发动机的实施例1的结构示意图。

图2是附图1所示发动机燃烧室转子一种实施例的主视图剖视图。

图3是附图2的A-A剖视结构示意图。

图4为本发明实施例2的结构示意图。

图5为本发明实施例3的结构示意图。

图6为本发明的气缸盖及燃烧室转子部分的一种实施例局部结构示意图。

图7为本发明实施例4一种多缸机的的轴测示意图。

图8为本发明实施例5轴测示意图。

图9是图8所示发动机的旋转阀门的阀芯的主视结构示意图。

图10为本发明实施例6的局部结构示意图。

图11为本发明实施例7的主视结构示意图。

图12是转子开式液冷结构示意图。

图13是转子闭式液冷结构示意图。

图14是滑塞、导向套和密封隔板气密封式结构示意图。

具体实施方式

参见图1~图14：1导轨、2滑块、3进气单向阀、4气缸、5导杆、6活塞、7燃烧室外壳机油注入口、8机油管道、9转子、10排气导管、11冷却介质通道、12燃烧室、13排气口、14润滑油道、15燃烧室外壳、16进气口、17点火器、18储气管、19连通口、20出气单向阀、21密封隔板、22连杆、23曲轴、24润滑油槽、25机油注入口、26喷油器、27透气孔、28导向套、29滑塞、30机油流量控制阀、31风扇、32同步齿形带、33泄油槽、34正时齿轮付、35阀芯、36进气通道、37出气通道、38连通阀。

如图所示，本发明构成包括机体、曲柄连杆机构、冷却系、供给系和润滑系，其中，机体又包括气缸4和气缸盖15，曲柄连杆机构又包括进、排气管，润滑系又包括机油泵。本发明要点是燃烧室外壳15上安装有圆柱形燃烧室转子9，多个燃烧室12沿转子9周圈均布，燃烧室12的数量最好在2-4个之间选择，燃烧室12的形状可以是球形或浅盆形等，其形状可与现有技术中的燃烧室的形状相同或相近似。转子9与曲轴23间所设正时传动装置可是齿轮传动、链传动或同步齿形带32传动。其间的传动比由转子9上所设燃烧室12的数量确定，如当转子9上的燃烧室为两个时，则转子9与曲轴23间的传动比为1∶2，即转子9转一圈曲轴23转两圈。同理，当转子9上的燃烧室三个时，则转子9与曲轴23间的传动比1∶3，以此类推。

本发明排气导管10沿转子9设于转子上，燃烧室外壳15上设有与排气导管10对应的排气口13和与气缸4的连通口19。排气导管10的形状应根据转子9上的燃烧室12的个数确定，如图1和图3所示，当转子9上的燃烧室12为两个时，排气导管10为“一”字形；当转子9上的燃烧室12为三个时，排气导管10如图5所示，为放射形；当转子9上的燃烧室12为四个时，排气导管10为“十”字形。

本发明气缸4下端设有进、出气控制装置。和密封隔板21，气缸4下端内壁周圈间隔设置有润滑油槽24，机油注入口25可以设在气缸4的下端，机油注入口25另一端串接机油止回阀，并与机油泵管道连通.也可在进气单向阀3的管路中并接一机油流量控制阀30，如图4所示，这样可使定量机油随同新鲜空气一同进入到气缸4的下部。如图1、图4和图5所示，进、出气控制装置可以是进气单向阀3和出气单向阀20。进、出气控制装置可以是一旋转阀门，如图8、图9所示，阀门的阀芯35上设有进气通道36和出气通道37，进气通道36与出气通道37的轴线相互近似垂直，阀芯35与转子9及曲轴23间设正时传动装置，储气管18与出气通道相连37。当本发明的活塞由下止点向上运动时，进气通道36将空气或混合燃气管路与气缸导通，这时出气通道37处于被切断状态。当活塞由上止点下行时，出气通道37将气缸与储气管18导通，而此时进气通道36处于被切断状态。

本发明的储气管18连于燃烧室外壳15上的进气口16与出气单向阀20间，活塞6与导杆5固定，导杆5近活塞6端设有泄油槽33，纵穿隔板21的导杆5与22间所设导向传动装置可如图1所示的导轨1、滑块2导向传动装置，导轨1设于密封隔板21下部，导杆5下端与滑块2固定，连杆22与滑块2铰将。当活塞6移至下止点时，气缸4底部多余的机油便通过泄油槽33经封闭隔板21排出缸4外，并喷落到导轨1和滑块2上，对其润滑。缸4底部的机油有对活塞6冷却的作用。其导轨可以是“T”型轨或燕尾轨等现有技术中的各种结构形式。也可以如图4所示的结构形式，即导向套28，滑塞29导向传动装置，导向套28设于密封隔板21下部，导杆5与滑塞29固定，连杆22与滑塞29铰接，滑塞29上设有透气孔27以减少空气阻力。

上述发明所说润滑系的机油泵与设于燃烧室外壳15上的机油注入口7间管道8连通，与机油注入口7相对应的转子9表面上设有润滑油道14，设于气缸4下端的机油注入口25(图1所示)与机油泵间管道连通。

上述发明的冷却系可采用现有技术中的液冷方式或风冷方式，液冷又包括开式和闭式两种，它包括设于燃烧室转子9上的冷却介质通道11，通道11一端可设离心式风扇31，风扇31体与转子9体固定，如图6所示。转子9也可采用液体冷却方式，即图12所示的开式液冷，液体沿箭头所示经转子9的冷却介质通道11，或图13所示的闭合式液冷，液体按箭头所示流经转子9的冷却介质通道11。

当发明为气油机时，可在气缸盖15的近连通口19处设点火器17。当本机为柴油机时，可在点火器17的位置处设喷油器26，如附图4所示。也可以点火器17和喷油器26同设，如图11所示。本发动机的点火系及燃油供给系均为现有技术。可由化油器供油、进气口喷油或燃烧室内喷油，如图10所示。

本发动机的燃烧室转子9的工作条件恶劣，故应选取耐热防腐的金属材料制作。为了减小活塞6往复运动的惯性力，活塞6尽量设计的薄一些，并配置数道气环和油环。导杆5也可采用中空结构。

参见图7，当本实用新型为多缸机时，它的同步齿形带32的轮轴与燃烧室转子间设正时齿轮付34。

本发明工作过程如下：当气缸内的活塞6在圆柱形导杆5的引导下由上止点往下止点运行时，进气单向阀3关闭的同时出气单向阀20打开，活塞下方的空气或混合燃气经过出气单向阀20被压缩入储气管18内，在这个期间一个旋转燃烧室12旋转经过进气口16，压缩空气或混合燃气进入燃烧室12。当活塞由下止点往上运行时，单向阀20关闭的同时单向阀3打开，空气或混合燃气经进气单向阀3进入活塞下方的气缸内，此时旋转的排气导管10的两端开口经过燃烧室外壳15的连通口19和排气口13处，活塞6上方的高温废气经连通口19、排气导管10和排气口13排出缸外。当活塞6上行到上止点附近时，一个燃烧室12经过点火器17点火产生高温高压气体，高温高压气体经气缸顶部的连通口19直接作用到活塞6上，推动活塞6下行作功，同时压缩活塞6在上行期间进入下方的空气或混合燃气进入储气管18里，而另一个燃烧室12经过排气口13排出残留的高压废气，准备进行下一个工作循环。

关于储气管道容积的进一步说明：压缩比是发动机性能的重要指标之一，旋转燃烧室二行程发动机在汽缸工作容积和燃烧室容积之间增加了管道容积，但管道容积不影响压缩比的大小。压缩比的大小仍然取决于燃烧室容积与汽缸工作容积之比，而与管道容积无关。原因是如果工作容积为10个体积的气体，旋转燃烧室和管道容积各为1个体积的话，发动机在第一个工作循环内，压缩到管道和燃烧室内10个体积气体，加上燃烧室和管道内各有一个体积，那么燃烧室和管道内分别是6个体积，管道内保留6个体积。在第二个工作循环中又压缩10个体积进入管道，加上上次管道内剩下的6个体积共计16个体积，那么第二个循环进入燃烧室的气体将是8个体积，管道内保留8个体积。依此类推，第三个循环进入燃烧室的气体将是9个体积。在几个工作循环内，进入燃烧室内的气体很快会接近或达到11个体积，也就是10∶1的压缩比，但不会超过10∶1。因此，我们认为管道容积与压缩比无关，管道的容积大小仅影响燃烧内达到预定压缩比的时间快慢。一般来说，管道容积大，达到预定压缩比所需的工作循环要多，反之则少。

Claims (10)

1、一种转子式多燃烧室二行程发动机，包括气缸(4)、活塞(6)及其曲柄连杆机构、冷却装置、润滑装置、油料供给与燃烧点火装置，其特征在于气缸(4)顶部与燃烧室转子(9)外面的燃烧室外壳(15)通过连通口(19)连通，燃烧室外壳(15)上设有排气孔(13)，燃烧室转子(9)周圈均布有2个以上的燃烧室(12)，燃烧室转子(9)的径向设有可将气缸(4)与排气口(13)连通的排气导管(10)，活塞导杆(5)一端的气缸(4)的底部为密封式，气缸(4)的底部设有单向进气孔和单向出气孔，并设有单向控制的进、出气机构，单向出气孔和燃烧室外壳(15)上的进气口(16)间设有储气管(18)，曲柄连杆机构与燃烧室转子(9)间设有正时匹配机械传动机构。

2、根据权利要求1所述的转子式多燃烧室二行程发动机，其特征是所述的储气管(18)容积与单个燃烧室容积之比约1∶1~8倍。

3、根据权利要求1所述的转子式多燃烧室二行程发动机，其特征是燃烧室转子(9)周圈均布有3个或4个燃烧室(12)，燃烧室转子(9)的径向设有可将气缸(4)与排气口(13)连通的3个或4个本身互相连通的排气导管(10)。

4、根据权利要求1所述的转子式多燃烧室二行程发动机，其特征是所述的冷却装置结构为：设于燃烧室转子(9)上的冷却空气通道(11)的一端设有风扇(31)，风扇(31)体固定在燃烧室转子(9)上。

5、根据权利要求1所述的转子式多燃烧室二行程发动机，其特征是所述的润滑装置结构为：机油泵通过机油流量控制阀(30)，和设有进气单向阀(3)的管路连通。

6、根据权利要求1所述的转子式多燃烧室二行程发动机，其特征是所述的气缸(4)的底部的单向进气孔和单向出气孔的单向控制的进、出气机构结构为：气缸(4)下端的进、出气控制装置是一旋转阀门，阀门的阀芯(35)上设有进气通道(36)和出气通道(37)，进气通道(36)与出气通道(37)的轴线相互近似垂直，阀芯(35)与转子(9)及曲轴(23)间设正时传动装置，所说储气管(18)与进、出气控制装置的出气端相连是指储气管(18)与出气通道(37)相连。

7、根据权利要求1所述的转子式多燃烧室二行程发动机，其特征是所述的活塞导杆(5)上近活塞(6)一端设有泄油槽(33)。

8、根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的转子式多燃烧室二行程发动机，其特征是在密封隔板(21)下面的活塞导杆(5)的下部设有一滑塞(29))，滑塞(29)外面设有一导向套(28)，导向套(28)和机架相连。

9、根据权利要求8所述的转子式多燃烧室二行程发动机，其特征是所述的滑塞(29)、导向套(28)和密封隔板(21)构成气密封式结构，导向套(28)上部设有进气孔和出气孔及其单向进、出气控制机构，单向出气孔和储气管(18)连通，导向套(28)下部设有泄油结构。

10、根据权利要求9所述的转子式多燃烧室二行程发动机，其特征是所述的导向套(28)上部设有一个可与大气连通的连通阀(38)。

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