CN1873197A - 旋转式内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋转式内燃机，其特征是：由两个相同的截面为半圆形的环形缸体组成一个截面为圆形的环形缸体，里面两个相同的转子上装有同往复机上类似的四个装有活塞环的活塞，两根相同的转子轴分别垂直的固定在两个转子上，两根转子轴上各装有一个非圆齿轮，两个相同的非圆齿轮和安装在同一根功率输出轴上的两个相同的安装方向相反的偏心齿轮啮合。其转子每旋转一周即作功四次，相当于八缸四冲程内燃机曲轴转动一周的作功量。该旋转式内燃机没有配气机构，还可设置多个火花塞或喷油嘴和进排气口，还可以通过改变和增加非圆齿轮和偏心齿轮组的办法来加大差速比，以提高工作性能。也可以多组缸体组合，以提供更大的输出功率。

Description

旋转式内燃机
技术领域
本发明涉及一种内燃机，特别是涉及一种旋转式内燃机。
背景技术
现有往复式两冲程内燃机耗油量大、热效率低、污染大；四冲程内燃机进排气阀系统结构复杂、耗功大、活塞、活塞环和缸体始终处于一种侧摩擦状态，容易使缸体失圆，增加了摩擦而增大了功率的损失和密封的困难，而且还因受燃烧室缸顶部位面积的影响，不能使进排气阀设置的太多太大，火花塞或喷油嘴也不能设置的太多，因而使进一步提高内燃机的性能受到很大的限制。同时它们复杂的曲轴连杆机构和活塞的往复运动不仅消耗了大量的功率，而且由于其复杂运动的惯性加大了各受力件动负荷和轴承的磨损，还增加了发动机的震动，严重影响着转速的提高，其机械损失功率达到了74％-80％(见《内燃机性能提高技术》一书38页第二章第一节机械损失的组成)。现有三角转子发动机因其加工难度大，密封片(相当于往复机上的活塞环)和它的润滑问题以及油耗和废气排放的问题难以达到往复式的效果(《特种发动机原理与结构》一书171页3.3.2三角转子发动机)。现有瞬时变容角差式转子发动机(申请号00123952.x公开号CN1349038A)，它的两个相互叉装的转子间和机体间的密封问题难以解决，它的两组非圆齿轮及拨轮机构的原理输出功率有限或根本无法作功。
发明内容
本发明的目的是为了改进现有往复式内燃机的缸体活塞机构和配气机构及它的曲轴连杆机构而提供的一种旋转式内然机。
本发明所提供的旋转式内燃机包括燃料供给系统、润滑系统、点火或喷油系统、缸体活塞系统……。其特征是：它是由两个相同的截面为半圆形的环形缸体2、12合成一个截面为圆形的环形缸体，里面装有两个转子4、5，四个分别固定在两个转子4、5两端上的活塞3，两根分别垂直的固定在两个转子4、5上的转子轴6、7，两个分别安装在两根转子轴6、7上的非圆齿轮8、9，还有以相反方向安装在同一根功率输出轴13上的两个偏心齿轮10、11，两个非圆齿轮8、9分别和两个偏心齿轮10、11啮合，组成两个齿轮副，另在所需位置设置有火花塞或喷油嘴25和进气口20及排气口21。
本旋转式内燃机与现有技术相比所具有的有益效果说明如下：
(1)本结构没有专门的配气系统，所以可节约一定的功率。
(2)本结构转子每旋转一周做功四次，这需要八缸往复式四冲程内燃机曲轴转动一周的作功量，也就是说，本结构一个环形缸体作功就等于八缸的四冲程内燃机。
(3)由于没有复杂笨重的曲轴连杆机构和气阀机构，旋转机的结构相对简单许多，零件少、体积小、重量轻、升功率高、比重量小，和同缸径四冲程八缸往复机相比，旋转机特征部分的零件少了60％以上，重量和体积也大约小了40％以上，所以大大简化了制造程序和节约了制造成本。
(4)本旋转机没有曲轴连杆系统、气阀系统和活塞的往复运动的不良惯性造成的振动，它所产生的惯性都得到了很好的利用，在任何转速下均可做到很好的平衡，所以有利于转速的大幅度提高。
(5)本旋转机的活塞和缸体可完全没有摩擦，更没有往复机上的活塞、活塞环和缸体侧摩擦的现象，不会因侧磨损而加大摩擦损失和因侧摩使缸体失圆而密封困难；更有本结构活塞有一至二道活塞环的接口设置在转子端上的活塞环接口处26里面，如图2所示，而可以解决活塞环接口漏气的问题。
(6)本旋转机每个活塞运动时同时在作两次功，膨胀和排气；进气和压缩都是由一个活塞同时完成的，如图11、12、13所示，所以活塞环和缸体的摩擦就少了50％，节约了大量的功率。
(7)本结构可在进排气位置设置更多个进排气口，其进气口和排气口各总面积达到甚至大于缸径的面积，大大降低了换气损失，提高了进气充量，废气也排的更快更净，同时也节省了功率。
(8)因本结构进气口没有气阀，所以更方便将进气口设计成有利于形成混合气燃烧的涡流的形状，使混合气燃烧的更快更完全。
(9)本结构还可以设置多个火花塞或喷油嘴，使火焰传播距离更短、燃烧速度更快，所以也更有利于稀燃速燃技术的应用。
(10)本结构始终在一个专门的没有经过燃烧气体加温的缸体部位进气及压缩，所以吸进的新鲜空气密度大、温度低，有利于提高压缩比，提高燃烧效率。
(11)本结构没有专门的燃烧室，所以不存在因燃烧室积碳带来的负面现象。
附图说明
图1是转子的侧视图；
图2是图1的俯视图；
图3是图4的侧视图；
图4是活塞的侧视图；
图5是图4的俯视图；
图6是环形缸体的俯视图；
图7是图6中沿E-E线的剖视图；
图8是非圆齿轮和偏心齿轮及缸体的装配示意图；
图9是图8中沿M-M线的剖视图；
图10是活塞和非圆齿轮及偏心齿轮的装配及剖去局部缸体的示意图；
图11、图12、图13是活塞在缸体内作功时的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
本结构是由两个相同的截面为半圆形的环形缸体2、12(如图6示)组成一个截面为圆形的环形缸体，内装有两个相同的转子4、5，如图2所示；转子4、5的两面及缸体相对应的部位设有密封圈槽28，槽里边装有密封圈(图中未示)；还有四个相同的活塞3分别固定在两个转子4、5的两端上，活塞上的孔24装在转子端上，活塞上的活塞销孔23和转子端上的活塞销孔22同心，用同往复式内燃机上相同的活塞销或螺栓固定，四个活塞安装在同一水平上，活塞上装有同往复机上相同的活塞环(图中未示)，中间有一至二道环的接口可设置在转子端的活塞环接口处26里面，活塞的上下两个面都是实心的；活塞环同缸体及两个转子间的润滑可通过转子轴、转子采用强制压力间断式的润滑方式，既活塞行至进排气口时不给压力的办法进行润滑；活塞可设置为扇形，如图4所示，也可设计为其它形状；转子和活塞也可以是一体的；还有两根转子轴6、7分别垂直的固定在两个转子4、5的轴孔27里面，两根转子轴6、7上分别装有两个相同的非圆齿轮8、9，如图8或图9所示；非圆齿轮8、9的安装方向是长轴线同转子4、5两端上的活塞是平行的，如图10所示；另处还有一根功率输出轴13，输出轴13上装有两个相同的安装方向相反的偏心齿轮10、11，如图8或图9所示，两个偏心齿轮10、11用现有技术进行平衡处理，两个偏心齿轮10、11同两个非圆齿轮8、9分别啮合而构成两个齿轮副，如图8或图10所示；非圆齿轮的周长是偏心齿轮的两倍；功率输出轴13上装有两个轴承14、15，两根转子轴6、7上分别装有四个轴承16、17、18、19，它们分别固定在机体上，如图9所示。另在缸体上两活塞间转角差最小的位置，既两活塞间的容积最小时的中心位置设置有火花塞或喷油嘴25，在火花塞25对应的位置设置有进气口20和排气口21，如图8所示。除以上设置外，还有燃料供给系统、润滑系统、冷却系统和点火系统……这些系统基本上和现有往复式内燃机相同。
本结构的作功原理是这样的：它是将两组非圆齿轮和偏心齿轮转角差的作用通过两个转子的转速差使活塞间的容积发生变化从而完成进气、压缩、燃烧膨胀、排气一连贯的作功程序。它的程序如图11所示，此时活塞A、B间可燃气体已压缩完毕，开始点火作功，此时同一个转子上的活塞B和D按顺时针作加速转动，同时通过转子轴及非圆齿轮和偏心齿轮由功率输出轴输出功率，同一转子上的活塞A和C作减速转动，同时活塞A、D间压缩，D、C间进气，B、C间排气。当各活塞转至如图12时，活塞A和C最慢，B和D最快，两个转子的速差比也同样最大；此时活塞A和C开始加速，B和D开始减速；当活塞转至如图13时活塞A、B间完成一次膨胀作功，A、D间已完成一次压缩，D、C间完成一次进气，B、C间完成一次排气，此时各活塞间同时完成了一次排气、进气、压缩、作功过程。这样，当活塞每旋转一周时，如图11所示，活塞A再转至同一位置时，共完成四个作功循环；这需要四冲程八缸内燃机曲轴转动一周所作的循环。
在允许的范围内活塞的速差比越大其性能越好，它是通过偏心齿轮和非圆齿轮的设计决定的，也可以通过改变和增加非圆齿轮和偏心齿轮组的办法来加大差速比提高工作性能。还可以用多组缸体和与之配套的传动轴及齿轮进行组合，以提供更大的功率输出。本结构可设置两个或两个以上进排气口，以降低换气损失，提高进气充量。还可以设置两个或两个以上火花塞或喷油嘴，以使燃气燃的更快、更完全。

Claims (7)

1、一种旋转式内燃机，它包括有燃料供给系统、冷却系统、润滑系统和点火系统、汽缸活塞系统......其特征是：它由两个相同的截面为半圆形的环形缸体(2)(12)组成一个截面为圆形的环形缸体，里面安装有两个转子(4)(5)，四个分别固定在两个转子(4)(5)两端上的活塞(3)，两根分别垂直的固定在两个转子(4)(5)上的转子轴(6)(7)，两个分别装在两根转子轴(6)(7)上的非圆齿轮(8)(9)，还有以相反方向安装在同一根功率输出轴(13)上的两个偏心齿轮(10)(11)，两个非圆齿轮(8)(9)分别和两个偏心齿轮(10)(11)啮合，构成两个齿轮副，另在所需的位置设置有火花塞或喷油嘴(25)和进气口(20)及排气口(21)。
2、如权利要求1所述内燃机的活塞(3)和转子(4)可制成一体。
3、如权利要求书1所述内燃机可设置两个或两个以上火花塞或喷油嘴。
4、如权利要求1所述内燃机的缸体上可设置两个或两个以上进气口和排气口。
5、如权利要求1或2所述内燃机的活塞(3)可将中间一至二道活塞环的接口设置在转子端上的活塞环接口处(26)的里面。
6、如权利要求1所述内燃机还可通过改变和增加非圆齿轮和偏心齿轮组的办法提高工作性能。
7、如权利要求1所述内燃机还可以使多组缸体和与之配套的传动轴及齿轮进行组合，以输出更大的功率。
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