CN201068818Y - 一种叶轮内燃机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种叶轮内燃机，包括外气缸，外气缸端盖，主轴，连杆，喷油点火装置，所述外气缸呈圆柱筒体，其上开有进气孔和与进气孔至少成一定相位差的排气孔。该装置结构简单、重量轻、振动小，产生的噪音轻，且具有良好的高速性能，燃烧效率高。

Description

一种叶轮内燃机

技术领域

本实用新型涉及一种内燃机，尤其涉及一种叶轮式的内燃机。

背景技术

现在应用的内燃机主要是以点燃式的汽油机及压燃式柴油机居多，其结构主要是四冲程往复活塞式构造，而转子发动机的较少见，如产于日本马自达公司的汪克尔转子发动机。往复式活塞发动机及转子式发动机各有其优缺点，往复式活塞发动机由于需要复杂的配气及大质量的曲柄连杆机构，所以它不仅结构复杂，运动惯性件多且不平衡，这就限制了其高速性和轻便性，相应其振动和噪声也比较大。

转子发动机由于没有复杂的配气和曲柄连杆机构，加之其独特的连续工作方式，致使它的结构简单、高速性好、振动及噪声也小，功率密度大。但由于它的燃烧室结构特殊。燃烧效率不及往复式活塞发动机，也不宜设计成柴油燃料的柴油机。另外，它的转子端和气缸体的润滑也不是很理想，加其制造精度、材料等要求高、制造成本高昂、综合性能未必超过往复式发动机。

发明内容

本实用新型的目的是提供叶轮内燃机，它结构简单、重量轻、振动小，产生的噪音轻，且具有良好的高速性能，燃烧效率高。

本实用新型的目的是这样实现的：一种叶轮内燃机，包括外气缸，外气缸端盖，主轴，连杆，喷油点火装置，所述外气缸呈圆柱筒体，其上开有进气孔和与进气孔至少成一定相位差的排气孔；

还包括：

一第一转子，其上设有一中心转动轴，可转动地连接在主轴上，中心转动轴的端部设有两根呈180度相位差的连杆轴，第一转子的圆周上沿径向固定两个成180度相位差的第一和第二叶片；

一第二转子，可转动地套在第一转子的中心转动轴上，在其圆周上沿径向固定两个成180度相位差的第三和第四叶片，第二转子的端面上设有两根呈180度相位差的连杆轴；

一内气缸盖，设置于第二转子一侧；

所述第一、第二、第三和第四叶片分别延伸到另一转子圆周面上，且外气缸内壁，外气缸端盖和内气缸盖形成四个内气缸；

一中心齿轮，固定在外气缸端盖上；

一行星齿轮连杆，固定于主轴上，其上通过齿轮轴可转动地连接两个行星齿轮，成180度相位差，并与中心齿轮啮合，两个行星齿轮轴上各设有一偏心轴，行星齿轮与中心齿轮的齿数比为1∶2；

一对第一转子连杆，各连杆的一端分别与行星齿轮上的偏心轴转动连接，另一端分别与第一转子上的连杆轴转动连接；

一对第二转子连杆，各连杆的一端分别与行星齿轮上的偏心轴转动连接，另一端分别与第二转子上的连杆轴转动连接；

转子旋转一周，气缸完成一个工作循环。

优选地，所述内气缸盖上开有椭圆形轨道，所述偏心轴置于该轨道内。

优选地，所述偏心轴末端设有一导轮，容置于椭圆形轨道内。

优选地，所述第二转子的端部设有一连接件，所述连杆轴固定在该连接件上。

优选地，所述连接件为一圆盘。

优选地，所述排气孔设在左侧外气缸端盖上。

本实用新型由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1.容积效率高，除轴承、转子和叶片外，大部分空间是发动机工作容积。

2.功率密度大，转子转动一周，四个气缸均作功一次，即共作功四次。

3.运动惯性件完全对称，高速性好，振动小。

4.无进排气阀，进排气阻力小，燃烧效率高。

5.连续作功，输出扭矩均匀。

6.由于叶片和气缸之间的间隙由轴承控制，叶片、转子和外气缸之间可保持零接触。由于非常小的间隙保证气体之间的封闭，所以叶片、转子和外气缸之间无需润滑。

7.结构简单，重量轻，与同等功率8缸四冲程往复式发动机相比，所需零件少。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的整体结构剖面图；

图2为本实用新型另一种实施例的整体结构剖面图；

图3为本实用新型的主轴及行星齿轮连杆示意图；

图4为本实用新型的第一转子示意图；

图5为本实用新型的第二转子示意图；

图6为本实用新型的吸气行程开始叶片位置示意图；

图7为本实用新型的吸气行程开始导轮位置示意图；

图8为本实用新型的压缩行程开始叶片位置示意图；

图9为本实用新型的压缩行程开始导轮位置示意图；

图10为本实用新型的作功行程开始叶片位置示意图；

图11为本实用新型的作功行程开始导轮位置示意图；

图12为本实用新型的排气行程开始叶片位置示意图；

图13为本实用新型的排气行程开始导轮位置示意图；

图14为本实用新型的喷气动力模式实施例示意图；

图15为本实用新型喷气动力模式的气体膨胀室及喷气管示意图。

具体实施方式

如图2所示，该叶轮内燃机包括一外气缸1，外气缸1呈圆柱筒体。外气缸1的缸壁圆周上开有一进气孔1-1，与进气孔1-1至少成一定相位差的一排气孔1-2和一喷油和点火装置孔1-3(如图6所示)，在内燃机中，喷油和点火装置1-3设计在一条母线上。如图6所示，当吸气行程开始时，两叶片4-7、4-8正对的位置即是进、排气孔1-1、1-2的位置，进、排气孔1-1、1-2对称分布于气缸6点钟位置的两侧。并对应于吸气初两叶片4-7、4-8距离(设为x)最小时，进气孔1-1位于6点钟沿顺时针走x/2的位置，排气孔1-2则位于6点钟沿逆时针走x/2的位置。外气缸1的两侧分别装有外气缸端盖1-4，外气缸1的内壁还固定一个内气缸盖6。两侧外气缸端盖1-4和内气缸盖6的中心均开有通孔，右侧外气缸端盖1-4上开有一润滑油注油孔1-7和一润滑油泄油孔1-6，如图1所示，内气缸盖6的端面上还可开设一椭圆形轨道6-1。一中心齿轮1-5，固定在右侧外气缸端盖1-4的中心位置上。

如图2，3所示，一主轴2，依次伸入左侧外气缸端盖1-4、内气缸盖6、中心齿轮1-5、右侧外气缸端盖1-4的通孔且自由转动，在本实施例中，主轴2即为动力输出轴。主轴2上固定有一行星齿轮连杆7，连杆7上对称固定有两个行星齿轮轴，齿轮轴上分别装有相位差成180度的行星齿轮7-3、7-4并与中心齿轮1-5相啮合，其齿数比为1∶2。如图1所示，当不采用齿轮传动时，两根轴上可分别连接偏心轴7-1、7-2，偏心轴7-1、7-2末端分别置有导轮8、9，该导轮沿内气缸盖6的椭圆形轨道6-1作周向运动。

如图2，4所示，一第一转子4，该第一转子4的圆周上沿径向固定两个成180度相位差的第一页片4-7和第二叶片4-8。第一转子4上设有一中心转动轴4-4，转动地套在主轴2上。中心转动轴4-4的端部固定一可拆卸的连接件4-3(装配时先将第二转子5装上)，在本实施例中，该连接件4-3呈圆盘状，也可采用其他形状。该连接件4-3上设有两根呈180度相位差的连杆轴4-5、4-6，连杆轴4-5、4-6上转动地套有一对第一转子连杆4-1、4-2。连杆4-1、4-2还分别转动地套在偏心轴7-1、7-2上。

如图2，5所示，一第二转子5，在其圆周上沿径向固定两个成180度相位差的第三页片5-7和第四叶片5-8，该第二转子5可转动地套在第一转子4的中心转动轴4-4上。第二转子5上设有一轴承5-4，轴承5-4的端面上设有两根呈180度相位差的连杆轴5-5、5-6，连杆轴5-5、5-6上转动地套有一对第二转子连杆5-1、5-2。连杆5-1、5-2还分别转动地套在偏心轴7-1、7-2上。

第一叶片4-7、第二页片4-8、第三叶片5-7和第四叶5-8片分别延伸到另一转子圆周面上，且与外气缸内壁，外气缸左侧端盖1-4和内气缸盖6密封形成四个内气缸。工作时，第一转子4和第二转子5既作相互的往复运动，同时又一起绕主轴2作圆周运动。

本实用新型的工作过程如下：

如图1，2所示，当动力输出轴(主轴2)转动时，偏心轴7-1、7-2在行星齿轮连杆7或椭圆形轨道6-1的作用下转动，并带动两对连杆4-1、4-2，5-1、5-2及与其联动的两转子4、5上的四个叶片5-7、4-7，5-8、4-8之间的角度变化，从而改变了四个内气缸的容积和工作状态。本发动机的压缩比如图6所示，当发动机开始吸气时，气缸1’的容积为最小值V₁，相邻气缸2’的容积为最小值V₂，压缩比即为V₂/V₁。

如图6，7所示，导轮8、9处在椭圆形长轴位置，行星齿轮偏心轴位于上止点(行星齿轮偏心轴离主轴距离最远为上止点)。叶片5-7刚离开排气孔1-2，而叶片4-7刚到进气孔1-1开始吸气，此时，叶片5-7与叶片4-7之间的角度最小，气缸1’的容积最小。吸气行程开始，两对连杆在第一、二转子的带动下向椭圆短轴运动，连杆之间的角度变大，气缸1’的容积逐渐变大。

如图8，9所示，导轮8、9运动到椭圆形短轴位置，行星齿轮偏心轴运动至下止点(行星齿轮偏心轴离主轴距离最近为下止点)。叶片5-7刚偏离进气孔1-1结束吸气，此时，叶片5-7与叶片4-7之间的角度最大，气缸1’的容积最大。压缩行程开始，两对连杆在第一、二转子的带动下向椭圆长轴运动，连杆之间的角度变小，气缸1’的容积逐渐变小。

如图10，11所示，导轮8、9运动到椭圆形长轴位置，行星齿轮偏心轴运动至上止点。叶片4-7完全离开喷油和点火装置1-3，结束压缩行程，此时，叶片5-7与叶片4-7之间的角度最小，气缸1’的容积最小。作功行程开始，火花塞点火、油嘴喷油，混合汽燃烧膨胀，两对连杆在第一、二转子的带动下向椭圆短轴运动，连杆之间的角度变大，气缸1’的容积逐渐变大。

如图12，13所示，导轮8、9运动到椭圆形短轴位置，行星齿轮偏心轴运动至下止点。叶片4-7刚到排气孔1-2，叶片5-7完全离开喷油和点火装置1-3，结束作功行程，此时，叶片5-7与叶片4-7之间的角度最大，气缸1’的容积最大。排气行程开始，两对连杆在第一、二转子的带动下向椭圆长轴运动，连杆之间的角度变小，气缸1’的容积逐渐变小。连杆和叶片重新回到图6，7位置，行星齿轮又回到上止点位置，一个工作循环结束。

其余三个气缸的工作方式与气缸1’一致，在此不再赘述。

下面给出喷气动力模式的一种实施例：

如图14所示，在左侧外气缸端盖1-4上另外开设有一排气孔1-9，排气孔1-9位置处还附加有气体膨胀室和喷气管10(如图15所示)，当气缸1’压缩行程结束时，叶片4-7刚移动到排气孔1-9的始端。作功行程开始，此时压缩气体点燃，混合汽作功的大部分能量变成高速喷射的动能，另一部分能量则用以完成吸气、压缩行程。

在实际制造中，当采用高速燃料，要求发动机质量轻、速度快时，行星齿轮连杆7、中心齿轮1-5、行星齿轮7-3、7-4均可不安装。

如果是重型机器，则行星齿轮连杆7、中心齿轮1-5、行星齿轮7-3、7-4均需安装。为了减少摩擦阻力，内气缸盖6的端面上可不开设椭圆形轨道6-1，偏心轴末端的导轮8、9也不安装。而两种连接连杆的偏心轴状况则均需安装。

Claims (6)

1.一种叶轮内燃机，包括外气缸，外气缸端盖，主轴，连杆，喷油点火装置，其特征在于：

所述外气缸呈圆柱筒体，其上开有进气孔和与进气孔至少成一定相位差的排气孔；

还包括：

一第一转子，其上设有一中心转动轴，可转动地连接在主轴上，中心转动轴的端部设有两根呈180度相位差的连杆轴，第一转子的圆周上沿径向固定两个成180度相位差的第一和第二叶片；

一第二转子，可转动地套在第一转子的中心转动轴上，在其圆周上沿径向固定两个成180度相位差的第三和第四叶片，第二转子的端面上设有两根呈180度相位差的连杆轴；

一内气缸盖，设置于第二转子一侧；

所述第一、第二、第三和第四叶片分别延伸到另一转子圆周面上，且与外气缸内壁，外气缸端盖和内气缸盖形成四个内气缸；

一中心齿轮，固定在外气缸端盖上；

一行星齿轮连杆，固定于主轴上，其上通过齿轮轴可转动地连接两个行星齿轮，成180度相位差，并与中心齿轮啮合，两个行星齿轮轴上各设有一偏心轴，行星齿轮与中心齿轮的齿数比为1∶2；

一对第一转子连杆，各连杆的一端分别与行星齿轮上的偏心轴转动连接，另一端分别与第一转子上的连杆轴转动连接；

一对第二转子连杆，各连杆的一端分别与行星齿轮上的偏心轴转动连接，另一端分别与第二转子上的连杆轴转动连接；

转子旋转一周，气缸完成一个工作循环。

2.如权利要求1所述的叶轮内燃机，其特征在于：所述内气缸盖上开有椭圆形轨道，所述偏心轴置于该轨道内。

3.如权利要求2所述的叶轮内燃机，其特征在于：所述偏心轴末端设有一导轮，容置于椭圆形轨道内。

4.如权利要求1-3任意一项所述的叶轮内燃机，其特征在于：所述第二转子的端部设有一连接件，所述连杆轴固定在该连接件上。

5.如权利要求4所述的叶轮内燃机，其特征在于：所述连接件为一圆盘。

6.如权利要求1所述的叶轮内燃机，其特征在于：所述排气孔设在左侧外气缸端盖上。

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