CN2034987U

CN2034987U - 无污染车用特种发动机

Info

Publication number: CN2034987U
Application number: CN 88204939
Authority: CN
Inventors: 宗连台
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-04-25
Filing date: 1988-04-25
Publication date: 1989-03-29

Abstract

无污染车用特种发动机属于净化排气和节油的二冲程转子发动机。

发动机主轴(11)的圆盘端面均布三个旋转活塞(8)，与六个U形槽的旋转气缸(4)在具有气口的气缸体(2)的“8”字型腔内连续啮合，配合下缸固定块(12)构成复合气缸。采用空气扫气及专设燃料一空气分配口达到节油目的；在啮合过程中，下缸压缩腔的空气被分割出一部分直接加入膨胀腔的自由排气阶段，用以完成净化排气的任务。

Description

本实用新型涉及一种净化排气和节油的二冲程汽化器式转子发动机。

在“旋转活塞发动机”一书中公开了一种槽轮式旋转活塞发动机技术方案，它的目的在于改变往复式发动机的传统结构，其构成由一个园盘周边上等距突出的n个大半园的整体活塞，与n个U形槽的旋转气缸啮合，并容纳于气缸体的“8”字型腔中。这种结构的发动机除密封问题外，主要是发动机不具备净化排气及节油的结构条件。表现在工作过程中机构不能形成独立容积的空气并加入到气缸的自由排气阶段；换气时间转角限制了上、下缸完全采用空气扫气。

在往复式汽油机中，采用附加装置净化排气，但扫气过程的燃料流失不可避免。

本实用新型的目的在于克服上述技术中的不足之处而提供一种具有净化排气和节油的发动机。

本实用新型的目的是这样实现的：发动机主轴园盘平面r半径上均布三个园孔，装入一端为椭园柱体另一端是园柱体的旋转活塞，与六个U形槽的旋转气缸，在具有上、下排气口及下扫气口的气缸体的“8”字型腔内连续啮合，型腔中心距A＝2r₁，内有符合两者运动轨迹的凹弧园缺周边的下缸固定块，构成上下复合气缸（上缸为型腔中的旋转气缸，下缸为啮合角以下部分）。气缸体与具有“空气注入口”、上扫气口及燃料－空气口（5）的后端盖端面结合，下缸不设燃料－空气口；

当旋转活塞啮入旋转气缸的U形室后，下缸左侧压缩腔的空气被旋转气缸周边、U形室壁及下缸固定块的凹弧面逐渐分割出独立容积的空气并加入下缸右侧膨胀腔的自由排气开始时刻，而上缸通过后端盖上的“空气注入口”向相应的U形室注入空气；

上、下缸扫气均用空气，气缸体的下扫气口与后端盖的上扫气口开启相位同步，均与扫气泵通，当旋转气缸相应的U形室完成扫气时，后端盖的燃料－空气口向其充入混合气，随之与下缸空气进一步混合并被活塞推入U形室内。

本实用新型的目的还可以通过以下措施来达到：上述发动机所说的旋转活塞的啮合部分可为扁园柱体，短轴尺寸与啮合的旋转气缸U形槽宽相同，长度与旋转气缸、下缸固定块及气缸体的厚度相同，啮合时即公转又自转。另外，短轴连端面表面有二至三道密封槽，装入弹簧片及密封条，长轴部分对称分布燃烧凹坑。

上述发动机所说的旋转气缸的各U形槽根部有U形燃烧凹坑，端面对称分布U形凹坑及螺孔，与火花塞轮的端面结合为缸壁。中心有园孔与心轴配合。为实现密封，分别在端面及周边上开设U形密封槽及径向密封槽，配入相应的密封元件。各槽之间可为U形缺口结构，可配置弧形密封板。

上述发动机所说的下缸固定块的端面有弧形冷却腔、销孔及螺孔，并有与周边外形相同的一至二道密封槽，一侧端面与散热体端面结合，中心有园孔与计量油泵传动轴配合。如果旋转气缸不设径向密封，则下缸固定块的凹弧面应设径向密封槽。为达到更好的净化效果，在凹弧面右端开一段凹气道。

上述发动机所说的气缸体的上排气口包含一些渐小渐密的梯形渐扩式气口，沿气口垂面有一弧形滑槽，槽内装置相位调节器，用以改变上排气口的关闭相位，防止上缸换气过程中的燃料流失。气缸体沿“8”字型腔分布些销孔、螺孔和散热片，与前、后端盖的端面结合为整体。

上述发动机所说的主轴园盘的反面有一外园锥密封环带及与旋转活塞轴承座相接的短散热片。

上述发动机所说的后端盖结合面，有中心距为A＝2r₁的两轴承孔，其中下面的主轴承孔前端有一内园锥密封环带及盆腔结构，以容纳主轴园盘并使之构成统一的密封平面，上面的轴承孔与装于旋转气缸的心轴配合。为配合换气，结合面上的“空气注入口”及燃料－空气口分别与压缩泵及汽化器相通且处于旋转气缸的转动平面内。后端盖有冷却腔及散热片，通过端面的销孔，螺孔与气缸体端面结合。

发动机的点火装置中有一个火花塞轮一端端面均布六个燃烧凹坑，与旋转气缸端面结合，另一端分布六个火花塞并有许多叶片，火花塞轮中心有园孔，与旋转气缸共装于心轴上。与心轴配合的前端盖上设有高压线接头，当火花塞外端触点与接头接通时使火花塞电极端点火。

发动机中的一个相位调节器，呈园弧板状结构，在气缸体的上排气口中的弧形滑槽内滑动，宽度相同，通过左右滑动改变上排气口的关闭相位，进一步避免了换气过程中的燃料流失。

本实用新型因为只通过旋转活塞、旋转气缸及下缸固定块间的运动关系就能达到循环过程中净化排气的目的（表现在形成的独立容积空气加入到气缸中的自由排气阶段时，使CO、CH与O₂化合，生成CO₂和水蒸汽，同时降低了气缸中的压力和温度破坏了NO_X的继续生成条件）。比现有的循环后处理技术更简单及节省费用，并可使用浓、稀混合气；本实用新型因为旋转气缸的换气时间转角大，允许上、下缸都采用空气扫气及在上缸专设燃料混合气口，配合相位调节器可通过改变上排气口的关闭相位进一步避免燃料流失，使节油能力与喷射式接近且结构简单；本实用新型下缸呈长弧形，扫气时除压力差起主要作用外，活塞向下排气口驱近时有利于废气的排除并呈直流式扫气，上缸扫气口位于旋转气缸U形室根部，而上排气口在其周边位置也呈直流扫气，扫气效率较高；本实用新型因为旋转气缸的惯性力矩与气缸相位压力相互补偿，在强度、刚度足够的条件下使扭矩输出均匀，另外发动机每转点火三次，单缸机相当于往复式三缸机，或者排量相同并发出同样的功率时转速比往复式单缸相低3倍左右；气口的分布形式及气口积不受其结构限制，本实用新型零件少，且不需专用设备。

实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1是根据本实用新型提出的创成原理、运动关系和工作过程示意图。

图2是根据本实用新型提出的基本结构剖视图。

图3是本实用新型的侧视剖面图。

下面结合图1说明本实用新型的创成原理和运动关系：根据无间歇槽轮机构原理，在以o₁为转动中心r₁为半径的园盘平面上的c₁、c₂及c₃各等分点的园孔，配置一端为园柱体另一端为椭园柱体的旋转活塞（8），与o₂为园心的六个U形槽的旋转气缸（4）作连续啮合，中心距A＝2r₁＝o₁o₂，旋转活塞（8）以不变角速度ω₁转动，其运动关系：tgθ₂＝r₁sinθ₁／A－r₁cosθ₁；

保持上述运动关系的旋转活塞机构与旋转气缸机构由图1及图2给出。旋转活塞机构由主轴（11）及旋转活塞（8）组成，啮合过程中旋转活塞（8）每公转一周自转180°；旋转气缸机构包括旋转气缸（4）、火花塞（22）及与两者配合的心轴（6），火花塞轮外端装六个分解式火花塞（20）及一个绝缘板（21），内端与旋转气缸（4）端面结合，构成气缸壁面。

图1－图2所示，旋转活塞（8）与旋转气缸（4）在厚度相同，中心距A＝2r₁的板状气缸体（2）的“8”字型腔内啮合，配合下缸固定块（12）的凹弧园缺周边构成上下复合气缸道（啮合角以上，包括旋转气缸（4）为上缸，啮合角以下的弧形缸道为下缸），其中气缸体（2）的型腔周边上分布同步的上、下排气口及下扫气口。

图2所示，为保持运动机构的啮合，固定和完善气缸的位置和气口，用具有相同中心距及相应轴承座孔的前端盖（23）及后端盖（9）支承和联接，用螺栓（15）紧固。其中下缸固定块（12）与前端盖下方联接并构成统一端面的散热体（14）用螺钉（16）紧固；后端盖（9）的结合面与主轴（11）的园盘端面为统一并密封的平面，分别构成复合气缸的两侧壁面，其中旋转气缸的前端壁面与前端盖（23）的结合面处于同一平面。因为旋转气缸转速比旋转活塞公转转速低一倍，上缸的换气时间转角是下缸的两倍，可以实现上、下缸的空气扫气，所以下缸不设燃料分配气口，为此后端盖（9）的结合面上缸位置设“空气注入口”，上扫气口及燃料－空气口（5），配合气缸体（2）的气口进行换气。前端盖（23）有一高压线接头（19），当火花塞轮（22）的火花塞（20）的触头在旋转过程与之接触时，发生点火。其中高压线接头（19）与发动机的飞轮磁电机联接。

图1所示，同一旋转活塞（8）的前后两面面临不同条件的工作腔，活塞转至上止点时，其上面的混合气点火燃烧，其下面为独立容积的空气。过上止点，活塞后面为膨胀条件，前面为排气条件，当活塞（8）继续转动，关闭下缸排气口时，其前面工作腔扫气结束，而后面工作腔处于排气开始阶段，当运行到θ₁为248°－300°时，上下缸间流通面积由0→1，其前面的空气与U形室已充入的燃料－空气混合气混合，并被活塞推入U形室压缩，其后面的空气随之进入U形室一部分，当运行到θ₁为352°时，活塞后面进入U形室的空气被下缸固定块（12）的凹弧面与旋转气缸周边切割成独立容积的空气，随之加入右侧膨胀腔的自由排气时刻，使气缸中的CO、CH与O₂化合，生成CO₂和水蒸汽从排气管排出，同时因气缸温度和压力的迅速降低，破坏了NO_X的继续生成条件。自由排气结束后开始扫气，上缸自由排气与下缸同步，并由后端盖（9）的“空气注入口”向相应的U形室注入空气仍可起到净化排气的作用。

自由排气结束后，上下缸同步扫气，与扫气泵相通的气缸体（2）的下扫气口及后端盖（9）的上扫气口同时用空气扫除上下缸工作腔中的废气，当U形室扫气结束时，后端盖（9）的燃料－空气口（5）开始向其充气，继续旋转上下缸形成流通面积，U形室内较浓的混合气与下缸的空气混合为使用浓度的混合气，并被活塞（8）推入U形室，因此避免了燃料流失问题。

本实用新型的另一实施例如下：

旋转活塞（8）的扁园柱体的短轴表面及端面有二至三道密封槽，装入密封片（18）；长轴部分对称分布燃烧凹坑，以利于密封和燃烧。短轴尺寸与旋转气缸（4）的U形槽宽相同，每公转1周自转180°。

旋转气缸（4）的U形槽根部有U形燃烧凹坑，且各槽间为U形缺口结构，并在端面各U形槽口开U形密封槽，配入U形密封条（7），而径向密封由弧形密封板（3）来完成，使端面与径向密封连续并减小其转动惯量。

下缸固定块（12）的端面有与周边外形相同的一至二道密封槽，入装弧形密封条（13），端面两侧均有冷却腔，其中一侧有销孔和螺孔与散热体（14）结合，中心有园孔与计量油泵传动轴（10）配合。为有利于净化排气，在其凹弧面右端开一段凹状气道与下缸膨胀腔相通。

气缸体（2）的上排气口包含一些渐小，渐密的梯形渐扩式气口，沿气口垂直方向有一弧形滑槽，槽内装有相位调节器（1）。通过左右滑动可改变上排气口的关闭相位，并进一步避免燃料流失，同时有利于提高扫气效率。气缸体（2）沿“8”字型腔分布一些销孔、螺孔及散热片，与前、后端盖的端面结合。

主轴（11）的园盘反面有一外园锥密封环带及与旋转活塞（8）的轴承座相接的短散热片。

后端盖（9）的主轴承座前端有一盆腔结构，以容纳主轴（11）的园盘，并有内园锥密封环带与主轴（11）园盘密封，使其端面与主轴园盘端面构成统一的密封平面。“空气注入口”及燃料－空气口（5）分别与压缩泵及汽化器相通且处于旋转气缸（4）的转动平面内。后端盖有冷却腔及散热片。

火花塞轮（22）为风叶轮结构，一端端面均布六个燃烧凹坑，与旋转气缸（4）端面结合，另一端均布六个火花塞（20）及许多叶片，与旋转气缸（4）共同旋转。

散热体（14）为薄壁构件，上方有一凹弧面与下缸固定块（12）相等，凹弧面有一密封槽，内装密封条（17），用于火花塞轮（22）的周边密封，一端与前端盖（23）结合并构成与前端盖结合面统一的平面，另一端与下缸固定块（12）结合，保持其在复合气缸中的位置，散热体（14）有许多散热片。

相位调节器（1）呈园弧板状结构，在气缸体（2）的上排气口内相应的滑槽内滑动，另一端有一个突起结构，有销孔与操纵杆联接，并有安装拉簧（24）的小孔，拉簧（24）另一端与气缸体（2）壳体相连，通过气缸体（2）上排气口附近的片簧（26）及压紧刷（25）使相位调节器在左右滑动时与上排气口滑槽保持密封状态。

前端盖（23）具有中心距与后端盖（9）相同的轴承孔，上轴承孔与心轴（6）的轴颈配合，下轴承孔与计量油泵传动轴（10）配合，通过带动油泵实行分配润滑。前端盖为“8”字型多空腔薄壳结构，通过周边的定位销孔和螺栓孔用螺栓（15）将相关构件紧固为发动机整体。

无污染车用特种发动机循环相位（混合式气口）如下：

下缸旋转活塞（活塞后面θ₁）：

0°——112°膨胀；

112°——153°自由排气；

153°——243°扫气（空气）；

243°——283°过后充气（空气）；

283°——352°不作功；

352°——360°形成独立容积空气并加入前工作腔，到上止时活塞后面转换为前面；

活塞前面θ₁：

0°——33°自由排气；

33°——123°扫气（空气）；

123°——163°过后充气（空气）；

163°——232°不作功；

232°——360°压缩；到上止点时活塞前后转换为后面。

上缸旋转气缸U形室θ₂：

0°——52°膨胀（与下缸同步）；

52°——85°自由排气（52°注入空气，与下缸同步）；

85°——180°扫气（空气，相位可调）；

180°——202°充入燃料（混合气，相位可调）；

202°——300°过后充气（混合气）；

300°——360°压缩（与下缸空气混合）。

Claims

1、一种净化排气和节油的二冲程汽化器式转子发动机，其中主轴的园盘周边上突出n个大半园柱体的整体活塞，与槽轮式旋转气缸啮合，该发动机的特征在于主轴(11)园盘端面等距装配三个椭园柱体的旋转活塞(8)，与六个U形槽的旋转气缸(4)在板状气缸体(2)的具有上、下排气口及下扫气口的“8”字型腔内连续啮合，配合下缸固定块(12)的凹弧园缺柱体周边构成上下复合气缸，联接具有“空气注入口”、上扫气口及燃料一空气口(5)的后端盖(9)进行换气，其中下缸不设燃料一空气口；

当旋转活塞(8)啮入旋转气缸(4)的U形室后，其后面的部分空气逐渐被动、静件的周边分割，形成独立容积的空气，并加入右侧膨胀腔的自由排气开始时刻，上缸通过后端盖(9)的“空气注入口”向相应的U形室注入空气；

气缸体(2)的下扫气口与后端盖(9)的上扫气口同步且均与扫气泵相通，当旋转气缸(4)相应的U形室完成扫气时，后端盖(9)的燃料一空气口(5)开始向其充气。

2、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于所说的旋转活塞（8）的啮合部分可为扁园形，短轴尺寸与旋转气缸（4）U形槽宽相同，长度与旋转气缸（4）、下缸固定块（12）及气缸体（2）的厚度相同，活塞呈空腔结构；与主轴（11）配合部分为园柱体，每公转一周自转180。

3、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于所说的旋转气缸（4）各U形槽根部为U形燃烧凹坑结构，端面均布凹坑及螺孔，与火花塞轮（22）的端面结合为缸壁，中心有园孔与心轴（6）配合。

4、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于所说的下缸固定块（12）端面有弧形冷却腔、销孔及螺孔，与散热体（14）的端面结合，中心有园孔与计量油泵传动轴（10）配合；

配合旋转活塞（8）与旋转气缸（4）的啮合，将形成的独立容积的空气及时加入下缸的自由排气开始时刻。

5、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于所说的气缸体（2）的上、下排气口开启相位相同，型腔中心距A＝2r，通过两端面的销孔和螺孔与前端盖（23）及后端盖（9）的端面结合。

6、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于所说的主轴（11）园盘端面r半径均布三个园孔，与旋转活塞（8）配合，园盘反面具有外园锥密封环带及与轴承座相接的短散热片。

7、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于所说的后端盖（9）有两个中心距为A＝2r的轴承孔，其中主轴承孔前端面为一具有内园锥密封环带的盆腔，以容纳主轴（11）的园盘并构成密封整体平面，上轴承孔与心轴（6）配合。

8、根据权利要求2所述的发动机，其特征在于所说的旋转活塞（8）的椭园柱短轴面连及端面有二至三道密封槽并装入密封片（18），长轴面为对称的燃烧凹坑结构。

9、根据权利要求3所述的发动机，其特征在于所说的旋转气缸（4）各槽之间为U形缺口，配置弧形密封板（3）构成径向密封，端面均布U形密封槽，配置U形密封条（7）构成端面密封。

10、根据权利要求4所述的发动机，其特征在于所说的下缸固定块（12）两端面具有与周边外形相同的一至二道密封槽，配置弧形密封条（13）实现端面密封；凹弧面临膨胀腔端有一段凹形气道。

11、根据权利要求5所述的发动机，其特征在于所说的气缸体（2）的上排气口包含一些渐小、渐密的梯形渐扩式气口，配合相位调节器（1）改变上排气口关闭相位并减少燃料流失。

12、根据权利要求7所述的发动机，其特征在于所说的后端盖（9）的“空气注入口”及燃料－空气口（5）分别与压缩泵及汽化器管道相通，且处于旋转气缸（4）转动平面内。

13、根据权利要求1所述的发动机，其中有一个火花塞轮（22），其特征在于该轮中心有园孔与心轴（6）配合，轮的一端有许多叶片及六个火花塞孔，另一端有燃烧凹坑，与旋转气缸（4）的端面结合。

14、根据权利要求1所述的发动机，其中有一个相位调节器（1），其特征在于该另件为园弧板状结构，在气缸体（2）的上排气口中的滑槽内滑动可改变其关闭相位。