CN2352686Y - 半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机 - Google Patents

Abstract

半缸体中心轮轴转子活塞旋转式内燃机，属原动力机械——热机。其缸体由左、右两部分组合而成，内有两半转子，两半转子一端和缸体结合共同组成正圆环状缸腔，另一端和轮轴上的轮以互补的斜面爪块方式结合，两半转子夹轮轴上的轮共同组成轮轴结构，轴由缸体中心孔伸出，缸腔内周侧有与缸腔同曲度的活塞。转子旋转一周或半周即完成进气、压缩、作功和排气四个冲程。斜面爪块自动调整摩擦间隙，免维护，只需定期更换润滑油即可。

Description

半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机

本发明涉及机械制造领域，属原动力机械——热机。是一种轮轴转子活塞结构的旋转式内燃发动机。

目前广泛使用的“往复活塞式内燃发动机”的运动机构包括复杂的曲轴连杆机构、配气机构等等，通过连杆变活塞的往复运动为曲轴的旋转运动。曲轴连杆机构的汽缸呈直圆柱体筒状，内有圆柱状活塞，活塞通过连杆和曲轴相连。活塞在汽缸中作往复运动时，连杆使曲轴作旋转运动，变活塞的往复运动力为曲轴的旋转力矩，曲轴转动带动固定在其上的飞轮一起转动，使曲轴旋转得均匀、平稳。配气机构通过凸轮轴、挺杆等等及其驱动零件适时地开闭进气门和排气门，完成换气过程。其体积大、份量重、构造复杂、易损坏、维护难、造价高、活塞往复运动惯性难以克服、发动机转速低、功率损失多、燃料消耗量大、噪音高、热效率低、对环境污染严重，已经越来越不能适应飞速发展的社会需要，越来越多地暴露出其缺陷。七十年代曾出现过一种“三角转子活塞式内燃发动机”，其有一个缸体线是一种长纡回外摆线的“8”字形缸，两个半径不同的齿轮，一个三角形转子，其具有体积小、重量轻、转速快等优点。当时认为是七十年代换型的最新发动机。后来，实践证明其存在线性密封的根本缺陷而不具备实用性，最终只好放弃。

本发明的目的是：提供一种体积小、重量轻、构造简单、转速快、效率高、噪音低、消耗少、污染轻、造价低、易制造、易维护、原材料易得、坚固、实用和经济的新型旋转活塞式内燃发动机。

“半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机”由运动机构、燃料供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统和起动系统等六个部分组成。是一种轮轴转子活塞结构形式的螺旋式内燃发动机，其运动机构的缸体的缸腔呈正圆环状，上面开有进气孔和排气孔，缸体中心有轴伸出，缸体内有轮轴和转子，转子上卡有动活塞，缸腔内壁上卡有定活塞。其与传统的活塞式发动机所不同的是运动机构。该运动机构包括缸体、轮轴和活塞等三个部分。缸体内腔是环形，转子是轮轴式，活塞为端面是圆形的如从正圆环体上截取的一段楔形体。本机有全周冲程发动机式，即轮轴转子活塞旋转一周完成进气、压缩、作功和排气四个冲程，作功角为360度；半周冲程式发动机，即轮轴转子活塞旋转半周就完成进气、压缩、作功和排气四个冲程，作功角为180度。前者轮轴转子旋转一周完成一个工作循环，后者完成两个工作循环。

在半缸体轮轴转子活塞旋转式全周冲程式发动机，缸体外形呈鼓形，由左、右两件以法兰盘螺栓联接而成。缸体内底端面呈盆状，中心凸起，四周凹陷成一个半圆环状结构，它和转子上的半圆环结构正好可以组成一个完整的圆环状空腔。缸体和转子正好组成这样两个空腔。一个是进气、压缩腔，一个是作功、排气腔。缸体底端面正中心向腔内凸起，形成锥台，台中心有轴孔，轴孔边缘车有截面为半圆形的球状滚珠存放环槽，轴孔中有轴。运动机构的转子有左右两半组合而成。位于缸体内和缸体的结合端结构呈中心凸起周围凹陷的和缸体半圆环等同的半圆环状，其两半转子的结合端有互补的45度斜面爪块，两半转子和缸体相对侧的半圆环曲面上开有向心的扇形活塞卡槽，两半转子与缸壁的径向结合面上开有一对半圆环曲面状的润滑油槽，槽缘有溢油缺口，两半转子结合端面之间有弹簧，转子中心部有轴孔，两半转子与轮的结合端夹轮轴上的轮，半转子和轮端面的斜面爪块结合，共同组成半缸体轮轴转子。轴由转子中心轴孔贯通转子，轮轴转子的轴由缸体上的轴孔伸出缸体之外，轴上相应部位的台阶端面上车有相同的槽，槽内有滚珠，它们共同配合形成轴承装置，缸体底端的半圆环槽与转子端面的半圆环槽的结合部车成互补的45度倒角的斜形结合平面。在缸体的进气、压缩端有进气孔，在作功、排气端有排气孔和火花塞孔及供油器孔。缸体内圆曲面底端各开有一个低陷于曲面的扇形向心同曲度槽，槽内各卡有一个定活塞。轮轴转子由左、右两半转子组成。在轴的中间装轮成轮轴结构形式，轮位于两半转子间，轮和半转子的结合面制成互补的45度斜面爪块，轴由转子中心轴孔贯通转子，由缸体轴孔伸出。轴也可同其中一个半转子制成一体的，在两半转子的结合面有互补的45度斜面爪块。轴中心有轮，轮位于两半转子间。轮和半转子的结合面制成互补的45度斜面爪块。两半转子由管接通。或两半转子间不设接通管，而在两半缸体的相应部位开有孔由管接通两缸。半转子和缸体相对侧的半圆环曲面上开有向心的扇形活塞卡槽。进气、压缩端半转子上的卡槽开在两半转子接通管孔的后侧方；作功、排气端半转子上的卡槽开在接通管孔的正下方。两半转子与缸壁的径向结合面上各开有一段半圆环曲面状油槽，缸体上位于此槽位置上有开孔，孔内有球珠状挡块，球珠尾端有弹簧，将球压紧在槽内，形成油泵。在球珠位于转子旋转方向侧有润滑油进油孔，在位于两缸体法兰盘的结合端面开有出油孔并设限压阀。轮轴的活塞卡槽位置上开有通向转子结合面的油通孔。转子油槽缘有溢油缺口，半转子结合面有张力弹簧，半转子间布满润滑油。活塞可看成从与缸腔同样大小的圆环上截取的一段，其沿两侧水平方向开有扇形贯通孔，孔内有活塞销，销稍长于活塞的直径。销及销孔的形状是吻合的偶合配合件。

在半缸体轮轴转子活塞旋转式半周冲程式发动机，与全周冲程式发动机的不同处在于：缸体两端面上各开有进气孔和排气孔，缸体内腔缸体端上相应部位开有进气孔和排气孔，两孔之间的间隔距离正好能容纳一个活塞。其内部的腔上有活塞卡槽，卡有一个活塞，槽的朝向活塞运动方向侧开有斜面坡口，在此卡槽的对面相应的位置，即环状腔的大圆环周曲面上也开有同样的槽，也卡有一个活塞。缸体上的两个活塞为定活塞，转子上的两个活塞为动活塞。两个转子活塞分别位于两个缸体活塞之间，四个活塞互相隔开，将腔体分隔成四个室，按转子的旋转方向分别为进气室，有进气孔；压缩室、有供油器通孔；作功室，有火花塞孔；排气室，有排气孔。两个缸体的进、排气孔和火花塞及供油器均错开一定角度布置。两半缸体转子间无接通管。

工作原理：

在半缸体轮轴转子全周冲程机，当按转子旋转方向，给轴施加外力时，轴转动带动半转子转动，通过两半转子间的斜面爪块副产生轴向向两边分离两半转子的离心力，使两半转子压紧在缸体上密封。转子转动带动其上的润滑油泵工作，使两半转子间的润滑油产生高压使两半转子压紧在缸体上加强密封，并通过转子上的油通道向转子与缸体及活塞间的摩擦面提供润滑油，润滑摩擦面。进气、压缩缸端转子上的动活塞随转子作环绕轴的圆周运动，而缸体上的活塞不动。这样，两活塞的分离端就产生真空度，因这一段缸体上开有进气孔，所以就进行进气冲程，两活塞的接近端是密封的腔体，空气被压缩。当转子活塞旋转至接近缸体活塞时，其间的压缩空气推动缸体活塞前移，因缸体卡槽朝向同一运动方向有坡口，坡面就迫使活塞销向转子侧移动。而转子活塞销却被转子上的斜面坡口迫向缸体移动，因为卡槽只能同时卡有一个活塞，所以缸体活塞移位于转子活塞上，转子活塞移位于缸体活塞上，两活塞换位。在两半缸体上有接通管的发动机中缸体活塞在换位的过程中，位置移动暴露出其封闭着的两缸接通管口，被压缩的空气通过两缸接通管流向作功、排气腔。与此同时，作功、排气腔的两活塞也正好换位，缸体活塞在换位的过程中，暴露出其封闭着的缸体上的燃料喷口和火花塞孔，压缩空气高速射流喷入缸腔，同时高速射流燃料也喷入缸腔，燃料与压缩空气混合后形成可燃混合气或直接吸入由化油器提供的可燃混合气被压缩后点火作功，推动活塞旋转一周，完成一个工作循环。废气将被下一循环排出。下一循环是：进气并压缩上一循环进入的空气或可燃混合气，作功和排出上一循环的废气，依此类推。而在两半转子上有两缸接通管的发动机中，做功排气缸的转子活塞在换位的过程中，位置移动，暴露出其封闭者的两缸接通管口，在进气、压缩缸被压缩的空气通过两缸接通管射流进入作功、排气缸，与此同时缸体活塞移动暴露出缸体上的燃料喷口和火花塞孔，压缩空气高速射流喷入缸腔，同时高速射流燃料也喷入缸腔，燃料与压缩空气混合后形成可燃混合气或直接吸入由化油器提供的可燃混合气被压缩后点火作功，推动活塞旋转一周，完成一个工作循环。废气将被下一循环排出。下一循环是：进气并压缩上一循环进入的空气或可燃混合气，作功和排出上一循环的废气，依此类推。

在半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机的半周冲程式发动机，当顺轮轴旋转方向转动轴时，带动轮转动，通过两半转子和轮轴间的斜面爪块产生向两端分离两半转子的离心力使转子与缸体压紧密封，转子转动带动其上的润滑油泵工作，使两半转子间的润滑油产生高压使两半转子压紧在缸体上加强密封，转子转动带动其上的润滑油泵工作，通过轴上的油通道向转子、活塞与缸体的摩擦面提供润滑油，润滑摩擦面。转子上的两个动活塞随转子一起转动，因这两个活塞分别位于缸体上两个定活塞的隔离腔中，所以在进气室和压缩室的动活塞与两定活塞产生分离和接近过程，即进气和压缩，进而点火作功。而在作功室和排气室的动活塞与两定活塞进行作功和排气冲程。轮轴转子转动半周，完成一个工作循环。两缸的作功角度错开一定度数。

“半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机”具有以下优点：可广泛应用于各类交通工具，作动力机，可应用于发电机，各种机器作动力。转子旋转半周或一周，完成进气、压缩、作功和排气四个过程，单位时间内作功较多，转速快，热效率高，充分利用了惯性，减少了燃料消耗。无笨重的曲轴连杆机构及飞轮，无复杂的配气机构，体积小、重量轻、轮轴转子结构省力、构造简单，紧凑、易维修、好布置。采用互补的斜面爪块等自动调整摩擦副间隙，免去了烦琐的维护，只需定期更换润滑油保养即可。转动平稳、噪音小、对环境污染较轻，易于加工制造，成本低，使用寿命长。原材料使用铸铁等普通材料，来源广，造价低，经济实用。

“半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机”图面说明：

图1是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机总成纵剖视图。

图中1是外水箱体，2是半缸体，3是半缸体转子，4是活塞，5是轮轴，6是润滑油泵挡，7是供油器。

图2a是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机的全周冲程式发动机的半缸体主视图。

图中8是法兰盘，9是润滑油泵挡孔，10是供油器、火花塞孔，11是活塞卡槽，12是排气孔，13是轴孔，14是与轮轴的结合斜面，15是半环槽。

图2b是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机的全周冲程式发动机的半缸体俯视图。

图3a是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机的全周冲程式发动机的另一半缸体主视图。

图中16是进气孔，17是润滑油泵挡孔。

图3b是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机的全周冲程式发动机的另一半缸体俯视图。

图4a是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机的半周冲程式发动机的半体缸主视图。

图4b是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机的半周冲程式发动机的半体缸俯视图。

图中10是供油器、火花塞孔，11是活塞卡槽，12是排气孔，16是进气孔。

图5a是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机的全周冲程式发动机的半转子主视图。

图中18是半转子与缸体的结合斜面，19是润滑油泵油槽，20是半环槽，21是斜面爪块，22是活塞卡槽，23是两缸通孔。

图5b是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机的全周冲程式发动机的半转子俯视图。

图6a是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机的半周冲程式发动机的半转子主视图。

图中18是半转子与缸体的结合斜面，19是润滑油泵油槽，20是半环槽，21是斜面爪块，22是活塞卡槽。

图6b是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机的半周冲程式发动机的半转子俯视图。

图7a是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机轮轴主视图。

图中24是轴，25是滚珠轴承半环槽，25是轮，27是与转子结合的斜面爪块。

图7b是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机轮轴俯视图。

图8a是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机活塞主视图。

图中28是活塞顶，29是活塞销孔。

图8b是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机活塞左视图。

图8c是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机活塞俯视图。

图9a是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机活塞销主视图。

图9b是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机活塞销左视图。

说明书摘要附图是半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机总成纵剖视图。

图中1是外水箱体，2是半缸体，3是半缸体转子，4是活塞，5是轮轴，6是润滑油泵挡，7是供油器。

“半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机”的燃料供给、点火、冷却、润滑和起动系统可采用传统的方式，运动机构有以下几种实施方式：

鼓形缸、整体中心轮轴、整体活塞；鼓形缸、整体中心轮轴、组合式活塞；鼓形缸、组合式轮轴、整体活塞；鼓形缸、组合式轮轴、组合式活塞。鼓形缸、整体中心轮轴、整体活塞；鼓形缸、整体中心轮轴组合式活塞；鼓形缸、组合式轮轴、整体活塞；鼓形缸、组合式轮轴、组合式活塞。

鼓形缸体上有两缸通管的有，鼓形缸、整体中心轮轴、整体活塞；鼓形缸、整体中心轮轴组合式活塞；鼓形缸、组合式轮轴、整体活塞；鼓形缸、组合式轮轴、组合式活塞。

半缸体轮轴转子上有两缸通管的有，鼓形缸、整体中心轮轴、整体活塞；鼓形缸、整体中心轮轴组合式活塞；鼓形缸、组合式轮轴、整体活塞；鼓形缸、组合式轮轴、组合式活塞。

Claims (5)

1．一种半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机，它由运动机构，燃料供给，点火，冷却，润滑和起动系统等六个部分组成，其特征在于轮轴转子活塞结构形式的旋转式内燃发动机，其运动机构的缸体的缸腔呈圆环状，上面开有进气孔和排气孔，缸体中心有轴伸出，缸腔内有轮轴和转子，转子上卡有动活塞，缸腔内壁上卡有定活塞。

2．根据权利要求1所述的一种半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机，其特征在于运动机构的缸体呈鼓形，由左、右两半缸体组合而成，缸体内部腔呈正圆环状，缸体外边缘有法兰盘、缸体上相应部位开有进气孔、排气孔、喷油器孔和火花塞孔及中心轴孔或一半缸体上开进气孔，另一半缸体上开排气孔、火花塞孔及喷油气孔，缸体内腔壁上开有活塞卡槽，卡槽朝向活塞旋转方向一侧开成斜面坡口状，两半缸体由螺栓联接，缸体内腔中有轮轴转子及其活塞。

3．根据权利要求1、2所述的一种半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机，其特征在于运动机构的转子由左、右两半组合而成，其位于缸体内和缸体的结合端结构呈中心凸起周围凹陷的和缸体半圆环等同的半圆环状，其两半转子的结合端有互补的45度斜面爪块，两半转子和缸体相对侧的半圆环曲面上开有向心的扇形活塞卡槽，两半转子与缸壁的径向结合面上开有一段半圆环曲面状的润滑油槽，槽缘有溢油缺口，两半转子结合端面之间有弹簧，转子中心部有轴孔，两半转子和轮结合端夹轮轴上的轮，半转子和轮端面的斜面爪块结合，共同组成半缸体轮轴转子，轴由转子中心轴孔贯通转子，轮轴转子的轴由缸体上的轴孔伸出缸体之外。

4．根据权利要求3所述的一种半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机，其特征在于运动机构的活塞位于缸体内圆环状腔内，活塞的形状可看成是从与缸体内腔等同的圆环上截取的一段，活塞上开有活塞销孔，孔内有活塞销，活塞销稍长于活塞的直径，活塞还可由两半活塞及活销三部分组合而成，两半活塞沿其一端面向另一端面对角线截成两个互为平行的斜面圆台阶状，结合后在两台阶中心形成活塞销孔，孔为周端大，心端小的向心菱形截面锥形孔，内有同形菱锥销，销的长度大于活塞直径，销朝向活塞端面的两端都制成45度倒角，沿两端面对角按平分线平行分成两部分，中心部位形成销孔，孔内有稍长于活塞直径的活塞销。

5．根据权利要求4所述的一种半缸体轮轴转子活塞旋转式内燃发动机，其特征在于运动机构的轮轴在轴的中间装轮成轮轴结构形式，轮位于两半转子间，轮和半转子的结合面制成互补的45度斜面爪块，轴由转子中心轴孔贯通转子由缸体轴孔伸出。

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