CN2386201Y - 中心轮轴转子活塞旋转式内燃发动机 - Google Patents

Abstract

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,缸腔呈正圆环状,内有活塞,活塞的形状如同从与缸体内腔等同的正圆环上截取的一段,两缸体结合的中心部小圆内有轮轴,轮轴有左右两半轮轴组成,两半轮轴的结合端面为互补的螺旋体,轮周曲面同缸体环腔内小圆曲面同曲度,轮周曲面上活塞槽内卡有活塞。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,自动调整摩擦间隙,免维护。

Description

中心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，属原动力机械一热机。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发动机。

“中心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。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，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。

在中心轮轴转子活塞旋转式内燃发动机的全周冲程式发动机，缸体呈碟形，内腔为圆环状，并且内接圆柱状轮轴室。此柱状的侧面形状与圆环小圆的曲面形状吻合。缸体由左右两半组合而成，其内端面为凹陷的半圆环曲面槽，槽的外侧大圆周缘有法兰盘；槽的内侧小圆内的圆端面为平面，此平面低于两半缸体法兰盘的结合面。它的中心开有轴孔，孔的周缘车有截面为半圆状的环槽。环槽内有球状滚珠。缸体有两个，两缸同轴布置，一个是进气、压缩缸，一个是作功、排气缸。两缸有管道相通，在位于进气、压缩缸的两缸通孔前方，即活塞运动方向端缸体内大圆曲面上靠通孔开有活塞卡槽，槽内卡有一个定活塞，在活塞的前方，即活塞的运动方向端缸体上紧靠活塞开有进气孔。缸体上的定活塞和轮轴上的动活塞将缸腔分隔为两个室，按活塞的运动方向依次为进气室和压缩室。进气室段有进气孔，压缩室段有两缸体通孔。在作功、排气缸上和进气、压缩缸的通孔的前方，即活塞运动的相同侧，缸体内大圆曲面上开有活塞卡槽，卡槽内可卡一个定活塞，该活塞的裙侧正好将通向进气、压缩缸的通孔和供油器、火花塞孔关闭。在活塞后方，即活塞运动相反侧，缸体上紧靠活塞开有排气孔。缸体上的定活塞和轮轴上的动活塞将缸腔分隔成两个室，按活塞的运动方向，依次为作功室、此室段上开有供油器孔，火花塞孔；排气室，此室段上开有排气孔。两缸的中心轴外有轴套，两缸靠法兰盘上的长杆螺栓联为一体。两缸的接通管和中间轴套靠螺杆的张紧力压紧在两缸间。在缸体内环腔的小圆内的轮轴室中有轮轴，其由左右两半轮轴以轮面为结合面组合而成，半轮轴结构为轮一端有轴，轮端面为螺旋面。两半轮以轮端的互补的螺旋体面结构结合。轮的周面为凹陷的与正圆环状缸腔的小圆环曲面吻合的圆曲面。轮和轴的结合部车有截面为半圆形的圆环状滚珠存放槽，槽内有球形滚珠若干，此槽与缸体上相应部位的槽共同配合形成轴承装置。两缸中的轴一端伸出缸体外侧传递动力，一端伸入中间轴套，与另一缸伸入轴套中的轴联接。两轴靠轴端的偏心孔和偏心轴联成通轴。一轴端上的偏心轴一部分伸入另一轴端的偏心孔中，外露部分的离轮轴心最远端沿轴向开有与这部分等长的矩形半槽，槽内有叶片；轴套内壁上沿轴向也开有与偏心轴上同样的槽，槽内有叶片，叶片与槽底之间有弹簧。槽靠轴转动方向一侧有进油管，相反侧有出油管。偏心轴与轴套配合，共同形成润滑油泵。轮轴的两轮结合面上的螺旋体尾端各开有一段向心扇形槽，两槽对应，形成活塞卡槽，内卡有一个活塞。轮轴的轴上开有轴向油槽，轮上相应开有孔，通向两半轮结合的螺旋面尾端的扇形槽。缸体内腔中有活塞，活塞可看作从与缸体内腔相同的圆环上沿径向截取的一段，活塞裙侧开有活塞销孔，孔内有活塞销，活塞稍长于活塞的直径，活塞还可以由两半活塞及活塞销三部分组成。两半活塞沿端面对角组合，以中心部的活塞销联接。两半活塞的结合面为双斜面，它们从活塞端面分别向对边延长至活塞的径向正中线上，再从此处分别向相对结合面放射，使活塞沿径向至圆周，向圆心形成一个截面为菱形的周端大，心端小的活塞销孔。孔中有活塞销，销的形状为菱形锥体，长度稍长于活塞直径。其周端沿活塞运动方向侧制成斜面，心端靠活塞运动方向相反侧制成斜面。即与周端斜面对角制成斜面。

在中心轮轴转子活塞旋转式内燃发动机的半周冲程式发动机，与全周冲程机的不同处在于：缸体侧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。缸体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。在轮轴的轮周面上相背各开有一段扇形活塞卡槽，卡槽的斜面坡口方向朝向活塞运动的相反侧。两卡槽内各卡有一个活塞。缸体上的两个活塞为定活塞，轮轴上的两个活塞为动活塞。两个轮轴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，按轮轴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。

工作原理：

在中心轮轴转子活塞旋转式内燃发动机的全周冲程式发动机，当按转子旋转方向，给轴施加外力时，轴转动带动轮转动，通过两半轮间的螺旋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。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轮轴转子活塞上，轮轴转子活塞移位于缸体活塞上，两活塞换位。进气、压缩缸轮轴转子活塞在换位的过程中，被压缩的空气通过两缸接通管流向作功、排气缸腔。于此同时，作功、排气腔的两活塞也正好换位，在换缸的过程中，缸体活塞位置移动暴露出其缸体上封闭着的两缸接通管口，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。

在中心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，轴带动轮转动，通过两半轮轴间的螺旋面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，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。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。而在做功室和排气室的动活塞与两定活塞进行作功和排气冲程。轮轴转动半周，完成一个工作循环。两缸的作功角度错开一定度数。

“中心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。采用螺旋体斜面形式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。

“中心轮轴转子活塞旋转式内燃发动机”图面说明：

图1是中心轮轴转子活塞旋转式内燃发动机的总成纵剖视图。

图中1是增压风扇，2是空气滤清器，3是润滑油箱，4是两缸间轴套润滑油泵外壳，5是润滑油泵叶片，6是外水箱体，7是消声器，8是中心轮轴，9是活塞，10是缸体，11是供油器。

图2a是中心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12是法兰盘，13是半环槽，14是滚珠轴承半环槽，15是轴孔，16是活塞卡槽，17是供油器、火花塞孔，18是排气孔。

图2b是中心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是中心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缸体主视图。

图中12是法兰盘，13是半环槽，14是滚珠轴承半环槽，15是轴孔，16是活塞卡槽，17是供油器、火花塞孔，18是排气孔，19是进气孔。

图3b是中心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缸体俯视图。

图4a是中心转子轮轴带偏心轴件主视图。

图中20是偏心轴，21是润滑油泵叶片槽，22是轴，23是滚珠轴承半环槽，24是螺旋斜面，25是活塞卡槽。

图4b是中心转子轮轴带偏心轴件左视图。

图4c是中心转子轮轴带偏心轴件俯视图。

图5a是中心转子轮轴带偏心孔件主视图。

图中22是轴，23是滚珠轴承半环槽，24是螺旋斜面，25是活塞卡槽，26是偏心孔。

图5b是中心转子轮轴带偏心孔件左视图。

图5c是中心转子轮轴带偏心孔件俯视图。

图6a是中心轮轴转子活塞旋转式内燃发动机半活塞主视图。

图6b是中心轮轴转子活塞旋转式内燃发动机半活塞左视图。

图6c是中心轮轴转子活塞旋转式内燃发动机半活塞俯视图。

图中27是活塞顶，28是活塞裙，29是活塞中心菱形销孔半菱形，30是两半活塞双斜面结合面。

图7a是中心轮轴转子活塞旋转式内燃发动机半活塞销主视图。

图7b是中心轮轴转子活塞旋转式内燃发动机半活塞销左视图。

图7c是中心轮轴转子活塞旋转式内燃发动机半活塞销俯视图。

图8a是中心轮轴转子活塞旋转式内燃发动机双缸间轴套润滑油泵外壳主视图。

图8b是中心轮轴转子活塞旋转式内燃发动机双缸间轴套润滑油泵外壳俯视图。

图9a是润滑油泵叶片主视图。

图9b是润滑油泵叶片左视图。

图9c是润滑油泵叶片俯视图。

说明书摘要附图是中心轮轴转子活塞旋转式内燃发动机的总成纵剖视图。

图中1是增压风扇，2是空气滤清器，3是润滑油箱，4是两缸间轴套润滑油泵外壳，5是润滑油泵叶片，6是外水箱体，7是消声器，8是中心轮轴，9是活塞，10是缸体，11是供油器。

“中心轮轴转子活塞式内燃发动机”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：

在中心轮轴转子活塞旋转式内燃发动机的全周冲程式发动机有，碟形缸、整体中心轮轴、整体活塞；碟形缸整体中心轮轴、组合式活塞；碟形缸、组合中心轮轴、整体活塞；碟形缸、组合式中心轮轴、组合式活塞。

在中心轮轴转子活塞旋转式内燃发动机的半周冲程式发动机有，碟形缸、整体中心轮轴、整体活塞；碟形缸整体中心轮轴、组合式活塞；碟形缸组合中心轮轴、整体活塞；碟形缸、组合式中心轮轴、组合式活塞。

Claims (5)

1.中心轮轴转子活塞旋转式内燃发动机，是一种旋转活塞式内燃机，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，其特征在于是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，缸腔内有轮轴式转子，轮轴转子上卡有动活塞，缸腔内壁上卡有定活塞。

2.根据权利要求1所述的一种中心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由左、右两半缸体组合而成，半缸体内部呈半圆环状，外部呈碟形，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、火花塞孔及喷油器孔，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成一体，缸体内腔中有轮轴转子及其活塞。

3.根据权利要求1或2所述的一种中心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转子由左、右两半轮轴以轮面为结合面组合而成，半轮轴结构为轮一端有轴，轮端面为螺旋面，轮轴的两轮结合面上的螺旋体尾端各开有一段向心扇形槽，两槽对应，形成活塞卡槽，内卡有一个活塞，轮轴转子的轴由缸体上的轴孔伸出缸体之外，在轮轴的轮轴面上相背各开有一段扇形活塞卡槽，卡槽的斜面坡口方向朝向活塞运动的相反侧，两卡槽内各卡有一个活塞。

4.根据权利要求1或2所述的一种中心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，位于缸体卡槽内的活塞是定活塞，位于轮轴转子卡槽内的活塞是动活塞，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塞销三部分组成，两半活塞沿端面对角组合，以中心部的活塞销联接，两半活塞的结合面为双斜面，它们从活塞端面分别向对边延长至活塞的径向正中线上，再从此处分别向相对结合面放射，使活塞沿径向至圆周，向圆心形成一个截面为菱形的周端大，心端小的活塞销孔，孔中有活塞销，销的形状为菱形锥体，长度稍长于活塞直径，其周端沿活塞运动方向侧制成斜面，心端靠活塞运动方向相反侧制成斜面，即与周端斜面对角制成斜面。

5.根据权利要求3所述的一种中心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，位于缸体卡槽内的活塞是定活塞，位于轮轴转子卡槽内的活塞是动活塞，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塞销三部分组成，两半活塞沿端面对角组合，以中心部的活塞销联接，两半活塞的结合面为双斜面，它们从活塞端面分别向对边延长至活塞的径向正中线上，再从此处分别向相对结合面放射，使活塞沿径向至圆周，向圆心形成一个截面为菱形的周端大，心端小的活塞销孔，孔中有活塞销，销的形状为菱形锥体，长度稍长于活塞直径，其周端沿活塞运动方向侧制成斜面，心端靠活塞运动方向相反侧制成斜面，即与周端斜面对角制成斜面。

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