CN2466352Y - 复合轮齿式内燃机 - Google Patents

Abstract

一种复合轮齿式内燃机,压气机构与工作机构之间呈并轴设置,压气机构主要由主动齿轮、从动齿轮、壳体、进气通道构成,工作机构主要由壳体、大转子轮、两个从动小转子轮和同步机构构成,压气机构的压缩腔通过高压气体通道与工作机构的燃爆腔连通,工作机构通过传动机构与压气机构连接。本实用新型具有结构简单、体小量轻、成本低、运转平稳、噪声小、排量小、热交换效率高和寿命长等优点,可提高输出扭矩和输出功率,适合各种燃料。

Description

复合轮齿式内燃机

本实用新型涉及一种内燃机，特别是一种由复合轮齿组合而成的旋转式内燃机。

现有的旋转式内燃机一般是由曲柄连机构组成的往复活塞式内燃机，众所周知，这种结构的内燃机存在着结构复杂、体积大、热转换效率低、运转噪声大和振动大的不足。为此，有关技术人员进行了大量的研究，在CN1197158A中公开了一种“三腔双转子内燃机”，它虽然结构简单、输出功率大、体积小、运转较为平稳，但是，由于三角转子在高速运转中，三角转子在椭圆腔体同产生来回位移运动时，角尖密封线与非正弦的腔壁发生强烈撞击磨擦，磨烛温度达2000度以上，容易破坏密封线，造成了密封失效，缩短了使用寿命。在CN1263979A中公开了一种“复合轮齿式内燃机”，这种内燃机是由工作机和压气机构成，它存在着如下的严重不足：

1.由于压气机与工作机同轴，并错有一定的转角，这势必使压气机与工作机连通的高压气路通道长，且直角转弯处较多，经加工后成形后，留下较多的余隙空间，从而造成了转压阻力大、损耗大等不利因素。

2.在压气机与工作机连通的高压气通道上设置了单向阀，它很难保证压气机的压气终点就是工作机的工作起点，其原因在于：在整个转压过程中，压气机必须超前一定规定角度单位时间内增压，此时工作机的燃爆腔并未形成，高压气通道与工作腔的排气口相通，受压的燃气就会经该单向阀、工作腔、排气口向外泄漏，造成不必要的浪费，当工作机的燃爆腔形成后，压气机的余气就不能达到设计上规定的压缩比，即使能够转起来，也根本达不到所需的各项技术参数。

3.由于压气机、单向阀离工作机过近，受工作机的高温影响，该单向阀极容易失效，造成故障率高，这一问题在技术及材料上很难解决。

4.工作机的两个小从动轮呈对称设置，工作机两端均安装有火花塞，以实现一周内四次点火，虽然理论成立，但实际整体统筹布局起来难度相当大，极难实现说明书中所述三种技术方案的实施。即使能够设计制造出来，也势必造成结构复杂化，增加了加工、制作、安装、调整的难度，增大了制造成本，降低了使用寿命。所以该机只能是理论上的设想而已。

5.该内燃机根本没有解决工作机的散热问题。

本实用新型的目的就是提供一种结构简单、制造成本低、噪声小和运行平稳的复合轮齿式向然机，它可以显著降低内燃机的排量，明显地增大输出扭矩和提高输出功率。

本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有压气机构和工作机构，其特征在于：

1)压气机构是固有主动齿轮的主动轴和固有从动齿轮的从动轴均通过轴承与壳体连接，主动齿轮和从动齿轮在壳体内并彼此啮合，主动齿轮上设置有与设置在从动齿轮上的一个大齿槽相配合的一个大齿，从动齿轮的齿和主动齿轮的大齿均与壳体内壁呈相对滑动密封性接触，壳体、从动齿轮、主动齿轮、密封板与端盖一起将壳体内围成彼此密闭并变化的燃气压缩腔和燃气进气腔，壳体上设置有与燃气进气腔连通的进气孔；

2)工作机构是固有大转子轮的主轴和两个固有从动小转子轮的从动轴均通过轴承与壳体连接，两个从动小转轮呈非对称设置，大转子轮上对称设置有与设置在两个从动小转子轮上的一个大齿槽相配合的大齿，大转子轮的大齿和从动小转子轮均与壳体内壁呈相对滑动密封性接触，壳体、大转子轮、两个从动小转子轮、密封板与端盖一起将壳体内围成彼此密闭并变化的燃爆腔、工作排气腔和休整散热腔，壳体设置有分另与工作排气腔、燃爆腔、休整散热腔连接通的排气口、通气孔、火花塞，大转子轮与两个从动小转子轮之间设置有同步机构；

3)燃爆腔通过设置在壳体上的高压气体通道与燃气压缩腔连通，工作机构通过传动机构与压气机构连接。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点：

1.结构简单紧凑，体积小，重量轻，制造成本低；

2.由于运转起来十分平滑，因此，运转平稳，噪声小，能量损失小，热转换效率高；

3.因工作机构的腔体与压气机的腔体之间的占空比小而使得本实用新型的排量大为降低；

4.由于工作机构的作功半径大且保持不变，当燃气在燃爆腔内爆炸，产生强有力的冲击推力，显著地增大了输出扭矩和输出功率；

5.由于本实用新型没有设置任何阀门，因此，故障率低，减少动力损耗，便于维护，延长了使用寿命；

6.根据不同类别的燃料，工作机不必作改动，只需配装不同燃料性质的压气机，保证各种燃料的压缩比，以适应燃烧不同性质的燃料；

7.压气机构与工作机构呈分开独立设置，使得设计制造、调整安装、互换非常方便。

本实用新型的附图说明如下：

图1为本实用新型第一种实施例的结构示意图；

图2为图1中的A-A剖视图；

图3为图1的外形结构示意图；

图4为本实用新型第二种实施例的结构示意图；

图5为图4中的B-B剖视图；

图6为图4的外形结构示意图；

图7为本实用新型起始状态时的原理图；

图8为本实用新型转压状态时的原理图；

图9为本实用新型点火状态时的原理图；

图10为本实用新型排气状态时的原理图。

图中：1.主动齿轮；2.主动轴；3.从动齿轮；4.从动轴；5.壳体；6.大齿槽；7.大齿；8.密封板；9.端盖；10.燃气压缩腔；11.燃气进气腔；12.进气孔；13.大转子轮；14.主轴；15.从动小转子轮；16.从动轴；17.壳体；18.大齿槽；19.大齿；20.密封板；21.端盖；22.燃爆腔；23.工作排气腔；24.休整散热腔；25.排气口；26.通气孔；27.火花塞；28.高压气体通道；29.同步齿轮；30.主动胶齿轮；31.胶齿带；32.从动胶齿轮；33.张紧轮；34.卸载槽沟；35.压气槽沟；36.通风孔；37.进风通道；38.排风通道；39.风扇；40.散热片；41.飞轮。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1、4所示，本实用新型包括有压气机构和工作机构，其特征在于：

1)结合图2可知，压气机构是固有主动齿轮1的主动轴2和固有从动齿轮3的从动轴4均通过轴承与壳体5连接，主动齿轮1和从动齿轮3在壳体5内并彼此啮合，主动齿轮1上设置有与设置在从动齿轮3上的一个大齿槽6相配合的一个大齿7，从动齿轮3的齿和主动齿轮1的大齿7均与壳体5内壁呈相对滑动密封性接触，壳体5、从动齿轮3、主动齿轮1、密封板8与端盖9一起将壳体5内围成彼此密闭并变化的燃气压缩腔10和燃气进气腔11，壳体5上设置有与燃气进气腔11连通的进气孔12：

2)结合图2可知，工作机构是固有大转子轮13的主轴14和两个固有从动小转子轮15的从动轴16均通过轴承与壳体17连接，两个从动小转轮15呈非对称设置，大转子轮13上对称设置有与设置在两个从动小转子轮15上的一个大齿槽18相配合的大齿19，大转子轮13的大齿19和从动小转子轮15均与壳体17内壁呈相对滑动密封性接触，壳体17、大转子轮13、两个从动小转子轮15、密封板20与端盖21一起将壳体17内围成彼此密闭并变化的燃爆腔22、工作排气腔23和休整散热腔24，壳体17设置有分别与工作排气腔23、燃爆腔22、休整散热24腔连接通的排气口25、通气孔26、火花塞27，大转子轮13与两个从动小转子轮15之间设置有同步机构；

3)如图1、4所示，燃爆腔22通过设置在壳体17上的高压气体通道28与燃气压缩腔10连通，结构图2、3、5可知，工作机构通过传动机构与压气机构连接。

本实用新型的工作原理是这样的：工作机构通过传动机构带动压气机构工作，工作机构中的大转子轮13转动一周，从动小转子轮15转动两周，压气机构中的主动齿轮1和从动齿轮3就转动两周。工作机构大转子轮13上的大齿19与右边的从动小转子轮15上的大齿槽18正时啮合时，称为工作机构处于零角度状态；压气机构主动齿轮1上的大齿7与从动齿轮3上的大齿槽6正时啮合时，称为压气机构处于零角度状态；开始时，通过启动电机通过主轴14带动大转子轮13转动，本实用新型的各个工作状态如下：

1.如图7所示，当工作机构从零角度转至13度角时，压气机构从214度转至240角，燃气压缩腔内的燃气被压缩，燃气经进气孔12进入燃气进气腔11内，并使燃气进气腔11与燃气压缩腔10的体积比从3∶1变为4∶1左右，此过程中，从动齿轮3封闭了高压气体通道28，阻断了燃气压缩腔10内的高压燃气向工作排气腔23流动。

2.当工作机构从13度转至接近51度角时，燃爆腔22形成，压气机构从240度转至接近316度，此过程中，燃气压缩腔10内的高压燃气仍被封闭压缩。如图8所示，一旦工作机构转到51度时，燃气压缩腔10经大齿槽6、高压气体通道28与燃爆腔22连通，燃气压缩腔10内的高压燃气经高压气体通道进入燃爆腔22内。

3.如图9所示，当工作机构从51度转至63度角时，压气机构从316度转至346度角，燃气压缩内高压燃气被压入燃爆腔22内，火花塞27点火，发生爆炸，对大转子轮13上的大齿19作功，使大转子轮13转动。

4.如图10所示，当工作机构从63度转至73度角时，压气机构从346度转至零度角，从动齿轮3封闭了高压气体通道28，燃爆腔22内的继续膨胀，推动大转子轮13转动，此时，燃气进气腔11内充满了燃气，同时，大齿19把工作排气腔23内上次燃烧后的余气经排气口25排出。

5.当工作机构转至180度角时，燃爆腔22与排气口25连通，燃烧后的废气经排气口25排出，此时，大转子轮13上的另一大齿19与右边的从动小转子轮15形成正时啮合，工作机构又处于零角度状态，从而全部完成了进、压、爆、排的内燃机基本工作规律。重复上述步骤，使本实用新型工作运转起来。

由图1并结合图2、3可知，大转子轮13和从动小转子轮15的外沿均呈平滑状，同步机构是设置在壳体17外的主轴14、从动轴16上并彼此啮合的同步齿轮29，传动机构是设置在壳体17外的从动轴14上的主动胶齿轮30通过胶齿带31与设置在壳体5外主动轴2上的从动胶齿轮32连接，壳体5外设置有与胶齿带31紧密接触的张紧轮33。

由图4并结合图5、6可知，同步机构是设置在大转子轮13和从动小转子轮15的外沿上并彼此啮合的小齿，传动机构是设置在壳体17外的主轴14上的主动胶齿轮30通过胶齿带31与设置在壳体5外的主动轴2上从动胶齿轮32连接，壳体5外设置有与胶齿带31紧密接触的张紧轮33。

如图1、4所示，为了便于从动小转子轮上的大齿槽18内从休整散热腔24内带来的空气经休整散热腔24排出，大转子轮13的大齿19上设置有卸载槽沟34。

如图1、4所示，为了把燃气压缩腔10内的高压燃气充分压入燃爆腔22内，使之继续燃烧作功，补充能量，克服了现有往复活塞式内燃机长期存在而又无法改善的软特性问题，使输出负载特性更理想，从动齿轮3上设置有与大齿槽6相通的压气槽沟35。

如图2、5并结合图3、图1可知，为了便于散去工作机构产生的高热，大转子轮17、主动齿轮1、从动齿轮3的内部匀设置有通风孔36，前后端盖上分别设置有与各个通风孔36连通的进风通道37、排风通道38，在壳体外的主轴14、主动轴2、从动轴4上分别设置有风扇39。

如图1、4所示，为了便于散去工作机构产生的高热，工作机的壳体17上设置有散热片40。

如图2、5所示，为了使工作机能够平稳工作，主轴14上设置有飞轮41。

Claims (8)

1.一种复合轮齿式内燃机，包括有压气机构和工作机构，其特征在于：

1)压气机构是固有主动齿轮(1)的主动轴(2)和固有从动齿轮(3)的从动轴(4)均通过轴承与壳体(5)连接，主动齿轮(1)和从动齿轮(3)在壳体(5)内并彼此啮合，主动齿轮(1)上设置有与设置在从动齿轮(3)上的一个大齿槽(6)相配合的一个大齿(7)，从动齿轮(3)的齿和主动齿轮(1)的大齿(7)均与壳体(5)内壁呈相对滑动密封性接触，壳体(5)、从动齿轮(3)、主动齿轮(1)、密封板(8)与端盖(9)一起将壳体(5)内围成彼此密闭并变化的燃气压缩腔(10)和燃气进气腔(11)，壳体(5)上设置有与燃气进气腔(11)连通的进气孔(12)；

2)工作机构是固有大转子轮(13)的主轴(14)和两个固有从动小转子轮(15)的从动轴(16)均通过轴承与壳体(17)连接，两个从动小转轮(15)呈非对称设置，大转子轮(13)上对称设置有与设置在两个从动小转子轮(15)上的一个大齿槽(18)相配合的大齿(19)，大转子轮(13)的大齿(19)和从动小转子轮(15)均与壳体(17)内壁呈相对滑动密封性接触，壳体(17)、大转子轮(13)、两个从动小转子轮(15)、密封板(20)与端盖(21)一起将壳体(17)内围成彼此密闭并变化的燃爆腔(22)、工作排气腔(23)和休整散热腔(24)，壳体(17)设置有分别与工作排气腔(23)、燃爆腔(22)、休整散热(24)腔连接通的排气口(25)、通气孔(26)、火花塞(27)，大转子轮(13)与两个从动小转子轮(15)之间设置有同步机构；

3)燃爆腔(22)通过设置在壳体(17)上的高压气体通道(28)与燃气压缩腔(10)连通，工作机构通过传动机构与压气机构连接。

2.如权利要求1所述的复合轮齿式内然机，其特征在于：大转子轮(13)和从动小转子轮(15)的外沿均呈平滑状，同步机构是设置在壳体(17)外的主轴(14)、从动轴(16)上并彼此啮合的同步齿轮(29)，传动机构是设置在壳体(17)外的从动轴(14)上的主动胶齿轮(30)通过胶齿带(31)与设置在壳体(5)外主动轴(2)上的从动胶齿轮(32)连接，壳体(5)外设置有与胶齿带(31)紧密接触的张紧轮(33)。

3.如权利要求1所述的复合轮齿式内燃机，其特征在于：同步机构是设置在大转子轮(13)和从动小转子轮(15)的外沿上并彼此啮合的小齿，传动机构是设置在壳体(17)外的主轴(14)上的主动胶齿轮(30)通过胶齿带(31)与设置在壳体(5)外的主动轴(2)上从动胶齿轮(32)连接，壳体(5)外设置有与胶齿带(31)紧密接触的张紧轮(33)。

4.如权利要求1、2、3所述的复合轮齿式内燃机，其特征在于：大转子轮(13)的大齿(19)上设置有卸载槽沟(34)。

5.如权利要求1、2、3所述的复合轮齿式内燃机，其特征在于：从动齿轮(3)上设置有与大齿槽(6)相通的压气槽沟(35)。

6.如权利要求1、2、3所述的复合轮齿式内燃机，其特征在于：大转子轮(17)、主动齿轮(1)、从动齿轮(3)的内部匀设置有通风孔(36)，前后端盖上分别设置有与各个通风孔(36)连通的进风通道(37)、排风通道(38)，在壳体外的主轴(14)、主动轴(2)、从动轴(4)上分别设置有风扇(39)。

7.如权利要求1、2、3所述的复合轮齿式内燃机，其特征在于：工作机的壳体(17)上设置有散热片(40)。

8.如权利要求1、2、3所述的复合轮齿式内燃机，其特征在于：主轴(14)上设置有飞轮(41)。

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