專(zhuān)利名稱(chēng)：擋板圓氣缸旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種擋板圓氣缸旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，屬發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
眾所周知，不管何種工作原理的發(fā)動(dòng)機(jī)，均必須滿(mǎn)足兩個(gè)基本條件第一采用某種結(jié)構(gòu)形式將空氣(或燃料混合氣)進(jìn)行壓縮使之密度增大、溫度升高，達(dá)到燃料燃燒的溫度條件要求，供給燃料使其自燃(或點(diǎn)燃)產(chǎn)生熱能第二采用某種結(jié)構(gòu)形式將其熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出。滿(mǎn)足該兩項(xiàng)要求的結(jié)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，其是否合理是關(guān)鍵，當(dāng)然該結(jié)構(gòu)應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足密封、配氣、冷卻、潤(rùn)滑及燃料供給等諸多條件的要求。
現(xiàn)在廣泛使用的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，由于需要將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能由活塞的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)連桿——曲軸結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸出，因而造成其體積大、重量大等缺點(diǎn)；其次，由于其燃燒室與吸、排氣及作功工作腔基本處于一體，燃燒條件及密封件的環(huán)境要求迫使往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)在作功過(guò)程中，也需要對(duì)工作腔進(jìn)行大量冷卻，造成熱能的有效利用率降低。
從吉林工業(yè)大學(xué)汽車(chē)教研室編的《汽車(chē)構(gòu)造》上冊(cè)(統(tǒng)一書(shū)號(hào)15044.4505)第十章第205頁(yè)至第216頁(yè)中可以看出，三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)比較具有許多優(yōu)點(diǎn)，但由于其三角活塞運(yùn)動(dòng)于“8”字型氣缸內(nèi)，其良好的密封需要活塞具有一定轉(zhuǎn)速所產(chǎn)生的離心力作用，因此導(dǎo)致它低速時(shí)動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性較差，啟動(dòng)性也較差。
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)而提供一種具有較小體積、較輕重量，同時(shí)又具有較好的低速性能、啟動(dòng)性能的擋板圓氣缸旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明是通過(guò)如下結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的在圓形氣缸端面設(shè)有端蓋密封，圓形氣缸內(nèi)置有旋轉(zhuǎn)活塞，旋轉(zhuǎn)活塞是由處于旋轉(zhuǎn)活塞軸向端面并與之端面形狀類(lèi)似的密封件及旋轉(zhuǎn)活塞本體共同構(gòu)成的，旋轉(zhuǎn)活塞與圓形氣缸的接觸面，為半徑和圓形氣缸半徑相同的圓形面，非接觸部分為曲面，曲面與圓形氣缸等形成基本工作腔；燃燒室置于缸體之上，相對(duì)獨(dú)立于工作腔，燃燒室開(kāi)有兩氣孔，具一為壓縮氣體進(jìn)氣孔，其二為作功氣體泄氣孔，該兩孔與圓形氣缸內(nèi)腔相通，并通過(guò)燃燒室控制閥實(shí)現(xiàn)開(kāi)、關(guān)，噴油孔與燃燒室相通；擋板置于缸體、氣缸、兩端蓋及壓板構(gòu)成的空腔內(nèi)，擋板可于其內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，擋板與旋轉(zhuǎn)活塞徑向表面接觸，將旋轉(zhuǎn)活塞與圓形氣缸形成的基本工作腔分隔，形成可變化的工作腔；發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)布置在圓形氣缸周邊，且與工作腔相通，該配氣機(jī)構(gòu)包括進(jìn)氣口控制閥、排氣口控制閥和燃燒室控制閥，各控制閥均由與主軸形成一定傳動(dòng)比的扇形板控制，實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)從燃燒室泄氣孔排除的氣體作用于旋轉(zhuǎn)活塞上，通過(guò)旋轉(zhuǎn)活塞旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，輸出動(dòng)力。本發(fā)明的關(guān)鍵在于旋轉(zhuǎn)活塞在圓形氣缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)，活動(dòng)擋板分隔旋轉(zhuǎn)活塞與圓形氣缸之間形成的基本工作腔而形成變化的工作腔，可實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮、作功及排氣四個(gè)行程；旋轉(zhuǎn)活塞軸向端面設(shè)有密封件，旋轉(zhuǎn)活塞與氣缸的接觸面，為與氣缸半徑相同的圓形面，非接觸部分為曲面。燃燒室有氣孔與工作腔相通，相對(duì)獨(dú)立于工作腔。
本發(fā)動(dòng)機(jī)的四行程工作過(guò)程當(dāng)旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)過(guò)進(jìn)氣口時(shí)，進(jìn)氣口打開(kāi)，氣體充入基本工作腔，旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)動(dòng)至圓形密封面即將滑過(guò)擋板時(shí)，進(jìn)氣口關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)吸氣過(guò)程。旋轉(zhuǎn)活塞繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于擋板的分隔作用，吸氣工作腔由大變小，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的壓縮；此時(shí)燃燒室壓縮氣體進(jìn)氣孔開(kāi)啟，壓縮氣體經(jīng)位于擋板周邊的氣道，進(jìn)入燃燒室，壓縮終了時(shí)，壓縮氣體進(jìn)氣孔關(guān)閉，作功氣體泄氣孔開(kāi)啟。此后，旋轉(zhuǎn)活塞圓形密封面滑過(guò)擋板，并與擋板形成一個(gè)由小變大的工作腔，作功氣體充入此工作腔，推動(dòng)旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)動(dòng)輸出動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)作功過(guò)程。旋轉(zhuǎn)活塞繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過(guò)排氣口時(shí)，排氣閥門(mén)打開(kāi)，在擋板的分隔作用下，工作腔由大變小，實(shí)現(xiàn)排氣過(guò)程。
發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣本發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)相似，進(jìn)、排氣口亦由閥門(mén)控制。就進(jìn)、排氣口布置而言，有兩種基本方式其一為氣缸周邊進(jìn)氣，其為端面進(jìn)氣。
發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的周邊設(shè)有水腔，氣缸兩端蓋處亦設(shè)有水腔，燃燒室為雙層結(jié)構(gòu)，中間設(shè)有水腔，擋板空腔周邊設(shè)有水腔，冷卻水流過(guò)這些水腔，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻。發(fā)動(dòng)機(jī)外圍及其余冷卻系統(tǒng)與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)似。
發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)的主要潤(rùn)滑部位有旋轉(zhuǎn)活塞圓形密封面、旋轉(zhuǎn)活塞端而密封件及擋板等，旋轉(zhuǎn)活塞各部位的潤(rùn)滑通過(guò)設(shè)在主軸內(nèi)部的油道供給潤(rùn)滑油至各潤(rùn)滑部位，潤(rùn)滑油經(jīng)氣缸端蓋進(jìn)入齒輪室回到潤(rùn)滑油箱。裝有擋板的空腔內(nèi)充有潤(rùn)滑油，既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)擋板的潤(rùn)滑，又可以給擋板提供一定壓力，使擋板更好地與旋轉(zhuǎn)活塞周邊接觸及冷卻裝有擋板的內(nèi)腔表面。發(fā)動(dòng)機(jī)外圍潤(rùn)滑系統(tǒng)與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)似。
本發(fā)動(dòng)機(jī)與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，具有體積小、重量輕等特點(diǎn)；與三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，相對(duì)提高了其低速性能及啟動(dòng)性能等。此外，本發(fā)動(dòng)機(jī)尚具有以下特點(diǎn)本發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用多種燃料。在上述結(jié)構(gòu)中只要將噴油嘴孔位置移至壓縮氣體進(jìn)氣道上、燃燒室設(shè)置火花塞及相應(yīng)改變?nèi)紵胰莘e，本發(fā)動(dòng)機(jī)即可使用汽油燃料等。
燃燒室相對(duì)獨(dú)立設(shè)置，可以針對(duì)各高溫部位進(jìn)行不同程度冷卻，避免高溫對(duì)連續(xù)燃燒產(chǎn)生影響若設(shè)置多個(gè)燃燒室，可使燃燒室交替使用，此不僅可使燃燒室得到更好地冷卻，而且可以充分利用雙基本工作腔的優(yōu)勢(shì)，獲得比單個(gè)燃燒室更大的功率。
主軸相對(duì)于旋轉(zhuǎn)活塞偏心的結(jié)構(gòu)，可以使主軸獲得大于旋轉(zhuǎn)活塞的轉(zhuǎn)速，在輸出同等轉(zhuǎn)速時(shí)，可以較往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)獲得更長(zhǎng)的吸氣時(shí)間及燃燒時(shí)間；可使旋轉(zhuǎn)活塞在近360°范圍內(nèi)作功，使熱能得到更充分的利用。
本結(jié)構(gòu)可以容易地構(gòu)成多旋轉(zhuǎn)活基發(fā)動(dòng)機(jī)。
在進(jìn)、排氣閥門(mén)及燃燒室控制閥門(mén)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的、軟控制(即各閥門(mén)的動(dòng)作與主軸非剛性傳遞關(guān)系，各閥門(mén)之間的動(dòng)作相互獨(dú)立)時(shí)，僅通過(guò)改變各閥門(mén)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，即可獲得不同特性的功率。
本發(fā)動(dòng)機(jī)在720°范圍內(nèi)，可以至少作功兩次。
下面結(jié)合本發(fā)動(dòng)機(jī)的一種優(yōu)選方案附圖，對(duì)本發(fā)明一擋板圓氣缸旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)作進(jìn)一步說(shuō)明。
附圖中，

圖1是本發(fā)明的主剖面圖；圖2是主剖面圖的A——A的剖面圖；圖3是主剖面圖的B——B燃燒室的局部剖面圖；圖4是主剖面圖的C——C擋板的局部剖面圖。
在圖1及圖2中，缸體10中壓有圓氣缸9，圓氣缸9內(nèi)置有旋轉(zhuǎn)活塞7，旋轉(zhuǎn)活塞7徑向表面有兩段與圓氣缸9內(nèi)表面接觸，其余徑向表面為非接觸曲面，圓氣缸9兩端由端蓋14及15封閉，旋轉(zhuǎn)活塞7的軸向密封件12及17與端蓋14、15分別接觸；旋轉(zhuǎn)活塞7中心有內(nèi)齒，與主軸8上的外齒相齒合，以傳遞動(dòng)力，主軸8與旋轉(zhuǎn)活塞7相對(duì)偏心。在圓氣缸周邊布置有進(jìn)、排氣口，分別由進(jìn)氣口閥門(mén)1及排氣口閥門(mén)2控制其開(kāi)、關(guān)，控制閥門(mén)1及2形狀相同，支撐于缸體10上，其中一端裝有齒輪與扇形板13嚙合。雙燃燒室置于氣缸周邊，位于缸體10上，如圖1及圖3所示，每個(gè)燃燒室開(kāi)有兩氣孔，其一為壓縮氣體進(jìn)氣孔，與設(shè)在擋板4周邊的氣道相通，擋板4周邊的氣道與氣缸9內(nèi)腔相通，其二為作功氣體泄氣孔，與氣缸9內(nèi)腔相通，各燃燒室氣孔的控制分別由控制閥18及19完成，控制閥18及19上的閥片形狀與燃燒室內(nèi)壁形狀相近，閥19上的齒輪與扇形板13嚙合，閥18上的齒輪通過(guò)傳遞軸6上的齒輪與扇形板13構(gòu)成傳動(dòng)關(guān)系，并與閥19開(kāi)關(guān)動(dòng)作相反；擋板4位于氣缸9、缸體10、頂蓋5及壓板3所構(gòu)成的空腔內(nèi)，空腔內(nèi)的油通過(guò)進(jìn)油孔20及出油孔21進(jìn)出，如圖1及圖4所示，其油壓由外圍油管路上的液壓閥控制，擋板4在彈黃力及油壓作用下壓向旋轉(zhuǎn)活塞周邊表面；擋板內(nèi)設(shè)有小滑板，其在彈簧力及油壓作用下壓向旋轉(zhuǎn)活塞周邊表面，增強(qiáng)密封手段。
旋轉(zhuǎn)活塞7由旋轉(zhuǎn)活塞本體16、旋轉(zhuǎn)活塞端面密封件12及17構(gòu)成，如圖2所示，旋轉(zhuǎn)活塞端面密封件形狀與旋轉(zhuǎn)活塞本體相似，旋轉(zhuǎn)活塞端面密封件在彈簧力作用下壓向端蓋。
進(jìn)氣口閥門(mén)1、1排氣口閥門(mén)2、燃燒室控制閥門(mén)18及19由扇形板13控制，實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)動(dòng)作。扇形板13支撐于雙聯(lián)齒輪上，通過(guò)齒輪11上的銷(xiāo)子撥動(dòng)而實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)；齒輪11經(jīng)過(guò)雙聯(lián)齒輪、過(guò)渡齒輪(與主軸外齒及雙聯(lián)齒輪內(nèi)齒嚙合的)與主軸形成一定傳動(dòng)比。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)活塞7一端圓形密封面轉(zhuǎn)過(guò)進(jìn)氣口閥門(mén)1時(shí)，進(jìn)氣口閥門(mén)1打升，同時(shí)其中一個(gè)燃燒室的壓縮氣體進(jìn)氣孔開(kāi)啟，作功氣體泄氣關(guān)閉，氣體進(jìn)入空腔，旋轉(zhuǎn)活塞7繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)至第二端圓形密封面滑過(guò)擋板4時(shí)，進(jìn)氣口閥門(mén)1關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)吸氣過(guò)程；此時(shí)壓縮過(guò)程開(kāi)始，旋轉(zhuǎn)活塞繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)至第一端圓形密封面滑過(guò)擋板4時(shí)，壓縮過(guò)程結(jié)束；此時(shí)該燃燒室的壓縮氣體進(jìn)氣孔關(guān)閉，作功氣體泄氣孔開(kāi)啟，供給燃料并在燃燒室內(nèi)燃燒，旋轉(zhuǎn)活塞繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)至第一端圓形密封面滑過(guò)擋板4時(shí)，形成一個(gè)新工作腔，作功氣體充入此工作腔，旋轉(zhuǎn)活塞在作功氣體作用下，實(shí)現(xiàn)作功過(guò)程；旋轉(zhuǎn)活塞繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)至第一端圓形密封面滑過(guò)擋板4時(shí)，排氣過(guò)程開(kāi)始，此時(shí)，排氣口閥門(mén)2打開(kāi)，旋轉(zhuǎn)活塞繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)至第二端圓形密封面滑過(guò)擋板4時(shí)，排氣過(guò)程結(jié)束。相應(yīng)的，另一個(gè)燃燒室動(dòng)作正相反。
發(fā)動(dòng)機(jī)圓氣缸9的周邊設(shè)有水腔，氣缸兩端蓋14及15處亦設(shè)有水腔，燃燒室為雙層結(jié)構(gòu)，中間設(shè)有水腔，裝有擋板4的空腔周邊設(shè)有水腔，冷卻水流過(guò)這些水控，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻。發(fā)動(dòng)機(jī)外圍及其余冷卻系統(tǒng)與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)似。
發(fā)動(dòng)機(jī)的主要潤(rùn)滑部位有旋轉(zhuǎn)活塞7圓形密封面、端面密封件12及17、擋板4等，旋轉(zhuǎn)活塞7各部位的潤(rùn)滑通過(guò)設(shè)在主軸內(nèi)部的油道供給潤(rùn)滑油至各潤(rùn)滑部位，潤(rùn)滑油經(jīng)氣缸端蓋14進(jìn)入齒輪室回到潤(rùn)滑油箱。擋板4與其空腔形成的空腔內(nèi)沖有潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油通過(guò)油孔20及21進(jìn)出，既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)擋板4的潤(rùn)滑，又可以給擋板4提供一定壓力，使擋板更好地與旋轉(zhuǎn)活塞徑向表面接觸及冷卻裝有擋板的內(nèi)腔表面。發(fā)動(dòng)機(jī)外圍潤(rùn)滑系統(tǒng)與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)似。
當(dāng)然，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)并非局限于此，除以上所述，在本發(fā)動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)活塞的形狀、燃燒室的數(shù)量及設(shè)置、進(jìn)排氣口數(shù)量及設(shè)置、各閥門(mén)的控制方式、主軸相對(duì)于旋轉(zhuǎn)活塞的位置等進(jìn)行適當(dāng)變化，可以構(gòu)成使用不同燃料、具有不同功率特性的發(fā)動(dòng)機(jī)。
旋轉(zhuǎn)活塞形狀可以多種多樣，如改變旋轉(zhuǎn)活塞曲面性質(zhì)、旋轉(zhuǎn)活塞設(shè)計(jì)為類(lèi)凸輪形狀等。
燃燒室既可以是單個(gè)，也可以是多個(gè)；設(shè)置多個(gè)燃燒室，可使燃燒室交替使用，此不僅可使燃燒室得到更好的冷卻，而且可以獲得比單個(gè)燃燒室更大的功率。燃燒室位置可以布置在氣缸之外，也可以布置在旋轉(zhuǎn)活塞的實(shí)體之內(nèi)。
進(jìn)排氣口數(shù)量及設(shè)置有多種形式，如在擋板與燃燒室之間的大段圓弧處設(shè)置多個(gè)進(jìn)氣口。
各閥門(mén)的控制可以通過(guò)齒輪形成剛性控制，也可以由電磁控制。
主軸相對(duì)于旋轉(zhuǎn)活塞可以是偏心的，也可以是同心的。
盡管已參考一種擋板圓氣缸旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，闡述了本發(fā)明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)只到在本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)，可以做出各種修改和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種擋板圓氣缸旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于由端蓋封閉的圓形氣缸內(nèi)置有旋轉(zhuǎn)活塞，活動(dòng)擋板分隔旋轉(zhuǎn)活塞與氣缸之間形成的基本工作腔而形成變化的工作腔；旋轉(zhuǎn)活塞與氣缸的接觸面，為與氣缸半徑相同的圓形面，非接觸部分為曲面；燃燒室有氣孔與氣缸內(nèi)腔相通，相對(duì)獨(dú)立于工作腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擋板圓氣缸旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)活塞是由處于旋轉(zhuǎn)活塞軸向端面并與之端面形狀類(lèi)似的密封件及旋轉(zhuǎn)活塞本體共同構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)活塞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擋板圓氣缸旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于置于缸體之上的活動(dòng)擋板于缸體、氣缸、端蓋及壓板構(gòu)成的空腔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并與該空腔形成配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擋板圓氣缸旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的活動(dòng)擋板內(nèi)可以有至少一個(gè)滑板空腔，在所述的滑板空腔內(nèi)有與其密封配合并可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擋板圓氣缸旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的燃燒室可以至少設(shè)置一個(gè)。
全文摘要
擋板圓氣缸旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī),屬發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。該發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)特征在于旋轉(zhuǎn)活塞在圓形氣缸內(nèi)旋轉(zhuǎn),活動(dòng)擋板分隔旋轉(zhuǎn)活塞與氣缸之間形成的基本工作腔而形成變化的工作腔,可實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮、作功及排氣四個(gè)行程;旋轉(zhuǎn)活塞軸向端面設(shè)有密封件,旋轉(zhuǎn)活塞與氣缸的接觸面,為與氣缸半徑相同的圓形面,非接觸部分為曲面。本機(jī)具有良好性能,小而輕,可以為汽車(chē)、摩托車(chē)等多種需要?jiǎng)恿Φ臋C(jī)械提供動(dòng)力。
文檔編號(hào)F02B75/02GK1245248SQ9910166
公開(kāi)日2000年2月23日 申請(qǐng)日期1999年2月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月16日
發(fā)明者鐘安全, 王志萍 申請(qǐng)人:鐘安全