專利名稱：復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)式內(nèi)燃機(jī)，是一種直接輸出轉(zhuǎn)動力矩的復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)。
基于曲柄連桿機(jī)構(gòu)的往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)發(fā)明一百多年來，因其具有工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，一直是熱能動力機(jī)械的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)形式。然而，往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)必須將作功部件(活塞)的往復(fù)直線運動利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動以輸出扭矩，從而使往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生往復(fù)慣性力(矩)、離心慣性力(矩)、活塞壓力和傾覆力矩等不易平衡或無法平衡的力和力矩，使其在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生較大的振動和噪聲，且其熱轉(zhuǎn)換效率低。因此，設(shè)計一種直接輸出旋轉(zhuǎn)力矩的內(nèi)燃機(jī)一直是人們所追求的目標(biāo)。
迄今為止，已有眾多的發(fā)明家提出過相當(dāng)多的旋轉(zhuǎn)式內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)方案。如CN1197158A所公開的三腔雙轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機(jī)，其發(fā)明的關(guān)鍵是由三個工作腔，雙齒輪轉(zhuǎn)子和一個獨立的燃爆室組成，但壓縮腔只有當(dāng)密封舌板轉(zhuǎn)過排氣口而還未到進(jìn)氣口的瞬間進(jìn)氣；一旦舌板轉(zhuǎn)過進(jìn)氣口，壓縮腔就進(jìn)氣終了，實際上這是進(jìn)不了多少氣的，壓縮腔的殘余高壓氣將阻礙新鮮充量的進(jìn)入。
本實用新型的目的是，以中國專利申請?zhí)枮?7107754.1名稱為“復(fù)合輪齒機(jī)構(gòu)”和中國專利申請?zhí)枮?8111890.9名稱為“復(fù)合輪齒式氣體壓縮機(jī)”的技術(shù)方案為基礎(chǔ)，并結(jié)合現(xiàn)有的其它復(fù)合輪齒機(jī)構(gòu)，設(shè)計一種直接輸出旋轉(zhuǎn)力矩的復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)。
因此，本實用新型是基于這樣的原理實現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)熱力循環(huán)四個工作過程的。即，由壓氣機(jī)實現(xiàn)進(jìn)氣和壓縮過程，由作功機(jī)實現(xiàn)燃爆和排氣過程；當(dāng)內(nèi)燃機(jī)啟動后，由作功機(jī)帶動壓氣機(jī)工作。且壓氣機(jī)與作功機(jī)的基本結(jié)構(gòu)相同，均由一個中心輪和一個或多個側(cè)輪構(gòu)成，在中心輪和側(cè)輪上均設(shè)有可相互嚙合的大齒或大齒槽。
本實用新型的具體實現(xiàn)方式是一種復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)，涉及壓氣機(jī)和作功機(jī)，其特征在于壓氣機(jī)包括帶進(jìn)氣口和高壓氣路通道的密閉殼體，裝于密閉殼體內(nèi)的中心輪和從動輪，在中心輪和從動輪上均設(shè)有共軛嚙合的小齒，在中心輪和從動輪上還設(shè)有相互嚙合的大齒或大齒槽，大齒將密閉殼體分隔成進(jìn)氣腔和壓縮腔，進(jìn)氣口與進(jìn)氣腔連通，高壓氣路通道接于壓縮腔；作功機(jī)包括帶高壓氣路通道和排氣口的密閉殼體，裝于密閉殼體內(nèi)的中心輪和從動輪，在中心輪和從動輪上設(shè)有相互嚙合的大齒或大齒槽，大齒將密閉殼體分隔成燃爆腔和排氣腔，燃爆接于高壓氣路通道，排氣腔連通排氣口，在密閉殼體上還設(shè)有通向燃爆腔的流體燃料通道和點火裝置；壓氣機(jī)的高壓氣路通道通過單向閥與作功機(jī)的高壓氣路通道連通。
進(jìn)一步的方案是，所述作功機(jī)的中心輪和側(cè)輪上還設(shè)有共軛嚙合的小齒。
更進(jìn)一步的方案是，所述作功機(jī)的中心輪上設(shè)有大齒，側(cè)輪上設(shè)有與大齒嚙合的大齒槽，側(cè)輪周邊的密閉殼體內(nèi)側(cè)加工有齒形槽。在作功機(jī)側(cè)輪上設(shè)計小齒或側(cè)輪周邊的密閉殼體內(nèi)側(cè)加工有齒形槽，可以有效地防止作功機(jī)運行時高壓空氣沿側(cè)輪輪殼的泄漏。
再進(jìn)一步的方案是，作功機(jī)的中心輪上設(shè)有大齒，側(cè)輪上設(shè)有與大齒嚙合的大齒槽，在中心輪上還設(shè)有部分小齒，側(cè)輪上設(shè)有與小齒嚙合的部分小齒槽。
從理論上講，作功機(jī)的中心輪可以配有n個側(cè)輪，由此中心輪上應(yīng)有n個大齒，每個側(cè)輪上有一個大齒槽，在密閉殼體上也有n個高壓氣路通道、n個排氣口、n個流體燃料通道和n個點火裝置。相應(yīng)地，壓氣機(jī)也最好設(shè)計有n個從動輪，n個進(jìn)氣口和n個高壓氣路通道。如此設(shè)計，當(dāng)作功機(jī)的中心輪旋轉(zhuǎn)一周時，就會有n次燃爆和排氣過程。
一個較好的方案是，作功機(jī)的側(cè)輪有兩個，且對稱分布在中心輪兩側(cè)，中心輪上有兩個大齒，每個側(cè)輪上有一個大齒槽，在密閉殼體上也設(shè)有兩個高壓氣路通道，兩個排氣口，兩個流體燃料通道和兩個點火裝置。也就是在作功機(jī)旋轉(zhuǎn)一周時，有兩次燃爆和排氣過程。
一個具體的實施方式是作功機(jī)和壓氣機(jī)設(shè)計成上下結(jié)構(gòu)，在壓氣機(jī)和作功機(jī)之間設(shè)有隔離板，單向閥裝于隔離板上，單向閥的一端連通壓氣機(jī)的高壓氣路通道，另一端連通作功機(jī)的高壓氣路通道。為了直接實現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)啟動后，由作功機(jī)帶動壓氣機(jī)工作，作功機(jī)的主軸和壓氣機(jī)的主軸可以是同一根軸。壓氣機(jī)的從動輪與作功機(jī)的側(cè)輪既可以同軸，也可以不同軸；同軸時，隔離板上的氣路通道軸線與回轉(zhuǎn)平面不垂直，通道較長，不同軸時，隔離板上的氣路通道軸線與回轉(zhuǎn)平面垂直，通道較短，其結(jié)構(gòu)工藝性好，余隙容積小。此外，作功機(jī)中心輪上的大齒與壓氣機(jī)中心輪上的大齒最好相互錯開一個角度Φ，以使壓氣機(jī)壓縮終了的排氣位置與作功機(jī)燃爆的起始位置對應(yīng)，即相對于某一基準(zhǔn)位置，Φ為壓氣機(jī)壓縮腔排氣段對應(yīng)的角度與作功機(jī)燃爆腔初始進(jìn)氣角之和。
為了有利于作功機(jī)多進(jìn)氣，以輸出較大的功率，壓氣機(jī)的壓縮腔可略大于作功機(jī)的燃爆腔。
本實用新型還可以采用多組并聯(lián)的方式，即若干組壓氣機(jī)和作功機(jī)單元聯(lián)在一根主軸上，類似現(xiàn)有多缸發(fā)動機(jī)。
本實用新型的優(yōu)點是，由于采用了直接輸出旋轉(zhuǎn)力矩的復(fù)合輪齒機(jī)構(gòu)代替了傳統(tǒng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，因而這種新型的內(nèi)燃機(jī)具有結(jié)構(gòu)更為簡單、運行更為穩(wěn)定可靠，熱能轉(zhuǎn)換成動力的效率高等優(yōu)點，且在運行中，振動和噪聲均會大大降低。


圖1是本實用新型壓氣機(jī)的工作原理圖。
圖2是作功機(jī)的實施例之一的原理圖。
圖3是作功機(jī)的實施例之二的原理圖。
圖4是作功機(jī)的實施例之三的原理圖。
圖5是作功機(jī)的實施例之四的原理圖。
圖6是復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)的裝配示意圖。
圖7是圖6的P-P剖視圖。
圖8是隔離板的俯視圖。
圖9是復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)的另一個實施例的原理圖。
圖10是壓氣機(jī)與作功機(jī)的安裝角度關(guān)系的示意圖。
下面，結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步描述。
如
圖1，一種復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)的壓氣機(jī)，包括帶兩個進(jìn)氣口和兩個高壓氣路通道(
圖1中表示出)的密閉殼體11，裝于密閉殼體11內(nèi)的中心輪12和兩個從動輪13，在中心輪12和從動輪13上均設(shè)有共軛嚙合的小齒，在中心輪12上還設(shè)有兩個大齒，在每個從動輪13上還設(shè)有與中心輪12上的大齒相氣嚙合的大齒槽，大齒將密閉殼體11分隔成進(jìn)氣腔和壓縮腔。
如圖2，一種復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)的作功機(jī)，包括帶兩個高壓氣路通道(圖2中未示出)和兩排氣口的密閉殼體21，裝于密閉殼體21內(nèi)的中心輪22和兩個側(cè)輪23，在中心輪22上設(shè)有兩個大齒，在每個側(cè)輪23上設(shè)有可與大齒相互嚙合的大齒槽，大齒將密閉殼體21分隔成燃爆腔M和排氣腔，燃爆腔M接于高壓氣路通道，排氣腔連通排氣口，在密閉殼體21上還設(shè)有通向燃爆腔M的流體燃料通道(圖2中未示出)和點火裝置(圖3中未示出)。在中心輪22和從動輪23上還設(shè)有共軛嚙合的小齒。
如圖3，這種實施方式與圖2的區(qū)別僅在于中心輪32和側(cè)輪33上均無小齒。在圖3中，31為密閉殼體。
圖4的實施方式與圖3的區(qū)別僅在于側(cè)輪43周邊的密閉殼體41內(nèi)側(cè)上加工成齒形槽。圖4中，42為中心輪。
如圖5，這種實施方式與圖4的區(qū)別僅在于中心輪52和側(cè)輪53上還設(shè)有可相互嚙合的部分小齒和小齒槽。圖中51為密閉殼體。
如圖6、圖7和圖8，一種復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)，其上部是作功機(jī)D，下部是壓氣機(jī)B，在作功機(jī)D和壓氣機(jī)B之間還設(shè)有隔離板C，在隔離板C上裝有單向閥F，在作功機(jī)D上部還設(shè)有上蓋E，在上蓋E中裝有點火裝置I，在壓氣機(jī)B下部還設(shè)有下蓋A，壓氣機(jī)的進(jìn)氣口位于下蓋A上。
其工作原理是，由下蓋A上的進(jìn)氣口進(jìn)入的新鮮充量經(jīng)壓氣機(jī)B的壓縮腔N壓縮后，再經(jīng)隔離板C上的單向閥F輸入作功機(jī)D的燃爆腔M，在燃爆腔M中，由流體燃料通道(圖中未示出)送入的燃料在點火裝置I的作用下燃爆，燃爆后的高壓氣體推動作功機(jī)D的中心輪旋轉(zhuǎn)輸出動力，燃爆后的廢氣經(jīng)排氣口排出(圖中未示出)。由于壓氣機(jī)B中心輪和作功機(jī)D中心輪均套于同一根主軸上，因此，作功機(jī)D又同時帶動壓氣機(jī)B工作，由此循環(huán)實現(xiàn)了吸氣———壓氣———燃爆———排氣四個過程。
圖9公布了一種壓氣機(jī)B和作功機(jī)D中心輪同軸但壓氣機(jī)B從動輪與作功機(jī)D側(cè)輪不同軸的示意圖，其工作原理同于圖6。
圖10公布了一種壓氣機(jī)與作功機(jī)的安裝角度關(guān)系的示意圖，圖中實線表示壓氣機(jī)大齒，虛線表示作功機(jī)大齒。圖中Φ＝Φ1+Φ2。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)，涉及壓氣機(jī)(B)和作功機(jī)(D)，其特征在于壓氣機(jī)包括帶進(jìn)氣口和高壓氣路通道的密閉殼體(11)，裝于密閉殼體(11)內(nèi)的中心輪(12)和從動輪(13)，在中心輪(12)和從動輪(13)上均設(shè)有共軛嚙合的小齒，在中心輪(12)和從動輪(13)上還設(shè)有相互嚙合的大齒或大齒槽，大齒將密閉殼體(11)分隔成進(jìn)氣腔和壓縮腔(N)，進(jìn)氣口與進(jìn)氣腔連通，高壓氣路通道接于壓縮腔(N)；作功機(jī)包括帶高壓氣路通道和排氣口的密閉殼體(21、31、41、51)，裝于密閉殼體(21、31、41、51)內(nèi)的中心輪和側(cè)輪(23、33、43、53)，在中心輪(22、32、42、52)和側(cè)輪(23、33、43、53)上設(shè)有相互嚙合的大齒或大齒槽，大齒將密閉殼體(21、31、41、51)分隔成燃爆腔(M)和排氣腔，燃爆腔(M)接于高壓氣路通道，排氣腔連通排氣口，在密閉殼體(21、31、41、51)上還設(shè)有通向燃爆腔(M)的流體燃料通道和點火裝置(I)；壓氣機(jī)(B)的高壓氣路通道通過單向閥(F)與作功機(jī)(D)的高壓氣路通道連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述作功機(jī)(D)的中心輪(32)和側(cè)輪(33)上還設(shè)有共軛嚙合的小齒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述作功機(jī)(D)的中心輪(42)上設(shè)有大齒，側(cè)輪(43)上設(shè)有與大齒嚙合的大齒槽，側(cè)輪(43)周邊的密閉殼體(41)內(nèi)側(cè)加工有縱向齒形槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于作功機(jī)(D)的中心輪(52)上設(shè)有大齒，側(cè)輪(53)上設(shè)有與大齒嚙合的大齒槽，在中心輪(52)上還設(shè)有部分小齒，側(cè)輪(53)上設(shè)有與小齒嚙合的部分小嚙槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述作功機(jī)(D)的側(cè)輪(23、33、43、53)有n個，且中心輪(22、32、42、52)上有n個大齒，每個側(cè)輪(23、33、43、53)上有一個大齒槽，在密閉殼體(21、31、41、51)上也設(shè)有n個高壓氣路通道、n個排氣口、n個流體燃料通道和n個點火裝置(I)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述作功機(jī)(D)的側(cè)輪(23、33、43、53)有兩個，且對稱分布在中心輪(22、32、42、52)兩側(cè)、中心輪(22、32、42、52)上有兩個大齒，每個側(cè)輪(23、33、43、53)上有一個大齒槽，在密閉殼體(21、31、41、51)上也設(shè)有兩個高壓氣路通道，兩個排氣口、兩個流體燃料通道和兩個點火裝置(I)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或6所述的復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于壓氣機(jī)(B)和作功機(jī)(D)設(shè)計成上下結(jié)構(gòu)，在壓氣機(jī)(B)和作功機(jī)(D)之間設(shè)有隔離板(C)，單向閥(F)裝于隔離板(C)上，單向閥(F)的一端連通壓氣機(jī)(B)的高壓氣路通道，另一端連通作功機(jī)(D)的高壓氣路通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于壓氣機(jī)(B)和作功機(jī)(D)設(shè)計成上下結(jié)構(gòu)，壓氣機(jī)(B)和作功機(jī)(D)之間設(shè)有隔離板(C)，單向閥(F)裝于隔離板(C)上，單向閥(F)的一端連通壓氣機(jī)(B)的高壓氣路通道，另一端連通作功機(jī)(D)的高壓氣路通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于壓氣機(jī)的中心輪(12)和作功機(jī)(D)的中心輪(22、32、42、52)具有同一根軸。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述壓氣機(jī)(B)的中心輪(12)和作功機(jī)(D)的中心輪(22、32、42、52)具有同一根軸。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述壓氣機(jī)(B)的從動輪(13)和作功機(jī)(D)的側(cè)輪(23、33、43、53)同軸。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于作功機(jī)(D)的中心輪(22、32、42、52)上的大齒與壓氣機(jī)(B)的中心輪(12)上的大齒相互錯開一個角度Φ。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于壓氣機(jī)(B)的壓縮腔(N)略大于作功機(jī)(D)的燃爆腔(M)。
專利摘要本實用新型涉及一種直接輸出轉(zhuǎn)動力矩的復(fù)合輪齒式內(nèi)燃機(jī)。其主要特征是該內(nèi)燃機(jī)由相似結(jié)構(gòu)的復(fù)合輪齒式壓氣機(jī)B和作功機(jī)D構(gòu)成,壓氣機(jī)B實現(xiàn)進(jìn)氣和壓氣,作功機(jī)D實現(xiàn)燃爆做功和排氣,壓氣機(jī)B由作功機(jī)D帶動。該內(nèi)燃機(jī)可裝配成上下結(jié)構(gòu),壓氣機(jī)B和作功機(jī)D同軸,且在壓氣機(jī)B與作功機(jī)D之間設(shè)有帶單向閥F的高壓氣路通道的隔離板C。
文檔編號F01C1/00GK2400574SQ99251858
公開日2000年10月11日 申請日期1999年12月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月27日
發(fā)明者沈錦豐, 劉基成, 李人憲, 許志浩 申請人:綿陽市奧神科技有限責(zé)任公司