CN107313855A - 气缸转子式内燃发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气缸转子式内燃发动机；其特征在于：包括：左轴承盖、机体、转子、缸体、活塞、右端盖、右轴承盖、左端盖、滚动轴承A、滚动轴承B、行星齿轮、太阳轮、滚动轴承C、滚动轴承D、气阀、火花塞、气阀开关；本发明经过改进之后，机体的圆柱腔体内，被中平面上左右隔墙隔成两个半环形腔，将上腔与进气管连接，下腔与排气管连结，这样就把进排气分开，消除了进排气的重叠角，把残留废气降到最低，以改善燃烧条件，降低排放污染。

Description

气缸转子式内燃发动机

技术领域

本发明涉及一种发动机，具体讲是一种气缸转子式内燃发动机。

背景技术

传统内燃发动机是以筒形气缸，活塞和曲柄连杆机构结合而成的，它具有结构简单，运行可靠，密封性好，制造容易等特殊优点，且在实际应用中经受了长期的考验，在生产、生活、交通运输乃至国防等各个领域为人类作出了巨大贡献，但是，科学技术的发展，也暴露出在功能和运动形式转换过程中无法解决的问题，如图1所示。

1、由于曲柄连杆机构产后的作用于活塞的垂直分力，不仅是无功损耗，而且还造成气缸与活塞配合隙成周期性变化，气缸磨损失圆，气缸活塞配俣间隙增大影响密封性能，造成排放污染和气缸使用寿命降低。

2、由于曲柄连杆正常工作的尺寸受到限制，所以体积重量无法大幅减小，马力重量比较低，运行成本较高，满足不了特殊领域使用要求。

为了解决这一问题，近百年来不少学者，专家研究，提出了不少设计方案，其中以德国专家汪克尔设计的长短辐玄轮线旋转活塞式发动机引起了世界各国的广泛关注，十九世纪五十年代初中期，在世界各国都以重大项目进行研究，投入了大量人力，物力和资金，而我国也作为重点项目在全国大专院校，科研院所，有关工业企业等部门进行研究，也投入大量的人力，物力和资金，但是由于结构原理有缺陷(如进排气重叠角太大)，制造工艺困难，密封性能不好，材料要求高等问题难于解决，均未取得实质性进展而告终，只有日本马自达公司购买了这一专利而坚持下来，但至今未能解决其根本难题，投放市场。

为了解决上述技术难题，世界各国专家学者提出了许多设计方案，均未得到实践地考验而取得突破性进展，我们经过60余年的试验研究，发现用齿轮传动取代曲柄连杆机构，可使发动机在功能和运动形式转换时，通过齿轮把燃气产生的爆炸力，变成齿轮旋转的切向力(即圆周力),而不产生径向力，即无功损耗，从而可大幅度提高发动机热效率，降低燃油消耗和排放污染。而且体积重量也将大幅降低。这样，既具有传统发动机的优点，又解决了传统发动机存在的问题。如图2所示，但是体积小、重量轻、功率大、结构简单等技术指标远不如汪克尔设计的技术指标理想。需要另选设计方案。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种气缸转子式内燃发动机。经过改进之后，机体的圆柱腔体内，被中平面上左右隔墙隔成两个半环形腔，将上腔与进气管连接，下腔与排气管连结，这样就把进排气分开，消除了进排气的重叠角，把残留废气降到最低，以改善燃烧条件，降低排放污染。

本发明是这样实现的，构造一种气缸转子式内燃发动机，其特征在于：包括：左轴承盖、机体、转子、缸体、活塞、右端盖、右轴承盖、左端盖、滚动轴承A、滚动轴承B、行星齿轮、太阳轮、滚动轴承C、滚动轴承D、气阀、火花塞、气阀开关；

左轴承盖位于左端盖上；右轴承盖位于右端盖上，转子装在机体内，活塞装在转子上，行星齿轮装在主轴上，太阳轮装在机体上；气阀、火花塞、气阀开关装在缸体的顶部；

气缸的转子附带着气阀及火花塞放置于圆柱形机体内，使其能较精密的动配合，又能随转子自由地旋转，在密封环配合下不会漏气，在控制器的操作下能正时开闭、点火；

机体的圆柱腔体内，被中平面上左右隔墙隔成两个半环形腔，将上腔与进气管连接，下腔与排气管连结，这样就把进排气分开，消除了进排气的重叠角；进排气都是近半圆的环形带，气阀是装在气缸顶部的阀座上，并与阀座良好研合，保证良好的密封；

运行，当转子处于上死点时，左部活塞处于气缸顶部，起动时气阀是关闭的，进入燃烧爆炸膨胀作功过程；而右边活塞则处在气缸的下死点，气阀被机体上控制器打开，进入排气行程，开始排气；当主轴旋转180°时，左右边活塞互换了位置，左缸活塞处于下死点，膨胀作功过程结束，气阀被机体上控制器打开进入排气行程；右边活塞则是排气结束，进入进气行程；当主轴旋转360°时，左缸活塞又回到上死点，排气过程结束，进入进气过程；右边活塞则是进气结束，进入压缩行程；主轴旋转540°时，左右缸又互换了位置，右缸活塞达到上死点，压缩行程结束，火花塞跳火，进入燃烧膨胀对外做功行程；左缸活塞则回到下死点，进气结束，气阀关闭，进入压缩行程；主轴旋转720°时，左气缸又回到原来位置，压缩结束，火花塞跳火，进入燃烧膨胀对外作工行程；右气缸则膨胀做功结束，活塞处于下死点，气阀被打开，进入排气行程；至此发动机完成一个工作循环；进入正常运转。

根据本发明所述一种气缸转子式内燃发动机，其特征在于：所述机体为圆柱形筒体，外壁有冷却循环水道，发动机工作时能够充分地冷却，使发动机有良好的工作条件。

本发明具有如下优点：本发明所述的气缸转子式内燃发动机具有如下的结构特点：气缸转子附带着特殊的气阀、点火器、控制机构放置于圆柱形机体内，既能较精密的动配合，又能随转子自由地旋转，在密封环配合下不会漏气，在控制器的操作下能正时开闭、点火。

1、从结构图7-8可以看出，机体的圆柱腔体内，被中平面上左右隔墙隔成两个半环形腔，将上腔与进气管连接，下腔与排气管连结，这样就把进排气分开，消除了进排气的重叠角，把残留废气降到最低，以改善燃烧条件，降低排放污染。

2、进排气都是近半圆的环形带，所以进排气时间长，进排气很充分，可以改善燃烧性能。

3、气阀是装在气缸顶部的阀座上，并与阀座良好研合，保证良好的密封。如图9-12所示，当转子处于上死点时，左部活塞处于气缸顶部，起动时气阀是关闭的，进入燃烧爆炸膨胀作功过程；而右边活塞则处在气缸的下死点，气阀被机体上控制器打开，进入排气行程，开始排气。当主轴旋转180°时，左右边活塞互换了位置，左缸活塞处于下死点，膨胀作功过程结束，气阀被机体上控制器打开进入排气行程；右边活塞则是排气结束，进入进气行程；当主轴旋转 360°时，左缸活塞又回到上死点，排气过程结束，进入进气过程；右边活塞则是进气结束，进入压缩行程；主轴旋转540°时，左右缸又互换了位置，右缸活塞达到上死点，压缩行程结束，火花塞跳火，进入燃烧膨胀对外作工行程；缸活塞则回到下死点，进气结束，气阀关闭，进入压缩行程；主轴旋转720°时，左气缸又回到原来位置，压缩结束，火花塞跳火，进入燃烧膨胀对外作工行程；右气缸则膨胀作工结束，活塞处于下死点，气阀被打开，进入排气行程。至此发动机完成一个工作循环。进入正常运转。由此可见，主轴每转一转就有一个气缸对外作工，而体积重量却增加很少，如果在转子中平面上按120°安装三个气缸，如图6所示.那么主轴每转一转就有三个气缸对外作工，输出功率，而体积重量却没有增加，就达到了汪克尔旋转活塞式发动机的技术指标，却解决了汪克尔发动的各种技缺陷和问题.达到传统发动机一样的效果.可以预料，不久的将来，它将引起传统发动机的一次革命性的变化，把热效率提高百分之十以上。燃油消耗也将大幅降低放污染也将明显改善。

4、它没有气缸头和复杂的配气机构和曲柄连杆机构，其结构非常简单，体积重量大幅降低，功率重量比很大，制造和运行成本也将大幅降低。

5、机体为圆柱形筒体，外壁有冷却循环水道，发动机工作时能够充分地冷却，使发动机有良好的工作条件。

从上述特点可以看出，本发明所述气缸转子式内燃发动机，既具备旋转活塞发动机和传统发动机的各种优点却消除了它们的缺点，对人类做出巨大贡献。

气缸转子式内燃发动机的可行性：

我们从背轮传动发动机试验证明，用齿轮传动取代传统曲柄连杆机构是完全可行的，而气缸转子式内燃发动机的传动结构完全相同的，只是利用气缸转子旋转的特点，省去了气缸头；把复杂的配气机简化了吧，所以结构原理是完全可行的。

附图说明

图1是现有的曲柄连杆机构示意图；

图2-图4是齿轮传动取代曲柄连杆机构的示意图；

图5是气缸转子式内燃发动机工作原理示意图；

图6是气缸转子式内燃发动机工作原理图；

图7-图8是气缸转子式内燃发动机结构示意图；

图9-图10是六缸结构的发动机内部示意图；

图11是六缸转子式发动机(安装完六个活塞)的示意图；

图12是六缸转子式发动机工作原理图。

其中：连杆18，主轴飞轮19，进气口20，排气口21，主轴22

具体实施方式

下面将结合附图1-图12对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种气缸转子式内燃发动机，下面结合其结构原理对其进行详细说明：

首先，我们在齿轮传动发动机试验过程中发现，只要保持行星齿轮传动工位固定不变，装在行星齿轮节圆上的活塞始终以初始位置为基点且通太阳轮圆心，以太阳轮直径为行程作往复直线运动，根据这一原理，我们保持行星齿轮传动的技术参数和结构工位固定不变，而把气缸，活塞装在由主轴、飞轮构成的转子的中平面上，在装配时，把活塞初始位置放在气缸的上死点上，如图5所示。

因为内外齿轮副传动中，当传动比I＝1/2时，把内齿轮固定不动，作为太阳轮，而小齿轮则为行星齿轮。那么行星齿轮节圆上每-点的轨迹都是以初始位置为起点且通过太阳轮圆心的长度＝d(太阳轮节园直径的往复直线，正符合传统发动机活塞运动的规律。为了充分利用空间容积和运转平稳性，我们将原理结构化时，在转子中平面上安装成对气缸活塞，如图6所示，如果将发动机正常工作放在水平面上，且将初始位置定在太阳轮直径左端，以此为准，左端为左缸活塞，右端为右位活塞。如果主轴沿着箭头方向旋转45°时，行星齿轮则被飞轮带着绕太阳轮公转了45°和自转了90°，图6中位置1所示活塞在气缸中回行了S(mm)，

S＝X(R-R*COS45°)

式中：S活塞往复运动行程mm，全行程为S＝X2R，R—太阳轮节圆半径(mm)， r—行星齿轮节圆半(MM)，r＝1/2R，X—冲程数，是发动机主轴转速的二倍。

当主轴旋转至90°时，行星齿轮被主轴带着绕太阳轮公转了90°，行星齿轮则自转了180°，而活塞则处于主轴轴线位置上。图6中位置3所示，活塞行程 S为

S＝X(R-R*COS90°)

式中R*COS90°＝0

所以S＝XR

主轴继续旋转到135度时，即图6中位置4所示，活塞越过主轴线达到的位置；

S＝X(R+R*COS135°)

主轴继续旋转到180°时。并带着行星齿轮绕太阳轮公转了180°行星齿轮自转了360°如图6中位置5所示，活塞走完一个行程，左缸活塞到达下死点. 右缸活塞到达上死点，活塞行程为S＝X(R+R*COS180°)

所以S＝2XR；

主轴旋转225°时，行星齿轮被带着绕太阳轮公转了225°，自转了450°如图6中位置6所示，活塞行程S为

S＝X(2R+R*(1-cos225°)＝XR(3-cos(180°+45°))

主轴旋转270°时，如图6中位置7所示.行星齿轮被带着绕太阳轮公转了 270°，自转了540度，活塞行程S为

S＝X(2R+R*cos270°)＝XR(2+Cos(180°+90°))＝3R

主轴旋转315°时如图6中位置8所示。行星齿轮被带着绕太阳轮公转了 315°，自转了630°，活塞行程S为

S＝X(3R+R*(l-cos315°))＝XR(4-cos(360°-45°))

主轴旋360°时，行星齿轮被带着绕太阳轮旋转了360°，自转了720°，活塞行程S为

S＝X(3R+R*cos360°)＝4XR

这时，如果冷机起动，发动机左缸活塞完成了排气和吸气行程开始进入压缩行程:而右缸活塞则完成了吸气和压缩行程开始进入点火燃烧膨胀行程，发动机被起动运转，输出功率，对外作功。主轴转子由被动变为主动。发动机进入正常运转状态。按进气、压缩、燃烧膨胀作功、排气四个行程完成能量和运动形式地转换，满足人类生产生活的需要。

气缸转子式内燃发动机的结构特点：

图7-图8所示，气缸转子附带着特殊的气阀及点火器，控制机构，放置于圆柱形机体内，既能较精密的动配合，又能随转子自由地旋转，在密封环配合下不会漏气，在控制器的操作下能正时开阔、点火。

1、从结构图7-图8可以看出，机体的圆柱腔体内，被中平面上左右隔墙隔成两个半环形腔，将上腔与进气管连接，下腔与排气管连结，这样就把进排气分开，消除了进排气的重叠角，把残留废气降到最低，以改善燃烧条件，降低排放污染。

2、进排气都是近半圆的环形带，所以进排气时间长，进排气很充分，可以改善燃烧性能。

3、气阀是装在气缸顶部的阀座上，并与阀座良好研合，保证良好的密封。结合图9-12所示，当转子处于上死点时，左部活塞处于气缸顶部，起动时气阀是关闭的，进入燃烧爆炸膨胀作功过程；而右边活塞则处在气缸的下死点，气阀被机体上控制器打开，进入排气行程，开始排气。当主轴旋转180°时，左右边活塞互换了位置，左缸活塞处于下死点，膨胀作功过程结束，气阀被机体上控制器打开进入排气行程；右边活塞则是排气结束，进入进气行程；当主轴旋转 360°时，左缸活塞又回到上死点，排气过程结束，进入进气过程；右边活塞则是进气结束，进入压缩行程；主轴旋转540°时，左右缸又互换了位置，右缸活塞达到上死点，压缩行程结束，火花塞跳火，进入燃烧膨胀对外做功行程；左缸活塞则回到下死点，进气结束，气阀关闭，进入压缩行程；主轴旋转720°时，左气缸又回到原来位置，压缩结束，火花塞跳火，进入燃烧膨胀对外做功行程；右气缸则膨胀做功结束，活塞处于下死点，气阀被打开，进入排气行程。至此发动机完成一个工作循环。进入正常运转。由此可见，主轴每转一转就有一个气缸对外做功，而体积重量却增加很少，如果在转子中平面上按120°安装三个气缸，如图9-12所示.那么主轴每转一转就有三个气缸对外做功，输出功率，而体积重量却没有增加，就达到了汪克尔旋转活塞式发动机的技术指标，却解决了汪克尔发动的各种技缺陷和问题.达到传统发动机一样的效果，可以预料，不久的将来，它将引起传统发动机的一次革命性的变化，把热效率提高百分之十以上。燃油消耗也将大幅降低放污染也将明显改善。

4、它没有气缸头和复杂的配气机构和曲柄连杆机构，其结构非常简单，体积重量大幅降低，功率重量比很大，制造和运行成本也将大幅降低。

5、机体为圆柱形简体，外壁有冷却循环水道，发动机工作时能够充分地冷却，使发动机有良好的工作条件。

从上述特点可以看出，气缸转子式内燃发动机，既具备旋转活塞发动机和传统发动机的各种优点却消除了它们的缺点，对人类做出巨大贡献。

气缸转子式内燃发动机的可行性：

我们从齿轮传动发动机试验证明，用齿轮传动取代传统曲柄连杆机构是完全可行的，而气缸转子式内燃发动机的传动结构完全相同的，只是利用气缸转子旋转的特点，省去了气缸头；把复杂的配气机简化了，所以结构原理是完全可行的。

发展前景：从上述结构原理的特点证明，气缸转子式内燃发动机既有传统往复式和旋转活塞式发动机的各种优点又消除了往复活塞和旋活塞式发动机存在缺点、技术难题以及结构缺陷，它具有体积小、重量轻、功率大、油耗低、热效率高、排放污染小、结构简单、制造工艺术性好、生产成本低等优点，将使现有内燃发动机发生革命性改革而被它取代，为人类社会生产生活，交通运输带来巨大效益，其经济和社会效益十分良好，具有强劲的生命和竞争力。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种气缸转子式内燃发动机，其特征在于：包括：左轴承盖（1）、机体（2）、转子（3）、缸体（4）、活塞（5）、右端盖（6）、右轴承盖（7）、左端盖（8）、滚动轴承（9）A、滚动轴承B（10）、行星齿轮（11）、太阳轮（12）、滚动轴承C（13）、滚动轴承D（14）、气阀（15）、火花塞（16）、气阀开关（17）；

左轴承盖（1）位于左端盖（8）上；右轴承盖（7）位于右端盖（6）上，转子（3）装在机体（2）内，活塞（5）装在转子（3）上，行星齿轮（11）装在主轴上，太阳轮（12）装在机体（2）上；气阀（15）、火花塞（16）、气阀开关（17）装在缸体（4）的顶部；

气缸的转子（3）附带着气阀（15）及火花塞（16）放置于圆柱形机体（2）内，使其能较精密的动配合，又能随转子自由地旋转，在密封环配合下不会漏气，在控制器的操作下能正时开闭、点火；

机体（2）的圆柱腔体内，被中平面上左右隔墙隔成两个半环形腔，将上腔与进气管连接，下腔与排气管连结，这样就把进排气分开，消除了进排气的重叠角；进排气都是近半圆的环形带，气阀（15）是装在气缸（4）顶部的阀座上，并与阀座良好研合，保证良好的密封；

运行，当转子（3）处于上死点时，左部活塞处于气缸（4）顶部，起动时气阀（15）是关闭的，进入燃烧爆炸膨胀作功过程；而右边活塞则处在气缸的下死点，气阀被机体上控制器打开，进入排气行程，开始排气；当主轴旋转180°时，左右边活塞互换了位置，左缸活塞处于下死点，膨胀作功过程结束，气阀被机体上控制器打开进入排气行程；右边活塞则是排气结束，进入进气行程；当主轴旋转360°时，左缸活塞又回到上死点，排气过程结束，进入进气过程;右边活塞则是进气结束，进入压缩行程；主轴旋转540°时，左右缸又互换了位置，右缸活塞达到上死点，压缩行程结束，火花塞跳火，进入燃烧膨胀对外做功行程；左缸活塞则回到下死点，进气结束，气阀关闭，进入压缩行程;主轴旋转720°时，左气缸又回到原来位置，压缩结束，火花塞跳火，进入燃烧膨胀对外作工行程；右气缸则膨胀做功结束，活塞处于下死点，气阀被打开，进入排气行程；至此发动机完成一个工作循环；进入正常运转。

2.根据权利要求1所述一种气缸转子式内燃发动机，其特征在于：所述机

体（2）为圆柱形筒体，外壁有冷却循环水道，发动机工作时能够充分地冷却，使发动机有良好的工作条件。