專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)，本發(fā)明所述內(nèi)燃機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，進(jìn)壓旋塞在進(jìn)壓氣缸中可分別同時(shí)進(jìn)行進(jìn)氣沖程、壓縮沖程，壓縮后的可燃?xì)怏w進(jìn)入燃燒室后在做排氣缸中，做排旋塞可分別同時(shí)進(jìn)行做功沖程、排氣沖程。
背景資料現(xiàn)在普遍使用的是往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，分二沖程和四沖程機(jī)，二沖程內(nèi)燃機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中可完成一個(gè)工作循環(huán)，但是在排氣過程中有一部分新鮮可燃?xì)怏w被排出，比四沖機(jī)經(jīng)濟(jì)性差，排出的污染物多，四沖程機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周可以完成一個(gè)工作循環(huán)(四個(gè)沖程)，吸氣、排氣要由專門的配氣機(jī)構(gòu)來完成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，活塞連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)往復(fù)慣性力大，磨損嚴(yán)重，吸氣、壓縮、做功、排氣四沖程在同缸內(nèi)完成，缸內(nèi)溫度較高，造成充氣系數(shù)小，為了提高充氣系數(shù)，有的內(nèi)燃機(jī)上帶有增壓機(jī)構(gòu)，體積大，往復(fù)運(yùn)動(dòng)件多，磨擦面積大，能耗高，熱效率較底，壽命短，制造工藝復(fù)雜，制造成本高。


圖1為本發(fā)明的主視圖。
圖2為圖1的A-A’剖視圖。
圖3為圖1的B-B’剖視圖。
圖4為圖2、圖3的C-C’旋轉(zhuǎn)剖視圖。
圖5為本發(fā)明的主要零件圖；(a)為做排氣缸蓋；(b)為氣缸體；(c)為進(jìn)壓氣缸蓋；(d)為做排旋塞；(e)為進(jìn)壓旋塞；(f)為做排凸輪；(g)為進(jìn)壓凸輪；(h)為做排活塞；(i)為進(jìn)壓活塞；(j)為刮片組；(k)為端面密封環(huán)。
圖6為本發(fā)明的工作原理圖。
圖7為本發(fā)明的做排活塞液壓助力系統(tǒng)圖。
圖8為本發(fā)明的進(jìn)壓機(jī)構(gòu)在壓縮機(jī)、泵類的應(yīng)用圖。
圖2中，做排旋塞9的螺旋面25，做排活塞5的螺旋面26(圖中虛線所在的面)與做排旋塞軸30，在做排氣缸8內(nèi)與做排氣缸蓋6共同組成扇形燃燒室27，做排旋塞9的平面，做排活塞5的平面與做排旋塞軸30，在做排氣缸8內(nèi)與做排氣缸蓋6共同組成扇形排氣缸28，做排氣缸蓋6上有一常開排氣孔29，在燃燒室27內(nèi)，高溫高壓燃?xì)庾饔糜谧雠判?的螺旋25上，推動(dòng)著做排旋塞9高速轉(zhuǎn)動(dòng)(圖中箭頭方向)，燃燒室27的容積不斷加大，排氣缸28的容積不斷減小，把廢氣經(jīng)排氣孔29排出缸外。
圖3中，進(jìn)壓旋塞16的螺旋面31(圖中虛線所在面)，進(jìn)壓活塞19的螺旋面32與進(jìn)壓旋塞軸33在進(jìn)壓氣缸15內(nèi)與進(jìn)壓氣缸蓋18共同組成扇形壓縮缸34，進(jìn)壓旋塞16的平面，進(jìn)壓活塞19的平面與進(jìn)壓旋塞軸33在進(jìn)壓氣缸15中與進(jìn)壓氣缸蓋18共同組成扇形進(jìn)氣缸35，進(jìn)壓氣缸蓋18上有一常開進(jìn)氣孔36，進(jìn)壓旋塞16和掃氣閥做在一起，掃氣閥上有一掃氣孔，隨著進(jìn)壓旋塞16的轉(zhuǎn)動(dòng)(如圖中前頭所示方向)，壓縮缸34內(nèi)的氣體被壓縮，進(jìn)氣缸35的容積不斷增大，氣體經(jīng)過氣缸蓋18上常開進(jìn)氣孔36被吸入進(jìn)氣缸35中，當(dāng)壓縮缸34內(nèi)的可燃?xì)怏w體積被壓縮到設(shè)定的壓縮比時(shí)，掃氣孔與氣缸體上的掃氣通道相通，壓縮缸34內(nèi)的可燃?xì)怏w經(jīng)掃氣孔通過掃氣通道被壓入燃燒室內(nèi)，直到壓縮缸34內(nèi)氣體被完全壓入燃燒室內(nèi)后，掃氣通道被掃氣閥關(guān)閉。
圖4所示旋轉(zhuǎn)剖面圖中，由于做排凸輪、做排旋塞9、掃氣閥14、進(jìn)壓旋塞16、進(jìn)壓凸輪是同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的，其相對(duì)位置是固定的，在做排凸輪的作用下，做排活塞5進(jìn)入做排氣缸8內(nèi)與氣缸壁形成密封帶后靜止不動(dòng)，在燃燒室27內(nèi)的高溫高壓燃?xì)庾饔孟?，做排旋?高速轉(zhuǎn)動(dòng)(沿圖中前頭方向)，排氣缸28中的廢氣通過排氣孔29被排出缸外。在進(jìn)壓凸輪的作用下，進(jìn)壓活塞19已從進(jìn)壓氣缸15中漸漸移出直到完全進(jìn)入壓氣缸蓋18上的扇形氣缸39內(nèi)后靜止不動(dòng)，隨著進(jìn)壓旋塞16的轉(zhuǎn)動(dòng)(與做排旋塞9同步)進(jìn)氣缸35的體積繼續(xù)增大，氣體通過進(jìn)氣孔36被吸入氣缸，此時(shí)，掃氣通道17是被掃氣閥14關(guān)閉的。
圖5為本發(fā)明的主要零件圖，a為做排氣缸蓋(6)，其上有一常開排氣孔29，做功后的廢氣通過此孔被排出缸外，還有一扇形缸38，做排活塞能在此缸內(nèi)沿軸向移動(dòng)；b為氣缸體(7)，上面有做排氣缸8和進(jìn)壓氣缸15，還有一掃氣通道17；c為進(jìn)壓氣缸蓋(18)，其上有一常開進(jìn)氣孔36，在進(jìn)氣沖程中，氣體經(jīng)此孔進(jìn)入進(jìn)氣缸中，其上還有一扇形缸39，進(jìn)壓活塞可在此缸內(nèi)沿軸向移動(dòng)；d為做排旋塞(9)，上面有多道刮片槽40和端面密封槽41；e為進(jìn)壓旋塞(16)，此旋塞與掃氣閥14做在一起，旋塞上有多道刮片槽42和端面密封槽43；f為做排凸輪(3)；g為進(jìn)壓凸輪(21)，此二凸輪為軸向凸輪，上面分為升程角、回程角、近停角、遠(yuǎn)停角；h為做排活塞(5)i為進(jìn)壓活塞(19)，此兩活塞可用輕質(zhì)合金做成，上面有多道刮片槽44；j為刮片組(12)，此刮片為7字形，放在刮片槽40、42、44內(nèi)，由脹簧45提供彈性；k為端面密封環(huán)(11)，此環(huán)為帶缺口的圓環(huán)，與刮片一起對(duì)旋塞9、16進(jìn)行密封。做排旋塞d與做排活塞h的螺旋面25、26(圖中虛線所在面)為等螺距同向的螺旋面，進(jìn)壓旋塞e和進(jìn)壓活塞i的螺旋面31、32為等螺距同向的螺旋面。
結(jié)合圖6對(duì)本發(fā)明的工作原理作詳細(xì)說明在圖A中壓縮缸34內(nèi)的可燃?xì)怏w已全部進(jìn)入燃燒室27中，掃氣閥14已把掃氣通道17關(guān)閉(兩孔已錯(cuò)開)，火花塞10開始點(diǎn)火，燃燒室27中形成的高溫高壓燃燒氣推動(dòng)旋塞9高速轉(zhuǎn)動(dòng)(如圖中前頭所示方向)，排氣缸28內(nèi)的廢氣經(jīng)排氣孔29排出缸外，同時(shí)，在進(jìn)壓凸輪的作用下進(jìn)壓活塞19沿軸移出進(jìn)壓氣缸15，進(jìn)壓氣缸內(nèi)充滿了新鮮氣體，如圖B所示，進(jìn)壓活塞19全部進(jìn)入扇形氣缸39后停止不動(dòng)，當(dāng)進(jìn)壓旋塞16轉(zhuǎn)過進(jìn)壓活塞19在進(jìn)壓氣缸15內(nèi)所占空間后，如圖c所示，在進(jìn)壓凸輪的作用下，進(jìn)壓活塞19沿軸向移進(jìn)壓氣缸15，同時(shí)燃燒室27內(nèi)的高溫高壓氣體做功完畢，在做排凸輪的作用下，做排活塞5開始沿軸向移出做排氣缸8，如圖D所示，當(dāng)進(jìn)壓活塞19完全進(jìn)入進(jìn)壓氣缸15后并形成密封帶后靜止不動(dòng)，隨著旋塞的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)氣缸35的體積增大，新鮮氣體經(jīng)進(jìn)氣孔36進(jìn)入缸內(nèi)，壓縮缸34的氣體開始被壓縮，同時(shí)，做排氣缸8內(nèi)的廢氣通過排氣孔29排出，如圖E所示，當(dāng)做排旋塞9完全通過做排活塞5在做排氣缸8中所空間時(shí)，在做排凸輪的作用下，做排活塞5開始移入做排氣缸8內(nèi)，如圖F所示，直到做排活塞5完全進(jìn)入做排氣缸8內(nèi)并形成密封帶后停止不動(dòng)，壓縮缸34內(nèi)可燃?xì)怏w已被壓縮，掃氣閥14上的掃氣孔37與掃氣通道17已要相通，隨著旋塞9、16的轉(zhuǎn)動(dòng)，壓縮后可燃?xì)怏w由掃氣孔37通過掃氣通道17進(jìn)入燃燒室27，如圖A所示，直到全部進(jìn)入燃燒室27，進(jìn)行下一工作循環(huán)為止。
圖7所示的做排活塞液壓助力系統(tǒng)，燃燒內(nèi)的高溫高壓燃?xì)庠谕苿?dòng)做排旋塞高速轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，也作用于做排活塞5上，使之產(chǎn)生一個(gè)很大的軸向向外的力，從而作用于做排凸輪上，加速做排凸輪的磨損，本液壓助力系統(tǒng)可有效的解決這一問題，本系統(tǒng)由液壓油儲(chǔ)罐51，單向閥46，油管50，旋閥組成，旋閥由閥體49、閥芯48、齒輪47組成，閥芯上有排油孔52、閥芯通過齒輪47和內(nèi)燃機(jī)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，儲(chǔ)油罐內(nèi)充有一定壓力液壓油，燃燒室內(nèi)的高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)做排旋塞而做功時(shí)，做排活塞5在做排氣缸內(nèi)，扇形缸38內(nèi)充滿了液壓油，燃?xì)庾饔迷谧雠湃?上的軸向向外的力被液壓油均勻的傳遞給扇形缸38，此時(shí)單向閥46、油孔52、53是關(guān)閉的，當(dāng)燃?xì)庾龉ν戤厱r(shí)，閥孔52、53相通，在做排凸輪的作用下，做排活塞5漸漸移入扇形缸38內(nèi)，缸內(nèi)的油通過閥孔52、53被排入儲(chǔ)油罐51內(nèi)，當(dāng)做排活塞5在扇形缸內(nèi)靜止時(shí)，閥孔52、53又重新被關(guān)閉，當(dāng)做排旋塞轉(zhuǎn)過做排活塞5在氣缸內(nèi)所占空間時(shí)，在做排凸輪的作用下，做排活塞5又移入做排氣缸，同時(shí)，儲(chǔ)油罐51內(nèi)的油推開單向閥46進(jìn)入扇形缸38，直到做排活塞5在做排缸內(nèi)靜止為止。
圖8為本發(fā)明的進(jìn)壓機(jī)構(gòu)在壓縮機(jī)、泵類的應(yīng)用圖；由缸蓋1、凸輪2、旋塞3、活塞4、進(jìn)氣(液)口5、單向閥6、排氣(液)口7、缸體8、進(jìn)氣(液)缸9、排氣(液)缸10、軸承11、動(dòng)力軸12、扇形缸13組成。
本發(fā)明所述的一種旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)為體積小，重量輕，由于沒有曲軸、連桿、活塞等往復(fù)運(yùn)動(dòng)件和配氣機(jī)構(gòu)，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件少，磨擦面少，磨擦損失相應(yīng)減小，由于工作沖程長(zhǎng)，作用在旋塞軸主軸上的力矩均勻性好，而且力矩大，因此工作平穩(wěn)，震動(dòng)小，進(jìn)壓氣缸體積可以做的比做排氣缸大，因此充氣系數(shù)大，制造工藝簡(jiǎn)單，不需要特殊材料，由于本內(nèi)燃機(jī)的密封潤(rùn)滑好，燃油燃燒狀況較好，污染少，能耗低，并能最大限度的提高熱效率，壽命長(zhǎng)，維修簡(jiǎn)單，成本低。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)，本發(fā)明是在做排旋塞，進(jìn)壓旋塞同軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，進(jìn)壓旋塞可在進(jìn)壓氣缸中分別同時(shí)進(jìn)行進(jìn)氣沖程、壓縮沖程，壓縮后的氣體進(jìn)入燃燒室經(jīng)火花塞點(diǎn)火后形成的高溫高壓燃?xì)庵苯油苿?dòng)做排旋塞高速轉(zhuǎn)動(dòng)而做功，同時(shí)排氣缸內(nèi)的廢氣被排出，本發(fā)明是由起動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)壓機(jī)構(gòu)、掃氣機(jī)構(gòu)、做排機(jī)構(gòu)、點(diǎn)火系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、做排活塞液壓助力系統(tǒng)、密封組件組成，本發(fā)明的特征在于進(jìn)壓凸輪、進(jìn)壓旋塞、掃氣閥、做排旋塞、做排凸輪同軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，在進(jìn)壓凸輪的作用下，進(jìn)壓活塞在進(jìn)壓氣缸蓋上的扇形缸內(nèi)按照一定的規(guī)律沿軸向移入進(jìn)壓氣缸內(nèi)和進(jìn)壓氣缸壁形成密封帶后停止不動(dòng)，進(jìn)壓活塞的螺旋面和進(jìn)壓旋塞的螺旋面在進(jìn)壓氣缸中組成壓縮缸，兩塞的平面在進(jìn)壓氣缸中組成進(jìn)氣缸，隨著旋塞轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)氣缸的體積增大，新鮮氣體被吸入氣缸，壓縮缸的體積減小，氣體被壓縮，當(dāng)進(jìn)壓旋塞轉(zhuǎn)到壓縮缸內(nèi)的氣體體積達(dá)到設(shè)定的壓縮比時(shí)，掃氣閥上的掃氣孔與氣缸體上的掃氣通道相通，壓縮后的可燃?xì)怏w被壓入燃燒室中，當(dāng)可燃?xì)怏w完全被壓入燃燒室后，掃氣通道被掃氣閥關(guān)閉，這時(shí)進(jìn)壓活塞在進(jìn)壓氣缸內(nèi)漸漸移出直到完全進(jìn)入氣缸蓋上的扇形缸內(nèi)后靜止不動(dòng)，當(dāng)進(jìn)壓旋塞轉(zhuǎn)過進(jìn)壓活塞在進(jìn)壓氣缸中所有空間后，進(jìn)壓活塞又移入進(jìn)壓氣缸中，從而進(jìn)行下一工作循環(huán)中的進(jìn)氣沖程，壓縮沖程，燃燒室內(nèi)的可燃?xì)怏w被火花塞點(diǎn)燃后形成的高溫高壓燃?xì)庵苯油苿?dòng)做排旋塞高速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)排氣缸中的廢氣通過氣缸蓋上的排氣孔被排出，當(dāng)燃燒室內(nèi)的高溫高壓氣體做功完畢后，在做排凸輪的作用下，做排活塞沿軸向漸漸移出做排氣缸，直到完全進(jìn)入做排氣缸蓋上的扇形 缸內(nèi)后靜止不動(dòng)，當(dāng)做排旋塞轉(zhuǎn)過做排活塞在做排氣缸中所占區(qū)域后，做排活塞又移入做排氣缸內(nèi)，從而進(jìn)行下一工作循環(huán)中的做功沖程，排氣沖程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于進(jìn)壓機(jī)構(gòu)是由進(jìn)壓凸輪、進(jìn)壓活塞、活塞推桿、進(jìn)壓氣缸蓋、進(jìn)壓旋塞、進(jìn)壓氣缸組成，進(jìn)壓氣缸蓋上有一扇形缸，扇形的進(jìn)壓活塞可在此缸中沿軸向移動(dòng)，進(jìn)壓氣缸蓋上有一常開進(jìn)氣孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于掃氣機(jī)構(gòu)由掃氣閥、氣缸體上的掃氣通道組成，掃氣閥上有一掃氣孔，當(dāng)掃氣孔與掃氣通道相通時(shí)，壓縮后的可燃?xì)怏w由掃氣孔經(jīng)掃氣通道進(jìn)入燃燒室。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于做排機(jī)構(gòu)是由做排凸輪、做排活塞、活塞推桿、做排氣缸蓋、做排旋塞、做排氣缸組成，做排氣缸蓋上有一扇形缸，扇形的做排活塞可在此缸內(nèi)沿軸向移動(dòng)，做排氣缸蓋上有一常開排氣孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于做排活塞液壓系統(tǒng)是由旋閥，儲(chǔ)油罐，油管，單向閥組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于密封組件是由若干個(gè)7字形刮片、脹緊簧片和端面密封環(huán)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求2、權(quán)利要求4所述旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于做排旋塞上的螺旋面與扇形活塞上的螺旋面為相同螺距，同向的螺旋面組成燃燒室，進(jìn)壓旋塞上的螺旋面與扇形的進(jìn)壓活塞上的旋螺面為相同螺距，同向的螺旋面組成壓縮缸，用以完成做功沖程、換氣，壓縮沖程。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求2所述旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于由進(jìn)壓凸輪、進(jìn)壓旋塞、進(jìn)壓氣缸蓋、進(jìn)壓氣缸所組成的進(jìn)壓機(jī)構(gòu)，還可以應(yīng)用于壓縮機(jī)、泵類。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)，本發(fā)明所述內(nèi)燃機(jī)，旋塞在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，進(jìn)壓旋塞在進(jìn)壓氣缸中可分別同時(shí)完成進(jìn)氣沖程(新鮮的氣體經(jīng)氣缸蓋上的常開進(jìn)氣孔進(jìn)入氣缸)、壓縮沖程、壓縮后的可燃?xì)怏w進(jìn)入燃燒室后被火花塞點(diǎn)燃形成的高溫高壓燃?xì)庵苯油苿?dòng)做排旋塞高速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)排氣缸內(nèi)的廢氣通過常開的排氣孔被排出，如圖所示本發(fā)明主要由做排端蓋1、動(dòng)力軸2、做排凸輪3、做排活塞推桿4、做排活塞5、做排氣缸蓋6、缸體7、做排氣缸8、做排旋塞9、火花塞10、端面密封環(huán)11、刮片12、軸承13、掃氣閥14、進(jìn)壓氣缸15、進(jìn)壓旋塞16、掃氣通道17、進(jìn)壓氣缸蓋18、進(jìn)壓活塞19、進(jìn)壓活塞推桿20、進(jìn)壓凸輪21、機(jī)油泵22、進(jìn)壓端蓋23、起動(dòng)齒輪24組成。
文檔編號(hào)F01C1/22GK1414215SQ0213556
公開日2003年4月30日 申請(qǐng)日期2002年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月20日
發(fā)明者劉慶斌 申請(qǐng)人:劉慶斌