專利名稱：旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，具體地說是涉及一種旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的性能的優(yōu)劣主要取決于其經(jīng)濟(jì)性能和動(dòng)力性能，其中，經(jīng)濟(jì)性能是 指發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一定功率時(shí)所消耗燃料的多少，其標(biāo)志性參數(shù)是熱效率和燃料消耗率；動(dòng)力 性能是指內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在能量轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的功率和扭矩的大小，標(biāo)志性參數(shù)是功率和扭矩。往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括缸體和設(shè)置在該缸體內(nèi)的往復(fù)式活塞。該種結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃發(fā) 動(dòng)機(jī)工作循環(huán)由進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣等過程組成，在這些過程中，只有膨脹過程是 對(duì)外做功的過程，而其它過程均不做功，但同樣消耗能量。由此可見，上述的往復(fù)式內(nèi)燃發(fā) 動(dòng)機(jī)，從其經(jīng)濟(jì)性能上來看，因活塞在一個(gè)循環(huán)周期中，只有21 %的行程處于做功狀態(tài)，而 有79%的行程處于非做功的阻斷狀態(tài)，所以，該種間歇式做功的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能很 差；同時(shí)，因直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞在到達(dá)上止點(diǎn)或下止點(diǎn)時(shí)，仍然會(huì)保持原運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，要想 使活塞改變?cè)瓉淼倪\(yùn)動(dòng)方向，至少要克服原運(yùn)動(dòng)方向所產(chǎn)生的力，而這個(gè)力與做功方向的 力是相反的，只有對(duì)活塞施加足夠大的力才能使其做功，且所施加的力包括克服與做功方 向相反的力，是反抗做功的阻力，進(jìn)而會(huì)影響其經(jīng)濟(jì)性能和動(dòng)力性能；另外，活塞在做功期 間不具備貯能條件，每次做功均有固定的啟動(dòng)力，該啟動(dòng)力被設(shè)定在往復(fù)行程中的上止點(diǎn)， 而上止點(diǎn)是曲軸連桿垂直軸心的最小夾角，其阻力最大的位置為克服最大阻力必須對(duì)活塞 施加過量的動(dòng)能，而多余的動(dòng)能不能被回收利用，故這也是影響其經(jīng)濟(jì)性能和動(dòng)力性能的 另一個(gè)原因?，F(xiàn)有技術(shù)中的旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)無論是內(nèi)燃式、壓燃式、擺動(dòng)式，還是馬自達(dá) 三角體轉(zhuǎn)子的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其旋轉(zhuǎn)活塞均被安裝在燃燒室內(nèi)，使燃料燃燒后所產(chǎn)生的能量 直接作用于活塞上，以驅(qū)動(dòng)活塞旋轉(zhuǎn)做功。雖然旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有較理想的經(jīng)濟(jì) 性能和動(dòng)力性能，但由于參與做功的物質(zhì)溫度只有在準(zhǔn)靜態(tài)的狀態(tài)下才能實(shí)現(xiàn)最佳的熱 工轉(zhuǎn)換效率，將活塞直接安裝在燃燒室內(nèi)，由于可燃混合氣瞬間燃燒，無法使工質(zhì)同時(shí)達(dá)到 最高溫度，其產(chǎn)生的溫差會(huì)嚴(yán)重地影響內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能和動(dòng)力性能；同時(shí)因燃料燃 燒后工質(zhì)所產(chǎn)生的膨脹力是多方向的，而這些膨脹力只有沿著活塞切線方向的力才是驅(qū)動(dòng) 活塞做功的力，其它方向的力會(huì)成為阻礙做功的力做功的反抗力，進(jìn)而影響內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的 經(jīng)濟(jì)性能和動(dòng)力性能；另外，由于燃料燃燒后直接對(duì)旋轉(zhuǎn)活塞做功，即便通過每一次燃燒燃 料的量來控制活塞的轉(zhuǎn)速，其低速的性能也非常差，致使安裝有該種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)動(dòng)車 不能從停車狀態(tài)下自行切換到運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，必須通過外力轉(zhuǎn)動(dòng)偏心軸，才能使其起動(dòng)，所以， 這種低動(dòng)力性能的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)只適用于與高轉(zhuǎn)速的機(jī)動(dòng)車和直升等配套使用，其適用范圍 有一定限制。另一主要的問題是，現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)除經(jīng)濟(jì)性能和動(dòng)力性能不理 想外，還會(huì)因進(jìn)排氣困難等問題，需要添加許多附屬部件，進(jìn)而造成其結(jié)構(gòu)和制作工藝復(fù) 雜，制作成本的提高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種利用將工質(zhì)的內(nèi)能最大限度地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的方 式解決經(jīng)濟(jì)性能和動(dòng)力性能不理想等問題的旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。本實(shí)用新型所提出的旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括缸體，在該缸體內(nèi)設(shè)置有燃燒室 和與燃燒室通過通孔相連通的工作腔室，以及安裝在缸體上且從燃燒室延伸至工作腔室的 能量交換組件，所述工作腔室內(nèi)安裝有由輸出軸限定的旋轉(zhuǎn)活塞。所述缸體內(nèi)還設(shè)置有允許冷卻水環(huán)繞燃燒室和工作腔室的外部循環(huán)的冷卻腔室 和與冷卻腔室相連通的進(jìn)水通道和出水通道。所述燃燒室朝向工作腔室的方向設(shè)置有通孔，工作腔室設(shè)置有與該通孔相連通的 傾斜通槽，且使該傾斜通槽的外側(cè)邊與工作腔室的內(nèi)壁平滑連接。所述工作腔室內(nèi)還設(shè)置 有用于尾氣排放的排氣管路。所述缸體內(nèi)且與通孔在一條直線的部位設(shè)置有徑向向內(nèi)凹陷的動(dòng)壓腔室和自通 孔向工作腔室方向設(shè)置有直形的限位通槽，在動(dòng)壓腔室至限位通槽內(nèi)安裝有能量交換組 件。所述能量交換組件包括一端伸入到動(dòng)壓腔室內(nèi)，另一端經(jīng)過限位通槽延伸至工 作腔室內(nèi)的柱塞，在該柱塞上安裝有用于密封或打開通孔的球形閥。所述能量交換組件包 括一端伸入到動(dòng)壓腔室內(nèi)，另一端延伸到燃燒室部位且端部安裝有平衡套的第一柱塞和一 端與第一柱塞滑動(dòng)連接，另一端與球形閥固定連接的第二柱塞，以及一端與球形閥固定連 接，另一端經(jīng)過限位通槽延伸至工作腔室內(nèi)的第三柱塞。所述動(dòng)壓腔室內(nèi)安裝有頂推柱塞或第一柱塞的壓力彈簧。所述缸體上還設(shè)置有使 動(dòng)壓腔室和工作腔室相互連通的平衡通道。所述轉(zhuǎn)子上設(shè)置有2至8個(gè)滑槽，在每一個(gè)滑槽內(nèi)安裝有一個(gè)做功滑板。本實(shí)用新型所提出的旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)采用燃燒室與工作腔室分開且相連 通的結(jié)構(gòu)，可以使燃燒室內(nèi)的工質(zhì)按照預(yù)定方向進(jìn)入工作腔室，并能產(chǎn)生同一方向的力對(duì) 旋轉(zhuǎn)活塞做功，所以，該種結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能和動(dòng)力性能非常好；同時(shí)因能量交 換組件是受旋轉(zhuǎn)活塞和工質(zhì)雙向控制的，其能量交換的速度可隨意調(diào)整，從而使該內(nèi)燃發(fā) 動(dòng)機(jī)具有很好的低轉(zhuǎn)速性能；另外，旋轉(zhuǎn)活塞上安裝的做功滑板在需要其做功時(shí)可自動(dòng)從 滑槽內(nèi)滑出，不需要其做功時(shí)，可自動(dòng)滑回滑槽內(nèi)，即可縮小旋轉(zhuǎn)活塞的體積，又能增加旋 轉(zhuǎn)活塞的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，提高內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能和動(dòng)力性能。

附圖1是本實(shí)用新型所提出的旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)實(shí)施例的外觀結(jié)構(gòu)示 意圖；附圖2是圖1中缸體A-A向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3圖1中燃燒室缸體IA-A向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，該圖給出本實(shí)用新型所提出的旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)實(shí)施例的外觀整體結(jié)構(gòu)。該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括缸體和燃料供給系統(tǒng)3，其中，缸體包括燃燒室缸體1和工 作腔室缸體2。燃燒室缸體1的上方安裝有正時(shí)開關(guān)11，兩側(cè)分別設(shè)置有點(diǎn)火裝置12和通入燃燒 室13(參見圖2或圖3)內(nèi)的燃料噴孔14。其中的正時(shí)開關(guān)11是控制點(diǎn)火裝置12開或關(guān) 的部件，因兩者均屬于現(xiàn)有技術(shù)，故圖中沒有給出具體結(jié)構(gòu)；工作腔室缸體2從外觀上看具 有一個(gè)輸出軸21和排氣管路22，以及注油孔29，排氣管路22可以將工作腔室缸體2內(nèi)的 帶壓廢氣排出；燃料供給系統(tǒng)3具有一個(gè)空壓泵31和用于驅(qū)動(dòng)空壓泵31工作的渦輪擋壓 器32，該空壓泵31的輸入端與渦輪擋壓器32相連接，其輸出端安裝有進(jìn)氣管路33，該進(jìn)氣 管路33另一端插入燃燒室13上設(shè)置的燃料噴孔14內(nèi)。在進(jìn)氣管路33上還安裝有空燃混 合器34，在空燃混合器34上設(shè)置有燃料入口 35。渦輪擋壓器32內(nèi)安裝有渦輪(圖中沒有 給出具體結(jié)構(gòu))，渦輪擋壓器32在工作時(shí)，排氣管路22將工作腔室2內(nèi)的帶壓氣體即尾氣 引出，利用尾氣的壓力將渦輪驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，尾氣經(jīng)帶有消音器38的排放管36排出，渦輪擋 壓器32的渦輪軸37將轉(zhuǎn)動(dòng)力輸送給空壓泵31?？諌罕?1內(nèi)安裝有偏心輪(圖中沒有給 出具體結(jié)構(gòu))，旋轉(zhuǎn)的渦輪軸37帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使空壓泵31內(nèi)的活塞上下移動(dòng)，當(dāng)空 壓泵31內(nèi)的活塞向上移動(dòng)時(shí)，即可將空氣壓入進(jìn)氣管路33，空氣經(jīng)空燃混合器34與經(jīng)燃料 入口 35進(jìn)入的燃料混合后，再經(jīng)燃料噴孔14噴入燃燒室13內(nèi)。參見圖2和圖3，這兩個(gè)附圖給出本實(shí)用新型所提出的旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)缸 體一個(gè)實(shí)施例的外觀結(jié)構(gòu)。缸體中的燃燒室缸體1內(nèi)設(shè)置有一個(gè)外觀呈橢圓柱形的燃燒室 13，在燃燒室缸體1上方安裝有正時(shí)開關(guān)11，兩側(cè)分別設(shè)置有點(diǎn)火裝置12和通入燃燒室13 內(nèi)的燃料噴孔14，在其下方設(shè)置有通孔15。工作腔室缸體2的內(nèi)設(shè)置有近似于圓柱形體的工作腔室23，在工作腔室23安裝有 輸出軸21，在輸出軸21上安裝有旋轉(zhuǎn)活塞24，該旋轉(zhuǎn)活塞24是長(zhǎng)形的圓柱體，在其柱面上 且與燃燒室13內(nèi)的通孔15相對(duì)應(yīng)的部位或貫通整個(gè)柱面等間距地設(shè)置有三個(gè)向內(nèi)凹陷的 凹槽25，在圓柱體內(nèi)等間距地設(shè)置有三個(gè)軸向貫通整個(gè)圓柱體的滑槽26，且在每一個(gè)滑槽 26內(nèi)安裝有一個(gè)做功滑板27。上述的凹槽25和/或滑槽26也可設(shè)置多個(gè)，如設(shè)置2至8 個(gè)凹槽25和/或滑槽26。工作腔室缸體2內(nèi)安裝有排氣管路22，排氣管路22可以將工作 腔室缸體2內(nèi)的帶壓廢氣或尾氣排出。燃燒室13內(nèi)的通孔15朝向工作腔室23的方向設(shè) 置，工作腔室23內(nèi)設(shè)置有與該通孔15相連通的傾斜通槽28，且使該傾斜通槽28的外側(cè)邊 281與工作腔室23的內(nèi)壁平滑連接。為使燃燒室13和工作腔室23內(nèi)的溫度保持均衡，在 缸體內(nèi)還設(shè)置有冷卻腔室5，該冷卻腔室5環(huán)繞燃燒室13與工作腔室23，在冷卻腔室5的 上部還設(shè)置有進(jìn)水通道51和出水通道52，冷卻水或流體可以經(jīng)進(jìn)水通道51進(jìn)入冷卻腔室 5，然后經(jīng)出水通道52排出，以實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒室13和工作腔室23實(shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻。能量交換組件4是用于將燃燒室13內(nèi)的工質(zhì)傳遞給工作腔室23內(nèi)的部件。為了 安裝能量交換組件4，在燃燒室13內(nèi)設(shè)置有徑向向內(nèi)凹陷的動(dòng)壓腔室41，動(dòng)壓腔室41在燃 燒室13內(nèi)與通孔15在一條直線上，在自通孔15向工作腔室23方向設(shè)置有直形的限位通 槽42，在動(dòng)壓腔室41至限位通槽42之間安裝有能量交換組件4。能量交換組件4包括柱 塞和平衡套43，以及球形閥45。其中，柱塞由第一柱塞44、第二柱塞47和第三柱塞46組 成。第一柱塞44的一端伸入到動(dòng)壓腔室41內(nèi)，另一端延伸到燃燒室13部位且端部安裝有 平衡套43，第一柱塞44是由空心桿件構(gòu)成，第二柱塞47的一端穿過平衡套43后再伸入到第一柱塞44內(nèi)，第二柱塞47的另一端與球形閥45固定連接，第三柱塞46 —端與球形閥45 固定連接，另一端經(jīng)過限位通槽42延伸至工作腔室23內(nèi)。在限位通槽42靠近工作腔室23 的一端設(shè)置有擴(kuò)展槽421，第三柱塞46延伸到擴(kuò)展槽421的端部安裝有球形件471。動(dòng)壓 腔室41內(nèi)還安裝有用于頂推第一柱塞44的壓力彈簧48。另外，在燃燒室缸體1上還設(shè)置 有平衡通道49，平衡通道49使動(dòng)壓腔室41與工作腔室23相互連通，當(dāng)動(dòng)壓腔室41因部件 磨損使其內(nèi)進(jìn)入氣體特別是帶壓氣體時(shí)，可經(jīng)平衡通道49將氣體輸送到工作腔室23內(nèi)，使 能量交換組件4始終處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。能量交換組件4還可以采用其它結(jié)構(gòu)，即只要能按預(yù)定規(guī)律將工質(zhì)傳遞就能使內(nèi) 燃發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。如能量交換組件4采用一個(gè)柱塞，在該柱塞上安裝有用于密封或打開 通孔15的球形閥45也可實(shí)現(xiàn)能量的正常交換。本實(shí)用新型所提出的旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，首先由電機(jī)或其它動(dòng)力設(shè) 備驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)活塞24轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)活塞24轉(zhuǎn)動(dòng)到凹槽25與球形件471相接觸的部位時(shí)，球 形閥45在柱塞帶動(dòng)下會(huì)將通孔15封閉，而當(dāng)旋轉(zhuǎn)活塞24轉(zhuǎn)動(dòng)到其它部位時(shí)，旋轉(zhuǎn)活塞24 會(huì)將柱塞頂起，使球形閥45與通孔15分開，從而使工質(zhì)沿著傾斜通槽28流入工作腔室 23，此時(shí)旋轉(zhuǎn)活塞24上的做功滑板27旋轉(zhuǎn)活塞24所產(chǎn)生的慣性力延伸出旋轉(zhuǎn)活塞24，工 質(zhì)會(huì)推動(dòng)做功滑板27做功。
權(quán)利要求旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于該發(fā)動(dòng)機(jī)包括缸體，在該缸體內(nèi)設(shè)置有燃燒室和與燃燒室通過通孔相連通的工作腔室，以及安裝在缸體上且從燃燒室延伸至工作腔室的能量交換組件，所述工作腔室內(nèi)安裝有由輸出軸限定的旋轉(zhuǎn)活塞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述缸體內(nèi)還設(shè)置有允許冷卻水環(huán)繞 燃燒室和工作腔室的外部循環(huán)的冷卻腔室和與冷卻腔室相連通的進(jìn)水通道和出水通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述燃燒室朝向工作腔室的方向設(shè)置 有通孔，工作腔室設(shè)置有與該通孔相連通的傾斜通槽，且使該傾斜通槽的外側(cè)邊與工作腔 室的內(nèi)壁平滑連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述缸體內(nèi)且與通孔在一條直線的部 位設(shè)置有徑向向內(nèi)凹陷的動(dòng)壓腔室和自通孔向工作腔室方向設(shè)置有直形的限位通槽，在動(dòng) 壓腔室至限位通槽內(nèi)安裝有能量交換組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述能量交換組件包括一端伸入到動(dòng) 壓腔室內(nèi)，另一端經(jīng)過限位通槽延伸至工作腔室內(nèi)的柱塞，在該柱塞上安裝有用于密封或 打開通孔的球形閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述能量交換組件包括一端伸入到動(dòng) 壓腔室內(nèi)，另一端延伸到燃燒室部位且端部安裝有平衡套的第一柱塞和一端與第一柱塞滑 動(dòng)連接，另一端與球形閥固定連接的第二柱塞，以及一端與球形閥固定連接，另一端經(jīng)過限 位通槽延伸至工作腔室內(nèi)的第三柱塞。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述動(dòng)壓腔室內(nèi)安裝有頂推柱塞 或第一柱塞的壓力彈簧。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述缸體上還設(shè)置有使動(dòng)壓腔室和工 作腔室相互連通的平衡通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子上設(shè)置有2至8個(gè)滑槽，在每 一個(gè)滑槽內(nèi)安裝有一個(gè)做功滑板。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述工作腔室內(nèi)還設(shè)置有用于尾氣排 放的排氣管路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括缸體，在該缸體內(nèi)設(shè)置有燃燒室和與燃燒室通過通孔相連通的工作腔室，以及安裝在缸體上且從燃燒室延伸至工作腔室的能量交換組件，所述工作腔室內(nèi)安裝有由輸出軸限定的旋轉(zhuǎn)活塞。燃燒室與工作腔室分開且相連通可以使燃燒室內(nèi)的工質(zhì)按照預(yù)定方向進(jìn)入工作腔室，并能產(chǎn)生同一方向的力對(duì)旋轉(zhuǎn)活塞做功，所以，該種結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能和動(dòng)力性能非常好。
文檔編號(hào)F02B55/14GK201723304SQ201020238848
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者孟慶達(dá) 申請(qǐng)人:孟慶達(dá)