專利名稱：并行1沖程轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機(jī)的制作方法
并行1沖程轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機(jī)本發(fā)明屬機(jī)電領(lǐng)域確切地講是一種用并行運(yùn)行的吸氣/壓縮及做功/排氣之過程加之對(duì)稱回轉(zhuǎn)以及行程的獨(dú)立安排，以達(dá)到充分?jǐn)U展效率潛力及功率密度之目的。目前所有的活塞及轉(zhuǎn)子式發(fā)動(dòng)機(jī)，全都是單循環(huán)框架機(jī)理；即基于對(duì)一定量吸入的原始混合氣進(jìn)行壓縮，燃燒，做功，排氣；2沖程主要是宏觀完成壓縮及做功，吸氣及排氣瞬間完成極少占用(相對(duì))時(shí)間(而不計(jì)為額外沖程)。本發(fā)明的目的就在于克服已有技術(shù)的不足之處，在支持大獲得大的功率密度的同時(shí)，也滿足高的效率；以更適用于諸如汽車及大型運(yùn)動(dòng)工具等重要行業(yè)。本發(fā)明的特點(diǎn)在于基于2個(gè)特點(diǎn)(除了絕大部分質(zhì)量是主要以轉(zhuǎn)動(dòng)方式存在外)；首先是多組件流水工作，多循環(huán)來完成沖程；其次是支持壓縮比/作功沖程的獨(dú)立性來擴(kuò)展效率；而每一沖程中都伴隨功的輸出，可支持大的功率密度；具體而言與目前的活塞曲軸式2/4沖程內(nèi)燃機(jī)相比，有如下優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)首先在于燃油的經(jīng)濟(jì)性(總效率為 40%的效率極限與70%之比)，其次是功率密度(可高速運(yùn)轉(zhuǎn)性可導(dǎo)致100 90之比)； 缺點(diǎn)在于密封上將使用較為罕用的斯特林三角活塞密封技術(shù)，相對(duì)長程的隔門的高速驅(qū)動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的技術(shù)手段解決；另一個(gè)活塞曲軸技術(shù)所不易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢潛力為易于水冷及絕熱處理(因?yàn)榄h(huán)缸不存在吸氣及壓縮沖程，雙工質(zhì)及絕熱將被引入可行條件)。本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵就在于重要結(jié)構(gòu)件為環(huán)形腔體(2)是一個(gè)閉合腔體，它的密閉是由環(huán)腔壁(9)及活塞輪圈(4)完成；(快門)隔門(6)可將環(huán)腔空間分隔成2部分，且在隔斷時(shí)具有氣密性；活塞輪圈(4)也與環(huán)腔活塞(10)及輸出軸(3)以及輪條(7)剛性連接，其位置關(guān)系為輸出軸( 與活塞輪圈(4)的轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直，環(huán)腔活塞(10)是一個(gè) (環(huán))柱狀結(jié)構(gòu)(其外型剛好密合于環(huán)腔，且可以沿著環(huán)腔自由運(yùn)動(dòng))，輪條(7)剛性連接于活塞輪圈(4)及活塞，使4者構(gòu)成一個(gè)整體，并可以在活塞上安裝有環(huán)腔活塞環(huán)(14)；在環(huán)腔的壁上設(shè)有環(huán)腔進(jìn)氣孔(11)，環(huán)腔排氣孔(12)，環(huán)腔進(jìn)氣門(1 及環(huán)腔火花塞(15)， 進(jìn)氣空及排氣孔分別分布于隔門(6)的兩側(cè)附近；噴油嘴00)實(shí)際上可安裝于壓縮泵及壓縮泵高壓排氣氣管(70)再以及環(huán)腔(2)的進(jìn)氣口附近的區(qū)域。1沖程運(yùn)轉(zhuǎn)的基本過程如下輸出軸( 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將帶動(dòng)活塞輪圈(4)及輪條(7) 一起轉(zhuǎn)動(dòng)，因而當(dāng)環(huán)腔活塞(10)剛剛通過瞬間開啟的(快門)隔門(6)，隔門(6)也瞬間閉合(氣密并分離環(huán)腔)，這樣在活塞(10)與隔門(6)之間將形成一個(gè)不斷擴(kuò)容的密閉空間(該空間屬環(huán)形腔體O)的一部分)；在此擴(kuò)容期間，環(huán)腔進(jìn)氣們(1 開啟，已預(yù)先壓縮好的高壓油氣混和氣進(jìn)入該擴(kuò)容空間，當(dāng)吸入一定量時(shí)(相當(dāng)于環(huán)腔總?cè)萘康?-35% 左右)，環(huán)腔火花塞(1 將點(diǎn)燃混合氣，混合氣體燃燒所產(chǎn)生的高壓推動(dòng)環(huán)腔活塞(10)沿著環(huán)腔運(yùn)動(dòng)，并由輸出軸C3)輸出力矩；密封由環(huán)腔活塞環(huán)(14)及輪圈(4)與其它環(huán)腔壁 (9)之間的密封環(huán)及墊等組成；當(dāng)活塞沿著環(huán)路運(yùn)行近1周時(shí)，隔門(6)開啟，作功過程結(jié)束，開始新的排氣過程，然后活塞(10)再次通過開啟的隔門(6)，隔門(6)也再次瞬間閉合； 如此循環(huán)不斷由主軸(3)輸出功率。需要強(qiáng)調(diào)1沖程的定義來自于其活塞沿著環(huán)缸轉(zhuǎn)動(dòng)一周同時(shí)完成作功及排氣， 壓縮過程在運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)由壓縮機(jī)同步完成；吸氣僅僅在相對(duì)很短瞬間完成，不能算作獨(dú)立的沖程，因而對(duì)于環(huán)腔而言僅有1沖程。對(duì)于一個(gè)完整的1沖程內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造；應(yīng)該包括如下構(gòu)件及運(yùn)轉(zhuǎn)方式空氣壓縮泵 (1)可以是活塞式壓縮方式；與

圖1 一樣；( 為環(huán)形腔體，(3)為輸出軸，(4)為活塞輪圈， (6)為(快門)為隔門，(7)為輪條，(9)為環(huán)腔壁，(10)為環(huán)腔活塞，(11)為環(huán)腔進(jìn)氣孔， (12)為環(huán)腔排氣孔，(13)為環(huán)腔進(jìn)氣門，(14)為環(huán)腔活塞環(huán)，(15)為環(huán)腔火花塞，(20)為噴油嘴。當(dāng)環(huán)腔活塞繞主軸( 轉(zhuǎn)動(dòng)1周時(shí)，為壓縮腔活塞0 也會(huì)完成1次由上止點(diǎn)到下止點(diǎn)，再由下止點(diǎn)回到上止點(diǎn)的1個(gè)周期J24)為曲軸連桿，03)為壓縮腔活塞曲軸。正時(shí)盤(5)的作用是控制各氣門的開閉及隔門(6)的開關(guān)；精準(zhǔn)的控制其開關(guān)的順序及時(shí)間長度，其時(shí)間順序?yàn)橐原h(huán)腔活塞(10)為運(yùn)動(dòng)的參考點(diǎn)來描述當(dāng)活塞(10)越過隔門(6)的瞬間(例如活塞距離隔門1/20周期，至離開隔門1/10周期的時(shí)間段；約 3/20周期間隔)，隔門完成開啟及關(guān)閉，所需時(shí)間間隔可為3/20周期；此時(shí)壓縮腔活塞也將混合氣體壓縮到上止點(diǎn)附近(混合氣體處于最大壓縮狀態(tài))；當(dāng)活塞剛剛穿過隔門，且隔門剛完成關(guān)閉時(shí)，壓縮腔排氣門06)開啟，通過壓縮腔排氣口 (XT)并經(jīng)由壓縮腔排氣管道 ( )，在經(jīng)環(huán)腔進(jìn)氣口(11)，向相應(yīng)的隔門與活塞之間的空間注入壓縮混和氣體，由于近 10倍以上的壓力差的作用，該充氣過程僅為1/1000秒數(shù)量級(jí)的時(shí)間(混合燃?xì)獾男纬蛇^程既可以在壓縮腔吸氣壓縮期間以噴油嘴噴油，也可以在高壓氣體輸往環(huán)形腔的過程中再噴油；還可以把噴油嘴安裝在環(huán)腔內(nèi)噴油(此時(shí)壓縮腔及其通道中僅僅形成壓縮氣體而非混合燃?xì)?)；送氣完畢時(shí)壓縮腔活塞仍在上止點(diǎn)附近，此時(shí)壓縮腔排氣門06)關(guān)閉，壓縮腔進(jìn)氣門02)開啟，空氣由壓縮腔進(jìn)氣口進(jìn)入壓縮氣缸；此時(shí)環(huán)腔中的混合燃?xì)庖验_始點(diǎn)燃，高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞作功，當(dāng)壓縮氣缸活塞接近下止點(diǎn)附近時(shí)，環(huán)腔活塞正處于燃?xì)庾鞴Φ闹衅?，壓縮腔進(jìn)氣們02)關(guān)閉，壓縮腔處于密閉狀態(tài)，活塞開始向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，壓縮過程開始；當(dāng)環(huán)腔活塞運(yùn)動(dòng)到隔門(6)附近時(shí)，燃起作功進(jìn)入尾聲，此時(shí)隔門開啟，還帶有較大余壓的混合燃起由排氣孔(12)開始排出；當(dāng)活塞通過隔門區(qū)域后，隔門(6)快速關(guān)閉，又回到了開始的過程一循環(huán)往復(fù)，(8)為活塞運(yùn)動(dòng)方向標(biāo)示。(70)為高壓排氣氣流；對(duì)于多級(jí)環(huán)腔的串聯(lián)使用(上一級(jí)的廢氣排氣余壓)，可以大大的增加效率；要考慮2級(jí)環(huán)腔余壓對(duì)1級(jí)環(huán)腔的活塞的影響，下一級(jí)環(huán)腔的活塞面積比上一級(jí)環(huán)腔回塞至少要大2倍以上，體積上將會(huì)增加，略微降低些功率密度；或是采取渦輪回收形式，回收效率雖小但是增加體積更小。壓縮方式可以使用活塞，旋轉(zhuǎn)活塞等方式。上述壓縮腔氣門的開關(guān)可以由正時(shí)盤滑道(凹道)，約束滑桿如壓縮腔進(jìn)氣們滑桿Gl)及壓縮腔排氣門滑桿0 再以及隔門滑桿等，作徑向位移，(19)亦為環(huán)腔氣門桿；滑桿所嵌入的滑道為非同心圓軌跡，按照本文所需氣門開關(guān)的時(shí)間次序控制各個(gè)門； 圖中(16)為壓縮腔進(jìn)氣門控制凹道，(17)為壓縮腔排氣門控制凹道，(18)為環(huán)腔隔門控制凹道各凹道的側(cè)面如正時(shí)盤控制凹道(滑槽M29)所示。還需要特別指出的是進(jìn)入環(huán)腔之前需要壓縮泵(同步/異步)預(yù)制高壓空氣或油氣混和氣，所謂同步指的是空氣壓縮腔的壓縮過程周期與環(huán)腔活塞的運(yùn)動(dòng)周期一致，當(dāng)活塞每轉(zhuǎn)動(dòng)一周環(huán)腔開始進(jìn)氣時(shí)，壓縮腔的壓力也達(dá)到最大值，而異步的情況指的是壓縮腔的壓縮過程周期與環(huán)腔不一致此時(shí)則需要在壓縮腔排氣口與環(huán)腔進(jìn)氣口之間設(shè)立一個(gè)儲(chǔ)氣空間，離心式氣泵亦屬于此類；使用了環(huán)腔與環(huán)腔活塞的準(zhǔn)勻速的配合且作功與排氣過程同時(shí)進(jìn)行；環(huán)腔組件即可以是設(shè)有1級(jí)也可以是設(shè)有多級(jí)(各級(jí)活塞剛性的與主軸連接，上一級(jí)環(huán)腔所排放的帶有余壓的廢氣將排放給下一級(jí)環(huán)腔的進(jìn)氣口(即上一級(jí)的排氣口與下一級(jí)的進(jìn)氣口相通)，時(shí)序原則下一級(jí)環(huán)腔的活塞要略早于上一級(jí)環(huán)腔活塞通過各自的隔門，也就是上一級(jí)環(huán)腔開始排氣之時(shí)下一級(jí)環(huán)腔下一級(jí)環(huán)腔已基本完成關(guān)閉隔門且開始進(jìn)入進(jìn)氣狀態(tài))。環(huán)腔有多級(jí)時(shí)，下一級(jí)環(huán)腔的活塞面積比上一級(jí)環(huán)腔的活塞面積要大或是在相同的時(shí)間內(nèi)下一級(jí)環(huán)腔的活塞所掃過的體比要上一級(jí)環(huán)腔的活塞所掃過的體積要大，否者廢氣在下一級(jí)環(huán)腔對(duì)活塞所做的正功要小于對(duì)上一級(jí)環(huán)腔的負(fù)功(由于上一級(jí)環(huán)腔進(jìn)氣口與下一級(jí)環(huán)腔的排氣口相同，2者相同空間的廢氣壓力基本一致)。為了提高效率，盡可能的保持混合汽及燃?xì)?廢氣的壓力是極其必要的，對(duì)于各級(jí)環(huán)腔絕熱的處理，即可以不經(jīng)絕熱處理也可以對(duì)第一級(jí)(燃?xì)馊紵哪且患?jí))后段(即燃?xì)馊紵蠡钊?jīng)過的環(huán)腔段)進(jìn)行氣缸壁的絕熱化處理，下一級(jí)之后的廢氣作功環(huán)腔可以完全絕熱話處理，由于廢氣的熱能已比燃燒過程的熱能大大的減弱了。主軸與環(huán)腔活塞之間的連接可以使用磁驅(qū)動(dòng)方式，而省去了些密封困難，尤其是陶瓷缸更為方便。以下結(jié)合附圖就本發(fā)明的基本實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明圖1沖程環(huán)腔旋轉(zhuǎn)式內(nèi)燃機(jī)核心機(jī)理示意2沖程環(huán)腔內(nèi)燃機(jī)基本原理示意示說明(1)空氣壓縮泵(2)環(huán)形腔體(3)輸出軸(4)活塞輪圈(5)正時(shí)盤(6)(快門)隔門(7)輪條(8)活塞運(yùn)動(dòng)方標(biāo)示(9)環(huán)腔壁(10)環(huán)腔活塞(11)環(huán)腔進(jìn)氣孔(12)環(huán)腔排氣孔(13)環(huán)腔進(jìn)氣們(14)環(huán)腔活塞環(huán)(15)環(huán)腔火花塞(16)壓縮腔進(jìn)氣門控制凹道(17)壓縮腔排氣門控制凹道(18)環(huán)腔隔門控制凹道(19)環(huán)腔氣門桿
(20)噴油嘴
(21)壓縮腔進(jìn)氣口
(22)壓縮腔進(jìn)氣門
(23)壓縮腔活塞曲軸
(24)曲軸連桿
(25)壓縮腔活塞
(26)壓縮腔排氣門
(27)壓縮腔排氣口
(28)壓縮腔排氣管道
(29)正時(shí)盤控制凹道(滑槽)
(41)壓縮腔進(jìn)氣們滑桿
(42)壓縮腔排氣門滑桿
(43)隔門滑桿
(70)高壓排氣氣流如圖1所示環(huán)形腔體⑵是一個(gè)閉合腔體，它的密閉是由環(huán)腔壁(9)及活塞輪圈⑷完成； (快門)隔門(6)可將環(huán)腔空間分隔成2部分，且在隔斷時(shí)具有氣密性；活塞輪圈(4)也與環(huán)腔活塞(10)及輸出軸(3)以及輪條(7)剛性連接，其位置關(guān)系為輸出軸(3)與活塞輪圈(4)的轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直，環(huán)腔活塞(10)是一個(gè)(環(huán))柱狀結(jié)構(gòu)(其外型剛好密合于環(huán)腔，且可以沿著環(huán)腔自由運(yùn)動(dòng))，輪條⑵剛性連接于活塞輪圈⑷及活塞，使4者構(gòu)成一個(gè)整體， 并可以在活塞上安裝有環(huán)腔活塞環(huán)(14)；在環(huán)腔的壁上設(shè)有環(huán)腔進(jìn)氣孔(11)，環(huán)腔排氣孔 (12)，環(huán)腔進(jìn)氣門(13)及環(huán)腔火花塞(15)，進(jìn)氣空及排氣孔分別分布于隔門(6)的兩側(cè)附近；噴油嘴00)實(shí)際上可安裝于壓縮泵及壓縮泵高壓排氣氣管(70)再以及環(huán)腔O)的進(jìn)氣口附近的區(qū)域。1沖程運(yùn)轉(zhuǎn)的基本過程如下輸出軸(3)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將帶動(dòng)活塞輪圈⑷及輪條(7) 一起轉(zhuǎn)動(dòng)，因而當(dāng)環(huán)腔活塞(10)剛剛通過瞬間開啟的(快門)隔門(6)，隔門(6)也瞬間閉合(氣密并分離環(huán)腔)，這樣在活塞(10)與隔門(6)之間將形成一個(gè)不斷擴(kuò)容的密閉空間(該空間屬環(huán)形腔體O)的一部分)；在此擴(kuò)容期間，環(huán)腔進(jìn)氣們(1 開啟，已預(yù)先壓縮好的高壓油氣混和氣進(jìn)入該擴(kuò)容空間，當(dāng)吸入一定量時(shí)(相當(dāng)于環(huán)腔總?cè)萘康?-35% 左右)，環(huán)腔火花塞(1 將點(diǎn)燃混合氣，混合氣體燃燒所產(chǎn)生的高壓推動(dòng)環(huán)腔活塞(10)沿著環(huán)腔運(yùn)動(dòng)，并由輸出軸C3)輸出力矩；密封由環(huán)腔活塞環(huán)(14)及輪圈(4)與其它環(huán)腔壁 (9)之間的密封環(huán)及墊等組成；當(dāng)活塞沿著環(huán)路運(yùn)行近1周時(shí)，隔門(6)開啟，作功過程結(jié)束，開始新的排氣過程，然后活塞(10)再次通過開啟的隔門(6)，隔門(6)也再次瞬間閉合； 如此循環(huán)不斷由主軸(3)輸出功率。1沖程的定義來自于其活塞沿著環(huán)缸轉(zhuǎn)動(dòng)一周同時(shí)完成作功及排氣，壓縮過程在運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)由壓縮機(jī)同步完成；吸氣僅僅在相對(duì)很短瞬間完成，不能算作獨(dú)立的沖程，因而對(duì)于環(huán)腔而言僅有1沖程。需要指出的是圖1中工作順序由A-B-C-D-E 再回到A，循環(huán)往復(fù)；圖中F是匪處的環(huán)腔截面圖。
如圖2所示是一個(gè)完整的1沖程內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造；空氣壓縮泵(1)可以是活塞式壓縮方式；與圖ι 一樣；⑵為環(huán)形腔體，⑶為輸出軸，⑷為活塞輪圈，(6)為(快門)為隔門，(7)為輪條，(9)為環(huán)腔壁，(10)為環(huán)腔活塞，(11)為環(huán)腔進(jìn)氣孔，(12)為環(huán)腔排氣孔， (13)為環(huán)腔進(jìn)氣門，(14)為環(huán)腔活塞環(huán)，(15)為環(huán)腔火花塞，(20)為噴油嘴。當(dāng)環(huán)腔活塞繞主軸( 轉(zhuǎn)動(dòng)1周時(shí)，為壓縮腔活塞0 也會(huì)完成1次由上止點(diǎn)到下止點(diǎn)，再由下止點(diǎn)回到上止點(diǎn)的1個(gè)周期J24)為曲軸連桿，03)為壓縮腔活塞曲軸。正時(shí)盤(5)的作用是控制各氣門的開閉及隔門(6)的開關(guān)；精準(zhǔn)的控制其開關(guān)的順序及時(shí)間長度，其時(shí)間順序?yàn)橐原h(huán)腔活塞(10)為運(yùn)動(dòng)的參考點(diǎn)來描述當(dāng)活塞(10)越過隔門(6)的瞬間(例如活塞距離隔門1/20周期，至離開隔門1/10周期的時(shí)間段；約 3/20周期間隔)，隔門完成開啟及關(guān)閉，所需時(shí)間間隔可為3/20周期；此時(shí)壓縮腔活塞也將混合氣體壓縮到上止點(diǎn)附近(混合氣體處于最大壓縮狀態(tài))；當(dāng)活塞剛剛穿過隔門，且隔門剛完成關(guān)閉時(shí)，壓縮腔排氣門06)開啟，通過壓縮腔排氣口 (XT)并經(jīng)由壓縮腔排氣管道 ( )，在經(jīng)環(huán)腔進(jìn)氣口(11)，向相應(yīng)的隔門與活塞之間的空間注入壓縮混和氣體，由于近 10倍以上的壓力差的作用，該充氣過程僅為1/1000秒數(shù)量級(jí)的時(shí)間(混合燃?xì)獾男纬蛇^程既可以在壓縮腔吸氣壓縮期間以噴油嘴噴油，也可以在高壓氣體輸往環(huán)形腔的過程中再噴油；還可以把噴油嘴安裝在環(huán)腔內(nèi)噴油(此時(shí)壓縮腔及其通道中僅僅形成壓縮氣體而非混合燃?xì)?)；送氣完畢時(shí)壓縮腔活塞仍在上止點(diǎn)附近，此時(shí)壓縮腔排氣門06)關(guān)閉，壓縮腔進(jìn)氣門02)開啟，空氣由壓縮腔進(jìn)氣口進(jìn)入壓縮氣缸；此時(shí)環(huán)腔中的混合燃?xì)庖验_始點(diǎn)燃，高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞作功，當(dāng)壓縮氣缸活塞接近下止點(diǎn)附近時(shí)，環(huán)腔活塞正處于燃?xì)庾鞴Φ闹衅?，壓縮腔進(jìn)氣們02)關(guān)閉，壓縮腔處于密閉狀態(tài)，活塞開始向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，壓縮過程開始；當(dāng)環(huán)腔活塞運(yùn)動(dòng)到隔門(6)附近時(shí)，燃起作功進(jìn)入尾聲，此時(shí)隔門開啟，還帶有較大余壓的混合燃起由排氣孔(12)開始排出；當(dāng)活塞通過隔門區(qū)域后，隔門(6)快速關(guān)閉，又回到了開始的過程一循環(huán)往復(fù)，(8)為活塞運(yùn)動(dòng)方向標(biāo)示。(70)為高壓排氣氣流；對(duì)于多級(jí)環(huán)腔的串聯(lián)使用(上一級(jí)的廢氣排氣余壓)，可以大大的增加效率；要考慮2級(jí)環(huán)腔余壓對(duì)1級(jí)環(huán)腔的活塞的影響，下一級(jí)環(huán)腔的活塞面積比上一級(jí)環(huán)腔回塞至少要大2倍以上，體積上將會(huì)增加，略微降低些功率密度；或是采取渦輪回收形式，回收效率雖小但是增加體積更小。壓縮方式可以使用活塞，旋轉(zhuǎn)活塞等方式。上述壓縮腔氣門的開關(guān)可以由正時(shí)盤滑道(凹道)，約束滑桿如壓縮腔進(jìn)氣們滑桿Gl)及壓縮腔排氣門滑桿0 再以及隔門滑桿^幻等，作徑向位移，(19)亦為環(huán)腔氣門桿；滑桿所嵌入的滑道為非同心圓軌跡，按照本文所需氣門開關(guān)的時(shí)間次序控制各個(gè)門； 圖中(16)為壓縮腔進(jìn)氣門控制凹道，(17)為壓縮腔排氣門控制凹道，(18)為環(huán)腔隔門控制凹道各凹道的側(cè)面如正時(shí)盤控制凹道(滑槽M29)所示。需要指出的是圖2中A及E分別是F的俯視及仰視圖；B為環(huán)腔及環(huán)腔系統(tǒng)構(gòu)造圖；C是AA處的環(huán)腔截面圖；D為壓縮腔氣缸及活塞以及氣門，進(jìn)排氣口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。需要強(qiáng)調(diào)隔門的開閉可以由正時(shí)盤驅(qū)動(dòng)，為響應(yīng)快速，可分成多個(gè)子隔門由多根子隔門導(dǎo)柱錯(cuò)時(shí)(分時(shí))執(zhí)行；指的是子隔門的數(shù)量可以是2到1000根(子門)。
權(quán)利要求
1.并行1沖程轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機(jī)，其基本結(jié)構(gòu)為(簡單表述環(huán)形腔體(2)是一個(gè)閉合腔體，它的密閉是由環(huán)腔壁(9)及活塞輪圈⑷完成；(快門)隔門(6)可將環(huán)腔空間分隔成 2部分，且在隔斷時(shí)具有氣密性；活塞輪圈(4)也與環(huán)腔活塞(10)及輸出軸(3)以及輪條 (7)剛性連接，其位置關(guān)系為輸出軸(3)與活塞輪圈的轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直，環(huán)腔活塞(10) 是一個(gè)(環(huán))柱狀結(jié)構(gòu)(其外型剛好密合于環(huán)腔，且可以沿著環(huán)腔自由運(yùn)動(dòng))，輪條(7)剛性連接于活塞輪圈(4)及活塞，使4者構(gòu)成一個(gè)整體，并可以在活塞上安裝有環(huán)腔活塞環(huán) (14)；在環(huán)腔的壁上設(shè)有環(huán)腔進(jìn)氣孔(11)，環(huán)腔排氣孔(12)，環(huán)腔進(jìn)氣門(13)及環(huán)腔火花塞(15)，進(jìn)氣空及排氣孔分別分布于隔門(6)的兩側(cè)附近；噴油嘴00)實(shí)際上可安裝于壓縮泵及壓縮泵高壓排氣氣管(70)再以及環(huán)腔( 的進(jìn)氣口附近的區(qū)域。1沖程運(yùn)轉(zhuǎn)的基本過程如下輸出軸( 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將帶動(dòng)活塞輪圈(4)及輪條(7) —起轉(zhuǎn)動(dòng)，因而當(dāng)環(huán)腔活塞 (10)剛剛通過瞬間開啟的(快門)隔門(6)，隔門(6)也瞬間閉合(氣密并分離環(huán)腔)，這樣在活塞(10)與隔門(6)之間將形成一個(gè)不斷擴(kuò)容的密閉空間(該空間屬環(huán)形腔體(2)的一部分)；在此擴(kuò)容期間，環(huán)腔進(jìn)氣們(1 開啟，已預(yù)先壓縮好的高壓油氣混和氣進(jìn)入該擴(kuò)容空間，當(dāng)吸入一定量時(shí)(相當(dāng)于環(huán)腔總?cè)萘康?-35%左右)，環(huán)腔火花塞(15)將點(diǎn)燃混合氣，混合氣體燃燒所產(chǎn)生的高壓推動(dòng)環(huán)腔活塞(10)沿著環(huán)腔運(yùn)動(dòng)，并由輸出軸(3)輸出力矩；密封由環(huán)腔活塞環(huán)(14)及輪圈(4)與其它環(huán)腔壁(9)之間的密封環(huán)及墊等組成； 當(dāng)活塞沿著環(huán)路運(yùn)行近1周時(shí)，隔門(6)開啟，作功過程結(jié)束，開始新的排氣過程，然后活塞 (10)再次通過開啟的隔門(6)，隔門(6)也再次瞬間閉合；如此循環(huán)不斷由主軸(3)輸出功率；1沖程的定義來自于其活塞沿著環(huán)缸轉(zhuǎn)動(dòng)一周同時(shí)完成作功及排氣，壓縮過程在運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)由壓縮機(jī)同步完成；吸氣僅僅在相對(duì)很短瞬間完成，不能算作獨(dú)立的沖程，因而對(duì)于環(huán)腔而言僅有1沖程；一個(gè)完整的1沖程內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造；空氣壓縮泵(1)可以是活塞式壓縮方式；與圖1 一樣；⑵為環(huán)形腔體，(3)為輸出軸，⑷為活塞輪圈，(6)為(快門)為隔門， (7)為輪條，(9)為環(huán)腔壁，(10)為環(huán)腔活塞，(11)為環(huán)腔進(jìn)氣孔，(12)為環(huán)腔排氣孔，(13) 為環(huán)腔進(jìn)氣門，(14)為環(huán)腔活塞環(huán)，(15)為環(huán)腔火花塞，(20)為噴油嘴；當(dāng)環(huán)腔活塞繞主軸 (3)轉(zhuǎn)動(dòng)1周時(shí)，為壓縮腔活塞05)也會(huì)完成1次由上止點(diǎn)到下止點(diǎn)，再由下止點(diǎn)回到上止點(diǎn)的1個(gè)周期；04)為曲軸連桿，03)為壓縮腔活塞曲軸；正時(shí)盤(5)的作用是控制各氣門的開閉及隔門(6)的開關(guān)；精準(zhǔn)的控制其開關(guān)的順序及時(shí)間長度，其時(shí)間順序?yàn)橐原h(huán)腔活塞(10)為運(yùn)動(dòng)的參考點(diǎn)來描述當(dāng)活塞(10)越過隔門(6)的瞬間(例如活塞距離隔門1/20周期，至離開隔門1/10周期的時(shí)間段；約3/20周期間隔)，隔門完成開啟及關(guān)閉，所需時(shí)間間隔可為3/20周期；此時(shí)壓縮腔活塞也將混合氣體壓縮到上止點(diǎn)附近(混合氣體處于最大壓縮狀態(tài))；當(dāng)活塞剛剛穿過隔門，且隔門剛完成關(guān)閉時(shí)，壓縮腔排氣門06)開啟， 通過壓縮腔排氣口 (XT)并經(jīng)由壓縮腔排氣管道( )，在經(jīng)環(huán)腔進(jìn)氣口(11)，向相應(yīng)的隔門與活塞之間的空間注入壓縮混和氣體，由于近10倍以上的壓力差的作用，該充氣過程僅為1/1000秒數(shù)量級(jí)的時(shí)間(混合燃?xì)獾男纬蛇^程既可以在壓縮腔吸氣壓縮期間以噴油嘴噴油，也可以在高壓氣體輸往環(huán)形腔的過程中再噴油；還可以把噴油嘴安裝在環(huán)腔內(nèi)噴油 (此時(shí)壓縮腔及其通道中僅僅形成壓縮氣體而非混合燃?xì)?)；送氣完畢時(shí)壓縮腔活塞仍在上止點(diǎn)附近，此時(shí)壓縮腔排氣門06)關(guān)閉，壓縮腔進(jìn)氣門02)開啟，空氣由壓縮腔進(jìn)氣口 (21)進(jìn)入壓縮氣缸；此時(shí)環(huán)腔中的混合燃?xì)庖验_始點(diǎn)燃，高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞作功，當(dāng)壓縮氣缸活塞接近下止點(diǎn)附近時(shí)，環(huán)腔活塞正處于燃?xì)庾鞴Φ闹衅冢瑝嚎s腔進(jìn)氣們02)關(guān)閉，壓縮腔處于密閉狀態(tài)，活塞開始向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，壓縮過程開始；當(dāng)環(huán)腔活塞運(yùn)動(dòng)到隔門 (6)附近時(shí)，燃起作功進(jìn)入尾聲，此時(shí)隔門開啟，還帶有較大余壓的混合燃起由排氣孔(12) 開始排出；當(dāng)活塞通過隔門區(qū)域后，隔門(6)快速關(guān)閉，又回到了開始的過程一循環(huán)往復(fù)， (8)為活塞運(yùn)動(dòng)方向標(biāo)示；(70)為高壓排氣氣流；對(duì)于多級(jí)環(huán)腔的串聯(lián)使用(上一級(jí)的廢氣排氣余壓)，可以大大的增加效率；要考慮2級(jí)環(huán)腔余壓對(duì)1級(jí)環(huán)腔的活塞的影響，下一級(jí)環(huán)腔的活塞面積比上一級(jí)環(huán)腔回塞至少要大2倍以上，體積上將會(huì)增加，略微降低些功率密度；或是采取渦輪回收形式，回收效率雖小但是增加體積更?。粔嚎s方式可以使用活塞，旋轉(zhuǎn)活塞等方式；上述壓縮腔氣門的開關(guān)可以由正時(shí)盤滑道(凹道)，約束滑桿如壓縮腔進(jìn)氣們滑桿(41)及壓縮腔排氣門滑桿(42)再以及隔門滑桿(43)等，作徑向位移，(19) 亦為環(huán)腔氣門桿；滑桿所嵌入的滑道為非同心圓軌跡，按照本文所需氣門開關(guān)的時(shí)間次序控制各個(gè)門；圖中(16)為壓縮腔進(jìn)氣門控制凹道，(17)為壓縮腔排氣門控制凹道，(18)為環(huán)腔隔門控制凹道各凹道的側(cè)面如正時(shí)盤控制凹道(滑槽M29)所示)；就核心內(nèi)容而言 整個(gè)工作過程簡要表述為含有1個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的環(huán)形腔體( ，1個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的活塞式或旋轉(zhuǎn)式(也可以是變?nèi)菔?的空氣壓縮泵(1)，環(huán)形腔(快門)隔門(6)，1個(gè)或多個(gè)正時(shí)盤(5)，輸出軸(3)，環(huán)腔活塞(10)，環(huán)腔進(jìn)氣孔(11)，環(huán)腔排氣孔(12)，環(huán)腔進(jìn)氣們(13)， 環(huán)腔排氣門(14)，環(huán)腔火花塞(15)，噴油嘴(20)，壓縮腔進(jìn)氣口及進(jìn)氣們及0 ；基本工作過程為(氣門微差間隔法來減少?zèng)_擊，贏得響應(yīng)速度的成倍提高)；輸出軸(3)通過環(huán)形腔體O)的對(duì)稱中心點(diǎn)((3)與(2)之間的位置關(guān)系相當(dāng)于車的胎與車輪軸之間的關(guān)系)；環(huán)腔活塞(10)與輸出軸剛性連接，在軸(3)的約束下沿著環(huán)形腔體O)的內(nèi)腔作圓周運(yùn)動(dòng)；環(huán)形腔(快門)隔門(6)是用于阻斷或道通環(huán)腔(阻斷時(shí)實(shí)現(xiàn)氣密)；空氣壓縮(1)的作用是不斷的壓縮空氣，再將壓縮空氣輸送給環(huán)腔；按流程來講具體工作為當(dāng)壓縮腔活塞0 向擴(kuò)容方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)氣們02)打開，空氣由壓縮腔進(jìn)氣口進(jìn)入，當(dāng)活塞達(dá)到下止點(diǎn)時(shí)進(jìn)氣們0 關(guān)閉，然后活塞0 轉(zhuǎn)為壓縮行程，當(dāng)接近上止點(diǎn)附近時(shí) (空氣也接近壓縮至最大)排氣門06)開啟，壓縮空氣經(jīng)導(dǎo)管及環(huán)腔進(jìn)氣孔(11)進(jìn)入環(huán)腔(此時(shí)環(huán)腔進(jìn)氣們(13)也處于開啟狀態(tài))，目前環(huán)腔所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)是隔門(6)呈阻斷狀態(tài)(用以阻斷及開啟環(huán)腔通道)，環(huán)腔活塞(10)也處于剛剛穿過(此時(shí)隔門處于瞬間開啟狀態(tài)，環(huán)腔通道無阻攔而暢通)隔門(6)離開隔門不遠(yuǎn)的位置，此時(shí)的環(huán)腔進(jìn)氣孔(11) 也正處于隔門與環(huán)腔活塞(10)之間的環(huán)腔壁上，壓縮空氣剛好快速充入其中，同時(shí)噴油嘴 (20)也噴油而混合，當(dāng)所充入的空氣混合氣的壓力達(dá)到數(shù)倍到數(shù)十倍大氣壓的時(shí)候，環(huán)腔進(jìn)氣們(1 關(guān)閉，環(huán)腔火花塞(1 引燃混合氣體，環(huán)腔活塞在高壓燃?xì)獾耐苿?dòng)下沿環(huán)腔作圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)環(huán)腔活塞(10)運(yùn)動(dòng)到接近1周并穿過環(huán)腔排氣孔(1 時(shí)，帶有余壓的混合燃?xì)庥森h(huán)腔排氣孔(14)排氣；需要指出的是所排出的帶余壓的混合然氣可在送入下一級(jí)環(huán)腔，此時(shí)下一級(jí)環(huán)腔的隔門與環(huán)腔活塞的位置關(guān)系也處于上一級(jí)環(huán)腔隔門(6)及活塞(10) 在接收壓縮空氣時(shí)一樣，余氣的壓力依然驅(qū)動(dòng)活塞進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，直到越過排氣口排出廢氣(以達(dá)到進(jìn)一步回收廢氣能量的目的；下一級(jí)環(huán)腔活塞依然是剛性連接在同一個(gè)輸出轉(zhuǎn)動(dòng)軸C3)上，因而所有活塞都有同樣的回轉(zhuǎn)角速度，只是所處的圓周位置有一定的偏差)； 正時(shí)盤(5)1個(gè)或多個(gè)在正時(shí)盤上設(shè)有凸起及凹陷來驅(qū)動(dòng)各個(gè)氣門及隔門的開啟及關(guān)閉； 總結(jié)而言發(fā)動(dòng)機(jī)中的各環(huán)腔及空氣壓縮裝置都是時(shí)序及同步并行工作的且完成各自的沖程環(huán)節(jié)，環(huán)腔空間是用于壓縮混合氣及燃燒后的燃?xì)鈮毫?duì)環(huán)腔活塞的作功，環(huán)腔可分為13級(jí)或多級(jí)，燃?xì)膺M(jìn)行串連式流通；其特征就在于進(jìn)入環(huán)腔之前需要壓縮泵(同步/異步) 預(yù)制高壓空氣或油氣混和氣；使用了環(huán)腔與環(huán)腔活塞的準(zhǔn)勻速的配合且作功與排氣過程同時(shí)進(jìn)行；環(huán)腔組件即可以是設(shè)有1級(jí)也可以是設(shè)有多級(jí)(各級(jí)活塞剛性的與主軸連接，上一級(jí)環(huán)腔所排放的帶有余壓的廢氣將排放給下一級(jí)環(huán)腔的進(jìn)氣口(即上一級(jí)的排氣口與下一級(jí)的進(jìn)氣口相通)，時(shí)序原則下一級(jí)環(huán)腔的活塞要略早于上一級(jí)環(huán)腔活塞通過各自的隔門，也就是上一級(jí)環(huán)腔開始排氣之時(shí)下一級(jí)環(huán)腔下一級(jí)環(huán)腔已基本完成關(guān)閉隔門且開始進(jìn)入進(jìn)氣狀態(tài))，環(huán)腔有多級(jí)時(shí)，下一級(jí)環(huán)腔的活塞面積比上一級(jí)環(huán)腔的活塞面積要大或是在相同的時(shí)間內(nèi)下一級(jí)環(huán)腔的活塞所掃過的體比要上一級(jí)環(huán)腔的活塞所掃過的體積要大； 在環(huán)腔中設(shè)有1個(gè)或多個(gè)隔門(用以阻斷及開啟環(huán)腔通道)；隔門的開啟及關(guān)閉可以通過1 根隔門導(dǎo)柱統(tǒng)一執(zhí)行也可以將隔門分成多個(gè)子隔門由多根子隔門導(dǎo)柱錯(cuò)時(shí)(分時(shí))執(zhí)行； 對(duì)于各級(jí)環(huán)腔絕熱的處理，即可以不經(jīng)絕熱處理也可以對(duì)第一級(jí)(燃?xì)馊紵哪且患?jí))后段(即燃?xì)馊紵蠡钊?jīng)過的環(huán)腔段)進(jìn)行氣缸壁的絕熱化處理，下一級(jí)之后的廢氣作功環(huán)腔可以完全絕熱話處理；主軸與環(huán)腔活塞之間的連接即可以使用機(jī)械連接也可以使用磁驅(qū)動(dòng)方式。
2.如權(quán)利要求1并行1沖程轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機(jī)中所述的環(huán)腔與環(huán)腔活塞的準(zhǔn)勻速的配合； 指的是環(huán)腔活塞可以與內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力輸出軸實(shí)現(xiàn)無滑差的一致轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1并行1沖程轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機(jī)中所述的環(huán)腔組件即可以是設(shè)有1級(jí)也可以是設(shè)有多級(jí)；指的是2級(jí)到10000級(jí)。
4.如權(quán)利要求1并行1沖程轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機(jī)中所述的在環(huán)腔中設(shè)有1個(gè)或多個(gè)隔門；指的是2個(gè)到10000個(gè)。
5.如權(quán)利要求1并行1沖程轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機(jī)中所述的將隔門分成多個(gè)子隔門由多根子隔門導(dǎo)柱錯(cuò)時(shí)(分時(shí))執(zhí)行；指的是子隔門的數(shù)量可以是2到1000根。
全文摘要
并行1沖程轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機(jī)，屬機(jī)電領(lǐng)域目前所有的活塞及轉(zhuǎn)子式單循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，全都是基于對(duì)一定量的原始混合氣進(jìn)行壓縮(增壓方式除外)，燃燒，做功，排氣；2沖程主要是宏觀完成壓縮及做功，吸氣及排氣瞬間完成，極少占用(相對(duì))時(shí)間，情況亦然；無法建立長程膨脹空間，本技術(shù)的關(guān)鍵就在于2個(gè)要點(diǎn)首先是并行運(yùn)行吸氣壓縮及做功排氣過程；其次原理上的對(duì)稱回轉(zhuǎn)及行程獨(dú)立安排，兼充分同時(shí)擴(kuò)展效率及功率密度潛力；可被廣泛用于汽車等動(dòng)力領(lǐng)域。
文檔編號(hào)F02B53/08GK102444470SQ201110279378
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月7日
發(fā)明者吳小平, 周偉裕, 羅天珍 申請(qǐng)人:吳小平, 周偉裕, 羅天珍