專利名稱：一種旋片式發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
旋片式發(fā)動機(jī)，特別涉及多腔旋片式發(fā)動機(jī)，屬于發(fā)動機(jī)制造和節(jié)能減排技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通常的活塞發(fā)動機(jī)是由汽缸、活塞、曲軸等組成，活塞經(jīng)過四個沖程，通過活塞和曲軸間的曲柄來推動曲軸轉(zhuǎn)動。由于活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，而曲軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，運(yùn)動方式的不同導(dǎo)致多處產(chǎn)生較大的摩擦力，除了加速磨損，還要增加額外能量損耗，并且導(dǎo)致燃燒不 充分，增加尾氣排放污染。往復(fù)運(yùn)動活塞式發(fā)動機(jī)已經(jīng)用了百多年，工藝技術(shù)已經(jīng)達(dá)到極致，進(jìn)一步改進(jìn)的空間已經(jīng)很小了。解決活塞和曲軸運(yùn)動方式不同的方法是所謂的旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機(jī)，讓燃?xì)馀蛎浤苤苯域?qū)動轉(zhuǎn)動軸。旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機(jī)發(fā)明已經(jīng)半個多世紀(jì)，雖然初期被寄予厚望，但由于效率低，污染重等因素，至今應(yīng)用非常有限。為了解決這一問題，機(jī)械工程師們設(shè)計(jì)了許多新穎結(jié)構(gòu)，然而根本問題并沒有真正解決。這些問題包括汽缸漏氣導(dǎo)致動力下降，行星運(yùn)動的活塞與轉(zhuǎn)動主軸之間仍存在動力傳遞不匹配的問題，即沒有解決垂直主軸的分力問題，摩擦過大，機(jī)械損毀程度高，壽命短等。到目前位置，旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機(jī)一般采用滾動摩擦，活塞和腔體之間不進(jìn)行潤滑。這種結(jié)構(gòu)在泵和一般的壓縮機(jī)中比較成功，但在發(fā)動機(jī)中問題較多，主要是因?yàn)榘l(fā)動機(jī)燃燒時壓力太大，達(dá)到數(shù)十個大氣壓，這在泵和一般的壓縮機(jī)中是沒有的。過大的壓力必然導(dǎo)致漏氣，降低燃油效率。由于常規(guī)發(fā)動機(jī)的工藝技術(shù)高度成熟，要想超越，新的設(shè)計(jì)必須針對其實(shí)質(zhì)性缺陷，并且自身沒有致命缺點(diǎn)。常規(guī)發(fā)動機(jī)的缺點(diǎn)之一是體積大，主要是曲軸傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的，缺點(diǎn)之二是運(yùn)動不匹配，導(dǎo)致汽缸燃燒膨脹時附加摩擦力增大，降低了效率。

發(fā)明內(nèi)容
針對已有發(fā)動機(jī)的問題，并且借鑒往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)的成功經(jīng)驗(yàn)，本發(fā)明提出一種新型結(jié)構(gòu)的發(fā)動機(jī)，采用滑動摩擦，并進(jìn)行潤滑。本發(fā)明采用的工作方式保證燃油燃燒膨脹能產(chǎn)生純力矩，基本不增加額外摩擦力，因此原理上具有高效率。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，沒有曲軸，體積小，動力大，而且解決了已有旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機(jī)存在的汽缸漏氣等問題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下.一種旋片式發(fā)動機(jī)，基本結(jié)構(gòu)包括氣缸缸體(10)、氣缸的兩個端蓋(11、12)，缸體和端蓋包圍出橢圓柱形氣缸腔體，氣缸腔體內(nèi)設(shè)置一個與氣缸腔體同軸的圓柱形轉(zhuǎn)子(20)，轉(zhuǎn)子與橢圓形缸體側(cè)壁最近處留有間隙，以便氣流通過。在轉(zhuǎn)子兩個相互垂直的直徑上，外緣沿軸向加工四個矩形通槽(21)，并且在位于同一條直徑上的兩個通槽之間，設(shè)置數(shù)個直徑小于通槽厚度并且垂直于軸線的圓形通孔(22)，將兩個通槽連通，但兩個相互垂直方向上的圓形通孔要相互錯位，不能連通。槽中對稱放置可以滑動的旋片(30)，旋片與轉(zhuǎn)子中圓形通孔位置相對應(yīng)處，設(shè)置與通孔直徑相同的圓孔(31)。轉(zhuǎn)子圓形通孔(22)中設(shè)置彈簧(32)，彈簧兩端深入到兩邊旋片中的圓孔(31)中，彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈力使得兩個旋片與氣缸缸體密切接觸。旋片將氣缸腔體分成四個子腔，分別為I號腔、2號腔、3號腔和4號腔，其中I號腔和3號腔為燃燒腔，2號腔和4號腔為潤滑腔，燃燒腔中燃油燃燒產(chǎn)生動力，通過旋片推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，潤滑腔只是噴入機(jī)油和空氣，潤滑氣缸缸體、氣缸端蓋、轉(zhuǎn)子和旋片。所述的子腔位置隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動而發(fā)生順時針或逆時針順序變化。在氣缸端蓋上設(shè)置兩個燃燒腔的燃油和空氣進(jìn)氣口( 13)、兩個潤滑腔的飛濺潤滑機(jī)油和空氣進(jìn)氣口(15)、兩個燃燒腔尾氣排放口(14)和兩個潤滑腔飛濺潤滑機(jī)油和空氣出氣口( 16)。兩個燃燒腔進(jìn)氣口( 13)設(shè)置在沿轉(zhuǎn)子直徑方向的一條直線上，位置靠近氣缸缸體，其附近設(shè)置兩個潤滑腔進(jìn)氣口(15)。兩個燃燒腔的尾氣排放口(14)設(shè)置在與燃燒腔進(jìn)氣口垂直的方向上，同樣靠近缸體，其附近設(shè)置兩個潤滑腔出氣口(16)。轉(zhuǎn)子與主軸 (40)同軸相連。潤滑轉(zhuǎn)子、彈簧和旋片的壓力機(jī)油入口(17)和出口(18)分別設(shè)置在兩個氣缸端蓋上靠近主軸，能將機(jī)油注入到轉(zhuǎn)子通槽中的位置上。該發(fā)動機(jī)采用主軸轉(zhuǎn)一周燃燒膨脹一次的四步工作模式，I號腔3號腔同時燃燒，由于結(jié)構(gòu)的對稱性，燃油膨脹只產(chǎn)生純轉(zhuǎn)矩，不產(chǎn)生垂直于軸的壓力，也就是不會增加額外摩擦力。第一步開始時關(guān)閉燃燒腔尾氣排放口(14)和潤滑腔進(jìn)氣口(15)，開啟燃燒腔進(jìn)氣口( 13)和潤滑腔出氣口( 16)，空氣和燃油噴入兩個燃燒腔，空氣和機(jī)油從兩個潤滑腔中排出；第二步開始時燃燒腔尾氣排放口( 14)繼續(xù)處于關(guān)閉狀態(tài)、關(guān)閉燃燒腔進(jìn)氣口( 14)和潤滑腔出氣口，開啟潤滑腔進(jìn)氣口( 15)，燃燒腔進(jìn)行壓縮，潤滑腔噴入空氣和機(jī)油；第三步開始時燃燒腔進(jìn)氣口和尾氣排放口繼續(xù)處于關(guān)閉狀態(tài)，關(guān)閉潤滑腔進(jìn)氣口，開啟潤滑腔出氣口，兩個燃燒腔點(diǎn)燃膨脹，兩個潤滑腔排出空氣和機(jī)油；第四步開始時，燃燒腔進(jìn)氣口繼續(xù)處于關(guān)閉狀態(tài)，開啟燃燒腔尾氣排放口和潤滑腔進(jìn)氣口，關(guān)閉潤滑腔出氣口，燃燒腔排出尾氣，潤滑腔噴入空氣和機(jī)油。所述的燃燒腔進(jìn)氣口和潤滑腔進(jìn)氣口可以分別設(shè)置在兩個端蓋上相對應(yīng)的位置上，燃燒腔排放口和潤滑腔出氣口可以分別設(shè)置在兩個端蓋上相對應(yīng)的位置上，以此解決設(shè)置在一側(cè)端蓋上過于擁擠的問題。所述的進(jìn)排氣口還可以設(shè)置在缸體側(cè)壁上，用以減小多個缸串連時的發(fā)動機(jī)體積。最緊湊的串聯(lián)中，氣缸之間只有一個共用的端蓋，各缸之間的壓力機(jī)油流通口設(shè)置在共用缸蓋上，在端缸的兩個端蓋上設(shè)置進(jìn)出口。所述的燃燒腔進(jìn)排氣口和潤滑腔進(jìn)出氣口可以采用凸輪控制，也可以從設(shè)置在主軸上的傳感器采集位置信息，通過計(jì)算機(jī)控制，同時控制火花塞和油門噴嘴。發(fā)動機(jī)主要尺寸包括橢圓缸腔長短軸尺寸、轉(zhuǎn)子直徑和腔的軸向長度，依據(jù)排量和壓縮比進(jìn)行設(shè)計(jì)。與往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)不同，本發(fā)明中缸的軸向長度不受缸腔橫截面尺寸的限制，增大了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈活性。由于主軸旋轉(zhuǎn)一周兩個對稱的燃燒腔同時膨脹一次，主軸旋轉(zhuǎn)1/4周，因此最好有四缸實(shí)現(xiàn)動力均衡，軸上時刻有轉(zhuǎn)矩，保證運(yùn)行平穩(wěn)。對于多缸發(fā)動機(jī)，當(dāng)進(jìn)排氣口都設(shè)置在缸體側(cè)壁上時，可以共用一個橢圓柱缸體，一次加工完成。各缸之間的端蓋共用，共用端蓋上設(shè)置壓力機(jī)油連通口。多缸用的轉(zhuǎn)子也可以整體加工，各缸之間的端蓋采用兩塊緊密拼裝。裝配好的轉(zhuǎn)子、旋片、彈簧、共用端蓋組件一次裝入橢圓柱缸體中，再安裝最外側(cè)端蓋。需要注意的是進(jìn)排氣口的閥門結(jié)構(gòu)應(yīng)保證潤滑腔滑過時不留機(jī)油。
缸體、端蓋、乃至轉(zhuǎn)子等都可以采用水冷方式冷卻，具體結(jié)構(gòu)不屬于本發(fā)明保護(hù)范圍，不詳細(xì)說明。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明由于燃油膨脹只產(chǎn)生純力矩，因此運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲和震動小。同樣由于這個原因，燃燒效率高，污染小。由于采用了腔內(nèi)潤滑，潤滑油的密封功能導(dǎo)致汽缸的密封性能好，發(fā)動機(jī)不漏氣，使得效率進(jìn)一步提高。與往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)相比，本發(fā)明體積減小明顯，而且機(jī)構(gòu)簡單，成本低，效率高。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的工作過程圖。圖中的進(jìn)氣口、排氣口、機(jī)油入口、機(jī)油出口等為白色填充時，表示開啟，黑色填充時，表示關(guān)閉。進(jìn)氣口和排氣口中心為叉號時表示進(jìn)氣，為黑點(diǎn)時表不排氣。圖3為機(jī)油進(jìn)口和出口的結(jié)構(gòu)示意圖，關(guān)閉時汽缸內(nèi)表面完全平滑。圖4為燃燒腔和潤滑腔的進(jìn)排氣口分別設(shè)置在兩個端蓋上的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為所有進(jìn)排氣口都設(shè)置在缸體側(cè)壁上的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為進(jìn)排氣口都設(shè)置設(shè)置在缸體側(cè)壁上，多缸串連結(jié)構(gòu)示意圖。各圖中，圖中10為缸體，11、12為端蓋，13為燃燒腔燃油和空氣進(jìn)氣口，14為燃燒腔尾氣排放口，15為潤滑腔飛濺潤滑機(jī)油和空氣入口，16為潤滑腔機(jī)油和空氣出口，17為壓力機(jī)油入口，18為壓力機(jī)油出口，20為轉(zhuǎn)子，21為轉(zhuǎn)子沿軸線方向的通槽，22為轉(zhuǎn)子中安放彈簧的圓孔，30為旋片，31為旋片上安放彈簧的圓孔，32為彈簧，40為主軸。
具體實(shí)施例方式以下以實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例，橢圓的長短軸之比取為I. 3 :1，長軸長度為16cm，短軸12. 3cm，轉(zhuǎn)子直徑取為11. 4cm，橢圓缸腔長度為10cm。旋片厚度1cm，寬度5cm，長度與缸腔相同，其中彈簧孔深度Icm,彈簧最長8cm,最短時為4. 3cm。壓縮比為10. 5,單缸排量O. 4升，四缸達(dá)到I. 6升。
權(quán)利要求
1.一種旋片式發(fā)動機(jī)，其特征在于，包括氣缸缸體(10)、氣缸的兩個端蓋(11、12),缸體和端蓋包圍出橢圓柱形氣缸腔體，氣缸腔體內(nèi)設(shè)置一個與氣缸腔體同軸的圓柱形轉(zhuǎn)子(20)，轉(zhuǎn)子與橢圓形缸體側(cè)壁最近處留有間隙，以便氣流通過；在轉(zhuǎn)子兩個相互垂直的直徑上，外緣沿軸向加工四個矩形通槽(21)，并且在位于同一條直徑上的兩個通槽之間，設(shè)置數(shù)個直徑小于通槽厚度并且垂直于軸線的圓形通孔(22)，將通槽連通，但兩個相互垂直方向上的圓形通孔要相互錯位，不能連通；槽中對稱放置可以滑動的旋片(30)，旋片與轉(zhuǎn)子中圓形通孔位置相對應(yīng)處，設(shè)置與通孔直徑相同的圓孔(31)，轉(zhuǎn)子圓形通孔(22)中設(shè)置彈簧(32)，彈簧兩端深入到兩邊旋片中的圓孔(31)中，彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈力使得兩個旋片與氣缸缸體密切接觸；旋片將氣缸腔體分成四個子腔，分別為I號腔、2號腔、3號腔和4號腔，其中I號腔和3號腔為燃燒腔，2號腔和4號腔為潤滑腔，燃燒腔中燃油燃燒產(chǎn)生動力，通過旋片推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，潤滑腔只是噴入機(jī)油和空氣，潤滑氣缸缸體、氣缸端蓋、轉(zhuǎn)子和旋片；所述的子腔位置隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動而發(fā)生順時針或逆時針順序變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋片式發(fā)動機(jī)，其特征在于，在氣缸端蓋上設(shè)置兩個燃燒腔的燃油和空氣進(jìn)氣口( 13)、兩個潤滑腔的飛濺潤滑機(jī)油和空氣進(jìn)氣口( 15)、兩個燃燒腔尾氣排放口(14)和兩個潤滑腔飛濺潤滑機(jī)油和空氣出氣口(16);兩個燃燒腔進(jìn)氣口(13)設(shè)置在沿轉(zhuǎn)子直徑方向的一條直線上，位置靠近氣缸缸體，其附近設(shè)置兩個潤滑腔進(jìn)氣口(15);兩個燃燒腔尾氣排放口(14)設(shè)置在與燃燒腔進(jìn)氣口垂直的方向上，同樣靠近缸體，其附近設(shè)置兩個潤滑腔出氣口(16);轉(zhuǎn)子與主軸(40)同軸相連；潤滑轉(zhuǎn)子、彈簧和旋片的壓力機(jī)油入口( 17)和出口( 18)分別設(shè)置在兩個氣缸端蓋上靠近主軸，能將機(jī)油注入到轉(zhuǎn)子通槽中的位置上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋片式發(fā)動機(jī)，其特征在于，該發(fā)動機(jī)采用主軸轉(zhuǎn)一周燃燒膨脹一次的四步工作模式，I號腔3號腔同時燃燒，由于結(jié)構(gòu)的對稱性，燃油膨脹只產(chǎn)生純轉(zhuǎn)矩，不產(chǎn)生垂直于軸的壓力，也就是不會增加額外摩擦力；第一步開始時關(guān)閉燃燒腔尾氣排放口( 14)和潤滑腔進(jìn)氣口( 15)，開啟燃燒腔進(jìn)氣口( 13)和潤滑腔出氣口( 16)，空氣和燃油噴入兩個燃燒腔，空氣和機(jī)油從兩個潤滑腔中排出；第二步開始時燃燒腔排放口(14)繼續(xù)處于關(guān)閉狀態(tài)、關(guān)閉燃燒腔進(jìn)氣口(14)和潤滑腔出氣口(16)，開啟潤滑腔進(jìn)氣口(15)，燃燒腔進(jìn)行壓縮，潤滑腔噴入空氣和機(jī)油；第三步開始時燃燒腔進(jìn)氣口和尾氣排放口繼續(xù)處于關(guān)閉狀態(tài)，關(guān)閉潤滑腔進(jìn)氣口，開啟潤滑腔出氣口，兩個燃燒腔點(diǎn)燃膨脹，兩個潤滑腔排出空氣和機(jī)油；第四步開始時，燃燒腔進(jìn)氣口繼續(xù)處于關(guān)閉狀態(tài)，開啟燃燒腔尾氣排放口和潤滑腔進(jìn)氣口，關(guān)閉潤滑腔出氣口，燃燒腔排出尾氣，潤滑腔噴入空氣和機(jī)油。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋片式發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述的燃燒腔進(jìn)氣口和潤滑腔進(jìn)氣口可以分別設(shè)置在前后兩個端蓋相對應(yīng)的位置上，燃燒腔尾氣排放口和潤滑腔出氣口可以分別設(shè)置在前后兩個端蓋相對應(yīng)的位置上，以此解決設(shè)置在一側(cè)端蓋上過于擁擠的問題。
5 .根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋片式發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述的所有進(jìn)排氣口還可以設(shè)置在缸體側(cè)壁上，以減小多缸串連時的軸向長度，減小發(fā)動機(jī)體積。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋片式發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述的燃燒腔進(jìn)氣口、尾氣排氣口、潤滑腔進(jìn)氣口和出氣口可以采用凸輪控制，也可以從設(shè)置在主軸上的傳感器采集位置信息，通過計(jì)算機(jī)控制，同時控制火花塞和油門噴嘴。
全文摘要
一種旋片式發(fā)動機(jī)，屬于發(fā)動機(jī)制造和節(jié)能減排領(lǐng)域。橢圓柱型氣缸腔體內(nèi)設(shè)置圓柱形轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子內(nèi)設(shè)置彈簧滑片，滑片將缸腔分成四個子腔，其中兩個為燃燒腔，兩個為伴腔。由于結(jié)構(gòu)的對稱性，該發(fā)動機(jī)工作時只產(chǎn)生純力矩，因此振動和噪聲小、摩擦力小，燃燒充分，整體效率高，尾氣污染小。發(fā)動機(jī)體積小，動力大，適合高速和低速運(yùn)行。由于具備結(jié)構(gòu)簡單、成本低、性能好、效率高等特點(diǎn)，該發(fā)動機(jī)極具推廣價值。
文檔編號F02B55/02GK102644507SQ20121006598
公開日2012年8月22日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者李德杰 申請人:李德杰