專(zhuān)利名稱(chēng)：旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)，具體地說(shuō)是一種燃燒式旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)。
目前各種實(shí)用內(nèi)燃機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等多是采用曲軸連桿機(jī)構(gòu)將活塞的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率受機(jī)械機(jī)構(gòu)的限制而無(wú)法得到突破和大幅提高。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)92101252號(hào)公開(kāi)了一種無(wú)曲軸連桿發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)，其結(jié)構(gòu)是由帶封閉曲線(xiàn)槽的主軸和與活塞連接在一起的撥指組成，撥指在活塞推動(dòng)下，沿與主軸中心線(xiàn)平行的直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，撥指在主軸的曲線(xiàn)槽中滑動(dòng)，產(chǎn)生使主軸旋轉(zhuǎn)的力矩驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。該專(zhuān)利申請(qǐng)雖然省去了曲軸連桿機(jī)構(gòu)，但仍屬于利用撥指和主軸曲線(xiàn)槽的機(jī)械配合運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。因此發(fā)動(dòng)機(jī)效率也不可能明顯提高。經(jīng)多年探索，人們已達(dá)成一種共識(shí)，即要使發(fā)動(dòng)機(jī)效率有個(gè)突破性提高，只有一種使發(fā)動(dòng)機(jī)直接產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)才有實(shí)現(xiàn)的可能。三角活塞式旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)是一種公認(rèn)的高效發(fā)動(dòng)機(jī)，但其因制作工藝復(fù)雜，對(duì)材質(zhì)要求極高，而使得制造成本高昂；同時(shí)因其制造參數(shù)的一致性差，使該發(fā)動(dòng)機(jī)距實(shí)際生產(chǎn)和使用還有一段距離。
本發(fā)明的目的就是提供一種可直接產(chǎn)生主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，使高效率發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際使用成為可能。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，在發(fā)動(dòng)機(jī)殼體中裝有內(nèi)轉(zhuǎn)子，內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心連接主軸。在內(nèi)轉(zhuǎn)子中夾有汽缸，汽缸的軸線(xiàn) 在主軸外，且在與主軸相垂直的平面內(nèi)。在汽缸上口的內(nèi)轉(zhuǎn)子上開(kāi)有燃燒室和排氣喉管，汽缸中裝有活塞。在殼體上開(kāi)有進(jìn)氣口和排氣口，并有三角凸起，凸起部位裝有火花塞或燃油噴嘴。進(jìn)氣口可與燃燒室相通，排氣口可與排氣喉管相通，二者開(kāi)在殼體的兩個(gè)層面上。在進(jìn)氣口外連接有高壓氣泵，將高壓工作氣體注入燃燒室，火花塞點(diǎn)火，氣體爆發(fā)，推動(dòng)活塞壓向汽缸底部，通過(guò)汽缸推動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)排氣喉管與排氣口接通時(shí)，汽缸上口的氣壓迅速降為大氣壓，活塞被推動(dòng)上行，同時(shí)反作力使汽缸推動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)廢氣排出，燃燒室旋轉(zhuǎn)至下一進(jìn)氣口時(shí)開(kāi)始下一工作行程。由此實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子的直接旋轉(zhuǎn)，使主軸直接輸出旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。


圖1至圖3是本發(fā)明在噴氣、爆發(fā)、排氣三個(gè)工作行程狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明多個(gè)汽缸的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖所示，本發(fā)動(dòng)機(jī)有一個(gè)輪形殼體1，兩端可用端蓋封蓋。殼體端面基本呈圓形，內(nèi)裝內(nèi)轉(zhuǎn)子2。內(nèi)轉(zhuǎn)子2為圓柱形，其中心可通過(guò)鍵配合連接主軸3，其邊沿與殼體1內(nèi)沿幾乎相接，但以保證內(nèi)轉(zhuǎn)子可自由旋轉(zhuǎn)的程度為限。內(nèi)轉(zhuǎn)子2可由雙層圓板相合而制成，在其結(jié)合面內(nèi)的預(yù)制空間處夾有汽缸4，汽缸的軸線(xiàn)指向主軸以外，且在與主軸相垂直的平面內(nèi)。這樣才能保證汽缸有對(duì)主軸的作用力矩，同時(shí)還不會(huì)產(chǎn)生向內(nèi)轉(zhuǎn)子兩側(cè)的分力而避免了由此產(chǎn)生的振動(dòng)。在位于汽缸上口的內(nèi)轉(zhuǎn)子上還預(yù)制有燃燒室10和排氣喉管13，燃燒室10開(kāi)通在內(nèi)轉(zhuǎn)子邊沿上，但與排氣喉管13在內(nèi)轉(zhuǎn)子邊沿上的開(kāi)口處在不同的層面上，以使進(jìn)排氣截然分開(kāi)而不致產(chǎn)生混亂。汽缸4中裝有活塞5，活塞5上仍套接活塞環(huán)等。汽缸、活塞和活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)及配合關(guān)系均與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)上的基本相同。在殼體1上開(kāi)有進(jìn)氣口9和排氣口8，并有三角凸起11，凸起部位裝有火花塞或燃油噴嘴6。對(duì)應(yīng)于內(nèi)轉(zhuǎn)子上排氣喉管和燃燒室的不同開(kāi)口層面，殼體上的進(jìn)氣口、出氣口也開(kāi)在殼體的兩個(gè)不同層面上，并有進(jìn)氣口與燃燒室相對(duì)應(yīng)，排氣口與排氣喉管相對(duì)應(yīng)的層面位置關(guān)系。三角凸起的內(nèi)面也與進(jìn)氣口在同一層面上。
由于本發(fā)動(dòng)機(jī)中汽缸內(nèi)的活塞為自由活塞，為使汽缸推動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子的作用增強(qiáng)，在汽缸4中活塞5與缸底間應(yīng)設(shè)置彈簧，即在爆發(fā)行程中活塞下沖時(shí)壓縮彈簧，并通過(guò)彈簧作用于缸底，推動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。所置彈簧可以是金屬?gòu)椈?，但為防疲勞損壞，最好是空氣彈簧，即在汽缸4的缸底設(shè)有開(kāi)口，與內(nèi)轉(zhuǎn)子2上開(kāi)出的喉管14相連通，在殼體1上開(kāi)有可與喉管14相通的開(kāi)口12。喉管14及開(kāi)口12在內(nèi)轉(zhuǎn)子及殼體的同一層面上，且不與進(jìn)、排氣口的層面相交。殼體上的開(kāi)口12也連通在高壓氣泵上，在高壓工作氣體注入燃燒室的同時(shí)，也同時(shí)通過(guò)開(kāi)口12及喉管14進(jìn)入到了汽缸內(nèi)，形成空氣彈簧。該空氣彈簧還同時(shí)起到了平衡燃燒室氣壓的作用。
為使發(fā)動(dòng)機(jī)中的廢氣排放盡量徹底，還應(yīng)在排氣口8的同一層面的殼體內(nèi)沿開(kāi)出排氣溝槽7，該溝槽與排氣口8連通。這樣可加長(zhǎng)排氣時(shí)間，使廢氣排放徹底。
按上述方式設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)、排氣口、三角凸起和開(kāi)口的位置關(guān)系是，按內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向，在殼體1上三角凸起11的后部緊鄰為進(jìn)氣口9，在三角凸起11的前部有開(kāi)口12、排氣溝槽7和排氣口8。排氣口8可在排氣溝槽7的任意位置處。形成空氣彈簧的殼體開(kāi)口12在進(jìn)氣口被內(nèi)轉(zhuǎn)子阻隔前喉管14所對(duì)的殼體上。
下面以單缸為例說(shuō)明本旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程，當(dāng)然實(shí)際上發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子上須有兩個(gè)或以上的汽缸才行。
本發(fā)動(dòng)機(jī)由于氣體壓縮過(guò)程是在發(fā)動(dòng)機(jī)外的氣泵中完成，所以發(fā)動(dòng)機(jī)中只進(jìn)行噴氣、爆發(fā)及排氣三個(gè)工作行程。圖1中是發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣行程狀態(tài)圖。圖中排氣口8剛被截止，進(jìn)氣口9與燃燒室10相通，開(kāi)口12與喉管14相通，活塞位于汽缸上部。此時(shí)高壓氣泵將壓縮氣體噴入燃燒室，中間可加入汽化器霧化后的汽油或酒精等混合氣體。與此同時(shí)，高壓氣體也通過(guò)開(kāi)口12和喉管14進(jìn)入到汽缸內(nèi)，形成了一個(gè)平衡汽缸上口壓力的空氣彈簧，以頂住活塞5。當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子2順時(shí)針繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)氣口9和開(kāi)口12都被自然關(guān)閉，燃燒室10呈密封狀態(tài)，如圖2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入爆發(fā)行程。此時(shí)火花塞或燃油噴嘴6發(fā)出電火花點(diǎn)燃混合氣體或噴入燃油使氣體爆炸膨脹，推動(dòng)活塞5向汽缸4底部運(yùn)動(dòng)?？諝鈴椈墒軌?，一方面縮小體積增大壓力，另一方面推動(dòng)汽缸和內(nèi)轉(zhuǎn)子，輸出動(dòng)能。當(dāng)活塞降至最底點(diǎn)，空氣彈簧的壓力與汽缸上口壓力相等時(shí)(此時(shí)即對(duì)應(yīng)普通發(fā)動(dòng)機(jī)的下止點(diǎn))，主動(dòng)做功結(jié)束，進(jìn)入排氣行程，如圖3所示。此時(shí)在內(nèi)轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動(dòng)情況下，排氣喉管13與排氣溝槽7相通，燃燒后的廢氣由此經(jīng)排氣口8排入大氣。汽缸上口的氣壓迅速下降，空氣彈簧作用于活塞5，推動(dòng)其上升。在此過(guò)程中，活塞的反作用力也經(jīng)空氣彈簧持續(xù)推動(dòng)缸底和內(nèi)轉(zhuǎn)子，繼續(xù)作功。當(dāng)廢氣排凈，排氣喉管13即被自然截止，排氣行程結(jié)束，進(jìn)氣口又與燃燒室相通，高壓氣體進(jìn)入，重新開(kāi)始下一工作行程。如此循環(huán)下去，發(fā)動(dòng)機(jī)即可持續(xù)輸出動(dòng)力。
在本發(fā)動(dòng)機(jī)中，為使爆發(fā)行程中壓縮氣體膨脹推動(dòng)汽缸的作用加強(qiáng)，特制出三角凸起11，使其內(nèi)面成為支承點(diǎn)。同時(shí)，還可將該凸起的內(nèi)面制成階梯面，以適應(yīng)對(duì)旋轉(zhuǎn)內(nèi)轉(zhuǎn)子的助推作用。由于進(jìn)氣口9緊鄰三角凸起11，內(nèi)轉(zhuǎn)子在封閉進(jìn)氣口后才進(jìn)入爆發(fā)行程，這時(shí)內(nèi)轉(zhuǎn)子遮掩一部分三角凸起的內(nèi)面，使該內(nèi)面的支點(diǎn)作用降低。為此可在燃燒室10左側(cè)的內(nèi)轉(zhuǎn)子邊沿制出一舌形臺(tái)15，即舌形臺(tái)15仍為原內(nèi)轉(zhuǎn)子邊沿，且與進(jìn)氣口9對(duì)應(yīng)于同一層面，其他層面部分削去，并與燃燒室左側(cè)壁過(guò)渡對(duì)齊。這樣，在由舌形臺(tái)15封住進(jìn)氣口后，爆發(fā)時(shí)的氣體可通過(guò)舌形臺(tái)兩側(cè)的縫隙作用于三角凸起的內(nèi)面，仍可發(fā)揮該凸起內(nèi)面的支承作用。
也可不設(shè)計(jì)舌形臺(tái)結(jié)構(gòu)，而將進(jìn)氣口9和開(kāi)口12的開(kāi)閉由內(nèi)轉(zhuǎn)子的位置控制改由在外部附加氣門(mén)的控制機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。氣門(mén)的動(dòng)作可由機(jī)械機(jī)構(gòu)控制，也可采用微電腦自動(dòng)控制。
為減輕內(nèi)轉(zhuǎn)子的重量，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率，可在內(nèi)轉(zhuǎn)子的空當(dāng)部位開(kāi)些中心對(duì)稱(chēng)的圓孔。發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻方式可采用殼體散熱的風(fēng)冷或水冷方式，即在殼體上鑄造出散熱片，提高冷卻效果。
從圖1至圖3可見(jiàn)，在殼體1周邊每設(shè)置一組三角凸起、進(jìn)氣口、排氣口和排氣溝槽等，汽缸就對(duì)應(yīng)有一個(gè)完整工作行程。一般在殼體周邊上可均勻分布2-4個(gè)三角凸起及進(jìn)氣口、排氣口和排氣溝槽，每個(gè)三角凸起上均裝有一個(gè)火花塞或燃油噴嘴，汽缸在旋轉(zhuǎn)一周后即可做2-4次功。圖中給出的是在殼體上相隔120°均布三組的結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)一次即可做三次功。
如果在內(nèi)轉(zhuǎn)子中增加汽缸的數(shù)目，則每周做功次數(shù)就會(huì)成倍增加。一般可在內(nèi)轉(zhuǎn)子2中均勻分布2-4個(gè)汽缸4，1圖4給出的是在內(nèi)轉(zhuǎn)子上均布3個(gè)汽缸的結(jié)構(gòu)實(shí)例，則三缸運(yùn)行一周即可做功9次，輸出功率和轉(zhuǎn)速可大幅度提高。
本發(fā)動(dòng)機(jī)利用汽缸和內(nèi)轉(zhuǎn)子的配置，實(shí)現(xiàn)了直接輸出旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，省去了曲軸連桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，效率得以明顯提高。汽缸中的自由活塞和空氣彈簧結(jié)構(gòu)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)不僅在爆發(fā)行程中主動(dòng)做功，在排氣行程中利用反作用力也同時(shí)做功，這樣，輸出功率可大幅提高。由于采用了平衡氣壓的空氣彈簧結(jié)構(gòu)，點(diǎn)火或噴油由最佳時(shí)間點(diǎn)變成最佳時(shí)間段，因而不易形成反電現(xiàn)象或發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱現(xiàn)象。本發(fā)動(dòng)機(jī)工作單元中做功時(shí)間較長(zhǎng)，單元間做功間休時(shí)間短，因而可較平穩(wěn)連續(xù)做功，減少抖動(dòng)現(xiàn)象。通過(guò)調(diào)整高壓氣泵的氣壓，以及轉(zhuǎn)換點(diǎn)火、汽化、油泵系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)汽油、柴油等的一機(jī)多燒。本發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件材料無(wú)特殊要求，且因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本較低。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)一步完善的情況下，即可廣泛普及使用。本發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，馬力大，機(jī)械性能好，是一種經(jīng)濟(jì)型發(fā)動(dòng)機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在殼體(1)中裝有內(nèi)轉(zhuǎn)子(2)，內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心連接主軸(3)，在內(nèi)轉(zhuǎn)子中夾有汽缸(4)，汽缸的軸線(xiàn)在主軸外、且在與主軸相垂直的平面內(nèi)，在汽缸上口的內(nèi)轉(zhuǎn)子上開(kāi)有燃燒室(10)和排氣喉管(13)，汽缸中裝有活塞(5)，在殼體(1)上開(kāi)有進(jìn)氣口(9)和排氣口(8)，并有三角形凸起(11)，凸起部位裝有火花塞或燃油噴嘴(6)，進(jìn)氣口和出氣口開(kāi)在殼體的兩個(gè)層面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于內(nèi)轉(zhuǎn)子(2)為雙層圓板相合的結(jié)構(gòu)，在其結(jié)合面內(nèi)有放置汽缸的預(yù)制空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于汽缸(4)中活塞(5)與缸底間設(shè)有彈簧。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于汽缸(4)中的彈簧為空氣彈簧，在汽缸(4)的缸底有開(kāi)口，與內(nèi)轉(zhuǎn)子(2)上開(kāi)出的喉管(14)相連通，在殼體(1)上開(kāi)有可與喉管(14)相通的開(kāi)口(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在殼體(1)的內(nèi)沿還開(kāi)有排氣溝槽(7)，該溝槽與排氣口(8)連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于按內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向，在殼體(1)上三角凸起(11)的后部緊鄰為進(jìn)氣口(9)，在三角凸起的前部有開(kāi)口(12)、排氣溝槽(7)和排氣口(8)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、4或6所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在殼體(1)的周邊上均勻分布有2-4個(gè)三角凸起及進(jìn)氣口、排氣口和排氣溝槽，每個(gè)三角凸起上均裝有一個(gè)火花塞或燃油噴嘴。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在內(nèi)轉(zhuǎn)子(2)中均勻分布有2-4個(gè)汽缸(4)。
全文摘要
本發(fā)明是一種燃燒式旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī),其結(jié)構(gòu)是在殼體中裝有內(nèi)轉(zhuǎn)子,內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心連接主軸,在內(nèi)轉(zhuǎn)子中夾有汽缸,汽缸的軸線(xiàn)在主軸外,并在與主軸相垂直的平面內(nèi)。在汽缸上口的內(nèi)轉(zhuǎn)子上開(kāi)有燃燒室和排氣喉管,汽缸中裝有活塞,殼體上開(kāi)有進(jìn)、排氣口,并有三角凸起,凸起部位裝有火花塞或燃油噴嘴。本發(fā)動(dòng)機(jī)省去了曲軸連桿機(jī)構(gòu),直接輸出旋轉(zhuǎn)動(dòng)力,效率高,馬力大,重量輕,機(jī)械性能好,是一種經(jīng)濟(jì)型發(fā)動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)F02B53/02GK1172898SQ9610905
公開(kāi)日1998年2月11日 申請(qǐng)日期1996年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月6日
發(fā)明者張權(quán)偉 申請(qǐng)人:張權(quán)偉