擋板圓氣缸旋轉活塞發動機的製作方法
2023-05-28 14:09:01
專利名稱：擋板圓氣缸旋轉活塞發動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種擋板圓氣缸旋轉活塞發動機，尤其涉及一種發動機的基本結構，屬發動機技術領域。
眾所周知，不管何種工作原理的發動機，均必須滿足兩個基本條件第一採用某種結構形式將空氣(或燃料混合氣)進行壓縮使之密度增大、溫度升高，達到燃料燃燒的溫度條件要求，供給燃料使其自燃(或點燃)產生熱能第二採用某種結構形式將其熱能轉化為機械能輸出。滿足該兩項要求的結構是發動機的基本結構，其是否合理是關鍵，當然該結構應同時滿足密封、配氣、冷卻、潤滑及燃料供給等諸多條件的要求。
現在廣泛使用的往復式發動機，由於需要將燃料燃燒產生的熱能由活塞的直線往復運動通過連杆——曲軸結構轉變為機械能輸出，因而造成其體積大、重量大等缺點；其次，由於其燃燒室與吸、排氣及作功工作腔基本處於一體，燃燒條件及密封件的環境要求迫使往復式發動機在作功過程中，也需要對工作腔進行大量冷卻，造成熱能的有效利用率降低。
從吉林工業大學汽車教研室編的《汽車構造》上冊(統一書號15044.4505)第十章第205頁至第216頁中可以看出，三角活塞旋轉式發動機與往復式發動機比較具有許多優點，但由於其三角活塞運動於「8」字型氣缸內，其良好的密封需要活塞具有一定轉速所產生的離心力作用，因此導致它低速時動力性及經濟性較差，啟動性也較差。
本發明的目的在於克服上述現有技術存在的缺點而提供一種具有較小體積、較輕重量，同時又具有較好的低速性能、啟動性能的擋板圓氣缸旋轉活塞發動機。
本發明是通過如下結構來實現的在圓形氣缸端面設有端蓋密封，圓形氣缸內置有旋轉活塞，旋轉活塞是由處於旋轉活塞軸向端面並與之端面形狀類似的密封件及旋轉活塞本體共同構成的，旋轉活塞與圓形氣缸的接觸面，為半徑和圓形氣缸半徑相同的圓形面，非接觸部分為曲面，曲面與圓形氣缸等形成基本工作腔；燃燒室置於缸體之上，相對獨立於工作腔，燃燒室開有兩氣孔，具一為壓縮氣體進氣孔，其二為作功氣體洩氣孔，該兩孔與圓形氣缸內腔相通，並通過燃燒室控制閥實現開、關，噴油孔與燃燒室相通；擋板置於缸體、氣缸、兩端蓋及壓板構成的空腔內，擋板可於其內做往復運動，擋板與旋轉活塞徑向表面接觸，將旋轉活塞與圓形氣缸形成的基本工作腔分隔，形成可變化的工作腔；發動機配氣機構布置在圓形氣缸周邊，且與工作腔相通，該配氣機構包括進氣口控制閥、排氣口控制閥和燃燒室控制閥，各控制閥均由與主軸形成一定傳動比的扇形板控制，實現正反轉從燃燒室洩氣孔排除的氣體作用於旋轉活塞上，通過旋轉活塞旋轉帶動主軸旋轉，輸出動力。本發明的關鍵在於旋轉活塞在圓形氣缸內旋轉，活動擋板分隔旋轉活塞與圓形氣缸之間形成的基本工作腔而形成變化的工作腔，可實現吸氣、壓縮、作功及排氣四個行程；旋轉活塞軸向端面設有密封件，旋轉活塞與氣缸的接觸面，為與氣缸半徑相同的圓形面，非接觸部分為曲面。燃燒室有氣孔與工作腔相通，相對獨立於工作腔。
本發動機的四行程工作過程當旋轉活塞轉過進氣口時，進氣口打開，氣體充入基本工作腔，旋轉活塞轉動至圓形密封面即將滑過擋板時，進氣口關閉，實現吸氣過程。旋轉活塞繼續轉動，由於擋板的分隔作用，吸氣工作腔由大變小，實現對氣體的壓縮；此時燃燒室壓縮氣體進氣孔開啟，壓縮氣體經位於擋板周邊的氣道，進入燃燒室，壓縮終了時，壓縮氣體進氣孔關閉，作功氣體洩氣孔開啟。此後，旋轉活塞圓形密封面滑過擋板，並與擋板形成一個由小變大的工作腔，作功氣體充入此工作腔，推動旋轉活塞轉動輸出動力，實現作功過程。旋轉活塞繼續轉動，轉過排氣口時，排氣閥門打開，在擋板的分隔作用下，工作腔由大變小，實現排氣過程。
發動機的配氣本發動機的配氣與往復式發動機相似，進、排氣口亦由閥門控制。就進、排氣口布置而言，有兩種基本方式其一為氣缸周邊進氣，其為端面進氣。
發動機的冷卻發動機氣缸的周邊設有水腔，氣缸兩端蓋處亦設有水腔，燃燒室為雙層結構，中間設有水腔，擋板空腔周邊設有水腔，冷卻水流過這些水腔，實現對發動機的冷卻。發動機外圍及其餘冷卻系統與往復式發動機類似。
發動機的潤滑發動機的主要潤滑部位有旋轉活塞圓形密封面、旋轉活塞端而密封件及擋板等，旋轉活塞各部位的潤滑通過設在主軸內部的油道供給潤滑油至各潤滑部位，潤滑油經氣缸端蓋進入齒輪室回到潤滑油箱。裝有擋板的空腔內充有潤滑油，既可以實現對擋板的潤滑，又可以給擋板提供一定壓力，使擋板更好地與旋轉活塞周邊接觸及冷卻裝有擋板的內腔表面。發動機外圍潤滑系統與往復式發動機類似。
本發動機與往復式發動機相比，具有體積小、重量輕等特點；與三角活塞旋轉式發動機相比，相對提高了其低速性能及啟動性能等。此外，本發動機尚具有以下特點本發動機可以使用多種燃料。在上述結構中只要將噴油嘴孔位置移至壓縮氣體進氣道上、燃燒室設置火花塞及相應改變燃燒室容積，本發動機即可使用汽油燃料等。
燃燒室相對獨立設置，可以針對各高溫部位進行不同程度冷卻，避免高溫對連續燃燒產生影響若設置多個燃燒室，可使燃燒室交替使用，此不僅可使燃燒室得到更好地冷卻，而且可以充分利用雙基本工作腔的優勢，獲得比單個燃燒室更大的功率。
主軸相對於旋轉活塞偏心的結構，可以使主軸獲得大於旋轉活塞的轉速，在輸出同等轉速時，可以較往復式發動機獲得更長的吸氣時間及燃燒時間；可使旋轉活塞在近360°範圍內作功，使熱能得到更充分的利用。
本結構可以容易地構成多旋轉活基發動機。
在進、排氣閥門及燃燒室控制閥門實現獨立的、軟控制(即各閥門的動作與主軸非剛性傳遞關係，各閥門之間的動作相互獨立)時，僅通過改變各閥門的開關動作，即可獲得不同特性的功率。
本發動機在720°範圍內，可以至少作功兩次。
下面結合本發動機的一種優選方案附圖，對本發明一擋板圓氣缸旋轉活塞發動機作進一步說明。
附圖中，
圖1是本發明的主剖面圖；圖2是主剖面圖的A——A的剖面圖；圖3是主剖面圖的B——B燃燒室的局部剖面圖；圖4是主剖面圖的C——C擋板的局部剖面圖。
在圖1及圖2中，缸體10中壓有圓氣缸9，圓氣缸9內置有旋轉活塞7，旋轉活塞7徑向表面有兩段與圓氣缸9內表面接觸，其餘徑向表面為非接觸曲面，圓氣缸9兩端由端蓋14及15封閉，旋轉活塞7的軸向密封件12及17與端蓋14、15分別接觸；旋轉活塞7中心有內齒，與主軸8上的外齒相齒合，以傳遞動力，主軸8與旋轉活塞7相對偏心。在圓氣缸周邊布置有進、排氣口，分別由進氣口閥門1及排氣口閥門2控制其開、關，控制閥門1及2形狀相同，支撐於缸體10上，其中一端裝有齒輪與扇形板13嚙合。雙燃燒室置於氣缸周邊，位於缸體10上，如圖1及圖3所示，每個燃燒室開有兩氣孔，其一為壓縮氣體進氣孔，與設在擋板4周邊的氣道相通，擋板4周邊的氣道與氣缸9內腔相通，其二為作功氣體洩氣孔，與氣缸9內腔相通，各燃燒室氣孔的控制分別由控制閥18及19完成，控制閥18及19上的閥片形狀與燃燒室內壁形狀相近，閥19上的齒輪與扇形板13嚙合，閥18上的齒輪通過傳遞軸6上的齒輪與扇形板13構成傳動關係，並與閥19開關動作相反；擋板4位於氣缸9、缸體10、頂蓋5及壓板3所構成的空腔內，空腔內的油通過進油孔20及出油孔21進出，如圖1及圖4所示，其油壓由外圍油管路上的液壓閥控制，擋板4在彈黃力及油壓作用下壓向旋轉活塞周邊表面；擋板內設有小滑板，其在彈簧力及油壓作用下壓向旋轉活塞周邊表面，增強密封手段。
旋轉活塞7由旋轉活塞本體16、旋轉活塞端面密封件12及17構成，如圖2所示，旋轉活塞端面密封件形狀與旋轉活塞本體相似，旋轉活塞端面密封件在彈簧力作用下壓向端蓋。
進氣口閥門1、1排氣口閥門2、燃燒室控制閥門18及19由扇形板13控制，實現正反轉動作。扇形板13支撐於雙聯齒輪上，通過齒輪11上的銷子撥動而實現擺動；齒輪11經過雙聯齒輪、過渡齒輪(與主軸外齒及雙聯齒輪內齒嚙合的)與主軸形成一定傳動比。
當旋轉活塞7一端圓形密封面轉過進氣口閥門1時，進氣口閥門1打升，同時其中一個燃燒室的壓縮氣體進氣孔開啟，作功氣體洩氣關閉，氣體進入空腔，旋轉活塞7繼續轉動至第二端圓形密封面滑過擋板4時，進氣口閥門1關閉，實現吸氣過程；此時壓縮過程開始，旋轉活塞繼續轉動至第一端圓形密封面滑過擋板4時，壓縮過程結束；此時該燃燒室的壓縮氣體進氣孔關閉，作功氣體洩氣孔開啟，供給燃料並在燃燒室內燃燒，旋轉活塞繼續轉動至第一端圓形密封面滑過擋板4時，形成一個新工作腔，作功氣體充入此工作腔，旋轉活塞在作功氣體作用下，實現作功過程；旋轉活塞繼續轉動至第一端圓形密封面滑過擋板4時，排氣過程開始，此時，排氣口閥門2打開，旋轉活塞繼續轉動至第二端圓形密封面滑過擋板4時，排氣過程結束。相應的，另一個燃燒室動作正相反。
發動機圓氣缸9的周邊設有水腔，氣缸兩端蓋14及15處亦設有水腔，燃燒室為雙層結構，中間設有水腔，裝有擋板4的空腔周邊設有水腔，冷卻水流過這些水控，實現對發動機的冷卻。發動機外圍及其餘冷卻系統與往復式發動機類似。
發動機的主要潤滑部位有旋轉活塞7圓形密封面、端面密封件12及17、擋板4等，旋轉活塞7各部位的潤滑通過設在主軸內部的油道供給潤滑油至各潤滑部位，潤滑油經氣缸端蓋14進入齒輪室回到潤滑油箱。擋板4與其空腔形成的空腔內衝有潤滑油，潤滑油通過油孔20及21進出，既可以實現對擋板4的潤滑，又可以給擋板4提供一定壓力，使擋板更好地與旋轉活塞徑向表面接觸及冷卻裝有擋板的內腔表面。發動機外圍潤滑系統與往復式發動機類似。
當然，本發明的結構並非局限於此，除以上所述，在本發動機基本結構的基礎上，通過對旋轉活塞的形狀、燃燒室的數量及設置、進排氣口數量及設置、各閥門的控制方式、主軸相對於旋轉活塞的位置等進行適當變化，可以構成使用不同燃料、具有不同功率特性的發動機。
旋轉活塞形狀可以多種多樣，如改變旋轉活塞曲面性質、旋轉活塞設計為類凸輪形狀等。
燃燒室既可以是單個，也可以是多個；設置多個燃燒室，可使燃燒室交替使用，此不僅可使燃燒室得到更好的冷卻，而且可以獲得比單個燃燒室更大的功率。燃燒室位置可以布置在氣缸之外，也可以布置在旋轉活塞的實體之內。
進排氣口數量及設置有多種形式，如在擋板與燃燒室之間的大段圓弧處設置多個進氣口。
各閥門的控制可以通過齒輪形成剛性控制，也可以由電磁控制。
主軸相對於旋轉活塞可以是偏心的，也可以是同心的。
儘管已參考一種擋板圓氣缸旋轉活塞發動機，闡述了本發明，但是，本領域技術人員應認只到在本發明的精神與範圍內，可以做出各種修改和改進。
權利要求
1.一種擋板圓氣缸旋轉活塞發動機，其特徵在於由端蓋封閉的圓形氣缸內置有旋轉活塞，活動擋板分隔旋轉活塞與氣缸之間形成的基本工作腔而形成變化的工作腔；旋轉活塞與氣缸的接觸面，為與氣缸半徑相同的圓形面，非接觸部分為曲面；燃燒室有氣孔與氣缸內腔相通，相對獨立於工作腔。
2.根據權利要求1所述的擋板圓氣缸旋轉活塞發動機，其特徵在於所述的旋轉活塞是由處於旋轉活塞軸向端面並與之端面形狀類似的密封件及旋轉活塞本體共同構成的旋轉活塞。
3.根據權利要求1所述的擋板圓氣缸旋轉活塞發動機，其特徵在於置於缸體之上的活動擋板於缸體、氣缸、端蓋及壓板構成的空腔內往復運動，並與該空腔形成配合。
4.根據權利要求1所述的擋板圓氣缸旋轉活塞發動機，其特徵在於所述的活動擋板內可以有至少一個滑板空腔，在所述的滑板空腔內有與其密封配合併可以往復運動的滑板。
5.根據權利要求1所述的擋板圓氣缸旋轉活塞發動機，其特徵在於所述的燃燒室可以至少設置一個。
全文摘要
擋板圓氣缸旋轉活塞發動機,屬發動機技術領域。該發動機的技術特徵在於旋轉活塞在圓形氣缸內旋轉,活動擋板分隔旋轉活塞與氣缸之間形成的基本工作腔而形成變化的工作腔,可實現吸氣、壓縮、作功及排氣四個行程;旋轉活塞軸向端面設有密封件,旋轉活塞與氣缸的接觸面,為與氣缸半徑相同的圓形面,非接觸部分為曲面。本機具有良好性能,小而輕,可以為汽車、摩託車等多種需要動力的機械提供動力。
文檔編號F02B75/02GK1245248SQ9910166
公開日2000年2月23日 申請日期1999年2月11日 優先權日1998年8月16日
發明者鍾安全, 王志萍 申請人:鍾安全