旋轉配氣發動機的製作方法

2023-05-16 10:25:26

專利名稱：旋轉配氣發動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型結構發動機，尤其是能夠旋轉配氣的發動機。 技術背景
目前，公知的內燃機其進排氣是由凸輪軸頂起頂杆，壓縮搖臂彈簧使氣門杆向 下或向上張開進排氣閥進行進排氣。由於彈簧的壓力為密閉氣閥而設計的，所以開啟氣 閥是需要消耗一定的有功功率，同時，由於進排氣的不暢，阻止了有效功率的輸出。這 種設計缺陷使現有內燃機60%有效功率基本內耗掉，而實際可輸出的功率只有理論熱值 功率35%左右，而大大減少了燃料燃燒所應該輸出的熱值功率。發明內容
為了克服現有內燃機進排氣不暢熱損嚴重，，不能有效發揮其理論熱值的功率 輸出，本發明將現有複雜的由凸輪軸、頂杆、搖臂、氣閥等諸多零件精加工組成的 進排氣系統，構思設計為旋轉的可提前全方位進行進排氣的發動機，由於進排氣通道的 暢通，它可以將現有的燃料燃燒熱值有效利用，使其燃爆膨脹力得到充分發揮作用，輸 出功率較現有的內燃機提高30-50%以上，本發明構思是以圓周無終極止點進行密封與 通透的極端運用，而形成的一種新型結構的內燃機，其結構是將一圓形旋轉軸體置放於 氣缸頂端使其可轉動，上有開口，軸體心為空心，可進行氣體交流，根據曲軸旋轉與活 塞行程的衝程角度，可在適當圓周面上決定進排氣開口大小與位置，並且在不需要進排 氣時密閉良好不漏氣，使爆燃的燃料膨脹的熱能充分得以利用，為適應高溫高壓環境中 長時間連續工作，該旋轉體必須具有耐熱耐磨抗高壓膨脹氣體腐蝕的特性，在不選擇研 制適應的特種材料的單壁管體製造的情況下，可選用雙層內外壁中空體設計，內中空可 注入冷卻介質並循環帶走熱量，這樣就可使用一般常規材料滿足苛刻環境要求，外壁要 滿足高壓氣體工況要求，內壁排氣管需滿足一定的耐溫要求，進氣管則無耐溫要求，外 壁可設計為管形，氣缸與氣缸之間設計出多道溝槽以密封互不串氣，各氣缸根據不同進 排氣角度確定進排氣開口位置，來完成活塞行程對進排氣的要求，內壁要光滑暢通氣阻 小，旋轉軸體配氣一端與定時齒輪系統連接，另一端與進排氣系統連接，汽油機進氣為 具有一定空燃比或普通的空氣，柴油機則是純淨飽和空氣，排氣通過消音淨化系統排入 大氣，旋轉軸體兩端同時還要具有內中空可注入冷卻介質循環流動的出入口，並也可把 出入口製造成液泵體的葉輪與外殼體形成液泵系，再與散熱器連接構成完整的自循環冷 卻系統，省去了現有內燃機的獨立水泵，進一步減少製造成本與重量及材料消耗縮小體 積。
氣缸體頂端置放的旋轉軸體可為旋轉空心軸體，軸體空心部作為進排氣體換氣 通道，軸體適當位置開有通氣口，並且與軸體空心部氣體換氣通道相連通，軸體外壁與 缸體緊密貼合氣閉密封，與各氣缸體之間由密封環、密封溝道、溝道環，氣閉密封隔 氣，各氣缸頂部與旋轉軸體貼接處開有通氣口，當氣缸行程需要進排氣時，旋轉軸體口旋轉至氣缸頂部的開口處與之對合，將氣缸內需要的進排氣體由旋轉軸體的空心部的換 氣通道吸入排出，旋轉空心軸體為中心空管，有內外壁，外壁不開口處圓周壁面可阻止 氣缸體開口處氣體流動密封，開口處可導入導出氣缸內的氣體，並由旋轉軸體空心部氣 體換氣通道做氣體流動通道排出吸入氣體，完成氣缸內氣體交換，旋轉空心軸體內外壁 層中間可設有一定寬度用以注入冷卻介質循環流動，進行熱冷交換做中空層冷卻介質循 環通道，風冷、低速、專用耐熱、耐磨、耐壓材料可無中空層冷卻介質循環通道，直接 由旋轉空心軸體阻氣、排氣、吸氣進行氣缸體內的氣體交換，兩個獨立的旋轉空心軸 體，即可平行於缸體也可傘形布置於缸體兩端，可分別為一端進氣軸體、一端為排氣軸 體，每一個氣缸體頂部開有進氣口、排氣口，分別於進氣軸體、排氣軸體相貼合，當需 要進氣時，由進氣旋轉空心軸體換氣通道上的通氣口旋轉至氣缸進氣開口與之對合吸入 氣缸體，當需要排氣時，由排氣旋轉空心軸體的換氣通道上的通氣口旋轉至氣缸排氣口 與之對合排出。使用一個可旋轉空心軸體可在其軸體空心部隔為兩個空腔，一個作為進 氣道，一個作為排氣道，當氣缸行程需要進氣時，軸體進氣口旋至氣缸體通氣口處吸入 氣體，當氣缸行程需要排氣時，則軸體排氣口旋至氣缸體通氣口處排出氣體，完成配氣 循環，選擇旋轉空心軸體單腔、多腔的與氣缸體不同組合排列，可形成不同外形與性能 的旋轉配氣發動機。
旋轉空心軸體配氣系統機構也可製造成上蓋下底的完整獨立的氣缸蓋體，再與 氣缸體頂端相接合，這樣便於分體製造再組合，完整獨立的氣缸蓋體，完整獨立的氣缸 體可組合成各型旋轉配氣的發動機。


體
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明的平頂缸體旋轉配氣發動機。
圖2是平頂缸體V形旋轉配氣發動機。
圖3是本發明的傘形缸體旋轉配氣發動機。
圖4是傘形缸體V形旋轉配氣發動機
圖5是本發明的單缸體獨軸旋轉配氣發動機。
圖6是單缸體獨軸旋轉配氣V形發動機。
圖7是單缸體獨軸旋轉配氣星形發動機。
圖8是雙軸體配氣形成的活塞幾何形狀
圖9是單軸體配氣形成的活塞幾何形狀
圖10是單軸體配氣平雙肩幾何形狀的活塞
圖11是矩形活塞頂部俯視圖。
圖12是矩圓形活塞頂部俯視圖。
圖13是卵形活塞頂部俯視圖。
圖14是雙矩形活塞頂部俯視圖。
圖15是工字形活塞頂部俯視圖。
圖16是雙O形活塞頂部俯視圖。
圖中1.配氣軸壓蓋，2.缸體，3.進氣軸，4.進氣通道，5.進氣口，6.進氣軸冷 卻介質通道，7.控燃位，8.排氣軸，9.排氣口，10.排氣軸冷卻介質通道，11.氣缸冷卻介質通道，12.活塞，13.連杆，14.曲軸，15.曲軸座，16缸體底座，17.預留壓縮比空間， 18.排氣軸耐熱內壁，19.排氣軸耐熱耐磨外壁層，20.進氣軸耐熱耐磨外壁層，21排氣通 道，22.冷卻介質連體共享通道，23.傘形缸體控燃位，24.傘形缸體配氣軸右壓蓋，25.傘 形缸體排氣軸，26.傘形缸體進氣軸，27.冷卻介質獨立循環通道，28.傘形缸體配氣軸左 壓蓋，29.單管配氣軸，30.進氣通道，31排通道，32、34.單缸體控燃位，33.冷卻介質獨 立循環連體通道，35.單缸體進氣口，36.單缸體排氣口，37.單缸體單軸配氣壓蓋，具體實施方式
圖1是本發明的平頂缸體旋轉配氣發動機，是這樣實現的配氣軸壓蓋(1)是 用來裹著進氣軸(3)、排氣軸(8)使之與缸體( 緊密貼和又不至抱死，可轉動又密不透 氣，確保氣缸內由控燃位(7)點燃或噴油爆燃的氣體不外洩瀉推動活塞(1 經連杆(13) 驅使曲軸(14)繞曲軸座(15)做以固定點為圓心的圓周旋轉運動，輸出燃燒的熱值功，廢 氣由排氣口(9)送入排氣軸(8)的排氣通道01)，再經消音淨化排入大氣，燃料燃燒溫度 約在1773-2733K(1500-250(TC )為使旋轉配氣軸及缸體不被燒毀，排氣軸冷卻介質通道 (10)、氣缸冷卻介質通道(11)、進氣軸冷卻介質通道(6)、充滿冷卻介質經散熱器循環 泵形成循環散熱系完成熱置換，旋轉配氣軸外壁直接與燃燒汽缸接觸高溫高壓氣體，固 設有排氣軸耐熱、耐磨、耐壓的外壁層(19)、進氣軸耐熱、耐磨、耐壓外壁層00)要用 耐磨耐熱雙重性能的材料或滲碳、石墨瓦等確保性能需要，排氣軸耐熱內壁(18)不考慮 耐磨性只考慮表面耐熱及冷卻介質循環壓及排氣最大瞬間壓力值，預留壓縮比空間(17) 的大小由燃燒的燃料決定同時也是衡量發動機優劣和設計技巧之所在，吸氣經由進氣軸 (3)的進氣通道⑷再由進氣口(5)吸入氣缸。
冷卻介質連體共享通道0幻、冷卻介質獨立循環通道(XT)、冷卻介質獨立循環 連體通道(3 ，內充滿冷卻介質並根據不同的積累溫度隨機調整循環速度，而使散熱器 保證各型旋轉配氣發動機最佳溫度恆值，
圖2，是平頂缸體旋轉配氣發動機的V型設計，可減少佔位空間，並有減小自震 功能，冷卻介質連體共享通道為02)。
圖3是本發明的傘形缸體旋轉配氣發動機，其特點是便於加工，無雙配氣軸壓 蓋同體互動公差，其他同平頂缸體旋轉配氣發動機，傘形缸體配氣軸左壓蓋08)，傘形 缸體配氣軸右壓蓋04)，傘形缸體控燃位，傘形缸體排氣軸0 ，傘形缸體進氣軸 (26)。
圖4，是傘形缸體旋轉配氣發動機的V型設計，可減少佔位空間，並有減小自震 功能，便於配氣軸壓蓋安裝，冷卻介質獨立循環通道為07)。
圖5是本發明的單缸體獨軸旋轉配氣發動機，其特點是單軸雙配氣，單軸管內 可將排氣管內廢氣熱量直接置換為進氣管內的預熱空氣以助燃燒，可節省燃料冬季顯 著，便於小型設計及低功率需求的微型製造，單缸體單軸配氣壓蓋(37)，單管配氣軸 (29),進氣通道(30)，排氣通道(31)，單缸體控燃位(3 、(34)，冷卻介質獨立循環連 體通道(33)，單缸體進氣口(35)，單缸體排氣口(36)，
圖6，是單缸體獨軸旋轉配氣發動機的V型設計，可減少佔位空間，並有減小自 震功能
圖7，是單缸體獨軸旋轉配氣發動機星形設計，可用於航空發動機，空間要求苛 刻場合及微型大功率。
上述僅是本發明旋轉配氣發動機的典型設計不包含其它的變形設計。
旋轉配氣軸體與活塞根據不同燃燒介質所需要設定有一定吻合間隙(壓縮比)而 形成的不同外形體的幾何形狀的活塞。
圖8是雙軸體配氣形成的活塞幾何形狀，它是雙軸體旋轉配氣發動機，根據燃 燒介質不同壓縮比不同而設計的活塞，可稱為凸頂活塞。
圖9是單軸體配氣形成的活塞幾何形狀，它是單軸體旋轉配氣發動機，根據燃 燒介質不同壓縮比不同而設計的活塞，可稱為凹頂型活塞。
圖10是單軸體配氣平雙肩幾何形狀的活塞，它是單軸體旋轉配氣發動機，根據 燃燒介質不同壓縮比不同而設計的活塞，可稱為隕月活塞。
圖11、圖12、圖13，圖14、圖15、圖16、等幾何形狀的構思的共同目地，是擴大旋轉配氣發動機的進排氣通透開口的展開面積，從而減小配氣阻力增加功率輸出， 因不同的偏重而選擇其一，如考慮性能而忽略加工難度，或考慮加工略易而犧牲一點性 能，圖13，大頭用以排氣小頭適宜進氣，同時大頭用於連杆作用力的反力面，這樣即可 做到最佳的配氣效果又可使活塞與缸筒擴大受力面分散力偶力，從而減小雙體磨損增加 材料的最大的功率荷載設定，其它則具有均衡頂端受力的特點，但活塞的側向力的抗偶 力不足，不能增加材料的最大的功率荷載設定。
上述僅是本發明旋轉配氣發動機，所採用的典型設計的活塞與活塞幾何外形體 不包含其它變形設計的活塞。
權利要求
1.一種旋轉配氣發動機，氣缸體頂端置有可旋轉軸體，軸體空心部作為氣體換氣通 道，軸體適當位置開有通氣口，與軸體空心部氣體換氣通道相通，軸體外壁與缸體緊密 貼合旋轉氣閉密封，與各氣缸體之間由密封環、密封溝道、溝道環、氣閉密封隔氣，各 氣缸頂部與旋轉軸體貼接處開有通氣口，當氣缸行程需要進排氣時，旋轉軸體通氣口旋 轉至氣缸頂部的開口處與之對合，將氣缸內需要的進排氣體由旋轉軸體的換氣通道吸入 排出，旋轉空心軸體為中心空管，有內外壁，外壁不開口處圓周壁面可阻止氣缸體開口 處氣體流動密封，開口處可導入導出氣缸內的氣體，並由旋轉軸體空心部做氣體流動的 換氣通道排出吸入氣體，完成氣缸內氣體交換，旋轉空心軸體內外壁層中間可設有一定 寬度用以注入冷卻介質循環流動，進行熱冷交換做中空層冷卻介質循環通道，風冷、低 速、專用耐熱、耐磨、耐壓材料可無中空層冷卻介質循環通道，直接由旋轉空心軸體阻 氣、吸氣、排氣，進行氣缸體內的氣體交換，完成配氣循環。
2.根據權利要求1所述，旋轉配氣發動機可設計為平頂缸體旋轉配氣發動機，其特徵 是兩個獨立的可旋轉空心軸體，分別為進氣軸體、排氣軸體，每一個氣缸體頂部開有 進氣口、排氣口，分別與進氣軸體、排氣軸體相貼合，當需要進氣時，由進氣旋轉空心 軸體換氣通道的通氣口旋轉至氣缸進氣開口對合吸入氣缸體，當需要排氣時，由排氣旋 轉空心軸體的換氣通道上的通氣口旋轉至氣缸排氣口對合排出。
3.根據權利要求1所述，旋轉配氣發動機可設計為傘型旋轉配氣發動機，其特徵是 兩個獨立的旋轉空心軸體，進、排氣旋轉空心軸體分別傘形布置於缸體兩端進行進排氣 置換。
4.根據權利要求1所述，旋轉配氣發動機設計的單缸體獨軸旋轉配氣發動機，其特徵 是一個可旋轉空心軸體空心部隔為兩個空腔，一個作為進氣道，一個作為排氣道。當 氣缸行程需要進氣時，軸體進氣口旋至氣缸體通氣口處吸入氣體，當氣缸行程需要排氣 時，則軸體排氣口旋至氣缸體通氣口處排出氣體，完成配氣循環。
5.根據權利要求1所述，旋轉配氣發動機，其特徵是由旋轉空心軸體、進行吸 入、排出氣體而構成的T型、V型、*星型、對置、單缸多缸體配置、多排列、積木式布 置的多軸體旋轉配氣發動機。
6.根據權利要求1所述，旋轉配氣發動機，其特徵是旋轉空心軸體空心部隔為兩 個空腔，一個作為進氣道，一個作為排氣道，進行吸入排出氣體而構成的T型、V型、*星型、對置型、單缸多缸體配置、多排列、積木式布置的單軸體、多軸體的旋轉配氣發 動機。
7.根據權利要求1所述，旋轉配氣發動機，其特徵是旋轉空心軸體有進氣口、排 氣口、軸體空心部作為氣體換氣通道構成的進排氣發動機。
8.根據權利要求1所述，旋轉配氣發動機，其特徵是分體製造，將旋轉軸體配氣 部分，製造成的完整獨立的氣缸蓋體，再與氣缸體相接合，組合成的旋轉配氣發動機。
9.根據權利要求1所述，旋轉配氣發動機，其特徵是旋轉配氣軸體與活塞根據不 同燃燒介質所需要設定有一定吻合間隙(壓縮比)而形成的不同外形體的幾何形狀的活 塞。
全文摘要
為了克服現有發動機熱損嚴重，不能有效發揮其理論熱值的功率輸出，本發明將發動機的進排氣系統設計為可旋轉配氣的發動機。由於進排氣通道的暢通，它可以將現有的燃料燃燒熱值有效利用，使其燃爆膨脹力得到充分發揮作用，輸出功率較現有的內燃機高，一種新結構發動機。
文檔編號F02B29/00GK102022178SQ20101016178
公開日2011年4月20日 申請日期2010年4月14日 優先權日2010年4月14日
發明者宮含洋, 宮文輝 申請人:宮含洋, 宮文輝