專利名稱:往復(fù)旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
本實(shí)用新型屬于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域：
。
目前大量使用的內(nèi)燃機(jī)基本上都是往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)主要不足之處有1、外廓體積大，比重量較大；2、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；零部件多；氣閥開啟的時(shí)間－斷面值?。怀淞肯禂?shù)低；高速可靠性差。
3、慣性力往往得不到平衡，從而引起的振動(dòng)和噪聲較大。
本實(shí)用新型的目的在于提高內(nèi)燃機(jī)的熱效率，改善其運(yùn)行性能，降低自重，減小體積，節(jié)省能源和材料，降低造價(jià)和運(yùn)行價(jià)格。
這是具有同一構(gòu)思，并且有密切關(guān)系的六項(xiàng)實(shí)用新型，其主要特征是在星型往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，給缸體附加一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使該缸體成為旋轉(zhuǎn)缸體，旋轉(zhuǎn)缸體是在固定缸體內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的，利用旋轉(zhuǎn)缸體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)造成的與固定缸體間的相位差來(lái)完成進(jìn)、排氣口的開啟與關(guān)閉，達(dá)到既保持了四沖程工作循環(huán)，又省掉了氣閥式配氣機(jī)構(gòu)的目的。
利用上述發(fā)明思想，同時(shí)根據(jù)1、旋轉(zhuǎn)缸體與曲軸間的轉(zhuǎn)向相同或者相反；2、旋轉(zhuǎn)缸體與曲軸間的傳動(dòng)速比的不同；3、進(jìn)、排氣道數(shù)量及噴油嘴(用于柴油機(jī))或者火花塞(用于汽油機(jī))數(shù)量的不同，可以構(gòu)成以下幾種基本類型的發(fā)動(dòng)機(jī)；1、二氣道低速星型三缸發(fā)動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)缸體與曲軸間的傳動(dòng)速比為－13。有二個(gè)進(jìn)氣道和二個(gè)排氣道，二個(gè)噴油嘴或者二個(gè)火花塞。
2、二氣道高速星型五缸發(fā)動(dòng)機(jī)。旋轉(zhuǎn)缸體與曲軸間的傳動(dòng)速比為15。有二個(gè)進(jìn)氣道和二個(gè)排氣道，二個(gè)噴油嘴或者二個(gè)火花塞。
3、三氣道低速星型五缸發(fā)動(dòng)機(jī)。旋轉(zhuǎn)缸體與曲軸間的傳動(dòng)速比為－15。有三個(gè)進(jìn)氣道和三個(gè)排氣道，三個(gè)噴油嘴或者三個(gè)火花塞。
4、三氣道高速星型七缸發(fā)動(dòng)機(jī)。旋轉(zhuǎn)缸體與曲軸間的傳動(dòng)速比為17。有三個(gè)進(jìn)氣道和三個(gè)排氣道，三個(gè)噴油嘴或者火花塞。
5、四氣道低速星型七缸發(fā)動(dòng)機(jī)。旋轉(zhuǎn)缸體與曲軸間的傳動(dòng)速比為－17。有四個(gè)進(jìn)氣道和四個(gè)理氣道，四個(gè)噴油嘴或者四個(gè)火花塞。
6、四氣道高速星型九缸發(fā)動(dòng)機(jī)。旋轉(zhuǎn)缸體與曲軸間的傳動(dòng)速比為19。有四個(gè)進(jìn)氣道和四個(gè)排氣道，四個(gè)噴油嘴或者四個(gè)火花塞。
上述說(shuō)明中，傳動(dòng)速比為負(fù)數(shù)時(shí)，旋轉(zhuǎn)缸體向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，曲軸向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，即旋轉(zhuǎn)缸體與曲軸間的轉(zhuǎn)向是相反的。傳動(dòng)速比為正數(shù)時(shí)，旋轉(zhuǎn)缸體與曲軸間的轉(zhuǎn)向是相同的。
以水冷二氣道高速星型五缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為例，如圖1和圖2所示，該實(shí)用新型由曲軸(18)、部分式連桿(20)、活塞組(2)、旋轉(zhuǎn)缸體(10)、固定缸體(11)及聯(lián)結(jié)曲軸(18)與旋轉(zhuǎn)缸體(10)的控制機(jī)構(gòu)(如圖(5)所示)及其附件所組成。
其中旋轉(zhuǎn)缸體(10)為園柱體狀，裝配活塞組(2)的缸筒均勻布置于圓柱面上。根據(jù)缸數(shù)的不同有三缸、五缸、七缸、九缸等。缸筒頂端是頂端密封環(huán)槽，裝置著頂端密封環(huán)(3)，頂端密封環(huán)(3)底部有波狀彈簧，使頂端密封環(huán)(3)同固定缸體的干式缸筒(5)的內(nèi)形面保持接觸，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)燃燒室(21)的密封性。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，頂端密封環(huán)(3)依靠自身旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力及進(jìn)入環(huán)背部的氣體壓力，燃燃燒室(21)保持良好的密封性。旋轉(zhuǎn)缸體(10)的中心裝置著曲軸(18)是發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出軸。前后端面是旋轉(zhuǎn)缸體前端蓋(39)后端蓋(25)，旋轉(zhuǎn)缸體前端蓋(39)和后端蓋(25)是曲軸(18)及旋轉(zhuǎn)缸體(10)的共同支承件，旋轉(zhuǎn)缸體前端蓋(39)的前部裝置著旋轉(zhuǎn)缸體傳動(dòng)齒輪(37)，它是聯(lián)結(jié)曲軸(18)和旋轉(zhuǎn)缸體(10)的傳動(dòng)齒輪。曲軸(18)套在旋轉(zhuǎn)缸體前端蓋(39)和后端蓋(25)的中心孔內(nèi)，旋轉(zhuǎn)缸體前端蓋(39)和后端蓋(25)又套在固定缸體前端蓋(40)和后端蓋(23)的中心孔內(nèi)，使旋轉(zhuǎn)缸體(10)懸空置于固定缸體(11)內(nèi)，旋轉(zhuǎn)缸體(10)的整個(gè)外圓面同固定缸體(11)內(nèi)型面間保持相同的微小間隙。
固定缸體(11)為桶狀體，旋轉(zhuǎn)缸體(10)裝置于其內(nèi)，前后端是固定缸體前端蓋(40)和后端蓋(23)，固定缸體(11)的外圓面上均勻布置著進(jìn)氣道(8)和排氣道(7)及裝置火花塞(1)(汽油機(jī))或噴油嘴的孔。固定缸體前端蓋(40)上裝置著控制機(jī)構(gòu)(見圖5和圖6)，用以控制曲軸(18)和旋轉(zhuǎn)缸體(10)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
曲軸(18)的特征是曲柄臂為圓形，并且同曲柄銷是同心的，圓形曲柄臂的表面為外螺紋，部分式連桿(20)的錐形軸承外套(47)及緊固螺帽(43)均裝在圓形曲柄臂上。曲軸(18)的前端裝置著曲軸齒輪(36)它是聯(lián)結(jié)旋轉(zhuǎn)缸體(10)的傳動(dòng)齒輪。部分式連桿(20)的大頭結(jié)構(gòu)為扇形，依靠連桿前、后端的錐形軸承外套(47)，裝置在曲軸上，且在曲柄銷的外圓面上滑動(dòng)。
以上以“水冷二氣道高速星型五缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)”為例，說(shuō)明了該實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，現(xiàn)將它們的工作過(guò)程分述如下二氣道低速星型三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)缸體與其曲軸的轉(zhuǎn)向是相反的，二者間的傳動(dòng)速比為－13。即旋轉(zhuǎn)缸體向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)1周，曲軸向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)3周，轉(zhuǎn)差為3周－(－1)周＝4周。旋轉(zhuǎn)缸體每旋轉(zhuǎn)1周，星型三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的三個(gè)缸各完成二次四沖程循環(huán)?；钊客瓿梢粋€(gè)沖程，曲軸向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)135°，旋轉(zhuǎn)缸體向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 1/3 ×135°＝45°，轉(zhuǎn)差為135°－(－45°)＝180°。
二氣道高速星型五缸發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)缸體與其曲軸的轉(zhuǎn)向是相同的，二者之間的傳動(dòng)速比為15，即旋轉(zhuǎn)缸體向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)1周，曲軸向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)5周，轉(zhuǎn)差為5周－1周＝4周，旋轉(zhuǎn)缸體每旋轉(zhuǎn)1周，星型五缸發(fā)動(dòng)機(jī)的五個(gè)缸各完成二次四沖程循環(huán)?；钊客瓿梢粋€(gè)沖程，曲軸向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)225°，旋轉(zhuǎn)缸體向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 1/3 ×225°＝45°，轉(zhuǎn)差為225°－45°＝180°。
三氣道低速星型五缸發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)缸體與其曲軸的轉(zhuǎn)向是相反的，二者間的傳動(dòng)速比為－15，即旋轉(zhuǎn)缸體向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)1周，曲軸向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)5周，轉(zhuǎn)差為5周－(－1)周＝6周。旋轉(zhuǎn)缸體每旋轉(zhuǎn)1周，星型五缸發(fā)動(dòng)機(jī)的五個(gè)缸各完成三次四沖程循環(huán)?；钊客瓿梢粋€(gè)沖程，曲軸向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)150°，旋轉(zhuǎn)缸體向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 1/5 ×150°＝30°，轉(zhuǎn)差為150°－(－30°)＝180°。
三氣道高速星型七缸發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)缸體與其曲軸的轉(zhuǎn)向是相同的，二者間的傳動(dòng)速比為17，即旋轉(zhuǎn)缸體向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)1周，曲軸向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)7周，轉(zhuǎn)差為7周－1周＝6周。旋轉(zhuǎn)缸體每旋轉(zhuǎn)1周，星型七缸發(fā)動(dòng)機(jī)的七個(gè)缸各完成三次四沖程循環(huán)?；钊客瓿梢粋€(gè)沖程，曲軸向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)210°，旋轉(zhuǎn)缸體向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 1/7 ×210°＝30°，轉(zhuǎn)差為210°－30°＝180°。
四氣道低速星型七缸發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)缸體與其曲軸的轉(zhuǎn)向是相反的，二者間的傳動(dòng)速比為－17，即旋轉(zhuǎn)缸體向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)1周，曲軸向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)7周，轉(zhuǎn)差為7周－(－1)周＝8周。旋轉(zhuǎn)缸體每旋轉(zhuǎn)1周，星型七缸發(fā)動(dòng)機(jī)的七個(gè)缸各完成四次四沖程循環(huán)。活塞每完成一個(gè)沖程，曲軸向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)157.5°，旋轉(zhuǎn)缸體向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 1/7 ×157.5°＝22.5°，轉(zhuǎn)差為157.5°－(－22.5°)＝180°。
四氣道高速星型九缸發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)缸體與其曲軸的轉(zhuǎn)向是相同的，二者間的傳動(dòng)速比為19，即旋轉(zhuǎn)缸體向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)1周，曲軸向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)9周，轉(zhuǎn)差為9周－1周＝8周。旋轉(zhuǎn)缸體每旋轉(zhuǎn)1周，星型九缸發(fā)動(dòng)機(jī)的九個(gè)缸各完成四次四沖程循環(huán)?；钊客瓿梢粋€(gè)沖程，曲軸向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)202.5°，旋轉(zhuǎn)缸體向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 1/9 ×202.5°＝22.5°轉(zhuǎn)差為202.5°－22.5°＝180°。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、比重量小，體積小，長(zhǎng)度尺寸短。由于能獲得較高的充量系數(shù)，同時(shí)由于無(wú)氣閥式配氣機(jī)構(gòu)，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，因此升功率高。
2、由于省掉了氣閥機(jī)構(gòu)，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件較少，摩擦損失相應(yīng)減少，可取得良好的平衡，減少了高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)和噪音。
3、不需用特殊貴重材料、例如往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥所需的耐熱合金鋼等。
4、對(duì)汽油機(jī)來(lái)說(shuō)，相同壓縮比下可用辛烷值較低的汽油。
5、制造工藝簡(jiǎn)單，不需用過(guò)多的專用設(shè)備。
6、具有寬廣的實(shí)用轉(zhuǎn)速范圍。
附圖1為“水冷二氣道高速星型五缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)”基本結(jié)構(gòu)的橫剖面圖，其中(1)為火花塞，(2)活塞組，(3)旋轉(zhuǎn)缸體頂端密封環(huán)，(4)進(jìn)、排氣道間的中間密封裝置(只汽油機(jī)用此裝置)，(5)固定缸體的干式缸筒，(7)排氣道，(8)進(jìn)氣道，(9)固定缸體冷卻水道，(10)旋轉(zhuǎn)缸體，(11)固定缸體、(12)油箱回油管、(13)儲(chǔ)水槽、(14)水封件、(15)油封件、(16)旋轉(zhuǎn)缸體進(jìn)水口、(17)拋油孔、(18)曲軸、(19)旋轉(zhuǎn)缸體冷卻水套、(20)部分式連桿、(21)燃燒室。
附圖2為“水冷二氣道高速星型五缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)”基本結(jié)構(gòu)的縱剖面圖，其中(22)為固定缸體后端蓋出水口、(23)固定缸體后端蓋、(24)飛輪、(25)旋轉(zhuǎn)缸體后端蓋、(26)后油封、(27)飛輪平衡重、(28)旋轉(zhuǎn)缸體后端面密封環(huán)、(29)固定缸體后端蓋泄水孔、(30)旋轉(zhuǎn)缸體前端面密封環(huán)、(31)固定缸體前端蓋泄水孔、(32)潤(rùn)滑油箱、(33)前端平衡重、(34)皮帶輪、(35)前油封、(36)曲軸齒輪、(37)旋轉(zhuǎn)缸體齒輪、(38)齒輪室蓋、(39)旋轉(zhuǎn)缸體前端蓋、(40)固定缸體前端蓋、(41)固定缸體前端蓋出水口、(42)進(jìn)水口、(43)錐形軸承套緊固螺帽、(44)止鎖墊片、(45)止鎖銷子、(46)錐形滑動(dòng)軸承、(47)錐形滑動(dòng)軸承外套。
附圖3為“二氣道高速星型五缸發(fā)動(dòng)機(jī)”的工作原理(1)(5)為排氣上止點(diǎn)(進(jìn)排氣重疊期)、(2)(6)為進(jìn)氣下止點(diǎn)、(3)(7)為壓縮上止點(diǎn)(點(diǎn)火或噴油)、(4)(8)為燃燒下止點(diǎn)(開始排氣)、(9)為曲軸旋轉(zhuǎn)方向，角速度α。(10)旋轉(zhuǎn)缸體旋轉(zhuǎn)方向，角速度 1/5 α。此圖只畫出了A活塞的四沖程過(guò)程。
附圖4為“二氣道低速星型三缸發(fā)動(dòng)機(jī)”的工作原理，(1)(5)為排氣上止點(diǎn)(進(jìn)、排氣重疊期)、(2)(6)為進(jìn)氣下止點(diǎn)、(3)(7)為壓縮上止點(diǎn)(點(diǎn)火或噴油)、(4)(8)燃燒下止點(diǎn)(開始排氣)、(9)曲軸旋轉(zhuǎn)方向，角速度α、(10)旋轉(zhuǎn)缸體旋轉(zhuǎn)方向，角速度－ 1/3 α。此圖只畫出了A活塞的四沖程過(guò)程。
附圖5為“二氣道高速星型五缸發(fā)動(dòng)機(jī)”的齒輪控制機(jī)構(gòu)。(1)為旋轉(zhuǎn)缸體齒輪、(2)曲軸、(3)曲軸齒輪、(4)第二軸齒輪、(5)第二軸。
附圖6為“二氣道低速星型三缸發(fā)動(dòng)機(jī)”的齒輪控制機(jī)構(gòu)，(1)為旋轉(zhuǎn)缸體齒輪、(2)曲軸、(3)曲軸齒輪、(4)第二軸齒輪、(5)第二軸、(6)第三軸、(7)第三軸倒向齒輪、本實(shí)用新型作為載重汽車、轎車、內(nèi)燃機(jī)車、船舶及其它機(jī)械的動(dòng)力，可比現(xiàn)有的往復(fù)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。由于本實(shí)用新型是在往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)的，所以現(xiàn)有用于制造往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的大部分設(shè)備，仍然可以用于制造往復(fù)旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)，現(xiàn)有制造內(nèi)燃機(jī)的廠家轉(zhuǎn)產(chǎn)往復(fù)旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)，可得到投資少，見效快的好處。
權(quán)利要求
1.一種星型活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，由曲軸(18)、連桿(20)、活塞(2)及缸體等構(gòu)成，其特征在于它具有一個(gè)內(nèi)腔截面為圓形的固定缸體(11)，在固定缸體(11)與曲軸(18)之間裝有與固定缸體(11)的內(nèi)腔配合。在其內(nèi)部繞曲軸(18)的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，利用其與固定缸體(11)的相位差來(lái)完成進(jìn)、排氣口的打開和關(guān)閉的星型旋轉(zhuǎn)缸體(10)，以及控制旋轉(zhuǎn)缸體(10)與曲軸(18)之間的傳動(dòng)比的齒輪機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是固定缸體(11)上開有兩個(gè)進(jìn)氣道和兩個(gè)排氣道，并裝有兩個(gè)噴油咀或者火花塞，旋轉(zhuǎn)缸體(10)為星型三缸，它與曲軸(18)間的傳動(dòng)比為－13。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是固定缸體(11)上開有兩個(gè)進(jìn)氣道和兩個(gè)排氣道，并裝有兩個(gè)噴油咀或者火花塞、旋轉(zhuǎn)缸體(10)為星型五缸，它與曲軸(18)間的傳動(dòng)比為15。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是固定缸體(11)上開有三個(gè)進(jìn)氣道和三個(gè)排氣道，并裝有三個(gè)噴油咀或者火花塞，旋轉(zhuǎn)缸體(10)為星型五缸，它與曲軸(18)間的傳動(dòng)比為－15。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是固定缸體(11)上開有三個(gè)進(jìn)氣道和三個(gè)排氣道，并裝有三個(gè)噴油咀或者火花塞，旋轉(zhuǎn)缸體(10)為星型七缸，它與曲軸(18)間的傳動(dòng)比為17。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是固定缸體(11)上開有四個(gè)進(jìn)氣道和四個(gè)排氣道。并裝有四個(gè)噴油咀或者火花塞，旋轉(zhuǎn)缸體(10)為星型七缸，它與曲軸間的傳動(dòng)比為－17。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是固定缸體(11)上開有四個(gè)進(jìn)氣道和四個(gè)排氣道，并裝有四個(gè)噴油咀或者火花塞，旋轉(zhuǎn)缸體(10)為星型九缸，它與曲軸(18)間的傳動(dòng)比為19。
專利摘要
本實(shí)用新型是一種體積小，重量輕，熱效率高的新型內(nèi)燃機(jī)，它是在星型往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，給缸體附加一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使缸體成為旋轉(zhuǎn)缸體。由于旋轉(zhuǎn)缸體是在固定缸體內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的，所以利用旋轉(zhuǎn)缸體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)造成的與固定缸體間的相位差來(lái)完成進(jìn)、排氣口的開啟與關(guān)閉，達(dá)到既保持了四沖程工作循環(huán)，又省掉了現(xiàn)有技術(shù)中氣閥式配氣機(jī)構(gòu)的目的。利用本實(shí)用新型，既可制作成柴油機(jī)，也可制作成汽油機(jī)。本實(shí)用新型可作為載重汽車、轎車、內(nèi)燃機(jī)車、船舶及其它機(jī)械的動(dòng)力。
文檔編號(hào)F02B57/08GK86209862SQ86209862
公開日1988年3月16日 申請(qǐng)日期1986年12月3日
發(fā)明者徐冠英, 徐東 申請(qǐng)人:徐冠英, 徐東導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan