具有雙旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)式點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有雙旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)式點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)
[0001]本發(fā)明涉及實(shí)現(xiàn)具有旋轉(zhuǎn)質(zhì)量塊(rotating mass)的雙旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)式火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)結(jié)構(gòu)，利用該改進(jìn)的質(zhì)量塊除了使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化并且使燃燒廢氣出口與混有清洗空氣的燃燒廢氣出口分開(kāi)以外，還可能優(yōu)化旋轉(zhuǎn)式火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力學(xué)效率，其中由于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的加速和減速，機(jī)械力和振動(dòng)減少，因而甚至確定應(yīng)用催化消音器完成其功效的可能性。
[0002]本發(fā)明的主要特征是提供所述具有雙旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)方案，用于使旋轉(zhuǎn)元件和轉(zhuǎn)子滑動(dòng)的外側(cè)表面與具有彎曲形狀的內(nèi)表面對(duì)應(yīng)，使得整個(gè)尺寸和發(fā)動(dòng)力需求的功率相等，可以相對(duì)于有效膨脹階段期間燃燒氣體的體積得到在吸入燃燒空氣和壓縮燃燒空氣的階段中形成的體積之間的理想關(guān)系，并且就理想關(guān)系而言，除了允許燃燒氣體相對(duì)于同一發(fā)動(dòng)機(jī)中的清洗氣體具有不同且單獨(dú)的排出出口以外，有可能使轉(zhuǎn)子壓縮元件與轉(zhuǎn)子膨脹元件之間以及對(duì)應(yīng)定子殼體隔室之間的軸距減至最小值。
[0003]已經(jīng)設(shè)計(jì)并實(shí)施了所謂的“旋轉(zhuǎn)活塞”發(fā)動(dòng)機(jī)的一些解決方案以克服代表當(dāng)前所謂的“交變活塞(alternating pison) ”發(fā)動(dòng)機(jī)的特征的慣性和總尺寸限制，除此之外，這樣的解決方案發(fā)現(xiàn)了直到如今已經(jīng)限制其工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)的結(jié)構(gòu)上和功能上的難題。
[0004]本申請(qǐng)的申請(qǐng)人名下的專(zhuān)利EP 1.540.139給出了克服這些難題中的一些難題的有益貢獻(xiàn)，該專(zhuān)利已經(jīng)基于元件或旋轉(zhuǎn)活塞的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)中心通過(guò)下述方式改進(jìn)了同一申請(qǐng)人的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的一些前述解決方案并且使其更加功能化，提供由經(jīng)由相互連接接合的第三旋轉(zhuǎn)元件在其間滑動(dòng)的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)元件構(gòu)成的轉(zhuǎn)子的實(shí)施方案，所述轉(zhuǎn)子在座內(nèi)旋轉(zhuǎn)，座總體由具有相近軸線的兩個(gè)筒形隔室構(gòu)成并且包括中間的燃燒室，以形成易于通過(guò)膨脹和氣體排出進(jìn)行多個(gè)吸入、壓縮、燃燒階段的預(yù)定隔室。
[0005]由通過(guò)根據(jù)所述專(zhuān)利號(hào)EP1.540.139的教導(dǎo)的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施方案和結(jié)構(gòu)改進(jìn)獲得的經(jīng)驗(yàn)，有可能獲得仍屬于具有雙旋轉(zhuǎn)軸線類(lèi)型的火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)的熱力循環(huán)，火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)和結(jié)構(gòu)形成仍在同一申請(qǐng)人名下的國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)WO2010/031585 的主題。
[0006]在所述專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朩O 2010/031585中，特別地實(shí)現(xiàn)了實(shí)施改進(jìn)的熱力循環(huán)的目的，在該改進(jìn)的熱力循環(huán)中，發(fā)動(dòng)機(jī)允許使空氣在壓縮室內(nèi)與燃料直接混合，由此除了增加燃燒混合物的產(chǎn)率并且因此增加了所提及類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)率之外，還消除了未燃烴的任何可能的損失，特別是在清洗膨脹室的階段期間消除了未燃烴的任何可能的損失，因而保證了完全燃燒并且降低了環(huán)境污染。
[0007]然而，根據(jù)在本申請(qǐng)的同一申請(qǐng)人名下的專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朆L2010A03的教導(dǎo)，具有雙旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力循環(huán)的改進(jìn)的解決方案的實(shí)際實(shí)施方案強(qiáng)調(diào)下述事實(shí):除了實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的鉸接線型元件和轉(zhuǎn)子元件的具體結(jié)構(gòu)對(duì)策以外，在無(wú)所需的發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)的情況下難以獲得旋轉(zhuǎn)速度的最佳值，特別是針對(duì)加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)軸和支承元件。在所述附加解決方案中，通過(guò)有可能略微增加驅(qū)動(dòng)軸的直徑，并且通過(guò)在火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中實(shí)施圓頂部(為了在點(diǎn)火階段中實(shí)現(xiàn)更好的氣體渦流)形成了用于在壓縮旋轉(zhuǎn)元件上應(yīng)用軸承襯的空間。
[0008]然而，甚至這些對(duì)策也未完全消除當(dāng)然存在于強(qiáng)有力的創(chuàng)新性解決方案(如在上述專(zhuān)利申請(qǐng)中實(shí)施的解決方案)中的其它缺點(diǎn)。具體而言，壓縮轉(zhuǎn)子元件的支承環(huán)的驅(qū)動(dòng)軸與內(nèi)部之間的空間利用率仍很低，因此，相對(duì)于已經(jīng)能夠在轉(zhuǎn)子燃燒階段和膨脹階段獲得的高功率，通過(guò)僅部分解決其機(jī)械阻力的問(wèn)題，所述軸的直徑仍受到限制。
[0009]甚至是這種旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)已經(jīng)導(dǎo)致仍受到壓縮元件的轉(zhuǎn)速變化限制，轉(zhuǎn)速變化是其從膨脹元件離開(kāi)的階段的加速和返回階段期間的減速造成的。這樣的速度變化總是機(jī)械力不變和發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的原因，因此就表現(xiàn)出的功率而言，需要采用較低的轉(zhuǎn)速。
[0010]發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力學(xué)產(chǎn)率在通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的初始膨脹階段中的氣體達(dá)到最大壓力時(shí)，受到有效或工作表面的影響，在通過(guò)提及的申請(qǐng)WO 2010/031585提出的解決方案中，有效或工作表面由具有通過(guò)從壓縮元件離開(kāi)的膨脹元件的前部的平面示出的矩形形狀的平面表面給出。剛好在燃燒能量最大的初始膨脹時(shí)刻，所述矩形平面表面允許形成用于向前推動(dòng)轉(zhuǎn)子元件的最小表面。
[0011]根據(jù)各種已知和上面詳細(xì)描述的解決方案，兩個(gè)膨脹和壓縮定子隔室的寬度由相應(yīng)軸線的距離和不同形成半徑?jīng)Q定。具體而言，所述距離或軸距應(yīng)最大，以獲得更高的發(fā)動(dòng)機(jī)容量，但所述距離或軸距應(yīng)盡可能減小以給以發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸和滾動(dòng)支承件最大的空間。此外，兩個(gè)軸線之間的最小距離通過(guò)允許轉(zhuǎn)子元件達(dá)到更高的旋轉(zhuǎn)速度和功率來(lái)允許將兩個(gè)轉(zhuǎn)子元件之間的速度變化減小至最小值。
[0012]根據(jù)上面提及的技術(shù)，在與通過(guò)四沖程旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)形成的功率兼容的驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速中，在定子的兩個(gè)筒形隔室之間的軸距必須與等于相同隔室的形成半徑的平均值的約25%的值大致對(duì)應(yīng)。該軸距的較小值是可接受的，但其減小了室的體積并且因此減小了發(fā)動(dòng)機(jī)的容量，其中體積/表面比對(duì)膨脹室是不利的。除了具有已經(jīng)提及的更好的結(jié)構(gòu)、移動(dòng)和緊密性困難外，對(duì)于相同的發(fā)動(dòng)機(jī)而言，因轉(zhuǎn)子自身的兩個(gè)膨脹和壓縮元件相互滑動(dòng)中的加速和減速，相同軸距的較大值還需要過(guò)度機(jī)械力，并且因此當(dāng)前僅具有低旋轉(zhuǎn)速度的發(fā)動(dòng)機(jī)是可能的。
[0013]最后，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的已提及的相同已知解決方案中，通過(guò)使催化消音器的使用不兼容，燃燒氣體導(dǎo)致與早已在清洗階段儲(chǔ)存并且容納氧氣的空氣混合，因而在降低廢氣中包含的污染物方面確定了嚴(yán)重問(wèn)題。
[0014]事實(shí)上，本發(fā)明所形成的主題的主要目的是能夠通過(guò)下述方式最大程度地利用所提及類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)獲得的功率:在壓縮體積與膨脹體積之間實(shí)施最佳比率，即總尺寸和發(fā)動(dòng)機(jī)功率基本相等，即使旋轉(zhuǎn)元件之間的軸距減小至最小值并且然后容納定子隔室之間的軸距減小至最小值亦是如此。
[0015]在這樣的目的內(nèi)，其它重要的目的是通過(guò)將鉸接壓縮元件和膨脹元件的線型旋轉(zhuǎn)元件的平移速度的差值減小至最小值，因而使相互加速和減速減小，該減小甚至能夠增加發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以便能夠最大程度利用可以通過(guò)提及類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率。
[0016]本發(fā)明的附加目的是能夠具有用于推動(dòng)膨脹元件的最大表面，特別是在緊跟著燃燒階段之后的時(shí)刻。
[0017]本發(fā)明的又一目的是能夠采用驅(qū)動(dòng)軸，所述驅(qū)動(dòng)軸具有使得能夠最大程度利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率的直徑，從而使所述直徑與壓縮元件和膨脹元件的相互旋轉(zhuǎn)的總尺寸和壓縮元件和膨脹元件的相互距離或軸距無(wú)關(guān)。
[0018]本發(fā)明的另一重要目的是能夠通過(guò)使驅(qū)動(dòng)軸周?chē)哂懈嗫商幚砜臻g并且通過(guò)確定甚至是驅(qū)動(dòng)軸的更好的潤(rùn)滑來(lái)改進(jìn)提及類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間的儲(chǔ)油接合件或軸承或軸承襯的布置和殼體。
[0019]本發(fā)明的并非最后的目的是能夠通過(guò)允許采用甚至常用的催化消音器并且因此通過(guò)改善提及類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)的效率來(lái)將發(fā)動(dòng)機(jī)出口處的廢氣污染排放物減小至最小值。
[0020]根據(jù)所附主權(quán)利要求，這些和其它目的事實(shí)上通過(guò)形成本發(fā)明的主題的具有雙旋轉(zhuǎn)中心的吸熱旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)的特征在于用于使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子元件滑動(dòng)的外側(cè)表面和定子的對(duì)應(yīng)內(nèi)表面具有彎曲形狀，使得整個(gè)尺寸和發(fā)動(dòng)機(jī)的需求功率相等，可以相對(duì)于燃燒氣體(burnt gases)的膨脹體積獲得在用于吸入燃燒空氣和壓縮燃燒空氣的階段中形成的體積之間的理想關(guān)系，并且就理想關(guān)系而言，除了允許燃燒空氣相對(duì)于同一發(fā)動(dòng)機(jī)的清洗氣體具有不同且單獨(dú)的排出出口以外，有可能使轉(zhuǎn)子壓縮元件與轉(zhuǎn)子膨脹元件之間以及對(duì)應(yīng)定子殼體隔室之間的軸距減至最小值。
[0021]提出的解決方案和與上面詳細(xì)說(shuō)明的目標(biāo)對(duì)應(yīng)的解決方案在下文中僅經(jīng)由示例而不帶有限制性目的，甚至借助于在21個(gè)所附表格中示出的20個(gè)示意圖更好地描述和示出，在附圖中:
[0022]圖1表示作為本發(fā)明的主題的改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部分中的一些部分的立體放大圖；
[0023]圖2表示圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)的僅定子的立體圖；
[0024]圖3表示圖2的定子根據(jù)圖5的剖面II1-1II的中間豎向截面圖；
[0025]圖4表示根據(jù)圖5的剖面IV-1V的與圖3的圖示類(lèi)似但更側(cè)向的豎向截面圖；
[0026]圖5表示圖2、圖3及圖4的定子根據(jù)圖3和圖4的剖面V-V的截面圖；
[0027]圖6表示圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部分的組的立體圖，轉(zhuǎn)子部分的組包括壓縮元件、膨脹元件以及轉(zhuǎn)子的相互鉸接元件，這樣的元件相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸在任意布置的情況下示出；
[0028]圖7表示容置在圖3的定子中的圖6的轉(zhuǎn)子部分的中間豎向截面圖，圖7示出了燃燒空氣的最終壓縮階段，該階段與吸入外部空氣的階段是同時(shí)的，然而，閥防止了燃燒空氣的排出；
[0029]圖8表示圖7的同一發(fā)動(dòng)機(jī)的細(xì)節(jié)放大圖，圖8示出了點(diǎn)燃燃燒混合物