CN201047306Y - 一种转子内燃机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转子内燃机，包括外气缸，气缸端盖，主轴，曲轴，连杆，活塞，点火装置，还包括一外气缸；一转子，位于外气缸内；一固定齿轮，固定于气缸体上；一中心齿轮，固定于主轴上；一行星齿轮，分别与固定齿轮和中心齿轮啮合，且与固定在转子端面上的行星齿轮轴连接，三个齿轮的传动比为3∶1∶1；转子旋转一周，气缸完成一个工作循环。本实用新型结构简单，维修方便，提高了作功效率以及汽油燃烧效率，从而带来了很好的经济效益，并且节约能源，有利于环保。

Description

一种转子内燃机

技术领域

本实用新型涉及一种内燃机，尤其涉及一种转子式的内燃机。

背景技术

当今世界上，各种动力设备所用的发动机大多是活塞式内燃机，是由气缸内的燃料燃烧推动圆筒活塞往复运动，该往复运动通过连杆机构的曲轴变为旋转运动，从而输出动力。由于此结构活塞的吸气行程和作功行程对称相等，压缩比等于膨胀比，存在着当燃气压力仍然较大时，即进入排气行程的缺点，使得燃气作功行程过短，燃烧时间不充分，所以，功率损失很大。而且，传统发动机的配气机构包括气门组和气门传动组，气门组又包括气门、气门导管、气门座、弹簧座、气门弹簧、锁片等零件；气门传动组又包括摇臂、摇臂轴、推杆、挺柱、凸轮轴和正时齿轮。整个配气机构结构复杂，长期处于高速磨擦状态，工作精度要求高，故障率也高。如此说来，发动机的输出能力与配气机构承受高速工作负荷能力和其寿命有密切的关系。

二十世纪60、70年代，研制成功的三角活塞转子发动机，虽然彻底改变了曲轴旋转为齿轮旋转，提高了扭矩与功率；但三角活塞也作旋转运动，与汽缸体各接触面之间路线复杂，故三角活塞的气密封技术要求高，制造难度大。至今几十年推广发展不快，还是以往复曲轴发动机为主。

专利01134215.3公开了一种两个相互交差放置的转子在一个外箱内作与转轴同心转动的转子内燃机(如图1所示)。每个转子的转速由一个独特的凸轮/滚子机构控制。凸轮的轮廓线形式确定了转子的运动规律。每个转子有四个叶片，因而形成八个气缸。外箱上设置的两个进气口、两个出气口和两个点火塞(对于火花点燃发动机)径向对称设置，转轴每转动一圈，每个气缸将完成两个完整的发动机循环，因而发动机完成总共十六个循环。进气过程，压缩过程，燃烧/膨胀过程和排气过程是在两个径向相反的气缸内同时进行，因此发动机在工作过程中除了燃烧气体对转轴产生的有效输出力矩外其它的力和力矩都构成近似的自平衡。另外，提出了一套技术方案解决密封、润滑和冷却问题，还采用了米勒循环和可变压缩比技术来提高热效率。这种转子发动机存在结构复杂，加工精度要求很高，工作效率低的缺点。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种转子内燃机，采用了全新的设计结构，其部分零件与现有发动机的零件仍具有很高的通用性，通过转子的旋转来实现气缸自动的进气和排气，简化了其进配气机构结构，提高了工作的可靠性以及内燃机的旋转性能，同时还简化了冷却系统结构，并引入了差容式的结构，增加了作功时间，达到了省油、降噪和低排放的目的。

本实用新型的设计构思如下：

该转子内燃机包括一圆筒形外气缸和在外气缸内自由旋转且保持极小间隙的圆柱形转子。在转子周围上分布有气缸和活塞，在转子的中空圆可容纳曲轴及连杆，及曲轴轴承套及轴承瓦。在外气缸侧设有导向配气内齿轮，在转子一端上可安装用以配气的转子行星齿轮，在主轴上则固定主轴主动配气齿轮，即中心齿轮，外气缸壁上设有火花塞(喷油嘴)、进气孔、排气孔，通过转子的旋转来完成气缸的配气。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种转子内燃机，包括外气缸，气缸端盖，主轴，曲轴，一体连杆，活塞，点火装置，还包括外气缸，呈圆柱筒体，其上开有进气孔和与进气孔至少成90度相位差的排气孔，所述进、排气孔沿外气缸的内壁还延伸有进、排气凹槽；

一转子，位于外气缸内，与外气缸内壁几乎呈零间隙相对转动，其呈圆柱体，中间开有一通孔，主轴、曲轴和连杆的一端设置在该通孔内，转子的壁上沿径向开有至少一个内气缸，活塞和连杆的另一端设在内气缸中，所述曲轴、连杆、活塞、点火装置的数量与内气缸的数量相对应；

一固定齿轮，固定于气缸体上；

一中心齿轮，固定于主轴上；

一行星齿轮，分别与固定齿轮和中心齿轮啮合，且与固定在转子端面上的行星齿轮轴连接，三个齿轮的传动比为3∶1∶1；

转子旋转一周，各气缸完成一个工作循环。

优选地，所述转子上开有两个气缸，成180度相位差排列，所述进、排气孔为沿外气缸壁轴向上的条形孔，长度与气缸的轴向分布长度相当。

优选地，所述转子上开有四个气缸，成90度相位差排列，所述进、排气孔为沿外气缸壁轴向上的条形孔，长度与气缸的轴向分布长度相当。

优选地，还包括一储气罐，储气罐分别与外气缸的压缩行程缸壁和进气行程缸壁连通。

优选地，所述外气缸一端盖内设有一冷却叶轮，固定于转子或主轴上，气缸端盖近主轴位置开有冷却介质进口，外气缸上开有冷却介质出口。

优选地，在外气缸圆周面上在进、排气孔和进、排气凹槽的位置各开有一瓦形大孔，其上各罩有一带有一孔口的瓦形罩子，孔口周边设有用以进气管，排气管紧固连接的螺丝孔。

本实用新型的运转主要特征是：活塞推动连杆带动曲轴转动，曲轴主动配气齿轮随之转动，齿轮传动带动转子行星齿轮，行星齿轮和外气缸导向内齿联动，外齿轮是固定在外圆气缸上不动的，于是行星齿轮转动的同时带动转子气缸本身转动。由于齿轮传动比为1∶1∶3，曲轴转动3周则转子转动1周，这样活塞在气缸中往复运动推动曲轴转动的同时，自身也同时转动(3∶1)完成配气行程。

本实用新型由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1.避免了现有技术中配气机构存在的缺陷。由于无复杂的配气机构及进排气阀门，取而代之的是三个配气齿轮，减少了现有技术中配气机构的摩擦和惯性阻力，使进排气阻力变小，使汽油燃烧效率更高，其高速性能也提高了。

2.结构简单，维修方便。发动机的机体仅是一个外圆气缸和圆桶形的转子，进、排气阀仅是两个孔口，结构简单，维修也更加方便。

3.与传统发动机零部件具有很高的通用性。本实用新型的缸套、活塞、曲柄连杆等都与传统发动机相同。

4.简化了冷却系统。

5.引入差容结构，提高了作功效率，从而带来了很好的经济效益，并且节约能源，降低了噪音污染，有利于环保。

附图说明

图1为现有技术的一个实施例示意图；

图2为本实用新型的整体结构剖面图；

图3为图2的右视图；

图4为本实用新型的主轴、曲轴、连杆和活塞装配示意图；

图5为本实用新型带有差容结构的一个实施例的示意图；

图6为本实用新型的进气行程开始位置示意图；

图7为本实用新型的压缩行程开始位置示意图；

图8为本实用新型的作功行程开始位置示意图；

图9为本实用新型的排气行程开始位置示意图；

图10为本实用新型的外气缸进排气孔罩示意图。

具体实施方式

如图2，3，4所示，一外气缸1，呈圆筒形，其上开有一进气孔9和与进气孔至少成90度相位差的一排气孔8，本实施例选用的相位差是90度，进气孔9和排气孔8为沿外气缸壁轴向上的条形孔，长度与气缸的轴向分布长度相当，进排气孔8和9的长度必须完全覆盖所有气缸的轴向排列的宽度。同时参见图5和图6，进气孔9沿圆周方向的起始位置位于6点钟顺时针偏离气缸半径的距离，即气缸自6点钟位置开始旋转则开始进气，排气孔8沿圆周方向的起始位置位于3点钟顺时针偏离气缸半径的距离，即气缸自3点钟位置开始旋转则开始排气。进气孔9和排气孔8沿外气缸的内壁圆周方向分别还延伸有一进气凹槽9’和一排气凹槽8’，用于气缸在旋转的过程中还可以继续进气，进气凹槽9’沿圆周方向的结束位置位于9点钟逆时针偏离气缸半径的距离，即气缸旋转至9点钟位置则进气结束，排气凹槽8’沿圆周方向的结束位置位于6点钟逆时针偏离气缸半径的距离，即气缸旋转至6点钟位置则排气结束。

本实用新型的另一实施例中，如图11所示，也可将进气孔9、进气凹槽9’所在的位置在外气缸1上开出一瓦形大孔，在其上罩有一个带有孔口111的瓦形罩子112，孔口周边设有用以进气管，排气管紧固连接的螺丝孔114，以此解决加工进气凹槽的问题，同样也可以实现进气。排气孔8和排气凹槽8’也可以按这样的结构设计，瓦形罩子112可以通过四个螺钉113与外气缸1固定，气缸从小孔111中吸气或排气。

如图2所示，在外气缸1上还设有一点火装置和燃油喷射装置7，位于12点钟的位置，该装置的实际设计位置可以在内气缸的直径范围内作调整，如点火提前或迟后，其数量和轴向位置与气缸的数量和位置相对应。在内燃机中，点火装置和燃油喷射装置7设计在一条母线上。

在外气缸1的两侧分别设有端盖2，呈圆形，其直径与外气缸1外壁的直径相同。在端盖2的中心分别开有通孔21，其直径与主轴3相对应，主轴3可伸入通孔21，中间衬有轴承。端盖2采用螺栓连接的方式与外气缸1两壁固定。外气缸端盖2内设有一冷却叶轮22，固定于转子10或主轴3上，在本实施例中，冷却叶轮22固定在转子10上，随转子10的转动，从而产生离心力使冷却介质流动，起到冷却作用。气缸端盖2近主轴3位置开有冷却介质进口23，外气缸1上开有冷却介质出口24。冷却介质可以用水、油或空气。外气缸1靠近右侧端盖2的壁上设有一润滑油注油孔25以及与润滑油注油孔25呈180度相位差的一润滑油泄油孔26。

如图2，3所示，转子10，呈圆柱体，放置于外气缸1内，转子10外壁的直径与外气缸1的内壁直径几乎相同，与外气缸1的内壁几乎呈零间隙(极小间隙)相对转动。转子10的中间开有一通孔，主轴3、曲轴4和连杆5的一端容置在该通孔内，在本实施例中，外气缸1的右侧内壁固定有一固定齿轮14，两者不存在相对位移。在转子10的右端面开有一通孔121，行星齿轮12的齿轮轴垂直伸入其中，与转子10固定。也可以采用其它的固定方式。行星齿轮12与固定齿轮14以及一中心齿轮13啮合，三个齿轮的传动比为1∶3∶1，在与转子10一起做周向转动的同时，也围绕着自身的中心做圆周运动。转子10的壁上沿径向开有至少一个内气缸11，活塞6和连杆5的另一端设在内气缸11中，内气缸11的数量和位置与曲轴4、连杆5、活塞6、点火装置7的数量和位置相对应。在本实施例中，转子10的壁上设有四个内气缸，呈十字分布，即90度相位差排列，如果数量多于四个内气缸，则多出的内气缸可重复以上四个相位中的任意一个。转子10上也可开两个内气缸，成180度相位差排列。转子10旋转一周，各气缸完成一个工作循环。转子10的左侧端面设有一轴承座27，主轴3和轴承座27之间设有一轴承28，用于支承转子10。转子10和主轴3之间的右侧内腔也设有一轴承座29，主轴3和轴承座29之间设有一轴承31，同样用于支承转子10，该轴承座29中开有一孔口，能使润滑油流入。

本实用新型的工作过程如下：

如图6所示，气缸和活塞6位于进气行程开始处，即6点钟位置，此时气缸容积最小。进气行程开始，主轴3转动，曲轴4通过连杆5带动活塞6向轴心方向移动，气缸容积增大，吸入的气体增多，同时转子顺时针旋转。

如图7所示，转子旋转90度，气缸和活塞6到达9点钟位置时，此时气缸容积最大，且刚离开进气凹槽9’，不再吸入气体。转子继续沿顺时针旋转，活塞6开始压缩行程，气缸容积逐渐变小。

如图8所示，转子继续旋转90度，气缸和活塞6旋转到12点钟正对点火装置和喷油装置7时，气缸容积最小，压缩行程结束。此时，点火装置和喷油装置7点火或喷射，高压混合气燃烧作功。

如图9所示，转子继续旋转，气缸进入作功行程，气缸容积变大，推动活塞6向下运动，气缸和活塞6旋转到3点钟位置时，气缸容积最大，作功行程结束。转子继续旋转，开始排气行程，燃烧废气自排气孔8排出，气缸的容积逐渐变小，气缸和活塞6重新回到图6的位置，一个工作循环结束。

下面给出差容式结构的一种实施例：

如图5所示，储气罐30分别与外气缸的压缩行程缸壁和进气行程缸壁连通。储气罐30的储气孔31位于9点钟沿圆周方向顺时针偏离气缸半径的位置，并延伸一段距离X，即气缸进气结束进入压缩行程后与储气罐的进气孔31连通，释放一部分气体，储气罐30的回气孔32位于6点钟沿圆周方向顺时针偏离气缸半径的位置，即原进气孔9的起始位置，原进气孔9沿圆周方向顺时针偏离一段距离X，该段长度跟差容量成正比。即气缸进入进气行程后先从储气罐内吸气，再从进气孔9吸气。这样使得进气行程缩短，并且在压缩行程中，使得有效压缩行程变小，而作功行程保持不变，至使膨胀比大于压缩比，以达到省油、降噪和低排放的效果。

Claims (6)

1.一种转子内燃机，包括外气缸，气缸端盖，主轴，曲轴，连杆，活塞，点火装置，其特征在于还包括：

外气缸，呈圆柱筒体，其上开有进气孔和与进气孔至少成90度相位差的排气孔，所述进、排气孔沿外气缸的内壁还延伸有进、排气凹槽；

一转子，位于外气缸内，与外气缸内壁几乎呈零间隙相对转动，其呈圆柱体，中间开有一通孔，主轴、曲轴和连杆的一端设置在该通孔内，转子的壁上沿径向开有至少一个内气缸，活塞和连杆的另一端设在内气缸中，所述曲轴、连杆、活塞、点火装置的数量与内气缸的数量相对应；

一固定齿轮，固定于外气缸上；

一中心齿轮，固定于主轴上；

一行星齿轮，分别与固定齿轮和中心齿轮啮合，行星齿轮轴与转子固定连接，三个齿轮的传动比为3∶1∶1；

转子旋转一周，气缸完成一个工作循环。

2.如权利要求1所述的转子内燃机，其特征在于：所述转子上开有两个气缸，成180度相位差排列，所述进、排气孔为沿外气缸壁轴向上的条形孔，长度与气缸的轴向分布长度相当。

3.如权利要求1所述的转子内燃机，其特征在于：所述转子上开有四个气缸，成90度相位差排列，所述进、排气孔为沿外气缸壁轴向上的条形孔，长度与气缸的轴向分布长度相当。

4.如权利要求2或3所述的转子内燃机，其特征在于：还包括一储气罐，储气罐分别与外气缸的压缩行程缸壁和进气行程缸壁连通。

5.如权利要求4所述的转子内燃机，其特征在于：所述外气缸一端盖内设有一冷却叶轮，固定于转子或主轴上，气缸端盖近主轴位置开有冷却介质进口，外气缸上开有冷却介质出口。

6.如权利要求1或5所述的转子内燃机，其特征在于：在外气缸圆周面上在进、排气孔和进、排气凹槽的位置各开有一瓦形大孔，其上各罩有一带有一孔口的瓦形罩子。

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