CN101363360A - 气动配气发动机 - Google Patents

Abstract

一种能显著提高热效率，降低污染排放、制造成本和维护费用的气动配气发动机。它采用新颖的气动配气技术，依靠燃气压力和控制机构来驱动活塞或作变角速度旋转或作匀角速度旋转，以改变发动机关键构件运动属性的方式来满足奥托循环的基本要求。它采用高温结构陶瓷材料作为发动机高温部件，摈弃了传统发动机的密封***和阀门机构，简化了冷却和润滑***，它较任何一种或任何一类传统发动机的结构都要来得简单廉价。它以活塞和涡轮两种方式换能，在高温、高速、高压缩比情况下工作，具有很高的容积效率、燃烧效率、机械效率和热效率，凸显了现代轴功率发动机低油耗，低排放，低造价，低维护的特点。图1是发动机的前视图(附件略)，A－A是它的剖视图。

Description

气动配气发动机

技术领域

本发明涉及内燃机，特别指旋转活塞及涡轮复式发动机。

背景技术

内燃机是靠压缩工质，然后向工质加入热量，利用工质受热膨胀做功实现其燃料化学能向机械能转化的。工质的压缩方式不同，对环境产生的效果也就不同。涡轮机是利用叶轮机械实现工质压缩和做功的，工作时需要大量的工质气体参加工作。做功后的燃气仍具有较高的温度，由于工质质量很大，随尾气排出的热能也较大。活塞机依靠密闭容器容积变化来实现工质压缩和发出功率，参与工作的气体质量较少，因而尾气排热损失较小。然而，活塞机的可变容积，是由固定构件(缸体)和运动构件(活塞)之间的相对运动实现的。固定构件和运动构件之间的相对运动又是由特定的约束机构(如曲柄连杆机构、偏心行星机构)管理的。由于约束机构的存在，没有证据证明，固定构件和运动构件之间没有良好和有效的密封而能够使活塞机正常运转。由于约束机构和工质压力的作用，固定构件、运动构件和密封元件三者之间存在着力的相互作用。受材料性能的限制，它们之间必须得到良好的润滑和冷却，否则其密封元件会因磨损、摩擦和过热变形而失效。因此，传统的活塞发动机(无论是往复机还是转子机)必须设置复杂的润滑***和冷却***。润滑***的存在，无疑增加了能耗、排气污染以及结构的复杂性，冷却***辛勤工作的结果却是白白耗散了热能。传统活塞机在压缩比设计时，汽油机要防止提前压燃，柴油机要考虑爆震，并且都要考虑曲柄连杆机构的机械负荷强度，这些使得传统活塞机压缩比设计受到了一定的限制。由于它们的配气是通过构件约束来实现的，有些约束构件既是配气部件，又是功率传递部件，考虑到使用功能和结构强度的共同要求，其实体体积和质量都相对较大，形状和结构较为复杂。

二十世纪六十年代出现的高温结构陶瓷，以其良好的耐热性，很高的硬度，极小的线胀系数，优异的耐化学侵蚀性和抗变形能力，引起了人们的极大兴趣，急切希望能在内燃机上应用陶瓷材料以期大幅提高热机效率。但是，高温结构陶瓷有一个致命弱点就是它的脆性。传统活塞机的固定构件、运动构件和密封元件之间存在着力的作用和相对运动，工作时会产生冲击和振动。为了满足工作原理上的要求，这些构件形状各异，受力复杂，制作工序繁多，工艺难度较大。显然，传统的活塞机是不适合采用陶瓷作为其高温部件材料的。这也很好地解释了高温结构陶瓷从出现至今还没有在活塞机上成功地得到商业应用的根本原因。如何避免由于陶瓷脆性所带来的对其加工和使用上的限制，已经成为高温结构陶瓷材料在内燃机上应用成败的关键。

虽然，往复式活塞发动机的性能正在日益提高，但造价也因此提高了。而且由于阀门传动机构及活塞连杆装置的往复质量产生的不可避免的惯性力限制，其性能要继续获得大幅度的改进，有一定的困难。三角旋转活塞发动机没有往复运动质量，成功地避免了惯性力的限制，但又出现了科里奥里力的困扰，使得缸面容易形成震纹，密封***效果远不及往复式活塞发动机，导致怠速不稳，空载易超速，耐久性差，可靠性差，制造成本高，排气污染大，在现代苛刻的低污染和低油耗标准要求的条件下，其总体性能水平要想超过往复式活塞发动机，仍有待进一步改进和完善。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供一种新型的气动配气发动机。该发动机不仅能大幅度提高发动机的热效率和降低制造成本，还能降低有害气体排放和降低寿命期使用维护费。其解决问题所采取的技术方案是：1、采用气动配气技术：在一圆环形缸体内，相间设置两对旋转活塞，其中一对作近似匀角速度旋转运动，另一对作变角速度旋转运动，以两活塞旋转速度差改变两活塞间相对位置来实现两活塞间空间容积变化从而满足奥托循环要求。变速活塞的角速度变化，依靠的是燃气压力的驱动而不是传统的机构相互作用的结果，匀速活塞匀角速度的保持，则是通过构件具有的较大的转动惯量和涡轮功来保证；2、采用高温结构陶瓷材料：缸体和活塞的典型技术特征是采用线胀系数很小的特种金属材料制造，工作表面均采用等离子喷涂高温陶瓷隔热层；3、采用活塞和涡轮两种方式换能：除燃气直接推动旋转活塞做功外，旋转活塞排出的燃气在经过静子叶片整流后继续冲动涡轮旋转，将活塞排气焓转变成机械能经离心叶轮传递给主轴对外输出。

工作原理如下；

1、几点约定：

(1)、把作变角速度旋转运动的活塞叫做配气活塞，作近似匀角速度旋转运动的活塞叫做动力活塞。

(2)、把受燃气作用产生角加速度方向与旋转方向相同的活塞叫做前活塞，角加速度方向与旋转方向相反的活塞叫做后活塞。

(3)、把动力活塞处于后活塞位置时的喷嘴喷油叫做配气喷油，把配气活塞处于后活塞位置时的喷嘴喷油叫做动力喷油。

(4)、配气活塞与动力活塞相间设置，配气活塞与动力活塞之间形成四个空腔，把与进气口相通的空腔叫做吸气腔，顺着旋转方向以后依次是压缩腔、膨胀腔、排气腔，这样，活塞每转过一定角度，吸气腔、压缩腔、膨胀腔、排气腔依次变成压缩腔、膨胀腔、排气腔、吸气腔，如此类推。

(5)、把由主轴、起动凸轮、配气弹簧、动力活塞、离心叶轮、涡轮组成的部件叫做动力活塞组件，把由止逆棘轮，配气活塞，滑动轴承组成的部件叫做配气活塞组件。

2、配气原理：

发动机不工作时，在配气弹簧的作用下，动力活塞总是处于后活塞位置，配气活塞则总是处于前活塞位置，即动力活塞到配气活塞容积最大，配气活塞到动力活塞容积最小。由前、后活塞的定义知道，前活塞是做功活塞，后活塞是不做功活塞，而仅仅是形成膨胀腔固定腔壁的一个组成部分，虽然实际情况中它们真正静止的几率很小，时间也很短暂，但这并不改变它们是膨胀腔固定腔壁这种属性的实质。配气活塞组件仅受滑动轴承和配气弹簧的约束，由配气弹簧的扭力和工质压力驱动，以变角速度旋转与以近似等角速度旋转的动力活塞形成容积变化，完成吸气、压缩、膨胀、排气四个热力过程。配气活塞的变角速度旋转实际上是叠加在动力活塞的几近匀角速度旋转运动上的。虽然配气活塞的角加速度同样产生惯性力，但并不对其他构件产生影响，因为配气活塞仅由燃气压力驱动，其惯性力又是切线方向，它对环境的力学效果仅仅是产生了一个惯性力矩，众所周知，轴承只能传递径向力或轴向力，而力矩是不可能通过轴承传递给其他构件的，因此，气动配气技术不会对发动机提出任何特殊要求，也不会使发动机继续受到惯性力的限制。正是这一特性的存在，气动配气发动机巧妙地避免了高温结构陶瓷韧性不足和加工制造困难的缺陷，充分发挥了高温结构陶瓷耐高温，耐腐蚀，高硬度，低传热，热胀小的优异性能，使得高温结构陶瓷在发动机上的应用成为可能。为了让发动机按照所希望的方式和目标工作，可以使配气活塞组件的转动惯量适当地小，而使动力活塞组件的转动惯量适当地大，使得配气活塞组件的惯性力适当地小而角加速度适当地大，动力活塞组件的旋转接近匀角速度旋转。发动机的工作原理并不要求配气构件承担功率输出，因此其实体体积和质量都可以做得很小，实际情况中，配气活塞组件设计得如此轻巧简单，而在动力活塞组件上加装离心叶轮和涡轮正是遵循这一原则的具体体现。

3、配气过程：

发动机起动时，输入起动电流，起动机扭矩经蜗杆-蜗轮(与离心棘轮一体)-离心棘爪-起动凸轮传至主轴，驱动动力活塞组件开始旋转，动力活塞组件上的配气弹簧的另一端则驱动起动棘轮(与止逆棘轮一体)带动配气活塞组件旋转，在动力活塞到达燃油喷嘴之前燃油喷嘴开始配气喷油，当起动棘轮转到与起动棘爪接触时，起动棘轮被起动棘爪制止，配气活塞组件停转，起动机继续驱动动力活塞组件旋转，压缩配气弹簧和压缩腔里的燃油空气混合气，当动力活塞转到点火位置时，火花塞点火，燃油开始燃烧，当燃气形成高压时，压缩腔也正好完成压缩而变成膨胀腔，这时起动凸轮正好顶起起动棘爪，起动棘轮被释放，高压燃气竭力推开配气活塞和动力活塞，由于动力活塞组件转动惯量很大又有起动机驱动，其转速仅只略微下降而不致停止或倒转，而配气活塞组件转动惯量相对较小并且又无约束，在配气弹簧扭力和膨胀腔燃气压力共同作用下高速旋转，压缩腔里的充量被迅速压缩，其它吸气腔、排气腔同时分别迅速吸气、排气，其中，吸气腔在吸气的同时，燃油喷嘴开始动力喷油。当压缩腔充量的压力与弹簧扭力和膨胀腔燃气压力平衡时，配气活塞组件与动力活塞组件在惯性作用下继续旋转。其中，配气活塞组件由于转速很高，仍然继续压缩压缩腔里的充量将其动能转变为充量的压力势能，膨胀腔则继续膨胀。当配气活塞转到点火位置时火花塞点火，燃油开始燃烧，当燃气形成高压时，压缩腔变成膨胀腔，配气活塞组件上的止逆棘轮正好与止逆棘爪啮合，高温高压燃气急剧膨胀，竭力推开配气活塞和动力活塞，由于配气活塞组件被止逆棘爪止住不能逆转而静止，于是燃气压力推动动力活塞组件加速旋转，再次压缩配气弹簧和压缩腔里的空气……，如此循环直至发动机起动。发动机起动后，当主轴转速大于蜗轮(与离心棘轮一体)转速时，离合器超越，离心棘爪上的离心块在离心力作用下外甩，棘爪内收，与离心棘轮脱离啮合，起动机停转。发动机正常工作时，当配气喷油燃烧的燃气推动配气活塞做功时，由于配气喷油量相对较小，燃气压力较低，而动力活塞组件转动惯量很大，又有活塞排气对涡轮做功，动力活塞组件仍然是转速略微下降而不致逆转，因此，动力活塞组件是依靠其转动动能和燃气的冲击动能来抵抗配气喷油燃烧燃气压力的。相反，配气活塞组件转动惯量较小，在燃气压力力矩作用下能产生很大的角加速度，从而对压缩腔里的充量进行冲压压缩，将膨胀腔里的燃气压力势能转变为压缩腔里的充量压力势能。当动力喷油燃烧的燃气推动动力活塞做功时，由于动力喷油量相对较大，膨胀腔里的燃气压力很高，配气活塞组件被止逆棘爪止住不能逆转，压力势能全部转化在对动力活塞做功上。动力活塞组件转速本身较高，与配气活塞一样，同样能对压缩腔里的充量进行冲压压缩。因此，配气喷油燃烧所释放的热能，转变成了动力活塞做功时充量的压力势能。而动力喷油燃烧产生的热能一部分转变为配气活塞做功时充量的压力势能，一部分转变成动力活塞组件的转动动能，大部分则变成机械能直接对外输出。在压缩腔充量被压缩的过程中，实际上是分二个阶段完成的。第一阶段是燃气冲压压缩阶段。膨胀腔混合气燃烧形成高压，压缩腔刚完成吸进新鲜充量压力很低，两腔压差很大。在压差力矩作用下，膨胀腔迅速膨胀，后活塞或被棘爪抑止或被燃气减速，前活塞则获得较大的角加速度，迅速压缩压缩腔里的充量，于是，压缩腔压力迅速上升，膨胀腔压力迅速下降。当两腔压力平衡时，燃气冲压压缩阶段结束。第二阶段是动能冲压压缩阶段。压缩、膨胀两腔压力平衡时，前、后活塞开始同时旋转，但是旋转速度并不相等：当配气活塞为后活塞时，配气活塞几近静止，动力活塞以工作速度旋转；当动力活塞为后活塞时，动力活塞以工作速度旋转，配气活塞则在动力活塞转速的基础上被再加速旋转。由于前活塞总是具有比后活塞更大的旋转速度，于是膨胀腔仍要继续膨胀，压缩腔也仍要继续压缩，这时的压缩是以前活塞的转动动能减少，旋转速度下降为代价实现的。也就是在动能冲压压缩阶段，前活塞的部分转动动能转变成了压缩腔里充量的压力势能。很显然，在这个阶段，压缩腔里的充量得到了继续压缩，膨胀腔也继续得到了充分的膨胀。理想情况是，动能冲压压缩刚好结束，前活塞正好到达点火位置(这时前活塞变为后活塞)。另外二种情况是：一、动能冲压压缩已经结束，前活塞还没有到达点火位置，这时前、后活塞等速旋转，直至前活塞到达喷油位置，这种情况下压缩比较小。二、动能冲压压缩还没有结束，前活塞已经到达点火位置，开始下一循环的点火，这种情况下压缩比较大。不管哪种情况出现，只要在前活塞到达点火位置时准时点火，前活塞就会准时变成后活塞，后活塞就会准时变成前活塞，在燃气的作用下循环就会进行下去。

4、进气与冷却：

气动配气发动机采用周面进气和端面排气方式。在起动机驱动动力活塞组件开始旋转时，固定在主轴上的涡轮和离心叶轮也同时开始旋转，新鲜空气被离心叶轮和吸气活塞吸入，经由动力活塞轮辐上的孔洞进入动力活塞和配气活塞之间的空腔，然后经动力活塞和配气活塞轮辐上各自的径向孔洞分别进入各自的活塞内腔。每一活塞的外周面均开有马鞍形缺口，活塞内腔的空气在缺口处可以与缸体内表面进行接触，对缸体内表面进行有限的冷却。圆环形缸体外面设有许多径向翅片，这些翅片的存在能有效地提高缸体的轴向刚度，还能对缸体进行有效的散热。圆环形缸体内表面的外周面在燃油喷嘴的前段处有一扇形凹槽，活塞外周面的马鞍形缺口在转至凹槽位置时，活塞内腔里的空气便通过凹槽进入缸体内的吸气腔，在完成推动活塞膨胀做功后进入后半缸体上的排气环口，排气环口内有整流叶片，燃气在经过整流后可以继续冲动涡轮旋转，将排气焓转变成机械能经离心叶轮传递给主轴，废气排入集气蜗壳经排气管(未示出)排入大气。发动机正常工作时，主轴转速较高，离心叶轮压气效果加强，空气流量增大，除一部分空气进入活塞内腔外，另一部分空气则流入后半缸体与后机匣之间的空间，经过缸体连接螺栓中间的小孔，流入前半缸体与导气盘之间的空间，然后再流入导气盘与前机匣之间的空间，最后从前机匣上的排气口排入大气。因此，气动配气发动机的进气和冷却是同时完成的，由于没有专门的密封***和阀门机构，避免了这些***和机构本身的能耗和减少了整机的摩擦损失和磨擦损耗。

5、密封与润滑：

气动配气发动机没有专门的密封***，必不可少的密封是在不经意中形成的。首先，采用高温结构陶瓷作为发动机高温部件，在规定的温度范围内其热膨胀可以小到忽略不计，活塞工作时为纯转动，与缸体不存在直接接触，在设计条件下，活塞与缸体间不会发生摩擦和磨耗，其间隙不会因发动机工作时间的长短而发生改变。其次，压缩腔里的燃油微粒，在遇到缸壁时会发生粘结，被活塞扫过时，燃油微粒会在缸壁和活塞间积聚、拉伸而形成油膜，占据缸壁和活塞间间隙，由于油膜长度大大大于油膜厚度，因此油膜刚度很大，足以堵塞缸壁和活塞间的漏气通道，不会造成压缩腔里的充量向吸气腔泄漏。随着使用时间的延长，油膜中的不挥发份比例增大，密封效果将会更佳。再次，当活塞旋转至膨胀腔时，油膜吸收缸壁的热量，部分油膜会发生膨胀和汽化，亦能起到密封作用。即使是膨胀腔里的燃气，在微小的泄漏通道和短暂的时间内，如向压缩腔发生微量泄漏，其结果只不过是提高了压缩腔压力和进行了一次尾气再循环，如向排气腔发生微量泄漏，其排气焓仍然会在蜗轮处得到回收，除可能得到有益的效果外，不会出现不利结果。最后，前半缸体与配气活塞之间，配气活塞与动力活塞之间，动力活塞与后半缸体之间的结合端面以及动力活塞与配气活塞之间的结合周面，均设有封气篦齿，篦齿间同样不存在直接接触，只要有合适的油膜存在，其密封的效果和耐久性是不会令人怀疑的。发动机工作时，动力喷油燃烧产生的燃气压力直接作用于动力活塞，动力活塞与主轴固联，二者之间没有相对运动，由主轴直接对外输出转矩。它的主要运动构件，只有动力活塞组件和配气活塞组件。需要润滑的对象，仅仅是支撑主轴的两个滚动轴承、支撑空心轴的两个滑动轴承和棘轮机构，它们所处位置集中，润滑***非常简单。

6、燃烧与排气：

气动配气发动机采用高温结构陶瓷材料隔热后，在压缩行程结束时，气缸中充量的温度比普通发动机要高出许多。由于燃烧室绝热，每次燃烧加入的热量可以相对减少。减少喷油量不仅仅只是节约了燃油，还降低了燃烧室内的所能达到的最高温度。NOx的生成量是随温度和压力的升高而增加，温度越高压力越大，生成的NOx就越多。燃油在高温度的充量中点燃，着火滞燃期明显缩短，预混合燃烧减少，扩散燃烧加剧，整个燃烧过程缩短，使NOx得以生成的时间缩短，加上机构中不存在止点，这些都使得燃烧室峰值压力和峰值温度较传统活塞机(无论是往复机还是转子机)均要来得低，从而大大降低了NOx的生成率。燃烧室壁面温度和充量温度高，燃烧中没有燃油淬熄现象，燃油燃烧完全，干净，彻底，燃烧效率极高，非常适宜在很低的油气比情况下工作。每次动力膨胀做功过程后又有一次配气膨胀做功过程，配气喷油量大大小于动力喷油量，配气膨胀做功后的燃气氧过剩，与动力膨胀做功后的燃气掺混，客观上起到了对动力膨胀做功后的燃气的补氧化作用，加上没有润滑油蒸发燃烧等污染过程，使得气动配气发动机比传统活塞机具有更清洁的排气，使NOx、HC、CO等有害气体能够达到超低排放甚至零排放。

7、起动与控制：

气动配气发动机的配气是通过改变活塞属性和工质压力大小来实现的，压缩比和输出功率可以由所喷射燃料量的多少来控制，最大压缩比则由构件形状尺寸确定。冷起动时压缩比可以取最高值，使发动机能快速接火。由于对润滑要求很低，着火后可以采用较大的供油量快速暖机，使发动机在很短的时间内即可进入高负荷状态。一个乐观的设想是，在发动机起动后，由控制***发出指令使起动棘爪退出啮合，而在发动机断火或熄火时起动棘爪进入啮合，这样一个并不难于实现的要求将更加有利于减少起动棘爪与起动棘轮的磨损。

本发明的有益效果是：

1、气动配气发动机运动构件没有偏心质量，也没有能给发动机带来限制或约束的惯性质量，非常适宜高速运转。

2、气动配气发动机没有专门的密封***和阀门机构，润滑和冷却***也非常简单。外形轻巧紧凑，工作可靠，耐久性好，维护简单易行，使用成本低。

3、气动配气发动机比传统的往复活塞发动机具有更加清洁的排气。

4、就制造相同排量的发动机所耗费的材料、能源、工时来讲，气动配气发动机远比传统活塞发动机来的优越。

5、气动配气发动机活塞沿真正的圆形轨道运行，没有科里奥里力来助成震纹的产生。由气缸压力引起的轴承负荷并不因惯性力或离心力的增加而增加。

6、气动配气发动机活塞与缸体不存在摩擦和磨耗，工作可靠，使用寿命长，

7、气动配气发动机冷起动迅速，加速性能优良，这使得气动配气发动机在许多特殊环境和特殊领域有着更加广泛的用途。

8、气动配气发动机没有扭曲振动和往复振动，工作时运转平稳柔和。

9、气动配气发动机不受燃油高辛烷值和高挥发性要求的限制，适合燃用几乎任何一种具有一定发热量的燃料。

10、气动配气发动机采用高温、高速、高压缩比方式工作，具有很高的容积效率、燃烧效率、机械效率和热效率。

总之，本发明的综合性能是优异的，它采用全新的工作原理，凸显了现代轴功率发动机低油耗，低排放，低造价，低维护的特点。即使是特地为气动配气发动机设计出专门的通用附件和控制***而不是沿用传统活塞发动机上的零部件和做法，看来也不会出现比普通发动机研制和改进过程中所遇到的更加困难的问题。现代机器制造业、材料科学和智能控制技术为气动配气发动机的问世提供了一切可能需要的条件，而气动配气发动机的出现又为现代机器制造业、材料科学和智能控制技术提供了更加广阔的发展空间。可以认为，气动配气这种先进的发动机技术，可能导致气动配气发动机的广泛应用，而且其重要性可能超过在研制和改进往复活塞机和转子活塞机上正在作出的各种努力。在地球资源日渐枯竭，环境污染日益严重的今天，人类在面对危机时应该作出理智的应对。在这里，气动配气发动机无疑是极具诱惑力的，因而也是极具竞争力的。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1是发动机的前视图(附件略)，A-A是它的主剖视图。

图2是发动机的前视图(附件略)，B-B是它的剖视图。

图3是发动机的前视图(附件略)，C-C是它的剖视图。

图4是发动机的前视图(附件略)，D-D是它的剖视图。

图5是前半缸体等轴测视图。

图6是后半缸体等轴测视图。

图7是配气活塞等轴测视图。

图8是动力活塞等轴测视图。

图9是起动凸轮等轴测视图。

图10是止逆棘轮等轴测视图。

图11是离心叶轮等轴测视图。

图12是涡轮等轴测视图。

图13是蜗轮等轴测视图。

图14是集气蜗壳等轴测视图。

图15是发动机的右视图(附件略)，E-E是它的主剖视图。

图1示出了发动机前视外形和动力活塞、配气活塞、火花塞、燃油喷嘴之间的位置关系。

图2示出了止逆棘爪与止逆棘轮啮合时的状况。

图3示出了起动棘爪与起动棘轮即将啮合时的状况。

图4示出了起动棘爪与起动凸轮啮合时的状况。

图5示出了前半缸体上扇形凹槽的形状。

图6示出了后半缸体上散热翅片和排气环口的形状。

图7示出了配气活塞上的马鞍形缺口。

图8示出了动力活塞上的马鞍形缺口和封气篦齿的形状。

图9示出了起动凸轮的形状(离心棘爪未示出)。

图10示出了止逆棘轮上设有起动棘轮，为同一构件。

图11~图14分别示出了离心叶轮、涡轮、蜗轮、集气蜗壳的形状。

图15中，1.主轴，2.起动凸轮，3.离心棘爪，4.起动棘爪，5.配气弹簧，6.动力活塞，7.螺母，8.涡轮，9.离心叶轮，10.轴端螺母，11.止逆棘轮，12.止逆棘爪，13.配气活塞，14.端盖，15.蜗杆，16.蜗轮，17.前机匣，18.端盖，19.导气盘，20.中间机匣，21.后机匣，22.前半缸体，23.后半缸体，24.定位螺钉，25.火花塞，26.燃油喷嘴，27.集气蜗壳，28.端盖，29.轴承，30~36螺钉(栓)。

具体实施方式

由图2可知发动机的装配结构为：在主轴(1)通过花键与起动凸轮(2)、动力活塞(6)和离心叶轮(9)相啮合，起动凸轮(2)上装有起动棘爪(3)，配气弹簧(5)装在起动凸轮(2)上，配气弹簧(5)的一端插在起动凸轮(2)的辐板小孔内，另一端插在止逆棘轮(11)的辐板小孔内。动力活塞(6)用螺母(7)固定在主轴(1)上，离心叶轮(9)用轴端螺母(10)固定在主轴(1)上，涡轮(8)用螺栓固定在离心叶轮(9)上。主轴(1)用轴承(29)支撑在端盖(14)和后机匣(21)上。配气活塞(13)通过滑动轴承支撑在主轴(1)上，止逆棘轮(11)通过花键固定在配气活塞(13)上。中间机匣(20)内腔装有前半缸体(22)和后半缸体(23)，中间机匣(20)的外表面装有燃油喷嘴(26)和火花塞(25)，并通过小孔与缸体内腔相通。前半缸体(22)和后半缸体(23)用螺钉固联成缸体，缸体在中间机匣(20)内腔通过前机匣(17)和后机匣(21)上的定位螺钉(24)可作微量轴向移动，后半缸体(23)上的排气环口与后机匣(21)上的接气环口套合。中间机匣(20)籍安装边与前机匣(17)和后机匣(21)联接，前机匣(17)上装有蜗杆(15)、起动棘爪(4)、止逆棘爪(12)，蜗杆(15)与蜗轮(16)啮合，蜗轮(16)支撑在端盖(14)上，端盖(14)籍安装边与前机匣(17)联接，起动棘爪(3)与蜗轮(16)内圈的棘齿啮合，起动凸轮(2)、起动棘爪(3)与蜗轮(16)内圈的棘齿构成起动超越离合器。后机匣(21)上装有集气蜗壳(27)，集气蜗壳(27)上有排气接头用以与排气管(略)连接。

Claims (9)

1.一种气动配气发动机，在一圆环形缸体内，相间设置两对转动惯量不同的旋转活塞，在活塞轴和机匣上设有起动装置和控制装置，其特征是：依靠燃气压力驱动其中一对转动惯量较小的活塞作变角速度旋转运动，依靠燃气压力、控制装置和涡轮功驱动另一对转动惯量较大的活塞作匀角速度旋转运动，缸体和活塞的典型技术特征是采用线胀系数很小的特种金属材料制造，其工作表面均喷涂有等离子高温结构陶瓷隔热层，发动机采用活塞和涡轮两种换能方式工作，除燃气直接推动旋转活塞做功外，旋转活塞排出的燃气在经过静子叶片整流后继续冲动涡轮旋转，将活塞排气焓转变成机械能经离心叶轮传递给主轴对外输出。

2.根据权利要求1所述的气动配气发动机，其特征是：在主轴上装有起动凸轮、动力活塞和离心叶轮，起动凸轮上设有离心棘爪，配气弹簧装在起动凸轮上，配气弹簧的一端插在起动凸轮的辐板小孔内，另一端插在止逆棘轮的辐板小孔内，动力活塞用大螺母固定在主轴上，离心叶轮用轴端螺母固定在主轴上，涡轮用螺钉固定在离心叶轮上，主轴用轴承支撑在前端盖和后机匣上。

3.根据权利要求1所述的气动配气发动机，其特征是：配气活塞通过滑动轴承支撑在主轴上，止逆棘轮通过花键固定在配气活塞上。

4.根据权利要求1所述的气动配气发动机，其特征是：中间机匣内腔装有前半缸体和后半缸体，中间机匣的外表面装有燃油喷嘴和火花塞，并通过小孔与缸体内腔相通，前半缸体和后半缸体用螺钉固联成圆环行缸体，缸体在中间机匣内腔通过前机匣和后机匣上的定位螺钉可作微量轴向调整，后半缸体上的排气环口与后机匣上的接气环口套合。

5.根据权利要求1所述的气动配气发动机，其特征是：动力活塞轮辐上开有轴向和径向进气孔，配气活塞轮辐上仅开有径向进气孔，动力活塞和配气活塞轮辐之间形成进气空腔，每一活塞内腔通过径向进气孔与进气空腔相通，活塞的外周面均开有马鞍形缺口。

6.根据权利要求1所述的气动配气发动机，其特征是：圆环形缸体外面设有许多径向翅片，圆环形缸体内表面的外周面在燃油喷嘴的前段处有一扇形凹槽，联结前半缸体和后半缸体的螺钉中心有一通孔。

7.根据权利要求1所述的气动配气发动机，其特征是：起动凸轮上设有离心棘爪，止逆棘轮上设有起动棘轮，离心棘爪与超越离合器外圈的内棘轮啮合，超越离合器外圈的外表面是蜗轮，蜗轮与蜗杆啮合。

8.根据权利要求1所述的气动配气发动机，其特征是：中间机匣籍安装边分别与前机匣和后机匣联接，前机匣上装有蜗杆、起动棘爪、止逆棘爪，后机匣上设有主轴轴承座。

9.根据权利要求1所述的气动配气发动机，其特征是：前半缸体与配气活塞之间，配气活塞与动力活塞之间，动力活塞与后半缸体之间的结合端面以及动力活塞与配气活塞之间的结合周面，均设有封气篦齿。

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