CN1095026C - 旋转活塞内燃发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旋转活塞内燃发动机，带有一个大致圆柱体形的压缩空间(3)和工作空间(4)，压缩空间(3)和工作空间(4)中分别安装着共同旋转的旋转活塞(7，8)，压缩空间(3)和工作空间(4)中还设置了能够沿着径向运动又紧密地压在每个旋转活塞(7，8)表面上的滑块(19)，并径且工作空间的周围还设置了一第一排气口(26)。工作空间中还设置了可由排气阀(15)关闭的另外的排气口(27)，所述排气阀(15)可由移置调节装置(17)关闭和打开。

Description

旋转活塞内燃发动机
本发明涉及一种旋转活塞内燃发动机，带有一个大致为圆柱体形的压缩空间和一个大致为圆柱体形的工作空间，其中压缩空间和工作空间中分别安装着能够围绕着压缩空间和工作空间的轴线而共同旋转的旋转活塞，压缩空间和工作空间中又设置了能够沿着径向运动并紧密地压在每个旋转活塞表面上的密封滑块，其中在工作空间的周围还设置有一第一排气口。内燃发动机遵循旋转活塞的原理是非常有利的，因为活塞不再作往返运动，所以运转比较平稳，并能够达到高转速。
本发明涉及这样一种旋转活塞式发动机：其内部的工作空间和压缩空间，通过设置一隔断壁而被分开，压缩空间和工作空间中则装有椭圆形旋转活塞，它们围绕着相对于压缩空间和工作空间同心的轴线而旋转。基本上沿着径向运动的密封滑块紧密地压在每个旋转活塞的表面上，由此，压缩和推动将得到实现。工作空间在燃料混合气体的膨胀系数上大于压缩空间。
从DE-A 43 05 669号档案文件中，已知了一个这样的旋转活塞发动机。在那里，设有一个较小的压缩空间和一个较大的工作空间，为的是保证被吸入的燃料混合气体能够被压缩和燃烧，以及排出废气。从而，也就出现了这样的可能：这种旋转活塞发动机在一定的转速和在一定的负载比例下，或者说，在空气和燃料的一定比例上，会以有利的形式而运转，但一个问题却又恰好由此而产生：工作空间的容积不能随着转速和负载的改变或空气和燃料的比例上的改变而改变。由此，也就会出现两种特别的不利结果：
当转速较高或负载较大以及空气-燃料的比例浓度较高的情况下，混合气体燃烧后所产生的膨胀压力在排气口打开时，还未得到充分地利用，这样，能量就会通过排气而损失。由此，这种发动机在运转的过程中，会出现较大的燃料消耗和较大的排气噪音。
在转速较低或负载不足的相反情况下，要求早些打开排气口，以加快换气并把消耗降低到最小限度。
类似的发动机也记载在US 2 091 120、DE-C 817 058、DE-C822 312和DE-A 1931 522号档案文件中。这些机器的进气口和排气口也只受到旋转活塞的影响，由此，也恰好会产生上述的缺点。
已知的那些装置的另外两个缺点是：连接片的旋转会造成较大的摩擦，如同DE-A 43 05 669号，US 2 091 120号，DE-C 817 058号和DE-C 822 312号档案文件所显示的那样，另外，在滑块、滚轮和旋转活塞之间，还存在着一个有待解决的密封问题，如同从DE-A 19 31522号档案文件中所预见到的那样。
其它类似的发动机被在例如DE-C 387 287号，DE-C 404 080号，DE-A 14 76 672号，FR-A 2 083 703号或GB-A 1 469 295号的档案文件中所公开。
本发明的目的在于，改造开头部分所描述的那种发动机，使其拥有一个新的工作空间容积的调控装置，以及改进压缩空间和工作空间之间的连接调控装置和改进滑块、滚轮和旋转活塞之间的密封状态，从而实现在各种运转条件下的最佳运转。
本发明的这个目的，是通过在工作空间中设置多个能借助于排气阀而关闭的另外的排气口，并使那些排气阀能够通过移置调节装置而顺序地关闭和打开而实现的。
本发明的要点在于，工作空间的容积与那些另外的排气口和排气阀相关。根据排气阀的不同位置，工作空间的有效容积将通过那些另外的排气口的关闭或打开而扩大或缩小。
当排气阀具有旋转滑阀的造型，而其轴线又大致上平行于工作空间和压缩空间的轴线的时候，这是非常有利的。按照这种方法，那些排气阀的操作，可以非常简单。另外，当移置调节装置具有旋转式滑板的造型，且主要地通过传动杆而与那些排气阀连接时，这也很合适。按照这种方法，可实现排气阀的可靠的操作。本发明一优选实施例中，在工作空间的***，设置一个排气通道，它使第一排气口和另外的排气口相连接。
当连通控制阀具有旋转式滑阀的造型，且被安装在压缩空间和工作空间之间的隔断壁上，而它们的轴线又大致径向于工作空间和压缩空间的轴线延伸时，这也是非常有利的。按照这种方法，可以非常容易地操作这些连通控制阀。另外，旋转活塞上的连接传动槽通过传动拨头而与那些连通控制阀连接，也是很合适的。按照这种方法，将得到对于连通控制阀的一种可靠的控制，即那些连通控制阀能够通过旋转活塞而朝两个相反的方向旋转，并由此而被打开或被关闭。
特别有利的是，在每一对滑块的顶端上，都带有滚轮，并通过耐磨块和弹簧片加以密封。这种方法将使滑块、滚轮和旋转活塞之间的密封得以改进。滑块还将通过在隔断壁和支撑片上设置的滑道而从两侧得到引导，这是特别重要的，因为在工作时，燃烧后的混合气体所产生的相当大的膨胀压力，会作用在滑块的一侧。用这样的方法将可以把磨损降低到最小限度。
以下是根据发明对于附图中描述的实施例所进行的较详细的说明，附图中：
附图1为本关发明的装置的正视局部剖面，
附图2为沿着附图1中A-A线的切面，
附图3为壳体的正视局部剖面，
附图4为附图3中放大的细部Y内的连通口的正视局部剖面，
附图5为沿着附图4中E-E线的连通口的剖面，
附图6为沿着附图4中F-F线的连通口的剖面，
附图7为壳体的右视局部剖面，
附图8沿着附图3中A-A线的壳体的切面的左视局部剖面，
附图9为壳体的俯视图，
附图10和11为排气主通道盖的视图，
附图12和13为放大了的安装板的视图，
附图14和15为移置调节装置的视图，
附图16至19为压缩空间壳盖的外形，
附图20至22为工作空间壳盖的外形，
附图23和24为支撑片的视图，
附图25至28为旋转活塞的视图，
附图29至34是连通控制阀的放大了的描述，其中
附图30为沿着附图29中A-A线的切面，
附图31为沿着附图29中B-B线的切面，
附图33为沿着附图32中A′-A′线的切面，
附图34为沿着附图32中B′-B′线的切面，
附图35至37为排气阀的放大了的视图，其中
附图36为沿着附图35中A″-A″线的切面，
附图37为沿着附图35中B″-B″线的切面。
本发明的装置具有一个大致上圆柱体形的壳体1，它通过一隔断壁2而分出两个圆柱体形的空间，即一压缩空间3和一工作空间4。壳体1正面的工作空间4一侧通过一个壳盖6以及在压缩空间3一侧则通过另一个壳盖5而被封住。在壳体1的周围设置了一些冷却片1a。一个可旋转的旋转活塞7被安装在压缩空间3之中，而另一个能够旋转的旋转活塞8则被安装在工作空间4之中。旋转活塞7和8不可转动地固定在一个共同的轴11上。轴11通过滚动轴承11a而低摩擦地安装在壳盖5和6上。开口12用于接纳火花塞(未示)。在压缩空间3的范围内设置了一个滑块仓9，它大致是径向地向外突出。在工作空间4的范围内则设置另一个相似的滑块仓10。一接口13设在压缩空间4***，并与未示出的化油器连接。
每一个滑块仓9和10中都装有两个滑块19，它们的顶端上带有滚轮20，而滚轮20则滚动在旋转活塞7和8上。带有弹簧片的耐磨块21使滚轮20与滑块19之间得到密封。支撑片22和23使相对着的隔断壁2和压缩空间3以及工作空间4的壳盖5和6构成了滑块19的滑道。
在位于压缩空间3和工作空间4之间的隔断壁2上开出的那些连通口29中，设有一些连通控制阀24以及24′，它们被一些口盖25确定在它们的位置上。每一个连通控制阀24或24′都具有大致圆柱形的形状，并具有两个被旋转活塞7和8所带动的传动拨头24a。由此，连通控制阀24以及24′可朝两个相反的方向旋转，并随着旋转活塞8或7的每一次转动而造成压缩空间3和工作空间4之间的沟通或隔绝。
在附图29至34中，对连通控制阀24和24′进行了详细的描述。原则上连通控制阀24和24′具有相同的形状，不同的仅仅是它们的长度，由于位置的原因，连通控制阀24必需略短一些。连通控制阀24或24′由一大致为圆柱形的物体24b或24b′所形成，它带有一个通孔24c或24c′以及一个穿过横断面圆心的弯孔24d或24d′。在这个孔24d或24d′中还装有两个传动拨头24a，它们在附图1和2中被描述过。
从附图5和6所看到的那些连通口29，具有孔29b的形状，它们的轴线平行于隔断壁2，连接槽口29c从孔29b的两侧出来，并开口于隔断壁2的两侧。在开口的下部设置一个铣槽29a，从而为传动拨头24a的运动提供了空间。
在工作空间4的***设置一个总是打开着的第一排气口26，它通过排气通道28和排气通道盖30上的接口14，与没有被进一步示出的排气管相连接。另外，在沿旋转方向看的第一排气口26的后面，还设有另外的排气口27，它们在工作空间4周围角度的范围内延伸了大约90°。同样，这些另外的排气口27也与工作空间4和排气通道28相连接。这些另外的排气口27中，安装着大致上具有圆柱体的造型并可以旋转的排气阀15。随着排气阀15的旋转，废气可以穿过排气口27而从工作空间4进入到排气通道28或不穿过。每一个排气阀15都拥有一个传动杆15a，它通过环形弹簧15b的作用而被偏压在定位销15c上。如同附图35至37所看到的那样，传动杆15a***在尾段15e的一个孔15d中。一个开口15f设计成径向穿过的细长的槽口的形式，使废气能够穿过。一块安装板16被安装在工作空间4的壳盖6的外侧上，并把那些排气阀15导进那些另外的排气口27之中。安装板16上固定了一些定位销15c，并安装着一个能够围绕着轴11的轴线旋转又具有旋转滑板造型的移置调节装置17。一条套管式钢丝绳18与没有被进一步描述的调控装置相连接，并被固定在安装板16和移置调节装置17上。移置调节装置17将通过套管式钢丝绳18的拉紧而致动。一个环形弹簧16e使移置调节装置17朝着套管式钢丝绳18拉动的反方向而被拉紧。通过移置调节装置17如同在附图1中(套管式钢丝绳18拉动下)的逆时针方向的旋转，另外的那些排气口27将通过排气阀15的旋转而顺序地关闭。相反的情况下，那些另外的排气口27则将被顺序地打开。在所有的排气口27都被关闭的情况下，工作空间的有效容积最大。如果所有的排气口27都被打开的情况下，工作空间的有效容积则最小。
附图7为壳体1的一个侧视图，并使视线放在敞开的排气通道28上。在这里可以看到第一排气口26和其它的排气口27。
附图9为一个俯视图，以说明其它附图中的各个切面。
附图10和11详细地描述了排气通道盖30，在此可以看到用于未示出的排气管的接口14。
附图12和13单独地描述了安装板16。安装板16有一个确定其中心点的圆孔16d，附图所没有描述的移置调节装置17能够绕该中心点旋转。在与这个圆孔16d相等的距离上安排了一排圆孔16a，它们用于引导那些排气阀15。而另外的圆孔16b则用于接纳那些定位销15c，所述定位销挡住排气阀15上的传动杆15a。一个安装座16c用以固定套管式钢丝绳18。
如同附图14和15所显示的那样，移置调节装置17上安装着圆弧形的第一板段17a和同圆心的第二板段17b。圆弧板17a和17b之间构成了一个槽17c。这个槽17c这样设计，即使其来接纳排气阀15上突出的那些部件。槽或者说圆弧板17a和17b的端部设计成这样，当尾部17e滑经相应的排气阀15上时，它们接通那些排气阀15上的传动杆15a。由此，也就使每一个排气阀15被顺序接通。一个固定支架17d用于固定套管式钢丝绳。
附图16至19示出了压缩空间3的壳盖5的不同的视图，而附图20至22则示出了工作空间4的壳盖6的各个视图。
附图23和24示出了支撑片22的形状。而支撑片23则具有同样的形状。支撑片22具有一个容纳轴11的圆孔22a。设置一个缺口22b以引导滑块19。支撑片22的周围设置的一些缺口22c用于将支撑片22准确地定位在压缩空间3中。
附图25和26描绘了压缩活塞7。这个活塞是椭圆形的，并具有一个圆孔7a和一个槽7b以容纳轴11和用于相对于轴11不可转动地固定的未示出的键。活塞7中的主要部分中设置了一个被掏空的部分7c，还具有一个与活塞7的外沿相连接，并与连通控制阀24或24′上的传动拨头24a相啮合的传动槽7d。活塞7大致上是椭圆形的，并在距离圆孔7a最远处具有一个滑动段7e。这个滑动段7e的形成，使其可以紧密地贴在外面的压缩空间3的周围。这个滑动段7e是一个圆弧形的面，它的圆心位于轴的轴线上。由此将能够达到很好的密封效果。旋转活塞8具有相似于旋转活塞7的结构，然而却是镜像对称的，并具有与工作空间4相适应的尺寸。圆孔8a、键槽8b、被掏空了的部分8c、传动槽8d和密封部段8e与旋转活塞7的元件7a、7b、7c、7d和7e相应。
本发明的发动机实现了这样一些可能，工作空间的容积能够通过那些另外的排气开口的关闭或打开而随着转速和负载、或者说混合气体中空气与燃料之间的比例而变化。并且压缩空间与工作空间之间的连接，通过那些连接阀的关闭或打开而易进行控制；滑块，滚轮和旋转活塞之间的密封，通过安装多个滑块以及耐磨块和弹簧片而得到了改进。由此，在多数的运转过程中可实现高的功率和低噪音的良好的排气状态。
专业人员可知：本发明的发动机能够被制成带有多个压缩空间或多个工作空间，并在轴向把它们交错设置在一个共同的轴上。另外一点也是明确的：在列举实施例中作为汽油机工作的本发明的发动机也能够根据柴油的原理而工作。在这种情况下，必将进行相关的变化使压缩比在专业人员已知的形式下进行运行。此时用燃油喷嘴来代替火花塞。

Claims (9)

1.旋转活塞内燃发动机，它带有一个大致上圆柱体形的压缩空间(3)和一个大致上圆柱体形的工作空间(4)，其中压缩空间(3)和工作空间(4)中分别安装着能够围绕着压缩空间(3)和工作空间(4)的轴线而共同旋转的旋转活塞(7，8)，压缩空间(3)和工作空间(4)中还设置了能够沿着径向运动以紧密地压在每个旋转活塞(7，8)表面上的滑块(19)，其中在工作空间(4)的周围设有一第一排气口(26)，其特征在于：工作空间中还设置了可通过排气阀(15)而关闭的另外的排气口(27)，所述的排气阀(15)则能够通过一个移置调节装置(17)而被顺序地关闭和打开。
2.按权利要求1所述的旋转活塞内燃发动机，其特征在于：所述的排气阀(15)为旋转滑阀，它们的轴线大致平行于工作空间(4)和压缩空间(3)的轴线。
3.按权利要求1所述的旋转活塞内燃发动机，其特征在于：移置调节装置(17)为旋转滑板。
4.按权利要求1所述的旋转活塞内燃发动机，其特征在于：作为旋转滑板的移置调节装置(17)通过传动杆(15a)而与所述的排气阀(15)相连。
5.按权利要求1所述的旋转活塞内燃发动机，其特征在于：移置调节装置(17)可通过一套管式钢丝绳(18)而操纵。
6.按权利要求1所述的旋转活塞内燃发动机，其特征在于：在工作空间(4)的***设置了一条排气通道(28)，它将一第一排气口(26)和所述的另外的排气口(27)相接通。
7.按权利要求1所述的旋转活塞内燃发动机，其特征在于：所述的滑块(19)安装在滑块仓(9，10)中，每一个滑块仓(9，10)中安装了两个可滑动的滑块(19)，它们的顶端上都带有滚轮(20)并通过耐磨块(21)和弹簧片进行密封。
8.按权利要求1所述的旋转活塞内燃发动机，其特征在于：在压缩空间(3)和工作空间(4)之间设有连通控制阀(24，24′)，它们通过旋转活塞(7，8)而被打开和关闭。
9.按权利要求8所述的旋转活塞内燃发动机，其特征在于：所述的连通控制阀(24，24′)有传动拨头(24a)，所述传动拨头啮合进所述的旋转活塞(7d，8d)的传动槽中。
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