CN1458392A - 环形气缸旋转式发动机 - Google Patents
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Abstract
环形气缸旋转式发动机是一种结构简单,比质量轻,效率高,加工方便,运动密封性好,运行平顺的内燃机。它有两组共四个活塞,在环形气缸形成四个独立的气室;交差的两个活塞固定联接成一组,能在环形气缸中转动;用活塞环和密封环密封;活塞组固定联接的卵形齿轮,与输出轴上固定安装的偏心圆齿轮啮合;利用卵形-偏心圆齿轮机构传动比周期性变化的特性,控制两组活塞作变速旋转,使气室容积周期性扩大、缩小,四个气室依次完成进气、压缩、做功、排气四个工作循环过程;同时将燃汽燃烧所产生的功,通过卵形-偏心圆齿轮机构传递给输出轴。它作为内燃机的一种新形式,可应用于交通运输、农业机构、工程机械和发电时作为动力。
Description
所属技术领域 本发明涉及一种内燃发动机,具体的说通过两组交错安置的活塞在环形气缸中旋转,用卵形-偏心圆齿轮机构控制活塞间相对位置,并将燃汽燃烧所产生的功,由卵形-偏心圆齿轮机构传递给输出轴。
背景技术 现在大量应用的是采曲柄连杆机构的往复式发动机,加工简单,密封性好,技术成熟。但往复式发动机需将活塞做的往复运动,转换成曲轴的旋转运动,平衡性差、振动大,运动部件多,结构复杂。三角旋转式发动机虽然结构简单紧凑、零件数少、平顺性好,但运动密封性差,气缸、转子线形复杂,加工难度大,燃烧室面容比大。故而现在还没有大量应用。
发明内容 为了克服上述缺点,本发明的目的就是提供一种结构简单,比质量轻,效率高,加工方便,运动密封性好,运行平顺的旋转式发动机。
本发明所采用的技术方案是:在环形气缸中由两组共四个活塞形成四个独立的气室。交错的两个活塞固定联接成一组。活塞组能在环形气缸中转动。活塞组分别固定联接一个卵形齿轮,两个卵形齿轮与输出轴上固定安装的两个偏心圆齿轮啮合。两个偏心圆齿轮安装偏心相位差180度。利用卵形-偏心圆齿轮机构传动比的周期性变化,控制两组活塞在环形气缸中交替作加速、减速旋转。使气室容积周期性扩大、缩小,四个气室依次完成进气、压缩、做功、排气四个工作循环过程。同时将燃汽燃烧所产生的功,通过卵形-偏心圆齿轮机构传递给输出轴。为保证密封性,装有活塞环和密封环用于密封。在活塞旋转时通过气缸体上的进气孔、排气孔换气。
有益效果:本发明活塞连续旋转,直接将可燃气的燃烧膨胀力矩转化为驱动扭矩,与往复式发动机相比,本发明无需将直线运动转化为旋转运动;而且一个气缸中有四个气室同时工作,在相同功率的情况下本发明体积更小,质量更轻。本发明结构简单,无需专门配气机构,仅有三个活动构件,即两个活塞卵形齿轮构件和固定安装有两个偏心圆齿轮的输出轴,它们绕各自的质心旋转,振动小。本发明利用活塞环和密封环密封,密封效果远优于三角旋转式发动机,能达到往复式发动机的密封水平。活动部件间以齿轮传动,没有冲击。压缩比大,气室面容比小。本发明的零件线形简单,加工方便,宜大批量制造。
附图说明 图1是本发明实施例主要部件图。
图2是本发明实施例结构图。
图3至图7是本发明工作原理图,其中图3是吸气,图4是压缩,图5是点火,图6是做功,图7是排气。
附图中,1.卵形齿轮A,2.密封环,3.活塞联接件A,4.活塞A1,5.活塞环,6.定心轴,7.活塞B2,8.活塞联接件B,9.活塞B1,10.火花塞,11.进气孔,12.卵形齿轮B,13.端盖,14.排气孔,15.缸体B,16.偏心圆齿轮B,17.偏心圆齿轮A,18.输出轴,19.活塞A2,20.缸体A,21.冷却水通道,22.环形气缸。I、II、III、IV是四个独立气室。V是输出轴(18)旋转角速度,VA是A活塞组旋转角速度,VB是B活塞组旋转角速度。
具体实施方式 下面结合附图和实施例对发明进一步说明。实施例主要部件和结构如图1、图2所示。环形气缸由缸体A(20)与缸体B(15)组成。在环形气缸上开进气孔(11)和排气孔(14)。活塞联接件A(3)固定联接活塞A1(4)和活塞A2(19),联成A活塞组;活塞联接件B(8)固定联接活塞B1(9)和活塞B2(7),联成B活塞组;同一组的两个活塞联接相位差180度。活塞组能绕定心轴(6)在环形气缸中转动。每个活塞上装有活塞环(5)。活塞联接件与缸体之间,两个活塞联接件之间有密封环(2)用于密封。活塞联接件A(3)与卵形齿轮A(1)固定联接,活塞联接件B(8)与卵形齿轮B(12)固定联接。输出轴(18)支承于两个端盖(13)轴承上,定心轴(18)固定在两个端盖(13)上。输出轴(18)与定心轴(6)平行,输出轴(18)上固定安装有偏心圆齿轮A(17)和偏心圆齿轮B(16),两个偏心圆齿轮安装偏心相位差180度;卵形齿轮A(1)与偏心圆齿轮A(17)啮合,卵形齿轮B(12)与偏心圆齿轮B(16)啮合,卵形齿轮节线长是偏心圆齿轮节线长的二倍。在气缸体A(20)与气缸B(15)上安排冷却水通道(21)。
下面结合图3至图7中I气室为例,说明本发明工作原理。活塞组与环形气缸围成I、II、III、IV是四个独立气室。I气室由A活塞组的A1活塞(4)与B活塞组的B1活塞(9)与环形气缸(22)围成;本发明运行时,由于卵形-偏心圆齿轮机构传动比的周期性变化,输出轴(18)以角速度V匀速旋转,则A活塞组以角速度VA,B活塞组以角速度VB作周期性变速旋转。图3中输出轴以V速转动,这个过程中VA大于VB,I气室与进气孔相通,I气室容积逐步加大,向内吸气,这是吸气过程。图4中B1活塞已转过进气孔,I气室成为密闭空间,在这个过程中VA小于或等于VB,I气室容积逐步缩小,这是压缩过程。图5中这个时点VA等于VB,I气室容积最小,点燃燃汽。图6中燃汽燃烧做功,使I气室内压增加,这个过程中VA大于或等于VB,I气室容积逐步加大,通过两组齿轮机构将功传给输出轴(18),这是做功过程。图7中,燃汽已完全燃烧,做功完毕,这时B1活塞已转到排气孔,I气室与排气孔相通,这个过程中VA小于等于VB,I气室容积逐步缩小,这是排气行过程。当排气过程结束,VA开始大于VB,B1活塞已转到吸气孔,I气室与进气孔相通,向内吸气,开始新一轮工作循环。同理,当I气室作吸气过程时,II气室在作排气过程,III气室在作做功过程,IV气室在作压缩过程。也就是说,输出轴(18)旋转720度,四个气室一共有四个做功过程。
Claims (6)
1、一种环形气缸旋转式发动机,通过活塞在环形气缸中旋转,将燃汽燃烧所产生的功,由齿轮机构传递给输出轴,其特征是在环形气缸中有两组共四个活塞,在环形气缸形成四个独立的气室;交差的两个活塞固定联接成一组,能在环形气缸中转动;每组活塞组分别固定联接一个卵形齿轮,两个卵形齿轮与输出轴上固定安装的两个偏心圆齿轮啮合;利用卵形-偏心圆齿轮机构传动比周期性变化的特性,控制两组活塞旋转速度,使气室容积周期性扩大、缩小,四个气室依次完成进气、压缩、做功、排气四个工作循环过程;同时将燃汽燃烧所产生的功,通过卵形-偏心圆齿轮机构传递给输出轴。
2、据权利要求1所述环形气缸旋转式发动机,其特征是:其气缸为圆环形,气缸内中空,在气缸体上有进气孔与排气孔用于换气。
3、据权利要求1所述环形气缸旋转式发动机,其特征是:交错的两个活塞由活塞联接件固定联接成活塞组,两个活塞联接相位差180度;有一定心轴与气缸环心轴线同轴线;活塞组能独立绕定心轴在环形气缸中转动。
4、据权利要求1所述环形气缸旋转式发动机,其特征是:其活塞组分别固定联接一个卵形齿轮;其输出轴与定心轴平行,两个偏心圆齿轮固定安装在输出轴上,两个偏心圆齿轮安装偏心相位差180度;两个活塞组固定联接的卵形齿轮分别与偏心圆齿轮啮合。
5、据权利要求1所述环形气缸旋转式发动机,其特征是:卵形齿轮节线长是偏心圆齿轮节线长的二倍,卵形齿轮齿数是偏心圆齿轮齿数的二倍。。
6、据权利要求1所述环形气缸旋转式发动机,其特征是:其活塞及活塞联接件与环形气缸紧密配合,活塞上有活塞环用于密封,活塞联接件与气缸之间、两组活塞联接件之间装有密封环用于密封。
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