CN1458392A - 环形气缸旋转式发动机 - Google Patents

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

环形气缸旋转式发动机

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。

Images