CN201092883Y - 旋板式内燃机 - Google Patents

Abstract

一种体积小、重量轻、噪音震动小、高效、节油，各种液体燃料、气体燃料均能使用的旋板式内燃机。它将活塞式四冲程内燃机分别进行四个冲程的复杂工作过程简化为燃烧推动旋板直接带动主轴并同时完成四个冲程工作的技术方案。并将活塞的往返运动改成了旋板的同向转动，大大降低了燃机的摩擦损失及惯性损失。它壳体为椭圆柱形或圆柱形，衬套装在壳体内，主轴中部较粗并开有旋板槽，旋板装入主轴后再装入衬套内，前后盖装上轴承、弹簧片、挡板、密封垫后套入主轴装在壳体两端。本实用新型设计出了该燃机的工作原理和结构特征，可拓展开发为汽车、摩托车发动机，轮船发动机，各种燃油、燃气发电机以及航空发动机等各类动力机械。

Description

旋板式内燃机

一、技术领域：

该实用新型“旋板式内燃机”，是涉及一种以热能转变为机械能的一种动力机械，本实用新型，主要是设计出了旋板式内燃机的基本工作原理和结构特征，根据本工作原理和基本结构可拓展设计为汽车、摩托车发动机，轮船发动机，各种燃油、燃气发电机，甚至还可以设计为航空发动机等等各类动力机械。

二、背景技术：

1876年德国工程师奥托制成了按四冲程原理工作的内燃机，使热机的热能利用率由蒸汽机的10％左右，提高到内燃机的40％左右，这是内燃机划时代的进步。但是130年过去了，内燃机仍然停留在原来的基础上。

随着时代的进步和科技发展，活塞式四冲程内燃机已暴露出了很多的问题和不足。首先：活塞式四冲程内燃机设计结构复杂。体积太大、重量太大、零件太多且要求加工精度高，故造价成本太高。其次；活塞式四冲程内燃机摩擦损失太大、工作效率低、燃料损耗太大、热能利用率低，只能达到40％左右，从而耗油量太大。再则：汽缸燃烧，爆发力太大，故造成噪音大；燃烧不完全的尾气排量大，造成严重的环境污染等。而且活塞式内燃机只能使用汽油、柴油、液化天然气，受到燃料的限制，而近年来新开发的如醇类，烃类等很多新能源均不能使用。

三：发明内容：

针对活塞式四冲程内燃机以上的诸多问题，本实用新型提供一种旋板式内燃机，它设计结构简单、体积小、重量轻、造价成本低，摩擦损失小、热能利用率高、耗油量小、噪音震动小，无环境污染，而且各种液体燃料、气体燃料都能正常使用并可不设散热降温***的内燃机。

1.技术方案：

本使用新型主要由壳体、主轴、旋板、衬套、电咀、油咀、前盖、后盖、轴承、挡板、弹簧片、密封垫、定位销以及装配螺钉固定螺钉等构成。壳体为椭圆柱形或圆柱形。衬套装在壳体内，外壁与壳体内壁配合，用固定螺钉拧紧固定，衬套外壁与壳体内壁形成的空间为汽化室，下部为存油槽；衬套上开有进气口和排气口，电阻装在衬套上，油阻装在壳壳体上；主轴中部较粗，并开有旋板槽，旋板为长方块形，外边为圆弧形，内边为对应的凸凹状，旋板装入主轴的旋板槽内；再将主轴装入衬套内；前盖和后盖分别装上轴承、弹簧片、挡板、密封垫后套入主轴两边装在壳体两端。

2、工作原理如(图1)所示：

起动机带动主轴顺时针旋转，旋板由于离心力的作用从旋板槽中甩出，紧靠衬套内壁；空气从进气口(16)吸入汽化室(17)与油咀喷出的油混合汽化为燃气，再从衬套进口(18)随着旋板的转动吸入燃烧室(19)内，未汽化完的燃料流入存油槽(20)内，待继续汽化(特别是启动时)；当A旋板转过电咀，B旋板关闭衬套进气口(18)时，电咀点火，点燃燃烧室的燃气，燃气燃烧膨胀，形成强大的推动力推动A旋板向下转动，从而带动主轴顺时针旋转；当A旋板转动到衬套右下方排气口(21)时，排气口打开，燃烧室内的燃气已经完全燃烧膨胀完毕，将被B旋板挤压从排气口排出。这样4块旋板交替工作，内燃机便进入正常工作状态。燃机起动起来后，燃烧室产生的热量由衬套上部传向汽化室，向燃料和空气预热促进汽化，同时燃料和空气又为燃烧室降温，相互进行热交换，由此可不设立水循环降温***。

如(图4)所示，带压气六旋板内燃机，当燃气从衬套进口吸入后，随着旋板的转动，两旋板间的空间逐渐缩小，至燃烧室位置时空间缩小2-3倍，从而燃气压力也就提高了2-3倍。

如(图5)所示，八旋板三燃室内燃机是将三组进气、燃烧、排气的工作过程合为一机轮流点火燃烧的设计。

3、旋板式内燃机与活塞式内燃机优缺点之比较即有益效果：

(1)旋板式内燃机有进气、压缩、燃烧作功和排气四个冲程，也就是主轴转动两圈一个气缸才能完成一次作功，而旋板式内燃机，主轴转动一圈(如图1)4块旋板就完成了4次作功，相当于8个气缸的内燃机的工作，(如图4)6块旋板就完成了6次作功，相当于12个气缸的内燃机工作，(如图5)8块旋板就完成了24次作功，相当于48个汽缸的工作。再加上活塞试内燃机的活塞、联杆、曲轴所占有的空间和重量，所以在相等功率的情况下比较，旋板式内燃机的体积、重量和零件的数量只有活塞式内燃机的体积、重量和零件数量的十分之一左右。

(2)活塞式内燃机要求活塞在气缸内的密封性非常好，因此活塞胀圈在气缸内壁的紧度较大，8个气缸完成4个冲程的来回摩擦所造成的摩擦损失以及8根联杆与活塞环，曲轴之间的摩擦损失相当大。旋板式内燃机的燃烧室不需要很密封，由于燃烧室吸入的燃气压力不大，就是在燃烧膨胀时(如图1)所示，向A旋板左右两侧外漏气的方向与旋板高速转动的方向一致，因此气不易漏出，向B旋板后漏出的燃气又回到下一燃烧室，不会造成燃烧损失，且B旋板冒出的高度很少，漏气也不大；主轴侧面，由于主轴高速转动的离心力会阻止燃烧室反向向轴心的漏气。所以旋板和主轴的两侧设计为较小的间隙，没有摩擦损失；旋板的顶面只是靠离心力而压在衬套内侧，紧度不大，摩擦损失也不大。

(3)活塞式内燃机直接将油喷入气缸内点火燃烧，没有预热汽化的过程，燃烧速度慢，活塞的行程又有限，特别是大马力时，喷油较多，还没等油完全汽化燃烧，活塞就已到达终止点进入排气过程，将未燃尽的燃气排出，造成严重的空气污染，而且燃料损耗量就大，热能利用率低，最高只能达到40％左右。

旋板式内燃机是将油喷在汽化室内，让油在汽化室内充分预热汽化，而吸入燃烧室的完全是预热后的燃气，燃烧速度快，而且A旋板从点火燃烧开始到排气口有充分的燃烧时间和膨胀空间，不论使用多大马力，也能完全燃烧作功，排出的不会有燃气，所以无环境污染，燃料损耗相当小，加上摩擦损失也很小，故耗油量就小，热能利用率预计可达60％以上，也就是比活塞试内燃机节油33％以上。

(4)活塞式内燃机活塞上始点到汽缸顶部有存气空间，大约占全汽缸体积的20％，在排气的时候这20％的燃烧废气不能排出汽缸外，又进入到下一进气冲程，减少了20％的新进气量，从而降低了燃烧质量和20％的工作效率。

旋板式内燃机可将燃烧后的废气全部排出机外，燃烧室进入的完全是新鲜空气，大大提高了工作质量和作功效率。

(5)活塞式内燃机是空气高度压缩后点火燃烧，这样爆发力太大，故造成噪音大，震动大。特别是单缸的摩托车，4缸的载重汽车，噪音污染相当严重。

旋板式内燃机不压缩或较低压缩空气，爆发力较小，设计自然就相当于8个汽缸、12个汽缸、48个汽缸工作，所以工作平稳，噪音震动小。

(6)活塞试内燃机直接将油喷入汽缸内点火燃烧，没有预热气化过程，所以只限于汽油、柴油、液化气等挥发性特别强的燃料才能使用，就这样燃烧都不完全，象煤油、醇类、烃类、炭5、炭6等很多新能源由于挥发性较差或燃点较高，均无法使用。受到燃料的限制。旋板式内燃机设计有汽化室，让燃料在汽化室内充分预热汽化，大大提高了燃料的点火温度和燃烧速度。所以煤油、醇类、烃类、等很多新近开发的价格较低的液体燃料、气体燃料均能正常使用，大大降低了使用成本，大量使用新能源，也是目前发展的方向。

(7)活塞式内燃机燃烧热量很大，机体升温很高，为了散热均需要单独设立散热***，如汽车发动机就设有庞大的水箱，主要靠循环水散热降温，这样又增大了发动机的体积、重量及加工生产成本等。旋板式内燃机直接利用燃料与空气在汽化室内与燃烧室相互进行热交换，既为燃料预热汽化加温，又为燃烧室进行了散热降温，完全可以不设专门的散热降温***，这样又减少了发动机的体积，重量及加工生产成本。

4、本实用新型的功能及用途：

旋板式内燃机，如图(1)的设计为不带压气的4旋板单燃室内燃机，它直接吸入燃气，燃烧作功，爆发力很小，故噪音非常小，可用作摩托车发动机等较小功率的动力机械；图(4)的设计为6旋板带压气的单燃室内燃机，它将吸入的燃气压缩2-3个压力后进入燃烧室燃烧作功，这样可进一步增大功率和减小内燃机的体积和重量，可用作汽车发动机等中等功率的动力机械；图(5)的设计为8旋板3燃室内燃机，可另外带动一个压气机，提高空气压力后再输入燃机内，可用作大型发电机、轮船发动机等大功率的动力机械，通过齿轮变速，转速提高4-5倍，达到转速10000转/分以上，可用作航空发动机。

四、附图说明：

1、(图1)是4旋板单燃室式内燃机正面结构及原理示意图。

2、(图2)是旋板式内燃机侧面结构示意图。

3、(图3)是4块旋板形状及装配位置示意图。

4、(图4)是带压气6旋板单燃室式内燃机结构示意图。

5(图5)是8旋板三燃室式内燃机结构示意图。

五、具体实施方式：(下面结合附图对本实用新型作进一步的说明)

具体结构如(图1、图2)所示：主要由壳体(1)、主轴(2)、旋板(3)、衬套(4)、电咀(5)、油咀(6)、前盖(7)、后盖(8)、主轴前后两轴承(9)、挡板(10)、弹簧片(11)、密封垫(12)、定位销(13)、以及装配螺钉(14)固定螺钉(15)等构成。衬套(4)上装上电咀(5)后装入壳体(1)中，用3组固定螺钉(15)拧紧固定；4块旋板(3)按(图3)将(3-1)、(3-2)、装入主轴(2)一个平面的旋板槽内，(3-3)、(3-4)装入主轴另一个平面的旋板槽内，然后将主轴(2)装入衬套(4)中；前盖(7)和后盖(8)分别装上轴承(9)、弹簧片(11)、挡板(10)，在壳体两端垫上密封垫(12)后，分别将前盖(7)和后盖(8)套入主轴(2)装在壳体(1)两端，对准定位销(13)后压入，并用装配螺钉(14)拧紧固定。壳体上装上油咀(6)。

Claims (2)

1.旋板式内燃机主要由壳体、主轴、旋板、衬套、电咀、油咀、前盖板、后盖板、主轴前后轴承、挡板、弹簧片、密封垫、定位销、装配螺钉、固定螺钉等构成，其特征是：壳体为椭圆柱形或圆柱形，衬套上装上电咀后装入壳体内，外壁与壳体内壁配合；衬套外壁与壳体内壁形成的空间为汽化室，下部为存油槽；主轴中部较粗并开有旋板槽，旋板为长方形，外边为圆弧形，内边为对应的凸凹状，将旋板装入主轴的旋板槽内，然后将主轴装入衬套中，前盖和后盖分别装上轴承、弹簧片、挡板，在壳体两端垫上密封垫后，分别将前盖和后盖套入主轴装在壳体两端，对准定位销后压入，并用装配螺钉拧紧固定；壳体上装上油咀，油咀喷油在汽化室内，旋板的前后两端和主轴的前后两端面与前后两挡板之间为很小的间隙配合。

2.根据权利要求“1”所述的旋板式内燃机，其特征是可设计为四旋板单燃室内燃机，带压气六旋板单燃室内燃机，八旋板三燃室内燃机等多种形式的旋板式内燃机。

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