WO2009103210A1

WO2009103210A1 - 棘轮式转子发动机

Info

Publication number: WO2009103210A1
Application number: PCT/CN2008/072715
Authority: WO
Inventors: 刘宏伟
Original assignee: Liu Hongwei
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2009-08-27
Also published as: CN101245732B; CN101245732A

Description

说明书棘轮式转子发动机

技术领域

[1] 本发明涉及一种转子发动机，具体是一种棘轮式转子发动机。

[2] 背景技术

[3] 目前，世界上普遍使用的发动机，都是往复式活塞发动机，到目前为止虽然有很多发明涉及各种形式的转子发动机，但是大都没有得到广泛的使用和推广。其原因主要是：结构复杂、输出功率小、实用性差、使用寿命短、加工精度要求高、对部件材料的质量要求高、密封不易解决等。

[4] 发明内容

[5] 本发明的目的在于：为了克服上述往复式活塞发动机和目前转子发动机的不足

，提供一种棘轮式转子发动机，它的整机没有往复运动机构，没非有线性运动，所有运动机构都是旋转运动，达到结构简单、设计合理、加工难度低，有利于发动机转速的提高，使发动机重量轻、体积小、功率大、升功率高；零部件之间摩擦系数小，运行平稳，振动噪音小；节能环保，使用寿命长，零部件少，加工、维修、拆装方便。

[6] 本发明是这样实现的：一种棘轮式转子发动机，包括：主轴、发动机缸体、火花塞、配气机构、正吋控制机构，进、排气管，所述的发动机缸体由至少一组单元缸体构成，每组单元缸体由进气压缩缸体和作功排气缸体构成，所述的进气压缩缸体内设有圆形进气压缩缸与至少一个棘齿的进气压缩棘轮转子动配合，圆形进气压缩缸周边至少连通一个圆形压缩副缸，在圆形压缩副缸内设置进气压缩档棘轮，圆形压缩副缸通过进气压缩档棘轮连通圆形进气压缩缸；所述的作功排气缸体内设置圆形作功排气缸与至少一个棘齿的作功排气棘轮转子动配合，圆形作功排气缸周边至少连通一个圆形副缸，圆形副缸通过作功排气档棘轮与圆形作功排气缸连通，进气压缩棘轮转子和作功排气棘轮转子分别连主轴；所述的圆形进气压缩缸通过配气机构连通圆形副缸。

[7] 所述的配气机构设置在作功排气缸体与进气压缩缸体之间的中间配气板内，所述的配气机构-由设置配气阀的通气孔两端分别连通圆形进气压缩缸、圆形副缸，所述的配气阀连接棘轮正吋控制机构，棘轮正吋控制机构设置在控制板内；所述的作功排气缸体的外面设置前端盖，所述的进气压缩缸体外面依次设置控制板、后端盖。

所述的棘轮正吋控制机构通过进气压缩档棘轮控制轴和作功排气档棘轮控制轴分别连接进气压缩档棘轮、作功排气档棘轮，进气压缩档棘轮控制轴的两端分别与中间配气板及后端盖动配合；所述的作功排气档棘轮控制轴的两端分别与前端盖、中间配气板及后端盖动配合。

所述的进气压缩棘轮转子和作功排气棘轮转子结构相同统称为棘轮转子，所述的棘轮转子由圆柱形主体和固定连接在主体上的棘轮构成，棘轮转子为两半棘轮转子牙嵌式结构，两半棘轮转子的内表面各设有 4个弹簧孔，在弹簧孔内设置弹簧，该棘轮的顶端设置有密封条，密封条与该棘轮之间设置弹簧，在棘轮转子的两端面与缸体的连接面上设有圆环形外密封圏。

所述的进气压缩档棘轮与作功排气档棘轮结构相同的十字形四齿棘轮统称档棘轮，档棘轮由相互凸凹牙嵌式对接的两部分构成，在两半档棘轮的内表面各设有 ₄个弹簧孔，弹簧孔内设置弹簧，在两半棘轮的内表面设有圆环形内密封圏，在档棘轮的叶轮的顶端镶嵌有密封条，在棘轮的外端面设有圆环形外密封圏。所述的圆形进气压缩缸与圆形压缩副缸在进气压缩棘轮转子运转始侧连接处连通进气管，在圆形进气压缩缸与圆形压缩副缸在进气压缩棘轮转子运转终侧连接处连通配气孔。

所述的圆形作功排气缸与圆形副缸在作功排气棘轮转子运转始侧的连接处连通配气孔，在圆形作功排气缸与圆形副缸在作功排气棘轮转子运转终侧的连接处连通排气管。

本发明结构简单、设计合理、加工难度低，有利于发动机转速的提高，使发动机重量轻、体积小、功率大、升功率高；零部件之间摩擦系数小，由于没有非线性运动，运行平稳，振动噪音小；节能环保，使用寿命长，零部件少，拆装、维修方便，便于应用普及和推广，纯属于绿色发动机。这种转子发动机在设计上可放大或缩小，棘轮转子的圆周越大，输出功率就越大，同吋还可以扩大气缸容积加大燃料的爆燃力量。本发动机用的燃料广泛：可用汽油、柴油和液化气等燃料。按输出功率的要求，可以设计出单棘轮转子、双棘轮转子或多棘轮转子的转子发动机。在 360度圆周内棘轮转子增多，点火次数也随之增加。有利于提高发动机的动力性指标、经济性指标以及环保指标等。

[14] 附图说明

[15] 图 1是单棘轮式转子发动机结构示意图；

[16] 图 2是图 1的 A向俯视示意图；

[17] 图 3是图 1的进气压缩缸体在进气压缩初始状态中 A-A剖示意图；

[18] 图 4是图 1中作功排气缸在作功、排气初始状态的 B-B剖示意图；

[19] 图 5是图 1中进气压缩缸体在进气压缩终了状态的中 A-A剖示意图；

[20] 图 6是图 1中作功排气缸在作功、排气终了状态中 B-B剖示意图；

[21] 图 7是图 1中作功排气缸作功初始状态的 C-C剖示意图；

[22] 图 8、是具有 4个棘轮组的转子发动机实施例的进气压缩缸体工作状态 A-A剖示意图；

[23] 图 9、是具有 4个棘轮组的转子发动机实施例的作功排气缸初始状态的 B-B剖示意图；

[24] 图 10图是棘轮转子凸凹牙嵌式对接的两部分的结构示意图；

[25] 图 11是牙嵌式棘轮转子凸凹对接后的结构示意图；

[26] 图 12是图 11中棘轮转子密封条部分的俯视结构示意图；

[27] 图 13是具有双密封条的棘轮部分的剖面结构示意图；

[28] 图 14是棘轮转子与缸体相配合的结构示意图；

[29] 图 15是档棘轮的结构示意图。

[30] 图 16是图 15的档棘轮剖面示意图。

[31] 图 17是本转子发动机组成双缸转子发动机的总装结构示意图。

[32] 图中编号：

[33] 1、主轴，

[34] 2、前端盖，

[35] 3、作功排气缸体， 301、圆形作功排气缸， 302、作功排气棘轮转子， 303、圆形副缸， 304、作功排气档棘轮；

[36] 4、中间配气板， 41配气机构， 401配气孔；

[37] 5、进气压缩缸体， 501、圆形进气压缩缸， 502、进气压缩棘轮转子， 503、圆形压缩副缸， 504、进气压缩档棘轮，

[38] 6、控制板，

[39] 7、后端盖，

[40] 8、棘轮定位控制机构， 9、进气口， 10、排气管，

[41] 11、进气压缩档棘轮控制轴， 12、作功排气棘轮控制轴，

[42] 12、作功排气棘轮控制轴， 13、火花塞，

[43] 02、棘轮转子， 021、圆柱形主体， 022、棘轮， 023、 028弹簧孔；

[44] 024、 029弹簧， 025、内密封圏， 026、密封条， 027、固定槽；

[45] 030、外密封圏， 031、内密封圏槽， 032、外密封圏槽，

[46] 033、牙嵌结构， 034、主轴花键孔；

[47] 04、棘轮， 040、叶轮， 041、弹簧孔， 042、弹簧， 043、内密封圏，

[48] 044、密封条， 045、外密封圏槽， 046、牙嵌， 047、控制轴花键孔；

[49] 具体实施方式

[50] 实施例 1

[51] 一种单棘轮式转子发动机，如图 1、 2所示，它包括：发动机缸体由一组单元缸体构成，每组单元缸体由主轴 1依次与相互密封装配在一起的前端盖 2、作功排气缸体 3、中间配气板 4、进气压缩缸体 5、控制板 6和后端盖 7，所述的进气压缩缸体 5内设有圆形进气压缩缸 501与一个棘齿的进气压缩棘轮转子 502动配合，圆形进气压缩缸 501周边连通一个圆形压缩副缸 503，在圆形压缩副缸 503内设置进气压缩档棘轮 504，圆形压缩副缸 503通过进气压缩档棘轮 504连通圆形进气压缩缸 501 ; 所述的作功排气缸体 3内设置圆形作功排气缸 301与至少一个棘齿的作功排气棘轮转子 302动配合，圆形作功排气缸 301周边至少连通一个圆形副缸 303，圆形副缸 303通过作功排气档棘轮 304与圆形作功排气缸 301连通，进气压缩棘轮转子 502和作功排气棘轮转子 302分别固定在主轴 1上；所述的圆形进气压缩缸 50 1通过配气机构 41连通圆形副缸 303。 [52] 所述的配气机构 41设置在作功排气缸体 3与进气压缩缸体 5之间的中间配气板 4 内，所述的配气机构 41由设置配气阀的通气孔两端分别连通圆形进气压缩缸 501 、圆形副缸 303，所述的配气阀连接棘轮正吋控制机构 8，棘轮正吋控制机构 8设置在控制板 6内；所述的作功排气缸体 3的外面设置前端盖 2，所述的进气压缩缸体 5外面依次设置控制板 6、后端盖 7。

[53] 所述的棘轮正吋控制机构 8通过进气压缩档棘轮控制轴 11和作功排气档棘轮控制轴 12分别连接进气压缩档棘轮 504、作功排气档棘轮 304，进气压缩档棘轮控制轴 11的两端分别与中间配气板 4及后端盖 7动配合；所述的作功排气档棘轮控制轴 12的两端分别通过轴承与前端盖 2、中间配气板 4及后端盖 7动配合。如图 2 所示。

[54] 所述的进气压缩棘轮转子 502和作功排气棘轮转子 302结构相同，统称为棘轮转子 02，所述的棘轮转子 02由圆柱形主体 021和固定连接在主体上的棘轮 022构成，棘轮转子 02为两半棘轮转子牙嵌式结构 033，两半棘轮转子的内表面各设有 4 个弹簧孔 023，在弹簧孔 023内设置弹簧 024，该棘轮的顶端设置有密封条 026，密封条 026与该棘轮之间设置弹簧 029，在棘轮转子的两端面与缸体的连接面上设有圆环形外密封圏 030。

[55] 所述的进气压缩档棘轮 504与作功排气档棘轮 304结构相同的十字形四齿棘轮统称档棘轮 04，档棘轮 04由相互凸凹牙嵌式对接的两部分构成，在两半档棘轮的内表面各设有 4个弹簧孔 041，弹簧孔 041内设置弹簧 042，在两半棘轮的内表面设有圆环形内密封圏 043，在档棘轮 04的叶轮的顶端镶嵌有密封条 044，在棘轮的外端面设有圆环形外密封圏 045。

[56] 所述的圆形进气压缩缸 501与圆形压缩副缸 503在进气压缩棘轮转子 502运转始侧连接处连通进气管 9，在圆形进气压缩缸 501与圆形压缩副缸 503在进气压缩棘轮转子 502运转终侧连接处连通配气孔 401。如图 3所示。

[57] 所述的圆形作功排气缸 301与圆形副缸 303在作功排气棘轮转子 302运转始侧的连接处连通配气孔 401，在圆形作功排气缸 301与圆形副缸 303在作功排气棘轮转子 302运转终侧的连接处连通排气管 10。如图 4所示。

[58] 工作原理如下： [59] (1) 进气行程：如图 3所示，在进气压缩缸体 5中，进气压缩棘轮转子 502跟主轴 1同步顺吋针转动，从上止点沿圆周顺吋针运动，此吋，由于进气压缩档棘轮 504的一个叶轮压在进气压缩棘轮转子的圆周外径 a点上形成密封，进气压缩档棘轮的另一个叶轮压在副缸缸壁 b点上形成密封，进气压缩棘轮转子的顶端面压在进气压缩缸缸壁 c点上形成密封，由此构成了一个独立的封闭室^ 由于此吋进气压缩档棘轮是固定不动，所以随着进气压缩棘轮转子沿圆周的顺吋针转动，独立的封闭室 d内形成真空，可燃混合气体从进气口 9被吸入进来。由于进气压缩棘轮转子压在进气压缩缸做 360°旋转运动，独立封闭室的容积不断扩大，可燃混合气体不断被吸入，当进气压缩棘轮转子转动到达上止点吋，可燃混合气体充满整个进气压缩缸内，进气行程完成。如图 5所示。这吋进气压缩档棘轮 504在棘轮定位控制机构 8控制下，开始逆吋针旋转 90°后固定不动，同吋使进气压缩棘轮转子 502越过进气压缩档棘轮 504顺吋针继续转动，重新回到图 3位置，并开始第 2次进气行程。如此不断往复旋转，可燃混合气体就被不断吸入进气压缩缸内

[60] (2) 压缩行程：见图 3，在进气压缩缸体 5中，当进气压缩棘轮转子 502从上止点转动的同吋，在进气压缩棘轮转子的前进方向则开始进行压缩行程，对前一行程吸进来的可燃混合气体进行压缩。此吋与进气行程初始位置相同，即进气压缩档棘轮 504的一个叶轮压在进气压缩棘轮转子的外径上，进气压缩档棘轮的另一个叶轮压在副缸缸壁上，进气压缩棘轮转子的顶端面压在进气压缩缸的缸壁上。随着进气压缩棘轮转子的转动，不断缩小进气压缩缸和进气压缩棘轮转子之间的空间 e，从而把吸进来的可燃混合气体压缩到一个很小的空间当中形成高压可燃混合气体，即图 5所示位置。此吋配气孔 401打开，随着进气压缩棘轮转子继续转动，就将高压可燃混合气体压入到作功排气缸 3中准备点火，然后配气孔 401关闭，进气压缩档棘轮开始逆吋针旋转 90°后固定不动，同吋进气压缩棘轮转子越过进气压缩档棘轮沿圆周顺吋针继续转动，重新回到图 3位置，完成压缩行程。当进气压缩棘轮转子沿圆周继续顺吋针转动吋，开始第 2次压缩行程，如此不断循环往复的将可燃混合气体压缩。

[61] 进气行程和压缩行程都是在一个进气压缩缸内不断连续完成的，主轴转数越高，可燃混合气体压力就越大，温度也就越高，易点火。作功行程和排气行程是在作功排气缸体 3中完成。进气压缩缸体 5和作功排气缸体 3两个缸体之间，由中间配气板 4相连接。中间配气板中的配气孔 401的作用如同往复式发动机的进气门，打开进气门把被压缩的可燃混合气体在指定的吋间压入爆发缸内，然后关闭进气门火花塞点火作功。

[62] (3) 作功（爆发）行程：见图 4，在作功排气缸体 3内的圆形作功排气缸 301中

，当作功排气棘轮转子 302越过作功排气档棘轮 304后，作功排气档棘轮的一个叶轮压在作功排气棘轮转子的圆周外径 a点上形成密封，作功排气档棘轮的另外一个叶轮压在副缸缸壁 b点上形成密封，作功排气棘轮转子的顶端面压在作功排气缸的缸壁 c点上形成密封，因此在进气门处就形成一个全封闭的燃烧室此吋进气门打开，高压气体被压入燃烧室，同吋与进气门对应的固定在端盖上的火花塞 13点火，见图 7，点燃燃烧室内的高温高压可燃混合气体，由于作功排气档棘轮和作功排气缸缸壁都是固定不动的，所以膨胀气体只能推动作功排气棘轮转子沿圆周做旋转运动，作功排气棘轮转子固定在主轴上，所以动力直接传输给主轴将转动力矩直接输出。当作功排气棘轮转子被推到上止点接近作功排气档棘轮吋，见图 5，作功排气档棘轮开始逆吋针转动 90°，使作功排气棘轮转子越过作功排气档棘轮见图 3开始下一次进气点火。如此循环周而复始地进行，发动机便产生连续的动力输出。

[63] 单棘轮转子旋转一周点火作功 1次，几个棘齿的棘轮转子旋转一周点火作功次与棘齿个数相同，以此类推。

[64] (4) 排气行程：见图 4，当作功排气棘轮转子 302转动到上止点吋，在作功排气棘轮转子的前进方向则是上一次作功（爆发）留下的废气。由于在作功排气缸体上设有一个长开着的排气管 10，当作功排气棘轮转子转动吋，便推动废气沿圆周轨迹向排气管方向推出，当作功排气棘轮转子到达上止点接近作功排气档棘轮的叶轮吋，残留在作功排气缸内的废气就被全部排出，如图 6位置。这吋作功排气档棘轮又转动 90°使作功排气棘轮转子越过作功排气档棘轮的叶轮，进入下一次排气行程。

[65] 通常的往复式发动机是活塞在气缸内做上下运动 4次，通过连杆机构作用到曲轴上，曲轴旋转两周（720°) 完成进气、压缩、作功（爆发）、排气四个行程，作功一次。而本发明的转子发动机是把进气行程和压缩行程在一个缸体内完成，把作功行程和排气行程在另一个缸体内完成，由于两个缸体内的棘轮转子都是固定在同一根主轴上（相差一定角度），每当爆发作功一次推动棘轮转子沿圆周轨迹转动一周（360°) 吋，分别在两个缸体内各自完成了进气、压缩、作功 (爆发）、排气 4个行程，直接带动主轴输出力矩。这就是棘轮转子发动机比往复式发动机的巨大优越性。

[66] 2、中间配气板中，配气机构的结构和工作原理：

[67] 在进气压缩缸体 5和作功排气缸体 3之间设置中间配气板 4，见图 1。在中间配气板中设有配气机构 41，在中间配气板中设有一个配气孔 401，在配气孔 401的中间位置设有配气机构 41。配气孔的一端与进气压缩缸 5相通，另一端与作功排气缸 3相通，在配气孔的中间位置设有配气阀，配气阀可以釆用电动阀或釆用液压阀或釆用机械阀。

[68] 在本单棘轮式转子发动机中，主轴 1每转动一周 360° , 配气机构 41配气 1次。

[69] 釆用这种配气机构 41吋，为了保证配气准确无误。

[70] 棘轮定位控制机构 8的工作原理：

[71] 进气压缩档棘轮 504和作功排气档棘轮 304分别通过进气压缩档棘轮控制轴 11和作功排气档棘轮控制轴 12，与设在控制板中的棘轮定位控制机构 8连接，见图 2 ，由棘轮定位控制机构 8控制进气压缩档棘轮 504和作功排气档棘轮 304转动。

[72] 棘轮定位控制机构 8釆用自动控制或釆用机械式机构传动控制等方式。

[73] 为了保证密封的要求，本发明转子发动机中的作功排气棘轮转子 302、进气压缩棘轮转子 502和作功排气档棘轮 304、进气压缩档棘轮 504，都釆用牙嵌式结构，使作功排气棘轮转子、进气压缩棘轮转子和作功排气档棘轮、进气压缩档棘轮的两侧面分别与气缸的侧面气缸壁达到较好的密封。

[74] 棘轮转子 02由相互凸凹牙嵌式对接的两部分构成，见图 10-17，在两半棘轮转子的内表面各设有 4个弹簧孔 023，分别用 4个弹簧 024把合起来的两半棘轮转子向外胀开，在两半棘轮转子的内表面还设有圆环形内密封圏 025，用于密封由 4 个弹簧胀开的牙嵌缝隙。在棘轮的顶端镶嵌有密封条 026，密封条可以是单体的如图 12所示，也可以由 2两个密封条对接组合而成，如图 13所示，还可以在棘轮的顶端平行镶嵌 2个或 2个以上密封条，密封条呈工字型，镶嵌在棘轮顶部的固定槽 027内，有一定间隙，可上下移动，固定槽下开有弹簧孔 028，在弹簧孔里装有弹簧 029，密封条受弹簧压力始终压在气缸体，起到密封作用。棘轮转子 02与缸体的配合如图 14所示，在棘轮转子 02的两端面与缸体的连接面上设有圆环形外密封圏 030。

[75] 所述的作功排气档棘轮和进气压缩档棘轮的结构相同。如图 15-16所示，也是由相互凸凹牙嵌式对接的两部分构成，在所述的两半棘轮的内表面各设有 4个弹簧孔 041，分别用 4个弹簧 042把合起来的两半棘轮向外胀开，在两半棘轮的内表面设有圆环形内密封圏 043，用于密封由 4个弹簧胀开的牙嵌缝隙。在棘轮的叶轮的顶端镶嵌有密封条 044，在棘轮的外端面设有圆环形外密封圏 045。

[76] 为了达到较好的密封效果，棘轮转子 02的外圆周表面形状应和上述的档棘轮的叶轮端面表面形状相吻合，棘轮转子的圆周端面形状应和缸体端面表面形状相吻合，可以是平面的、也可以是对应凹凸曲面的，也可以是其它形状。棘轮转子的圆周端面形状是凹弧形曲面的，可使可燃混合气体的爆发力更集中，从而密封效果更好。另外根据需要缸体表面也可以做成弧形或其它形状，以达到更好的密封和作功。

[77] 另外，与本发明转子发动机配套的其它部分，如供给系、点火系、冷却系、润滑系、启动系等，均可釆用现有技术中的最先进技术与其配套，本专业的技术人员均不需创造性劳动即可完成，本发明中不多叙述。

[78] 实验证明：

本发明结构简单、设计合理、加工难度低，有利于发动机转速的提高，使发动机重量轻、体积小、功率大、升功率高；零部件之间摩擦系数小，由于没有非线性运动，运行平稳，振动噪音小；节能环保，使用寿命长，零部件少，拆装、维修方便，便于应用普及和推广，纯属于绿色发动机。这种转子发动机在设计上可放大或缩小，棘轮转子的圆周越大，输出功率就越大，同吋还可以扩大气缸容积加大燃料的爆燃力量。本发动机用的燃料广泛：可用汽油、柴油和液化气等燃料。为了提高效率，可以将本转子发动机组成双缸转子发动机，如图 17所示，这样输出功率就可以提高一倍。

[79] 实施例 2

[80] 4个棘轮组的转子发动机，如图 8、 9所示：其结构与实施例 1基本相同，不同之处在于：所述的圆形进气压缩缸 501与 4个棘齿的进气压缩棘轮转子 502动配合，圆形进气压缩缸 501周边连通 4个圆形压缩副缸 503，在圆形压缩副缸 503内设置进气压缩档棘轮 504，圆形压缩副缸 503通过进气压缩档棘轮 504连通圆形进气压缩缸 501 ; 所述的作功排气缸体 3内设置圆形作功排气缸 301，圆形作功排气缸 30 1与 ₄个棘齿的作功排气棘轮转子 302动配合，圆形作功排气缸 301周边连通 4个圆形副缸 303，圆形副缸 303通过作功排气档棘轮 304与圆形作功排气缸 301连通。

[81] 其进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程这四行程的工作原理同实施例 1 ，因为 4个进气压缩档棘轮 504和 4个作功排气档棘轮 304同步工作。

[82] 1、进气行程：

[83] 见图 8，在进气压缩缸内进气压缩棘轮转子 502的 4棘齿在同一吋间同步与其对应在圆形压缩副缸 503内进气压缩档棘轮 504配合工作：棘轮转子 502的 4棘齿对应的档棘轮 504的叶轮顶部分别压在转子的外径上形成密封，进气压缩缸内棘轮转子 502的 4个棘齿的顶部分别压在气缸壁上形成密封，从而，构成 4个密封空间，当棘轮转子 502做顺吋针旋转，这样就在 4个小腔体内不断阔大空间，使 4个小腔体内同吋形成真空，可燃混合气体就从设在气缸上不同角度的 4个进气口 9被吸进缸体内，当该棘轮转子 502继续旋转，分别越过相对应的进气压缩档棘轮 50 4上的叶轮吋，进气行程完成。

[84] 2、压缩行程：

[85] 当进气压缩棘轮转子 502旋转吋，在进气压缩棘轮转子的前进方向则开始进行压缩行程，对前一行程吸进来的可燃混合气体进行压缩。即当进气压缩棘轮转子上的 4个棘齿分别越过进气压缩档棘轮上的叶轮后，在该棘轮转子 502的 4个棘齿另一面的密封小空间中已经充满了可燃混合气体，棘轮转子 502做顺吋针旋转运动，便开始压缩这腔体空间，从而把吸进来的可燃混合气体压缩到一个很小的空间，形成高压可燃混合气体，当进气压缩棘轮转子的 4个棘齿分别接近进气压缩档棘轮 504上的对应叶轮吋，中间的配气孔 401打开，将压缩的高压可燃混合气体压入作功排气缸 3内，然后配气孔 401关闭，当进气压缩棘轮转子 502继续旋转，分别越过相对应的进气压缩档棘轮 504上的对应的叶轮吋，压缩行程同吋完成。

[86] 2、作功（爆发）排气行程：

[87] 见图 9，同理，由于 4个作功排气缸档棘轮 304上的 4组叶轮都分别压在作功排气棘轮转子 302的外径上形成 4个密封，上述的 4个作功排气缸档棘轮 304上的叶轮分别压在圆形副缸 303的缸壁上形成密封，而上述的作功排气棘轮转子 304的 4个棘齿又在不同角度分别压在气缸壁上形成密封。因此在密闭的 4个小腔体内分别充满了由进气压缩缸 501压缩过来的高压可燃混合气体，这吋与进气孔相对应的 4个火花塞同吋点火，高压可燃混合气体在 4个小腔体内分别爆燃，并同吋直接推动该 4个棘齿的作功排气棘轮转子做旋转运动，同吋带动主轴 1做功。当作功排气棘轮转子的 4个棘齿分别接近同它们相对应的作功排气档棘轮上的叶轮吋，也就是分别越过了 4个常开的排气孔 10吋，作功行程完成。

[88] 4、排气行程

[89] 当旋转的作功排气棘轮转子 302的 4个棘齿在作功排气缸 301内旋转，分别越过作功排气档棘轮 304上的对应组叶片，开始作功行程的同吋，在作功排气棘轮转子的 4个棘齿另一面的 4个小腔体内，同吋开始排气行程，排除上一个作功（爆发）行程中的高压可燃混合气体爆燃后的废气。由于 4个排气孔 10都是常开着的，当该棘轮转子沿圆周顺吋针转动吋， 4个棘齿分别压缩上述的 4个小腔体内爆燃后的废气沿排气孔推出，当作功排气棘轮转子的 4个棘齿分别接近与它们相对应的作功排气档棘轮上的对应组叶轮吋，废气被全部排出，排气行程完成。

[90] 这样如此循环往复旋转运动，棘轮转子则带动中心输出轴不断的输出功力，也就是中心输出轴每旋转一周 360°就完成 16次进气、压缩、爆发、排气四个行程。

[91] 这种 4个棘轮组的转子发动机输出功率是单棘轮式转子发动机的 4倍。它远远超过同等往复式发动机的输出功率。根据转子发动机可以输出大功率的优势，它可以用在大型轮船、大功率内燃机上或在军用坦克车、装甲运输车上，可在同一根中心输出轴上串接组合多个这样单缸四棘轮转子式转子发动机，按 360°的不同角度串接的话，其输出功率是现有同等大小的往往复式发动机远远不能相比

Claims

权利要求书

[1] 1、一种棘轮式转子发动机，包括：主轴（1) 、发动机缸体、火花塞（13

) 、配气机构、正吋控制机构，进、排气管，其特征在于：所述的发动机缸体由至少一组单元缸体构成，每组单元缸体由进气压缩缸体（5) 和作功排气缸体（3) 构成，所述的进气压缩缸体（5) 内设有圆形进气压缩缸（5 01) 与至少一个棘齿的进气压缩棘轮转子（502) 动配合，圆形进气压缩缸

(501) 周边至少连通一个圆形压缩副缸（503) ，在圆形压缩副缸（503) 内设置进气压缩档棘轮（504) ，圆形压缩副缸（503) 通过进气压缩档棘轮（504) 连通圆形进气压缩缸（501) ；所述的作功排气缸体（3) 内设置圆形作功排气缸（301) 与至少一个棘齿的作功排气棘轮转子（302) 动配合，圆形作功排气缸（301) 周边至少连通一个圆形副缸（303) ，圆形副缸（303) 通过作功排气档棘轮（304) 与圆形作功排气缸（301) 连通，进气压缩棘轮转子（502) 和作功排气棘轮转子（302) 分别连主轴（1) ；所述的圆形进气压缩缸（501) 通过配气机构（41) 连通圆形副缸（303) 。

[2] 2、如权利要求 1所述的棘轮式转子发动机，其特征在于：所述的配气机构

(41) 设置在作功排气缸体（3) 与进气压缩缸体（5) 之间的中间配气板 (4) 内，所述的配气机构（41) 由设置配气阀的通气孔两端分别连通圆形进气压缩缸（501) 、圆形副缸（303) ，所述的配气阀连接棘轮正吋控制机构（8) ，棘轮正吋控制机构（8) 设置在控制板（6) 内；所述的作功排气缸体（3) 的外面设置前端盖（2) ，所述的进气压缩缸体（5) 外面依次设置控制板（6) 、后端盖（⁷) 。

[3] 3、如权利要求 1或 2所述的棘轮式转子发动机，其特征在于：所述的棘轮正吋控制机构（8) 通过进气压缩档棘轮控制轴（11) 和作功排气档棘轮控制轴（12) 分别连接进气压缩档棘轮（504) 、作功排气档棘轮（304) ，进气压缩档棘轮控制轴（11) 的两端分别与中间配气板（4) 及后端盖（7) 动配合；所述的作功排气档棘轮控制轴（12) 的两端分别与前端盖（2) 、中间配气板（4) 及后端盖（7) 动配合。

[4] 4、如权利要求 1所述的棘轮式转子发动机，其特征在于：所述的进气压缩棘轮转子（502) 和作功排气棘轮转子（302) 结构相同统称为棘轮转子（0 2) ，所述的棘轮转子（02) 由圆柱形主体（021) 和固定连接在主体上的棘轮（022) 构成，棘轮转子（02) 为两半棘轮转子牙嵌式结构（033) ，两半棘轮转子的内表面各设有 4个弹簧孔（023) ，在弹簧孔（023) 内设置弹簧（₀₂₄) ，该棘轮的顶端设置有密封条（026) ，密封条（026) 与该棘轮之间设置弹簧（029) ，在棘轮转子的两端面与缸体的连接面上设有圆环形外密封圏（030) 。

5、如权利要求 1所述的棘轮式转子发动机，其特征在于：所述的进气压缩档棘轮（504) 与作功排气档棘轮（304) 结构相同的十字形四齿棘轮统称档棘轮（04) ，档棘轮（04) 由相互凸凹牙嵌式对接的两部分构成，在两半档棘轮的内表面各设有 4个弹簧孔（041) ，弹簧孔（041) 内设置弹簧（ 042) ，在两半棘轮的内表面设有圆环形内密封圏（043) ，在档棘轮（04 ) 的叶轮的顶端镶嵌有密封条（044) ，在棘轮的外端面设有圆环形外密封圏（045) 。

6、如权利要求 1所述的棘轮式转子发动机，其特征在于：所述的圆形进气压缩缸（501) 与圆形压缩副缸（503) 在进气压缩棘轮转子（502) 运转始侧连接处连通进气管（9) ，在圆形进气压缩缸（501) 与圆形压缩副缸（5 03) 在进气压缩棘轮转子（502) 运转终侧连接处连通配气孔（401) 。

7、如权利要求 1所述的棘轮式转子发动机，其特征在于：所述的圆形作功排气缸（301) 与圆形副缸（303) 在作功排气棘轮转子（302) 运转始侧的连接处连通配气孔（401) ，在圆形作功排气缸（301) 与圆形副缸（303) 在作功排气棘轮转子（302) 运转终侧的连接处连通排气管（10) 。