专利名称：铰接活塞转子发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铰接活塞转子发动机，属于内燃机类的旋转活塞式发动机。
目前，各种转子发动机的结构方案有几十种之多，按运转形式可分为匀速型、差速型、行星旋转型三大类，这些转子发动机绝大多数因为存在着由结构造成的某些无法克服的先天性问题而不能推广应用，只有三角活塞转子发动机初步达到了实用水平，但因其密封结构的漏气问题，转子滑动面的润滑问题，低速时动力性差以及使用寿命短等原因，而使其推广应用受到了限制。
本发明的目的是提供一种结构简单紧凑，易于制造、体积小、功率大，较好的地解决了密封和润滑问题，使用寿命长的铰接活塞转子发动机。
本发明的目的是这样实现的本发明的单缸铰接活塞转子发动机是由缸筒、缸盖、铰接活塞转子、曲轴组成，缸筒为圆筒形，在缸筒的左、右两边分别设有出气口和进气口，在进气口和出气口处的缸筒上分别装有旋转气门，在缸筒的燃烧室侧装有火花塞和喷油嘴；在两个缸盖的内平面中央设有带偏心孔的凸台，在两个缸盖的外侧设有配重室，曲轴装在缸盖凸台的偏心孔中，曲轴的两端装有配重；铰接活塞转子由四块活塞板、两个大连杆和两个小连杆组成，四块活塞板两两分别由铰接轴铰接后再由铰接轴铰接在两个大连杆的外端两侧形成一个具有两顶端的可变形和位移的闭合环形铰接式转子，两个大连杆的内端套在缸盖的内平面凸台上，两个小连杆的内端套在曲轴的偏心轴上，处在曲轴同一侧的一个大连杆和一个小连杆的外端用铰接轴铰接，两个大连杆的外顶面为圆弧面，在其上设有密封槽，在密封槽内装有密封条，在活塞板的两侧平面上设有密封槽，在密封槽内装有密封条，在活塞板的铰接处，两个活塞板上的密封条以轴、弧动配合的形式衔接，大连杆外顶面上的密封条与活塞板两侧面上的密封条由一个位于大连杆外端侧面上的插座状的密封条衔接块衔接。
本发明的双缸铰接活塞转子发动机是由缸筒、缸盖、铰接活塞转子、曲轴组成，缸筒为圆筒形，缸筒由压气缸Y和作功缸Z组成，两缸通过气缸隔板固定联接在一起，两缸的曲轴镶嵌为一体，在压气缸Y上设有进气口，在压气缸Y的压出口上装有逆止阀，在作功缸Z上设有出气口，在作功缸Z的燃烧室侧装有火花塞，在两个缸之间的输气通道上装有自动扫气予燃器，自动扫气予燃器中装有自动扫气阀，自动扫气予燃器的右端与压气缸Y相通，该端面装有喷油嘴，自动扫气予燃器的左端与作功缸Z的燃烧室相通；在左、右缸盖的内平面中央及气缸隔板两侧面中央设有带偏心孔的凸台，在左、右两个缸盖的外侧设有配重室，曲轴装在缸盖凸台及气缸隔板凸台的偏心孔中，曲轴的两端装有配重；位于压气缸Y和作功缸Z内的铰接活塞转子由四块活塞板，两个大连杆和两个小连杆组成，四块活塞板两两分别由铰接轴铰接后再由铰接轴铰接在两个大连杆的外端两侧形成一个具有两顶端的可变形和位移的闭合环形铰接式转子，两个大连杆的内端套在缸盖的内平面凸台上，两个小连杆的内端套在曲轴的偏心轴上，处在曲轴同一侧的一个大连杆和一个小连杆的外端用铰接轴铰接，两个大连杆的外顶面为圆弧面，在其上设有密封槽，在密封槽内装有密封条，在活塞板的两侧平面上设有密封槽，在密封槽内装有密封条，在活塞板的铰接处，两个活塞板上的密封条以轴、弧动配合的形式衔接，大连杆外顶面上的密封条与活塞板两侧面上的密封条由一个位于大连杆外端侧面上的插座状的密封条衔接块衔接。
本发明的工作方式如下转子活塞相当于包容了往复式活塞与连杆的作用，即直接把活塞板上所受的气体压力变为轴的旋转运动，活塞在缸筒内，其两顶端与缸筒密封，其两侧面与前、后缸盖密封，使缸筒内构成了左、右两个弓形板状的并随同活塞旋转的工作腔，当一个工作腔受气体爆发力而扩张容积时，另一个工作腔则在缩小容积完成压缩行程。工作腔容积的变化是由于活塞体受气体压力时产生偏心力矩而形成转矩使活塞旋转，在旋转中亦因为偏心距的作用使铰接活塞作径向的位移，从而实现两个工作腔容积的变化。铰接活塞的径向位移量决定着工作腔的压缩比，而径向位移量由两个偏心距来形成一个是缸盖凸台上曲轴孔的偏心距(曲轴主轴径孔中心相对于缸盖凸台圆心的偏心距)，另一个是曲轴本身的偏心距(曲轴主轴径中心与偏心轴径中心的偏心距)，由于这两个偏心距相等，在曲轴旋转时，其偏心轴径中心点的转动轨迹圆弧，每一圈通过缸筒的圆心点一次，使偏心轴上的两个小连杆在每一转左、右摇摆一次，从而使牵连运动的活塞板每一转作径向的左、右位移一次，形成两个工作腔容积的交替变化。活塞板与曲轴之间的作用力传递是可逆的，所以既可以由活塞板(受燃气压力后)驱动曲轴完成作功行程，也可以由曲轴(受传动力后)驱动活塞板完成辅助行程。
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步描述
图1为本发明的单缸四行程机的结构示意图。
图2为图1的E-E剖视图。
图3为单缸四行程机的转子的大、小连杆位于垂直位置时的结构示意图。
图4为图3的C-C剖视图。
图5为旋转气阀结构示意图。
图6(1)-6(16)为单缸四行程机的工作原理示意图。
图7(1)、图7(2)为本发明的双缸四行程机的结构示意图。
图8为图7(1)的E1-E2、F1-F2剖视图。
图9为双缸四行程机的俯视图。
图10为图7(2)的B1-B2、A1-A2剖视图。
图11为图7(2)的C1-C2、D1-D2剖视图。
图12为自动扫气阀的结构示意图。
图13(1)-13(8)为双缸四行程机的工作原理示意图。
由图1-图4所示的实施例1可知，它是一个单缸铰接活塞转子发动机，它由缸筒(1)、缸盖(18)、铰接活塞转子、曲轴(10)组成，缸筒(1)为圆筒形，在缸筒的左、右两边分别设有出气口(15)和进气口(14)，在进气口(14)和出气口(15)处的缸筒上分别装有旋转气门，在缸筒的燃烧室侧装有火花塞(5)和喷油嘴(6)；在两个缸盖(18)的内平面中央设有带偏心孔的凸台(20)，在两个缸盖的外侧设有配重室(17)，曲轴(10)装在缸盖凸台的偏心孔中，曲轴(10)的两端装有配重(21)；铰接活塞转子由四块活塞板(3)、两个大连杆(8)和两个小连杆(9)组成，四块活塞板(3)两两分别由铰接轴铰接后再由铰接轴(7)铰接在两个大连杆(8)的外端两侧形成一个具有两顶端的可变形和位移的闭合环形铰接式转子，两个大连杆(8)的内端套在缸盖的内平面凸台上，两个小连杆(9)的内端套在曲轴(10)的偏心轴上，处在曲轴(10)同一侧的一个大连杆(8)和一个小连杆(9)的外端用铰接轴(16)铰接，两个大连杆(8)的外顶面为圆弧面，在其上设有密封槽，在密封槽内装有密封条(13)，在活塞板的两侧平面上设有密封槽，在密封槽内装有密封条(11)，在活塞板的铰接处，两个活塞板上的密封条(11)以轴、弧动配合的形式衔接，大连杆(8)外顶面上的密封条(13)与活塞板两侧面上的密封条(11)由一个位于大连杆(8)外端侧面上的插座状的密封条衔接块(12)衔接。
安装在进气口(14)和出气口(15)处的缸筒上的旋转气阀由位于缸筒(1)上的气门座和旋转气门(22)组成，旋转气门(22)为圆板状，其上开有阀孔，圆板状旋转气门(22)的中央设有转轴，转轴的一端装有齿轮，由曲轴通过定时齿轮组来驱动。
位于两个大连杆(8)外顶面上的密封条(13)为2-4个，密封条(13)的横截面呈梯形，密封条(13)的外圆端呈圆弧面，在密封条(13)所处的密封槽内设有波状弹簧片。
活塞板(3)两侧面上的密封条(11)为圆弧条形，其横截面呈“凹”字形，在密封条(11)所处的密封槽内设有弹簧。
在缸筒(1)的筒壁上设有缸筒水套(2)，在缸盖内设有缸盖水套。
由图7-图11所示的实施例2可知，它是一个双缸铰接活塞转子发动机，它由缸筒(1)、缸盖(18)、铰接活塞转子、曲轴(10)组成，缸筒(1)为圆筒形，缸筒(1)由压气缸Y和作功缸Z组成，两缸通过气缸隔板(28)固定联接在一起，两缸的曲轴镶嵌为一体，在压气缸Y上设有进气口(14)，在压气缸Y的压出口上装有逆止阀(23)，在作功缸Z上设有出气口(15)，在作功缸Z的燃烧室侧装有火花塞(5)，在两个缸之间的输气通道上装有自动扫气予燃器(31)，自动扫气予燃器(31)中装有自动扫气阀(25)，自动扫气予燃器(31)的右端与压气缸Y相通，该端面装有喷油嘴(6)，自动扫气予燃器(31)的左端与作功缸Z的燃烧室(4)相通；在左、右缸盖(18)的内平面中央及气缸隔板(28)两侧面中央设有带偏心孔的凸台(20)，在左、右两个缸盖的外侧设有配重室(17)，曲轴(10)装在缸盖凸台及气缸隔板凸台的偏心孔中，曲轴(10)的两端装有配重(21)；位于压气缸Y和作功缸Z内的铰接活塞转子由四块活塞板(3)、两个大连杆(8)和两个小连杆(9)组成，四块活塞板(3)两两分别由铰接轴铰接后再由铰接轴(7)铰接在两个大连杆(8)的外端两侧形成一个具有两顶端的可变形和位移的闭合环形铰接式转子，两个大连杆(8)的内端套在缸盖的内平面凸台上，两个小连杆(9)的内端套在曲轴(10)的偏心轴上，处在曲轴(10)同一侧的一个大连杆(8)和一个小连杆(9)的外端用铰接轴(16)铰接，两个大连杆(8)的外顶面为圆弧面，在其上设有密封槽，在密封槽内装有密封条(13)，在活塞板的两侧平面上设有密封槽，在密封槽内装有密封条(11)，在活塞板的铰接处，两个活塞板上的密封条(11)以轴、弧动配合的形式衔接，大连杆(8)外顶面上的密封条(13)与活塞板两侧面上的密封条(11)由一个位于大连杆(8)外端侧面上的插座状的密封条衔接块(12)衔接。
自动扫气予燃器(31)为圆筒状，其右端面装有喷油嘴(6)，在自动扫气予燃器(31)内装有能自由滑动的自动扫气阀(25)，自动扫气阀(25)将自动扫气予燃器(31)分为两个腔室，即予燃室(24)和混合室(26)，自动扫气阀(25)为一碟阀式的单向导气阀。
位于两个大连杆(8)外顶面上的密封条(13)为2-4个，密封条(13)的横截面呈梯形，密封条(13)的外圆端呈圆弧面，在密封条(13)所处的密封槽内设有波状弹簧片。
活塞板(3)两侧面上的密封条(11)为圆弧条形，其横截面呈“凹”字形，在密封条(11)所处的密封槽内设有弹簧。
在缸筒(1)的筒壁上设有缸筒水套(2)；在气缸隔板(28)上设有隔板水套(29)。
本发明的工作原理如下单缸机在一个缸筒的两个工作腔里分别完成吸、压、爆、排四个工作行程，曲轴每一转中有半圈是作功行程。
单缸机的工作原理见图6(1)-6(16)所示。
在工作原理图上，用小圆圈标示燃气显示了一个工作腔的四个行程的工作过程。现以A腔为例叙述。活塞转子的第一个半圈，从图6(1)-6(5)，是A腔吸气、进气阀开，(B腔压缩，排气阀关)。第二个半圈，从图6(5)-6(9)，是A腔压缩，排气阀关(B腔爆发，进气阀关)。第三个半圈，从图6(9)-(13)，是A腔爆发，进气阀关(B腔排气，排气阀开)。第四个半圈，从图6(13)-6(16)-6(1)是A腔排气，排气阀开(B腔吸气、进气阀开)。至此，活塞转了两个整圈，每个工作腔各完成了一个四行程工作循环。第五个半圈则是重复前述的第一个半圈的过程。如此循环下去。
双缸机的两个缸筒是分工完成四个工作行程的，压气缸Y完成吸气和压缩行程，在其A、B两个工作腔交替进行；作功缸Z完成爆发和排气行程，在其C、D两个工作腔交替进行。曲轴每一转中有两个半圈是作功行程，即作功行程连续在每一转中进行。两缸的连通道是予燃室，压缩空气在这里与燃油混合成为混合气，通过自动扫气阀进入燃烧室。予燃室腔内已燃气与未燃气的单向隔离及换气过程由自动扫气阀(25)完成。
双缸机的工作原理见图13所示，压气缸Y的工作示意是从图13的①-⑧，作功缸Z的工作示意是从图13的(1)-(8)，自动扫气予燃器的工作示意亦在图13中。现从压气缸Y的A腔开始，叙述双缸转子机的工作过程。从图13的①-⑤是A腔的吸气行程，其活塞转子转过第一个半圈。从图13的⑤-⑧-①是A腔的压缩行程，其活塞转子转过第二个半圈(即完成吸压过程共转了一整圈)。
在A腔压缩过程中，压出口的逆止阀被气压推开，压缩空气进入自动扫气予燃器(31)的混合室(26)，这时喷油嘴喷油，燃油与旋转的压缩空气混合成可燃气，气压推动关闭着的扫气阀到末端，见图13(5)，在末端自动扫气阀体(33)上的滑阀(32)被末端凸台顶开，见图13(6)，混合气便进入予燃室和燃烧室，这时火花塞点火，燃气爆发，燃气压力推动开启着的自动扫气阀向始端运动，把混合室的可燃气全部放入予燃室(到始端时，其凸台顶撞滑阀(32)使扫气阀关闭)。同时燃气充入作功缸Z的D腔中膨胀作功，见图13(6)-(8)。燃气压力推动其活塞转子转过一个半圈，下一个半圈从图13(1)-(5)，则是D腔排气行程(即完成爆、排过程共转了一整圈)。
至此，两个缸的活塞转子各转了一整圈，联合完成了一个四行程工作循环，由于Y、Z两个缸各有两个腔，曲轴每一转即完成两个工作循环。曲轴转过的下一圈则是重复上述一圈的工作过程，即从图13(1)-(8)再到(1)的无限循环。
自动扫气阀的结构见图12，它由阀体(33)和滑阀(32)组成，滑阀(32)是铆在一起的，阀体(33)套在滑阀(32)中间轴上，阀体(33)相对于滑阀(32)可做相对运动。
在图8中，(27)为风冷叶片；在图1、7中，(30)为固定座；在图1、6、7中，S为上止点。
本发明所采用的润滑方式如下采用机油泵压送机油经管路到润滑部位。机油循环的主油道是机油泵→一侧缸盖凸台→该侧大连杆轴套→该侧大连杆内孔道→该侧大连杆外周端→活塞顶端→另一侧大连杆外周端→另一侧大连杆内孔道→另一侧大连杆轴套→另一侧缸盖凸台→回到油池。在大连杆外周端与缸盖壁贴合部位，开有向侧面缸盖壁涂布机油的油孔。在活塞顶端(即大连杆顶端)与缸筒内圆面贴合部位，开有向缸筒壁涂布机油的油孔。从活塞顶端的主油道中部，还开有一条通向铰接部位的支路，分别向活塞顶端与活塞板的铰接部以及两活塞板的铰接部涂布机油，使铰接轴得到润滑。
机油循环的另一条油道是机油从缸盖凸台→曲轴内孔→小连杆轴套→曲轴另一端→另一侧缸盖凸台→回到油池。它使曲轴及小连杆轴套得到润滑。
对于环状活塞的中间腔里泄漏的油和气，可通过大连杆顶端一侧的单向泄气阀孔，在气缸工作腔吸气行程时被吸入工作腔内，使其在爆发行程时烧掉。
本发明的优点是结构简单紧凑、易于制造、体积小、功率大、较好地解决了密封和润滑问题，使用寿命长。
权利要求
1.一种单缸铰接活塞转子发动机，其特征在于它由缸筒(1)、缸盖(18)、铰接活塞转子、曲轴(10)组成，缸筒(1)为圆筒形，在缸筒的左、右两边分别设有出气口(15)和进气口(14)，在进气口(14)和出气口(15)处的缸筒上分别装有旋转气门，在缸筒的燃烧室侧装有火花塞(5)和喷油嘴(6)；在两个缸盖(18)的内平面中央设有带偏心孔的凸台(20)，在两个缸盖的外侧设有配重室(17)，曲轴(10)装在缸盖凸台的偏心孔中，曲轴(10)的两端装有配重(21)；铰接活塞转子由四块活塞板(3)、两个大连杆(8)和两个小连杆(9)组成，四块活塞板(3)两两分别由铰接轴铰接后再由铰接轴(7)铰接在两个大连杆(8)的外端两侧形成一个具有两顶端的可变形和位移的闭合环形铰接式转子，两个大连杆(8)的内端套在缸盖的内平面凸台上，两个小连杆(9)的内端套在曲轴(10)的偏心轴上，处在曲轴(10)同一侧的一个大连杆(8)和一个小连杆(9)的外端用铰接轴(16)铰接，两个大连杆(8)的外顶面为圆弧面，在其上设有密封槽，在密封槽内装有密封条(13)，在活塞板的两侧平面上设有密封槽，在密封槽内装有密封条(11)，在活塞板的铰接处，两个活塞板上的密封条(11)以轴、弧动配合的形式衔接，大连杆(8)外顶面上的密封条(13)与活塞板两侧面上的密封条(11)由一个位于大连杆(8)外端侧面上的插座状的密封条衔接块(12)衔接。
2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于安装在进气口(14)和出气口(15)处的缸筒上的旋转气阀由位于缸筒(1)上的气门座和旋转气门(22)组成，旋转气门(22)为圆板状，其上开有阀孔，圆板状旋转气门(22)的中央设有转轴，转轴的一端装有齿轮，由曲轴通过定时齿轮组来驱动。
3.根据权利要求2所述的发动机，其特征在于位于两个大连杆(8)外顶面上的密封条(13)为2-4个，密封条(13)的横截面呈梯形，密封条(13)的外圆端呈圆弧面，在密封条(13)所处的密封槽内设有波状弹簧片。
4.根据权利要求3所述的发动机，其特征在于活塞板(3)两侧面上的密封条(11)为圆弧条形，其横截面呈“凹”字形，在密封条(11)所处的密封槽内设有弹簧。
5.根据权利要求4所述的发动机，其特征在于在缸筒(1)的筒壁上设有缸筒水套(2)，在缸盖内设有缸盖水套。
6.一种双缸铰接活塞转子发动机，其特征在于它由缸筒(1)、缸盖(18)、铰接活塞转子、曲轴(10)组成，缸筒(1)为圆筒形，缸筒(1)由压气缸Y和作功缸Z组成，两缸通过气缸隔板(28)固定联接在一起，两缸的曲轴镶嵌为一体，在压气缸Y上设有进气口(14)，在压气缸Y的压出口上装有逆止阀(23)，在作功缸Z上设有出气口(15)，在作功缸Z的燃烧室侧装有火花塞(5)，在两个缸之间的输气通道上装有自动扫气予燃器(31)，自动扫气予燃器(31)中装有自动扫气阀(25)，自动扫气予燃器(31)的右端与压气缸Y相通，该端面装有喷油嘴(6)，自动扫气予燃器(31)的左端与作功缸Z的燃烧室(4)相通；在左、右缸盖(18)的内平面中央及气缸隔板(28)两侧面中央设有带偏心孔的凸台(20)，在左、右两个缸盖的外侧设有配重室(17)，曲轴(10)装在缸盖凸台及气缸隔板凸台的偏心孔中，曲轴(10)的两端装有配重(21)；位于压气缸Y和作功缸Z内的铰接活塞转子由四块活塞板(3)、两个大连杆(8)和两个小连杆(9)组成，四块活塞板(3)两两分别由铰接轴铰接后再由铰接轴(7)铰接在两个大连杆(8)的外端两侧形成一个具有两顶端的可变形和位移的闭合环形铰接式转子，两个大连杆(8)的内端套在缸盖的内平面凸台上，两个小连杆(9)的内端套在曲轴(10)的偏心轴上，处在曲轴(10)同一侧的一个大连杆(8)和一个小连杆(9)的外端用铰接轴(16)铰接，两个大连杆(8)的外顶面为圆弧面，在其上设有密封槽，在密封槽内装有密封条(13)，在活塞板的两侧平面上设有密封槽，在密封槽内装有密封条(11)，在活塞板的铰接处，两个活塞板上的密封条(11)以轴、弧动配合的形式衔接，大连杆(8)外顶面上的密封条(13)与活塞板两侧面上的密封条(11)由一个位于大连杆(8)外端侧面上的插座状的密封条衔接块(12)衔接。
7.根据权利要求6所述的发动机，其特征在于自动扫气予燃气器(31)为圆筒状，其右端面装有喷油嘴(6)，在自动扫气予燃气器(31)内装有能自由滑动的自动扫气阀(25)，自动扫气阀(25)将自动扫气予燃器(31)分为两个腔室，即予燃室(24)和混合室(26)，自动扫气阀(25)为一碟阀式的单向导气阀。
8.根据权利要求7所述的发动机，其特征在于位于两个大连杆(8)外顶面上的密封条(13)为2-4个，密封条(13)的横截面呈梯形，密封条(13)的外圆端呈圆弧面，在密封条(13)所处的密封槽内设有波状弹簧片。
9.根据权利要求8所述的发动机，其特征在于活塞板(3)两侧面上的密封条(11)为圆弧条形，其横截面呈“凹”字形，在密封条(11)所处的密封槽内设有弹簧。
10.根据权利要求9所述的发动机，其特征在于在缸筒(1)的筒壁上设有缸筒水套(2)；在气缸隔板(28)上设有隔板水套(29)。
全文摘要
本发明涉及一种铰接活塞转子发动机。它由缸筒、缸盖、铰接活塞转子、曲轴组成。铰接活塞转子由四块活塞板、两个大连杆和两个小连杆组成,四块活塞板两两分别由铰接轴铰接后再由铰接轴铰接在两个大连杆的外端面侧形成一个具有两顶端的可变形和位移的闭合环形铰接式转子,两个大、小连杆的内端分别套在缸盖的内平面凸台上和曲轴的偏心轴上,处在曲轴同一侧的大、小连杆的外端用铰接轴铰接。本发明的优点是结构简单、体积小、功率大,较好地解决了密封和润滑问题,使用寿命长。
文档编号F02B53/00GK1208812SQ9711722
公开日1999年2月24日 申请日期1997年8月19日 优先权日1997年8月19日
发明者张呈林 申请人:张呈林