具有变速从动活塞的旋转式发动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种旋转式发动机，具体地说，本发明是具有变速从动活塞的旋转式发动机。
【背景技术】
[0002]我们用的发动机大多数是往复式发动机，活塞在汽缸里做上下直线运动，当活塞向下运动时，把空气和燃料吸进汽缸里;然后活塞向上运动，压缩空气使空气达到高温度，火花塞点火，使汽缸里的燃料和空气燃烧。空气受热后膨胀做功，推动活塞向下运动，通过连杆驱动曲轴旋转。旋转的曲轴驱动汽车向前行驶。从直线运动转换成旋转运动，产生大量的摩擦阻力，因此发动机的效率低，扭矩小，噪音震动都很大。
[0003]市场上有一种技术上比较成熟的旋转式发动机，名叫Wankle发动机。它有一个三角形的转子活塞在8字形汽缸里转动，三角形的转子活塞的三个面与汽缸内壁面形成三个工作室。当转动时，这三个工作室的体积由小变大，然后又由大变小。当工作室的体积由小变大时，气体被吸进工作室里；当工作室的体积由大变小时，气体被压缩;然后气体燃烧膨胀，工作室的体积由小变大，从而做功输出功率。
[0004]尽管Wankle发动机的三角形活塞是旋转的，但它不是同心旋转，而是偏心旋转，因此它的活塞运动转换成扭矩输出效率也不高。它的一个致命缺陷是它的燃烧室是一个狭长形，因此面积过大，热损失也大。因此热效率比往复式发动机更低。
[0005]许多旋转式发动机发明都是类似于Wankle发动机，设计各种形状的活塞与气缸，使旋转活塞时气缸的容积发生变化从而达到气体的压缩与膨胀。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种具有变速从动活塞的旋转式发动机，旋转式发动机的汽缸是圆环形的，活塞在圆环形的汽缸里面作旋转运动。本发明的发动机至少有一对活塞:输出动力的活塞-一动力活塞，和受外力驱动的活塞一从动活塞。一般发动机活塞都是输出动力的，本发明的动力活塞也是输出动力的，但是从动活塞则是由外力驱动的而不输出动力。动力活塞和从动活塞都在同一个圆环形的汽缸里面作旋转运动。动力活塞一直在匀速转动或者近似匀速转动，而从动活塞在外力的驱动下转动速度是变化的:在转动一周行程里，从动活塞在一段时间加速至比动力活塞更快的速度，一段时间减速至比动力活塞更慢的速度，甚至停顿。因此两个活塞之间的距离有时候很近，有时候很远。当两个活塞之间的距离很近时，它们之间的汽缸容积变小，气体被压缩；当两个活塞之间的距离很远时，它们之间的汽缸容积变大，气体在膨胀或者被吸进，从而可以完成发动机的吸气、压缩、燃烧、膨胀作功的过程。
[0007]为了实现以上发明目的，本发明采用的技术解决方案中的一个实施方式里，一个圆环形的汽缸里面有一对动力活塞(power-output piston)和一对从动活塞(drivenpiston)。动力活塞固定在动力圆盘周边，两个动力活塞相隔180度，圆盘中心有动力输出轴。从动活塞也固定在从动圆盘周边，两个从动活塞相隔180度。动力圆盘转动的轴线以及从动圆盘转动的轴线，与环形汽缸中心轴线重合。由于是同一轴心线，绕着中心轴线转动的活塞不会与汽缸壁面碰触，因此转动的活塞不会与汽缸壁面产生摩擦阻力。这个实施案例里，从动圆盘中央有轴套，套在动力圆盘的动力输出轴上，轴套上有齿轮，动力圆盘的动力输出轴上有驱动齿轮，这个驱动齿轮是分段齿轮，即部分圆周上有齿轮，部分圆周上没有齿轮。在这个实施案例里，第一个1/4圆周上有齿，下一个1/4圆周没有齿，接着的1/4有齿，最后的1/4没有齿。分段齿轮啮合一个齿轮系，齿轮系把转速提高一倍后再去驱动从动圆盘上的齿轮，从而驱动从动圆盘达到2倍于动力圆盘的转速，因此从动活塞的运动速度也达到驱动活塞的两倍。由于分段齿轮只有相隔的两个1/4圆周上有齿，另外相隔的两个1/4圆周上没有齿。当分段齿轮有齿的1/4圆周与齿轮系啮合时，从动活塞以2倍于驱动活塞的速度运动;而当分段齿轮没有齿的半个圆周转到齿轮系位置时，由于无法驱动齿轮系，从动活塞则停止下来。因此，动力活塞以匀速或者近似匀速沿着环形汽缸转动，而从动活塞在外力的驱动下以变化速度在环形汽缸里运动，在这个实施案例里，从动活塞在外力的驱动下，一会儿以2倍于动力活塞的速度运动，一会儿则停止下来。
[0008]根据上面的描述，动力输出轴上的分段齿轮驱动从动圆盘，可以实现发动机的吸气，压缩，燃烧，膨胀作功和排气。
[0009]汽缸壁面上有排气口和进气口。
[00?0]当动力活塞勾速转动到进气口位置时，从动活塞处在静止状态。因此，动力活塞与从动活塞之间的距离在增加，新鲜空气通过进气口被吸进汽缸里。当进气过程结束后，开始驱动从动活塞，从动活塞以更快的速度转动，逐渐追上动力活塞，动力活塞与从动活塞之间的距离变小，从而把汽缸里的空气压缩。在压缩过程快结束时，火花塞点燃汽缸里面的燃料，气体燃烧膨胀，这个时候，从动活塞处在停止点，膨胀的气体推动动力活塞转动，带动输出轴转动从而输出动力。当动力活塞继续转动到达排气口位置时，又开始驱动从动活塞，从动活塞以更快的速度转动，逐渐追上驱动活塞。因此，动力活塞与从动活塞之间的距离变小，把汽缸里的废气通过排气口排出。
[0011 ]当排气过程结束后，从动活塞又处在停止位置，吸气行程又开始。周而复始，发动机一直在旋转工作。
[0012]所述驱动齿轮还可以是驱动槽轮机构和齿轮变速器，从而驱动从动活塞。
[0013]优选的，从动活塞尾部有弹簧，或者动力活塞前面有弹簧。
[0014]优选的，活塞上面有环形活塞环。
[0015]优选的，在活塞与汽缸之间设置密封环，在圆盘与汽缸之间设置密封环，密封环是圆形或者椭圆形。
[0016]优选的，从动活塞由液压伺服系统或者伺服马达驱动和控制，从动活塞的截面积是圆形或者椭圆形，或者从动活塞上带有凹槽。
[0017]本发明的优点是扭矩输出效率高，作功范围大，发动机的热效率高，摩擦阻力少，而且没有复杂的进排气阀机构。
【附图说明】
[0018]图1是动力活塞与动力圆盘的主视图。
[0019]图2是动力活塞与动力圆盘的剖视图。
[°02°]图3是动力活塞与动力圆盘的立体示意图。
[0021]图4是从动活塞与从动圆盘的主视图。
[0022]图5是从动活塞与从动圆盘的剖视图。
[0023]图6是从动活塞与从动圆盘的立体示意图。
[0024]图7是动力圆盘与从动圆盘叠合在一起，动力圆盘的动力输出轴穿入从动圆盘中心的轴套。
[0025]图8是圆环形汽缸的剖视图。
[0026]图9是本实施例的旋转式发动机的装配图。
[0027]图10是分段驱动齿轮示意图。
[0028]图11是第一个实施案例的工作原理图，这时工作室处在进气刚刚开始阶段。
[0029]图12是工作室处在进气中段位置。
[0030]图13是工作室处在进气尾段位置。
[0031]图14是工作室对新鲜空气或者空气和燃料的混合燃气进行压缩阶段。
[0032]图15是工作室处在压缩最后阶段并开始点火燃烧。
[0033]图16是工作室内的燃料与空气燃烧并膨胀做功阶段。
[0034]图17是工作室内的废气刚刚开始从排气口出去。
[0035]图18是工作室处在排气中段位置。
[0036]图19是工作室处在进气刚刚开始阶段。
[0037]图20是第二个实施案例采用的槽轮机构示意图，这里为了清楚看到驱动齿轮与拨盘齿轮之间的关系，把拨盘视作透明。
[0038]图21是槽轮机构正面视图，这里拨盘不是透明的。
[0039]图22是第二个实施案例的工作原理图，这时工