叶片型内燃机的制作方法

专利名称：叶片型内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种取代往复式发动机的旋转式内燃机，特别是使
用叶片(vane)的叶片型内燃机。
背景技术：
当前，往复式发动机的构造，是通过活塞在气缸内往复运动， 经由连杆而由曲轴变换为旋转运动。此时，由于进行往复运动，因而 会产生振动。曲轴进行旋转的空间范围和至气缸顶部为止的较大的部 位，—用于进行旋转运动而被占用。在扭矩变动也较大的4冲程发动机 中，曲轴每旋转2周是一次膨胀行程，作为其应对，以进行多气缸化 的方法加以对应。如果成为多气缸，则发动机构造就会变得复杂，会 进一步增加质量。
在往复式发动机、汪克尔旋转式发动机中，均具有进气，压缩，膨 胀*排气的行程。在2冲程发动机中还有上述行程并行进行的情况。 另外，无论哪一种情况，排放气体均会强制地向发动机的室外排出。 作为不完全燃烧气体的一氧化碳(CO)、碳化氢(HC)及附着在发 动机壁上的润滑油燃烧后的HC等也同时被排出。由于是活塞或转子 与气缸或壳体的壁面紧密接触而进行滑动的构造，因此从壁部刮下而 聚集的HC的排出是无法避免的致命的缺陷。对于排放气体净化，是 通过在发动机室外由催化剂等进行后续处理而进行的。如果要进行完 全燃烧，则可以考虑燃烧室内的过流，缸内燃料喷射*可变进气*可 变动阀机构等各种方法，但如果要在高温下进行完全燃烧而去除HC、 CO，则氮氧化物(NOx)会增加。
由于往复式发动机构造复杂，因此为了得到直接旋转运动而考 虑所谓旋转式发动机。其中认为在实用化方面技术难度最高的是叶片 型内燃机。
5作为当前提出的叶片型内燃机，存在由专利文献1得知的内燃 机。该装置通过在作为泵而普遍使用的叶片旋转式容积变化装置中， 引进高速化旋转技术，从而可以作为内燃机使用。即，在转子上设置 多个叶片，在叶片上设置在引导槽内出入的引导体，并在壳体内设置 引导引导体的圆形导向器。引导体可滑动接触地配置在壳体的内周 面，圆形导向器形成为与壳体的内周面呈同心圆状。另一方面，在可 转动地配置于壳体内的转子的近止点附近设置常时燃烧室，并在持续 燃烧室内，将点火装置突出至壳体的外侧而设置。由此，可以实现叶 片旋转式容积变化装置的高速旋转。
专利文献l:特开平10-68301号公报

发明内容
但是，当前提出的叶片型内燃机存在构造复杂，并且存在与承 受爆炸的冲击压力的叶片强度相关的问题，因此实用化存在困难。在 上述专利文献1的叶片型内燃机中，并没有对提高叶片的强度进行特 别提示，而是进一步降低强度的构造。并且，由于设置引导体或圆形 导向器而使构造变得复杂，因此在实用化方面存在困难。另外，虽然 对往复式发动机一直进行改进，但由于目前还没有可以进行较大改进 的部分，因此希望能够实现扭矩变动小、构造简单、且轻质量的叶片 型内燃机。
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种叶 片型内燃机，可以提高叶片的强度，同时扭矩变动小、构造简单且轻 质量地构成，进一步应对排放气体的净化。
艮P，在本发明中，叶片型内燃机具有壳体，其具有正圆形的 内周面；转子，其内置于所述壳体内，同时可在相对于所述内周面的 中心位置偏心的位置处进行转动；中空部，其配置于所述壳体和所述 转子之间；以及叶片，其沿所述转子的半径方向在所述中空部内出入， 其特征在于，所述叶片分别配置在所述转子的沿圆周方向被分割为5 个的位置上，同时所述叶片的前端可滑动接触地配置在所述壳体的内 周面上，所述中空部构成为，由所述叶片分割为5个室，所述转子每旋转2周形成一个循环，同时被分割为5个的各个室在所述一个循环 内，分别按顺序地重复爆炸、膨胀、排气、进气、压縮、增压、扫气、 进气、压縮行程。
根据本发明，因为构成为由5个叶片将壳体内分割为5个室， 利用转子的2次旋转，按顺序地反复爆炸、膨胀、排气、进气、压縮、 增压、扫气、进气、压縮行程，所以可以由一个转子发挥与4冲程往 复式5气缸发动机同样的功能，可以构成扭矩变动小、小型且轻质量 的内燃机。并且，由于壳体的内周面形成为正圆形，因此与异形的壳 体内周面相比，可以降低叶片上承受的负载，可以减小叶片的厚度， 对于其材质也不必以强度为主进行考虑，使选择面扩大。并且壳体的 内周面是正圆形，可以使加工容易并以廉价的费用制作内燃机，因此 可以提供实用的内燃机。
另外，本发明的特征在于，喷射燃料的燃料喷射嘴配置为，使 得向所述转子旋转的反方向喷射燃料。
由此，由于从燃料喷射嘴喷射出的燃料，向进行旋转的转子的 后方喷射，因此在进行燃料喷射的行程的室内，可以从后方由旋转的 叶片集中并压縮点火性良好的浓混合气，在此基础上进行爆炸。因此， 整个室的空燃比可以设定为稀薄，可以改善燃料消耗率并通过完全燃 烧而净化排放气体。
并且，本发明的特征在于，在所述壳体上形成与大气侧连通的 进气口和排气口，在所述转子上，与被分割为5个的各个室对应而分 别形成凹部，在通过所述转子的旋转而某一个室的凹部与所述进气口 或所述排气口中的某一个对齐时，形成进气开口部或排气开口部。
另外，本发明的特征在于，所述排气行程从所述排气开口部排 出爆炸行程后的高压燃烧气体，所述扫气行程从所述排气开口部排放 出低压空气。
因此，在该内燃机中，使爆炸产生的高压燃烧气体在排气行程 中进行排气，在进气行程中吸入大气，同时导入在增压行程中吸入并 压縮的空气。在排气行程中，由于残留气体作为内部EGR发挥效果 而使燃烧温度降低，因此可以抑制排放气体中的NOx。并且，在扫气
7行程中，可以将被压縮的空气吹入排气口而与排放气体进行混合。此 时，由于使排放气体中残留的未燃烧物完全燃烧，因此可以进一步净 化排放气体。此时，如果在壳体的侧面形成排气口，则附着在室的侧 面的HC等不完全燃烧物，会由于转子凹部与排气口的接触宽度较小
而使刮下的范围微小，因此可以削减从排气口向大气放出的HC等的排出。
本发明的特征在于，在进行所述增压行程的一个室和进行所述 进气行程的一个室之间，形成增压气体通路。
另外，在进行所述增压行程的一个室和所述增压气体通路之间， 可切换地配置阀室，该阀室不使高压燃烧气体流入而使低压空气流 入。
因此，.在使爆炸后的高燃烧气体膨胀时，虽然在膨胀行程中相 对配置增压气体通路，但燃烧气体可以通过由阀室的阀门进行闭塞而 防止向增压气体通路流入。由此，在进气行程中，可以使燃烧气体不 流入而使被压縮的空气流入。
另外，本发明的特征在于，所述叶片利用叶片推压弹簧可滑动 接触地配置在所述壳体的内周面上，同时在其与所述壳体之间的滑动 面、及其与所述转子之间的滑动面上，形成防漏气用密封单元。
并且，本发明的特征在于，所述凹部形成为，在旋转方向侧承 受较大的表面压力。
因此，在爆炸行程中，由于由爆炸引起的室内压力，由位于比 火花塞的位置的更下游侧的凹部的较宽表面压力部承受，因此可以使 转子可靠地向旋转方向旋转，可以容易地对转子的旋转轴施加动力。
另外，本发明的特征在于，所述火花塞的点火定时，是在向所 述爆炸行程转换后的某一个室内，在所述凹部与所述火花塞的位置相 比位于下游侧的时刻进行。


图1是表示本发明的一个实施方式的发动机的构造的剖面图。
图2是表示图1中的发动机的壳体和转子的分解斜视图。
8图3是表示图2中的转子和叶片的分解斜视图。
图4是表示图3中的一个实施方式的叶片的斜视图。
图5是表示图3中的一个实施方式的叶片的分解斜视图。
图6是表示图4中的叶片密封的斜视图。
图7是表示在图4中的叶片上安装的密封部件的安装图的侧视图。
图8是表示图1的发动机中的转子第1周旋转的前半部位的定 时移动图。
图9是表示图1的发动机中的转子第1周旋转的后半部位的定 时移动图。
图IO是表示图1的发动机中的转子第2周旋转的前半部位的定 时移动图。
图11是表示图1的发动机中的转子第2周旋转的后半部位的定 时移动图。
图12是容易理解地表现出图8 11中的定时移动图的表。 图13是表示根据图1中的阀门的移动而使阀室开放的状态的剖 面图。
图H是表示根据图1中的阀门的移动而使阀室闭塞的状态的剖 面图。
标号的说明 1发动机 3壳体
31壳体主体部 31a内周面 32侧壳体部 5转子 51叶片槽 53凹部 7叶片
970叶片主体
71基体部 72叶片槽滑动部 73叶片密封 74密封部件 9叶片推压弹簧 10燃料喷射嘴
11增压气体通路用阀(阀门)
12火花塞
13弹簧部件
15阀门入口
16增压气体通路入口
17增压气体通路
18进气口
19排气口
20气体导入路
21进气开口部
22排气开口部
具体实施例方式
下面，根据

本发明的叶片型内燃机的一个实施方式。 本发明的叶片型内燃机(以下，简称"发动机")，通过在进行旋转 的转子上安装5个叶片，构成为每旋转2周进行一次循环，从而可以 防止叶片的气体泄漏并提高强度，同时可以净化排放气体。
实施方式的发动机1如图1 3所示，具有壳体3，其具有壳 体主体部31和侧壳体部32、 32;转子5，其可以在壳体主体部31 内旋转；以及叶片7，其安装在转子5上。
壳体主体部31，在内部形成有正圆形的内周面31a，在外周面 形成有两处厚壁(第1厚壁31b、第2厚壁31c)和一处凸台部31d。 侧壳体部32、 32形成为圆板状，以从侧面闭塞转子5的方式安装在壳体主体部31上。另外，在各个侧壳体部32、 32上形成有支撑后述转子5的旋转轴14的支承孔32a、 32a、和成为后述进气口18、 18、排气口 19、 19的圆弧槽。
转子5形成具有与壳体主体部31的宽度大致相同宽度的圆柱状，同时配置为，在相对于壳体主体部31的内周面31a的中心位置偏心的位置处具有旋转中心，在壳体主体部31和转子5之间形成空间部6。在转子5上，在整个宽度方向上形成有在旋转方向上被5等分的叶片槽51 (51a、 51b、 51c、 51d、 51e)。在各个叶片槽51内插入叶片7，同时在各个叶片槽51的中央部，形成收容叶片推压弹簧9的孔52。另外，在转子5的外周面上，在被5等分的位置上形成有凹部53 (53a、 53b、 53c、 53d、 53e)。该凹部53形成为，在旋转方向上的前方侧具有较大的面积。即，形成为在爆炸行程中承受爆炸压力时，容易在旋转方向上承受压力。并且，在转子5的旋转中心位置配置旋转轴14，其成为动力的输出轴。
叶片7插入在转子5的旋转方向上被5等分而形成的叶片槽51内，将空间部6 (以下，还简称为"室6")分割为5个室(6A、 6B、6C、 6D、 6E)。插入在转子5上被5等分而形成的叶片槽51内的叶片7 (7a、 7b、 7c、 7d、 7e)，利用叶片推压弹簧9 (9a、 9b、 9c、9d、 9e)可滑动地配置于叶片槽51内，同时其前端部利用叶片推压弹簧9的预紧力，可滑动接触地配置于壳体主体部31的内周面31a上。因此，所述转子5的凹部53，形成于每个室6(6A、 6B、 6C、6D、 6E)内，形成各个凹部53A、 53B、 53C、 53D、 53E。
实施方式的叶片7构成为，可以防止在侧壳体部32、 32之间滑动时的气体泄漏、以及在转子5的叶片槽51内滑动时的气体泄漏。
艮卩，如图4 5所示，叶片7通过组装叶片主体70和叶片密封部73而形成为矩形板状。另外，在俯视时与长度方向正交的侧面，形成与转子5的叶片槽51之间的滑动面7m，在俯视时与宽度方向正交的侧面，形成与侧壳体部32之间的滑动面7n，在上表面形成与壳体主体部31的内周面31a之间的滑动面7p。叶片主体70构成为，具有基体部71，其具有基部71a和垂直部71b，从而剖面大致形成
11为倒T字状；以及叶片槽滑动部72、 72，其安装在垂直部71b的两
侧面上。在叶片槽滑动部72、 72安装在基体部71的垂直部71b上的状态下，以使叶片主体70在其两侧面部及上表面部的中央部上可以形成槽的方式，形成基体部71、叶片槽滑动部72。并且在该槽内安装叶片密封部73。
叶片密封部73具有与叶片主体70的基体部71的两侧部相对的横柱部73a、 73a、和与基体部71的上部相对的上柱部73b，从而形成为门形状。各个横柱部73a下部的脚部73c、 73c相对于横柱部73a的上部形成为宽幅状，同时如图6所示，为了与基体部71的下表面卡止，形成为向内侧弯曲的L字状。并且，横柱部73a的上部及上柱部73b，形成为从俯视剖面观察(图6A观察)向外侧突出的弯曲状，脚部73c.形成为从正面观察(图6B观察)向外侧突出的弯曲状。
另外，如图7所示，在沿基体部71的基部71b的长度方向上的两表面形成有密封槽71c、 71c，在各个密封槽71c、 71c上安装有弯曲状密封部件74、 74，其向外侧形成为凸状。叶片密封部73及密封.部件74均形成为具有可挠性。
根据该叶片7的结构，在叶片7在壳体3内及转子5内滑动时，由于利用叶片密封部73及密封部件74的可挠性，持续与侧壳体部32及转子5的叶片槽51紧密接触，因此可以防止气体泄漏。
另一方面，在壳体主体部31上配置有燃料喷射嘴IO，其插入第1厚壁31b中；阀室4，其形成于第2厚壁31c内；以及火花塞12，其插入凸台部31d中。喷嘴10、火花塞12、及阔室4配置在与壳体主体部31内的与各个不同的室6相对的位置。
燃料喷射嘴IO配置为，使喷出口 10a朝向构成各室6的后方的叶片7侧喷出。由此，所喷出的燃料积存在后方的叶片7上，同时由进行旋转的叶片7输送，因此在由火花塞7进行点火时，在混合气体浓的状态下点火。因此，室6整体的空燃比可以设定为稀薄，可以改善燃料消耗率，并可以通过完全燃烧而净化排放气体。
火花塞12以点火口 12a朝向壳体主体部31的内周面31a侧的方式配置，同时，进行点火的定时，在转子5进行旋转而构成各室6
12的一对叶片7中的一个(相对于旋转方向配置在后方侧的叶片7)到
达火花塞12附近时进行。即，后述转子5上形成的凹部53到达火花塞12的下游侧时进行点火。
另夕卜，在阀室4内配置有增压(supercharging)气体通路用阀(简称为"阀门")11。该阀门11是对于是否使与后述增压气体通路相对的某一个室6内的空气或气体流入而进行开闭的，其在阀室4内，由弹簧部件13预紧而可移动地配置。
另外，在第2厚壁31c的内周面侧，形成有将阀室4和空间部6连接的阀门入口 15，同时形成有经由阀室4而与阀门入口 15连接的增压气体通路入口 16。在增压气体通路入口 16上连接有增压气体通路17，该增压气体通路17与形成于侧壳体部32上的进气口 18连接。
进气口 18形成为从侧壳体部32与外部连通，从而可以吸入大气。另外，在转子5的旋转方向上的进气口 18的上游侧形成有排气口 19，其从侧壳体部32与外部连通。
并且，在形成于第2厚壁31c上的阀室4附近，形成有气体导入路20，其与阀门入口 15相邻，将空间部6和阀室4连接。如果通过使气体导入路20与阀室4连接而将相对的室6内的高压气体(由爆炸产生的燃烧气体)导入，则燃烧气体的压力使阀门11克服弹簧部件13的预紧力而向弹簧部件13侧移动，闭塞阀门入口 15及增压气体通路入口 16。
进气口 18和排气口 19沿在转子5上形成的各室6的凹部53的旋转前进方向而形成，如果凹部53与进气口 18对齐，则某一个凹部53与增压气体通路17连接而成为增压气体的进气开口部21，如果凹部53与排气口 19对齐，则某一个凹部53成为向外部放出排放气体的排气开口部22。在实施方式中，排气口 19相对于转子5的旋转方向，配置在进气口 18的上游侧。即，配置为在转子5的凹部53经过排气口 19之后朝向进气口 18。排气开口部22在排出爆炸行程中产生的高压燃烧气体时，形成排气开口部22的室6表示排气行程，在燃烧气体已排出的旋转1周后的室内的空气时，形成排气开口部22的室6表示扫气行程。此外，由于通过将排气口 19形成于侧壳体部32上，使附着在
室6的侧面上的HC等不完全燃烧物被刮下的量很少，因此可以削减从排气口 19向大气放出的HC等的排出。
在如上述构成的实施方式的发动机1中，如图1所示，在由叶片7划分而成的各个室6中，通过转子5的旋转而进行各个行程。这种情况下，在各个室6中，转子5每旋转2周引起一次爆炸，在此期间，进行膨胀*排气*进气*压縮*增压，扫气*进气'压縮这各个行程。
例如，在图1中，叶片7a和叶片7e之间形成的室6A中，由叶片推压弹簧9a、 9e向转子5的外侧压出的叶片7a和叶片7e的突出量变少，室容积縮小。在室6A进行爆炸行程的情况下，室6A中，处于前一个行程中所填充的混合气体被压縮的状态。并且由于在该位置配置有火花塞.12，所以通过转子5每旋转2周时火花塞12进行一次点火而引起爆炸。此外，在图1中，爆炸是在转子5从图1的状态开始进行旋转而在凹部53a移动至超过火花塞12的位置、即到达火花塞12的下游侧的位置的定时进行的。由火花塞12的点火引起的爆炸，通过推压在室6A内形成的凹部53a的一个面(旋转方向的前面部)而使转子5与叶片7e—起旋转。
同样地，在叶片7d和叶片7e之间形成的室6E中，由于叶片7d的突出量与叶片7e的突出量相比稍微增加，因此室容积比室6A大，被压縮的燃烧气体开始膨胀。在该位置，气体导入路20及阀门入口15相对地形成。这种情况下，根据室6E内是充满高压气体还是填充低压空气，阀室4内的阀门11的位置不同。例如，如果在室6E内填充有爆炸后的燃烧气体，则高压燃烧气体会在流入阔室4内后，克服弹簧部件13的预紧力而将阀门11向弹簧部件13侧推压。其结果，阀门ll移动而闭塞阀门入口 15和增压气体通路入口 16，仅在该定时下，气体不会流入增压气体通路17。这种情况下，室6E内表示膨胀行程。另外，如果室6E内填充有低压空气，则阀门11利用弹簧部件13的预紧力而向阀室4的前端移动，室6E内的低压空气从阀门入口 15流入阀室4内，并经过增压气体通路17而导入室6C中。这种情况下，室6E内表示增压行程。在图1的情况下，由于在室6E内没有填充高压燃烧气体而是填充了低压空气，因此阀门ll开放阀
门入口 15和增压气体通路入口 16。室6E表示增压行程。
同样地，在叶片7c和叶片7d之间形成的室6D中，由于叶片7c和叶片7d的突出量进一步增加，因而室容积进一步变大。由于在该位置形成有排气口 19，因此通过使转子5上形成的凹部53d与排气口 19对齐而形成排气开口部22。该排气开口部22存在以下两种情况，即，在排气行程中对由爆炸产生的高压燃烧气体进行排气的情况、和在扫气行程中对低压空气进行排气的情况。
图1的情况下，室6D表示排气行程。另外，在扫气行程的情况下，被净化的空气从排气开口部22经由排气口 19而向大气放出。此时，排放气体中微量残留的未燃烧物利用新鲜空气而被燃烧，在被净化的状态.下向大气放出。
同样地，在叶片7b和叶片7c之间形成的室6C，叶片7b和叶片7c的突出量与室6D中的叶片7c和叶片7d大致相同，但表示比室6D更大的室容积。由于在该位置形成有进气口 18，因此通过使转子5上形成的凹部53c与进气口 18对齐而形成进气开口部21，经由进气口 18吸入大气中的空气，同时使经过增压气体通路17的低压空气进气。
同样地，在叶片7a和叶片7b之间形成的室6B，由于叶片7a的突出量与室6C中的叶片7b相比减少，因此室容积比室6C小，从而使填充的空气开始压縮。在该位置配置有燃料喷射嘴10，在每旋转2周而一次的规定的定时，喷射燃料而填充在室6B内。
上述内容表示了发动机1的结构，下面，基于图8 11及图12，对于在转子5进行旋转而各室6移动的定时各个室6的状态进行说明。
通过转子5向箭头方向旋转，各室(6A、 6B、 6C、 6D、 6E)分别按顺序地进行移动，因此如图8 9 (或图10 11)所示，对转子5的一周旋转进行10等分，观察每隔36度的各个室(6A、 6B、 6C、6D、 6E)的推移。在以下的说明中，由于各个室(6A、 6B、 6C、 6D、
156E)在行程转换错开的状态下是同样的推移，因此以室6A为中心进 行说明。
在图8 (1)中，室6A的室容积接近最小，通过在前一个行程 中喷射燃料而填充混合气体。此外，图13中示出了图8 (1)的状态 的放大图。并且，在该室6A中，由于在混合气体被压縮的状态下， 转子5每旋转2周而火花塞12进行一次点火，因此引起爆炸而产生 高压燃烧气体并产生动力。该动力使旋转轴14旋转，并将该旋转传 递至其它部位。
在该定时，构成室6A的一个叶片7e还没有经过阀门入口 15， 在阀室4内使室6E内的被压縮的低压空气从阀门入口 15流入。因 此，由于利用弹簧部件13的预紧力而闽门11到达阀室4的前端部， 所以阀门入口 1.5和增压气体通路17被开放。因此，室6E内的空气 经过增压气体通路17而流入室6C内。室6E处于增压行程，室6C 通过凹部53c与进气口 18对齐而形成进气开口部21，处于进气行程。
此外，室6B中，表示压縮低压空气的压縮行程的中间，室6D 处于排气行程。在该室6D中，从爆炸行程幵始还没有经过一周旋转， 室6D内填充有高压燃烧气体。另一方面，在室6D中转子5的凹部 53d与排气口 19对齐而形成排气开口部22。室6D内的燃烧气体因 高压而从排气开口部22经过排气口 19积极地向外部排出。
在图8 (2)中转子5旋转36度，结束爆炸行程的室6A转换至 膨胀行程。在该室6A中，由于与爆炸行程中的室6A相比室容积变 大，因此叶片7a、 7e被叶片推压弹簧9a、 9e推压，被压縮的燃烧气 体膨胀。另一方面，由于气体导入路20与室6A相对配置，因此被 压縮的燃烧气体从气体导入路20流入阀室4。导入阀室4的燃烧气 体，使增压气体通路用阀11抵抗弹簧部件13的预紧力而向弹簧部件 13侧移动。其结果，阀门11闭塞阀门入口 15、增压气体通路入口 16，被燃烧的燃烧气体不会导入室6D中。但是，由于在增压气体通 路17内空气存在残余压力，同时由于室6D内的转子5的凹部53d 与在室6D中配置的进气口 18对齐而形成进气开口部21，因此室6D 会吸入增压气体通路17内的空气。因此室6D处于进气行程。室6B位于室容积接近最小的位置，由于火花塞12没有进行点 火，因此处于压縮行程。由于该室6B内填充有进气行程中吸入的低 压空气，因而处于被压縮状态。另外，在室6E中由于填充有进气行 程中吸入的低压空气，因此室6E内处于被净化的状态。另一方面， 由于转子5的凹部53e位于与排气口 19对齐的位置，因此形成排气 开口部22,由此室6E内的低压空气从排气口 19向大气放出。由于 该被放出的空气使排气中少量残留的未燃烧物进行完全燃烧，因此可 以净化排放气体。因此，室6E表示扫气行程。室6C通过从燃料喷 射嘴10喷射燃料，在进气行程中进气而与低压空气混合，从而处于 填充有混合气体的状态。因此，室6C中表示压縮混合气体的压縮行 程的开始。
在图8(3)中，转子5进一步旋转36度，室6A继续膨胀行程。 此时，构成室6A的一个叶片7a位于即将到达阀门入口 15的位置， 在前一个行程与阀室4连通的室6A内的高压燃烧气体保持连通。因 此，由于阀门11保持由燃烧气体推压的状态而闭塞阀门入口 15和增 压气体通路入口 16的状态，所以室6A的气体不会流入增压气体通 路17内。
在该定时中，虽然室6B位于火花塞12所配置的位置，但由于 火花塞12没有进行点火，因此室6B内的气体处于压縮行程。因此， 净化后的空气在室6B内处于被压縮的状态。另外，室6C处于混合 气体的压縮行程，室6C内的压力升高。室6D由于转子5的凹部53d 与进气口 18对齐而使凹部53d形成进气开口部21，所以通过吸入增 压气体通路17内的残余压力而表示处于进气行程的状态。另外，室 6E由于转子5的凹部53e与排气口 19对齐而形成排气开口部22， 因此净化后的空气被排出，表示处于扫气行程的状态。
在图8 (4)中，转子5进一步旋转36度，室6A向排气行程转 换。在该位置，室6A中，叶片7a、 7e被叶片弹簧9a、 9e推压而突 出，室容积变大。因此，被压縮的高压燃烧气体膨胀。此时，由于转 子5的凹部53a与排气口 19对齐而形成有排气开口部22，所以室6A 内的燃烧气体因高压而从排气开口部22经过排气口 19积极地向外部
17排出。
另一方面，室6B转换至与阀室4相对的位置。由于净化后的低
压空气在室6B内被压縮，因此在阀室4内弹簧部件13的预紧力会 克服低压空气的压力而使阀门11移动至阀室4的前端。因此，阀门 入口 15和增压气体通路入口 16被连接，室6B内被压縮的空气流入 增压气体通路17并导入室6E中。由此，室6B构成增压行程，室6E 构成进气行程。另外，在室6C中，通过转子5的旋转而移动至火花 塞12所存在的位置，但是在该位置，由于转子5的凹部53c没有超 过火花塞12而是位于火花塞12的上游侧，因此火花塞12不处在点 火的定时。因此，混合气体进一步被压縮而继续压縮行程。室6D从 进气行程向压縮行程转换。
在图8(5).中，转子5进一步旋转36度，由于在室6A中转子 5的凹部53a接着图8 (4)而位于排气口 19上，因此室6A内的燃 烧气体向外部排出。因此，室6A继续保持排气行程。在该定时，由 于室6C的转子5的凹部53c到达火花塞12的下游侧，因此火花塞 12点火而发生爆炸。即，室6C成为爆炸行程，室内充满高压燃烧气 体。另一方面，由于阀室4继续位于与室6B相对的位置，低压空气 流入增压气体通路17内，所以室6B继续处于增压行程，室6E继续 处于进气行程。
在图9 (6)中，室6A转换至进气行程。由于在前一个行程中 排出高压燃烧气体，因此在室6A内残留有没有完全排出的燃烧气体。 在该状态下，由于转子5的凹部53a与进气口 18对齐，因此凹部53a 形成进气开口部21。由于进气口 18与大气连通，同时与增压气体通 路17连接，因此从进气开口部21导入来自进气口 18的大气，同时 使增压气体通路17内残留的空气由残余压力导入室6A内。
此时，在阀室4中，室6C位于与阀门入口 15相对的位置，室 6C内的高压燃烧气体从气体导入路20流入阀室4内。由于阀门11 由高压燃烧气体进行移动而闭塞阀门入口 15和增压气体通路入口 16，因此高压燃烧气体不会导入室6A内。因此室6C处于使燃烧气 体膨胀的膨胀行程。
18另外，在室6B中，由于填充有低压空气，转子5的凹部53b与 排气口19对齐，因此是低压空气向大气放出、同时使未燃烧物进行 燃烧的扫气行程。室6D处于压縮行程，在室6E中从燃料喷射嘴10 喷射燃料，混合气体将室6E内充满，同时开始压縮室6E内而压縮 行程开始。
在图9 (7)中，室6A位于凹部53a继续与进气口 18对齐的位 置，继续进行从大气吸入空气的进气行程。在阀室4中，因为继续前 一个行程而阀门11闭塞阀门入口 15和增压气体通路入口 16，所以 燃烧气体不会从与阀室4相对的室6C导入室6A，室6C继续处于膨 胀行程。在该定时，室6B继续保持扫气行程，室6D是压縮低压空 气的压縮行程，室6E是压縮混合气体的压縮行程。
在图9 (8)中，室6A转换至压縮行程。在室6A中填充有从大 气侧吸入的_空气及从增压气体通路17吸入的低压空气，处于这些空 气被压縮的状态。在该位置，虽然是与燃料喷射嘴IO相对的位置， 但由于还没有结束第一周旋转，因此燃料不会从燃料喷射嘴IO喷出。
另外，室6D移动至与阀室4相对的位置。如果随着室6D中被 压縮的低压空气膨胀，低压空气流入阀室4内，则阀门ll利用弹簧 部件13而移动至阀室4的前端，阀门入口 15和增压气体通路入口 16开放。由此，室6D内的低压空气经过增压气体通路17，从凹部 53b与进气口 18对齐而形成进气开口部21的位置，导入室6B内。 因此，室6D处于增压行程，室6B处于进气行程。室6C，由于从凹 部53c与排气口 19对齐而形成排气开口部22的位置排出高压燃烧气 体，因此处于排气行程，在室6E中混合气体被压縮而处于压縮行程。 在室6E的该位置，虽然充满被压縮的混合气体，但由于转子5的凹 部53e没有超过火花塞12的位置而位于火花塞12的上游侧，因此火 花塞12不进行点火。
在图9 (9)中，室6A继续保持使低压空气持续被压縮的压縮 行程。在该定时，在室6E中火花塞12进行点火而成为爆炸行程， 室6E内充满高压燃烧气体。另一方面，在阀室4中，由于阀门11 使阀门入口 15和增压气体通路入口 16开放，因此室6D内的低压空气会流入增压气体通路17。因此室6D处于增压行程，室6B由于吸 入低压空气而处于进气行程。另外，室6C是将高压燃烧气体向大气 排出的排气行程。
在图9 (10)中，成为转子5结束一周旋转的定时。此外，图 14表示其放大图。室6A虽然位于火花塞12进行点火的位置，但由 于在室6A中爆炸是每2周进行一次的，并且新的燃料不喷射而仅是 充满混合气体，所以在该定时中不进行点火。因此，室6A中进一步 保持使低压空气被压縮的压縮行程。
在该定时，由于在前一个行程中经过爆炸行程的室6E内充满高 压燃烧气体而向与阀室4相对的位置转换，因此高压燃烧气体经过气 体导入路20流入阀室4内。室6E表示膨胀行程。在阀室4中，由 于阀门ll利用高压燃烧气体的流入而闭塞阀门入口 15和增压气体通 路入口 16，因此燃烧气体不会流入增压气体通路17内。.因此，转换 至进气行程的室6C中，不会导入高压燃烧气体，而是吸入来自大气 的空气和增压气体通路17内残留的空气。另外，室6D处于扫气行 程，在室6B中进入压縮行程，同时从燃料喷射嘴IO喷射新的燃料。
然后转子5转换至第2周旋转。第2周旋转的定时如图10 11 及12所示，接着第1周旋转的图9 (10)的定时而进行。即，在图 10(1)中室6A处于压縮行程，室6B处于使混合气体被压縮的压縮 行程，室6C是高压燃烧气体排出后的进气行程，室6D是扫气行程， 室6E处于使燃烧气体膨胀的膨胀行程。
在图10 (2)中，室6A表示使低压空气膨胀，同时向增压气体 通路17送气的增压行程，室6B处于压縮混合气体的压縮行程，室 6C处于开始压縮低压空气的压縮行程。另外，室6D处于吸入室6A 的空气的进气行程，室6E处于排出高压燃烧气体的排气行程。
在图10(3)中，室6A表示继续增压行程，室6B使火花塞12 进行点火并转换至爆炸行程。室6C继续压縮行程，室6D继续进气 行程，室6E继续处于排出高压燃烧气体的排气行程。
在图10 (4)中，室6A向扫气行程转换，室6B处于使高压气 体膨胀的膨胀行程，室6C处于压縮低压空气的压縮行程。另外，室6D转换至压縮行程，室6E转换至进气行程。
在图10 (5)中，室6A继续扫气行程，室6B处于使高压气体 膨胀的膨胀行程。另外，室6C继续压縮行程。室6D向填充燃料并 压縮混合气体的压縮行程转换，室6E处于进气行程。
在图11 (6)中，室6A向进气行程转换，室6B处于排出高压 燃烧气体的排气行程，室6C向送出低压空气的增压行程转换。另外， 室6D处于压縮混合气体的压縮行程，室6E向压縮低压空气的压縮 行程转换。'
在图11 (7)中，室6A继续进气行程，室6B继续排气行程。 另外，室6C继续增压行程，室6D向爆炸行程转换。室6E处于压縮 低压空气的压縮行程。
在图11 (8)中，室6A向压縮混合气体的压縮行程移动，.该混 合气体是与从燃烧喷射嘴10喷射的燃料混合而成的，室6B向进气 行程移动。室6C处于扫气行程，室6D处于使高压燃烧气体膨胀的 膨胀行程，室6E处于压縮行程。
在图11 (9)中，室6A处于压縮混合气体的压縮行程，室6B 处于进气行程。室6C处于扫气行程，室6D处于使燃烧气体膨胀的 膨胀行程。另外，室6E处于压缩低压空气的压縮行程。
在图11 (10)中，表示一个循环的最终行程，室6A中充满被 压縮的混合气体而处于即将爆炸的状态。此外，该状态的放大图与图 1相同。在该位置，由于转子5的凹部53a没有超过火花塞12而位 于火花塞12的上游侧，因此火花塞12不进行点火。因此，室6A处 于压縮行程。在室6B中处于开始压縮低压空气的压縮行程，室6C 处于进气行程。另外，在室6D中，处于使高压燃烧气体向大气排出 的排气行程，在室6E中处于将低压空气向处于进气行程的室6C送 出的增压行程。
如上所述，在实施方式的发动机1中，在经过了爆炸行程的某 一个室6中充满高压燃烧气体，在排气行程中，在转子5的凹部53 与排气口 19对齐时形成排气开口部22，使该高压燃烧气体从排气口 19向大气排出。然后，在进气行程中，在凹部53与进气口 18对齐
21时吸入来自大气及增压气体通路17的低压空气。由转子5的旋转而
使定时前进，在凹部53与排气口 19对齐时，作为扫气行程，该低压 空气使未燃烧物一边进行完全燃烧， 一边从所形成的排气开口部22 向外部放出。
另一方面，在阀室4中，如图14所示，如果高压燃烧气体经由 气体导入路20流入，则使阀门11移动而闭塞阀门入口 15及增压气 体通路入口 16，使燃烧气体不会导入增压气体通路17，如图13所示， 如果低压空气流入，则使阀门ll移动，开放阀门入口 15及增压气体 通路入口 16。因此，由于空气及可以忽视的微量气体从进气通路17 经由进气口 18被导入已经将高压燃烧气体向大气排出的某一个室6 中，所以在被导入了空气的某一个室6中，室6内被净化。
另外，室6A中的爆炸的定时，是转子5的第3周旋转开始定时， 然后重复之前的顺序。即，对于某一个室6而言，转子5每旋转2 周进行一次爆炸，从整体上说，由于室6被划分为5个室，因此转子 5每旋转2周，合计会发生5次爆炸。
如上所述，根据实施方式的发动机l，构成为由5个叶片7将壳 体3内分割为5个室，转子5每旋转2周，按顺序反复一个循环，即 爆炸、膨胀、排气、进气、压縮、增压、扫气、进气、压縮行程。因 此可以利用一个转子，发挥与4冲程往复式5气缸发动机同样的减小 扭矩变动的功能，可以构成小型且轻质量的发动机1。并且，因为没 有活塞、曲轴、连杆，所以也没有大质量移动引起的振动。这种情况 下，由于燃料喷射嘴10和火花塞12的位置，分别朝向其他的室6 配置，从燃料喷射嘴10向规定的室6中的后方的叶片7喷出燃料， 因此在后方的叶片7附近会聚集点火性良好的浓混合气，进而进行压 縮而由火花塞12对浓混合气部分进行点火而使其爆炸。因此室6整 体的空燃比可以设定为较稀薄，可以改善燃料消耗率，并由完全燃烧 而净化排放气体。
另外，通过将壳体主体部31的内周面31a形成为正圆形，在叶 片7与内周面3a滑动接触时，可以减小叶片7上承受的负载，可以 提高叶片的强度。并且因为加工也容易，且可以以廉价的费用制作内
22燃机，所以可以提供实用的内燃机。
另外，在实施方式的发动机1中，通过使转子5的凹部53与进
气口 18或排气口 19对齐，可以形成进气开口部21或排气开口部22。 由于该进气口 18和排气口 19与大气连通，所以由爆炸产生的高压燃 烧气体会在排气行程中从排气口 19向大气排出，低压空气会在扫气 行程中从排气口 19向大气放出。此时，由于排放气体中残留的未燃 烧物进行完全燃烧，所以可以进一步净化排放气体。另外，由于在进 气行程中吸入大气，同时导入增压行程中吸入并压縮的空气，所以室 内可以形成被净化的状态。并且通过使该排气口 19形成于侧壳体部 32上，由于排放气体从排气口 19排出时，与凹部53连接的排气口 19的壳体半径方向宽度较小，所以仅有微量附着在室6的侧壁部的 润滑油的不完全燃烧的H C被刮下而排出。 .、
并且，布爆炸后使高燃烧气体膨胀时，虽然在膨胀行程中与增 压气体通路17相对，但燃烧气体可以通过由阀室4的阀门11进行闭 塞而防止向增压气体通路17导入。由此，在进气行程中，可以不导 入燃烧气体，而是导入净化的空气。
另外，在转子5上形成的凹部53形成为，在旋转的方向具有较 大的表面压力，并且由于爆炸行程中火花塞12进行点火的定时，是 在凹部53到达比火花塞12的位置的更下游侧的时刻进行，因此在爆 炸行程中爆炸的负载会施加在转子5的旋转方向上，从而可以使转子 5可靠且顺利地进行旋转。
并且，由于叶片7利用可挠性密封部件与壳体3及转子5等滑 动面进行接触，因此总是可以形成紧密接触状态，可以防止气体泄漏。
此外，本发明的叶片型内燃机不限定于上述实施方式。例如， 也可以将燃料喷射嘴和火花塞的位置设置为朝向相同的室内。
权利要求
1. 一种叶片型内燃机，其具有壳体，其具有正圆形的内周面；转子，其内置于所述壳体内，同时可在相对于所述内周面的中心位置偏心的位置处进行转动；中空部，其配置于所述壳体和所述转子之间；以及叶片，其沿所述转子的半径方向在所述中空部内出入，其特征在于，所述叶片分别配置在所述转子的沿圆周方向被分割为5个的位置上，同时所述叶片的前端可滑动接触地配置在所述壳体的内周面上，所述中空部构成为，由所述叶片分割为5个室，所述转子每旋转2周形成一个循环，同时被分割为5个的各个室在所述一个循环内，分别按顺序地重复爆炸、膨胀、排气、进气、压缩、增压、扫气、进气、压缩行程。
2. 根据权利要求l所述的叶片型内燃机，其特征在于， 喷射燃料的燃料喷射嘴配置为，向与所述转子旋转相反的方向喷射燃料。
3. 根据权利要求1所述的叶片型内燃机，其特征在于， 在所述壳体上形成与大气侧连通的进气口和排气口，在所述转子上，与被分割为5个的各个室对应而分别形成凹部，在通过所述转 子的旋转而某一个室的凹部与所述进气口或所述排气口中的某一个 对齐时，形成进气开口部或排气开口部。
4. 根据权利要求2所述的叶片型内燃机，其特征在于， 在所述壳体上形成与大气侧连通的进气口和排气口，在所述转子上，与被分割为5个的各个室对应而分别形成凹部，在通过所述转 子的旋转而某一个室的凹部与所述进气口或所述排气口中的某一个 对齐时，形成进气开口部或排气幵口部。
5. 根据权利要求3所述的叶片型内燃机，其特征在于， 所述排气行程从所述排气开口部排出爆炸行程后的高压燃烧气体，所述扫气行程从所述排气开口部排放出低压空气。
6. 根据权利要求4所述的叶片型内燃机，其特征在于，—所述排气行程从所述排气开口部排出爆炸行程后的高压燃烧气 体，所述扫气行程从所述排气开口部排放出低压空气。
7. 根据权利要求1至6中的任意一项所述的叶片型内燃机，其 特征在于，在进行所述增压行程的一个室和进行所述进气行程的一个室之 间，形成增压气体通路。
8. 根据权利要求7所述的叶片型内燃机，其特征在于， 在进行所述增压行程的一个室和所述增压气体通路之间，可切换地配置阀室，该阀室不使高压燃烧气体流入而使低压空气流入。
9. 根据权利要求1至6中任意一项所述的叶片型内燃机，其特 征在于，所述叶片利用叶片推压弹簧可滑动接触地配置在所述壳体的内 周面上，同时在其与所述壳体之间的滑动面、及其与所述转子之间的 滑动面上，形成防漏气用密封单元。
10. 根据权利要求7所述的叶片型内燃机，其特征在于， 所述叶片利用叶片推压弹簧可滑动接触地配置在所述壳体的内周面上，同时在其与所述壳体之间的滑动面、及其与所述转子之间的 滑动面上，形成防漏气用密封单元。
11. 根据权利要求3或4所述的叶片型内燃机，其特征在于，所述凹部形成为，在旋转方向侧承受较大的表面压力。
12.根据权利要求11所述的叶片型内燃机，其特征在于， 所述火花塞的点火定时，是在向所述爆炸行程转换后的某一个 室内，在所述凹部与所述火花塞的位置相比位于下游侧的时刻进行。
全文摘要
本发明提供一种叶片型内燃机，其提高叶片的强度，同时使扭矩变动小且小型、轻质量地构成，从而实用，发动机(1)具有壳体(3)，其由壳体主体部(31)和侧壳体部(32)构成；以及转子(5)，其在相对于壳体主体部(31)的内周面(31a)的中心位置偏心的位置处转动。在转子(5)上被5等分地配置的叶片(7)与壳体主体部(31)的内周面(31a)可滑动接触地配置，将壳体(3)和转子(5)之间形成的空间部(6)分割为5个。该发动机构成为，通过使转子(5)旋转2周，将爆炸·膨胀·排气·进气·压缩·增压·扫气·进气·压缩的各个行程作为一个循环而进行。在壳体上朝向各室中的某一个配置燃料喷射嘴(10)及火花塞(12)。
文档编号F02B53/08GK101506494SQ20078003075
公开日2009年8月12日 申请日期2007年8月10日 优先权日2006年8月18日
发明者中川宗司 申请人:中川宗司