专利名称：旋转配气发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型结构发动机，尤其是能够旋转配气的发动机。 技术背景目前，公知的内燃机其进排气是由凸轮轴顶起顶杆，压缩摇臂弹簧使气门杆向下 或向上张开进排气阀进行进排气。由于弹簧的压力为密闭气阀而设计的，所以开启气阀是 需要消耗一定的有功功率，同时，由于进排气的不畅，阻止了有效功率的输出。这种设计缺 陷使现有内燃机60%有效功率基本内耗掉，而实际可输出的功率只有理论热值功率35% 左右，而大大减少了燃料燃烧所应该输出的热值功率。
发明内容为了克服现有内燃机进排气不畅热损严重，有效发挥其理论热值的功率输出，本 发明将现有复杂的由凸轮轴、顶杆、摇臂、气阀等诸多零件精加工组成的进排气系统，构思 设计为旋转的可提前全方位进行进排气的发动机，由于进排气通道的畅通，它可以将现有 的燃料燃烧热值有效利用，使其燃爆膨胀力得到充分发挥作用，输出功率较现有的内燃机 提高5-30%，本发明构思是以圆周无终极止点进行密封与通透的极端运用，而形成的一种 新型结构的内燃机，其结构是将一圆形旋转轴体置放于气缸顶端使其可转动，上有开口，轴 体心为空心，可进行气体交流，根据曲轴旋转与活塞行程的冲程角度，可在适当圆周面上决 定进排气开口大小与位置，并且在不需要进排气时密闭良好不漏气，使爆燃的燃料膨胀的 热能充分得以利用，为适应高温高压环境中长时间连续工作，该旋转体必须具有耐热耐磨 抗高压膨胀气体腐蚀的特性，在不选择研制适应的特种材料的单壁管体制造的情况下，可 选用双层内外壁中空体设计，内中空可注入冷却介质并循环带走热量，这样就可使用一般 常规材料满足苛刻环境要求，外壁要满足高压气体工况要求，内壁排气管需满足一定的耐 温要求，进气管则无耐温要求，外壁可设计为管形，气缸与气缸之间设计出多道沟槽以密封 互不串气，各气缸根据不同进排气角度确^进排气开口位置，来完成活塞行程对进排气的 要求，内壁要光滑畅通气阻小，旋转轴体配气一端与定时齿轮系统连接，另一端与进排气系 统连接，汽油机进气为具有一定空燃比或普通的空气，柴油机则是纯净饱和空气，排气通过 消音净化系统排入大气，旋转轴体两端同时还要具有内中空可注入冷却介质循环流动的出 入口，并也可把出入口制造成液泵体的叶轮与外壳体形成液泵系，再与散热器连接构成完 整的自循环冷却系统，省去了现有内燃机的独立水泵，进一步减少制造成本与重量及材料 消耗缩小体积。气缸体顶端置放的旋转轴体可为旋转空心轴体，轴体空心部作为进排气体换气通 道，轴体适当位置开有通气口，并且与轴体空心部气体换气通道相连通，轴体外壁与缸体紧 密贴合旋转气闭密封，与各气缸体之间由密封环、密封沟道、沟道环，气闭密封隔气，各气缸 顶部与旋转轴体贴接处开有通气口，当气缸行程需要进排气时，旋转轴体口旋转至气缸顶 部的开口处与之对合，将气缸内需要的进排气体由旋转轴体的空心部的换气通道吸入排出，旋转空心轴体为中心空管，有内外壁，外壁不开口处圆周壁面可阻止气缸体开口处气体 流动密封，开口处可导入导出气缸内的气体，并由旋转轴体空心部气体换气通道做气体流 动通道排出吸入气体，完成气缸内气体交换，旋转空心轴体内外壁层中间可设有一定宽度 用以注入冷却介质循环流动，进行热冷交换做中空层冷却介质循环通道，风冷、低速、专用 耐热、耐磨、耐压材料可无中空层冷却介质循环通道，直接由旋转空心轴体阻气、排气、吸气 进行气缸体内的气体交换，两个独立的旋转空心轴体，即可平行于缸体也可伞形布置于缸 体两端，可分别为一端进气轴体、一端为排气轴体，每一个气缸体顶部开有进气口、排气口， 分别于进气轴体、排气轴体相贴合，当需要进气时，由进气旋转空心轴体换气通道上的通气 口旋转至气缸进气开口与之对合吸入气缸体，当需要排气时，由排气旋转空心轴体的换气 通道上的通气口旋转至气缸排气口与之对合排出。使用一个可旋转空心轴体可在其轴体空 心部隔为两个空腔，一个作为进气道，一个作为排气道，当气缸行程需要进气时，轴体进气 口旋至气缸体通气口处吸入气体，当气缸行程需要排气时，则轴体排气口旋至气缸体通气 口处排出气体，完成配气循环，选择旋转空心轴体单腔、多腔的与气缸体不同组合排列，可 呈现形成不同缸体外形与性能的旋转配气发动机。两个独立的可旋转空心轴体，分别为进气轴体、排气轴体，每一个气缸体顶部开有 进气口、排气口，分别与进气轴体、排气轴体相贴合，设计为平顶缸体旋转配气发动机两个独立的旋转空心轴体，进、排气旋转空心轴体分别伞形布置于缸体两端进行 进排气置换，设计为伞型缸体旋转配气发动机。一个可旋转空心轴体空心部隔为两个空腔，一个作为进气道，一个作为排气道，设 计的单缸体独轴旋转配气发动机。由旋转空心轴体、进行吸入、排出气体而构成的缸体呈V形、星形、对置、单缸多缸 体配置、多排列、积木式布置的多轴体旋转配气发动机。旋转空心轴体空心部隔为两个空腔，一个作为进气道，一个作为排气道，进行吸入 排出气体而构成的缸体呈V形、星形、对置、单缸多缸体配置、多排列、积木式布置的单轴 体、多轴体的旋转配气发动机。旋转空心轴体有进气口、排气口、轴体空心部作为气体换气通道构成的进排气发 动机。旋转空心轴体配气系统机构也可制造成上盖下底的完整独立的气缸盖体，分体制造， 将旋转轴体配气部分，制造成的完整独立的气缸盖体，再与气缸体顶端相接合，这样便于分 体制造再组合，完整独立的气缸盖体，完整独立的气缸体可组合成各型旋转配气的发动机。以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的平顶缸体旋转配气发动机。图2是平顶缸体V形旋转配气发动机。图3是本发明的伞形缸体旋转配气发动机。图4是伞形缸体V形旋转配气发动机图5是本发明的单缸体独轴旋转配气发动机。图6是单缸体独轴旋转配气V形发动机。图7是单缸体独轴旋转配气星形发动机。图8是双轴体配气形成的活塞几何形状[0021]图9是单轴体配气形成的活塞几何形状
图10是单轴体配气平双肩几何形状的活塞
图11是矩形活塞顶部俯视图。
图12是矩圆形活塞顶部俯视图。
图13是卵形活塞顶部俯视图。
图14是双矩形活塞顶部俯视图。
图15是工字形活塞顶部俯视图。
图16是双0形活塞顶部俯视图。图中1.配气轴压盖，2.缸体，3.进气轴，4.进气通道，5.进气口，6.进气轴冷却 介质通道，7.控燃位，8.排气轴，9.排气口，10.排气轴冷却介质通道，11.气缸冷却介质通 道，12.活塞，13.连杆，14.曲轴，15.曲轴座，16缸体底座，17.预留压缩比空间，18.排气 轴耐热内壁，19.排气轴耐热耐磨外壁层，20.进气轴耐热耐磨外壁层，21排气通道，22.冷 却介质连体共享通道，23.伞形缸体控燃位，24.伞形缸体配气轴右压盖，25.伞形缸体排气 轴，26.伞形缸体进气轴，27.冷却介质独立循环通道，28.伞形缸体配气轴左压盖，29.单管 配气轴，30.进气通道，31排通道，32、34.单缸体控燃位，33.冷却介质独立循环连体通道， 35.单缸体进气口，36.单缸体排气口，37.单缸体单轴配气压盖，
具体实施方式
图1是本发明的平顶缸体旋转配气发动机，是这样实现的配气轴压盖(1)是用 来裹着进气轴(3)、排气轴(8)使之与缸体( 紧密贴和又不至抱死，可转动又密不透气， 确保气缸内由控燃位(7)点燃或喷油爆燃的气体不外泄泻推动活塞(1 经连杆(13)驱 使曲轴(14)绕曲轴座(15)做以固定点为圆心的圆周旋转运动，输出燃烧的热值功，废气由 排气口(9)送入排气轴(8)的排气通道(21)，再经消音净化排入大气，燃料燃烧温度约在 1773-2733K (1500-25000C )为使旋转配气轴及缸体不被烧毁，排气轴冷却介质通道(10)、 气缸冷却介质通道(11)、进气轴冷却介质通道(6)、充满冷却介质经散热器循环泵形成循 环散热系完成热置换，旋转配气轴外壁直接与燃烧汽缸接触高温高压气体，固设有排气轴 耐热、耐磨、耐压的外壁层(19)、进气轴耐热、耐磨、耐压外壁层00)要用耐磨耐热双重性 能的材料或渗碳、石墨瓦等确保性能需要，排气轴耐热内壁(18)不考虑耐磨性只考虑表面 耐热及冷却介质循环压及排气最大瞬间压力值，预留压缩比空间(17)的大小由燃烧的燃 料决定同时也是衡量发动机优劣和设计技巧之所在，吸气经由进气轴(3)的进气通道(4) 再由进气口(5)吸入气缸。冷却介质连体共享通道0 、冷却介质独立循环通道(XT)、冷却介质独立循环连 体通道(33)，内充满冷却介质并根据不同的积累温度随机调整循环速度，而使散热器保证 各型旋转配气发动机最佳温度恒值，图2，是平顶缸体旋转配气发动机的V型设计，可减少占位空间，并有减小自震功 能，冷却介质连体共享通道为02)。图3是本发明的伞形缸体旋转配气发动机，其特点是便于加工，无双配气轴压盖 同体互动公差，其他同平顶缸体旋转配气发动机，伞形缸体配气轴左压盖( )，伞形缸体配 气轴右压盖(M)，伞形缸体控燃位(23)，伞形缸体排气轴(25)，伞形缸体进气轴06)。[0034]图4，是伞形缸体旋转配气发动机的V型设计，可减少占位空间，并有减小自震功 能，便于配气轴压盖安装，冷却介质独立循环通道为(XT)。图5是本发明的单缸体独轴旋转配气发动机，其特点是单轴双配气，单轴管内可 将排气管内废气热量直接置换为进气管内的预热空气以助燃烧，可节省燃料冬季显著，便 于小型设计及低功率需求的微型制造，单缸体单轴配气压盖(37)，单管配气轴( )，进气 通道(30)，排气通道(31)，单缸体控燃位(3 、(34)，冷却介质独立循环连体通道(33)，单 缸体进气口(35)，单缸体排气口(36)，图6，是单缸体独轴旋转配气发动机的V型设计，可减少占位空间，并有减小自震 功能图7，是单缸体独轴旋转配气发动机星形设计，可用于航空发动机，空间要求苛刻 场合及微型大功率。上述仅是本发明旋转配气发动机的典型设计不包含其它的变形设计。旋转配气轴体与活塞根据不同燃烧介质所需要设定有一定吻合间隙(压缩比)而 形成的不同外形体的几何形状的活塞。旋转配气轴体与活塞间隙吻合形成的几何形状的活 塞及活塞的几何外形。图8是双轴体配气形成的活塞几何形状，它是双轴体旋转配气发动机，根据燃烧 介质不同压缩比不同而设计的活塞，可称为凸顶活塞。图9是单轴体配气形成的活塞几何形状，它是单轴体旋转配气发动机，根据燃烧 介质不同压缩比不同而设计的活塞，可称为凹顶型活塞。
图10是单轴体配气平双肩几何形状的活塞，它是单轴体旋转配气发动机，根据燃 烧介质不同压缩比不同而设计的活塞，可称为陨月活塞。
图11、
图12、
图13，
图14、
图15、
图16、等几何形状的构思的共同目地，是扩大旋转 配气发动机的进排气通透开口的展开面积，从而减小配气阻力增加功率输出，因不同的偏 重而选择其一，如考虑性能而忽略加工难度，或考虑加工略易而牺牲一点性能，
图13，大头 用以排气小头适宜进气，同时大头用于连杆作用力的反力面，这样即可做到最佳的配气效 果又可使活塞与缸筒扩大受力面分散力偶力，从而减小双体磨损增加材料的最大的功率荷 载设定，其它则具有均衡顶端受力的特点，但活塞的侧向力的抗偶力不足，不能增加材料的 最大的功率荷载设定。述仅是本发明旋转配气发动机，所采用的典型设计的活塞与活塞几 何外形体不包含其它变形设计的活塞。
权利要求1.一种旋转配气发动机，其特征是气缸体顶端置有可旋转轴体，轴体空心部作为气 体换气通道，轴体开有通气口，与轴体空心部气体换气通道相通，轴体外壁与缸体紧密贴合 旋转气闭密封，与各气缸体之间由密封环、密封沟道、沟道环、气闭密封隔气，各气缸顶部与 旋转轴体贴接处开有通气口，旋转空心轴体为中心空管，有内外壁，旋转空心轴体内外壁层 中间中空层为冷却介质循环通道。
2.根据权利要求1所述的旋转配气发动机，其特征是两个独立的可旋转空心轴体，分 别为进气轴体、排气轴体，每一个气缸体顶部开有进气口、排气口，分别与进气轴体(3)、排 气轴体(8)相贴合。
3.根据权利要求1所述的旋转配气发动机，其特征是伞形缸体。
4.根据权利要求1所述的旋转配气发动机，其特征是一个可旋转空心轴体空心部隔 为两个空腔，一个作为进气道(30)，一个作为排气道(31)。
5.根据权利要求1所述的旋转配气发动机，其特征是缸体呈V形、星形布置。
6.根据权利要求1所述的旋转配气发动机，其特征是旋转空心轴体出入口可制造成 液泵体的叶轮与外壳体形成液泵。
7.根据权利要求1所述的旋转配气发动机，其特征是旋转空心轴体有进气口、排气 口、轴体空心部作为气体换气通道。
8.根据权利要求1所述的旋转配气发动机，其特征是分体制造，将旋转轴体配气部 分，制造成的完整独立的气缸盖体，再与气缸体相接合。
专利摘要一种旋转配气发动机，气缸体顶端置有可旋转轴体，轴体空心部作为气体换气通道，轴体适当位置开有通气口，与轴体空心部气体换气通道相通，轴体外壁与缸体紧密贴合旋转气闭密封，与各气缸体之间由密封环、密封沟道、沟道环、气闭密封隔气，各气缸顶部与旋转轴体贴接处开有通气口，将气缸内需要的进排气体由旋转轴体的换气通道吸入排出，旋转空心轴体为中心空管，有内外壁，旋转空心轴体内外壁层中间可设有一定宽度用以注入冷却介质循环流动，进行热冷交换做中空层冷却介质循环通道，风冷、低速、专用耐热、耐磨、耐压材料可无中空层冷却介质循环通道，直接由旋转空心轴体阻气、吸气、排气，进行气缸体内的气体交换，完成配气循环。
文档编号F02F3/00GK201843677SQ20102017436
公开日2011年5月25日 申请日期2010年4月14日 优先权日2010年4月14日
发明者宫含洋, 宫文辉 申请人:宫含洋, 宫文辉