专利名称：一种反转汽缸式转子发动机的制作方法
技术领域：
本发明为一种反转汽缸式转子发动机，其特征是转子装配在定子内，在转子上沿径向方向有两个汽缸，汽缸头部有密封环随转子转动与定子滑动连接，密封环将汽缸与定子密封，汽缸内装配活塞和连杆与曲轴连接，曲轴装配在转子内与转子同轴心，曲轴与转子的转速相同转动方向相反，定子上有进气道、排气道、喷油嘴和火化塞，转子每转动一周带动汽缸转动一周，曲轴沿相反的方向也转动一周，活塞在汽缸内伸缩两次，转子每转动一周每个汽缸完成一次进气、压缩、做功、排气冲程。
背景技术：
当前的主流发动机是曲轴活塞式发动机，这种发动机经过一百多年的不断改进，技术非常成熟，性能非常稳定，燃油经济性也是最好的，现今批量生产的发动机几乎全部都是曲轴活塞式发动机。但这种发动机也有它的缺点，它结构复杂、体积大、零件多，需要配备复杂的进排气系统，因而成本偏高；转子发动机结构简单零件少不需要进排气系统，尤其是·马自达的汪克尔转子发动机已经实现了量产，给汽车行业曾经带来过惊喜，但是由于转子发动机密封性能一直没有得到彻底解决，燃油经济性不好，排放有害物质超标等等问题，马自达转子发动机始终没有大批量生产并有逐渐停产的趋势。发明目的及优点本发明的反转汽缸式转子发动机，其特征是转子装配在定子内，在转子上沿径向方向有两个，汽缸头部有密封环随转子转动与定子滑动连接，密封环将汽缸与定子密封，汽缸内装配活塞和连杆与曲轴连接，曲轴装配在转子内与转子同轴心，曲轴与转子的转速相同转动方向相反，定子上有进气道、排气道、喷油嘴和火化塞，转子每转动一周带动汽缸转动一周，曲轴沿相反的方向也转动一周，活塞在汽缸内伸缩两次，转子每转动一周每个汽缸完成一次进气、压缩、做功、排气冲程，两缸转子发动机的转子每转动一周做功两次相当于一台8缸活塞发动机；本转子发动机不需要进排气系统，因而发动机的零件数量少，转子与定子之间的运动关系是规则的圆周运动，因而运动关系简单密封环的形状也简单，汽缸与定子之间的密封面积小因而更容易密封，本转子发动机的密封环采用碳精材料，由于碳精具有优良的耐磨性、耐高温性和自润滑性，可以大大提高密封环的寿命，因而本转子发动机的密封不存在汪克尔转子发动机的难题；另外本转子发动机特别适合压燃燃烧，特别是对冲式转子发动机两个汽缸同时在相对的两个方向同时点火做功，何以极大抵消爆震力，发动机运转更加平稳，由于活塞随转子作高速转动，活塞有很大的离心力，活塞离心力可以为压缩冲程提供额外的压力，曲轴连杆承受的力要小很多，因而不需要将发动机设计等非常笨重，活塞离心力的存在，可以抵消一部分爆震力，因而抗爆震性能好，可以采用高压缩比提高燃油经济性。综上所述，本转子发动机密封难度低、体积小，重量轻，功率高，燃油经济性好，制造成本低
发明内容
反转汽缸式转子发动机(见图1)，它的工作方式是循环点火作功，其特征是由定子(I)、转子⑵、汽缸(3)、活塞(4)、连杆(5)、曲轴(6)、火化塞(7)、喷油嘴(8)、密封环
(9)、密封圈(10)、进气道(11)、排气道(12)、前端盖(13)、中端盖(14)和齿轮ZU Z2、Z3、Z4、Z5组成，定子(I)中间有一个圆孔，转子(2)装配在定子(2)的圆孔内并与定子圆孔同轴心，定子(2) —周布满水腔来冷却发动机，定子(2)上有进气道(11)和排气道(12)与转子上的汽缸相通，火化塞(7)和喷油嘴(8)装配在定子上且在两个汽缸重叠区内可为两个汽缸依次喷油和点火，转子每转动180度其中一个汽缸喷油点火作功，接下来180度另外一个汽缸喷油点火作功，转子是一个中空的圆柱体，沿转子径向方向有两个汽缸(3)，两个汽缸中心线和转子的轴心在同一个平面上，两个汽缸在转子轴向上错开一定距离以便曲轴连杆的布置，活塞⑷装配在汽缸⑶内并通过连杆(5)与曲轴(6)连接，曲轴(6)的两个连杆轴径沿曲轴转动方向上相差180度，因此在转子上的两个活塞成对称布置，同时到达上止点同时到达下止点，可以消除偏心振动，在汽缸头部转子的圆柱面上以汽缸为中心开了一圈密封环槽，密封环槽内装配密封环(9)和密封圈(10)，如图4所示密封环(9)的顶面轮廓与定子(I)的内圆孔面轮廓相同，密封环(9)随转子(2)转动并与定子(I)的圆 孔滑动连接，受离心力的作用密封环(9)紧紧压在定子(I)内圆孔表面上起密封作用，密封环(9)下面的阶梯槽上装配密封圈(10)，密封圈(10)密封住密封环与密封环槽之间的缝隙避免气体由此泄漏，齿轮Zl与转子(2)花键连接，齿轮Z2与曲轴(6)花键连接，齿轮Z2与齿轮Z3啮合，齿轮Z3与齿轮Z4啮合，Z4与Z5同轴固定连接，齿轮Z5与Zl啮合，传动比n = Z1Z3Z4/Z2Z3Z5 = _1，经过齿轮组的转换转子(2)与曲轴￠)的转动速度相同转动方向相反，转子和曲轴每转动90度每个汽缸完成一个冲程，前端盖(13)和中端盖(14)装配在定子(I)的两端并通过螺栓连接，曲轴(6)装配在转子(2)的曲轴箱内，曲轴前端通过轴瓦与前端盖(13)连接，曲轴后端通过轴瓦与转子(2)连接，转子的结构(如图3所示)转子前端面有前凸台，中间为曲轴箱，曲轴箱外侧为储油腔，转子前凸台插入到前端盖(13)内通过密封件与前端盖密封，前端盖(13)中心凸台加工成阶梯轴插入到转子曲轴箱内通过轴承与转子连接，转子(2)后端面的凸台加工成阶梯轴通过轴承与中端盖(14)连接，转子(2)的曲轴箱有足够的空间安放曲轴，曲轴箱直接与前端面相通保证曲轴的装配工艺要求，曲轴可以从转子的前端面直接装配到转子内，在后端盖(16)的中心处加工有曲轴注油口(18)，润滑油通过曲轴注油口(18)被注入到曲轴的油道内给曲轴的各处轴瓦供油，曲轴在后端面轴心上开有深孔作为油道，曲轴的各个轴瓦处有垂直于深孔的油道与深孔相通，润滑油从曲轴轴瓦的间隙泄漏到转子的储油腔中并积聚在汽缸壁外冷却汽缸，储油腔内的润滑油再被油泵经由转子排油道(17)和中端盖上的润滑油排油道(15)抽走，送入热交换器冷却，冷却后的润滑油再被注入到转子内冷却转子形成润滑油循环。“对冲式”转子发动机结构(见图5)，每个汽缸有各自独立的进气道、排气道、喷油嘴和火化塞，I缸的进、排气道与2缸的进、排气道相反设计在定子相对的两侧与各自的汽缸相通，两个喷油嘴和火化塞也分别设计在转子相对的两侧与各自的汽缸相通，两个汽缸同时完成进气、压缩、做功、排气冲程，所以叫“对冲式”转子发动机，好处是两个汽缸在相对的两个方向同时作功，可以抵消振动，转子每转动一周，两个汽缸同时作功一次。
图I为反转汽缸式转子发动机结构原理图。图2为反转汽缸式转子发动机的工作原理图。图3为转子的结构原理图。图4为密封环结构原理图。图5为“对冲式”转子发动机结构原理图。工作原理I发动机工作原理(见图2):如 图2所示为一单汽缸的反转汽缸式转子发动机的工作原理图，转子携带汽缸正转，曲轴反转，吸气冲程开始时活塞处于转子的顶点和曲轴的上止点，转子的正向转动带动汽缸扫过进气道，同时曲轴拖动活塞向下止点运动，气体被吸入汽缸，当转子正转过90度时，曲轴也反转90度，活塞处于下止点完成吸气冲程；转子和曲轴继续转动，活塞从下止点返回，汽缸从进气道区域转出气体被密封住，汽缸内的气体被压缩，当转子正转过90度曲轴反转过90度时，活塞处于汽缸的上止点处压缩冲程完成；在压缩冲程完成之前喷油点火，混合气体被点燃开始做功，推动活塞下行，当转子正转过90度曲轴反转过90度时活塞处于下止点，做功冲程完成；随着转子和曲轴的继续转动汽缸转入排气道区域与排气道接通，活塞从下止点返回将汽缸内的废气排出，当汽缸转出排气道区域后汽缸再次被封闭而进入下一个循环。另外为了充分的进气和排气，压缩冲程开始时活塞在上止点时汽缸仍然与进气道保持开通状态，在压缩冲程开始一段时间之后即转子转过一定角度之后汽缸才完全转出进气道区域，尽管此时活塞已经从下止点返回，但汽缸内的压力很低，进气道内的气体仍然可以被吸入汽缸内，可以保证更多的气体进入汽缸；同样的在做功冲程完成之前即活塞达到上止点之前，汽缸就与排气道接通汽缸内的废气开始排出，尽管此时汽缸内的气体仍然有一定的压力，但是做功能力有限，提前开始排气可以做到排气充分。2密封原理密封环的顶面轮廓与定子的内圆孔面轮廓相同，密封环采用碳精材料，通过离心力紧紧压在定子内孔面上来密封汽缸，碳精具有自润滑、耐高温、耐摩擦的特性，不仅可以保证密封环具有很长的寿命，还可以保证定子内孔面不被刮伤提高定子的寿命，套在密封环上的密封圈采用耐高温碳素纤维密封材料，密封圈密封住密封环与密封环槽之间的间隙，起到辅助密封的作用，避免气体从密封环和转子之间的间隙泄漏掉，转子与定子之间的运动关系是规则的圆周运动，因而运动关系简单密封环的形状也简单是规则的圆环，汽缸与定子之间的密封面积小因而更容易密封。3润滑原理高压润滑油从曲轴注油口注入曲轴内，再流入曲轴的各个轴瓦为轴瓦润滑。4冷却原理转子通过润滑油来冷却，转子内的润滑油来自润滑曲轴的润滑油，润滑油泄漏到转子内并在转子的储油腔内积聚，包裹在汽缸的外壁上冷却汽缸，高温润滑油通过油泵从转子内抽走送入热交换器，经过冷却后的润滑油再经过油泵注入曲轴内再进入储油腔冷却转子，完成润滑油的冷热循环。定子的一周布满水腔，定子通过水冷冷却。
权利要求
1.一种反转汽缸式转子发动机，其特征是由定子(I)、转子(2)、汽缸(3)、活塞(4)、连杆(5)、曲轴(6)、火化塞(7)、喷油嘴(8)、密封环(9)、密封圈(10)、进气道(11)、排气道(12)、前端盖(13)、中端盖(14)和齿轮Z1、Z2、Z3、Z4、Z5组成，转子⑵装配在定子⑴的圆孔内并与定子圆孔同轴心，定子(I)上有进气道(11)和排气道(12)与转子上的汽缸(3)相通，火化塞(7)和喷油嘴(8)装配在定子(I)上且在两个汽缸重叠区内可为两个汽缸喷油和点火，沿转子(2)径向方向有两个汽缸(3)，两个汽缸和转子的轴心在同一个平面上成对称布置，活塞(4)装配在汽缸(3)内并通过连杆(5)与曲轴(6)连接，曲轴(6)的两个连杆轴径沿曲轴转动方向上相差180度，两个活塞同时到达上止点同时到达下止点，在汽缸(3)头部转子的圆柱面上以汽缸(3)为中心开了一圈密封环槽，密封环槽内装配密封环(9)和密封圈(10)，密封环(9)的顶面轮廓与定子(I)的内圆孔面轮廓相同并与之滑动连接密封住汽缸，传动比n = Ζ1Ζ3Ζ4/Ζ2Ζ3Ζ5 = _1，转子(2)与曲轴(6)的转动速度相同转动方向相反，转子(2)和曲轴(6)每转动90度完成一次冲程。
2.如权利要求I所述的反转汽缸式转子发动机，其特征是对冲式转子发动机每个汽缸有各自独立的进气道、排气道、喷油嘴和火化塞，I缸的进、排气道与2缸的进、排气道相反设计在定子相对的两侧与各自的汽缸相通，两个喷油嘴和火化塞也分别设计在转子相对的两侧与各自的汽缸相通，两个汽缸同时完成进气、压缩、做功和排气冲程，两个汽缸在相对的两个方向同时做功。
3.如权利要求I所述的反转汽缸式转子发动机，其特征是转子(2)与曲轴(6)转速相同转动方向相反，齿轮Zl与转子⑵花键连接，齿轮Ζ2与曲轴(6)花键连接，齿轮Ζ2与齿轮Ζ3啮合，齿轮Ζ3与齿轮Ζ4啮合，Ζ4与Ζ5同轴固定连接，齿轮Ζ5与Zl啮合，传动比η =Ζ1Ζ3Ζ4/Ζ2Ζ3Ζ5 = -I，经过齿轮组的转换转子(2)与曲轴￠)的转动速度相同转动方向相反。
4.如权利要求I所述的反转汽缸式转子发动机，其特征是在汽缸(3)头部转子的圆柱面上以汽缸(3)为中心开了一圈密封环槽，环槽内装配密封环(9)和密封圈(10)，密封环(9)的顶面轮廓与定子(I)的内圆孔面轮廓相同并与之滑动连接，受离心力的作用密封环(9)紧紧压在定子内圆孔表面上密封住汽缸，密封环(9)下面的阶梯槽上装配密封圈(10)，密封圈(10)密封住密封环与密封环槽之间的缝隙。
5.如权利要求I所述的反转汽缸式转子发动机，其特征是转子(2)前端面有前凸台，中间为曲轴箱，曲轴箱外侧为储油腔，转子前凸台插入到前端盖(13)内通过密封件与前端盖密封，前端盖(13)中心凸台加工成阶梯轴插入到转子(2)内的曲轴箱中通过轴承与转子(2)连接，转子(2)后端面的凸台加工成阶梯轴通过轴承与中端盖(14)连接，曲轴箱直接与转子前端面相通。
6.如权利要求I所述的反转汽缸式转子发动机，其特征是沿转子径向方向有两个汽缸(3)，两个汽缸的中心线和转子的轴心在同一个平面上，两个汽缸在转子轴向上错开一定距离，活塞(4)装配在汽缸(3)内并通过连杆(5)与曲轴(6)连接，曲轴(6)的两个连杆轴径沿曲轴转动方向上相差180度，两个活塞(4)同时到达上止点同时到达下止点。
7.如权利要求I所述的反转汽缸式转子发动机，其特征是转子的储油腔内的润滑油被油泵经由转子排油道(17)和中端盖(14)上的润滑油排油道(15)抽走，送入热交换器冷却，冷却后的润滑油再从曲轴(6)注入到转子内冷却转子。
8.如权利要求I所述的反转汽缸式转子发动机，其特征是曲轴(6)在后端面轴心上开有深孔作为油道，曲轴(6)的各个轴瓦处有垂直于深孔的油道与深孔相通。
全文摘要
本反转汽缸式转子发动机，其特征是转子装配在定子内，在转子上沿径向方向有两个或四个汽缸，汽缸头部有密封环随转子转动与定子滑动连接，密封环将汽缸与定子密封，汽缸内装配活塞和连杆与曲轴连接，曲轴装配在转子内与转子同轴心，曲轴与转子的转速相同转动方向相反，定子上有进气道、排气道、喷油嘴和火化塞，转子每转动一周带动汽缸转动一周，曲轴沿相反的方向也转动一周，活塞在汽缸内伸缩两次，转子每转动一周每个汽缸完成一次进气、压缩、做功、排气冲程，本转子发动机密封难度低、体积小，重量轻，功率高，燃油经济性好，制造成本低。
文档编号F02B59/00GK102767429SQ20111011468
公开日2012年11月7日 申请日期2011年5月4日 优先权日2011年5月4日
发明者梁天宇 申请人:梁天宇