一种旋转活塞式内燃机的排气结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种旋转活塞式内燃机的排气结构，包括由第一机构、第二机构和中间机构组成的箱体和偏心轴，中间机构设于第一机构和第二机构之间，偏心轴贯穿箱体且在其驱动端连接飞轮，中间机构内设有活塞装置，活塞装置通过设于其上的小齿轮与内部齿轮啮合而固定于箱体上且安装于偏心轴的轴承点位置，活塞装置的外轮廓包括由长短辐圆外旋轮线定义的偶数个凸台，中间机构相对应的内部轮廓包括由活塞装置形成的包络曲线定义的奇数个反向凸台且数量那个比活塞装置的凸台多一个。本发明的有益效果是：采用特殊的热废气的排气系统，对大型结构尺寸没有要求，适用性广，可适用于具有单个活塞的内燃机或具有若干活塞的内燃机。
【专利说明】一种旋转活塞式内燃机的排气结构
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及含有旋转活塞布置的内燃气的排出废气机构，具体涉及一种旋转活塞式内燃机的排气结构。
【背景技术】
[0002]在近年来对内燃机的研究主要集中在试图减少排出废气中的污染成分或完全消除它们，这些可以通过改善内燃机的燃烧过程或者通过安装一些设备，例如，将催化剂连接在燃烧室之后用来清洁废气的有毒成分，对于创建一个好的环境需要完全燃烧燃烧室中的气体，具有旋转式活塞结构的内燃机似乎是最有前途的设备，因为燃烧室可以被制成具有任何所希望的形状。这是真正的具有旋转活塞布置的内燃机，如上所述，其特征是一个凸轮连接结构和由内部空间和活塞组成的箱体结构。
[0003]在开发一个内燃机，其中具有旋转式活塞装置，一个凸轮连接结构和一个箱体结构，在其应用到合适的四冲程过程中将遇到相当大的困难。到目前为止，人们一直认为四冲程过程可以通过安装板阀、滑阀或侧盘与活塞一起进行旋转来控制气体交换，以便可能发生令人满意的气体交换。基于这样的原理，却需要相当大的空间和特殊结构，要实现这样的结构存在较大的困难。
【发明内容】
[0004]针对现有的内燃机废气排放结构存在的上述问题，本发明提供一种无需大型结构尺寸要求的旋转活塞式内燃机的排气结构。
[0005]本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:
[0006]一种旋转活塞式内燃机的排气结构，其特征在于，包括由第一机构、第二机构和中间机构组成的箱体和偏心轴，所述中间机构设于所述第一机构和所述第二机构之间，所述偏心轴贯穿所述箱体且在其驱动端连接飞轮，所述中间机构内设有活塞装置，所述活塞装置通过设于其上的小齿轮与内部齿轮啮合而固定于所述箱体上且安装于所述偏心轴的轴承点位置，所述活塞装置的外轮廓包括由长短辐圆外旋轮线定义的偶数个凸台，所述中间机构相对应的内部轮廓包括由所述活塞装置形成的包络曲线定义的奇数个反向凸台且数量那个比所述活塞装置的凸台多一个。
[0007]上述旋转活塞式内燃机的排气结构，其中，所述活塞装置包括横向型通道、环形通道、新鲜气体通道和排气通道，所述横向型通道与所述环形通道与所述偏心轴的中心孔连通依次将混合气体引向所述新鲜空气通道，所述新鲜空气通道外侧端设有气体控制开口，所述排气通道与设于所述活塞装置正面的排气控制孔连通，所述排气控制孔终止于设于所述第一机构上的排气导向槽，所述排气导向槽通过连接通道和外部排气导管联通到大气。
[0008]上述旋转活塞式内燃机的排气结构，其中，包括设置于所述中间机构的槽上的径向密封条和设于所述第一构件和所述第二构件的凹槽中的轴向密封条，所述径向密封条延伸到所述活塞装置的整个宽度上，所述径向密封条的端部还设有四角密封装置。[0009]上述旋转活塞式内燃机的排气结构，其中，所述排气导向槽包含径向内壁和径向外壁，所述径向内壁和所述径向外壁由所述活塞装置旋转过程中所述排气导向槽产生的包络曲线的投影来定义。
[0010]上述旋转活塞式内燃机的排气结构，其中，所述排气控制孔为三角形且分布于所述活塞装置上的四周。
[0011]上述旋转活塞式内燃机的排气结构，其中，所述连接通道布置于所述活塞装置与所述中间机构形成的夹角位置。
[0012]由于采用了上述技术，上述技术方案与现有技术相比具有的积极效果是:
[0013]采用特殊的热废气的排气系统，对大型结构尺寸没有要求，适用性广，可适用于具有单个活塞的内燃机或具有若干活塞的内燃机。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明一种旋转活塞式内燃机的排气结构的圆形型旋转活塞式结构的实施例纵向截面图；
[0015]图2是图1中I1-1I处的横截面图；
[0016]图3是图1中由II1-1II处剖面所得的活塞装置表面的排气控制孔的布置示意图；
[0017]图4是图1中由IV -1V处剖面所得的第一机构的排气导向槽的布置示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
[0019]如图1和2所不本发明一种旋转活塞式内燃机的排气结构,包括由第一机构2a、第二机构2b和中间机构I组成的箱体和偏心轴3，中间机构I设于第一机构2a和第二机构2b之间，偏心轴3贯穿整个箱体且在其驱动端连接飞轮41，偏心轴3通过第一轴瓦42和第二轴瓦43径向安装在箱体的第一机构2a和第二机构2b部分上，中间机构I内设有活塞装置4，活塞装置4通过设于其上的小齿轮28与内部齿轮29啮合而由螺栓47固定于箱体上且安装于偏心轴3的轴承点27位置，活塞装置4的外轮廓包括由长短辐圆外旋轮线5定义的偶数个凸台，中间机构I相对应的内部轮廓包括由活塞装置4形成的包络曲线定义的奇数个反向凸台且数量那个比活塞装置的凸台多一个。
[0020]进一步的，在本实施例中，在给定的五比四的转换比例下，活塞装置4有四个凸台，中间机构I的内部轮廓30连同活塞装置4的外围轮廓建立了五个工作区域，依次是第一工作区域31、第二工作区域32、第三工作区域33、第四工作区域34和第五工作区域35，这些工作区域分别连接到燃烧室36和火花塞37。
[0021]进一步的，在第一机构2a、第二机构2b以及中间机构I定义的箱体内设置有相互连通的第一冷却空间38、第二冷却空间39和第三冷却空间40，可通过加入冷却剂(例如水)对运行过程中的活塞装置4进行冷却。
[0022]进一步的，活塞装置4包括横向型通道21、环形通道22、新鲜气体通道23和排气通道8，横向型通道21与环形通道22与偏心轴3的中心孔18连通依次将混合气体引向新鲜空气通道23，新鲜空气通道23外侧端设有气体控制开口 6，排气通道8与设于活塞装置4正面的排气控制孔9连通，排气控制孔9终止于设于第一机构2a上的排气导向槽10，排气导向槽10通过连接通道17和外部排气导管11联通到大气。
[0023]进一步的，包括设置于中间机构I的槽上的径向密封条19和设于第一构件2a和第二构件2b的凹槽中的轴向密封条12，径向密封条19延伸到活塞装置4的整个宽度上，径向密封条19的端部还设有四角密封装置20。
[0024]进一步的，活塞装置4上的轴承点27是由通过在偏心轴3连接第一机构2a段轴体上的中央开口 25以及纵向开口 26a和横向开口 26b提供的润滑剂对轴进行润滑，各个开口通过箱体的第一机构2a的圆形或者环形密封部件13和箱体的第二机构2b的密封部件
48进行安装布置。纵向开口 26a联通中央开口 25，通过横向开口 26b延伸至第一个轴承点27，在通过偏心轴3到第二个轴承点27以致两个轴承点上均被润滑油润滑。活塞装置4设有中空腔室24连接轴承点27，从而得到润滑油冷却活塞壁。油气通过箱体第二机构2b的出口 44进入废油储油箱(附图中未示出)。
[0025]如图2所示本发明一种旋转活塞式内燃机的排气结构的工作过程，活塞装置4在图示的位置基本上已达到第四工作区域34上止点的中心位置。在这个位置之前，活塞装置4将混合物压缩到第四工作区域34中，所以现在燃烧能够发生，在此期间，火花塞37将点燃第四工作区域34对应的燃烧室36中压缩的混合物。在随后的燃烧过程中，膨胀的燃烧气体推动活塞装置4，由图示的箭头指示方向旋转，随后，偏心轴3将延图示的箭头方向驱动。膨胀冲程会在第四工作区域34瞬间达到它的最大容积时结束。大约在该状态下，第二工作区域32在活塞装置4进一步旋转下与排气口 7连接。此刻排气冲程开始于燃烧气体通过排气口 7和连接箱体的第一机构2a的排气导向槽10排出时。排气冲程通过活塞装置4在第五工作区域35中如图2所示进行实施。
[0026]进一步的，在各自的工作区域的排气冲程中完成后，活塞装置4将再次到达其上止点中心位置，在此期间，由中间机构I的内部轮廓30和活塞装置4的外轮廓5包围的体积变为最小。毗邻这个状态，在图2中由第三工作区域33，进气冲程期间，新鲜混合气体通过气体控制开口 6进入逐渐增大的第三工作区域33 (对照第一工作区域31的位置)。在上述方式中，进气，压缩，燃烧，膨胀和排气冲程将连续发生在每个工作区域的四冲程过程中。因此在活塞装置4旋转过程中在各工作区域将发生10处点火，即在每个工作区域会发生两次，停止工作或者循环运作。
[0027]如图3所示本发明一种旋转活塞式内燃机的排气结构的活塞装置4表面的排气控制孔9的布置，为了排气顺畅，排气控制孔9以特殊的方式设置在活塞装置4的前表面，活塞装置4仅由长短辐圆外旋轮线5描述的外轮廓线定义，同时箱体的中间机构I仅由包络曲线定义内部轮廓30。活塞装置4与相同的图2相比有一点不同的位置，更确切的说它在排气冲程完成之后位于活塞装置4在第一工作区域31到达上止点中心。
[0028]进一步的，活塞装置4的外围表面的气体控制开口 6还示出了穿过排气通道8联通其的排气口 7，图3中活塞装置4前表面装配在五角形形状的轴向密封条12内的径向轮廓的投影12a，为径向外轮廓的圆形或者环形密封部件13投影在活塞装置4的侧面。当活塞装置4旋转的时候，所述的轴向密封条12和圆形或者环形密封部件13的外轮廓13a形成一个包络曲线，其中第一曲线14是由轴向密封条12和投影12a包络形成的。第二曲线15是圆形或者环形密封部件13的外轮廓13a产生的包络曲线，生成的包络线包围包围活塞装置4侧部附近偏心轴3，一个三角形的区域内，根据本发明，排气控制孔9被布置在穿过排气通道8连接排气口 7。每个排气口 7有可能连接的两个不同位置的排气控制孔9和另一排气控制孔9a。另一排气控制孔9a有一个相对短的排气通道8，这将导致热的燃烧气体很快被排除，从而对活塞装置4有较小的热负荷。为了这个目的排气通道8中有一个绝热块
49(如图2所示)。这也可以细分排气口 7的细分部分连接排气控制孔9，其它部分可以与另一排气控制孔9a连接。
[0029]如图4所示本发明一种旋转活塞式内燃机的排气结构的第一机构的排气导向槽的布置，排气导向槽10是这样构造的，径向外下盘50和径向内下盘51成型为所生成的排气通道8的轮廓的包络线投影到第一机构2a上。所形成的排气导向槽10。以这样的一种方式，必须确保每个活塞装置4的排气控制孔9的位置完全终止在第一机构2a的排气导向槽10之内，然后可靠地排除废气。
[0030]进一步的，连接通道17用于连接排气导向槽10和通向外部排气导管11。根据本发明，连接通道17可以设置在五边形形状形成的轴向密封条12的夹角位置。在经过排气控制孔9活塞装置4降低平移速度，活塞装置4相对第一机构2a旋转，旋转运动中，在这一瞬间这样一极限位置两者达到非常靠近的位置。在上述的极点活塞装置4上所有点绕一点旋转，活塞装置4运动的每个瞬间绕一个点旋转，所谓的极点，它形成与小齿轮28和内部齿轮29接触的旋转点。连接通道17在由轴向密封条12形成相邻拐角五边形中间部分，另一连接通道17a的这种布置是优选的条件下，当活塞装置4的的前表面上的排气控制孔9被布置在如图3所示的另一排气控制孔9a的位置。通过这样相对布置的排气控制孔9和连接通道17，活塞装置4的另一排气控制孔9a将位于相反侧的在排气导向槽10。当在活塞装置4外围上的排气口 7刚刚越过径向密封条19并开始排气冲程在一个工作区域中，在此刻废气存在在特定的工作区域，等待被排除，气体在高压下以高速排出工作区域并且以最直接的排气管路径进行排出。
[0031]以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的申请专利范围，所以凡运用本发明说明书及图示内容所做出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种旋转活塞式内燃机的排气结构，其特征在于，包括由第一机构、第二机构和中间机构组成的箱体和偏心轴，所述中间机构设于所述第一机构和所述第二机构之间，所述偏心轴贯穿所述箱体且在其驱动端连接飞轮，所述中间机构内设有活塞装置，所述活塞装置通过设于其上的小齿轮与内部齿轮啮合而固定于所述箱体上且安装于所述偏心轴的轴承点位置，所述活塞装置的外轮廓包括由长短辐圆外旋轮线定义的偶数个凸台，所述中间机构相对应的内部轮廓包括由所述活塞装置形成的包络曲线定义的奇数个反向凸台且数量那个比所述活塞装置的凸台多一个。
2.如权利要求1所述旋转活塞式内燃机的排气结构，其特征在于，所述活塞装置包括横向型通道、环形通道、新鲜气体通道和排气通道，所述横向型通道与所述环形通道与所述偏心轴的中心孔连通依次将混合气体引向所述新鲜空气通道，所述新鲜空气通道外侧端设有气体控制开口，所述排气通道与设于所述活塞装置正面的排气控制孔连通，所述排气控制孔终止于设于所述第一机构上的排气导向槽，所述排气导向槽通过连接通道和外部排气导管联通到大气。
3.如权利要求1所述旋转活塞式内燃机的排气结构，其特征在于，包括设置于所述中间机构的槽上的径向密封条和设于所述第一构件和所述第二构件的凹槽中的轴向密封条，所述径向密封条延伸到所述活塞装置的整个宽度上，所述径向密封条的端部还设有四角密封装置。
4.如权利要求2所述旋转活塞式内燃机的排气结构，其特征在于，所述排气导向槽包含径向内壁和径向外壁，所述径向内壁和所述径向外壁由所述活塞装置旋转过程中所述排气导向槽产生的包络曲线的投影来定义。
5.如权利要求2所述旋转活塞式内燃机的排气结构，其特征在于，所述排气控制孔为三角形且分布于所述活塞装置上的四周。
6.如权利要求2所述旋转活塞式内燃机的排气结构，其特征在于，所述连接通道布置于所述活塞装置与所述中间机构形成的夹角位置。
【文档编号】F02B53/04GK103912371SQ201310008360
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年1月9日 优先权日:2013年1月9日
【发明者】左朝凤, 陈新, 李传友, 陈立新, 何建祥 申请人:优华劳斯汽车系统（上海）有限公司