一种对置浮动转子发动机的制作方法

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种对置浮动转子发动机。

背景技术：

长期以来，在汽车动力中占据主导地位的往复活塞式发动机已日趋完美，但它的发展与改进并没有摆脱其本身结构特点的一些缺陷，及存在许多往复运动质量，如活塞组件及气门机构等。这些组件因往复运动而引起的往复惯性力和惯性力矩不能得到完全的平衡，且随着发动机转速的不断提高这一缺点更加明显，轴承的载荷显著增加，振动加剧，噪音进一步恶化，等等。因而，使发动机转速、单位容积功率和单位功率质量等性能指标的改善受到制约。此外，往复活塞式发动机还有一套复杂的气门控制机构。

1954年研制成功的三角转子发动机虽然具有一系列的优点，如取消了往复式发动机的曲柄连杆机构、气门机构等、质量轻和转速高等；但是存在着严重的不足，如这种结构的密封性能差、压缩比低(至今只能用汽油作燃料)、扭矩低、寿命短、可靠性低以及加工困难等。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种对置浮动转子发动机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括气缸组和椭圆转换机构，所述气缸组包括气缸外套、转子气缸内套和限位卡盘，所述气缸外套的内部安装有转子，所述转子的内腔中设置有气缸内套，所述气缸内套的两侧安装有限位卡盘，所述气缸组的两侧安装有椭圆转换机构，所述椭圆转换机构包括主轴转盘、端盖、机壳、槽轮、滑块、滚轮、主轴椭圆凸轮、浮动盘、浮动盘滑块、弹簧、主轴、小齿轮、小齿轮护罩和小齿轮轴，所述主轴转盘的外侧安装有机壳，所述主轴转盘和机壳的滑道内均设置有滑块，所述主轴转盘的左侧设置有端盖，所述滑块的一侧安装有滚轮，所述滑块的右侧设置有槽轮，所述槽轮的右侧安装有主轴椭圆凸轮，所述主轴椭圆凸轮的右侧设置有浮动盘，所述浮动盘的内部设置有浮动盘滑块，所述浮动盘的一侧安装有弹簧，所述椭圆转换机构的中部设置有主轴，所述机壳的左右两侧设置有小齿轮，所述小齿轮的外侧设置有小齿轮护罩，所述小齿轮固定安装在小齿轮轴的两端。

优选的，所述转子由活塞、浮动孔和限位槽组成，所述活塞的中部对称设置有限位槽，所述限位槽的两侧对称设置有浮动孔。

优选的，所述气缸外套的圆周上设置有一对互成180°的火花塞、一对互成180°的进气口和一对互成180°的排气孔。

优选的，所述椭圆转换机构可作为间歇运动机构使用。

优选的，所述椭圆转换机构的功能可考虑用其它方案来实现，如圆柱形凸轮间歇运动机构或蜗杆形凸轮间歇运动机构等。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、对置浮动转子发动机将燃料在气缸内燃烧产生的高压作用在转子上推动转子转动从而向外输出动力，没有往复式发动机的曲柄连杆机构，也没有三角转子发动机的偏心轴，并且发动机的整个设计完全是对称结构，在发动机运转过程中不存在力或力偶的不平衡。

2、对置浮动转子发动机的转子为环形圆盘及以环形圆盘轴线为中心在环形圆盘上均匀分布的4个活塞的结合体。转子及其活塞绕主轴轴线转动，活塞轨迹为正圆。两个对置的转子与气缸外套和气缸内套组成气缸组，转子的内侧壁与气缸外套内圆柱面和气缸内套外圆柱面组成环形气缸，两个转子的八个活塞分布在环形气缸内，将环形气缸分割为八个密闭空间。

3、对置浮动转子发动机具有低速大功率的特点，主轴转动两圈，转子组完成一个完整的循环即相对的两缸同时完成八次吸气、压缩、做功和排气工作循环，即：转子组转动一圈，发动机做功十六次，主轴输出为两圈，相当于一台W16发动机。相对于往复式发动机大量减少了零部件数量，体积小了许多。

4、对置浮动转子发动机的吸气、压缩、做功和排气工作循环分别在不同的气缸内同时进行，点火位置、进气口和排气孔分别在不同的位置，这种结构设计特别适合以氢气等新能源为燃料的内燃机。

5、对置浮动转子发动机没有气门控制机构，进气口、排气口分别开在气缸外套上，通过转子的转动自然开闭。完全无进排气重叠。并且可根据发动机特性研究，具体设计进排气口的起始位置。压缩比范围广，可根据设计实现不同的压缩比，同往复式发动机一样。

6、转子的正圆运动使得该发动机的密封能够很好地实现。

活塞的内外圆弧面采用细长圆柱滚子密封。在活塞的内外圆弧面上沿转子轴线方向开出1～3道凹槽，细长圆柱滚子放置在凹槽内，滚子下方设有弹性件以保证滚子紧贴气缸壁。

活塞侧面采用细长圆锥滚子密封。在活塞侧面沿径向开出1～3道凹槽，细长圆锥滚子放置在凹槽内，滚子下方设有弹性件以保证滚子紧贴气缸壁。

气缸内、外套口采用密封环密封。在转子外沿靠近气缸内、外套口的内、外圆柱面上开出1～3道密封环槽，密封环放置在密封环槽内。

发动机工作时，密封件在气缸内气体压力、转动惯性与弹性件弹力三力作用下紧贴气缸壁和活塞凹槽壁，实现密封。采用细长滚子密封可减轻密封件与气缸壁的磨损。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的气缸组结构示意图；

图3为本发明的气缸外套结构示意图；

图4为本发明的浮动转子结构示意图；

图5为本发明的气缸内套和限位卡盘结构示意图；

图6为本发明的椭圆转换机构结构示意图。

图7为本发明发动机做正功时发动机内运动的传递示意图。

图8为本发明发动机做负功时发动机内运动的传递示意图(如启动发动机)。

图9(1)-9(4)为本发明主轴椭圆凸轮与端盖椭圆凸轮相对位置关系示意图；

图10(1)-10(6)为本发明发动机工作过程示意图。

图中：1.气缸组、11.气缸外套、111.火花塞、112.排气孔、113.进气口、12.转子、121.活塞、122.浮动孔、123.限位槽、13.气缸内套、14.限位卡盘、2.椭圆转换机构、210.主轴转盘、211.端盖、212.机壳、213.槽轮、214.滑块、215.滚轮、216.主轴椭圆凸轮、217.浮动盘、218.浮动盘滑块、219.弹簧、220.主轴、221.小齿轮、222.小齿轮护罩、223.小齿轮轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-6所示的一种对置浮动转子发动机，包括气缸组1和椭圆转换机构2，所述气缸组1包括气缸外套11、转子12气缸内套13和限位卡盘14，所述气缸外套11的内部安装有转子12，所述转子12的内腔中设置有气缸内套13，所述气缸内套13的两侧安装有限位卡盘14，所述气缸组1的两侧安装有椭圆转换机构2，所述椭圆转换机构2包括主轴转盘210、端盖211、机壳212、槽轮213、滑块214、滚轮215、主轴椭圆凸轮216、浮动盘217、浮动盘滑块218、弹簧219、主轴220、小齿轮221、小齿轮护罩222和小齿轮轴223，所述主轴转盘210的外侧安装有机壳212，所述主轴转盘210和机壳212的滑道内均设置有滑块214，所述主轴转盘210的左侧设置有端盖4，所述滑块214的一侧安装有滚轮215，所述滑块214的右侧设置有槽轮213，所述槽轮213的右侧安装有主轴椭圆凸轮9，所述主轴椭圆凸轮9的右侧设置有浮动盘217，所述浮动盘217的内部设置有浮动盘滑块218，所述浮动盘217的一侧安装有弹簧219，所述椭圆转换机构2的中部设置有主轴220，所述机壳212的左右两侧设置有小齿轮221，所述小齿轮221的外侧设置有小齿轮护罩222，所述小齿轮221固定安装在小齿轮轴223的两端，所述转子12由活塞121、浮动孔122和限位槽123组成，所述活塞121的中部对称设置有限位槽123，所述限位槽123的两侧对称设置有浮动孔122，所述气缸外套11的圆周上设置有一对互成180°的火花塞111、一对互成180°的进气口113和一对互成180°的排气孔112，所述椭圆转换机构2可作为间歇运动机构使用，所述椭圆转换机构2的功能可考虑用其它方案来实现，如圆柱形凸轮间歇运动机构或蜗杆形凸轮间歇运动机构等。

工作原理：为了说明该发动机整机零部件的装配关系，我们选取发动机工作过程中的一个状态作为发动机安装初始状态。我们选取图10(6)为安装初始状态，也就是图9(1)所示的状态。下面分别介绍两侧椭圆转换机构零部件的相对位置关系。

左侧：由图10(6)可知此时浮动盘滑道水平放置，浮动盘滑块滚轮处于转子12浮动孔前方最远处。此时如图9(3)所示，机壳滑道内滑块滚轮处在主轴椭圆凸轮椭圆长轴的端点处，该滑块滑头处于槽轮右侧(即主轴椭圆凸轮侧)凹槽的径向滑槽中，槽轮被禁止转动；此时，主轴转盘滑块滚轮处在端盖椭圆凸轮椭圆短轴的端点处，该滑块滑头所处槽轮左侧(即端盖侧)凹槽的椭圆曲面与端盖椭圆凸轮的椭圆曲面重合，此时主轴转盘仅自己转动。

右侧：由图10(6)可知此时浮动盘滑道与水平面成45°夹角，浮动盘滑块滚轮处于转子12浮动孔后方最远处。此时如图9(1)所示，机壳滑道内滑块滚轮处在主轴椭圆凸轮椭圆短轴的端点处，该滑块滑头所处槽轮左侧(即主轴椭圆凸轮侧)凹槽的椭圆曲面与主轴椭圆凸轮的椭圆曲面重合，槽轮未被禁止转动；此时，主轴转盘滑块滚轮处在端盖椭圆凸轮椭圆长轴的端点处，该滑块滑头处于槽轮右侧(即端盖侧)凹槽的径向滑槽中，主轴转盘通过滑块带动槽轮随其一同转动。此时槽轮、主轴转盘和主轴椭圆凸轮随主轴一同转动。

当槽轮、主轴转盘和主轴椭圆凸轮一同随主轴顺时针转过45°后，如图9(2)。槽轮左侧(即主轴椭圆凸轮侧)凹槽的径向滑槽转到与机壳滑道正对的位置，机壳滑块在主轴椭圆凸轮的作用下将继续沿机壳滑道径向向外滑移，其滑头将进入对应的槽轮径向滑槽，槽轮将被禁止转动；主轴转盘滑块在端盖椭圆凸轮的作用下沿主轴转盘滑道径向向内滑移，其滑头退出了对应的槽轮径向滑槽。此时，主轴转盘仅自己转动。此状态将进行到主轴顺时针转过90°后结束[期间在主轴顺时针转过45°后，成为图9(3)所示状态，成为图9(4)所示状态。机壳滑块在主轴椭圆凸轮的作用下将继续沿机壳滑道径向向外滑移，其滑头退出了对应的槽轮径向滑槽，槽轮未被禁止转动；主轴转盘滑道转到槽轮右侧(即端盖侧)凹槽的下一个径向滑槽处，主轴转盘滑块在端盖椭圆凸轮的作用下沿主轴转盘滑道径向向外滑移，其滑头即将进入对应的槽轮径向滑槽。此时，主轴转盘通过滑块带动槽轮随其一同转动。此时槽轮、主轴转盘和主轴椭圆凸轮随主轴一同转动。此状态将进行到主轴顺时针转过90°后结束[期间在主轴顺时针转过45°后，成为图9(1)所示状态，成为图9(2)所示状态。

椭圆转换机构按此运动规律一直运转下去。在主轴连续转动时，槽轮和浮动盘便形成转动90°→停止90°的间歇运动。

点火时刻(压缩终了时刻或做功起始时刻)转子12的浮动盘217滑道方向为竖直方向，浮动盘滑块218的滚轮215处在浮动孔122的最前方；转子12的浮动盘217滑道方向也为竖直方向，浮动盘滑块218的滚轮215处在浮动孔122的最后方。此刻，转子12对应限位卡盘14的限位块处于转子12的限位槽123的最后方，转子12对应限位卡盘14的限位块处于转子12限位槽123的最前方，位于火花塞111位置的气缸容积不能被再压缩，保证了发动机的压缩比，也防止了转子在气缸内发生碰撞。

从点火时刻到下一个点火时刻转子12完成半行程转子12椭圆转换机构2的运动过程中发动机内运动的传递(力或力偶的传递)分两种情况：

发动机做正功时(即动力输出时)：如图7所示。

发动机做负功时(如启动发动机)：如图8所示。

转子12椭圆凸轮转换机构运动后浮动盘217的状态没有发生变化，滑道的方向依然为竖直方向；转子12椭圆凸轮转换机构再经过运动后浮动盘217的状态发生了变化，浮动盘顺时针转动了90°，滑道方向变为水平方向。转子12的浮动盘滑块218的滚轮215处在浮动孔122的最后方；转子12的浮动盘滑块218的滚轮215处在浮动孔的最前方。此刻，转子12对应限位卡盘14的限位块处于转子12限位槽123的最前方，转子12对应限卡盘14的限位

块处于转子12限位槽123的最后方。发动机按此规律持续工作下去。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。