行星齿轮旋转气缸发动机的制作方法

本发明涉及一种行星齿轮旋转气缸发动机。

背景技术：

传统的四冲程活塞往复式发动机是将缸套固定在机体上，把活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动。这种发动机的主要缺点是：1、结构复杂、体积大，热效率低，2、换气机构复杂，做圆周运动时存在死点，3、曲柄连杆机构中活塞的往复运动引起的往复惯性力和惯性力矩不能得到完全平衡。

技术实现要素：

为了解决现有发动机结构复杂的问题，本发明提供了一种行星齿轮旋转气缸发动机，该行星齿轮旋转气缸发动机的旋转气缸组件以中央配气阀为中心旋转，气缸围绕其旋转的过程中完成每个四行程工作循环。作功时活塞推动行星齿轮沿内齿圈运行，并驱动太阳轮将动力向外界输出。本发动机具有简单、可靠、工作平稳、功率高的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种行星齿轮旋转气缸发动机，包括：

行星齿轮组件，含有从内向外依次连接的太阳轮、行星齿轮和内齿圈，太阳轮能够自转，行星齿轮能够自转以及绕太阳轮公转；

旋转气缸组件，能够以太阳轮的中心线为轴旋转，该旋转气缸组件含有与行星齿轮相对应的气缸，该气缸内含有内腔室；

中央配气阀，气体能够通过中央配气阀进入该内腔室中，该内腔室中的气体也能够通过中央配气阀排出；

活塞组件，含有活塞和活塞销，活塞匹配的设置于所述内腔室中，活塞能够沿内齿圈的径向往复移动，行星齿轮通过活塞销与活塞连接，活塞销的中心线偏离行星齿轮的中心线；

当活塞沿内齿圈的径向移动时，活塞能够驱动行星齿轮自转以及气缸和行星齿轮绕太阳轮公转，行星齿轮能够驱动太阳轮自转。

本发明的有益效果是：该行星齿轮旋转气缸发动机具有结构简单、工作平稳、耐用、可靠性强等优点，活塞在气缸内做直线往复运动，减少了侧向摩擦阻力，实现了四行程发动机口对口换气，换气阻力小，换气彻底。基本上取消了传统发动机的曲轴连杆机构，和繁琐的配气机构。大大的提高了发动机功效。该行星齿轮旋转气缸发动机继承了传统发动机的气缸活塞结构，不但工作可靠，而且能够满足现代的环保排放要求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明所述行星齿轮旋转气缸发动机的结构示意图。

图2是图1中沿A方向的示意图。

图3是旋转气缸组件的结构示意图。

图4是中央配气阀的结构示意图。

图5是活塞组件的结构示意图。

11、太阳轮；12、行星齿轮；13、内齿圈；

21、气缸；22、燃烧室；23、换气口；24、活塞销运行槽；25、第一冷却水道；26、中央配气穴；27、密封环槽；28、活塞销安装孔；

31、中央配气阀；32、火花塞；

41、活塞；42、活塞销；

51、壳体；

311、进气口；312、点火口；313、排气口；314、进气道；315、排气道；316、第二冷却水道。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种行星齿轮旋转气缸发动机，包括：

行星齿轮组件，含有从内向外依次连接的太阳轮11、行星齿轮12和内齿圈13，太阳轮11能够自转，行星齿轮12能够自转以及绕太阳轮11公转；

旋转气缸组件，能够以太阳轮11的中心线为轴旋转，该旋转气缸组件含有与行星齿轮12相对应的气缸21，即气缸21与其相对应的行星齿轮12沿太阳轮11的中心线方向相邻排列，该气缸21内含有内腔室；

中央配气阀31，气体能够通过中央配气阀31进入该内腔室中，该内腔室中的气体也能够通过该中央配气阀31排出；

活塞组件，含有活塞41和活塞销42，活塞41匹配的设置于所述内腔室中，活塞41和活塞销42均能够沿内齿圈13的径向往复移动，行星齿轮12通过活塞销42与活塞41连接，活塞销42的中心线偏离行星齿轮12的中心线；

当活塞41沿内齿圈13的径向移动时，活塞41能够驱动行星齿轮12自转以及气缸21和行星齿轮12绕太阳轮11公转，行星齿轮12在进行自转以及公转时能够驱动太阳轮11自转，如图1和图2所示。

该行星齿轮旋转气缸发动机工作时，所述旋转气缸组件以太阳轮11的中心线为轴旋转。活塞41由近心点(靠近太阳轮11中心线的极限点)向远心点(远离太阳轮11中心线的极限点)运行，并推动行星齿轮12旋转。行星齿轮12沿内齿圈13的轨道运行，并将动力传输给太阳轮11，并由太阳轮11自转后向外界输出。

在本实施例中，该行星齿轮旋转气缸发动机还包括壳体51，壳体51套设于内齿圈13外，内齿圈13和该中央配气阀31均相对于壳体51固定，如内齿圈13和该中央配气阀31均与壳体51固定连接，内齿圈13和该中央配气阀31既不能相当于壳体51移动，也不能相当于壳体51转动。该中央配气阀31与旋转气缸组件相配合以实现精准的配气正时。

在本实施例中，沿太阳轮11的中心线方向，即垂直于图1的纸面方向，该行星齿轮旋转气缸发动机包括两个间隔设置的所述行星齿轮组件，两个所述行星齿轮组件互为镜像，两个所述行星齿轮组件的太阳轮11的中心线重合，所述旋转气缸组件位于两个所述行星齿轮组件之间，一个气缸21对应两个行星齿轮12，即两个行星齿轮12与一个气缸21对应连接。该行星齿轮旋转气缸发动机还可以含有三个以上的该行星齿轮组件，如图2中旋转气缸组件的左右两侧均可以设置一个以上的所述行星齿轮组件。

在本实施例中，太阳轮11的中心线与内齿圈13的中心线重合，一个该行星齿轮组件中含有多个行星齿轮12，多个行星齿轮12沿太阳轮11的周向间隔排列，该旋转气缸组件中的气缸21与一个(组)该行星齿轮组件中行星齿轮12的数量和位置一一对应，如图1和图2所示。优选一个该行星齿轮组件中含有四个相同的行星齿轮12(本实施例中，该行星齿轮旋转气缸发动机含有两组该行星齿轮组件，两组该行星齿轮组件中含有四对相同的行星齿轮12，该旋转气缸组件中的四个气缸21与两组该行星齿轮组件中四对行星齿轮12一一对应，一根活塞销42穿过活塞41，该活塞销42的两端分别与两个行星齿轮12插接，如图5所示)，四个行星齿轮12沿太阳轮11的周向均匀分布，内齿圈13的齿数为行星齿轮12齿数的四倍，即一个行星齿轮12在内齿圈13内旋转一周则自转四周，一个该旋转气缸组件中含有四个气缸21，四个气缸21中的四个活塞41同步运行，四个气缸21中相对的两个活塞41的工作状态相同，即图1中上下两个气缸21中两个活塞41的工作状态实时相同，图1中左右两个气缸21中两个活塞41的工作状态实时相同。

在本实施例中，气缸21中所述内腔室的一端朝向太阳轮11的中心线，活塞41的中心线沿太阳轮11的径向设置，活塞41的中心线与太阳轮11的中心线垂直并相交，活塞41与所述内腔室的一端之间设有封闭的燃烧室22，所述内腔室的一端设有连通燃烧室22的内部和外部的换气口23，如图1和图3所示。

在本实施例中，中央配气阀31呈圆锥台状结构，中央配气阀31的中心线与太阳轮11的中心线重合，中央配气阀31与太阳轮11沿太阳轮11的中心线方向依次排列，中央配气阀31匹配的套设于该旋转气缸组件内的中部，气缸21的一端与中央配气阀31的外周面匹配连接，即气缸21的一端与中央配气阀31的外周面的形状和尺寸相对应，如图1至图4所示，沿中央配气阀31的周向，中央配气阀31的外表面依次设置有进气口311、点火口312和排气口313，当所述旋转气缸组件绕中央配气阀31旋转时，换气口23仅能够与进气口311、点火口312或排气口313连通。该旋转气缸组件含有四个气缸21，中央配气阀31的外表面设置有两个进气口311、两个点火口312和两个排气口313，两个点火口312内各设有一个火花塞32，如图4所示。

在本实施例中，活塞41在气缸21中的移动运行轨迹为在与中央配气阀31之间的距离最小值(近心点)和与中央配气阀31之间的距离最大值(远心点)之间往复移动，当活塞41向远离中央配气阀31的方向移动时，换气口23能够与进气口311连通；当活塞41与中央配气阀31之间的距离到达最小值时，换气口23能够与点火口312连通；当活塞41向靠近中央配气阀31的方向移动时，换气口23能够与排气口313连通。

在本实施例中，进气口311与中央配气阀31内的进气道314连通，点火口312内设有火花塞32，火花塞32用于点燃燃烧室22内的可燃气体，排气口313与中央配气阀31内的排气道315连通，气体能够依次通过进气道314、进气口311和换气口23进入该内腔室的燃烧室22中，该内腔室的燃烧室22中的气体能够依次通过换气口23、排气口313和排气道315排出。

在本实施例中，换气口23外设有用于防止漏气的密封环槽27，密封环槽27内设有耐高温的密封圈，所述旋转气缸组件中设有第一冷却水道25，中央配气阀31内含有第二冷却水道316，中央配气阀31的外径与所述内腔室的内径之比大于或等于1：1.5，气缸21的缸筒壁上设有用于活塞销42穿过的活塞销运行槽24，活塞销42的中心线平行于行星齿轮12的中心线，行星齿轮12的活塞销安装孔28的中心线与行星齿轮12的中心线之间的距离(偏心值)为活塞41工作行程(近心点至远心点之间的距离)的二分之一，活塞销运行槽24沿内齿圈13的径向开设，活塞销42能够相对应活塞41或行星齿轮12转动，优选活塞销42固定插接于行星齿轮12的活塞销安装孔28中，活塞销42不能相对于行星齿轮12转动，活塞销42能相对于气缸21转动，如图5所示。所述旋转气缸组件的中央设有用于安装该中央配气阀31的中央配气穴26，燃烧室22通过换气口23与中央配气穴26连通。中央配气穴26与中央配气阀31相匹配，即中央配气穴26与中央配气阀31具有相同的锥度，中央配气阀31还连接有施力部件，该施力部件能够给中央配气阀31一个沿中央配气阀31轴向的作用力，该作用力从圆锥台形的中央配气阀31的底部指向其顶部，以实现可靠的密封效果。

另外，两组所述行星齿轮机构中行星齿轮12构件的尺寸、结构、齿数、模数等技术指标均完全一致，每个所述行星齿轮机构中行星齿轮12与气缸21的数量相同。所述旋转气缸组件中的多个气缸21可以呈放射状，如图1所示，或气缸21的中心线可以与中央配气阀31相切。每只气缸21只有一个进排气共用的换气口23，换气口可根据需要设计为圆形、方形、矩形等，中央配气阀31与中央配气安装孔26应有相同的锥度。如需要对气缸21内燃油直喷，还应设有喷供油系统。其行星齿轮12的中心点与活塞销42的中心点的距离值为1/2行程。内齿圈轨道与行星齿轮的齿数比为4:1。

下面介绍该行星齿轮旋转气缸发动机的工作过程，该行星齿轮旋转气缸发动机含有进气行程、圧缩行程、作功行程和排气行程四个行程。

设此时发动机气缸内的活塞41处在近心点，如图1中左侧的气缸21和行星齿轮12所示，既将开始进气，设此点为0°，所述旋转气缸组件以中央配气阀31为中心做顺时针旋转。启动发动机(有关发动机的换气口早开迟闭及点火提前等技术指标。本发动机是完全可以实现的，在此不做过多讨论)。

进气行程：行星齿轮12(以图1中左侧的行星齿轮12为例)沿内齿圈13运行，带动活塞41从近心点向远心点运动，并推动所述旋转气缸组件向顺时针方向运转，此时气缸21(如图1中左侧的行星齿轮12对应的气缸21)上的换气口23与中央配气阀31上的进气口311重叠，可燃混合气被吸入气缸21内，直到活塞41到达远心点时进气结束。在此行程中，气缸21上的换气口23与中央配气阀31上的进气口311形成了封闭→开启→封闭的关系。而行星齿轮12在内齿圈13上运行了45°(0°～45°)，行星齿轮自传了(180°)，活塞41完成了进气行程，从近心点运行到远心点。

圧缩行程：行星齿轮12及旋转气缸组件继续顺时针方向运行，气缸21上的换气口23处于封闭状态，活塞41由远心点向近心点运行并压缩气缸21内的可燃混合气，直到活塞41到达近心点为止。此时可燃混合气被完全压缩到气缸燃烧室22内。换气口23与安装在中央配气阀31上的点火口312相重叠，此行程中该行星齿轮12自传了180°，在内齿圈13上又运行了45°到达图1中上侧的行星齿轮12的位置，该行星齿轮12在内齿圈13上从45°运行到90°，活塞41由远心点运行至近心点，完成压缩行程。

作功行程：行星齿轮12和气缸21继续顺时针运行。点火口312内的火花塞32点燃烧室22内的可燃气，燃烧后的高压气体推动活塞41，从近心点向远心点运行，活塞41推动行星齿轮12旋转，并沿内齿圈13运行，同时带动所述旋转气缸组件围绕中央配气阀31做顺时针旋转。此行程中换气口23一直处于封闭状态。在此行程中，该行星齿轮12自传了180°，在内齿圈13上又运行了45°，该行星齿轮12在内齿圈13上从90°运行到135°，活塞41由近心点运行至远心点，作功行程完成。

排气行程：行星齿轮12和旋转气缸组件继续顺时针运行，活塞41由远心点向近心点运行，气缸21上的换气口23与中央配气阀31上的排气口313重叠并开启，燃烧后的废气被活塞41强行推出气缸，排气行程完成。此行程中行星轮自转(180°)，在内齿圈13上又运行了45°到达图1中右侧的行星齿轮12的位置，该行程中行星齿轮12在内齿圈13上从135°运行到180°，活塞41由远心点运行至近心点。换气口23与中央配气阀31上的排气口313形成了封闭→开启→封闭的关系。至此，该行星齿轮旋转气缸发动机完成了一个四冲程的工作循环，发动机继续运行，即可进入下一个四行程工作循环。

该行星齿轮旋转气缸发动机的内齿圈13与行星齿轮12的齿数比为4:1，即行星齿轮12沿内齿圈13旋转运行4周(1440°)才能带动所述旋转气缸组件沿内齿圈13运行一周(360°)而一个四行程工作循环只需要(720°。因此所述旋转气缸组件每旋转一周(360°)，该行星齿轮旋转气缸发动机将出现两个四行程工作循环。即所述旋转气缸组件的每只气缸21运行180°。该行星齿轮旋转气缸发动机就完成了一个四冲程的工作循环，发动机继续运行，即可进入下一个四行程工作循环。

本发动机采用了相对应的两只气缸21工况相同的工作方式，既相对应的两只气缸21同时压缩作功。同时进排气。由于结构及配气的需要，所有气缸内的活塞41必须同时同步运行，即所有活塞41必须同步同时向一个方向运行(由近心点向远心点，反之由远心点向近心点)。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。