专利名称：双轮转子发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机，具体地说是涉及一种车用旋转活塞式燃油发动机。
背景技术：
现有的车用燃油发动机主要是往复式活塞发动机，这类发动机的效率一般在20% 至40%之间。长期以来，人们一直致力于研究旋转式活塞发动机，以期提高发动机的效率， 节省燃油。就目前的已知技术，还只有一款用于汽车的三角活塞旋转式发动机。这款发动机又称为米勒循环发动机，它具有一个茧形缸体，缸体中有一个三角形的转子，三角形转子分割缸体为三个空间，当一个偏心轮带动三角形转子转动时，三个空间的大小会发生变化。 依据这种缸体空间可变化的结构，三角活塞旋转式发动机实现了类似于往复式活塞发动机的吸气、压缩、做功、排气四个行程。这款发动机的缺点是扭矩低，存在偏心振动，对发动机的材料、润滑、冷却和密封具有相当高的要求，整机的制造成本高。业内对该发动机的评价是技术还不成熟，还不能普遍应用于民用汽车。目前，只有个别厂家将该发动机应用在跑车上，其它车型仍然采用的是往复式活塞发动机。
发明内容
本发明提供一种双轮转子发动机，它很好地实现了活塞旋转工作。与三角活塞旋转式发动机相比较，本发明只有吸气、做功同时排气两个行程。本发明是以如下方式实现的一个柱形的凸轮和一个柱形的凹轮以轮缘相贴，由一对平行轴带动，安装在一个⑴形缸体内。平行轴在缸体外连接着一对同步齿轮，使得凸轮和凹轮保持同步相对转动。凸轮具有一颗独齿，凹轮具有一个凹槽，两轮相对旋转时，独齿刚好从凹槽中转过。独齿的齿尖贴着缸体弧面，缸体弧面与凸轮的轮缘之间就构成了一个环形的空间，这个环形的空间可视为环形气缸，独齿作为活塞在环形气缸中旋转。凹轮的作用是将环形气缸分隔成两个空间，一个空间叫燃烧室，它存在于独齿转动的后方，一个空间叫废气室，它存在于独齿转动的前方。燃烧室有进气口与缸体外的进气管相连接，废气室有排气口与缸体外的排气管相连接。当双轮转动时，燃烧室会由小变大，从进气口吸入燃气， 燃气燃烧做功推动独齿转动，独齿转动挤压前方废气室的空间，从排气口排出废气。当废气室空间被挤压到消失后，独齿从凹轮的凹槽中转过，产生一个新的燃烧室空间，新的燃烧室扩大吸入燃气，燃气燃烧做功推动独齿，如此不断地循环工作，使环形气缸不间断地实现吸气、燃烧和排气的循环。此双轮转子发动机在气缸中不对燃气进行压缩，它由一个压气机对空气进行压缩，再和加压的燃油一起喷入气缸，直接燃烧。燃烧室的进气口是个弧形，开在缸体平面上，缸体里一个随凸轮转动的气盘具有开启和关闭进气口的功能。气盘是一个平面圆盘，圆盘的边缘开有一个弧形的气门。当气盘贴着缸体平面转动时，由于气门和进气口都处于同一圆周位置，气门就会和进气口发生相交、重叠和错位，当进气口与气门相交和相重叠时，称为气门开启，此时燃油和空气可以进入燃烧室，当进气口与气门相错位时，称为气门关闭，此时燃烧室可以点火做功。排气口是一个矩形，开在缸体的缸壁上，且靠近废气室的末端，独齿旋转到此处时废气空间被压缩到最小，可以最大程度地排出废气。现有汽车发动机的喷油器有中压和高压两种，中压喷油器安装在供气歧管处，当进气气门开启时，喷油器开始喷油，燃油和空气的混合气由进气气门进入气缸；高压喷油器安装在缸盖处，燃油直接喷入气缸。这两种喷油器应用于本发明中，其安装位置是不一样的，中压喷油器安装在进气管外穿过进气管，喷口对着进气口，只有当气门开启时，燃油才能由气门进入气缸。高压喷油器安装在缸体外的柱面上，喷口穿入缸壁，燃油不经过气门直接喷入气缸。本发明也可以像现有发动机多缸结构一样，构成双缸、三缸、四缸乃至更多缸的结构。多缸结构只需增加凸轮的数量就行了，一个凹轮可以匹配多个凸轮。一个凹轮配两个凸轮，称为双缸；一个凹轮配三个凸轮，称为三缸；一个凹轮配四个凸轮，称为四缸，以此类推。和现有技术相比较，本发明具有以下优点活塞在气缸中的受力面与输出轴的扭矩始终保持垂直，无用功几乎为零，燃气热能转化为机械动能的效率高。同排量条件下，凸轮转动的力臂长度大于活塞式发动机的曲轴曲臂的长度，因此输出扭矩大。没有曲轴、偏心轮结构，整机工作平稳，振动小。结构简单，体积小，易于制造。凸轮、凹轮和缸体之间无接触磨擦，寿命长。
图1为本发明各零部件术语定义2为本发明实施例结构3为本发明工作行程示意4为本发明喷油器部件的另一种安装结构5为本发明多缸结构图
具体实施例方式结合图1，首先，对本发明中涉及到的一些术语进行定义。缸体图a，由两个相交圆柱筒，及与两相交圆柱筒的轴线相垂直的两平行平面所构成的组合体，由于形状似符号 “⑴”，所以叫⑴形缸体3，简称缸体3。缸体3的两平行平面叫缸体平面13，缸体3的内弧面叫缸壁12，缸体3的外弧面叫柱面11。一个缸体平面13上开有一个弧形的进气口 15，缸壁12上开有一个矩形的排气口 14。进气口 15在缸体3外与进气管17相连接，排气口 14 在缸体3外与排气管20相连接。同步齿轮和平行轴图b，同步齿轮9是指模数和齿数都相同的两个齿轮，它们安装在一对平行轴10上，使得两轴以相同的速度相对转动。凸轮和凹轮图c，凸轮1和凹轮2都是柱轮，凸轮1具有一颗独齿5，凹轮2具有一条凹槽7，工作时， 两轮以轮缘6相贴转动，独齿5与凹槽7相遇时，独齿5的齿尖8贴着凹槽7的槽底从凹槽 7中转过。另外，凸轮1和凹轮2都是空心的，且具有必要的加强筋和配重筋。空心是为了节约材料和减小惯性，加强筋是增加强度，配重筋利于转动时重心平稳。内凹弧边图d，这是凸轮1的独齿5旋入凹轮2的凹槽7时的放大图。为了使独齿5从凹槽7中转过的角度达到最小，从而获得最大的工作角度，独齿5的两条对边和凹槽7的两条对边都设计成了内凹弧边19、18。气盘图e，气盘4是一个平面圆盘，中心有一个轴孔，边缘开有一个弧形的缺口，弧形缺口定名为气门16。弧形与弧线边图f标准弧形应具有两条弧边和两条直边。气门16和进气口 15都是弧形，但是各有一条直边改成了弧线边观、29。气门16紧靠独齿5 安装，靠着独齿5的弧形的直边就设计成弧线边观，弧线边观的形状与独齿5的内凹弧边 19相同，安装时，内凹弧边19和弧线边观是相重叠的。同样，气门16转动中要与进气口 15相交，进气口 15的弧形的一条直边也设计成了与内凹弧边19相同的弧线边四。这样设计是为了提高气门16转动时与进气口 15的线形重合度，提高气门16开启和关闭的速度。参考图2，这是一个实施例图，上图为轴向剖面图，下图为轴向剖面图的A-A向剖视图，图中标注的零部件及结构的名称有凸轮1、凹轮2、缸体3、气盘4、独齿5、轮缘6、凹槽7、同步齿轮9、平行轴10、缸壁12、缸体平面13、排气口 14、进气口 15、气门16、进气管17、 排气管20、点火器21、喷油器22、燃烧室23、废气室M、控制电路25、压气机沈、油泵27、齿轮箱30。齿轮箱30中的同步齿轮9通过一对平行轴10，带动缸体3中的凸轮1和凹轮2 相对转动。凸轮1的轮缘6和缸体3的缸壁12及上下缸体平面13围成的空间视为环形气缸，凸轮1的独齿5视为活塞，独齿5转动的前方是废气室M，后方是燃烧室23。缸体平面 13上开有进气口 15，缸壁12上开有排气口 14，进气口 15在缸体3外与进气管17相连接， 排气口 14在缸体3外与排气管20相连接，气盘4在缸体3里贴着缸体平面13与凸轮1同轴转动。缸体3外对着进气口 15的位置，穿过进气管17安装有喷油器22，靠近进气口 15 的柱面11上安装有点火器21，进气管17连接着压气机26，喷油器22连接着油泵27及控制电路25。本发明的工作过程如下启动发动机，油泵27对燃油加压，压气机沈对空气加压，凸轮1旋转，气门16与进气口 15相交，气门16开启，控制电路25给出信号，喷油器22 开始并保持喷油，燃烧室23吸入加压空气和燃油，直至气门16与进气口 15错位关闭，点火器21高压点火，燃气燃烧做功推动独齿5带动凸轮1旋转，独齿5排出前方废气室M前一轮产生的废气，独齿5与凹轮2的凹槽7相遇，独齿5旋过凹槽7，产生一个新的燃烧室23， 气门16开启，喷油器22喷油，如此不断循环。压气机沈在本发明中是一个极重要的部件， 离开它双轮转子发动机就不能工作。现有发动机也有配置压气机的，但那只是空气压缩比很小的所谓增压技术，气缸中的终极气压还是由活塞自身完成的。本发明中的压气机沈提供的气压是终极气压，它需要配置气压输出可控装置。控制输出气压的变化，并配合喷油器 22喷油脉冲宽度的变化，就可以控制双轮转子发动机输出功率的变化。压气机沈和气压控制设备已是成熟的产品，只要依据双轮转子发动机的需求参数，进行选择配套就行了。图2 中的喷油器22属于中压喷油器安装位置，燃油是由气门16进入缸体3的。参考图3，这是本发明的工作行程图。图a表示燃烧室23吸气开始时的工作状态， 此时凸轮1的独齿5刚刚旋过凹轮2的凹槽7，新的燃烧室23刚刚产生，气门16与进气口 15刚刚相交，燃烧室23空间很小。图b，气门16与进气口 15已完成相交、重叠，刚刚错位封闭进气口 15，表示吸气结束时的工作状态。图c表示点火器21点火那一时刻的状态。图 d，燃烧室23气体膨胀推动独齿5，独齿5转动排出前方废气室M的废气，图d表示做功和排气同时进行的工作状态。从图3的四幅图可以看出，本发明的工作状态只有两个行程，图 a和图b是吸气行程，图c是点火时刻，图d是做功和排气同时进行的行程。由此可见，本发明是一个二行程发动机。参考图4，本发明也支持高压喷油器构成直喷式结构。直喷式结构喷油器22是安装在缸壁12外的柱面11上的，燃油直接喷入气缸，从A向图可以看到喷油器22和点火器 21是上下安装的，稍有错位。参考图5，图5为本发明多缸结构图。本发明可以通过增加凸轮1的数量构成双缸、三缸、四缸乃至更多缸的结构。图a为双缸结构，它由一个凹轮2和两个凸轮1构成。图 b为三缸结构，它由一个凹轮2和三个凸轮1构成。图c为四缸结构，它由一个凹轮2和四个凸轮1构成。
权利要求
1.一种带有压气机(26)、喷油器(22)、⑴形缸体(3)的双轮转子发动机，其特征是双轮是一个凸轮(1)和一个凹轮O)，双轮都是柱形轮，它们以轮缘(6)相贴，由同步齿轮(9) 带动在⑴形缸体(3)内相对转动，凸轮(1)具有一颗作为活塞的独齿(5)，凹轮( 具有一条凹槽(7)，一个名为气盘的平面圆盘在缸体(3)里贴着缸体平面(13)与凸轮(1)同轴转动，气盘的边缘开有一个弧形气门(16)，缸体平面(1 上开有一个弧形进气口 (15)，当气盘(4)转动时，气盘上的气门(16)与缸体平面(13)上的进气口(15)在每一周内都会产生相交、重叠和错位。
2.根据权利要求1所叙述的双轮转子发动机，其特征是缸体平面(1 上的进气口 (15)在缸体C3)外连接着进气管(17)，喷油器0 穿过进气管(17)，喷口对着进气口 (15)，燃油通过气门(16)喷入缸体(3)。
3.根据权利要求1所叙述的双轮转子发动机，其特征是喷油器0 也可以安装在缸体⑶的柱面(11)上，喷口穿入缸壁(12)，燃油直接喷入缸体(3)。
4.根据权利要求1所叙述的双轮转子发动机，其特征是凸轮(1)的独齿(5)的两条对边和凹轮O)的凹槽(7)的两条对边都为内凹弧边(19、18)。
5.根据权利要求1或4所叙述的双轮转子发动机，其特征是气门(16)的弧形和进气口(1 的弧形各有一条直边分别设计成了弧线边08、四)，两弧线边Q8J9)的形状与独齿(5)的内凹弧边(19)相同。
6.根据权利要求1所叙述的双轮转子发动机，其特征是缸体(3)的缸壁(1 上还具有一个矩形的排气口(14)，排气口(14)在缸体C3)外连接着排气管00)。
7.根据权利要求1所叙述的双轮转子发动机，其特征是凹轮⑵和凸轮(1)的配置， 可以是一个凹轮( 配置一个凸轮(1)，也可以是一个凹轮(2)配置多个凸轮(1)构成多缸工作的结构。
全文摘要
一种双轮转子发动机，双轮为凸轮(1)和凹轮(2)，安装在∞形缸体(3)里，凸轮(1)的独齿(5)作为活塞在环形气缸中转动，凹轮(2)将环形气缸分隔成燃烧室(23)和废气室(24)，燃烧室(23)吸入高压空气和加压燃油后直接点火燃烧。燃气做功和排除废气是同时进行的，当废气室(24)排空，一轮做功同时完毕。然后独齿(5)从凹轮(2)的凹槽(7)中转过，产生一个新的燃烧室(23)并迅速扩大，吸入高压空气和加压燃油，燃烧做功，如此不断循环工作。
文档编号F02B55/02GK102330598SQ20101022496
公开日2012年1月25日 申请日期2010年7月13日 优先权日2010年7月13日
发明者张竞生 申请人:张竞生