一种双转子发动机的制作方法

本发明涉及一种转子发动机，特别是一种双转子发动机。

背景技术：

比较于往复式发动机，汪克尔转子发动机虽然能够克服往复式发动机中的许多缺点，但由于其三角形的转子与气缸之间的径向密封，仅是依靠结构基础十分单薄的三个角来设置，因此，就只能建立起有效密封面积非常小，必须要靠施加一定的压力才能起到密封作用的密封，而其转子又恰是以一种相对摩擦速度比较快的滑动旋转方式进行工作，加上润滑条件差，这样的密封，就不但气密性差，而且很容易损坏。与密封条件和润滑条件得天独厚的往复式发动机不同，密封问题一直是转子式发动机中最难以克服的问题，其主要原因都是因为无法根据自身的结构特点和运动特点，合理地处理转子与气缸之间的密封，这就使得转子式发动机纵使潜在有许多的优点也难以实现，即使实现了也都总是弊大于利。

技术实现要素：

本发明的目的，是为解决上述转子发动机的不足，提供一种结构简单，能够合理地解决密封问题并进一步提高机械效率和热效率的双转子发动机。

为达到上述目的，本发明采用这样的技术方案：一种双转子发动机，包括缸体及分别固定在缸体的前侧端面和后侧端面的前缸盖和后缸盖，第一偏心滚动旋转机构、第二偏心滚动旋转机构、第一活门、第二活门、火花塞；

所述缸体内开设有互相连通的第一圆形气缸和第二圆形气缸，在第一圆形气缸和第二圆形气缸之间的两侧缸壁交接处分别开设有第一活门固定圆腔和第二活门固定圆腔，在第一圆形气缸缸壁靠近第二活门固定圆腔的位置开设有与外部连通的进气口，在第二圆形气缸缸壁靠近第一活门固定圆腔的位置开设有与外部连通的排气口，前缸盖在对应第一圆形气缸和第二圆形气缸的中心位置分别开设有第一前轴孔及第二前轴孔，后缸盖在对应第一圆形气缸和第二圆形气缸的中心位置分别开设有第一后轴孔及第二后轴孔；

所述第一偏心滚动旋转机构包括第一传动轴及套装于第一传动轴上的第一偏心滚动旋转组件，第一传动轴包括依次连接的第一前端轴、第一定向滑轴和第一后端轴，第一前端轴套装于前缸盖的第一前轴孔内，第一偏心滚动旋转组件套装于第一定向滑轴并置于第一圆形气缸内，第一后端轴套装于后缸盖的第一后轴孔内，置于第一圆形气缸内的第一偏心滚动旋转组件，能对第一圆形气缸缸壁进行压迫，并将第一圆形气缸的内部空间分隔；

所述第二偏心滚动旋转机构包括第二传动轴及套装于第二传动轴上的第二偏心滚动旋转组件，第二传动轴包括依次连接的第二前端轴、第二定向滑轴和第二后端轴，第二前端轴套装于前缸盖的第二前轴孔内，第二偏心滚动旋转组件套装于第二定向滑轴并置于第二圆形气缸内，第二后端轴套装于后缸盖的第二后轴孔内，置于第二圆形气缸内的第二偏心滚动旋转组件，能对第二圆形气缸缸壁进行压迫，并将第二圆形气缸的内部空间分隔；

所述第一活门包括第一转动部分和第一摆动部分，第一转动部分活动安装在第一活门固定圆腔内，第一摆动部分置于第一偏心滚动旋转组件和第二偏心滚动旋转组件之间并能够往复摆动，且能够与第一偏心滚动旋转组件和第二偏心滚动旋转组件的外表面接触；

所述第二活门包括第二转动部分和第二摆动部分，第二转动部分活动安装在第二活门固定圆腔内，第二摆动部分置于第一偏心滚动旋转组件和第二偏心滚动旋转组件之间并能够往复摆动，且能够与第一偏心滚动旋转组件和第二偏心滚动旋转组件的外表面接触；

所述火花塞设置于第二圆形气缸缸壁靠近第二活门固定圆腔的位置或第一圆形气缸缸壁靠近第一活门固定圆腔的位置或同时设置于上述的两处位置；

第一传动轴与第二传动轴传动连接，且第一传动轴与第二传动轴的转速相同、转动方向相反，以使得第一偏心滚动旋转组件和第二偏心滚动旋转组件能够分别在第一圆形气缸和第二圆形气缸内以相同转速、不同旋转方向偏心滚动旋转的同时周期性接合和分离，以此和置于第一滚动转子和第二滚动转子之间的第一活门和第二活门进行配合，在第一圆形气缸和第二圆形气缸内，周期性地形成容积从小变大的吸气腔、容积从大变小的压缩腔、容积从小变大燃气腔、容积从大变小排气腔，以实现吸气、压缩、燃气、排气。

进一步地，为了实现第一传动轴和第二传动轴转速相同、转动方向相反的相互传动，所述第一传动轴的第一后端轴套装有第一传动齿轮，所述第二传动轴的第二后端轴套装有第二传动齿轮，所述第一传动齿轮和第二传动齿轮齿数相同，第一传动齿轮和第二传动齿轮相互啮合；又或者，所述第一传动轴的第一前端轴套装有第一传动齿轮，所述第二传动轴的第二前端轴套装有第二传动齿轮，所述第一传动齿轮和第二传动齿轮齿数相同，第一传动齿轮和第二传动齿轮相互啮合。通过齿轮相互啮合传动，实现上述目的的方案简单。

进一步地，所述的第一偏心滚动旋转组件包括第一偏心滑套、第一滚动转子及第一弹性件，所述第一偏心滑套内部开设有第一偏心滑孔，第一偏心滑套通过其第一偏心滑孔套装在第一传动轴的第一定向滑轴外侧并能够沿垂直于第一传动轴的轴心线的方向往复滑动，第一弹性件设置于第一偏心滑孔与第一定向滑轴之间，第一滚动转子套装在第一偏心滑套外侧并置于第一圆形气缸内，且能够在第一弹性件的弹性力作用下对第一圆形气缸缸壁进行压迫，并将第一圆形气缸的内部空间分隔；而所述的第二偏心滚动旋转组件包括第二偏心滑套、第二滚动转子及第二弹性件，所述第二偏心滑套内部开设有第二偏心滑孔，第二偏心滑套通过其第二偏心滑孔套装在第二传动轴的第二定向滑轴外侧并能够沿垂直于第二传动轴的轴心线的方向往复滑动，第二弹性件设置于第二偏心滑孔与第二定向滑轴之间，第二滚动转子套装在第二偏心滑套外侧并置于第二圆形气缸内，且能够在第二弹性件的弹性力作用下对第二圆形气缸缸壁进行压迫，并将第二圆形气缸的内部空间分隔。本方案中，第一传动轴与第二传动轴的转速相同、转动方向相反传动，使得第一偏心滚动旋转组件中的第一滚动转子和第二偏心滚动旋转组件中的第二滚动转子分别在第一圆形气缸和第二圆形气缸内偏心滚动旋转时周期性地接合和分离，以此和置于第一滚动转子和第二滚动转子之间的第一活门和第二活门进行配合，以实现吸气、压缩、燃气、排气；而弹性件可使得滚动转子对其滚动经过的气缸缸壁和活门的摆动部分保持一定的压力，并在与滚动转子接合时能够与之保持紧密的接触，保证密封。

进一步地，所述第一偏心滑套对应第一偏心滑孔的两侧分别为第一厚体部分和第一薄体部分，第一厚体部分置于第一定向滑轴旋转相位超前的一侧，第一薄体部分置于第一定向滑轴旋转相位滞后的一侧；而所述第二偏心滑套对应第二偏心滑孔的两侧分别为第二厚体部分和第二薄体部分，第二厚体部分置于第二定向滑轴旋转相位滞后的一侧，第二薄体部分置于第二定向滑轴旋转相位超前的一侧。通过本方案，可以使得第一滚动转子和第二滚动转子的中心分别偏离第一传动轴及第二传动轴的轴心线。

进一步地，所述第一弹性件为螺旋弹簧，第一弹性件置于第一偏心滑孔和第一定向滑轴相应端之间；所述第二弹性件为螺旋弹簧，第二弹性件置于第二偏心滑孔和第二定向滑轴相应端之间。本方案通过螺旋弹簧提供弹性力，容易实现，结构简单可靠。

进一步地，所述第一定向滑轴对应第一弹性件的一端开设有第一弹簧固定孔，第一弹性件的一端置于第一弹簧固定孔内，另一端与第一偏心滑孔的端部相抵触；所述第二定向滑轴对应第二弹性件的一端开设有第二弹簧固定孔，第二弹性件的一端置于第二弹簧固定孔内，另一端与第二偏心滑孔的端部相抵触。本方案可以方便螺旋弹簧的安装固定，且螺旋弹簧安装稳定可靠。

与现有技术相比，本发明具有以下主要优点：

1.不但结构简单紧凑，零部件数量少，而且各零部件的形状结构和配合型面都比较简单，有利于生产加工和保证质量标准；

2.由于吸气、压缩、燃气和排气的工作行程都相对比较长，因此，对于吸气行程而言，有利于减少吸气阻力和提高进气效率，对于压缩行程而言，有利于缓减压缩震动，对于燃气行程而言，不但有利于提高燃烧效率，而且可使得动力和扭矩输出变得更加平顺，对于排气行程而言，有利于减少排气阻力和降低排气噪音；

3.由于本发明的转子是以柔性滚动的运动方式进行工作，因此不但可以大大减少发动机在工作中的机械损耗，大幅提升发动机的机械效率，而且，还进一步提高了密封的可靠性和耐用性，使发动机能够长期保持高效率工作；

4.能够使膨胀比大于压缩比，以进一步提高发动机的燃烧效率和降低排气噪音。

附图说明

图1为本发明实施例双转子发动机的径向结构图。

图2为本发明实施例双转子发动机的轴向结构图。

图3为本发明实施例双转子发动机的立体分解图。

图4为本发明实施例双转子发动机的工作原理图。

附图标记：

1.缸体；1a.第一圆形气缸；1b.第二圆形气缸；1c.第一活门固定圆腔；1d.第二活门固定圆腔；1e.进气口；1f.排气口；1g.第一圆形气缸缸壁；1h.第二圆形气缸缸壁；1i.吸气腔；1j.压缩腔；

1k.燃气腔；1l.排气腔；

2.前缸盖；2a.第一前缸盖轴孔；2b.第二前缸盖轴孔；

3.后缸盖；3a.第一后缸盖轴孔；3b.第二后缸盖轴孔；

4.第一传动轴；4a.第一前端轴；4b.第一定向滑轴；4c.第一后端轴；4d.第一弹簧固定孔；

5.第一偏心滑套；5a.第一偏心滑孔；5b.第一厚体部分；5c.第一薄体部分；

6.第一滚动转子；

7.第二传动轴；7a.第二前端轴；7b.第二定向滑轴；7c.第二后端轴；7d.第二弹簧固定孔；

8.第二偏心滑套；8a.第二偏心滑孔；8b.第二厚体部分；8c.第二薄体部分；

9.第二滚动转子；

10.第一活门；10a.第一转动部分；10b.第一摆动部分；

11.第二活门；11a.第二转动部分；11b.第二摆动部分；

12.第一弹性件；

13.第二弹性件；

14.火花塞；

15.第一传动齿轮；

16.第二传动齿轮；

17.第一定位销；

18.第二定位销；

19.螺栓；

m1.第一偏心滚动旋转机构；

n1.第一偏心滚动旋转组件；

m2.第二偏心滚动旋转机构；

n2.第二偏心滚动旋转组件；

具体实施方式

见图1、图2，图3，一种双转子发动机，包括缸体1、前缸盖2、后缸盖3、第一活门10、第二活门11、第一偏心滚动旋转机构m1、第二偏心滚动旋转机构m2、第一传动齿轮15、第二传动齿轮16、火花塞14等。

其中，所述缸体1内开设有互相连通的第一圆形气缸1a和第二圆形气缸1b，在第一圆形气缸1a和第二圆形气缸1b之间的第一圆形气缸缸壁1g与第二圆形气缸缸壁1h交接的两侧缸壁交接处分别开设有用于固定第一活门10的第一活门固定圆腔1c和用于固定第二活门11的第二活门固定圆腔1d，在第一圆形气缸1a的第一圆形气缸缸壁1g靠近第二活门固定圆腔1d的位置开设有与外部连通的进气口1e，在第二圆形气缸1b的第二圆形气缸缸壁1h靠近第一活门固定圆腔1c的位置开设有与外部连通的排气口1f，前缸盖2在对应第一圆形气缸1a和第二圆形气缸1b的中心位置分别开设有第一前轴孔2a及第二前轴孔2b，后缸盖3在对应第一圆形气缸1a和第二圆形气缸1b的中心位置分别开设有第一后轴孔3a及第二后轴孔3b。

所述第一偏心滚动旋转机构m1包括第一传动轴4及套装于第一传动轴4上的第一偏心滚动旋转组件n1，第一传动轴4包括依次连接成一体的第一前端轴4a、类似于方轴结构的第一定向滑轴4b和第一后端轴4c，第一前端轴4a套装于前缸盖2的第一前轴孔2a内，第一偏心滚动旋转组件n1套装于第一定向滑轴4b并置于第一圆形气缸1a内，第一后端轴4c套装于后缸盖3的第一后轴孔3a内，第一偏心滚动旋转组件n1包括第一偏心滑套5、第一滚动转子6及第一弹性件12，第一偏心滑套5内部开设有类似于方孔结构、孔中心偏离第一偏心滑套5圆心的第一偏心滑孔5a，第一偏心滑套5对应第一偏心滑孔5a的两侧分别为第一厚体部分5b和第一薄体部分5c，第一偏心滑套5通过其第一偏心滑孔5a套装在第一定向滑轴4b上，且第一厚体部分5b置于第一定向滑轴4b旋转相位超前的一侧，第一薄体部分5c置于第一定向滑轴4b旋转相位滞后的一侧，套装在第一定向滑轴4b上的第一偏心滑套5能够沿垂直于第一传动轴4的轴心线的方向往复滑动，第一弹性件12设置于第一偏心滑孔5a与第一定向滑轴4b之间，本实施例的第一弹性件12为螺旋弹簧，为了将本实施例采用的为螺旋弹簧方案的第一弹性件12固定，在第一定向滑轴4b对应的端部开设有第一弹簧固定孔4d，第一弹性件12的一端置于第一弹簧固定孔4d内，另一端与第一偏心滑孔5a对应的端部相抵触，第一滚动转子6套装在第一偏心滑套5，并能够在第一弹性件12的弹性力作用下，对第一圆形气缸1a的第一圆形气缸缸壁1g进行压迫，使得第一滚动转子6始终保持与第一圆形气缸1a的第一圆形气缸缸壁1g紧密接触，以消除第一滚动转子6与第一圆形气缸缸壁1g之间的间隙，达到将第一圆形气缸1a的内部空间分隔。

所述第二偏心滚动旋转机构m2包括第二传动轴7及套装于第二传动轴7上的第二偏心滚动旋转组件n2，第二传动轴7包括依次连接成一体的第二前端轴7a、类似于方轴结构的第二定向滑轴7b和第二后端轴7c，第二前端轴7a套装于前缸盖2的第二前轴孔2b内，第二偏心滚动旋转组件n2套装于第二定向滑轴7b并置于第二圆形气缸1b内，第二后端轴7c套装于后缸盖3的第二后轴孔3b内，第二偏心滚动旋转组件n2包括第二偏心滑套8、第二滚动转子9及第二弹性件13，第二偏心滑套8内部开设有类似于方孔结构、孔中心偏离第二偏心滑套8圆心的第二偏心滑孔8a，第二偏心滑套8对应第二偏心滑孔8a的两侧分别为第二厚体部分8b和第二薄体部分8c，第二偏心滑套8通过其第二偏心滑孔8a套装在第二定向滑轴7b上，且第二厚体部分8b置于第二定向滑轴7b旋转相位滞后的一侧，第二薄体部分8c置于第二定向滑轴7b旋转相位超前的一侧，而套装在第二定向滑轴7b上的第二偏心滑套8能够沿垂直于第二传动轴7的轴心线的方向往复滑动，第二弹性件13设置于第二偏心滑孔8a与第二定向滑轴7b之间，本实施例的第二弹性件13也为螺旋弹簧，为了将本实施例采用的为螺旋弹簧方案的第二弹性件13固定，在第二定向滑轴7b对应的端部开设有第二弹簧固定孔7d，第二弹性件13的一端置于第二弹簧固定孔7d内，另一端与第二偏心滑孔8a对应的端部相抵触，第二滚动转子9套装在第二偏心滑套8，并能够在第二弹性件13的弹性力作用下，对第二圆形气缸1b的第二圆形气缸缸壁1h进行压迫，使得第二滚动转子9始终保持与第二圆形气缸1b的第二圆形气缸缸壁1h紧密接触，以消除第二滚动转子9与第二圆形气缸缸壁1h之间的间隙，达到将第二圆形气缸1b的内部空间分隔。

所述第一活门10包括第一转动部分10a和第一摆动部分10b，第一转动部分10a活动安装在第一活门固定圆腔1c内，第一摆动部分10b置于第一偏心滚动旋转组件n1中的第一滚动转子6和第二偏心滚动旋转组件n2中的第二滚动转子9之间，置于第一滚动转子6和第二滚动转子9之间的第一摆动部分10b能够上下往复摆动，并能够与第一滚动转子6和第二滚动转子9的外表面接触。

所述第二活门11包括第二转动部分11a和第二摆动部分11b，第二转动部分11a活动安装在第二活门固定圆腔1d内，第二摆动部分11b置于第一偏心滚动旋转组件n1中的第一滚动转子6和第二偏心滚动旋转组件n2中的第二滚动转子9之间，置于第一滚动转子6和第二滚动转子9之间的第二摆动部分11b能够上下往复摆动，并能够与第一滚动转子6和第二滚动转子9的外表面接触。

所述火花塞14设置于第二圆形气缸1b的第二圆形气缸缸壁1h靠近第二活门固定圆腔1d的位置或第一圆形气缸1a的第一圆形气缸缸壁1g靠近第一活门固定圆腔1c的位置或同时设置于上述的两处位置，本实施例出示的方案是火花塞14设置在第二圆形气缸1b的第二圆形气缸缸壁1h靠近第二活门固定圆腔1d的位置，见图1、图3。

所述第一传动齿轮15和第二传动齿轮16齿数相同，第一传动齿轮15固定安装在第一传动轴4的第一前端轴4a或第一后端轴4c上，第二传动齿轮16固定安装在第二传动轴7的第二前端轴7a或第二后端轴7c上，本实施例出示的方案是第一传动齿轮15和第二传动齿轮16分别固定安装在第一传动轴4的第一后端轴4c和第二传动轴7的第二后端轴7c上，见图2、图3，第一传动齿轮15和第二传动齿轮16啮合，通过第一传动齿轮15和第二传动齿轮16，除了使第一偏心滚动旋转机构m1和第二偏心滚动旋转机构m2能够实现反向同步传动，并需要以此确定第一偏心滚动旋转组件n1和第二偏心滚动旋转组件n2之间的相对旋转位置，以使得置于第一圆形气缸1a內的第一偏心滚动旋转组件n1中的第一滚动转子6和置于第二圆形气缸1b内的第二偏心滚动旋转组件n2中的第二滚动转子9在分别沿着第一圆形气缸缸壁1g和第二圆形气缸缸壁1h以相同转速、不同旋转方向偏心滚动旋转的同时，能够周期性地接合和分离，以此与设置在第一滚动转子6和第二滚动转子9之间的第一活门10和第二活门11进行配合，就能够在第一圆形气缸1a和第二圆形气缸1b内周期性地先后形成容积从小变大的吸气腔1i、容积从大变小的压缩腔1j、容积从小变大的燃气腔1k、容积从大变小的排气腔1l，从而实现吸气、压缩、燃气、排气；

所述前缸盖2和后缸盖3在进行安装前，先要通过置于缸体1上的第一定位销17和第二定位销18进行定位，经定位后，再通过若干螺栓19被分别固定安装在缸体1的前侧端面和后侧端面上；

本发明的工作原理如图4所示，根据以上所述构成的双转子发动机，通过第一传动齿轮15和第二传动齿轮16，第一偏心滚动旋转机构m1和第二偏心滚动旋转机构m2进行反向同步传动，图4所示的偏心滚动旋转机构m1是以逆时针方向旋转，第二偏心滚动旋转机构m2是以顺时针方向旋转，在传动的过程中，第一偏心滚动旋转组件n1和第二偏心滚动旋转组件n2也就相应地分别在第一圆形气缸1a和第二圆形气缸1b內分别以逆时针和顺时针方向同步偏心旋转，从而使得第一滚动转子6和第二滚动转子9分别沿着第一圆形气缸缸壁1g和第二圆形气缸缸壁1h反向同步偏心滚动旋转，并在同时的偏心滚动旋转中周期性地接合和分离，以此与设置于它们之间的第一活门10和第二活门11进行相应的配合，就能够在第一圆形气缸1a和第二圆形气缸1b内，先是形成与进气口1e连通的容积从小变大的吸气腔1i而进入吸气行程，吸入气体，当吸气腔1i的容积达到最大值时，随之而转变成为容积从大变小的压缩腔1j而进入压缩行程，压缩气体，当压缩腔1j的容积达到最小值时，经由火花塞14将其内的压缩气体点燃后，随之而转变成为容积从小变大的燃气腔1k而进入燃气行程，燃烧气体，以此产生动力，当燃气腔1k的容积达到最大值时，随之而转变成为与排气口1f连通的容积从大变小的排气腔1l而进入排气行程，排出气体，直到完成该轮工作循环。从图4所示的工作原理中还可以看到，在上一轮的工作循环还没有结束之前，下一轮的工作循环就已经开始，吸气、压缩、燃气、排气行程是可以同时进行的，并且，由于进气、压缩、燃气和排气行程都相对比较长，因此有利于优化动力和扭矩的输出特性；

第一偏心滑套5的作用，是使得第一滚动转子6在偏心滚动旋转的工作中，能够利用压缩腔1j和燃气腔1k的内部气压而产生随着内部气压和旋转位置变化而变化的径向压力，对其滚动经过的第一圆形气缸缸壁1g和第一活门10的摆动部分10b进行压迫，以使得第一滚动转子6能够在工作中实现摩损小、密封严密的柔性滚动密封。

第一弹性件12的作用，是使得第一滚动转子6对其滚动经过的第一圆形气缸缸壁1g和第一活门10的摆动部分10b保持一定的压力，并在与第二滚动转子9接合时能够与之保持紧密的接触，保证密封。

第二偏心滑套8的作用，是使得第二滚动转子9在偏心滚动旋转的工作中，能够利用压缩腔1j和燃气腔1k的内部气压而产生随着内部气压和旋转位置变化而变化的径向压力，对其滚动经过的第二圆形气缸缸壁1h和第二活门11的摆动部分11b进行压迫，以使得第二滚动转子9能够在工作中实现摩损小、密封严密柔性滚动密封。

第二弹性件13的作用，是使得第二滚动转子9对其滚动经过的第二圆形气缸缸壁1h和第二活门11的摆动部分11b保持一定的压力，并在与第一滚动转子6接合时能够与之保持紧密的接触，保证密封。

第一滚动转子6和第二滚动转子9是通过在运动中与第一活门10和第二活门11配合在第一圆形气缸1a和第二圆形气缸1b内形成吸气腔1i、压缩腔1j、燃气腔1k和排气腔1l，同时，在密封上又需要利用压缩腔1j和燃气腔1k的内部气压，使第一活门10的第一摆动部分10b和第二活门11的第二摆动部分11b分别对第二滚动转子9和第一滚动转子6形成压力是与压缩腔1j和燃气腔1k的内部气压成正比的压迫而对吸气腔1i、压缩腔1j、燃气腔1k和排气腔1l实施密封隔离。

根据本发明的结构特点，如果设定第二滚动转子9的外圆直径大于第一滚动转子6的外圆直径，再对相关的结构进行相应调整，就可以使得发动机在工作时的膨胀比大于压缩比而进一步提高发动机的热效率。

以上仅为本发明的一个具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用本发明构思对本发明做出的非实质性修改，均落入本发明的保护范围之内。