專利名稱：弧形缸轉子發(fā)動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機領域。
背景技術：
眾所周知，往復式內(nèi)燃發(fā)動機已經(jīng)擁有一百多年的歷史，是一種非常成功 的熱功轉換機械。但由于目前人類所遇到的能源和環(huán)境問題對熱功轉換機械提 出了更高的要求。因而，往復式內(nèi)燃機就顯得體積大、重量大、效率低、低排 放性差。因此近些年來，人們開始特別注重自由活塞式發(fā)動機、轉子活塞式發(fā) 動機和擺動活塞式發(fā)動機的研究和開發(fā)。與往復式活塞發(fā)動機相比，自由活塞 式發(fā)動機具有高效、低排放性好，體積小、重量輕等特點。然而，由于自由活 塞發(fā)動機多為二沖程，而且無法直接作為轉動動力源使用，故多用作發(fā)電機的 動力，因此其應用受到限制。而傳統(tǒng)轉子活塞發(fā)動機和擺動活塞式發(fā)動機由于 其缸體和活塞的相互關系所致，其密封性、使用壽命及低排放性受到嚴重影響， 且擺動活塞式發(fā)動機和擺動轉子活塞式發(fā)動機也存在擺動式或稱脈沖式動力 與旋轉動力的轉換問題。
近期關于擺動活塞式發(fā)動機和擺動活塞式轉子發(fā)動機的研究和方案較多，
例如美國專利US6，431，139; US4，068, 985; US3，144，007; US3,356,079; US5，147，191; US 3,873,247; US4， 174,930; US2，734，489; US6，886'527; US6，305，345; US5，433, 179; US4, 257， 752; US6， 009， 847和US2006/0191499 等，世界專利W02008/104569; W02008/012006; W02007/096154; W02007/073883; W02006/089576 ; W02003/093650 ; W02003/074839 ; W02002/084078 ; W02000/060218; W02000/042290; W01998/026157和W01998/013558等，以及 中國專利ZL01134215. 3和ZL91201678. 7等，都公開了不同形式的擺動活塞式 發(fā)動機和擺動活塞式轉子發(fā)動機，但是所有這些和本申請人查閱過但未寫在上 面的專利所公開的方案都存在著一個共同的缺點，就是在氣缸燃燒室密封段內(nèi) 的氣缸壁內(nèi)(壁厚方向)存在活塞連接件的滑動界面。眾所周知，無論對發(fā)動
6機還是壓氣機，其密封性都是至關重要的，特別是對發(fā)動機來說，其密封性決 定了發(fā)動機的性能、效率和壽命，是發(fā)動機設計和制造過程中的最最重要的問 題。而存在于氣缸燃燒室密封段的氣缸壁內(nèi)(壁厚方向)的滑動界面的密封是 非常困難的，特別是由于發(fā)動機的冷縮熱脹等原因使這一滑動界面的密封更為 困難。所以按上述專利中所公開的方案生產(chǎn)的發(fā)動機的燃燒室密封性難以得到
保障，因而這些方案將難以在商業(yè)化發(fā)動機制造中應用。美國專利US4， 058， 088 公開了一種直線型氣缸和滑塊結構的方案。在此方案中，由于氣缸是直線形的， 故只能按圓的弦線排列。所以，兩個氣缸間或兩個氣缸組合體間成直角，故兩 個氣缸間或兩個氣缸組合體間的無效空間大，從而導致了該方案體積大重量 大。不僅如此，由于滑塊的存在，降低了發(fā)動機的可靠性，特別是因為活塞擺 動產(chǎn)生的巨大離心力無法由活塞連接件抵消，只能由氣缸的外側內(nèi)壁來承擔， 因此影響了發(fā)動機的密閉性和效率。
除此之外，目前所有擺動活塞式發(fā)動機、擺動活塞式轉子發(fā)動機和自由活 塞式發(fā)動機，要么采用液壓馬達，要么采用曲軸、非圓齒輪或凸輪滾子式棘輪 將擺動式動力或稱脈沖式動力轉換成轉動動力。這些方案都存在可靠性差，效 率低等問題。
為此需要發(fā)明一種新型發(fā)動機，以提高發(fā)動機的效率和低排放性。
發(fā)明內(nèi)容
傳統(tǒng)往復式發(fā)動機的最大缺陷是在爆炸沖程上止點時，活塞對曲軸沒有力 矩，而且在相當?shù)霓D角內(nèi)力矩也較小，因而使氣缸內(nèi)的高溫高壓氣體維持時間 過長導致熱量損失大，氮氧化物形成多，效率低，排放差。而自由、轉子和擺 動活塞式發(fā)動機氣缸壁內(nèi)(壁厚方向)又存在滑動界面密封難以克服的缺點。 本發(fā)明的目的就是要公開一種止點存在力矩，效率高，排放好的新型發(fā)動機。
本發(fā)明公開了一種弧形缸轉子發(fā)動機，包括氣缸、活塞，其目的是這樣 實現(xiàn)的
所述氣缸的中心線設為弧形，所述氣缸的斷面設為圓形或非圓形，在所述 氣缸內(nèi)設置一個或多個所述活塞，所述活塞的活塞連接件設在所述氣缸的燃燒室密封段之外，所述氣缸和所述活塞設為以所述氣缸中心弧線的圓心為圓心旋 轉式，分別在所述氣缸所代表的擺動系統(tǒng)和所述活塞所代表的擺動系統(tǒng)上設置 液壓防倒轉裝置，或分別在半數(shù)所述活塞所代表的擺動系統(tǒng)和另外半數(shù)所述活 塞所代表的擺動系統(tǒng)上設置所述液壓防倒轉裝置。
在一個所述氣缸內(nèi)設置一個所述活塞，在所述氣缸的端部設置氣缸蓋，構 成單元氣缸，在所述氣缸的中心弧線所在圓周上至少對置設置兩個所述單元氣 缸構成多缸發(fā)動機，在所述多缸發(fā)動機中，所有所述氣缸設為經(jīng)氣缸連接件與
半動力軸A連接式，所有所述活塞設為經(jīng)所述活塞連接件與所述半動力軸B連 接式，或半數(shù)所述活塞設為經(jīng)其連接件與所述半動力軸A連接式，另外半數(shù)所 述活塞設為經(jīng)其連接件與所述半動力軸B連接式，所有所述氣缸設為以其中心 弧線所在圓心為圓心從動旋轉式。
一個所述氣缸內(nèi)對置設置兩個所述活塞構成氣缸組合體，在由兩個或兩個 以上所述氣缸組合體構成的多缸發(fā)動機中，所有所述氣缸設為以其中心弧線所 在圓心為圓心從動旋轉式，在不同所述氣缸內(nèi)的半數(shù)所述活塞設為經(jīng)其連接件 與所述半動力軸A連接式，另外半數(shù)所述活塞設為經(jīng)其連接件與所述半動力軸 B連接式。
在對置設置在一個所述氣缸內(nèi)的兩個所述活塞之間設置隔板式氣缸蓋，所 述隔板式氣缸蓋與所述氣缸密封并將所述氣缸隔分成兩個所述燃燒室，構成隔 板缸蓋氣缸組合體，并形成隔板缸蓋式兩缸發(fā)動機，在所述隔板缸蓋兩缸發(fā)動 機中，所述氣缸設為經(jīng)所述氣缸連接件與所述半動力軸A連接式，對置設置的 兩個所述活塞設為經(jīng)所述活塞連接件與所述半動力軸B連接式，在多個隔板缸 蓋氣缸組合體構成的多缸發(fā)動機中，所有所述氣缸設為經(jīng)所述氣缸連接件與所 述半動力軸A連接式，所有所述活塞設為經(jīng)所述活塞連接件與所述半動力軸B 連接式，或所有所述氣缸設為以其中心弧線所在圓心為圓心從動旋轉式，半數(shù) 所述活塞設為經(jīng)其連接件與所述半動力軸A連接式，另外半數(shù)所述活塞設為經(jīng) 其連接件與所述半動力軸B連接式。
在所述氣缸的氣缸壁的內(nèi)側和外側上同時或單獨設置密封套，所述密封套 與所述活塞連接并與所述氣缸的氣缸壁滑動密封接觸，或在兩個相鄰所述氣缸之間設置氣缸連接段，在所述氣缸連接段上設置活塞連接件開口，在所述活塞 連接件開口的內(nèi)側和外側同時或單獨設密封滑塊。
在兩個背部相鄰的所述活塞之間設置隔板，所述隔板與所述氣缸或與所述 氣缸連接件密封固聯(lián)，所述隔板與所述活塞連接件滑動密封接觸，并所述隔板 與所述密封滑塊滑動密封接觸，所述隔板將相鄰的所述活塞的背部空間隔分成 兩個密封的活塞背部氣缸，所述活塞背部氣缸上設置進氣閥和排氣閥，所述進 氣閥和所述排氣閥受控，所述活塞背部氣缸設為空氣預壓縮氣缸，或發(fā)動機排 氣動力缸，或發(fā)動機余熱蒸汽動力缸，在所述活塞背部氣缸設為發(fā)動機排氣動 力缸的結構中，所有所述排氣門的排氣道設為連通式排氣道，所述連通式排氣 道設為經(jīng)所述進氣閥與所述活塞背部氣缸連通。
所述氣缸設為整體式氣缸，或設為半殼式氣缸，所述弧形缸轉子發(fā)動機設 為四沖程發(fā)動機，設置進氣門和排氣門，或設置徑向進氣門和徑向排氣門，或 設置隔板進氣門和隔板排氣門，在所述氣缸的氣缸壁上設置無氣門式進氣口和 無氣門式排氣口，并在所述氣缸的端部設置噴油器和火花塞。
所述活塞所代表的擺動系統(tǒng)是指所述活塞及其隨動件，例如，所述活塞連 接件、所述半動力軸等，所述氣缸所代表的擺動系統(tǒng)是指所述氣缸及其隨動件， 例如，所述氣缸連接件、所述半動力軸等，半數(shù)所述活塞所代表的擺動系統(tǒng)是 指半數(shù)所述活塞及其隨動件，例如，半數(shù)所述活塞連接件、所述半動力軸等， 另外半數(shù)所述活塞所代表的擺動系統(tǒng)是指另外半數(shù)所述活塞及其隨動件，例 如，另外半數(shù)所述活塞連接件、所述半動力軸等，在所述活塞所代表的擺動系 統(tǒng)和所述氣缸所代表的擺動系統(tǒng)之間設置擺動協(xié)調(diào)機構，或在半數(shù)所述活塞所 代表的擺動系統(tǒng)和另外半數(shù)所述活塞所代表的擺動系統(tǒng)之間設置擺動協(xié)調(diào)機 構，所述擺動協(xié)調(diào)機構設為由兩個自由轉動慣量結構體和各自的角動量滯后彈 簧構成的角動量流動式擺動協(xié)調(diào)機構，所述角動量流動式擺動協(xié)調(diào)機構內(nèi)可設 減振結構體。
所述液壓式防倒轉裝置設為入口設有逆止閥或入口設有控制閥門的液壓 泵，所述液壓泵設為液體出入口直接連通的無負荷防倒轉液壓泵式，或設為液 體出口經(jīng)負荷回路與液體入口連通的有負荷防倒轉液壓泵式，所述負荷回路設
9為所述弧形缸轉子發(fā)動機的潤滑系統(tǒng)或設為所述弧形缸轉子發(fā)動機的冷卻系 統(tǒng)，所述逆止閥設為自由式或受控式，所述控制閥門和受控式所述逆止閥的控 制機構設為機械式或電子電磁式，所述活塞所代表的擺動系統(tǒng)中的所述半動力
軸B設為與所述液壓泵的動力軸連接式，所述氣缸所代表的擺動系統(tǒng)中的所述 半動力軸A設為與另一個所述液壓泵的動力軸連接式，或半數(shù)所述活塞所代表 的擺動系統(tǒng)中的半動力軸A設為與所述液壓泵的動力軸連接式，另外半數(shù)所述 活塞所代表的擺動系統(tǒng)中的所述半動力軸B設為與另一個所述液壓泵的動力軸
連接式。
所述半動力軸A設為與差速器的一個半軸齒輪連接式，所述半動力軸B設 為與所述差速器的另一個半軸齒輪連接式，所述差速器的行星齒輪殼為動力輸 出軸，所述弧形缸轉子發(fā)動機和所述差速器設為平行軸式或共軸式。
所述單元氣缸的排列方式有很多，圖1、 2、 3、 4、 5和6所示，是所述單 元氣缸及其陣列排列方式的一部分實施例。所述單元氣缸的陣列排列方式就是 在所述氣缸中心弧線所在圓周上對置排列所述單元氣缸的方式。這些方案所具 有的共同特點是氣缸的中心線設為圓弧形，在圓弧形氣缸內(nèi)設置與氣缸相吻合 的活塞。將活塞的連接件設置在氣缸燃燒密封段以外的區(qū)域，從而使氣缸燃燒 室密封段的氣缸壁內(nèi)(壁厚方向)不存在滑動界面。因此，活塞和氣缸所形成 的工作空間，特別是在燃燒爆炸或壓縮過程中的密封性會有根本性的提高，工 作效率和壽命也會有所提高。不僅如此，還可以避免由于氣缸壁內(nèi)(壁厚方向) 的滑動界面的存在而導致潤滑油進入燃燒室。
由于氣缸在外活塞在內(nèi)，活塞又必須由連接件連接外動力軸，因此就會存 在氣缸壁內(nèi)(壁厚方向)的滑動界面。為避免該滑動界面的存在，本發(fā)明采用 了將活塞連接件設在所述氣缸燃燒室密封段以外區(qū)域的方式，可以保證活塞與 氣缸間的密封性，從而解決了目前為止的轉子發(fā)動機、擺動活塞式發(fā)動機中存 在的重大缺陷，即密封性差且在熱脹冷縮或磨損時得不到補償。
由于采用弧形氣缸結構，使所述氣缸和所述活塞之間的相對運動是按圓周 運動進行的，故在爆炸沖程開始時(相當于上止點時)對動力軸具有強大的力 矩，而且所述氣缸和所述活塞之間的容積會快速膨脹，溫度急劇下降，熱量損失小，因而效率高，排放好。
所述氣缸組合體的排列方式也有很多，圖7和8所示是所述氣缸組合體及 其陣列排列方式中的一部分實施例。在一個所述氣缸內(nèi)對置設置兩個所述活塞 構成所述氣缸組合體，兩個所述活塞間相對擺動構成容積變化，形成工作缸。 所謂氣缸組合體的陣列式排列方式，就是多個所述氣缸組合體在所述氣缸中心 弧線所在圓周上進行排列的方式。
圖9、 10和11是隔板缸蓋氣缸組合體及其陣列排列方式。在一個所述氣 缸內(nèi)對置設置兩個所述活塞，在這兩個活塞之間設置所述隔板式缸蓋，在所述 隔板缸蓋上設置氣門，所述隔板式缸蓋將所述氣缸隔分成兩個燃燒室，構成所 述隔板缸蓋氣缸組合體，并形成隔板缸蓋式兩缸發(fā)動機。所謂隔板缸蓋氣缸組 合體的陣列式排列方式，就是多個隔板缸蓋氣缸組合體在所述氣缸中心弧線所 在圓周上進行排列的方式。
如圖12、 13、 14、 15和16所示，為防止?jié)櫥屯庑箍稍谒鰵飧妆谕鈧?設置密封套，也可以在兩個所述氣缸之間設置氣缸連接段。所述氣缸連接段是 在相鄰的兩個氣缸的活塞連接件出口端在不影響所述活塞行程的條件下將這 兩個氣缸連接起來的一段腔形結構體。在設置所述氣缸連接段的結構中，必須 在所述氣缸連接段上設置所述活塞連接件開口 ，其目的是為了保證所述活塞的 行程，并可在所述活塞連接件開口處設置密封滑塊，從而防止?jié)櫥托孤恫p 少由于活塞運動所產(chǎn)生的空氣流動損失。如圖16所示，根據(jù)空間布置的需要， 也可將所述活塞連接件的出口設置在所述氣缸外圓周方向。
為充分利用空間并提高所述弧形缸轉子發(fā)動機的效率，本發(fā)明公開了一種 所述活塞背部氣缸結構，即在背部相鄰的兩個所述活塞之間的空間設置工作 缸。如圖17和18所示，在兩個背部相鄰的所述活塞之間設置所述隔板，所述 隔板與所述氣缸固聯(lián)與所述活塞連接件和所述滑塊滑動密封接觸，并在適當位 置設置進氣閥和排氣閥，進而在每兩個背部相鄰的所述活塞之間構成兩個附屬 工作缸，即所述活塞背部氣缸。所述活塞背部氣缸的密封性可能會差一些，但 可以用作空氣預壓縮氣缸以對進入氣缸前的空氣進行增壓，或用作排氣動力缸 即利用所述發(fā)動機的排氣能量進行做功，回收排氣能量提高所述發(fā)動機的效率，或用作所述發(fā)動機的余熱蒸汽動力缸，即把利用發(fā)動機的余熱所產(chǎn)生的蒸 汽在所述活塞的背面推動所述活塞，但收發(fā)動機的余熱提高發(fā)動機的效率。圖
19所示是將所述活塞背部氣缸用于排氣動力缸的一個實施例。
如圖20和21所示，所述氣缸可設為整體式，也可出于加工和安裝方便 考慮，可將所述氣缸設為半殼式，再由螺絲或其它構件將兩個半殼固定在一起。 也就是說在所述氣缸燃燒室密封段的氣缸壁內(nèi)(壁厚方向)可以存在固定式拼 接界面，但不存在滑動界面。因為固定式拼接界面只要加工安裝得當便可保證 密封性，并且不受冷縮熱脹和磨損的影響。
也可以通過調(diào)整所述弧形缸轉子發(fā)動機氣門的位置和正時關系，使本發(fā)明 所述發(fā)動機按四沖程或二沖程工作，所述弧形缸轉子發(fā)動機也可在有動力輸入 的條件下作為壓氣機使用。圖22所示是作為二沖程發(fā)動機用的配氣實施例。
在本發(fā)明所公開的弧形缸轉子發(fā)動機中，所述活塞間或所述活塞和所述氣 缸間的擺動構成不同的擺動系統(tǒng)。所述活塞所代表的系統(tǒng)是指所述活塞及其隨 動件，例如，所述活塞連接件、所述半動力軸等。所述氣缸所代表的系統(tǒng)是指 所述氣缸及其隨動件，例如，所述氣缸連接件、所述半動力軸等。半數(shù)活塞所 代表的系統(tǒng)是指一半數(shù)量的活塞及其隨動件，例如，半數(shù)活塞連接件、所述半 動力軸等。另外半數(shù)活塞所代表的系統(tǒng)是指另外一半數(shù)量活塞及其隨動件，例 如，另外半數(shù)活塞連接件、所述半動力軸等。兩個擺動系統(tǒng)間的擺動是密封空 間容積變化的基礎，也是本發(fā)明所公開的發(fā)動機工作的基礎。為協(xié)調(diào)兩個擺動 系統(tǒng)之間的關系如行程控制和防撞擊等，可在這兩個系統(tǒng)之間設置擺動協(xié)調(diào)機 構。圖23、 24、 25、 26、 27和28所示為角動量流動式擺動協(xié)調(diào)機構，在擺動 系統(tǒng)A與自由轉動的具有一定轉動慣量的慣量結構體A之間設置角動量滯后彈 簧，在擺動系統(tǒng)B與自由轉動的具有一定轉動慣量的慣量結構體B之間設置角 動量滯后彈簧。所述慣量結構體可以是飛輪，但與中國專利200720035408.8 不同，在中國專利200720035408.8中，飛輪是與擺動系統(tǒng)直接固聯(lián)的，而本 發(fā)明中飛輪是處于自由狀態(tài)的。為防止所述擺動系統(tǒng)與所述慣量結構體的撞 擊，可設置減振塊如圖27和28所示。當擺動系統(tǒng)發(fā)生擺動時，兩個擺動系統(tǒng) 將交錯受到角動量滯后彈簧作用，因為只有向前方擺動的系統(tǒng)才受角動量滯后彈簧作用，而向后擺動的系統(tǒng)則受慣量結構體的直接作用。調(diào)整慣量結構體的 慣量和角動量滯后彈簧的胡克系數(shù)來匹配不同的發(fā)動機。
為實現(xiàn)擺動動力或稱脈沖動力向旋轉動力的轉換，目前為止的各類方案都 是采用機械式防倒轉機構，如棘輪、滾子凸輪式棘輪和滾子摩擦式棘輪，或采 用非圓齒輪或曲軸來完成這種轉換的。前者可靠性差，而后者使活塞在爆炸沖 程開始時對動力軸失去力矩。因此目前的機械式防倒轉裝置或機械式旋轉動力 的轉換很難在實際中應用。本發(fā)明所公開的所述弧形缸轉子發(fā)動機中，為實現(xiàn) 擺動動力或稱脈沖動力向旋轉動力的轉換，設置了液壓防倒轉裝置。所述液壓 防倒轉裝置就是通過液體壓力使相對擺動又可共同旋轉的兩個系統(tǒng)只能向一 個方向前進不可倒退。這樣就直接實現(xiàn)了擺動動力或稱脈沖動力向旋轉動力的 轉換。這種轉換與目前廣泛采用的自由活塞式發(fā)動機中的液壓泵液壓馬達系統(tǒng) 完全不同。自由活塞式發(fā)動機中的液壓泵液壓馬達系統(tǒng)需要與發(fā)動機功率匹配 的液壓泵和液壓馬達，相當于一個動力系統(tǒng)中要設置三臺功率相等的動力機 械，即發(fā)動機、液壓泵和液壓馬達，不僅造價高效率也較低。而本發(fā)明中的 所述液壓防倒轉裝置則只需要在很小的液體入口設有控制閥的液壓泵即可，造 價低效率高。
本發(fā)明中，所述液壓式防倒轉機構設為入口設有控制閥的液壓泵式。所述 控制閥設為自控式(即自由式)逆止閥、受控式逆止閥或其他受控閥，如受控 球閥等，只要能按邏輯關系(相當于正時關系)將液壓泵的入口打開關閉即可， 即在液壓泵向前轉動時(即入口進液體時)將液壓泵入口打開，在液壓泵要向 后轉時將液壓泵入口關閉。由于入口設置了這樣的閥門，液體只能進不能出， 所以液壓泵的動力軸不可能倒轉。將所述發(fā)動機的所述半動力軸或其連接件與 所述液壓泵的動力軸連接，就可達到防倒轉的目的。從液壓回路上講，可設為
無負荷回路或有負荷回路兩種。圖29是無負荷防倒轉液壓泵的結構及其回路 的一個實施例，在液壓泵的液體入口處設置控制閥，并將泵的液體出入口直接 連通。將本發(fā)明所公開的發(fā)動機中的可以旋轉的兩個擺動系統(tǒng)分別與所述無負 荷防倒轉液壓泵的動力軸連接后(每個系統(tǒng)各連接一個泵)，擺動系統(tǒng)將無法 倒轉，只能向前轉動，從而完成擺動動力向旋轉動力的轉換，使所述弧形缸轉子發(fā)動機能夠直接輸出旋轉動力。為了充分利用液壓泵的能量，所述液壓式防
倒轉機構也可設為有負荷防倒轉液壓泵式。圖30是所述有負荷防倒轉液壓泵 結構及其回路的一個實施例。入口設置有控制閥的液體出入口經(jīng)負荷回路連通
的液壓泵，所述負荷回路設為所述弧形缸轉子發(fā)動機的潤滑系統(tǒng)或設為所述弧 形缸轉子發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)。如此可省略發(fā)動機的機油泵或水泵及其動力。所 述液壓泵可設為齒輪式、柱塞式、葉片式、轉子式或其他形式。
為使所述弧形缸發(fā)動機的旋轉動力輸出平穩(wěn)可靠，本發(fā)明中將擺動系統(tǒng)設 置為與差速器的一個半軸齒輪連接式，將另一個擺動系統(tǒng)設為與差速器的另一 個半軸齒輪連接式，將差速器行星齒輪殼體設為動力輸出軸。圖31是平行連 接方式的一個實施例，圖32是共軸連接方式的一個實施例。
本發(fā)明中所公開的弧形缸轉子發(fā)動機，其進氣道、排氣道和油路采用旋轉 滑動接頭分別與進氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和供油系統(tǒng)聯(lián)接，火花塞則采用碳刷或遙 感形式接通。本發(fā)明所公開的發(fā)動機的氣門可采用進排共用式單氣門，或采用 進排分置式雙氣門或多氣門。氣門可設置在所述缸蓋、所述隔板式氣缸蓋、所 述氣缸的缸套、或活塞上。氣門的控制可設為凸輪式，電磁式或液壓式。
本發(fā)明中所公開的發(fā)動機可用作柴油發(fā)動機，也可用作汽油發(fā)動機，二沖 程和四沖程均可。活塞在爆炸時可以迅速運動，燃燒室內(nèi)的氣體可在更短的時 間內(nèi)膨脹做功，所以克服了往復式內(nèi)燃機爆炸沖程中活塞在上止點停留時間 長、高溫氣體的熱損失大、發(fā)動機的效率低、氮氧化物形成量多的缺點。與此 同時也克服了擺動活塞式發(fā)動機、擺動活塞式轉子發(fā)動機、自由活塞式發(fā)動機 和轉子發(fā)動機的前述缺點。
本發(fā)明有以下有益的效果所述發(fā)動機效率高、排放好、體積小、制造成 本低，將為高效環(huán)保型發(fā)動機的制造開辟一條新的道路。
圖1是本發(fā)明一實施例的結構示意圖； 圖2是圖1的A-A向剖視圖；圖3是單元氣缸實施例結構示意圖4是四單元氣缸排列時一實施例結構示意圖5是六單元氣缸排列時一實施例的結構示意圖6是半數(shù)活塞和另外半數(shù)活塞分別與半動力軸連接的實施例結構示意圖7是本發(fā)明氣缸組合體實施例的結構示意圖8是多個氣缸組合體一實施例結構示意圖9是本發(fā)明單隔板缸蓋氣缸組合體實施例結構示意圖10是多隔板缸蓋氣缸組合體布置的一實施例結構示意圖11是多隔板缸蓋氣缸組合體半數(shù)活塞和另外半數(shù)活塞各與半動力軸連接的一實施例結構示意圖;
圖12是氣缸外帶有密封滑塊的一實施例結構示意圖13是氣缸內(nèi)帶有密封滑塊的一實施例結構示意圖14是氣缸連接段開口外側設有密封滑塊的一實施例結構示意圖15是氣缸連接段開口內(nèi)側設有密封滑塊的一實施例結構示意圖16是半動力軸設在氣缸內(nèi)圓周外側的一實施例結構示意圖17是本發(fā)明設有背壓氣缸的一實施例結構示意圖18是圖17的B-B向剖視圖19是本發(fā)明背壓氣缸設為排氣動力缸的一實施結構示意圖20是本發(fā)明的整體氣缸一實施例結構示意圖21是本發(fā)明的半殼式氣缸一實施例結構示意圖22是本發(fā)明二沖程發(fā)動機的結構示意圖23是本發(fā)明擺動協(xié)調(diào)機構布置的一示意圖24是本發(fā)明的角動量流動式擺動協(xié)調(diào)機構結構示意圖25是圖24的C-C向剖視圖；圖26是圖24的D-D向剖視圖27是角動量流動式擺動協(xié)調(diào)機構中帶有減振結構體的實施例結構示意圖； 圖28是另一角動量流動式擺動協(xié)調(diào)機構中帶有減振結構體的剖視圖29是本發(fā)明無負荷液壓泵防倒轉裝置結構示意圖； 圖30是本發(fā)明有負荷液壓泵防倒轉裝置結構示意圖31是本發(fā)明弧形缸旋轉軸與差速器輸出軸平行布置的實施例結構示意圖； 圖32是本發(fā)明弧形缸旋轉軸與差速器輸出軸同軸布置的實施例結構示意具體實施例方式
請參照圖1， 2和6所示弧形缸轉子發(fā)動機，包括氣缸1、活塞2，所述
氣缸1的中心線設為弧形，所述氣缸1的斷面設為圓形或非圓形，在所述氣缸
1內(nèi)設置一個或多個所述活塞2，所述活塞2的活塞連接件3設在所述氣缸1 的燃燒室4密封段之外，所述氣缸1和所述活塞2設為以所述氣缸1中心弧線 101的圓心為圓心旋轉式，分別在所述氣缸1所代表的擺動系統(tǒng)19和所述活塞 2所代表的擺動系統(tǒng)18上設置液壓防倒轉裝置36，或分別在半數(shù)所述活塞2 所代表的擺動系統(tǒng)181和另外半數(shù)所述活塞2所代表的擺動系統(tǒng)182上設置所 述液壓防倒轉裝置36。
請參照圖3、 4、 5和6所示弧形缸轉子發(fā)動機，在一個所述氣缸1內(nèi)設置 一個所述活塞2，在所述氣缸1的端部設置氣缸蓋5，構成單元氣缸9，在所述 氣缸1的中心弧線所在圓周上至少對置設置兩個所述單元氣缸9構成多缸發(fā)動 機，在所述多缸發(fā)動機中，所有所述氣缸1設為經(jīng)氣缸連接件66與半動力軸 A6連接式，所有所述活塞2設為經(jīng)所述活塞連接件3與所述半動力軸B7連接 式，或半數(shù)所述活塞2設為經(jīng)其連接件與所述半動力軸A6連接式，另外半數(shù) 所述活塞2設為經(jīng)其連接件與所述半動力軸B7連接式，所有所述氣缸1設為以其中心弧線所在圓心為圓心從動旋轉式。
請參照圖7和8所示弧形缸轉子發(fā)動機， 一個所述氣缸1內(nèi)對置設置兩個 所述活塞2構成氣缸組合體11，在由兩個或兩個以上所述氣缸組合體11構成 的多缸發(fā)動機中，所有所述氣缸1設為以其中心弧線所在圓心為圓心從動旋轉 式，在不同所述氣缸1內(nèi)的半數(shù)所述活塞2設為經(jīng)其連接件與所述半動力軸A6 連接式，另外半數(shù)所述活塞2設為經(jīng)其連接件與所述半動力軸B7連接式。
請參照圖9、 10和11所示弧形缸轉子發(fā)動機，在對置設置在一個所述氣 缸1內(nèi)的兩個所述活塞2之間設置隔板式氣缸蓋12，所述隔板式氣缸蓋12與 所述氣缸1密封并將所述氣缸1隔分成兩個所述燃燒室4，構成隔板缸蓋氣缸 組合體13，并形成隔板缸蓋式兩缸發(fā)動機，在所述隔板缸蓋兩缸發(fā)動機中，所 述氣缸1設為經(jīng)所述氣缸連接件66與所述半動力軸A6連接式，對置設置的兩 個所述活塞2設為經(jīng)所述活塞連接件3與所述半動力軸B7連接式，在多個隔 板缸蓋氣缸組合體13構成的多缸發(fā)動機中，所有所述氣缸1設為經(jīng)所述氣缸 連接件66與所述半動力軸A6連接式，所有所述活塞2設為經(jīng)所述活塞連接件 3與所述半動力軸B7連接式，或所有所述氣缸1設為以其中心弧線所在圓心為 圓心從動旋轉式，半數(shù)所述活塞2設為經(jīng)其所述活塞連接件3與所述半動力軸 A6連接式，另外半數(shù)所述活塞2設為經(jīng)其所述活塞連接件3與所述半動力軸 B7連接式。
請參照圖12、 13、 14和15所示弧形缸轉子發(fā)動機，在所述氣缸1的氣缸 壁的內(nèi)側和外側上同時或單獨設置密封套14，所述密封套14與所述活塞2連 接并與所述氣缸1的氣缸壁滑動密封接觸，或在兩個相鄰所述氣缸1之間設置 氣缸連接段15，在所述氣缸連接段15上設置活塞連接件開口 16，在所述活塞 連接件開口 16的內(nèi)側和外側同時或單獨設密封滑塊17。
請參照圖16所示弧形缸轉子發(fā)動機，根據(jù)空間布置的需要，也可將所述 活塞連接件的出口設置在所述氣缸外圓周方向。
請參照圖17、 18和19所示弧形缸轉子發(fā)動機，在兩個背部相鄰的所述活 塞2之間設置隔板123，所述隔板123與所述氣缸1或與所述氣缸連接件66 密封固聯(lián)，所述隔板123與所述活塞連接件3滑動密封接觸，并所述隔板123與所述密封滑塊17滑動密封接觸，所述隔板123將相鄰的所述活塞2的背部 空間隔分成兩個密封的活塞背部氣缸1001，所述活塞背部氣缸1001上設置進 氣閥111和排氣閥112，所述進氣閥111和所述排氣閥112受控，所述活塞背 部氣缸1001設為空氣預壓縮氣缸，或發(fā)動機排氣動力缸，或發(fā)動機余熱蒸汽 動力缸，在所述活塞背部氣缸1001設為發(fā)動機排氣動力缸的結構中，所有所 述排氣門1202的排氣道1203設為連通式排氣道1204，所述連通式排氣道1204 設為經(jīng)所述進氣閥111與所述活塞背部氣缸1001連通。
請參照圖3、 7、 19、 20、 21和22所示弧形缸轉子發(fā)動機，所述氣缸1設 為整體式氣缸102，或設為半殼式氣缸103，所述弧形缸轉子發(fā)動機設為四沖 程發(fā)動機，設置進氣門10101和排氣門10102，或設置徑向進氣門20101和徑 向排氣門20102，或設置隔板進氣門1201和隔板排氣門1202，在所述氣缸1 的氣缸壁上設置無氣門式進氣口 501和無氣門式排氣口 502，并在所述氣缸1 的端部設置噴油器503和火花塞504。
請參照圖23、 24、 25、 26、 27和28所示弧形缸轉子發(fā)動機，所述活塞2 所代表的擺動系統(tǒng)18是指所述活塞2及其隨動件，例如，所述活塞連接件、 所述半動力軸等，所述氣缸1所代表的擺動系統(tǒng)19是指所述氣缸1及其隨動 件，例如，所述氣缸連接件、所述半動力軸等，半數(shù)所述活塞2所代表的擺動 系統(tǒng)181是指半數(shù)所述活塞2及其隨動件，例如，半數(shù)所述活塞連接件、所述 半動力軸等，另外半數(shù)所述活塞2所代表的擺動系統(tǒng)182是指另外半數(shù)所述活 塞2及其隨動件，例如，另外半數(shù)所述活塞連接件、所述半動力軸等，在所述 活塞2所代表的擺動系統(tǒng)18和所述氣缸1所代表的擺動系統(tǒng)19之間設置擺動 協(xié)調(diào)機構1819，或在半數(shù)所述活塞2所代表的擺動系統(tǒng)181和另外半數(shù)所述活 塞2所代表的擺動系統(tǒng)182之間設置擺動協(xié)調(diào)機構1819，所述擺動協(xié)調(diào)機構 1819設為由兩個自由轉動慣量結構體201和202和各自的角動量滯后彈簧21 構成的角動量流動式擺動協(xié)調(diào)機構2021，所述角動量流動式擺動協(xié)調(diào)機構2021 內(nèi)可設減振結構體22。
請參照圖29和30所示弧形缸轉子發(fā)動機，所述液壓式防倒轉裝置36設 為入口設有逆止閥116或入口設有控制閥門126的液壓泵127，所述液壓泵127
18設為液體出入口直接連通的無負荷防倒轉液壓泵1271式，或設為液體出口經(jīng) 負荷回路與液體入口連通的有負荷防倒轉液壓泵1272式，所述負荷回路設為 所述弧形缸轉子發(fā)動機的潤滑系統(tǒng)J33或設為所述弧形缸轉子發(fā)動機的冷卻系 統(tǒng)34，所述逆止閥116設為自由式或受控式，所述控制閥門126和受控式所述 逆止閥116的控制機構設為機械式或電子電磁式，所述活塞2所代表的擺動系 統(tǒng)18中的所述半動力軸B7設為與所述液壓泵的動力軸271連接式，所述氣缸 1所代表的擺動系統(tǒng)19中的所述半動力軸A6設為與另一個所述液壓泵的動力 軸272連接式，或半數(shù)所述活塞2所代表的擺動系統(tǒng)181中的半動力軸A6設 為與所述液壓泵的動力軸271連接式，另外半數(shù)所述活塞2所代表的擺動系統(tǒng) 182中的所述半動力軸B7設為與另一個所述液壓泵的動力軸272連接式。
請參照圖31和32所示弧形缸轉子發(fā)動機，所述半動力軸A6設為與差速 器30的一個半軸齒輪28連接式，所述半動力軸B7設為與所述差速器30的另 一個半軸齒輪29連接式，所述差速器30的行星齒輪殼31設為動力輸出軸32， 所述弧形缸轉子發(fā)動機和所述差速器30設為平行軸式或共軸式。
權利要求
1.一種弧形缸轉子發(fā)動機，包括氣缸(1)、活塞(2)，其特征在于所述氣缸(1)的中心線設為弧形，所述氣缸(1)的斷面設為圓形或非圓形，在所述氣缸(1)內(nèi)設置一個或多個所述活塞(2)，所述活塞(2)的活塞連接件(3)設在所述氣缸(1)的燃燒室(4)密封段之外，所述氣缸(1)和所述活塞(2)設為以所述氣缸(1)中心弧線(101)的圓心為圓心旋轉式，分別在所述氣缸(1)所代表的擺動系統(tǒng)(19)和所述活塞(2)所代表的擺動系統(tǒng)(18)上設置液壓防倒轉裝置(36)，或分別在半數(shù)所述活塞(2)所代表的擺動系統(tǒng)(181)和另外半數(shù)所述活塞(2)所代表的擺動系統(tǒng)(182)上設置所述液壓防倒轉裝置(36)。
2. 如權利要求1所述弧形缸轉子發(fā)動機，其特征在于在一個所述氣缸(1 ) 內(nèi)設置一個所述活塞(2)，在所述氣缸(1)的端部設置氣缸蓋(5)，構成單元 氣缸(9)，在所述氣缸(1)的中心弧線所在圓周上至少對置設置兩個所述單 元氣缸(9)構成多缸發(fā)動機，在所述多缸發(fā)動機中，所有所述氣缸(1)設為 經(jīng)氣缸連接件(66)與半動力軸A (6)連接式，所有所述活塞(2)設為經(jīng)所述 活塞連接件(3)與所述半動力軸B (7)連接式，或半數(shù)所述活塞(2)設為經(jīng)其 連接件與所述半動力軸A (6)連接式，另外半數(shù)所述活塞(2)設為經(jīng)其連接 件與所述半動力軸B (7)連接式，所有所述氣缸(1)設為以其中心弧線所在 圓心為圓心從動旋轉式。
3. 如權利要求1所述弧形缸轉子發(fā)動機，其特征在于 一個所述氣缸(1) 內(nèi)對置設置兩個所述活塞(2)構成氣缸組合體(11)，在由兩個或兩個以上所 述氣缸組合體(11)構成的多缸發(fā)動機中，所有所述氣缸(1)設為以其中心 弧線所在圓心為圓心從動旋轉式，在不同所述氣缸(1)內(nèi)的半數(shù)所述活塞(2) 設為經(jīng)其連接件與所述半動力軸A (6)連接式，另外半數(shù)所述活塞(2)設為 經(jīng)其連接件與所述半動力軸B (7)連接式。
4. 如權利要求1所述弧形缸轉子發(fā)動機，其特征在于在對置設置在一個 所述氣缸(1)內(nèi)的兩個所述活塞(2)之間設置隔板式氣缸蓋(12)，所述隔 板式氣缸蓋(12)與所述氣缸(1)密封并將所述氣缸(1)隔分成兩個所述燃 燒室(4)，構成隔板缸蓋氣缸組合體(13)，并形成隔板缸蓋式兩缸發(fā)動機，在所述隔板缸蓋兩缸發(fā)動機中，所述氣缸(1)設為經(jīng)所述氣缸連接件(66)與 所述半動力軸A (6)連接式，對置設置的兩個所述活塞(2)設為經(jīng)所述活塞 連接件(3)與所述半動力軸B (7)連接式，在多個隔板缸蓋氣缸組合體(13) 構成的多缸發(fā)動機中，所有所述氣缸(1)設為經(jīng)所述氣缸連接件(66)與所述 半動力軸A (6)連接式，所有所述活塞(2)設為經(jīng)所述活塞連接件(3)與所述 半動力軸B (7)連接式，或所有所述氣缸(1)設為以其中心弧線所在圓心為 圓心從動旋轉式，半數(shù)所述活塞(2)設為經(jīng)其連接件與所述半動力軸A (6)連 接式，另外半數(shù)所述活塞(2)設為經(jīng)其連接件與所述半動力軸B (7)連接式。
5. 如權利要求1、 2、 3和4所述弧形缸轉子發(fā)動機，其特征在于在所述 氣缸(1)的氣缸壁的內(nèi)側和外側上同時或單獨設置密封套(14)，所述密封套(14)與所述活塞(2)連接并與所述氣缸(1)的氣缸壁滑動密封接觸，或在 兩個相鄰所述氣缸(1)之間設置氣缸連接段(15)，在所述氣缸連接段(15) 上設置活塞連接件開口 (16)，在所述活塞連接件開口 (16)的內(nèi)側和外側同 時或單獨設密封滑塊(17)。
6. 如權利要求1、 2、 3和4所述弧形缸轉子發(fā)動機，其特征在于在兩 個背部相鄰的所述活塞(2)之間設置隔板(123)，所述隔板(123)與所述氣 缸(1)或與所述氣缸連接件(66)密封固聯(lián)，所述隔板(123)與所述活塞連 接件(3)滑動密封接觸，并所述隔板(123)與所述密封滑塊(17)滑動密封 接觸，所述隔板0 23)將相鄰的所述活塞(2)的背部空間隔分成兩個密封的 活塞背部氣缸(1001)，所述活塞背部氣缸(1001)上設置進氣閥(111)和排 氣閥(112)，所述進氣閥(111)和所述排氣閥(112)受控，所述活塞背部氣 缸(1001)設為空氣預壓縮氣缸，或發(fā)動機排氣動力缸，或發(fā)動機余熱蒸汽動 力缸，在所述活塞背部氣缸(1001)設為發(fā)動機排氣動力缸的結構中，所有所 述排氣門(1202)的排氣道(1203)設為連通式排氣道(1204)，所述連通式 排氣道(1204)設為經(jīng)所述進氣閥(111)與所述活塞背部氣缸(1001)連通。
7. 如權利要求1所述弧形缸轉子發(fā)動機，其特征在于所述氣缸(1)設 為整體式氣缸(102)，或設為半殼式氣缸(103)，所述弧形缸轉子發(fā)動機設為 四沖程發(fā)動機，設置進氣門(10101)和排氣門(10102)，或設置徑向進氣門(20101)和徑向排氣門(20102)，或設置隔板進氣門(1201)和隔板排氣門 (1202)，在所述氣缸(1)的氣缸壁上設置無氣門式進氣口 (501)和無氣門 式排氣口 (502)，并在所述氣缸(1 )的端部設置噴油器(503)和火花塞(504)。
8. 如權利要求1、 2、 3和4所述弧形缸轉子發(fā)動機，其特征在于所述活 塞(2)所代表的擺動系統(tǒng)(18)是指所述活塞(2)及其隨動件，例如，所述 活塞連接件、所述半動力軸等，所述氣缸(1)所代表的擺動系統(tǒng)(19)是指 所述氣缸(1)及其隨動件，例如，所述氣缸連接件、所述半動力軸等，半數(shù) 所述活塞(2)所代表的擺動系統(tǒng)(181)是指半數(shù)所述活塞(2)及其隨動件， 例如，半數(shù)所述活塞連接件、所述半動力軸等，另外半數(shù)所述活塞(2)所代 表的擺動系統(tǒng)(182)是指另外半數(shù)所述活塞(2)及其隨動件，例如，另外半 數(shù)所述活塞連接件、所述半動力軸等，在所述活塞(2)所代表的擺動系統(tǒng)(18) 和所述氣缸(1)所代表的擺動系統(tǒng)(19)之間設置擺動協(xié)調(diào)機構(1819)，或 在半數(shù)所述活塞(2)所代表的擺動系統(tǒng)(181)和另外半數(shù)所述活塞(2)所 代表的擺動系統(tǒng)(182)之間設置擺動協(xié)調(diào)機構(1819)，所述擺動協(xié)調(diào)機構(1819)設為由兩個自由轉動慣量結構體(201和202)和各自的角動量滯后 彈簧(21)構成的角動量流動式擺動協(xié)調(diào)機構(2021 )，所述角動量流動式擺 動協(xié)調(diào)機構(2021 )內(nèi)可設減振結構體(22)。
9. 如權利要求1、 2和4所述弧形缸轉子發(fā)動機，其特征在于所述液壓 式防倒轉裝置(36)設為入口設有逆止閥(116)或入口設有控制閥門(126) 的液壓泵(127)，所述液壓泵(127)設為液體出入口直接連通的無負荷防倒 轉液壓泵(1271)式，或設為液體出口經(jīng)負荷回路與液體入口連通的有負荷防 倒轉液壓泵(1272)式，所述負荷回路設為所述弧形缸轉子發(fā)動機的潤滑系統(tǒng)(33)或設為所述弧形缸轉子發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)(34)，所述逆止閥(116)設 為自由式或受控式，所述控制閥門(126)和受控式所述逆止閥(116)的控制 機構設為機械式或電子電磁式，所述活塞(2)所代表的擺動系統(tǒng)(18)中的 所述半動力軸B (7)設為與所述液壓泵的動力軸(271)連接式，所述氣缸(1) 所代表的擺動系統(tǒng)09)中的所述半動力軸A (6)設為與另一個所述液壓泵的 動力軸(272)連接式，或半數(shù)所述活塞(2)所代表的擺動系統(tǒng)(181)中的半動力軸A (6)設為與所述液壓泵的動力軸(271)連接式，另外半數(shù)所述活 塞(2)所代表的擺動系統(tǒng)(182)中的所述半動力軸B (7)設為與另一個所述 液壓泵的動力軸(272)連接式。
10.如權利要求1、 2、 3和4所述弧形缸轉子發(fā)動機，其特征在于所述 半動力軸A (6)設為與差速器(30)的一個半軸齒輪(28)連接式，所述半動 力軸B (7)設為與所述差速器(30)的另一個半軸齒輪(29)連接式，所述差 速器(30)的行星齒輪殼(31)設為動力輸出軸(32)，所述弧形缸轉子發(fā)動 機和所述差速器(30)設為平行軸式或共軸式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種弧形缸轉子發(fā)動機，包括氣缸、活塞。所述氣缸的中心線設為弧形，所述氣缸的斷面設為圓形或非圓形，在所述氣缸內(nèi)設置一個或多個所述活塞，所述活塞的活塞連接件設在所述氣缸的燃燒室密封段之外，所述氣缸和所述活塞設為以所述氣缸中心弧線的圓心為圓心旋轉式，分別在所述氣缸所代表的擺動系統(tǒng)和所述活塞所代表的擺動系統(tǒng)上設置液壓防倒轉裝置，或分別在半數(shù)所述活塞所代表的擺動系統(tǒng)和另外半數(shù)所述活塞所代表的擺動系統(tǒng)上設置所述液壓防倒轉裝置。本發(fā)明既發(fā)揮了自由活塞發(fā)動機和旋轉活塞發(fā)動機的優(yōu)勢，又克服了兩者的缺陷，可以在相對較小的空間內(nèi)形成多缸發(fā)動機，制造成本低，效率高，排放性好。
文檔編號F02B53/00GK101555826SQ20081017269
公開日2009年10月14日 申請日期2008年11月13日 優(yōu)先權日2008年11月13日
發(fā)明者靳北彪 申請人:靳北彪