具有變速?gòu)膭?dòng)活塞的旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)，具體地說(shuō)，本發(fā)明是具有變速?gòu)膭?dòng)活塞的旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]我們用的發(fā)動(dòng)機(jī)大多數(shù)是往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，活塞在汽缸里做上下直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，把空氣和燃料吸進(jìn)汽缸里;然后活塞向上運(yùn)動(dòng)，壓縮空氣使空氣達(dá)到高溫度，火花塞點(diǎn)火，使汽缸里的燃料和空氣燃燒?？諝馐軣岷笈蛎涀龉?，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的曲軸驅(qū)動(dòng)汽車(chē)向前行駛。從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生大量的摩擦阻力，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的效率低，扭矩小，噪音震動(dòng)都很大。
[0003]市場(chǎng)上有一種技術(shù)上比較成熟的旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)，名叫Wankle發(fā)動(dòng)機(jī)。它有一個(gè)三角形的轉(zhuǎn)子活塞在8字形汽缸里轉(zhuǎn)動(dòng)，三角形的轉(zhuǎn)子活塞的三個(gè)面與汽缸內(nèi)壁面形成三個(gè)工作室。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這三個(gè)工作室的體積由小變大，然后又由大變小。當(dāng)工作室的體積由小變大時(shí)，氣體被吸進(jìn)工作室里；當(dāng)工作室的體積由大變小時(shí)，氣體被壓縮;然后氣體燃燒膨脹，工作室的體積由小變大，從而做功輸出功率。
[0004]盡管Wankle發(fā)動(dòng)機(jī)的三角形活塞是旋轉(zhuǎn)的，但它不是同心旋轉(zhuǎn)，而是偏心旋轉(zhuǎn)，因此它的活塞運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成扭矩輸出效率也不高。它的一個(gè)致命缺陷是它的燃燒室是一個(gè)狹長(zhǎng)形，因此面積過(guò)大，熱損失也大。因此熱效率比往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)更低。
[0005]許多旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)明都是類(lèi)似于Wankle發(fā)動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)各種形狀的活塞與氣缸，使旋轉(zhuǎn)活塞時(shí)氣缸的容積發(fā)生變化從而達(dá)到氣體的壓縮與膨脹。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種具有變速?gòu)膭?dòng)活塞的旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸是圓環(huán)形的，活塞在圓環(huán)形的汽缸里面作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)至少有一對(duì)活塞:輸出動(dòng)力的活塞-一動(dòng)力活塞，和受外力驅(qū)動(dòng)的活塞一從動(dòng)活塞。一般發(fā)動(dòng)機(jī)活塞都是輸出動(dòng)力的，本發(fā)明的動(dòng)力活塞也是輸出動(dòng)力的，但是從動(dòng)活塞則是由外力驅(qū)動(dòng)的而不輸出動(dòng)力。動(dòng)力活塞和從動(dòng)活塞都在同一個(gè)圓環(huán)形的汽缸里面作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。動(dòng)力活塞一直在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)或者近似勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，而從動(dòng)活塞在外力的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)速度是變化的:在轉(zhuǎn)動(dòng)一周行程里，從動(dòng)活塞在一段時(shí)間加速至比動(dòng)力活塞更快的速度，一段時(shí)間減速至比動(dòng)力活塞更慢的速度，甚至停頓。因此兩個(gè)活塞之間的距離有時(shí)候很近，有時(shí)候很遠(yuǎn)。當(dāng)兩個(gè)活塞之間的距離很近時(shí)，它們之間的汽缸容積變小，氣體被壓縮；當(dāng)兩個(gè)活塞之間的距離很遠(yuǎn)時(shí)，它們之間的汽缸容積變大，氣體在膨脹或者被吸進(jìn)，從而可以完成發(fā)動(dòng)機(jī)的吸氣、壓縮、燃燒、膨脹作功的過(guò)程。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案中的一個(gè)實(shí)施方式里，一個(gè)圓環(huán)形的汽缸里面有一對(duì)動(dòng)力活塞(power-output piston)和一對(duì)從動(dòng)活塞(drivenpiston)。動(dòng)力活塞固定在動(dòng)力圓盤(pán)周邊，兩個(gè)動(dòng)力活塞相隔180度，圓盤(pán)中心有動(dòng)力輸出軸。從動(dòng)活塞也固定在從動(dòng)圓盤(pán)周邊，兩個(gè)從動(dòng)活塞相隔180度。動(dòng)力圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的軸線以及從動(dòng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的軸線，與環(huán)形汽缸中心軸線重合。由于是同一軸心線，繞著中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的活塞不會(huì)與汽缸壁面碰觸，因此轉(zhuǎn)動(dòng)的活塞不會(huì)與汽缸壁面產(chǎn)生摩擦阻力。這個(gè)實(shí)施案例里，從動(dòng)圓盤(pán)中央有軸套，套在動(dòng)力圓盤(pán)的動(dòng)力輸出軸上，軸套上有齒輪，動(dòng)力圓盤(pán)的動(dòng)力輸出軸上有驅(qū)動(dòng)齒輪，這個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪是分段齒輪，即部分圓周上有齒輪，部分圓周上沒(méi)有齒輪。在這個(gè)實(shí)施案例里，第一個(gè)1/4圓周上有齒，下一個(gè)1/4圓周沒(méi)有齒，接著的1/4有齒，最后的1/4沒(méi)有齒。分段齒輪嚙合一個(gè)齒輪系，齒輪系把轉(zhuǎn)速提高一倍后再去驅(qū)動(dòng)從動(dòng)圓盤(pán)上的齒輪，從而驅(qū)動(dòng)從動(dòng)圓盤(pán)達(dá)到2倍于動(dòng)力圓盤(pán)的轉(zhuǎn)速，因此從動(dòng)活塞的運(yùn)動(dòng)速度也達(dá)到驅(qū)動(dòng)活塞的兩倍。由于分段齒輪只有相隔的兩個(gè)1/4圓周上有齒，另外相隔的兩個(gè)1/4圓周上沒(méi)有齒。當(dāng)分段齒輪有齒的1/4圓周與齒輪系嚙合時(shí)，從動(dòng)活塞以2倍于驅(qū)動(dòng)活塞的速度運(yùn)動(dòng);而當(dāng)分段齒輪沒(méi)有齒的半個(gè)圓周轉(zhuǎn)到齒輪系位置時(shí)，由于無(wú)法驅(qū)動(dòng)齒輪系，從動(dòng)活塞則停止下來(lái)。因此，動(dòng)力活塞以勻速或者近似勻速沿著環(huán)形汽缸轉(zhuǎn)動(dòng)，而從動(dòng)活塞在外力的驅(qū)動(dòng)下以變化速度在環(huán)形汽缸里運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)實(shí)施案例里，從動(dòng)活塞在外力的驅(qū)動(dòng)下，一會(huì)兒以2倍于動(dòng)力活塞的速度運(yùn)動(dòng)，一會(huì)兒則停止下來(lái)。
[0008]根據(jù)上面的描述，動(dòng)力輸出軸上的分段齒輪驅(qū)動(dòng)從動(dòng)圓盤(pán)，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的吸氣，壓縮，燃燒，膨脹作功和排氣。
[0009]汽缸壁面上有排氣口和進(jìn)氣口。
[00?0]當(dāng)動(dòng)力活塞勾速轉(zhuǎn)動(dòng)到進(jìn)氣口位置時(shí)，從動(dòng)活塞處在靜止?fàn)顟B(tài)。因此，動(dòng)力活塞與從動(dòng)活塞之間的距離在增加，新鮮空氣通過(guò)進(jìn)氣口被吸進(jìn)汽缸里。當(dāng)進(jìn)氣過(guò)程結(jié)束后，開(kāi)始驅(qū)動(dòng)從動(dòng)活塞，從動(dòng)活塞以更快的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，逐漸追上動(dòng)力活塞，動(dòng)力活塞與從動(dòng)活塞之間的距離變小，從而把汽缸里的空氣壓縮。在壓縮過(guò)程快結(jié)束時(shí)，火花塞點(diǎn)燃汽缸里面的燃料，氣體燃燒膨脹，這個(gè)時(shí)候，從動(dòng)活塞處在停止點(diǎn)，膨脹的氣體推動(dòng)動(dòng)力活塞轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)從而輸出動(dòng)力。當(dāng)動(dòng)力活塞繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)到達(dá)排氣口位置時(shí)，又開(kāi)始驅(qū)動(dòng)從動(dòng)活塞，從動(dòng)活塞以更快的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，逐漸追上驅(qū)動(dòng)活塞。因此，動(dòng)力活塞與從動(dòng)活塞之間的距離變小，把汽缸里的廢氣通過(guò)排氣口排出。
[0011 ]當(dāng)排氣過(guò)程結(jié)束后，從動(dòng)活塞又處在停止位置，吸氣行程又開(kāi)始。周而復(fù)始，發(fā)動(dòng)機(jī)一直在旋轉(zhuǎn)工作。
[0012]所述驅(qū)動(dòng)齒輪還可以是驅(qū)動(dòng)槽輪機(jī)構(gòu)和齒輪變速器，從而驅(qū)動(dòng)從動(dòng)活塞。
[0013]優(yōu)選的，從動(dòng)活塞尾部有彈簧，或者動(dòng)力活塞前面有彈簧。
[0014]優(yōu)選的，活塞上面有環(huán)形活塞環(huán)。
[0015]優(yōu)選的，在活塞與汽缸之間設(shè)置密封環(huán)，在圓盤(pán)與汽缸之間設(shè)置密封環(huán)，密封環(huán)是圓形或者橢圓形。
[0016]優(yōu)選的，從動(dòng)活塞由液壓伺服系統(tǒng)或者伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和控制，從動(dòng)活塞的截面積是圓形或者橢圓形，或者從動(dòng)活塞上帶有凹槽。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是扭矩輸出效率高，作功范圍大，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率高，摩擦阻力少，而且沒(méi)有復(fù)雜的進(jìn)排氣閥機(jī)構(gòu)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是動(dòng)力活塞與動(dòng)力圓盤(pán)的主視圖。
[0019]圖2是動(dòng)力活塞與動(dòng)力圓盤(pán)的剖視圖。
[°02°]圖3是動(dòng)力活塞與動(dòng)力圓盤(pán)的立體示意圖。
[0021]圖4是從動(dòng)活塞與從動(dòng)圓盤(pán)的主視圖。
[0022]圖5是從動(dòng)活塞與從動(dòng)圓盤(pán)的剖視圖。
[0023]圖6是從動(dòng)活塞與從動(dòng)圓盤(pán)的立體示意圖。
[0024]圖7是動(dòng)力圓盤(pán)與從動(dòng)圓盤(pán)疊合在一起，動(dòng)力圓盤(pán)的動(dòng)力輸出軸穿入從動(dòng)圓盤(pán)中心的軸套。
[0025]圖8是圓環(huán)形汽缸的剖視圖。
[0026]圖9是本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配圖。
[0027]圖10是分段驅(qū)動(dòng)齒輪示意圖。
[0028]圖11是第一個(gè)實(shí)施案例的工作原理圖，這時(shí)工作室處在進(jìn)氣剛剛開(kāi)始階段。
[0029]圖12是工作室處在進(jìn)氣中段位置。
[0030]圖13是工作室處在進(jìn)氣尾段位置。
[0031]圖14是工作室對(duì)新鮮空氣或者空氣和燃料的混合燃?xì)膺M(jìn)行壓縮階段。
[0032]圖15是工作室處在壓縮最后階段并開(kāi)始點(diǎn)火燃燒。
[0033]圖16是工作室內(nèi)的燃料與空氣燃燒并膨脹做功階段。
[0034]圖17是工作室內(nèi)的廢氣剛剛開(kāi)始從排氣口出去。
[0035]圖18是工作室處在排氣中段位置。
[0036]圖19是工作室處在進(jìn)氣剛剛開(kāi)始階段。
[0037]圖20是第二個(gè)實(shí)施案例采用的槽輪機(jī)構(gòu)示意圖，這里為了清楚看到驅(qū)動(dòng)齒輪與撥盤(pán)齒輪之間的關(guān)系，把撥盤(pán)視作透明。
[0038]圖21是槽輪機(jī)構(gòu)正面視圖，這里撥盤(pán)不是透明的。
[0039]圖22是第二個(gè)實(shí)施案例的工作原理圖，這時(shí)工