專利名稱：內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機，具體是涉及為汪克爾發(fā)動機和奧托或柴油發(fā)動機之間的混合物的內(nèi)燃機，通過不使用運動元件(例如曲軸、凸輪軸、齒輪、傳動帶、分配器和類似物)而簡化其運轉(zhuǎn)。
背景技術(shù)：
當前，內(nèi)燃機需要運動元件以進行運轉(zhuǎn)，這些運動元件通過活塞運動使得燃料進氣和排氣系統(tǒng)同步。當前，這些系統(tǒng)已經(jīng)使得各元件理想地結(jié)合，以優(yōu)化燃料利用和馬達控制，但是它們?nèi)匀皇褂么罅康倪\動部件，這實際上需要使用相當多的能量。對這種問題給出解決方案的發(fā)動機類型為汪克爾內(nèi)燃機，其由于具有耐久性難題還沒有被使用。例如，專利GB1109374公開了汪克爾內(nèi)燃機，其具有旋轉(zhuǎn)活塞和三側(cè)旋轉(zhuǎn)活塞，該旋轉(zhuǎn)活塞包括具有內(nèi)周邊表面的機架，該三側(cè)旋轉(zhuǎn)活塞在三個可變體積工作腔室中順序地移動，這限定了進氣、壓縮、膨脹和排氣階段；其中所述發(fā)動機還包括狹槽形傳遞通道，該傳遞通道通過滑塊控制傳遞。在第一腔室的膨脹階段結(jié)束之前的某個時刻，熱燃燒氣體中的一些通到第二腔室，以開始壓縮階段，由此將壓縮速率增大而超過發(fā)動機尺寸所確定的壓縮速率。傳遞的熱氣體補充壓縮熱，以便在柴油機循環(huán)下操作時允許通過噴嘴噴射的燃料點燃和燃燒。每狹槽橫截面的反饋氣體量取決于發(fā)動機速率。從而，速率越高，狹槽打開的時間就越小，因此反饋中的氣體量也越小。為了克服這種情況以便獨立于發(fā)動機速率而保持基本上恒定的反饋氣體量，滑塊被速率調(diào)節(jié)器控制成以低的速率減少反饋氣體量而以高的速率增加反饋氣體量。如果發(fā)動機在奧托火花點火循環(huán)中操作，那么滑塊能夠完全運動到內(nèi)部部分，或者填充構(gòu)件能夠插入在狹槽中。專利GB1109374中所述的汪克爾發(fā)動機相對于奧托發(fā)動機具有重要的優(yōu)點，例如使用較少的運動部件，這產(chǎn)生了較高的可靠性。此外，這種發(fā)動機具有較高的運行平滑性，原因是效能的遞送是以較為循序漸進的方式進行的。最后，這種類型的發(fā)動機具有較小的重量，原因是與活塞發(fā)動機相比構(gòu)成發(fā)動機的部件的數(shù)量較少。然而，如前所述，汪克爾發(fā)動機(例如GBl 109374的發(fā)動機)具有耐久性和其它缺陷，因此這種類型的發(fā)動機在工業(yè)中沒有大規(guī)模使用。這些缺陷中的一些是:排放:這種發(fā)動機由于其燃燒室的幾何結(jié)構(gòu)而具有高排放水平，這使得難以符合污染排放規(guī)章。消耗:由于燃燒室的細長形狀以及低壓縮比而降低了熱力學效率。困難的密閉性:將旋轉(zhuǎn)氣缸的3個區(qū)段中的每個隔絕是非常困難的，這3個區(qū)段必須相互密閉以進行良好的操作。此外，由于強烈的磨損，使得還需要大約每隔6年就要改變jUJ閉系統(tǒng)。這樣，盡管本領(lǐng)域中已有的方案試圖通過使得發(fā)動機更加高效和經(jīng)濟而改進所述發(fā)動機，但是當前沒有方案能夠基本上克服與這兩種發(fā)動機相關(guān)的上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
對于解決之前暴露的缺陷的目的，本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機，其利用汪克爾發(fā)動機的操作原理，使用與奧托或柴油發(fā)動機的燃燒室類似的燃燒室。通過利用汪克爾發(fā)動機操作原理，這種發(fā)動機能夠改進奧托和柴油發(fā)動機的與運動部件量、運行平滑性和重量相關(guān)的方面。同樣，通過采用奧托或柴油發(fā)動機的燃燒室，本發(fā)明的發(fā)動機能夠改進污染氣體排放水平，降低消耗，并且克服與汪克爾發(fā)動機相關(guān)的密閉問題。本發(fā)明的內(nèi)燃機不需要曲軸、氣門、凸輪軸、凸輪、螺栓、氣門彈簧、同步和分配系統(tǒng)，以及類似物。此外，該發(fā)動機以其驅(qū)動軸的單一旋轉(zhuǎn)進行四沖程奧托或柴油機循環(huán)，這允許根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計所使用的燃料類型而使用單個火花塞或噴射器。因此，內(nèi)燃機設(shè)置成通過活塞的四個線性位移而利用內(nèi)燃機的驅(qū)動軸的僅僅一次旋轉(zhuǎn)就產(chǎn)生奧托或柴油機循環(huán)的四個沖程，這可以用于所有類型的燃料，并且能夠用于所有種類的車輛、機器以及移動或靜止設(shè)備，從而在汪克爾發(fā)動機的優(yōu)點的基礎(chǔ)上補充了奧托或柴油發(fā)動機的耐久性。本發(fā)明的發(fā)動機基本上由轉(zhuǎn)子形成，根據(jù)設(shè)計所需量的氣缸沿徑向等距地位于轉(zhuǎn)子中。轉(zhuǎn)子包括支撐在兩個旋轉(zhuǎn)支撐裝置上的驅(qū)動軸，這兩個旋轉(zhuǎn)支撐裝置位于機架的兩個端部的中心處。由于燃料的燃燒，使得活塞套件沿徑向從轉(zhuǎn)子的中心移動到周邊。每個活塞套件包括活塞頭部，活塞頭部定位在轉(zhuǎn)子氣缸中，并且在所述活塞頭部的外表面中伸出有支撐桿，所述支撐桿在其外端部處包括垂直地連接到所述支撐桿的位移軸。該位移軸具有兩個位移裝置，例如軸承，每個端部中具有一個位移裝置，該位移裝置與定位在發(fā)動機機架的每側(cè)處的引導件接觸。這樣，引導件設(shè)計成相對于活塞位移方向成角度，這使得轉(zhuǎn)子在活塞向外移動時旋轉(zhuǎn)。此外，機架在適當?shù)臅r刻將每個氣缸連接到進氣通路，并且隨后通過同中心地模制在其上的狹槽或通道連接到一個或多個排氣通路。


為了更好地理解本發(fā)明，將借助僅僅為示意性目的的圖1、2、3和4來描述本發(fā)明。在所示的元件的尺寸、特征和數(shù)量方面，本發(fā)明的范圍并不限于本文所述。圖1示出了使用四個氣缸的發(fā)動機模型的前截面圖。圖2示出了圖1中的發(fā)動機模型的側(cè)截面圖。圖3示出了前封蓋的俯視圖和截面圖。圖4示出了后封蓋的俯視圖和截面圖。
具體實施例方式圖1中所示的內(nèi)燃機包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子由塊體(2)構(gòu)成，該塊體容納氣缸(22)，在該氣缸內(nèi)將產(chǎn)生四沖程的奧托或柴油機循環(huán)，該塊體還由于與其質(zhì)量相關(guān)的慣量而使得驅(qū)動軸(5)旋轉(zhuǎn)具有必要的穩(wěn)定性。所述轉(zhuǎn)子包括全部共同旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動軸(5)和至少一個活塞套件(1)，其中所述活塞套件(I)相對于驅(qū)動軸(5)沿徑向定位。發(fā)動機還具有定子，該定子包括機架(21)、第一和第二旋轉(zhuǎn)支撐裝置(18、19)以及第一和第二附接裝置(17、23);其中所述機架(21)在其內(nèi)表面上具有兩個相對的引導件
(6)，引導件限定了對活塞套件(I)的端部的位移進行定向的軌跡。另外，活塞套件(I)的內(nèi)端部包括活塞頭部(15)，該活塞頭部位于塊體(2)的氣缸
(22)內(nèi)部，并且在所述塊體(2)內(nèi)部界定了燃燒室，而在所述活塞套件(I)的外端部處，位移裝置(7)接觸引導件(6)。在優(yōu)選的構(gòu)造中，引導件(6)限定了為兩個中心間隔開的疊置的圓形的形式的軌跡，從圖3和4中可以看到。然而，要提及的是，其它幾何結(jié)構(gòu)也可以用于這些引導件(6)，只要所述引導件具有引導活塞套件(I)的外端部處的位移的功能。具體地，在燃燒氣體進氣階段中，僅僅需要活塞套件(I)移動到塊體(2)的外部區(qū)段，這可以通過位于所述活塞套件(I)和轉(zhuǎn)子(2)之間的彈簧來實現(xiàn)，從而取代引導節(jié)段(6)。此外，所述引導件為表面上的凹部，但是也可以是凹口、狹槽或任何其它類似的幾何機構(gòu)，其滿足這樣的要求，即引導活塞的軌跡，這樣使得轉(zhuǎn)子通過所述活塞的徑向位移進行旋轉(zhuǎn)。另外，引導凹部的寬度與位移裝置(7)的直徑相對應，其中所述位移裝置(7)位于所述弓丨導件(6)的內(nèi)部且能夠在所述弓I導件的內(nèi)部滑動。相似地，在優(yōu)選的構(gòu)造中，塊體(2)具有圓柱形形狀，但是其可以具有實現(xiàn)容納設(shè)計所需多個氣缸(22)的功能的任何形狀。另外，塊體(2)在其中心中具有穿孔，以容納驅(qū)動軸(5 )，所述驅(qū)動軸(5 )通過銷(20 )附接到所述塊體(2 )，如圖1所示。每個活塞套件(I)都具有支撐桿(14)和與燃燒室接觸的活塞頭部(15)，該支撐桿固定到活塞頭部(15)的外表面上，并且與所述活塞頭部(15)垂直地定位，該支撐桿代替了常規(guī)活塞的連接桿。另外，位移軸(4)剛性地且垂直地附接到所述支撐桿(14)的外端部，位移軸在兩個端部處又具有兩個位移裝置(7)，例如軸承，其與引導件(6)接觸并且負責使得活塞套件(I)能夠沿著期望的軌跡共同運動。這樣，發(fā)動機可以具有根據(jù)設(shè)計所需的多個活塞套件(1)，其中每個活塞套件將相對于發(fā)動機的驅(qū)動軸沿徑向定位。機架的優(yōu)選構(gòu)造具有通過第一附接裝置(17)連接的兩個相對的封蓋(3a、3b)，其中每個封蓋(3a、3b)在其內(nèi)表面上具有引導件(6)，該引導件界定了引導活塞套件(I)端部的位移的軌跡。這樣，如上所述，機架(21)具有第一和第二旋轉(zhuǎn)支撐裝置(18、19)，根據(jù)設(shè)計要求其可以是軸襯或軸承，其中它們中的每一個都附接到機架(21)的每個封蓋(3a、3b)，并且轉(zhuǎn)子驅(qū)動軸(5)支撐在它們上。兩個封蓋(3a、3b )通過框架(16 )連接在一起，并且通過第一附接裝置(17 )連接到所述框架；所述附接裝置可以是螺栓、焊接件或適合于連接兩個封蓋的任何類型的裝置。此外，盡管本發(fā)明的優(yōu)選構(gòu)造包括兩個相對的封蓋，但是機架也可以包括桶狀物或?qū)崿F(xiàn)適當?shù)厝菁{引導件(6)和旋轉(zhuǎn)支撐裝置(18、19)的功能的任何類型的部件。前封蓋(3a)包括兩個管道，這兩個管道將燃燒室與外部環(huán)境流體地連接，這兩個管道具有同中心的弧區(qū)段的形狀，其中每個管道跨過稍小于90°的角度，這兩個管道中的每一個為用于每個氣缸的進氣和排氣通路。這樣，對于進氣和排氣而言，所述角度與發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)速率一起確定每個燃燒室將直接接觸外部環(huán)境的時刻。此外，所述封蓋(3a)具有另一個穿孔，該穿孔根據(jù)所用燃料(汽油或柴油)的性質(zhì)容納火花塞或噴射器，其中所述穿孔處于中心軸線(A-A’ )上，在封蓋的頂部上，正處于活塞工作路徑的開始位置處。
另外，根據(jù)圖4，后封蓋具有兩個穿孔，這兩個穿孔與后封蓋的中心等距，設(shè)置成用于容納第二附接裝置(23)。在優(yōu)選的構(gòu)造中，所述裝置對應于包括四個螺栓(13)、凸緣
(11)和彈簧(12)的套件；凸緣具有通過其內(nèi)表面壓縮彈簧(12)的功能，從而按壓第二旋轉(zhuǎn)支撐裝置(18 )，以保持所述裝置良好地定位并且以此方式提供在轉(zhuǎn)子(2 )和后封蓋(3b )之間產(chǎn)生必要密閉所需的壓力。這樣，圖1示出了四沖程發(fā)動機，其中活塞處于如下所示的階段:活塞Ia:點火階段(I)開始；活塞Ib:排氣階段(E)開始；活塞Ic:進氣階段(A)開始；以及活塞Id:壓縮階段(C)開始。根據(jù)前述說明，引發(fā)活塞Ia中的燃燒僅僅需要與火花塞或燃料噴射器(根據(jù)燃料為汽油還是柴油)一起進行小的順時針旋轉(zhuǎn)。在腔室內(nèi)產(chǎn)生的壓力將活塞Ia沿徑向向外推到腔室的外部?；钊谄渫舛瞬刻幘哂袃蓚€位移裝置(7 )，這兩個位移裝置與弓I導件(6 )接觸，以根據(jù)以下的三角公式將徑向力轉(zhuǎn)換為圓形力:Fx=Fy*tan α其中:Fx:為位移裝置(7)與引導件(6)的接觸點中的沿著與引導方向平行的力。Fy:為沿徑向方向的力(通過燃燒產(chǎn)生)。α:為水平方向和引導件(6)與位移裝置(7)的接觸點的切向之間的角度。以這種方式產(chǎn)生的運動從活塞傳遞到轉(zhuǎn)子。當活塞Ia到達其最大外部位置(位置B)時，轉(zhuǎn)子已經(jīng)順時針旋轉(zhuǎn)過90°。在該點處開始排氣階段，其中通過相應封蓋中將燃燒室與外部環(huán)境連接的排氣通路(10)實現(xiàn)排氣；該階段運行另一個90°。當活塞到達位置C處時，其已經(jīng)在通過引導件(6)被反過來推到腔室內(nèi)部時將所有的氣體推出。在該點處開始進氣階段，其中燃料通過相應封蓋(3a)中的進氣通路(9)到達燃燒室中?；钊ㄟ^引導件(6)朝向腔室外側(cè)運動，直到到達位置D。在這里，進氣通路關(guān)閉并且氣缸腔室保持密閉，從而允許氣體保持在腔室內(nèi)而被活塞壓縮，活塞被弓丨導件(6 )反過來推到腔室內(nèi)部，直到返回到位置A，在該位置中開始新的循環(huán)。根據(jù)前述說明，本發(fā)明的內(nèi)燃機不需要曲軸、氣門、凸輪軸、凸輪、皮帶、氣門彈簧或同步和分配系統(tǒng)，原因是所有的氣缸以單次旋轉(zhuǎn)進行四沖程循環(huán)，從而允許根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計所采用的燃料類型使用單個火花塞或噴射器?？梢詫Ρ景l(fā)明進行許多改變、修改和替換。在這點上，必須理解的是，前述說明和附圖為示意性的而非限制性的。因此，本發(fā)明的范圍必須根據(jù)權(quán)利要求書中權(quán)利要求的內(nèi)容進行確定。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機，其中所述內(nèi)燃機包括: 轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括全部共同旋轉(zhuǎn)的塊體(2)、驅(qū)動軸(5)和至少一個活塞套件(1)，其中所述活塞套件(I)相對于驅(qū)動軸(5)沿徑向定位；以及 定子，該定子包括機架(21)、第一旋轉(zhuǎn)支撐裝置和第二旋轉(zhuǎn)支撐裝置(18、19)以及第一附接裝置和第二附接裝置(17、23)； 其中機架(21)在其內(nèi)表面上具有引導件(6)，該引導件界定了每個活塞套件的軌跡；并且 其中活塞套件(I)的內(nèi)端部包括活塞頭部(15)，該活塞頭部位于塊體(2)內(nèi)部，界定出燃燒室，同時所述活塞套件(I)在其外端部處接觸引導件(6 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其中塊體(2)具有位于所述塊體(2)的中心處的穿孔，驅(qū)動軸(5)位于所述穿孔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其中引導件(6)是機架(21)的內(nèi)表面中的內(nèi)部凹部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其中引導件(6)界定了一軌跡，該軌跡具有中心隔開的兩個重疊的圓形的形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其中活塞套件(I)具有彈簧，該彈簧處于所述活塞套件(I)和轉(zhuǎn)子(2 )之間，在進氣階段期間該彈簧迫使活塞套件進行位移。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其中每個活塞套件(I)都包括:頭部(15); 支撐桿(14)，該支撐桿與頭部(15)共同運動，并且定位成與活塞套件(I)平行； 第二軸(4)，該第二軸垂直地連接到支撐桿(14)的外端部；以及 兩個位移裝置(7 )，在活塞軸(4 )的每個端部處定位有一個位移裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機，其中轉(zhuǎn)子(2)包括沿徑向等距離地定位的多個活塞套件(I)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其中機架包括前封蓋(3a)、后封蓋(3b)和框架(16)，并且其中兩個封蓋彼此相對且通過第一附接裝置(17)附接到框架。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機，其中封蓋(3a、3b)在其中心中具有穿孔，以容納第一旋轉(zhuǎn)支撐裝置和第二旋轉(zhuǎn)支撐裝置(18、19)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機，其中封蓋(3a、3b)中的每一個上都具有引導件(6)，該引導件是所述封蓋的表面中的界定了每個活塞套件的軌跡的凹部、凹口或狹槽。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或10所述的內(nèi)燃機，其中引導凹部的寬度與位移裝置(7)的直徑相對應，其中所述位移裝置(7)位于所述引導件(6)的內(nèi)部且能夠在所述引導件的內(nèi)部滑動。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機，其中前封蓋(3a)包括: 兩個管道，這兩個管道將燃燒室與外部環(huán)境流體地連接，這兩個管道具有同中心的弧區(qū)段的形狀，其中每個管道跨過小于90°的角度，這兩個管道中的每一個為用于每個氣缸的進氣和排氣通路； 容納火花塞和/或噴射器的穿孔，該穿孔位于封蓋的頂部上，正處于活塞工作路徑的開始位置處；以及 用于容納第一旋轉(zhuǎn)支撐裝置(19)的穿孔。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機，其中后封蓋(3b)具有距離其中心等距的四個穿孔(13)，這四個穿孔容納用于緊固第二附接裝置(23)的四個螺栓。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機，其中第一附接裝置(17)為將封蓋(3a、3b)附接到框架(16)的螺栓。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其中第二附接裝置(23)為凸緣(11)，該凸緣在其內(nèi)表面中抓 住彈簧(12)以推壓第二旋轉(zhuǎn)支撐裝置(18)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其中第一旋轉(zhuǎn)附接裝置和第二旋轉(zhuǎn)附接裝置(18、19)為軸承或軸襯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機，其包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括全部共同旋轉(zhuǎn)的塊體、驅(qū)動軸和至少一個活塞套件，其中所述活塞套件相對于驅(qū)動軸沿徑向定位；以及定子，該定子包括機架、第一和第二旋轉(zhuǎn)支撐裝置以及第一和第二附接裝置；其中機架在其內(nèi)表面上具有引導件，該引導件界定了每個活塞套件的軌跡；并且其中活塞套件的內(nèi)端部包括活塞頭部，該活塞頭部位于塊體內(nèi)部，界定出燃燒室，同時所述活塞套件在其外端部處接觸引導件。
文檔編號F01B13/06GK103097661SQ201080067734
公開日2013年5月8日 申請日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者拉里·悉尼·奧利弗安普埃羅 申請人:拉里·悉尼·奧利弗安普埃羅