一种四冲程转子式柴油机.pdf

一种四冲程转子式柴油机，包括一个圆柱形转体，所述圆柱形转体的圆柱面上设有一条两端对接并具有一个或多个振荡周期的波形状凹槽或波形状凸边，在所述圆柱形转体的同心圆周上按轴向分布一个或多个气缸组件，与气缸活塞连接的连杆下端部设有与圆柱形转体上的波形状凹槽或波形状凸边相配合的凸头或凹槽，圆柱形转体的主轴的下端部装有飞轮，圆柱形转体的主轴的上端部分别装有与油泵连接的油泵凸轮和与气门组件连接的气门凸轮。气缸内高温高压的燃气推力通过连杆推动圆柱形转体做圆周运动，把部分能量储存在与圆柱体转体同主轴的飞轮上，

1、  一种四冲程转子式柴油机，其特征是包括一个圆柱形转体(2)，所述圆柱形转体(2)的圆柱面上设有一条两端对接并具有一个或多个振荡周期的波形状凹槽(2.1)或波形状凸边，在所述圆柱形转体(2)的同心圆周上按轴向分布一个或多个气缸组件(16)，与气缸活塞(11)连接的连杆(12)下端部设有与圆柱形转体(2)上的波形状凹槽(2.1)或波形状凸边相配合的凸头(12.1)或凹槽，圆柱形转体(2)的主轴(1)的下端部装有飞轮(15)，圆柱形转体(2)的主轴(1)的上端部分别装有与油泵(3)连接的油泵凸轮(4)和与气门组件连接的气门凸轮(5)。

2、  根据权利要求1所述的四冲程转子式柴油机，其特征是所述连杆(12)两侧设有一条导向槽(13)，连杆(12)置于导向槽(13)中。

3、  根据权利要求1或2所述的四冲程转子式柴油机，其特征是所述主轴(1)上端安装有调速器(6)，调速器(6)通过调节杠杠(6.1)以及手柄(6.2)与油泵(3)连接。

4、  根据权利要求1或2所述的四冲程转子式柴油机，其特征是所述气门组件包括吸气门(10.1)、排气门(10.2)以及两组分别带动吸气门(10.1)、排气门(10.2)动作的气门挺柱(7)和摇臂(8)，气门凸轮(5)为平面凸轮，气门凸轮(5)与两气门挺柱(7)接触，气门挺柱(7)与摇臂(8)连接，两摇臂(8)分别与吸气门(10.1)和排气门(10.2)连接。

5、  根据权利要求3所述的四冲程转子式柴油机，其特征是所述气门组件包括吸气门(10.1)、排气门(10.2)以及两组分别带动吸气门(10.1)、排气门(10.2)动作的气门挺柱(7)和摇臂(8)，气门凸轮(5)为平面凸轮，气门凸轮(5)与两气门挺柱(7)接触，气门挺柱(7)与摇臂(8)连接，两摇臂(8)分别与吸气门(10.1)和排气门(10.2)连接。

一种四冲程转子式柴油机
技术领域
本发明涉及一种四冲程转子式柴油机，尤其涉及一种周转或两周转四冲程转子式程柴油机。
背景技术
现有转子式柴油机气缸驱动采用曲轴式，二周转四冲程，气缸按径向直立分布结构。虽然经过一个多世纪的实际运转考验，有过多次的技术改进，性能日趋优良，但仍旧存在许多不足之处。如结构复杂，制造困难，成本高，油耗大、输出功率不足等。如果想增加输出功率，必须增加行程、缸径或增加气缸数量等增加排量的方式来达到要求。其结果导致结构更加复杂，制造更加困难，对环保更加不利。
发明内容
为克服现有曲轴式柴油机存在的缺陷，本发明提供一种周转或两周转四冲程转子式柴油机。
本发明所采用的技术方案是：一种四冲程转子式柴油机，包括一个圆柱形转体，所述圆柱形转体的圆柱面上设有一条两端对接并具有一个或多个振荡周期的波形状凹槽或波形状凸边，在所述圆柱形转体的同心圆周上按轴向分布一个或多个气缸组件，与气缸活塞连接的连杆下端部设有与圆柱形转体上的波形状凹槽或波形状凸边相配合的凸头或凹槽，圆柱形转体的主轴的下端部装有飞轮，圆柱形转体的主轴的上端部分别装有与油泵连接的油泵凸轮和与气门组件连接的气门凸轮。气缸内高温高压的燃气推力通过连杆推动圆柱形转体做圆周运动，把部分能量储存在与圆柱体转体同主轴的飞轮上，通过与圆柱形转体同主轴的的油泵凸轮、气门凸轮一起运转，完成整个工作循环。
在同现有柴油机相同行程和排量不变的情况下，本转子式柴油机可做单缸主轴周转四冲程设计，通过改变扭矩的大小来实现输出功率的增加，扭矩的大小同圆柱形转体的直径有关，直径越大则扭矩越大。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：现有柴油机要想在每周上有活塞做功，必需由两个以上气缸相互工作才能完成，而本柴油机只需要现有柴油机的一半气缸数就可以实现。因此大大简化柴油机的结构，进而制造简单，降低成本，节省燃料。对于多缸柴油机来说，气缸以轴向圆周排列，将使机器的结构更加紧凑、体积更小，更加节能环保。本机随着其它零部件技术的完善，将具有更优越的技术以及环保性能和实用性，适用于周转或两周转四冲程转子式程柴油机。
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是本发明一种实施例整体结构示意图；
图2是图1的A-A剖面图；
图3是圆柱形转体波形槽一种实施例展开图；
图4是气门凸轮剖面图；
图5是图4俯视图；
图6是油泵凸轮剖面图；
图7是现有柴油机活塞推力示意图；
图8是本发明柴油机活塞推力示意图；
图9是工作轨迹图。
图面说明：1.主轴，2.圆柱形转体，2.1.波形状凹槽，3.油泵，4.油泵凸轮，5.气门凸轮，6.调速器，6.1.调节杠杆，6.2.手柄，7.气门挺柱，8.摇臂，8.1.推杆，9.喷油嘴，10.1吸气门，10.2.排气门，11.活塞，12.连杆，12.1.连杆凸头，13导向槽组件，14.机壳，15.飞轮，16.气缸体(套)，17弹簧。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，作为本发明一种实施例的周转四冲程转子式柴油机，包括机壳14、贯穿机壳的主轴1和气缸组件，圆柱形转体2安装在主轴1上与主轴一并运转，主轴1的下端部装有飞轮15，主轴1的上端部分别装有与油泵3连接的油泵凸轮4和与气门组件10连接的气门凸轮5，圆柱形转体2、油泵凸轮4和气门凸轮5通过键按一定角度(视设计要求确定)固定在主轴1上；气缸组件包括气缸体16、喷油嘴9、活塞11、连杆12和气门组件，气门组件包括吸气门10.1、排气门10.2以及两组分别带动吸气门10.1、排气门10.2动作的气门挺柱7和摇臂8，气门凸轮5为平面凸轮(如图4、图5所示)，气门凸轮5与两气门挺柱7接触，气门挺柱7通过推杆8.1与摇臂8连接，两摇臂8分别与吸气门10.1和排气门10.2连接，吸气门10.1和排气门10.2的工作状态由设置在主轴1上的气门凸轮5通过气门挺柱7以及摇臂8控制；圆柱形转体2的圆柱面上设有一条两端对接的波形状凹槽2.1，波形状凹槽2.1具有两个振荡周期的连续波形，在所述圆柱形转体2的同心圆周上按轴向分布一个或多个气缸组件16，与气缸活塞11连接的连杆12下端部设有与圆柱形转体2上的波形凹槽2.1相配合的凸头12.1。为防止连杆凸头12.1随圆柱形转体2一起偏转，在连杆12的两侧加装一条导向槽组件13，连杆12的凸块12.1置于导向槽中，连杆12在导向槽组件13的导向槽限制下作上下直线运动。本实施例的波形状凹槽2.1的波形近似正弦波。本实施例在主轴1上端安装调速器6，调速器6通过调节杠杆6.1以及手柄6.2与油泵3连接，调速器最好采用飞锤式调速器。调速器的作用是：根据外界负荷变化自动改变供油量，使柴油机的转速保持相对稳定；根据工作要求，操作油门控制供油量，改变柴油机转速或负荷能力；能限制主轴的最高转速和维持最低空载稳定转速。
下面结合图9，以圆柱形转体按顺时针运转为例，对本实施例的工作过程作简要说明：当起动机带动飞轮15运转时，连杆凸头12.1由a点向d点滑动，吸气门10.1已通过气门凸轮5到达d点前16°时开始打开，当活塞11向下滑过程中吸进新鲜空气而完成吸气冲程；而在连杆凸头12.1过d点后，主轴1再转过36°吸气门10.1通过气门凸轮5完全关闭，弹簧17复位；当连杆凸头12.1由d点向c点滑动时，活塞11在汽缸体16内把气体按一定压缩比例进行压缩而完成压缩冲程；当连杆凸头12.1将要到c点前24°时，油泵通过油泵凸轮4提前开始工作，向汽缸体16内喷入高压柴油，并且迅速燃烧，产生高温高压气体推动活塞把连杆凸块12.1由c点向b点滑动而完成做功冲程；当连杆凸头12.1将要到b点时，排气门10.2通过主轴1上平面气门凸轮5提前48°打开排气门10.2排气，由于做功产生动能，起动机早已断开，飞轮15由于惯性作用，继续运转，带动圆柱形转体2一起运转，从而推动连杆凸块12.1由b点向a点滑动，同时，活塞11也把燃气从气缸体16内排出而完成排气冲程；排气门10.2也在连杆凸块12.1通过a点后14°关闭。至此完成柴油机的四冲程工作循环。通过飞轮的惯性作用，继续下一个工作循环而往复运转。上述角度是相对主轴为圆心而言。气门凸轮和油泵凸轮按照上述运行要求设计。本实施例适用于周转四冲程转子式柴油机。当然，通过改变转体波形凹槽的振荡周期数以及气门凸轮和油泵凸轮的转速实现两周转四冲程的柴油机。
现结合图7、图8、图9，对本发明柴油机与现有曲轴式柴油机作一比较：图7为现有曲轴式柴油机的活塞推力分解图，F″活塞推力F的分力，作用在曲轴上，由图7可知，三角形的斜边大于直角边，即F＞F″，其扭拒Me＝r′×F″＜r′×F＝1/2HF(H代表活塞行程)。图8为本发明柴油机的活塞推力分解图，F′是活塞推力作用在圆柱形转体上产生的分力，由图8、图9可知，F′＝FctgA，分力F′可随夹角的A的大小的变化而变化，由此可知，F′在图中有半个行程期间是大于或等于F，即F′≥F。在本实施例中，相对于现有曲轴式四冲程柴油机而言，4H周长的圆柱形转体的半径r＝4H/2∏是构成力臂的最小值，由此产生的扭拒Me＝r′×F′≥F×4H/2∏。而现有柴油机的最大扭拒Me≤1/2HF，由于F×4H/2∏＞1/2HF，因此本实施例柴油机的扭拒比现有柴油机的扭拒大，而且至少在13％以上。所以在相同转速的情况下，本发明的输出功率比现有柴油机大。