旋转活塞燃料发动机,是一种动力机器。 目前所用的柴油、汽油二、四冲程发动机,它们的活塞都是直线运动的,气缸是固定的,燃料燃烧产生动力的过程是:燃烧→活塞→摇壁→曲轴→齿轮→动力,要5个过程,所以能源利用率不甚高,有浪费现象。
本发明的任务就是提供一种体小省油高效益的燃料发动机。
为完成上述任务,本发明采用旋转活塞发动机,燃料产生动力的过程是:燃烧→活塞→齿轮→动力,只三个转换过程,具体方案是:内为园筒外可园可方的气缸体,按比例比气缸园筒小的,有轴的实心柱形活塞,活塞柱壁被4个叶片槽分成4等分,带有弹簧的叶片装在活塞槽中,把活塞偏靠一侧套装在气缸园筒中,弹簧的张力使叶片从槽中伸出,并紧贴气缸园筒壁,将气缸园筒空余部分分割并构成互相封闭的4个各占90°弧的气缸,气缸园筒壁亦划分成4个区,面对最大空隙的这90°弧间为进气区,逆时针方向转时,逆时针方向的第二个90°弧间为压缩区,第三个90°弧间为燃烧区,第四个90°弧间为排气等待进气区。发动机工作时,活塞旋转,在第一个90°进气区的气缸进气,之后转90°,到第二个90°区进行压缩,第4气缸进气,又转90°,第一气缸燃烧,第4气缸压缩,第3气缸进气,又转90°,第1气缸排气等待进气,第4气缸燃烧,第3气缸压缩,第2气缸进气,又转90°,第1气缸进气,第2气缸排气等待进气,第3气缸燃烧,第4气缸压缩,结果形成每转90°就有一个气缸燃烧产生动力,活塞转360°就有4次燃烧,燃烧力推动活塞和轴转动,轴上的齿轮即转动,齿轮即产生动力带动其他物体运动,这就是旋转活塞发动机,也可称旋转气缸发动机。这种发动机体积小、功率大、效益高,可根据不同用途和不同要求,制造各种规格各种型号的发动机。为了使本发明的发动机更具体更形象,下面结合一种比例的汽油发动机的附图作进一步的说明。
附图1是旋转活塞发动机打开气缸盖的正视结构图。
附图2是气缸盖结构图。
附图3是燃烧室横切面图。
附图4是发动机安装示意图。
附图5是气缸罩结构图。
附图6是有滚珠的叶片示意图。
附图7是叶片槽另一种开法的活塞结构图。
在附图1中,(1)是内园Φ100×100(mm),外壁约144×144×100(mm),另加约5×10×100(mm),间隔约10mm散热片的气缸体,(外壁也可园形,同时散热片也可变成密封水槽,外加水箱和风扇,使发动机用水冷却);(2)是Φ92×100(mm)实心园柱形旋转活塞,它紧靠气缸体园筒的一侧,它的中心线离气缸中心线4mm;(3)是燃烧点火器,在以图中地(15)叶片的中心线为0°时,它装在约195°处;(4)是燃烧排气门,它开在约265°处,(5)是进气门,开在10°处,进气门外安装有进气管和化油器等,(6)是90°进气区,标为第一个90°气缸,它的容积约为[(πR2偏÷4)-πR2活塞÷4]×L+燃烧室容积,本发明机型的最大容积约69cm3,燃烧室容积约6cm3,压缩比约为11,(7)是90°压缩区,标为第四个90°气缸,(8)是90°燃烧区,标为第三个90°气缸,(9)是90°排气等待进气区,标为第二个90°气缸,发动机开始工作时,第一气缸进气,活塞转90°,第一气缸的气体被压缩,第二气缸进气,活塞又转90°,第一气缸中的气体进一步被压缩并被燃烧产生动力,推动活塞转动,活塞又转90°,第一气缸排气等待进气,第二气缸燃烧,第三气缸气体压缩,第四气缸进气,又转90°,第一气缸又进气,依次旋转,依次点火燃烧产生动力,(10)、(11)、(12)、(13)是活塞叶片槽,本机的槽深为20×10×100(mm),这些叶片槽也可以如附图7中的所示的(65)、(66)、(67)、(68)那样,叶片槽的中心线不与活塞中心线在一平面上,这样对于高速旋转的活塞,它的叶片更易由弹簧力的作用而由槽中自如地伸缩,与气缸园筒壁更好接触密封,(14)、(15)、(16)、(17)是活塞叶片,本机的叶片为18×10×100(mm),如果是大功率大体积的发动机,其叶片端头可以加装有带轴承的园柱,以减小叶片与气缸筒壁的摩擦力,叶片与气缸园筒壁之间的润滑油,预先调配在燃料中,(18)、(19)、(20)、(21)是Φ9×28(mm)的叶片伸缩弹簧之一,每个叶片槽中有3个以上,它们分别安在弹簧槽中,它们保证活塞旋转时,弹簧力和离心力的作用,使叶片在槽中伸缩自如,为了减小伸缩时的摩擦力,还可以在叶片上打若干个孔,放进滚珠再放入叶片槽中(见附图6),(22)是活塞轴Φ20mm以上,(不同机型,轴的大小也不同),它的长度等于活塞长度加轴承、气缸盖、齿轮等连接部的长度,安装时要求轴的中心线与活塞的中心线绝对重合,(23)、(24)是气缸园筒和活塞的园心位置,它们之间的距离和位置关系决定着发动机的性能,(25)、(26)、(27)、(28)是Φ10mm以上,直通气缸体的气缸盖定位螺杆孔,要求它们的中心线都在以活塞轴园心为中心的园弧上,若气缸体增大,则在每对杆之间再增加杆数,由这些杆确定气缸盖的位置,又由气缸盖确定活塞转轴的位置,从而决定活塞的运转情况及发动机的性能质量,所以这几个孔是至关重要的。
附图2是气缸盖结构图,图中(29)是144×144×15(mm)的气缸盖,气缸体两端各一块,两块互对称,(30)、(31)、(32)、(33)是Φ10mm以上的螺杆孔,(34)是活塞轴的轴承套孔,气缸盖要确定活塞轴的位置,又要与气缸体、活塞紧密封闭,但又不能防碍活塞的旋转,使发动机的4个气缸能正常工作,(35)、(36)、(37)、(38)是气缸盖外罩的固定螺钉孔。
附图3是燃烧室横切面图,图中(2)和图1中的(2)一样是旋转活塞,(39)、(40)、(41)、(42)是4个90°气缸的4个燃烧室,在每个90°叶片之间,按反时针方向数的第一个45°间约30°范围的活塞壁的中间部分被由浅入深挖一个U型凹槽,本机的底部深3mm,长70mm,构成的燃烧室容积约6cm3,结果使发动机的压缩比可达11左右。
附图4是发动机安装示意图,图中(43)是气管,(44)是油管,(45)是化油器,(46)是进气管,(47)是安装座,(48)是齿轮,(49)是气缸体,(50)是排气管安装座,(51)是排气门,(52)是点火装置,(53)是气缸盖螺杆,(54)是发电机(发电机可不套在活塞轴上,而由轴上齿轮转换带动),(55)是活塞轴,(56)是气缸盖罩的螺钉孔之一。
附图5是气缸盖罩结构图,图中(57)是气缸盖罩,形状及大小和气缸盖一致,(58)、(59)、(60)、(61)是安装螺钉孔。
附图6是带滚珠的叶片示意图,图中(62)是叶片,(63)、(64)是滚珠。
附图7是叶片槽另一开法的活塞结构图,图中(2)是活塞柱,(22)是活塞轴,(65)、(66)、(67)、(68)是中心线与活塞柱中心线不在一个空间平面上的叶片槽。
这种旋转活塞发动机可以串联或并联使用,这样就解决了大功率大动力的要求。
这种发动机也可以用水冷却,只要把气缸体外的散热片做成密封式的,另外加水箱、风扇,接通循环水路,就可以实现水冷却。
这种旋转活塞发动机,当用柴油和其他燃料时,只要适当地增大或减小燃烧室的容积,适当调整活塞柱直径与气缸园筒直径的比例关系,就可以达到各种燃料的压缩比要求,就可以用该种燃料推动发动机工作。
生产这种旋转活塞发动机技术不复杂,关键是生产工艺的精密,质量要求高。目前生产曲轴发动机的厂家,不用增加大型设备,只提高生产工具的精密度和检测设备的精密度,就可以试产定型后再大批量生产。