專利名稱：雙轉子同步旋轉的滑片旋轉式內燃機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種旋轉式內燃機。
當今世界上普遍采用的活塞往復式內燃機存在著結構復雜、體積大、制造成本高、使用故障多、排放污染嚴重等固有缺陷；而旋轉式內燃機則可以基本上克服這些缺陷。因此，多年來人們圍繞著旋轉式內燃機構思出了許多實現內燃機旋轉循環的方案，但至今還沒有一種獲得最后成功的。上世紀六十年代前后有一些發達國家中的大公司曾對三角活塞旋轉式發動機進行過相當規模的研制試驗，但由于不能解決低速扭矩性能不好的問題而不能推廣使用。此后雖不斷有關于旋轉式內燃機的新方案出現，但沒有見到研試情況和試驗數據的報告。
旋轉式內燃機的關鍵是旋轉循環工作氣室的密封問題，而密封問題的關鍵又是徑向密封問題，即旋轉活塞與汽缸間的密封，因為徑向密封元件在沿汽缸工作面滑動時有時會脫離與汽缸接觸，造成氣室中高壓氣體發生噴漏而導致循環遭到破壞，這是致命的問題，其它密封元件也會有漏氣現象發生而影響到循環的質量，但一般不會發生噴漏，因而不會成為致命的問題。徑向密封元件在沿汽缸滑動時發生脫離接觸的根本原因是其頂部受到循環工作氣室中的高壓氣體作用所致。三角活塞旋轉式發動機的低速扭矩問題的根本原因也是這樣的。因此，任何一個旋轉式內燃機的循環方案要想取得成功首先必須解決徑向密封元件的頂部受高壓氣體作用的問題，必須設法使徑向密封元件頂部在任何工況下都不會受到高壓氣體的作用。
本發明《雙轉子同步旋轉的滑片旋轉式內燃機》，簡稱RGI滑片旋轉發動機，提供了一種旋轉式內燃機的新方案，它既能使循環工作氣室的容積按內燃機循環進行變化，還可以使徑向密封元件與汽缸接觸的頂部不受高壓氣體作用保證循環能夠成功進行。
RG1滑片旋轉發動機的循環模型如附圖1所示壓縮轉子(2)與膨脹轉子(14)分別位于進氣壓縮汽缸(1)與膨脹排氣汽缸(13)的中心，壓縮軸(4)上的壓縮齒輪(3)與動力軸(16)上的動力齒輪(15)的齒數相等，通過中間齒輪(11)傳動，使壓縮轉子與膨脹轉子同步同向旋轉，壓縮轉子上有兩個對稱的滑片槽，一個槽中置入頂端為圓弧面的壓縮滑片(5)，另一槽中置入頂端為朝前(按旋轉方向)的斜面的增壓進氣滑片(22)，在壓縮轉子上的壓縮滑片前有一個燃燒室窩(7)，膨脹轉子上只有一個滑片槽，頂端為圓弧面的膨脹滑片(12)置于其中，在進氣壓縮汽缸上布置有進氣孔(19)和火花塞(或噴油器)(6)，在膨脹排氣汽缸上有排氣孔(18)，兩個汽缸間為汽缸隔墻(8)，隔墻上有燃氣通道(10)和壓縮室密封條(9)，排氣室密封條(17)，進氣室密封條(20)，燃燒室窩密封條(21)。當壓縮轉子上的燃燒室窩旋轉到與燃氣通道連通時燃燒爆發的高壓氣體即流人膨脹汽缸推動膨脹滑片旋轉輸出扭矩膨脹作功，膨脹完后從排氣孔排出廢氣。由以上元件構成的旋轉循環模型，按四沖程循環，雙轉子同步旋轉一周為一個循環周期，動力軸對外輸出扭矩作功一次。
RGI滑片旋轉發動機的循環過程如附圖2所示圖2(1)表示隨壓縮轉子旋轉的增壓進氣滑片越過了進氣孔完成了前期進氣；圖2(2)表示壓縮轉子繼續旋轉，增壓進氣滑片對被關住的氣體進行壓縮，同時從進氣孔吸入新鮮氣體為增壓進氣，當壓縮滑片越過進氣孔后結束了進氣過程，總進氣量比無增壓進氣滑片多25％左右；圖2(3)表示壓縮進行到一定程度時，增壓進氣滑片頂端斜面受到壓力較大的壓縮氣體作用而被壓入滑槽中，這時增壓進氣滑片前后的氣體有較大的壓力差因而發生倒流產生強烈的氣體壓縮渦流；圖2(4)為壓縮終點，點火(或噴油)燃燒爆發，當燃燒室窩與燃氣通道連通時，燃氣即迅速流入膨脹汽缸推動膨脹滑片旋轉作功輸出扭矩；圖2(5)表示膨脹繼續進行連續作功輸出扭矩，同時清除排氣腔中的殘余廢氣；圖2(6)表示膨脹結束從排氣孔開始排氣，完成了一個循環周期。
RGI滑片旋轉發動機的循環過程具有特殊創造性。首先是壓縮滑片與膨脹滑片的頂端都不會受到高壓氣體的作用，在沿汽缸滑動時為圓弧面接觸，在沿隔墻滑動時，壓縮滑片頂端為面向壓縮室的前棱接觸隔墻，膨脹滑片頂端為面向膨脹室的后棱接觸隔墻，高壓氣體不會作用到滑片的頂端，可以安全可靠地杜絕徑向密封線上發生高壓氣體噴漏現象，保證循環的成功進行；第二，用一個頂端斜面朝前的增壓進氣滑片進行進氣增壓，增加了25％的進氣量，這是一個特殊的創造，對大小功率的柴油機汽油機都可以進行，而往復式柴油機的進氣增壓必須在進氣管上的專門增壓裝置進行，汽油機由于有汽化器而無法進行；第三，增壓進氣滑片在被壓入滑槽時造成的強烈的壓縮氣體渦流，對燃燒的進行是非常有利的，這也是一個突出的創造，往復式發動機的螺旋進氣道雖能造成進氣渦流，但在壓縮過程卻又衰減了；第四，排放污染的減少對往復式發動機具有特殊優勢。由于近年來世界各國對環保的要求越來越嚴格，這對往復式發動機是一個極大的困惑，由于其燃燒室的頂部氣伐附近經常保持高溫，氣體流動性較差，這就為CO和NO的生成提供了條件，而RG1滑片旋轉發動機的燃燒氣體將很快地被驅趕到膨脹腔，氣體流動性非常好，這就使CO和NO難以生成，排放污染必將大大地減少；第五，充分的膨脹是其突出的優越性，由于它的膨脹行程是在專設的膨脹汽缸中進行的，它的膨脹行程可以達到一個循環周期的3/4以上，這必將使熱效率獲得很大的提高；第六，單缸排量在理論上可以不受限制，轉子直徑和汽缸寬度可以很大，因而單缸功率可以達到很大，而往復式發動機必須是多缸從而使其結構復雜化了，對于相同功率的發動機來說，RG1發動機的體積、質量、制造成本比往復式發動機可以減少三倍五倍乃至更多。
RG1滑片旋轉發動機的壓縮轉子與膨脹轉子也可以同步反向旋轉，其功能與同步同向旋轉是相同的，如附圖3所示。
RG1滑片旋轉發動機也可以是兩副壓縮滑片和兩副膨脹滑片使每轉爆發兩次膨脹兩次，但不能有進氣增壓。如附圖4所示。
RG1滑片旋轉發動機的基本構造如附圖5所示。進氣壓縮汽缸與膨脹排氣汽缸做成整體，汽缸隔墻加工好后嵌入，隔墻上的滑片切入段做成圓弧形使滑片與隔墻的接觸角保持為60°左右，以減少滑動阻力并使磨損均勻，整體汽缸周圍布置冷卻水套，汽缸兩端的汽缸蓋上各有兩付滾珠軸承(或滑動軸承)，軸承的一端在軸向是固定的，另一端則可以軸向竄動，以滿足軸向熱伸縮的需要，汽缸蓋與汽缸用若干對螺栓螺母緊固，轉子可以與軸做成整體的或組合的，滑片采用三段式斜面結合如附圖5-14所示，利用兩個端片的離心力使氣室左右端面獲得密封，轉子兩端各有一付開口漲圈(活塞環)使軸孔圓弧面得以密封，在漲圈外側有波浪簧使漲圈內側緊貼轉子端面而獲得密封。機油泵將機油通過軸中心油道送入轉子內腔以冷卻轉子，然后從內腔兩端的孔眼流出以潤滑軸承再流回集油箱。在每個滑片槽的兩側都開有機油孔，讓轉子內腔的機油流入滑片槽使滑片得到潤滑，通過滑片的伸縮運動將機油帶出滑片槽并甩到汽缸上使汽缸工作面獲得潤滑。各種附件如汽化器、噴油器、噴油泵、點火裝置、冷卻水泵、散熱器等一般均可以選用現有往復式發動機的。
RGI滑片旋轉發動機的加工制造比往復式發動機容易的多，沒有異形零件，不需要特殊材料，制造成本比往復式發動機可以成倍降低，功率越大制造成本越能降低。
附圖11—進氣壓縮汽缸 2—壓縮轉子 3—壓縮齒輪 4—壓縮軸5—壓縮滑片 6—火花塞(或噴油器) 7—燃燒室窩 8—汽缸隔墻9—壓縮室密封條 10—燃氣通道 11—中間齒輪 12—膨脹滑片13—膨脹排氣汽缸 14—膨脹轉子 15—動力齒輪 16—動力軸17—排氣室密封條 18—排氣孔 19—進氣孔 20—進氣室密封條21—燃燒室窩密封條 22—增壓進氣滑片附圖2(1)—前期進氣 (2)—增壓進氣(3)—壓縮進行，增壓滑片被壓入滑槽(4)—壓縮終，燃燒爆發膨脹開始(5)—膨脹進行(6)—膨脹終，排氣附圖51—機油集油箱 2—冷卻水放水閥 3—汽缸整體4—增壓進氣滑片 5—進氣壓縮汽缸 6—壓縮轉子 7壓縮滑片8—火花塞(或噴油器) 9—汽缸隔墻 10—冷卻水進口 11—燃燒室窩12—燃燒室密封條(4件) 13—燃氣通道 14—膨脹滑片15—膨脹排氣汽缸 16—膨脹轉子 17—冷卻水套 18—冷卻水出口19—機油泵 20—齒輪室蓋 21—動力齒輪 22—中間齒輪23—壓縮齒輪 24—平鍵(2件) 25—軸承壓蓋26—軸承(4件) 27—左汽缸蓋 28—端密封環(4件)29—機油通道 30—轉子端蓋(4件) 31—右汽缸蓋32—缸蓋螺栓、螺母、墊圈 33—軸承蓋 34—油封35—動力輸出軸 36—磁電機(或噴油泵) 38—潤滑油孔39—進氣孔 40—排氣孔 37—橡膠圈
權利要求
1.本發明為一種不同于往復式內燃機的滑片旋轉式內燃機的循環方案，其特征是該方案由一個帶有一副壓縮滑片和一副增壓進氣滑片的壓縮轉子和一個帶有一副膨脹滑片的膨脹轉子分別位于帶有進氣孔、點火(或噴油)裝置的正圓形進氣壓縮汽缸和帶有排氣孔的正圓形膨脹排氣汽缸的中心，在兩個汽缸中間的汽缸隔墻上有一個燃氣通道，兩轉子同步旋轉，當壓縮轉子上的燃燒室窩旋轉到與燃氣通道連通時，燃燒爆發的高溫高壓燃氣即迅速流入膨脹排氣汽缸推動膨脹滑片旋轉對外作功輸出扭矩，完成膨脹后即從排氣孔排出廢氣，完成了一個循環周期。
2.根據前述1所描述的循環方案，其特征是利用頂部斜面朝前(按旋轉方向)的增壓進氣滑片使進氣過程的進氣量增加25％左右；由于膨脹過程是在膨脹排氣汽缸中進行使膨脹行程達到循環周期的3/4左右。
3.根據前述1所描述的循環方案，其特征是利用增壓進氣滑片在被壓縮氣體壓入滑槽時造成強烈的壓縮氣體渦流，使燃氣混合均勻燃燒完全，CO的產生很少；又由于高溫高壓燃氣在燃燒室中停留時間極短，使NO難以生成；從而減少了排放廢氣的有害物質，改善了環保質量。
4.根據前述1所描述的循環方案，其特征是壓縮滑片與膨脹滑片的頂部均為與汽缸工作面相同的圓弧面，在沿汽缸滑動時為弧面接觸，在沿汽缸隔墻滑動時，壓縮滑片是面向壓縮室的前棱與隔墻接觸，膨脹滑片是面向膨脹室的后棱與隔墻接觸，在壓縮滑片與膨脹滑片的頂部始終不會受到高壓氣體作用而脫離接觸，杜絕了循環工作氣室的徑向密封線上發生高壓氣體噴漏，保證循環成功進行。
5.本發明簡稱RG1滑片旋轉發動機，以RG1為標志，在產品汽缸上鑄出。
全文摘要
雙轉子同步旋轉的滑片旋轉式內燃機的特征是壓縮轉子和膨脹轉子分別位于進氣壓縮汽缸和膨脹排氣汽缸的中心，壓縮轉子上有一副圓弧頂的壓縮滑片和一副頂部斜面朝前(按轉向)的增壓進氣滑片，膨脹轉子上有一副圓弧頂的膨脹滑片，兩轉子同步旋轉，當壓縮轉子上的燃燒室窩旋轉到與汽缸隔墻的燃氣通道連通時，高壓燃氣即流入膨脹汽缸推動膨脹滑片旋轉作功輸出扭矩，膨脹完后從排氣孔排出廢氣。本發明比往復式發動機結構簡單、體積小、功率大、排放污染少、制造容易、成本低。
文檔編號F01C1/00GK1693673SQ20051007253
公開日2005年11月9日 申請日期2005年5月10日 優先權日2005年5月10日
發明者劉瑞光 申請人:劉瑞光