專利名稱：棘輪式轉子發動機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種轉子發動機，具體是一種棘輪式轉子發動機。
技術背景目前，世界上普遍使用的發動機，都是往復式活塞發動機，到目前為 止雖然有很多發明涉及各種形式的轉子發動機，但是大都沒有得到廣泛的 使用和推廣。其原因主要是結構復雜、輸出功率小、實用性差、使用壽 命短、加工精度要求高、對部件材料的質量要求高、密封不易解決等。 發明內容本發明的目的在于為了克服上述往復式活塞發動機和目前轉子發動 機的不足，提供一種棘輪式轉子發動機，它的整機沒有往復運動機構，沒 有線性運動，所有運動機構都是旋轉運動，達到結構簡單、設計合理、加 工難度低，有利于發動機轉速的提高，使發動機重量輕、體積小、功率大、 升功率高；零部件之間摩擦系數小，運行平穩，振動噪音小；節能環保， 使用壽命長，零部件少，加工、維修、拆裝方便。本發明是這樣實現的 一種棘輪式轉子發動機，包括主軸、發動機 缸體、火花塞、配氣機構、正時控制機構，進、排氣管，所述的發動機缸 體由至少一組單元缸體構成，每組單元缸體由進氣壓縮缸體和作功排氣缸 體構成，所述的進氣壓縮缸體內設有圓形進氣壓縮缸與至少一個棘齒的進 氣壓縮棘輪轉子動配合，圓形進氣壓縮缸周邊至少連通一個圓形壓縮副缸， 在圓形壓縮副缸內設置進氣壓縮擋棘輪，圓形壓縮副缸通過進氣壓縮擋棘 輪連通圓形進氣壓縮缸；所述的作功排氣缸體內設置圓形作功排氣缸與至 少一個棘齒的作功排氣棘輪轉子動配合，圓形作功排氣缸周邊至少連通一 個圓形副缸，圓形副缸通過作功排氣擋棘輪與圓形作功排氣缸連通，進氣壓縮棘輪轉子和作功排氣棘輪轉子分別連主軸；所述的圓形進氣壓縮缸通 過配氣機構連通圓形副缸。所述的配氣機構設置在作功排氣缸體與進氣壓縮缸體之間的中間配氣 板內，所述的配氣機構-由設置配氣閥的通氣孔兩端分別連通圓形進氣壓縮 缸、圓形副缸，所述的配氣閥連接棘輪正時控制機構，棘輪正時控制機構 設置在控制板內；所述的作功排氣缸體的外面設置前端蓋，所述的進氣壓 縮缸體外面依次設置控制板、后端蓋。所述的棘輪正時控制機構通過進氣壓縮擋棘輪控制軸和作功排氣擋棘 輪控制軸分別連接進氣壓縮擋棘輪、作功排氣擋棘輪，進氣壓縮擋棘輪控 制軸的兩端分別與中間配氣板及后端蓋動配合；所述的作功排氣擋棘輪控 制軸的兩端分別與前端蓋、中間配氣板及后端蓋動配合。所述的進氣壓縮棘輪轉子和作功排氣棘輪轉子結構相同統稱為棘輪轉 子，所述的棘輪轉子由圓柱形主體和固定連接在主體上的棘輪構成，棘輪 轉子為兩半棘輪轉子牙嵌式結構，兩半棘輪轉子的內表面各設有4個彈簧 孔，在彈簧孔內設置彈簧，該棘輪的頂端設置有密封條，密封條與該棘輪 之間設置彈簧，在棘輪轉子的兩端面與缸體的連接面上設有圓環形外密封 圈。所述的進氣壓縮擋棘輪與作功排氣擋棘輪結構相同的十字形四齒棘 輪統稱擋棘輪，擋棘輪由相互凸凹牙嵌式對接的兩部分構成，在兩半擋棘 輪的內表面各設有4個彈簧孔，彈簧孔內設置彈簧，在兩半棘輪的內表面 設有圓環形內密封圈，在擋棘輪的葉輪的頂端鑲嵌有密封條，在棘輪的外 端面設有圓環形外密封圈。所述的圓形進氣壓縮缸與圓形壓縮副缸在進氣壓縮棘輪轉子運轉始側 連接處連通進氣管，在圓形進氣壓縮缸與圓形壓縮副缸在進氣壓縮棘輪轉 子運轉終側連接處連通配氣孔。所述的圓形作功排氣缸與圓形副缸在作功排氣棘輪轉子運轉始側的連 接處連通配氣孔，在圓形作功排氣缸與圓形副缸在作功排氣棘輪轉子運轉 終側的連接處連通排氣管。本發明結構簡單、設計合理、加工難度低，有利于發動機轉速的提高，使發動機重量輕、體積小、功率大、升功率高；零部件之間摩擦系數小， 由于沒有非線性運動，運行平穩，振動噪音小；節能環保，使用壽命長， 零部件少，拆裝、維修方便，便于應用普及和推廣，純屬于綠色發動機。 這種轉子發動機在設計上可放大或縮小，棘輪轉子的圓周越大，輸出功率 就越大，同時還可以擴大氣缸容積加大燃料的爆燃力量。本發動機用的燃 料廣泛可用汽油、柴油和液化氣等燃料。按輸出功率的要求，可以設計 出單棘輪轉子、雙棘輪轉子或多棘輪轉子的轉子發動機。在360度圓周內 棘輪轉子增多，點火次數也隨之增加。有利于提高發動機的動力性指標、 經濟性指標以及環保指標等。
圖1是單棘輪式轉子發動機結構示意圖； 圖2是圖1的A向俯視示意圖；圖3是圖1的進氣壓縮缸體在進氣壓縮初始狀態中A-A剖示意圖； 圖4是圖1中作功排氣缸在作功、排氣初始狀態的B-B剖示意圖； 圖5是圖1中進氣壓縮缸體在進氣壓縮終了狀態的中A-A剖示意圖； 圖6是圖1中作功排氣缸在作功、排氣終了狀態中B-B剖示意圖；圖7是圖1中作功排氣缸作功初始狀態的C-C剖示意圖；圖8、是具有4個棘輪組的轉子發動機實施例的進氣壓縮缸體工作狀態 A-A剖示意圖；圖9、是具有4個棘輪組的轉子發動機實施例的作功排氣缸初始狀態的 B-B剖示意圖；圖10圖是棘輪轉子凸凹牙嵌式對接的兩部分的結構示意圖；圖11是牙嵌式棘輪轉子凸凹對接后的結構示意圖；圖12是圖11中棘輪轉子密封條部分的俯視結構示意圖；圖13是具有雙密封條的棘輪部分的剖面結構示意圖；圖14是棘輪轉子與缸體相配合的結構示意圖；圖15是擋棘輪的結構示意圖。圖16是圖15的擋棘輪剖面示意圖。圖17是本轉子發動機組成雙缸轉子發動機的總裝結構示意圖。圖中編號1、 主軸，2、 前端蓋，3、 作功排氣缸體，301、圓形作功排氣缸，302、作功排氣棘輪轉子， 303、圓形副缸，304、作功排氣擋棘輪；4、 中間配氣板，41配氣機構，401配氣孔;5、 進氣壓縮缸體，501、圓形進氣壓縮缸，502、進氣壓縮棘輪轉子， 503、圓形壓縮副缸，504、進氣壓縮擋棘輪，6、 控制板，02、棘輪轉子，021、圓柱形主體，022、棘輪，023、 028彈簧孔； 024、 029彈簧，025、內密封圈，026、密封條，027、固定槽； 030、外密封圈，031、內密封圈槽，032、外密封圈槽， 033、牙嵌結構，034、主軸花鍵孔；04、棘輪，040、葉輪，041、彈簧孔，042、彈簧，043、內密封圈， 044、密封條，045、外密封圈槽，046、牙嵌，047、控制軸花鍵孔;具體實施方式
一種單棘輪式轉子發動機，如圖l、 2所示，它包括發動機缸體由一 組單元缸體構成，每組單元缸體由主軸1依次與相互密封裝配在一起的前端蓋2、作功排氣缸體3、中間配氣板4、進氣壓縮缸體5、控制板6和后 端蓋7，所述的進氣壓縮缸體5內設有圓形進氣壓縮缸501與一個棘齒的進 氣壓縮棘輪轉子502動配合，圓形進氣壓縮缸501周邊連通一個圓形壓縮10、排氣管，12、 作功排氣棘輪控13、 火花塞，實施例1副缸503，在圓形壓縮副缸503內設置進氣壓縮擋棘輪504，圓形壓縮副缸 503通過進氣壓縮擋棘輪504連通圓形進氣壓縮缸501;所述的作功排氣缸 體3內設置圓形作功排氣缸301與至少一個棘齒的作功排氣棘輪轉子302 動配合，圓形作功排氣缸301周邊至少連通一個圓形副缸303，圓形副缸 303通過作功排氣擋棘輪304與圓形作功排氣缸301連通，進氣壓縮棘輪轉 子502和作功排氣棘輪轉子302分別固定在主軸1上；所述的圓形進氣壓 縮缸501通過配氣機構41連通圓形副缸303。所述的配氣機構41設置在作功排氣缸體3與進氣壓縮缸體5之間的中 間配氣板4內，所述的配氣機構41由設置配氣閥的通氣孔兩端分別連通圓 形進氣壓縮缸501、圓形副缸303，所述的配氣閥連接棘輪正時控制機構8， 棘輪正時控制機構8設置在控制板6內；所述的作功排氣缸體3的外面設 置前端蓋2，所述的進氣壓縮缸體5外面依次設置控制板6、后端蓋7。所述的棘輪正時控制機構8通過進氣壓縮擋棘輪控制軸11和作功排氣 擋棘輪控制軸12分別連接進氣壓縮擋棘輪504、作功排氣擋棘輪304，進 氣壓縮擋棘輪控制軸11的兩端分別與中間配氣板4及后端蓋7動配合；所 述的作功排氣擋棘輪控制軸12的兩端分別通過軸承與前端蓋2、中間配氣 板4及后端蓋7動配合。如圖2所示。所述的進氣壓縮棘輪轉子502和作功排氣棘輪轉子302結構相同，統 稱為棘輪轉子02，所述的棘輪轉子02由圓柱形主體021和固定連接在主體 上的棘輪022構成，棘輪轉子02為兩半棘輪轉子牙嵌式結構033，兩半棘 輪轉子的內表面各設有4個彈簧孔023,在彈簧孔023內設置彈簧024，該 棘輪的頂端設置有密封條026，密封條026與該棘輪之間設置彈簧029，在 棘輪轉子的兩端面與缸體的連接面上設有圓環形外密封圈030。所述的進氣壓縮擋棘輪504與作功排氣擋棘輪304結構相同的十字形 四齒棘輪統稱擋棘輪04，擋棘輪04由相互凸凹牙嵌式對接的兩部分構成， 在兩半擋棘輪的內表面各設有4個彈簧孔041 ，彈簧孔041內設置彈簧042， 在兩半棘輪的內表面設有圓環形內密封圈043，在擋棘輪04的葉輪的頂端 鑲嵌有密封條044，在棘輪的外端面設有圓環形外密封圈045。所述的圓形進氣壓縮缸501與圓形壓縮副缸503在進氣壓縮棘輪轉子502運轉始側連接處連通進氣管9，在圓形進氣壓縮缸501與圓形壓縮副缸 503在進氣壓縮棘輪轉子502運轉終側連接處連通配氣孔401。如圖3所示。所述的圓形作功排氣缸301與圓形副缸303在作功排氣棘輪轉子302 運轉始側的連接處連通配氣孔401，在圓形作功排氣缸301與圓形副缸303 在作功排氣棘輪轉子302運轉終側的連接處連通排氣管10。如圖4所示。工作原理如下(1) 進氣行程如圖3所示，在進氣壓縮缸體5中，進氣壓縮棘輪轉 子502跟主軸1同步順時針轉動，從上止點沿圓周順時針運動，此時，由 于進氣壓縮擋棘輪504的一個葉輪壓在進氣壓縮棘輪轉子的圓周外徑a點 上形成密封，進氣壓縮擋棘輪的另一個葉輪壓在副缸缸壁b點上形成密封， 進氣壓縮棘輪轉子的頂端面壓在進氣壓縮缸缸壁c點上形成密封，由此構 成了一個獨立的封閉室d。由于此時進氣壓縮擋棘輪是固定不動，所以隨著 進氣壓縮棘輪轉子沿圓周的順時針轉動，獨立的封閉室d內形成真空，可 燃混合氣體從進氣口 9被吸入進來。由于進氣壓縮棘輪轉子壓在進氣壓縮 缸做360°旋轉運動，獨立封閉室的容積不斷擴大，可燃混合氣體不斷被吸 入，當進氣壓縮棘輪轉子轉動到達上止點時，可燃混合氣體充滿整個進氣 壓縮缸內，進氣行程完成。如圖5所示。這時進氣壓縮擋棘輪504在棘輪 定位控制機構8控制下，開始逆時針旋轉90。后固定不動，同時使進氣壓 縮棘輪轉子502越過進氣壓縮擋棘輪504順時針繼續轉動，重新回到圖3 位置，并開始第2次進氣行程。如此不斷往復旋轉，可燃混合氣體就被不 斷吸入進氣壓縮缸內。(2) 壓縮行程見圖3,在進氣壓縮缸體5中，當進氣壓縮棘輪轉子 502從上止點轉動的同時，在進氣壓縮棘輪轉子的前進方向則開始進行壓縮 行程，對前一行程吸進來的可燃混合氣體進行壓縮。此時與進氣行程初始 位置相同，即進氣壓縮擋棘輪504的一個葉輪壓在進氣壓縮棘輪轉子的外 徑上，進氣壓縮擋棘輪的另一個葉輪壓在副缸缸壁上，進氣壓縮棘輪轉子 的頂端面壓在進氣壓縮缸的缸壁上。隨著進氣壓縮棘輪轉子的轉動，不斷 縮小進氣壓縮缸和進氣壓縮棘輪轉子之間的空間e，從而把吸進來的可燃混 合氣體壓縮到一個很小的空間當中形成高壓可燃混合氣體，即圖5所示位 置。此時配氣孔401打開，隨著進氣壓縮棘輪轉子繼續轉動，就將高壓可燃混合氣體壓入到作功排氣缸3中準備點火，然后配氣孔401關閉，進氣 壓縮擋棘輪開始逆時針旋轉90°后固定不動，同時進氣壓縮棘輪轉子越過 進氣壓縮擋棘輪沿圓周順時針繼續轉動，重新回到圖3位置，完成壓縮行 程。當進氣壓縮棘輪轉子沿圓周繼續順時針轉動時，開始第2次壓縮行程， 如此不斷循環往復的將可燃混合氣體壓縮。進氣行程和壓縮行程都是在一個進氣壓縮缸內不斷連續完成的，主軸 轉數越高，可燃混合氣體壓力就越大，溫度也就越高，易點火。作功行程 和排氣行程是在作功排氣缸體3中完成。進氣壓縮缸體5和作功排氣缸體3 兩個缸體之間，由中間配氣板4相連接。中間配氣板中的配氣孔401的作 用如同往復式發動機的進氣門，打開進氣門把被壓縮的可燃混合氣體在指 定的時間壓入爆發缸內，然后關閉進氣門火花塞點火作功。(3) 作功(爆發)行程見圖4，在作功排氣缸體3內的圓形作功排 氣缸301中，當作功排氣棘輪轉子302越過作功排氣擋棘輪304后，作功 排氣擋棘輪的一個葉輪壓在作功排氣棘輪轉子的圓周外徑a點上形成密封， 作功排氣擋棘輪的另外一個葉輪壓在副缸缸壁b點上形成密封，作功排氣 棘輪轉子的頂端面壓在作功排氣缸的缸壁c點上形成密封，因此在進氣門 處就形成一個全封閉的燃燒室f 。此時進氣門打開，高壓氣體被壓入燃燒室， 同時與進氣門對應的固定在端蓋上的火花塞13點火，見圖7，點燃燃燒室 內的高溫高壓可燃混合氣體，由于作功排氣擋棘輪和作功排氣缸缸壁都是 固定不動的，所以膨脹氣體只能推動作功排氣棘輪轉子沿圓周做旋轉運動， 作功排氣棘輪轉子固定在主軸上，所以動力直接傳輸給主軸將轉動力矩直 接輸出。當作功排氣棘輪轉子被推到上止點接近作功排氣擋棘輪時，見圖5， 作功排氣擋棘輪開始逆時針轉動90° ，使作功排氣棘輪轉子越過作功排氣 擋棘輪見圖3開始下一次進氣點火。如此循環周而復始地進行，發動機便 產生連續的動力輸出。單棘輪轉子旋轉一周點火作功1次，幾個棘齒的棘輪轉子旋轉一周點 火作功次與棘齒個數相同，以此類推。(4) 排氣行程見圖4，當作功排氣棘輪轉子302轉動到上止點時，在作功排氣棘輪轉子的前進方向則是上一次作功(爆發)留下的廢氣。由 于在作功排氣缸體上設有一個長開著的排氣管10，當作功排氣棘輪轉子轉 動時，便推動廢氣沿圓周軌跡向排氣管方向推出，當作功排氣棘輪轉子到達上止點接近作功排氣擋棘輪的葉輪時，殘留在作功排氣缸內的廢氣就被全部排出，如圖6位置。這時作功排氣擋棘輪又轉動90°使作功排氣棘輪 轉子越過作功排氣擋棘輪的葉輪，進入下一次排氣行程。通常的往復式發動機是活塞在氣缸內做上下運動4次，通過連桿機構 作用到曲軸上，曲軸旋轉兩周(720° )完成進氣、壓縮、作功(爆發)、 排氣四個行程，作功一次。而本發明的轉子發動機是把進氣行程和壓縮行 程在一個缸體內完成，把作功行程和排氣行程在另一個缸體內完成，由于 兩個缸體內的棘輪轉子都是固定在同一根主軸上(相差一定角度)，每當爆發作功一次推動棘輪轉子沿圓周軌跡轉動一周(360° )時，分別在兩個缸 體內各自完成了進氣、壓縮、作功(爆發)、排氣4個行程，直接帶動主軸 輸出力矩。這就是棘輪轉子發動機比往復式發動機的巨大優越性。2、中間配氣板中，配氣機構的結構和工作原理在進氣壓縮缸體5和作功排氣缸體3之間設置中間配氣板4，見圖1。 在中間配氣板中設有配氣機構41，在中間配氣板中設有一個配氣孔401， 在配氣孔401的中間位置設有配氣機構41。配氣孔的一端與進氣壓縮缸5 相通，另一端與作功排氣缸3相通，在配氣孔的中間位置設有配氣閥，配 氣閥可以采用電動閥或采用液壓閥或采用機械閥。在本單棘輪式轉子發動機中，主軸1每轉動一周360° ,配氣機構41配氣1次。采用這種配氣機構41時，為了保證配氣準確無誤。 棘輪定位控制機構8的工作原理進氣壓縮擋棘輪504和作功排氣擋棘輪304分別通過進氣壓縮擋棘輪 控制軸11和作功排氣擋棘輪控制軸12，與設在控制板中的棘輪定位控制機 構8連接，見圖2，由棘輪定位控制機構8控制進氣壓縮擋棘輪504和作功 排氣擋棘輪304轉動。棘輪定位控制機構8采用自動控制或采用機械式機構傳動控制等方式。為了保證密封的要求，本發明轉子發動機中的作功排氣棘輪轉子302、 進氣壓縮棘輪轉子502和作功排氣擋棘輪304、進氣壓縮擋棘輪504，都采 用牙嵌式結構，使作功排氣棘輪轉子、進氣壓縮棘輪轉子和作功排氣擋棘 輪、進氣壓縮擋棘輪的兩側面分別與氣缸的側面氣缸壁達到較好的密封。棘輪轉子02由相互凸凹牙嵌式對接的兩部分構成，見圖10-17，在兩半棘輪轉子的內表面各設有4個彈簧孔023，分別用4個彈簧024把合起來 的兩半棘輪轉子向外脹開，在兩半棘輪轉子的內表面還設有圓環形內密封 圈025，用于密封由4個彈簧脹開的牙嵌縫隙。在棘輪的頂端鑲嵌有密封條 026，密封條可以是單體的如圖12所示，也可以由2兩個密封條對接組合 而成，如圖13所示，還可以在棘輪的頂端平行鑲嵌2個或2個以上密封條， 密封條呈工字型，鑲嵌在棘輪頂部的固定槽027內，有一定間隙，可上下 移動，固定槽下開有彈簧孔028，在彈簧孔里裝有彈簧029，密封條受彈簧 壓力始終壓在氣缸體，起到密封作用。棘輪轉子02與缸體的配合如圖14 所示，在棘輪轉子02的兩端面與缸體的連接面上設有圓環形外密封圈030。所述的作功排氣擋棘輪和進氣壓縮擋棘輪的結構相同。如圖15-16所 示，也是由相互凸凹牙嵌式對接的兩部分構成，在所述的兩半棘輪的內表面 各設有4個彈簧孔041，分別用4個彈簧042把合起來的兩半棘輪向外脹開， 在兩半棘輪的內表面設有圓環形內密封圈043，用于密封由4個彈簧脹開的 牙嵌縫隙。在棘輪的葉輪的頂端鑲嵌有密封條044，在棘輪的外端面設有圓 環形外密封圈045。為了達到較好的密封效果，棘輪轉子02的外圓周表面形狀應和上述的 擋棘輪的葉輪端面表面形狀相吻合，棘輪轉子的圓周端面形狀應和缸體端 面表面形狀相吻合，可以是平面的、也可以是對應凹凸曲面的，也可以是 其它形狀。棘輪轉子的圓周端面形狀是凹弧形曲面的，可使可燃混合氣體 的爆發力更集中，從而密封效果更好。另外根據需要缸體表面也可以做成 弧形或其它形狀，以達到更好的密封和作功。另外，與本發明轉子發動機配套的其它部分，如供給系、點火系、冷 卻系、潤滑系、啟動系等，均可采用現有技術中的最先進技術與其配套， 本專業的技術人員均不需創造性勞動即可完成，本發明中不多敘述。實驗證明本發明結構簡單、設計合理、加工難度低，有利于發動機 轉速的提高，使發動機重量輕、體積小、功率大、升功率高；零部件之間 摩擦系數小，由于沒有非線性運動，運行平穩，振動噪音小；節能環保， 使用壽命長，零部件少，拆裝、維修方便，便于應用普及和推廣，純屬于 綠色發動機。這種轉子發動機在設計上可放大或縮小，棘輪轉子的圓周越 大，輸出功率就越大，同時還可以擴大氣缸容積加大燃料的爆燃力量。本發動機用的燃料廣泛可用汽油、柴油和液化氣等燃料。為了提高效率，可以將本轉子發動機組成雙缸轉子發動機，如圖17所示，這樣輸出功率就可以提高一倍。實施例24個棘輪組的轉子發動機，如圖8、 9所示其結構與實施例1基本相 同，不同之處在于所述的圓形進氣壓縮缸501與4個棘齒的進氣壓縮棘 輪轉子502動配合，圓形進氣壓縮缸501周邊連通4個圓形壓縮副缸503， 在圓形壓縮副缸503內設置進氣壓縮擋棘輪504,圓形壓縮副缸503通過進 氣壓縮擋棘輪504連通圓形進氣壓縮缸501;所述的作功排氣缸體3內設置 圓形作功排氣缸301，圓形作功排氣缸301與4個棘齒的作功排氣棘輪轉子 302動配合，圓形作功排氣缸301周邊連通4個圓形副缸303,圓形副缸303 通過作功排氣擋棘輪304與圓形作功排氣缸301連通。其進氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程這四行程的工作原理同 實施例1，因為4個進氣壓縮擋棘輪504和4個作功排氣擋棘輪304同步工 作。1、 進氣行程見圖8，在進氣壓縮缸內進氣壓縮棘輪轉子502的4棘齒在同一時間同 步與其對應在圓形壓縮副缸503內進氣壓縮擋棘輪504配合工作棘輪轉 子502的4棘齒對應的擋棘輪504的葉輪頂部分別壓在轉子的外徑上形成 密封，進氣壓縮缸內棘輪轉子502的4個棘齒的頂部分別壓在氣缸壁上形 成密封，從而，構成4個密封空間，當棘輪轉子502做順時針旋轉，這樣 就在4個小腔體內不斷闊大空間，使4個小腔體內同時形成真空，可燃混 合氣體就從設在氣缸上不同角度的4個進氣口 9被吸進缸體內，當該棘輪 轉子502繼續旋轉，分別越過相對應的進氣壓縮擋棘輪504上的葉輪時， 進氣行程完成。2、 壓縮行程當進氣壓縮棘輪轉子502旋轉時，在進氣壓縮棘輪轉子的前進方向則 開始進行壓縮行程，對前一行程吸進來的可燃混合氣體進行壓縮。即當進 氣壓縮棘輪轉子上的4個棘齒分別越過進氣壓縮擋棘輪上的葉輪后，在該棘輪轉子502的4個棘齒另一面的密封小空間中已經充滿了可燃混合氣體， 棘輪轉子502做順時針旋轉運動，便開始壓縮這腔體空間，從而把吸進來 的可燃混合氣體壓縮到一個很小的空間，形成高壓可燃混合氣體，當進氣 壓縮棘輪轉子的4個棘齒分別接近進氣壓縮擋棘輪504上的對應葉輪時， 中間的配氣孔401打開，將壓縮的高壓可燃混合氣體壓入作功排氣缸3內， 然后配氣孔401關閉，當進氣壓縮棘輪轉子502繼續旋轉，分別越過相對 應的進氣壓縮擋棘輪504上的對應的葉輪時，壓縮行程同時完成。 2、作功(爆發)排氣行程-見圖9，同理，由于4個作功排氣缸擋棘輪304上的4組葉輪都分別壓 在作功排氣棘輪轉子302的外徑上形成4個密封，上述的4個作功排氣缸 擋棘輪304上的葉輪分別壓在圓形副缸303的缸壁上形成密封，而上述的 作功排氣棘輪轉子304的4個棘齒又在不同角度分別壓在氣缸壁上形成密 封。因此在密閉的4個小腔體內分別充滿了由進氣壓縮缸501壓縮過來的 高壓可燃混合氣體，這時與進氣孔相對應的4個火花塞同時點火，高壓可 燃混合氣體在4個小腔體內分別爆燃，并同時直接推動該4個棘齒的作功 排氣棘輪轉子做旋轉運動，同時帶動主軸l做功。當作功排氣棘輪轉子的4 個棘齒分別接近同它們相對應的作功排氣擋棘輪上的葉輪時，也就是分別 越過了 4個常開的排氣孔10時，作功行程完成。4、排氣行程當旋轉的作功排氣棘輪轉子302的4個棘齒在作功排氣缸301內旋轉， 分別越過作功排氣擋棘輪304上的對應組葉片，開始作功行程的同時，在 作功排氣棘輪轉子的4個棘齒另一面的4個小腔體內，同時開始排氣行程， 排除上一個作功(爆發)行程中的高壓可燃混合氣體爆燃后的廢氣。由于4 個排氣孔10都是常開著的，當該棘輪轉子沿圓周順時針轉動時，4個棘齒 分別壓縮上述的4個小腔體內爆燃后的廢氣沿排氣孔推出，當作功排氣棘 輪轉子的4個棘齒分別接近與它們相對應的作功排氣擋棘輪上的對應組葉 輪時，廢氣被全部排出，排氣行程完成。這樣如此循環往復旋轉運動，棘輪轉子則帶動中心輸出軸不斷的輸出功力，也就是中心輸出軸每旋轉一周360°就完成16次進氣、壓縮、爆發、 排氣四個行程。這種4個棘輪組的轉子發動機輸出功率是單棘輪式轉子發動機的4倍。 它遠遠超過同等往復式發動機的輸出功率。根據轉子發動機可以輸出大功 率的優勢，它可以用在大型輪船、大功率內燃機上或在軍用坦克車、裝甲 運輸車上，可在同一根中心輸出軸上串接組合多個這樣單缸四棘輪轉子式 轉子發動機，按360°的不同角度串接的話，其輸出功率是現有同等大小的 往往復式發動機遠遠不能相比的。
權利要求
1、一種棘輪式轉子發動機，包括主軸(1)、發動機缸體、火花塞(13)、配氣機構、正時控制機構，進、排氣管，其特征在于所述的發動機缸體由至少一組單元缸體構成，每組單元缸體由進氣壓縮缸體(5)和作功排氣缸體(3)構成，所述的進氣壓縮缸體(5)內設有圓形進氣壓縮缸(501)與至少一個棘齒的進氣壓縮棘輪轉子(502)動配合，圓形進氣壓縮缸(501)周邊至少連通一個圓形壓縮副缸(503)，在圓形壓縮副缸(503)內設置進氣壓縮擋棘輪(504)，圓形壓縮副缸(503)通過進氣壓縮擋棘輪(504)連通圓形進氣壓縮缸(501)；所述的作功排氣缸體(3)內設置圓形作功排氣缸(301)與至少一個棘齒的作功排氣棘輪轉子(302)動配合，圓形作功排氣缸(301)周邊至少連通一個圓形副缸(303)，圓形副缸(303)通過作功排氣擋棘輪(304)與圓形作功排氣缸(301)連通，進氣壓縮棘輪轉子(502)和作功排氣棘輪轉子(302)分別連主軸(1)；所述的圓形進氣壓縮缸(501)通過配氣機構(41)連通圓形副缸(303)。
2、 如權利要求1所述的棘輪式轉子發動機，其特征在于所述的配氣 機構(41)設置在作功排氣缸體(3)與進氣壓縮缸體(5)之間的中間配 氣板(4)內，所述的配氣機構(41)由設置配氣閥的通氣孔兩端分別連通 圓形進氣壓縮缸(501)、圓形副缸(303)，所述的配氣閥連接棘輪正時控 制機構(8)，棘輪正時控制機構(8)設置在控制板(6)內；所述的作功 排氣缸體(3)的外面設置前端蓋(2)，所述的進氣壓縮缸體(5)外面依 次設置控制板(6)、后端蓋(7)。
3、 如權利要求1或2所述的棘輪式轉子發動機，其特征在于所述的 棘輪正時控制機構(8)通過進氣壓縮擋棘輪控制軸(11)和作功排氣擋棘 輪控制軸(12)分別連接進氣壓縮擋棘輪(504)、作功排氣擋棘輪(304)， 進氣壓縮擋棘輪控制軸(11)的兩端分別與中間配氣板(4)及后端蓋(7) 動配合；所述的作功排氣擋棘輪控制軸(12)的兩端分別與前端蓋(2)、 中間配氣板(4)及后端蓋(7)動配合。
4、如權利要求1所述的棘輪式轉子發動機，其特征在于所述的進氣 壓縮棘輪轉子(502)和作功排氣棘輪轉子(302)結構相同統稱為棘輪轉 子(02)，所述的棘輪轉子(02)由圓柱形主體(021)和固定連接在主體 上的棘輪(022)構成，棘輪轉子(02)為兩半棘輪轉子牙嵌式結構(033)， 兩半棘輪轉子的內表面各設有4個彈簧孔(023),在彈簧孔(023)內設置 彈簧(024)，該棘輪的頂端設置有密封條(026)，密封條(026)與該棘輪 之間設置彈簧(029)，在棘輪轉子的兩端面與缸體的連接面上設有圓環形 外密封圈(030)。
5、如權利要求1所述的棘輪式轉子發動機，其特征在于所述的進 氣壓縮擋棘輪(504)與作功排氣擋棘輪(304)結構相同的十字形四齒棘 輪統稱擋棘輪(04)，擋棘輪(04)由相互凸凹牙嵌式對接的兩部分構成， 在兩半擋棘輪的內表面各設有4個彈簧孔(041)，彈簧孔(041)內設置彈 簧(042)，在兩半棘輪的內表面設有圓環形內密封圈(043),在擋棘輪(04) 的葉輪的頂端鑲嵌有密封條(044)，在棘輪的外端面設有圓環形外密封圈 (045)。
6、 如權利要求1所述的棘輪式轉子發動機，其特征在于所述的圓形 進氣壓縮缸(501)與圓形壓縮副缸(503)在進氣壓縮棘輪轉子(502)運 轉始側連接處連通進氣管(9),在圓形進氣壓縮缸(501)與圓形壓縮副缸(503)在進氣壓縮棘輪轉子(502)運轉終側連接處連通配氣孔(401)。
7、 如權利要求1所述的棘輪式轉子發動機，其特征在于所述的圓形 作功排氣缸(301)與圓形副缸(303)在作功排氣棘輪轉子(302)運轉始 側的連接處連通配氣孔(401)，在圓形作功排氣缸(301)與圓形副缸(303) 在作功排氣棘輪轉子(302)運轉終側的連接處連通排氣管(10)。
全文摘要
一種棘輪式轉子發動機，包括發動機缸體，其特征在于所述的發動機缸體至少由一組單元缸體構成，單元缸體由圓形進氣壓縮缸和圓形作功排氣缸構成，圓形進氣壓縮缸與至少一個棘齒的進氣壓縮棘輪轉子動配合，圓形進氣壓縮缸周邊至少連通一個圓形壓縮副缸，在圓形壓縮副缸內設置進氣壓縮擋棘輪，圓形壓縮副缸通過進氣壓縮擋棘輪連通圓形進氣壓縮缸；圓形作功排氣缸與至少一個棘齒的作功排氣棘輪轉子動配合，圓形作功排氣缸周邊至少連通一個圓形副缸，圓形副缸通過作功排氣擋棘輪與圓形作功排氣缸連通，進氣壓縮棘輪轉子和作功排氣棘輪轉子分別連主軸；所述的圓形進氣壓縮缸通過配氣機構連通圓形副缸。它重量輕、體積小、功率大。
文檔編號F02B53/08GK101245732SQ200810007278
公開日2008年8月20日 申請日期2008年2月22日 優先權日2008年2月22日
發明者劉宏偉 申請人:劉宏偉