專利名稱：旋轉配氣發動機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型結構發動機，尤其是能夠旋轉配氣的發動機。 技術背景目前，公知的內燃機其進排氣是由凸輪軸頂起頂桿，壓縮搖臂彈簧使氣門桿向下 或向上張開進排氣閥進行進排氣。由于彈簧的壓力為密閉氣閥而設計的，所以開啟氣閥是 需要消耗一定的有功功率，同時，由于進排氣的不暢，阻止了有效功率的輸出。這種設計缺 陷使現有內燃機60%有效功率基本內耗掉，而實際可輸出的功率只有理論熱值功率35% 左右，而大大減少了燃料燃燒所應該輸出的熱值功率。
發明內容為了克服現有內燃機進排氣不暢熱損嚴重，有效發揮其理論熱值的功率輸出，本 發明將現有復雜的由凸輪軸、頂桿、搖臂、氣閥等諸多零件精加工組成的進排氣系統，構思 設計為旋轉的可提前全方位進行進排氣的發動機，由于進排氣通道的暢通，它可以將現有 的燃料燃燒熱值有效利用，使其燃爆膨脹力得到充分發揮作用，輸出功率較現有的內燃機 提高5-30%，本發明構思是以圓周無終極止點進行密封與通透的極端運用，而形成的一種 新型結構的內燃機，其結構是將一圓形旋轉軸體置放于氣缸頂端使其可轉動，上有開口，軸 體心為空心，可進行氣體交流，根據曲軸旋轉與活塞行程的沖程角度，可在適當圓周面上決 定進排氣開口大小與位置，并且在不需要進排氣時密閉良好不漏氣，使爆燃的燃料膨脹的 熱能充分得以利用，為適應高溫高壓環境中長時間連續工作，該旋轉體必須具有耐熱耐磨 抗高壓膨脹氣體腐蝕的特性，在不選擇研制適應的特種材料的單壁管體制造的情況下，可 選用雙層內外壁中空體設計，內中空可注入冷卻介質并循環帶走熱量，這樣就可使用一般 常規材料滿足苛刻環境要求，外壁要滿足高壓氣體工況要求，內壁排氣管需滿足一定的耐 溫要求，進氣管則無耐溫要求，外壁可設計為管形，氣缸與氣缸之間設計出多道溝槽以密封 互不串氣，各氣缸根據不同進排氣角度確^進排氣開口位置，來完成活塞行程對進排氣的 要求，內壁要光滑暢通氣阻小，旋轉軸體配氣一端與定時齒輪系統連接，另一端與進排氣系 統連接，汽油機進氣為具有一定空燃比或普通的空氣，柴油機則是純凈飽和空氣，排氣通過 消音凈化系統排入大氣，旋轉軸體兩端同時還要具有內中空可注入冷卻介質循環流動的出 入口，并也可把出入口制造成液泵體的葉輪與外殼體形成液泵系，再與散熱器連接構成完 整的自循環冷卻系統，省去了現有內燃機的獨立水泵，進一步減少制造成本與重量及材料 消耗縮小體積。氣缸體頂端置放的旋轉軸體可為旋轉空心軸體，軸體空心部作為進排氣體換氣通 道，軸體適當位置開有通氣口，并且與軸體空心部氣體換氣通道相連通，軸體外壁與缸體緊 密貼合旋轉氣閉密封，與各氣缸體之間由密封環、密封溝道、溝道環，氣閉密封隔氣，各氣缸 頂部與旋轉軸體貼接處開有通氣口，當氣缸行程需要進排氣時，旋轉軸體口旋轉至氣缸頂 部的開口處與之對合，將氣缸內需要的進排氣體由旋轉軸體的空心部的換氣通道吸入排出，旋轉空心軸體為中心空管，有內外壁，外壁不開口處圓周壁面可阻止氣缸體開口處氣體 流動密封，開口處可導入導出氣缸內的氣體，并由旋轉軸體空心部氣體換氣通道做氣體流 動通道排出吸入氣體，完成氣缸內氣體交換，旋轉空心軸體內外壁層中間可設有一定寬度 用以注入冷卻介質循環流動，進行熱冷交換做中空層冷卻介質循環通道，風冷、低速、專用 耐熱、耐磨、耐壓材料可無中空層冷卻介質循環通道，直接由旋轉空心軸體阻氣、排氣、吸氣 進行氣缸體內的氣體交換，兩個獨立的旋轉空心軸體，即可平行于缸體也可傘形布置于缸 體兩端，可分別為一端進氣軸體、一端為排氣軸體，每一個氣缸體頂部開有進氣口、排氣口， 分別于進氣軸體、排氣軸體相貼合，當需要進氣時，由進氣旋轉空心軸體換氣通道上的通氣 口旋轉至氣缸進氣開口與之對合吸入氣缸體，當需要排氣時，由排氣旋轉空心軸體的換氣 通道上的通氣口旋轉至氣缸排氣口與之對合排出。使用一個可旋轉空心軸體可在其軸體空 心部隔為兩個空腔，一個作為進氣道，一個作為排氣道，當氣缸行程需要進氣時，軸體進氣 口旋至氣缸體通氣口處吸入氣體，當氣缸行程需要排氣時，則軸體排氣口旋至氣缸體通氣 口處排出氣體，完成配氣循環，選擇旋轉空心軸體單腔、多腔的與氣缸體不同組合排列，可 呈現形成不同缸體外形與性能的旋轉配氣發動機。兩個獨立的可旋轉空心軸體，分別為進氣軸體、排氣軸體，每一個氣缸體頂部開有 進氣口、排氣口，分別與進氣軸體、排氣軸體相貼合，設計為平頂缸體旋轉配氣發動機兩個獨立的旋轉空心軸體，進、排氣旋轉空心軸體分別傘形布置于缸體兩端進行 進排氣置換，設計為傘型缸體旋轉配氣發動機。一個可旋轉空心軸體空心部隔為兩個空腔，一個作為進氣道，一個作為排氣道，設 計的單缸體獨軸旋轉配氣發動機。由旋轉空心軸體、進行吸入、排出氣體而構成的缸體呈V形、星形、對置、單缸多缸 體配置、多排列、積木式布置的多軸體旋轉配氣發動機。旋轉空心軸體空心部隔為兩個空腔，一個作為進氣道，一個作為排氣道，進行吸入 排出氣體而構成的缸體呈V形、星形、對置、單缸多缸體配置、多排列、積木式布置的單軸 體、多軸體的旋轉配氣發動機。旋轉空心軸體有進氣口、排氣口、軸體空心部作為氣體換氣通道構成的進排氣發 動機。旋轉空心軸體配氣系統機構也可制造成上蓋下底的完整獨立的氣缸蓋體，分體制造， 將旋轉軸體配氣部分，制造成的完整獨立的氣缸蓋體，再與氣缸體頂端相接合，這樣便于分 體制造再組合，完整獨立的氣缸蓋體，完整獨立的氣缸體可組合成各型旋轉配氣的發動機。以下結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明的平頂缸體旋轉配氣發動機。圖2是平頂缸體V形旋轉配氣發動機。圖3是本發明的傘形缸體旋轉配氣發動機。圖4是傘形缸體V形旋轉配氣發動機圖5是本發明的單缸體獨軸旋轉配氣發動機。圖6是單缸體獨軸旋轉配氣V形發動機。圖7是單缸體獨軸旋轉配氣星形發動機。圖8是雙軸體配氣形成的活塞幾何形狀[0021]圖9是單軸體配氣形成的活塞幾何形狀
圖10是單軸體配氣平雙肩幾何形狀的活塞
圖11是矩形活塞頂部俯視圖。
圖12是矩圓形活塞頂部俯視圖。
圖13是卵形活塞頂部俯視圖。
圖14是雙矩形活塞頂部俯視圖。
圖15是工字形活塞頂部俯視圖。
圖16是雙0形活塞頂部俯視圖。圖中1.配氣軸壓蓋，2.缸體，3.進氣軸，4.進氣通道，5.進氣口，6.進氣軸冷卻 介質通道，7.控燃位，8.排氣軸，9.排氣口，10.排氣軸冷卻介質通道，11.氣缸冷卻介質通 道，12.活塞，13.連桿，14.曲軸，15.曲軸座，16缸體底座，17.預留壓縮比空間，18.排氣 軸耐熱內壁，19.排氣軸耐熱耐磨外壁層，20.進氣軸耐熱耐磨外壁層，21排氣通道，22.冷 卻介質連體共享通道，23.傘形缸體控燃位，24.傘形缸體配氣軸右壓蓋，25.傘形缸體排氣 軸，26.傘形缸體進氣軸，27.冷卻介質獨立循環通道，28.傘形缸體配氣軸左壓蓋，29.單管 配氣軸，30.進氣通道，31排通道，32、34.單缸體控燃位，33.冷卻介質獨立循環連體通道， 35.單缸體進氣口，36.單缸體排氣口，37.單缸體單軸配氣壓蓋，
具體實施方式
圖1是本發明的平頂缸體旋轉配氣發動機，是這樣實現的配氣軸壓蓋(1)是用 來裹著進氣軸(3)、排氣軸(8)使之與缸體( 緊密貼和又不至抱死，可轉動又密不透氣， 確保氣缸內由控燃位(7)點燃或噴油爆燃的氣體不外泄瀉推動活塞(1 經連桿(13)驅 使曲軸(14)繞曲軸座(15)做以固定點為圓心的圓周旋轉運動，輸出燃燒的熱值功，廢氣由 排氣口(9)送入排氣軸(8)的排氣通道(21)，再經消音凈化排入大氣，燃料燃燒溫度約在 1773-2733K (1500-25000C )為使旋轉配氣軸及缸體不被燒毀，排氣軸冷卻介質通道(10)、 氣缸冷卻介質通道(11)、進氣軸冷卻介質通道(6)、充滿冷卻介質經散熱器循環泵形成循 環散熱系完成熱置換，旋轉配氣軸外壁直接與燃燒汽缸接觸高溫高壓氣體，固設有排氣軸 耐熱、耐磨、耐壓的外壁層(19)、進氣軸耐熱、耐磨、耐壓外壁層00)要用耐磨耐熱雙重性 能的材料或滲碳、石墨瓦等確保性能需要，排氣軸耐熱內壁(18)不考慮耐磨性只考慮表面 耐熱及冷卻介質循環壓及排氣最大瞬間壓力值，預留壓縮比空間(17)的大小由燃燒的燃 料決定同時也是衡量發動機優劣和設計技巧之所在，吸氣經由進氣軸(3)的進氣通道(4) 再由進氣口(5)吸入氣缸。冷卻介質連體共享通道0 、冷卻介質獨立循環通道(XT)、冷卻介質獨立循環連 體通道(33)，內充滿冷卻介質并根據不同的積累溫度隨機調整循環速度，而使散熱器保證 各型旋轉配氣發動機最佳溫度恒值，圖2，是平頂缸體旋轉配氣發動機的V型設計，可減少占位空間，并有減小自震功 能，冷卻介質連體共享通道為02)。圖3是本發明的傘形缸體旋轉配氣發動機，其特點是便于加工，無雙配氣軸壓蓋 同體互動公差，其他同平頂缸體旋轉配氣發動機，傘形缸體配氣軸左壓蓋( )，傘形缸體配 氣軸右壓蓋(M)，傘形缸體控燃位(23)，傘形缸體排氣軸(25)，傘形缸體進氣軸06)。[0034]圖4，是傘形缸體旋轉配氣發動機的V型設計，可減少占位空間，并有減小自震功 能，便于配氣軸壓蓋安裝，冷卻介質獨立循環通道為(XT)。圖5是本發明的單缸體獨軸旋轉配氣發動機，其特點是單軸雙配氣，單軸管內可 將排氣管內廢氣熱量直接置換為進氣管內的預熱空氣以助燃燒，可節省燃料冬季顯著，便 于小型設計及低功率需求的微型制造，單缸體單軸配氣壓蓋(37)，單管配氣軸( )，進氣 通道(30)，排氣通道(31)，單缸體控燃位(3 、(34)，冷卻介質獨立循環連體通道(33)，單 缸體進氣口(35)，單缸體排氣口(36)，圖6，是單缸體獨軸旋轉配氣發動機的V型設計，可減少占位空間，并有減小自震 功能圖7，是單缸體獨軸旋轉配氣發動機星形設計，可用于航空發動機，空間要求苛刻 場合及微型大功率。上述僅是本發明旋轉配氣發動機的典型設計不包含其它的變形設計。旋轉配氣軸體與活塞根據不同燃燒介質所需要設定有一定吻合間隙(壓縮比)而 形成的不同外形體的幾何形狀的活塞。旋轉配氣軸體與活塞間隙吻合形成的幾何形狀的活 塞及活塞的幾何外形。圖8是雙軸體配氣形成的活塞幾何形狀，它是雙軸體旋轉配氣發動機，根據燃燒 介質不同壓縮比不同而設計的活塞，可稱為凸頂活塞。圖9是單軸體配氣形成的活塞幾何形狀，它是單軸體旋轉配氣發動機，根據燃燒 介質不同壓縮比不同而設計的活塞，可稱為凹頂型活塞。
圖10是單軸體配氣平雙肩幾何形狀的活塞，它是單軸體旋轉配氣發動機，根據燃 燒介質不同壓縮比不同而設計的活塞，可稱為隕月活塞。
圖11、
圖12、
圖13，
圖14、
圖15、
圖16、等幾何形狀的構思的共同目地，是擴大旋轉 配氣發動機的進排氣通透開口的展開面積，從而減小配氣阻力增加功率輸出，因不同的偏 重而選擇其一，如考慮性能而忽略加工難度，或考慮加工略易而犧牲一點性能，
圖13，大頭 用以排氣小頭適宜進氣，同時大頭用于連桿作用力的反力面，這樣即可做到最佳的配氣效 果又可使活塞與缸筒擴大受力面分散力偶力，從而減小雙體磨損增加材料的最大的功率荷 載設定，其它則具有均衡頂端受力的特點，但活塞的側向力的抗偶力不足，不能增加材料的 最大的功率荷載設定。述僅是本發明旋轉配氣發動機，所采用的典型設計的活塞與活塞幾 何外形體不包含其它變形設計的活塞。
權利要求1.一種旋轉配氣發動機，其特征是氣缸體頂端置有可旋轉軸體，軸體空心部作為氣 體換氣通道，軸體開有通氣口，與軸體空心部氣體換氣通道相通，軸體外壁與缸體緊密貼合 旋轉氣閉密封，與各氣缸體之間由密封環、密封溝道、溝道環、氣閉密封隔氣，各氣缸頂部與 旋轉軸體貼接處開有通氣口，旋轉空心軸體為中心空管，有內外壁，旋轉空心軸體內外壁層 中間中空層為冷卻介質循環通道。
2.根據權利要求1所述的旋轉配氣發動機，其特征是兩個獨立的可旋轉空心軸體，分 別為進氣軸體、排氣軸體，每一個氣缸體頂部開有進氣口、排氣口，分別與進氣軸體(3)、排 氣軸體(8)相貼合。
3.根據權利要求1所述的旋轉配氣發動機，其特征是傘形缸體。
4.根據權利要求1所述的旋轉配氣發動機，其特征是一個可旋轉空心軸體空心部隔 為兩個空腔，一個作為進氣道(30)，一個作為排氣道(31)。
5.根據權利要求1所述的旋轉配氣發動機，其特征是缸體呈V形、星形布置。
6.根據權利要求1所述的旋轉配氣發動機，其特征是旋轉空心軸體出入口可制造成 液泵體的葉輪與外殼體形成液泵。
7.根據權利要求1所述的旋轉配氣發動機，其特征是旋轉空心軸體有進氣口、排氣 口、軸體空心部作為氣體換氣通道。
8.根據權利要求1所述的旋轉配氣發動機，其特征是分體制造，將旋轉軸體配氣部 分，制造成的完整獨立的氣缸蓋體，再與氣缸體相接合。
專利摘要一種旋轉配氣發動機，氣缸體頂端置有可旋轉軸體，軸體空心部作為氣體換氣通道，軸體適當位置開有通氣口，與軸體空心部氣體換氣通道相通，軸體外壁與缸體緊密貼合旋轉氣閉密封，與各氣缸體之間由密封環、密封溝道、溝道環、氣閉密封隔氣，各氣缸頂部與旋轉軸體貼接處開有通氣口，將氣缸內需要的進排氣體由旋轉軸體的換氣通道吸入排出，旋轉空心軸體為中心空管，有內外壁，旋轉空心軸體內外壁層中間可設有一定寬度用以注入冷卻介質循環流動，進行熱冷交換做中空層冷卻介質循環通道，風冷、低速、專用耐熱、耐磨、耐壓材料可無中空層冷卻介質循環通道，直接由旋轉空心軸體阻氣、吸氣、排氣，進行氣缸體內的氣體交換，完成配氣循環。
文檔編號F02F3/00GK201843677SQ20102017436
公開日2011年5月25日 申請日期2010年4月14日 優先權日2010年4月14日
發明者宮含洋, 宮文輝 申請人:宮含洋, 宮文輝