[发明专利]叶轮式旋转发动机

说明书

本发明是在《圆柱活塞旋转式发动机》的原理基础上进一步研发出的《叶轮式旋转发动机》，更具有结构简单，运动部件少，仅就缸体、活塞、密封压缩滑块及曲头滚柱，前后缸盖与选定车型的化油器、火花塞、排气管、离合器等外构件的组装，就构成了完整的旋转式发动机。

下面就本发明对照附图作简要描述：图1为主视图，图2为主视附图，图3为原理图。

缸体13是两个半圆的中心距按容积的需要，与圆弧连成平滑的腰圆形。一个半圆包住活塞14，另一个半圆以上的空间为压缩室容积16。活塞14由三个燃烧室15及三道滑块槽12构成支撑框架呈叶轮状。框架之间为中空部分，便宜空气流通冷却。框架的中部为叶轮转轴7，并固装在前后缸盖27、5的轴承座24内。转轴7的中心孔为主油道25，并与轴承座24内上的进油孔6和排油孔26相通。当滑块11在槽12内伸缩运动时，润滑油经轴承座上的进油孔6进入主油道25及滑块槽12内，然后又经排油孔26排出而形成循环油路。滑块在槽内伸缩时，润滑油除润滑滑块及与滑块接触的两缸盖侧面时，同时又经滑块油眼3润滑支撑在滑块上的滚柱9。当滚柱随滑块滚动压缩气体时，润滑油经滚柱9表面又润滑缸体内轨道面28。由于滚柱与缸体的接触面为滚动摩擦密封，摩擦产生的阻力很小，因此，干摩擦或不用滑油的密封不会加剧对缸体的磨损，只考虑在槽内的润滑密封尽可能采用小公差尺寸。因滑块在槽内及槽外的端面密封润滑，主要靠滑块两侧面内的直形密封条1与缸盖端面作弹性张力摩擦密封，以防止压缩气体窜入进气室。滑块一边吸入气体，一边压缩气体，滑块顶端上的滚柱9把进气与压气隔开，因此，滑块起到既是机油泵，又是吸气压气的双重作用。同时滑块端面将润滑油带到活塞端面而润滑活塞端面上的环形槽内的密封环4、20，以防止气体外泄。从而形成以活塞主油道25、轴承座24、滑块油眼3、滚柱9到密封环22、密封条1，直至与活塞配合的相关运动部件的密封与润滑，从而形成方形密封润滑网络。

活塞14围绕缸体13作360°旋转时，同时完成三次进气、压缩、作工、排气。滑块在离心力及惯性油压的作用下，促使滑块连同滚柱上伸与缸壁作滚动线性密封，不会由于没有宽度的线接触而像刃口一样刮削缸壁，较带面密封具有创造性。同时也考虑设计了两套更可靠的带面密封润滑方案10、17，供其选择。一边进气，一边压缩，使气体容积变化，压缩比的选择与燃烧室容积相匹配而决定功率输出的大小。为了防止压缩气体过程中的外漏，在缸体的两端面上有环形凹槽2、18，以用作填充材料，如石棉制品，密封脂膏等，属于静止结合面的密封，作为缸体13与缸盖5、27连接时起密封防漏的介质作用。当滑块压缩完毕进入槽内时，火花塞即点燃燃烧室内的混合气而膨胀作工，这时的膨胀气体沿膨胀室22容积的扩大而完成热力循环并随后从排气口23排出废气。由于压缩室16与膨胀室22相距分开，活塞除小部份端面与缸盖接触外，其余部分为通风道口19，包括燃烧室底座。加之活塞中心油道与滑块槽内的润滑油的冷却，从而避免了热循环过程中的局部过热现象。又因缸体、缸盖、活塞周围的温度分布均衡，化合气不受燃烧室强余热的影响，与气体密度相关联的爆发力也相应增大。

本发明相似于三缸四行程往复式发动机，完成一次热力循环仅需一次推动扭矩。加之解除了水泵、机油泵、连杆活塞及凸轮配气机构所带来的功率消耗也优于传统发动机。由于进气口8与排气口23处于相对位置，整个热力循环各行其道。在不受进排气系统的限制而延长了混合气的充入要相应的多些，同时也延长了排尽废气的过程。因此，热能的产生基本上等于转变为机械功的热能和随废气散失及冷却带走的热损失。

按热力循环来设计的相关部件的最佳工作状况并不复杂。由于避免了非等速旋转运动所产生的惯性力及应力与使用寿命的限制。本发明的活塞转轴7固装在与缸体连接在一起的缸盖轴承座24内作等角速旋转运动，故作相对运动的两个接触面的作用力不大。结构中不存在变速运动，由于扭力、轴绕度均匀分布，始能获得较高的转速与性能。

本发明按相关部件的设计要求，能在最大的偏差范围内制造，既不影响其质量，也不丧失其必要的性能。只要设计结构合理，选材得当，可考虑缸体13、缸盖5、27、活塞14采用陶瓷替代铸铁。因陶瓷的热膨胀系数小，应力及物理反应较为稳定且耐磨，加工制作可用较大的偏差，则对密封和润滑不会有大的影响，是传统发动机无法比拟的。可作为深入研究的课题并制作陶瓷样机。