[发明专利]一种旋转活塞式发动机

说明书

技术领域：

本专利涉及一种发动机，特别是一种旋转活塞式发动机。

背景技术：

传统的四冲程活塞往复式发动机是依靠燃料在燃烧室内燃烧推动活塞上下或水平往复运动，再通过连杆和曲轴把活塞的直线运动转化为曲轴的旋转。这种发动机的主要缺点是1.结构复杂，体积大、重量大。2.曲柄连杆机构中活塞的往复运动引起的往复惯性力和惯性力矩不能得到完全平衡，这个惯性力大小与转速平方成正比，使发动机运转平顺性下降，限制发展高转速发动机。3.由于四冲程往复式活塞发动机的工作方式为四个冲程中有三个冲程完全依靠飞轮惯性旋转，导致发动机的功率、扭矩输出非常的不均匀，尽管现代发动机采用了多缸和V型排列来减小这个缺点，但是不可能完全消除。

在20世纪50年代，德国工程师汪克尔在总结前人的研究成果的基础上，解决了一些关键技术问题，研制成功第一台转子发动机。这种发动机避免了活塞的往复运动，直接通过转子在气缸内的旋转来带动发动机主轴旋转，且主轴每旋转一周发动机点火做功一次。因此它比往复式发动机体积较小、重量较轻、且结构较简单，在扭矩输出上也比较均匀而且可以达到较高的转速。但是由于该发动机的燃烧室不太有利于燃料的燃烧和扩散，因此耗油率高且尾气排放污染物较多，同时该发动机低速时扭矩输出不够理想，压缩比也不高，不适合用作于柴油机，这就严重限制了该转子发动机的推广和运用。

发明内容：

本发明的目的是提供一种旋转活塞式发动机。同时它也可以被用作为气泵、油泵之类的产品。

本发明的目的是这样实现的，一种旋转活塞式发动机主要的运动件有：两个输出轴(1和21)、一个内偏心轴(2)、一个转子(3)和多个旋转体等。输出轴相对于固定缸体的转速、内偏心轴相对于输出轴的转速、转子相对于内偏心轴的转速比为(n+1)/n∶-2∶1，其中n为自然数。转子上绕转动中心180对置的两端分别和一个旋转体可控连接，每个旋转体上周向均匀分布有m个活塞且两个旋转体上的两组活塞相互间隔安装，每两个活塞之间形成一个可变容积的工作室，2m个活塞共形成2m个工作室。为了使相邻的两个工作室具有相同的工作位置(即发动机的点火、进排气等位置)，n和m的比值应为2p-1∶1，其中p为自然数。这样转子每旋转1转时，输出轴旋转n+1转，发动机上的2n/(2p-1)个工作室的每个工作室完成2n个冲程，若发动机为四冲程的话，该冲程数应为4的倍数即n应为偶数，也就是转子旋转一周带动两旋转体各旋转一周，该四冲程发动机的每个工作室做功n/2次。

上述旋转活塞式发动机中若输出轴以w₀+w₀/n的恒定角速度连续转动时，其中w₀为常数，两旋转体的运动可以分解成以w₀/n的自转角速度旋转的运动和一个以周期性波动的角速度在一定的转角范围内来回摆动的运动。第一组活塞和第二组活塞随两旋转体以周期性波动的角速度旋转，两相邻活塞不断的相互靠近再相互远离，在进气冲程时，两相邻活塞相互远离将混合气吸入气缸；在压缩冲程时，两相邻活塞相互靠近将混合气压缩；在做功冲程时，两相邻活塞相互远离将燃气压力转化为发动机的扭力输出；在排气冲程时，两相邻活塞相互靠近将废气排出气缸。

满足上述要求的n值对应的四冲程发动机有以下特性：发动机每个旋转体上有n/(2p-1)个均匀分布的活塞，两个旋转体上的两组活塞共形成2n/(2p-1)个工作室，转子旋转一周带动两旋转体各旋转一周，两组活塞在气缸内各运动n个周期，发动机的每个工作室点火做功n/2次，且转子旋转一周，输出轴旋转n+1周。

为了保证上述输出轴、内偏心轴和转子的转速比，可以在转子内设计一对内啮合齿轮在转子每边各设计一对内啮合齿轮，转子内的一对内啮合齿轮的齿数比为1∶2，转子每边的一对内啮合齿轮的齿数比为1+1/n∶2，两个气缸分布在转子的两边且它们和输出轴同轴心，当然气缸也可以只有一个，它分布在转子的任意一边。

内偏心轴上有两个齿轮且每个齿轮的两侧各有一个主轴颈，它们对应安装在两输出轴内的偏心孔内。内偏心轴中间支撑转子的两个偏心轴颈通过双弧状连接块(2i)连在一起，该双弧状连接块的内弧内和外弧外提供安装转子内的一对齿数比为1∶2的内啮合齿轮的空间。

每个输出轴上有两个轴颈，在每个轴颈内有一偏心孔，内偏心轴的主轴颈安装在该孔内，每个输出轴上的这两个轴颈之间通过双弧状连接块(1c)连接，该双弧状连接块的内弧内和外弧外提供安装转子一边的一对齿数比为1+1/n∶2的内啮合齿轮的空间。