CN221299312U - 一种单叶旋转内燃发动机 - Google Patents

Abstract

一种单叶旋转内燃发动机，包括主轴和副轴，主轴的端部设置有同步主齿轮，副轴的端部设置有同步副齿轮，同步主齿轮与同步副齿轮啮合，主轴和副轴同步同速转动，主轴上设置有单齿叶轮，副轴上设置有单齿槽轮，单齿槽轮上设置有与单齿叶轮啮合的齿槽，单齿叶轮和单齿槽轮包裹在外壳内，单齿叶轮、单齿槽轮和发动机外壳组成燃烧室；燃烧室靠近单齿叶轮的一侧设置有燃料注入口，其另一边设置有排气口；主轴随单齿叶轮转动，单齿槽轮随副轴转动；工作室包括一号燃烧室、二号燃烧室室、三号燃烧室和四号燃烧室。所呈现的效果是：提高了热膨胀气体的利用率，也相对提高了工作效率。

Description

一种单叶旋转内燃发动机

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种单齿叶轮旋转式内燃发动机。

背景技术

现有道路上行驶的热力燃料汽车的发动机都是活塞曲轴连杆凸轮配气的（四冲程往复式内燃发动机）机械结构不能再进行简化，（不包含新能源汽车）、热功效率很难再提高，发动机运转时抖动大，只有靠发动机的橡胶脚垫来减缓发动机抖动的对外传递。

现有热力燃料汽车，使用的发动机都为活塞曲轴连杆凸轮轴配气（四冲程往复式内燃发动机），就单缸体发动机而言；做功行程为每转动两周（720°）才有半个周期（180°）是热推力做功行程，排气气门开启时被拍出的废热气体压力较高，热力损耗大。

发明内容

根据背景技术所提及的有关问题，本发明解决的技术问题是运用叶片表面受到的单面压力使主轴（1）旋转的这种机构，来替代活塞曲轴连杆机构，从而简化机械结构，相对于曲轴活塞连杆机构、本发明相对增加了推力行程角，也提高了机械的功热效率，同时也让机械运转的平稳性更高；本发明提供的一种单叶旋转内燃发动机，包括主轴（1）和副轴，主轴（1）的端部设置有同步主齿轮（16），副轴的端部设置有同步副齿轮，同步主齿轮（16）与同步副齿轮啮合，主轴（1）和副轴同步同速转动，主轴（1）上设置有单齿叶轮（13），副轴上设置有单齿槽轮（10），单齿槽轮（10）上设置有与单齿叶轮（13）啮合的齿槽（11），单齿叶轮（13）和单齿槽轮（10）包裹在外壳（12）内，单齿叶轮（13）、单齿槽轮（10）和发动机外壳（12）组成燃烧室；燃烧室靠近单齿叶轮（13）的一侧设置有燃料注入口（9），其另一边设置有排气口（4）；主轴（1）随单齿叶轮（13）转动，单齿槽轮（10）随副轴转动；工作室包括一号燃烧室（3）、二号燃烧室室（5）、三号燃烧室（6）和四号燃烧室（7）。

所述燃烧室为8字形内腔体与两侧端盖体进行封闭组合形成封闭腔体，两端盖体上开有能够穿过主轴（1）和副轴的通孔，主轴（1）和副轴通过轴承与两侧端盖体连接。

所述副轴包括副轴A（2）和副轴B（8），副轴A（2）的端部设置有同步副齿轮A（15），副轴B（8）的端部设置有同步副齿轮B（17），同步主齿轮（16）分别与同步副齿轮A（15）和同步副齿轮B（17）啮合。

所述主轴（1）逆时针转动时，所述副轴A（2）和副轴B（8）同时做顺时针、两个副轴与主轴（1）反向旋转，这样就确保了单齿叶与单齿槽进行准确的啮合。

所述一号燃烧室（3）内的1号工作腔通过管道（18）与三号燃烧室（6）内的3号工作腔相连通，二号燃烧室室（5）内的2号工作腔通过管道（18）与四号燃烧室（7）内的4号工作腔相连通。

所述单齿叶轮（13）从根部到端部逐渐变薄。

有益效果：与现在汽车上使用的活塞往复式发动机相比较、在同等推力面积的情况下，单齿叶轮发动机主轴（1）每旋转一周（360°）单叶轮就有220°的旋转角在做功，而活塞往复式发动机主轴（1）每旋转720°周期内只有180°的做功行程用以推动曲轴旋转、单齿叶轮发动机增加了推力行程角，提高了热膨胀气体的利用率，也相对提高了工作效率；本发明替代活塞曲轴连杆机构，从而简化机械结构，相对于曲轴活塞连杆机构、其相对增加了推力行程角，也提高了机械的功热效率，同时也让机械运转的平稳性更高。

附图说明

图1：本发明模型结构图；

图2：本发明燃烧室模型结构图；

图3：本发明平衡状态图；

图4：本发明注入燃料状态图；

图5：本发明燃料燃烧状态图；

图6：本发明做功状态图；

图7：本发明排气状态图；

图8：本发明图1的剖视图；

图9：本发明实施例2的结构示意图；

图中：1、主轴，2、副轴A， 3、一号燃烧室， 4、排气口， 5、二号燃烧室，6、三号燃烧室， 7、四号燃烧室， 8、副轴B， 9、燃料注入口， 10、单齿槽轮， 11、齿槽， 12、外壳， 13、单齿叶轮， 14、燃烧腔， 15、同步副齿轮A， 16、同步主齿轮，17、同步副齿轮B， 18、气道。

具体实施方式

实施例1：其原理为本发明（单叶旋转型内燃机）省去了（活塞、曲柄、连杆机构），使机械结构变得简单，发动机的体积变小，在增加主轴（1）长度的前提下可以采用多级单体工作腔串联使用，增加的单齿叶轮的数量分别是（2片）180°分布、（4片）90°分布、（6片）60°分布、的结构形式，既本申请为（4片）90°分布，一号燃烧室（3）、二号燃烧室（5）、三号燃烧室（6）和四号燃烧室（7）。单齿叶轮（13）各自相位角成180°分布；，如果再想加大发动机的输出功率、只要多增加几个工作腔体就可得到大功率输出的发动机、而单个工作腔体的尺寸不变。本发明是在叶片泵、齿轮泵、及涡轮发动机等机械原理的引导下，设计出来的一种齿叶、齿槽结合的一种新型机械。

所述一号燃烧室（3）内的1号工作腔通过管道（18）与三号燃烧室（6）内的3号工作腔相连通，二号燃烧室（5）内的2号工作腔通过管道（18）与四号燃烧室（7）内的4号工作腔相连通；此设计的目前两级是用于增加后两级进气口的空气压力用以提燃烧气体的高热膨胀力。

本发明的灵活特点是；每个腔体都是独立的，当需要大功率发动机时可以将多个独立腔体进行组合；比如可以采用4、6、8、 10等多级腔体组合成不同输出功率的发动机，而单级腔体为统一规格。引申变化再有外动力输入的前提下、可以通过对配气机构的变幻使发动机变成一台空气压缩机。

图9展示了发动机的空气进出流程，主轴（1）和副轴（有两个）；燃烧室内为工作腔，（3、4）号工作腔通过进气口吸入空气、随着主轴（1）的旋转将腔体内的空气进行压缩、通过（3、4）号工作腔的排气口将压缩空气经气道（18）、由单向阀等配气机构控制进入（1、2）号工作腔里，此时1、2号工作腔的单齿叶轮与单齿槽轮的位置是在图4的位置、即外壳（12）、单齿叶轮（13）及单齿槽轮（10）以及壳体两侧端盖间形成一个封闭的空间，此时正时感应器向电磁阀发出指令、电磁阀开启、向（1、2）号工作腔内喷入可燃汽并与腔内的压缩空气进行混合，点火系统通过火花塞点火将可燃混合气体点燃，燃烧的热气流推动单齿叶轮旋转，当单齿叶轮（13）旋转到图6的位置时燃烧腔（16）的空间最大、单齿叶轮（13）继续旋转顶部转过排气口（4）、热膨胀气体经排气口（4）的排气管排出发动机体外、由惯性力的作用，主轴（1）继续旋转到图4的位置接着开始下一个工作行程、以此往复发动机循环工作，将燃烧热动力转换成旋转机械扭力输出。

为了使叶轮受到均衡的推动力、发动机工作腔采用成对组合方案，即两单齿叶轮（13）位置相差180°角固定在主轴（1）上，两单齿叶轮（13）的叶轮表面同时受到推力，这样可以确保主轴（1）转动的平稳性使主轴（1）得到平稳的旋转力；（单齿槽轮）采用动平衡式设计，因为单齿槽轮（10）有一个齿槽（11）会使单齿槽轮旋转时发生不平稳的震动，当采用动平衡设计后、可使轮轴转动平稳。进气系统的有压空气是由3号工作腔和4号工作腔对空气进行压缩通过气道（18）及配气机构进入1、2号工作腔、可燃油汽由配气机构进行控制定点位同步供给发动机、发动机工作推力角由燃烧室闭合后形成， 单齿叶轮（13）的叶片转过排气口（4）时推力行程结束、转动角度约为220°，本发明相对活塞曲轴连杆式发动机进行比较，等于去除活塞曲轴连杆机构、机械结构简单。

需要注明的是；1号单齿叶轮（13）与2号单齿叶轮（13）的位置相对相差180°角。3号单齿叶轮（13）与4号单齿叶轮（13）相对互差180°角。1号、2号单齿叶轮（13）与3号、4号单齿叶轮（13）整体相位上互差120°角（相位角差由主副轴上的定位键来实现）。3号和4 号工作腔是用于通过进气口吸入空气并对吸入空气进行压缩做功，1号与2号工作腔是燃烧做功腔。本次设计没有对配气机构、启动系统、油气供给系统、冷却系统、润滑系统、点火系统进行设计。只是简单的提出了这些机构需要配套到此发动机系统里。

单齿叶轮（13）从根部到端部逐渐变薄，这样设计主要是减少单齿叶轮（13）的端部与燃烧室壁既本申请中的外壳（12）的接触面积，减小摩擦力，减少能量损耗。

其次如果单齿叶轮（13）很厚的话，其做工的角度变小，既在整个圆里360度范围内，单齿叶轮（13）很厚其占用的角度之外的空间角度为其做工角度，这就大大减少了做工角度，其次也增大了与燃烧室壁的接触面积，增大了摩擦力，这就会造成资源浪费。

实施例2：其余结构如实施例1，其外壳（12）可以为一个铁块，铁块上挖出能够容纳主轴（1）、副轴、单齿叶轮（13）和单齿槽轮（10）的孔或洞，这种设计主要考虑为大功率发动机需求，其外壳（12）的承压能力大于实施例1的外壳（12）的承压能力。

Claims (6)

1.一种单叶旋转内燃发动机，其特征在于，包括主轴（1）和副轴，主轴（1）的端部设置有同步主齿轮（16），副轴的端部设置有同步副齿轮，同步主齿轮（16）与同步副齿轮啮合，主轴（1）和副轴同步同速转动，主轴（1）上设置有单齿叶轮（13），副轴上设置有单齿槽轮（10），单齿槽轮（10）上设置有与单齿叶轮（13）啮合的齿槽（11），单齿叶轮（13）和单齿槽轮（10）包裹在外壳（12）内，单齿叶轮（13）、单齿槽轮（10）和发动机外壳（12）组成燃烧室；燃烧室靠近单齿叶轮（13）的一侧设置有燃料注入口（9），其另一边设置有排气口（4）；主轴（1）随单齿叶轮（13）转动，单齿槽轮（10）随副轴转动；工作室包括一号燃烧室（3）、二号燃烧室室（5）、三号燃烧室（6）和四号燃烧室（7）。

2.根据权利要求1所述的一种单叶旋转内燃发动机，其特征在于，所述燃烧室为8字形内腔体与两侧端盖体进行封闭组合形成封闭腔体，两端盖体上开有能够穿过主轴（1）和副轴的通孔，主轴（1）和副轴通过轴承与两侧端盖体连接。

3.根据权利要求1所述的一种单叶旋转内燃发动机，其特征在于，所述副轴包括副轴A（2）和副轴B（8），副轴A（2）的端部设置有同步副齿轮A（15），副轴B（8）的端部设置有同步副齿轮B（17），同步主齿轮（16）分别与同步副齿轮A（15）和同步副齿轮B（17）啮合。

4.根据权利要求1所述的一种单叶旋转内燃发动机，其特征在于，所述主轴（1）逆时针转动时，所述副轴A（2）和副轴B（8）同时做顺时针、两个副轴与主轴（1）反向旋转，这样就确保了单齿叶与单齿槽进行准确的啮合。

5.根据权利要求1所述的一种单叶旋转内燃发动机，其特征在于，所述一号燃烧室（3）内的1号工作腔通过管道（18）与三号燃烧室（6）内的3号工作腔相连通，二号燃烧室室（5）内的2号工作腔通过管道（18）与四号燃烧室（7）内的4号工作腔相连通。

6.根据权利要求1所述的一种单叶旋转内燃发动机，其特征在于，所述单齿叶轮（13）从根部到端部逐渐变薄。