[發(fā)明專利]一種環(huán)形串聯(lián)氣缸活塞式發(fā)動機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110331226.6
• 申請日: 2011-10-27
• 公開（公告）號: CN102383923A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘存云;徐海軍;鄧豪;陳虎;徐小軍;張維揚;鄒騰安;張雷;孫常新
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: F02B57/00
• 分類號: F02B57/00;F16H48/12;F16H53/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪;周長清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及發(fā)動機領(lǐng)域，特指一種環(huán)形串聯(lián)氣缸活塞式發(fā)動機。

背景技術(shù)

容積式機器包含活塞發(fā)動機、壓縮機、泵等機械設(shè)備，本發(fā)明具體涉及發(fā)動機功率傳輸部件的改進(jìn)，所涉及的方法與結(jié)構(gòu)稍作修改也適合氣動機、壓縮機、泵等設(shè)備的改進(jìn)。

活塞式發(fā)動機主要有往復(fù)活塞式發(fā)動機和旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機兩類。大多數(shù)往復(fù)活塞式發(fā)動機上都利用曲柄連桿機構(gòu)進(jìn)行功率傳輸。100多年來科研人員圍繞曲柄連桿機構(gòu)展開了廣泛的研究，同時致力于通過添置一些輔助機構(gòu)來減小慣性負(fù)荷和側(cè)壓力、克服運動死點、提高發(fā)動機傳動效率。這些研究雖然在一定程度上使得往復(fù)活塞式發(fā)動機的動力性能得到改善，但由于功率傳輸部件的固有缺陷，未能從根本上改變發(fā)動機功率密度低的現(xiàn)狀。旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機研制并應(yīng)用成功的是1957年由德國人Wankel發(fā)明的三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機，此發(fā)動機功率密度相對較大，應(yīng)用前景可觀，但由于轉(zhuǎn)子形狀復(fù)雜導(dǎo)致制造成本高昂，并且存在密封困難、低速時動力性能差、燃油經(jīng)濟性差等難以解決的問題，使得旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機理論上的優(yōu)越性到目前為止未能得到充分發(fā)揮。

較低的功率密度不僅制約著活塞式發(fā)動機性能的進(jìn)一步提高，而且限制了活塞式發(fā)動機在許多場合的應(yīng)用。上述兩類活塞式發(fā)動機受功率傳輸部件固有缺陷的限制，功率密度很難達(dá)到1（Kw/Kg）。動力源功率密度低已經(jīng)成為一些裝備技術(shù)發(fā)展的瓶頸。

為了改善傳統(tǒng)活塞式發(fā)動機的特性，人們提出了多種解決方案，其中雙轉(zhuǎn)子活塞發(fā)動機是有效實現(xiàn)發(fā)動機高功率密度的一個非常熱門的研究方向。多年來，國內(nèi)外進(jìn)行了大量的研究，這些研究都力圖在雙轉(zhuǎn)子活塞發(fā)動機上取得突破，但現(xiàn)有的雙轉(zhuǎn)子活塞發(fā)動機研究存在著兩個問題沒有得到解決。

首先，工作腔很難得到有效密封。一方面，雙轉(zhuǎn)子活塞發(fā)動機雖然相對于Wankel?發(fā)動機而言，葉片的徑向密封難度有所降低，但轉(zhuǎn)子之間的密封卻很難解決。另一方面，往復(fù)活塞式發(fā)動機有著極其成熟的密封技術(shù)，但現(xiàn)有技術(shù)里的雙轉(zhuǎn)子活塞發(fā)動機卻沒有有效采用。

其次，約束轉(zhuǎn)子運動的差速驅(qū)動機構(gòu)較復(fù)雜。在已查到的文獻(xiàn)里，一部分人利用橢圓齒輪、變速齒輪、非圓齒輪、卵圓齒輪等難加工零部件實現(xiàn)差速驅(qū)動轉(zhuǎn)子，這些方案不僅成本高，而且可靠性較差，尤其是為了實現(xiàn)發(fā)動機的高功率密度而要求動力軸每轉(zhuǎn)作功次數(shù)較多時，這些特型部件的形狀會變得十分復(fù)雜，加工難度太大；另一部分人采用單向器、棘輪、彈簧等非常規(guī)部件實現(xiàn)差速驅(qū)動轉(zhuǎn)子，眾所周知，這些部件作發(fā)動機功率傳輸用的部件時不具備實用價值，在轉(zhuǎn)子作非勻速轉(zhuǎn)動時會有很大沖擊，而且運行噪聲很大；也有一部分人采用的是齒輪、連桿等常規(guī)部件實現(xiàn)差速驅(qū)動轉(zhuǎn)子，但機構(gòu)方案要么過于復(fù)雜、難以實施，要么零部件數(shù)目較多，結(jié)構(gòu)不對稱，整機難以平衡。另外，發(fā)明者也提出了一些較實用的差速驅(qū)動機構(gòu)，因此，在差速驅(qū)動機構(gòu)上，本發(fā)明是之前提出結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)和創(chuàng)新。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，提供一種密封性好、易于實施、功率密度及升功率大、運行平穩(wěn)可靠的環(huán)形串聯(lián)氣缸活塞式發(fā)動機。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種環(huán)形串聯(lián)氣缸活塞式發(fā)動機，包括動力軸、能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)以及與所述能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)相連的差速驅(qū)動機構(gòu)，所述能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)包括第一轉(zhuǎn)子組件、第二轉(zhuǎn)子組件以及缸體組件，所述第一轉(zhuǎn)子組件和第二轉(zhuǎn)子組件同軸且呈交錯狀安裝于缸體組件內(nèi)并繞動力軸轉(zhuǎn)動，各轉(zhuǎn)子組件均包括轉(zhuǎn)子基體，所述兩轉(zhuǎn)子基體之間設(shè)有兩組以上用來驅(qū)動兩轉(zhuǎn)子組件轉(zhuǎn)動的往復(fù)式活塞組件，所述兩組以上往復(fù)式活塞組件沿兩轉(zhuǎn)子基體的周向均勻間隔布置。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述轉(zhuǎn)子基體上設(shè)有沿周向均勻間隔分布的兩個以上葉片，兩轉(zhuǎn)子組件上的葉片數(shù)量相同且交錯安裝，所述每個葉片上設(shè)有活塞、氣缸腔以及用于封閉所述氣缸腔一端的腔蓋，活塞通過一連桿與所述腔蓋鉸接，同一轉(zhuǎn)子基體上的氣缸腔開口沿轉(zhuǎn)動方向朝向葉片的同一側(cè)，所述兩轉(zhuǎn)子組件中同一轉(zhuǎn)子組件的活塞一一對應(yīng)滑設(shè)于另一轉(zhuǎn)子組件的氣缸腔中，所述往復(fù)式活塞組件包括相互配合的活塞、連桿、氣缸腔和腔蓋。

所述氣缸腔的中心軸線為圓周曲線，所述圓周曲線的曲率中心與相應(yīng)轉(zhuǎn)子基體轉(zhuǎn)動中心重合。

所述氣缸腔的中心軸線為直線。

所述轉(zhuǎn)子基體上還設(shè)有用于氣缸腔進(jìn)氣的進(jìn)氣環(huán)和用于氣缸腔排氣的排氣環(huán)。

所述轉(zhuǎn)子基體上設(shè)有四個葉片，所述進(jìn)氣環(huán)上設(shè)有四個進(jìn)氣孔，所述排氣環(huán)上設(shè)有四個排氣孔。