转子活塞内燃机.pdf

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1、10申请公布号CN102007272A43申请公布日20110406CN102007272ACN102007272A21申请号200980113110622申请日20090212A20080226620080222UAF01C1/20200601F01C1/28200601F02B53/0220060171申请人克里斯托弗萨拉尼克地址奥地利维也纳72发明人维克托普罗科波夫伊赫亚罗申科74专利代理机构北京康信知识产权代理有限责任公司11240代理人余刚吴孟秋54发明名称转子活塞内燃机57摘要本发明涉及一种容积式气动机，更具体地，本发明涉及一种内燃机。本发明的转子活塞内燃机包括本体，该本体包括主圆。

2、柱形腔；同心地安装在该主圆柱形腔中的转子活塞，该转子活塞在其外围表面上包括径向凸起和径向凹槽，这些径向凸起和径向凹槽与本体的大体圆柱形内壁一起形成多个封闭的弓形腔；包括用于喷射燃料的喷嘴及火花塞的燃烧室；三叶式分隔转子，安装在所述燃烧室内，并且可进行转过120停止的不连续转动；以及气体分配装置，包括进口通道和出口通道。本发明的转子活塞内燃机的优点是扭矩的高平稳度、无需采用分隔叶片的转子活塞的弓形腔的划分、以及减小气动损耗。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010101486PCT申请的申请数据PCT/IB2009/0505702009021287PCT申请的公布数据WO2009/10。

3、4111EN2009082751INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图3页CN102007285A1/1页21一种转子活塞内燃机，所述发动机包括本体，所述本体包括主圆柱形腔，转子活塞，同心地安装在所述主圆柱形腔中，所述转子活塞在其外围表面上包括径向凸起和径向凹槽，所述径向凸起和径向凹槽与所述本体的大体圆柱形内壁一起形成多个封闭的弓形腔，燃烧室，包括用于喷射燃料的喷嘴及火花塞，三叶式分隔转子，安装在所述燃烧室内，并且所述三叶式分隔转子可进行转过120停止的不连续转动，以及气体分配装置，包括进口通道和出口通道，其特征在于，每个燃烧室都被构造成一个在所。

4、述燃烧室与所述主圆柱形腔相交处对所述主圆柱形腔开放的不完整的大体圆柱形腔，所述分隔转子的侧表面被制成凹入的，所述分隔转子的曲率半径等于所述主圆柱形腔的曲率半径，每个分隔转子都被安装成使得在其停止位置，其一个侧表面形成所述主圆柱形腔的内表面的连续延伸部分，每个气体分配装置都被构造成一个在所述气体分配装置与所述主圆柱形腔相交处对所述主圆柱形腔开放的不完整的大体圆柱形腔，每个气体分配装置都包括安装在其中的三叶式分隔转子，并且所述三叶式分隔转子可进行转过120停止的不连续转动，所述分配转子的侧表面被制成凹入的，所述分配转子的曲率半径等于所述主圆柱形腔的曲率半径，并且每个分配转子都安装成使得在其停止位置。

5、，其一个侧表面形成所述主圆柱形腔的内表面的连续延伸部分。权利要求书CN102007272ACN102007285A1/6页3转子活塞内燃机技术领域0001本发明涉及容积式POSITIVEDISPLACEMENT气动机，更具体地，本发明涉及内燃机。背景技术0002旋转式发动机是传统4冲程内燃机的替代品。通常旋转式发动机包括转子活塞，该转子活塞在本体内旋转并将空气或燃料空气混合物供给到燃烧室中，燃料空气混合物在燃烧室中燃烧并依靠燃烧产物的能量产生燃烧冲程尤其参见例如美国专利NO3040530，1962；美国专利NO3579733，国际专利分类F02B，1996；美国专利NO5579733，1996。

6、；美国专利NO6241499，2001；美国专利NO6530357，2003。0003属于YAROSHENKO，VP的美国专利NO6530357，2003，公开了一种旋转式内燃机，该旋转式内燃机包括具有主圆柱形腔的本体。该主圆柱形腔包括同心地安装在其中的转子活塞。该转子活塞在其外围表面上包括径向凸起和径向凹槽，这些径向凸起和径向凹槽与本体内壁一起限定多个封闭的弓形腔SEGMENTALCAVITY。成对的燃烧室对称地设置在主圆柱形腔外，每个燃烧室均包括成进口通道INLETCHANNEL和出口通道OUTLETCHANNEL形式的一对通道，燃烧室经由这对通道与主圆柱形腔连通。每对通道中的出口通道的通。

7、向主圆柱形腔的开口相对于这对通道中的进口通道的通向主圆柱形腔的开口在转子活塞旋转方向上移位。径向可移动的分隔叶片SEPARATIONVANE安装在这些开口之间，该分隔叶片邻接转子活塞的外围表面。进口通道和出口通道都设置有气体分配机构的受控阀。0004成对的进气通道INTAKECHANNEL和排气通道EXHAUSTCHANNEL对称地设置在成对的进口通道与出口通道之间。所述每对通道中的进气通道的通向内圆柱形腔的开口相对于这对通道中的排气通道的通向主圆柱形腔的开口在转子活塞旋转方向上移位。径向可移动的分隔叶片安装在这些开口之间，该分隔叶片邻接转子活塞的外围表面。0005在该发动机中，转子活塞在主圆。

8、柱形腔中绕其轴线旋转，在由转子活塞的起伏RELIEF表面和主圆柱形腔的内壁的起伏表面限定的每个弓形腔中执行随后的循环。当转子活塞的凸起经过进气通道的开口时，分割腔的体积开始增大，且此时发生进气冲程。在该冲程中，空气混合物经由进气通道进入所述增大的弓形腔。0006特定的弓形腔然后被转子活塞的下一凸起从进气通道切断，且其内容物经由燃烧室的进口通道以及该通道中的开启的进口阀而推出至燃烧室。燃烧室的出口通道中的阀关闭，并发生空气混合物压缩冲程。此时，在邻近燃烧室中，发生先前泵入其中的燃料空气混合物的燃烧，且燃烧产物经由出口通道和该燃烧室的开启的出口阀进入，前一弓形腔因而执行燃烧冲程。此时，该燃烧室的进。

9、口阀关闭。0007一旦转子活塞的隆起RIDGE已经过进口通道与出口通道之间的分隔叶片，该燃烧室中压缩的燃料空气混合物被点火，且在分隔叶片通过出口通道和开启的出口阀之后燃烧产物进入该弓形腔则燃烧冲程发生。此时，该燃烧室的进口阀关闭。说明书CN102007272ACN102007285A2/6页40008当该隆起已经过排气通道的开口时，该这部分内的燃烧产物由下一隆起向外排出DISPLACE，该隆起沿进气通道与排气通道之间的分隔叶片延伸排气冲程发生。0009因此，如果该发动机包括具有六个隆起的转子活塞和四对燃烧室，则在转子活塞的一次旋转过程中发生24个燃烧冲程，因而确证了扭矩的高平稳度。此外，该发动。

10、机中的压缩处理在这样的燃烧室内进行，即，在初始压力等于或接近环境压力即接近大气压时基本完全没有燃烧产物，因而实现了高效地利用燃料空气混合物的燃烧产物能量。0010然而，该发动机包括以非线性方式布置的多个受控阀。这使得其设计非常复杂，并需要显著的功率消耗来操作发动机。因此，具有四对燃烧室的发动机必须包括16个阀，对这些阀进行控制需要围绕发动机本体设置的至少4个分配轴或其他装置。此外，燃料空气混合物的燃烧与将燃烧产物排放到弓形腔中同时发生，这导致使用燃料空气混合物的效率减小，因为其中一部分燃料空气混合物被燃烧产物捕获并被带离具有最佳燃烧条件的区域。0011乌克兰实用新型专利NO25334，2007。

11、，公开了一种改进的YAROSHENKO发动机，该发动机包括具有主圆柱形腔的本体，同心地安装在本体内的转子活塞。转子活塞在其外围表面上包括径向凸起和径向凹槽。这些凸起和凹槽与本体内壁一起形成封闭的弓形腔。至少两个燃烧室对称地设置在主圆柱形腔外，每个燃烧室均包括成进口通道和出口通道形式的一对通道，燃烧室经由这对通道与主圆柱形腔连通。每对通道中的出口通道的通向主圆柱形腔的开口相对于这对通道中的进口通道的通向主圆柱形腔的开口在转子活塞旋转方向上移位。径向可移动的分隔叶片安装在这些开口之间，该分隔叶片邻接转子活塞的外围表面。排气通道和进气通道成对地且对称地设置在成对的进口通道与出口通道之间。每对进口通道。

12、和出口通道中的进气通道的通向主圆柱形腔的开口相对于这对通道中的排气通道的通向主圆柱形腔的开口在转子活塞转动方向上移位。径向可移动的分隔叶片安装在这些开口之间，该分隔叶片邻接转子活塞的外围表面。每个燃烧室都被制成彼此隔开的三部分的形式，每个部分都能够周期性地且不连续地经过以下阶段0012当腔连接到进口通道时的进气阶段，0013当腔关闭时的燃烧阶段，以及0014当腔连接到出口通道时的排气阶段。0015根据发动机的优选实施方式，燃烧室段由分配圆柱形腔的内表面并且由位于分配转子的隆起之间的凹槽的表面形成。分配转子与120循环不连续转动驱动装置CYCLICDISCRETETURNDRIVE接合，并设置在。

13、分配圆柱形腔内，该分配圆柱形腔经由进口通道和出口通道与本体的圆柱形腔连通。进口通道的通向分配腔的开口相对于出口通道的通向该分配腔的开口在分配转子的方向上移位。当分配转子处于静止状态时，分配转子的凹槽之间的分隔件的顶端位于这些开口之间。0016该发动机的主要缺点是需要采用可移动的分隔叶片来隔开转子活塞的弓形腔。紧邻转子活塞的表面设置这些叶片构成一个非常困难的问题，其解决方案将导致发动机相当复杂及其成本增加。另一个缺点在于，在运转中，叶片受到极大的侧向荷载，同时它们必须在其容器POCKET中自由移动，这为这种设计的实现带来了额外的困难。还有一个缺点是采用非常长的进口通道、出口通道、排气通道、及进气。

14、通道；在气体流经这些通道过程中，产生气动损耗，这会导致发动机功率损耗。说明书CN102007272ACN102007285A3/6页5发明内容0017本发明目的是提供一种更简单、更可靠且更能量饱和设计的转子活塞内燃机，其将既不需要分隔叶片，也不需要用于气流运动的长通道。0018本发明的目的通过包括本体的发动机来实现，该本体包括主圆柱形腔、同心地安装在该主圆柱形腔中的转子活塞。转子活塞在其外围表面上包括径向凸起和径向凹槽。径向凸起和径向凹槽与本体圆柱形内壁一起形成多个封闭的弓形腔。此外，本体包括燃烧室，该燃烧室包括用于喷射燃料的喷嘴和火花塞。燃烧室包括安装在其中的三叶式分隔转子，并且可进行转过1。

15、20停止的不连续转动。燃烧室之间设置有气体分配装置，该气体分配装置包括进口通道和出口通道。本发动机的特征在于0019每个燃烧室都被构造成一个在燃烧室与主圆柱形腔相交处对主圆柱形腔开放的不完整的大体圆柱形腔，0020分隔转子的侧表面被制成凹入的，其曲率半径等于主圆柱形腔的曲率半径，0021每个分隔转子都安装成使得在其停止位置，其一个侧表面形成主圆柱形腔的内表面的连续延伸部分，0022每个气体分配装置都被构造成一个在气体分配装置与主圆柱形腔相交处对主圆柱形腔开放的不完整的大体圆柱形腔，0023每个气体分配装置都包括安装在其中的三叶式分隔转子，并且可在进行转过120停止的不连续转动，0024分配转子。

16、的侧表面被制成凹入的，其曲率半径等于主圆柱形腔的曲率半径，以及0025每个分隔转子都安装成使得在其停止位置，其一个侧表面形成主圆柱形腔的内表面的连续延伸部分。0026在这种设计中，其顶端直接滑过转子活塞的表面的分隔转子和分配转子都执行分隔叶片的功能。此外，燃烧室和气体分配装置的腔直接通过宽的开口与转子活塞的弓形腔连通，在气流经过这些开口过程中，具有最小气动损耗。附图说明0027现在将参照图1到图3更详细地解释本发明，图1到图3示出了根据本发明的转子活塞内燃机，其中其转子活塞处于不同的角位置ANGULARPOSITION。具体实施方式0028根据本发明的转子活塞内燃机包括本体1，该本体包括主圆柱。

17、形腔，该主圆柱形腔中同心地安装有转子活塞2。转子活塞2在其外围表面上包括六个径向凸起38和六个径向凹槽914。这六个径向凸起38和六个径向凹槽914与本体1的圆柱形内壁一起形成多个封闭的弓形腔1520图1到图3。0029四个燃烧室2124同心地设置在本体1的主圆柱形腔周围。燃烧室2124被构造成在它们与主圆柱形腔相交处对主圆柱形腔开放的不完整的圆柱形腔。燃烧室2124设置有用于喷射燃料的喷嘴25和火花塞26。燃烧室2124包括安装在其中的三叶式分隔转子THREEBLADESEPARATINGROTOR2730，这些三叶式分隔转子连接至使其在转过120停说明书CN102007272ACN1020。

18、07285A4/6页6止的装置。分隔转子的转动与转子活塞旋转同步，从而使得当转子活塞的凸起滑过分隔转子的侧表面时，分隔转子保持不动，而当转子活塞的径向凹槽在分隔转子下面时，分隔转子绕其轴线转动，且其顶部以无间隙的方式滑过转子活塞的凹槽的表面。0030类似地，四个气体分配装置3134同心地设置在本体1的主圆柱形腔周围且位于燃烧室2124之间。气体分配装置3134也被构造成在气体分配装置与主圆柱形腔相交处对本体1的主圆柱形腔开放的不完整的圆柱形腔的形式。气体分配装置3134设置有出口通道35和进口通道36。气体分配装置3134包括安装在其腔内的三叶式分配转子3740，这些三叶式分配转子连接至使其在。

19、转过120停止的装置。分配转子的转动也与转子活塞旋转同步，如上面关于分隔转子所描述的。0031分隔转子2730和分配转子3740两者的侧表面都被制成凹入的，其曲率半径等于主圆柱形腔的曲率半径。每个转子2730和3740都安装成使得在其停止位置，其一个侧表面形成本体1的主圆柱形腔的内表面的连续延伸部分。气体分配装置3134还可设置有清污通道4144。0032转子活塞2与动力输出轴POWERTAKEOFFSHAFT45耦合。0033在运转中，转子活塞2在本体1的主圆柱形腔内旋转。转子活塞2的凸起38滑过本体1的主圆柱形腔的内圆柱形表面并紧邻该表面，从而消除或最小化弓形腔1520之间的气体交换。00。

20、34每个分隔转子2730都带有停止地转动，该转动与转子活塞2旋转同步，从而使得在任何时候，分隔转子的一个顶部或其一个侧表面都紧邻转子活塞2的表面，并且没有气体流经接触区。该过程可更详细地说明如下在停止状态中，每个分隔转子2730都处于这样的位置，即，其一个侧表面形成本体1的主圆柱形腔的内表面的连续延伸部分，并且转子活塞2的径向凸起38中的一个滑过该延伸部分。图1和图3中的分隔转子28和30、以及图2中的分隔转子27和29处于停止状态。0035在停止状态中，分隔转子2730将燃烧室腔分成与转子活塞2的弓形腔隔开的腔F和G。转子活塞2的弓形腔1520与本体1的主圆柱形腔的内壁以及分隔转子和分配转子。

21、的侧表面一起限定封闭的腔M。0036在滑过分隔转子的侧表面的转子活塞2的凸起即将完全离开该侧表面时，分隔转子开始转动参见图1和图3中的分隔转子27和29、图1和图2中的分隔转子28和30，在该转动过程中，分隔转子的顶部以无间隙的方式滑过转子活塞2的凹槽的表面。分隔转子转过120，并在转子活塞2的下一凸起的前缘到达燃烧室时停止；且该径向凸起随后滑过此时已达到静止位置的分隔转子的侧表面。在分隔转子的转动过程中，其与燃烧室壁一起形成0037增大的室H；0038隔离的室K；以及0039减小的室L其体积减小。0040同时，形成增大的室P和减小的室N，其由分隔转子的转子活塞2和本体1的主圆柱形腔的邻近表面。

22、界定。0041类似地，每个分配转子3740都带有停止地转动，该转动与转子活塞2旋转同步，从而使得在任何时间，分隔转子的一个顶部或其一个侧表面都紧邻转子活塞2的表说明书CN102007272ACN102007285A5/6页7面，并且没有气体流经接触区。该过程可更详细地说明如下在停止状态中，每个分隔转子3740都处于这样的位置，即，其一个侧表面形成本体1的主圆柱形腔的内表面的连续延伸部分，并且转子活塞2的径向凸起38中的一个滑过该延伸部分。图1中的分配转子37和39、图2中的分配转子37和39、以及图3中的分配转子38和40处于停止状态。0042在其静止位置中，分配转子3740将气体分配装置室腔。

23、分成与转子活塞2的弓形腔隔开的腔A和B。0043在滑过分隔转子的侧表面的转子活塞2的径向凸起即将完全离开该侧表面时，分配转子开始转动参见图1中的分配转子40和38、图3中的分配转子37和39，在该转动过程中，分配转子的顶部以无间隙的方式滑过转子活塞2的凹槽的表面。分配转子转过120，并在转子活塞2的下一凸起的前缘达到该分配转子设置于其中的凹槽时停止；且该径向凸起随后滑过该分配转子的侧表面。在分配转子的转动过程中，其与气体分配装置室壁一起形成0044增大的室C；0045隔离的室D；以及0046减小的室E。0047图1图3中描述的发动机具有对称的设计；因此，在其任何沿直径相对的元件中都发生基本相同。

24、的过程。例如，转子在气体分配装置32和34内的位置和其中的过程将总是基本相同的。对于第二对气体分配装置31和33、成对的燃烧室21和23、以及成对的燃烧室24和26的情形也是如此。现在将仅描述关于这些对中的一个代表的过程，这足以用于从整体上理解根据本发明的发动机的运转。0048下面参照图1，燃烧室24的分隔转子30处于静止状态，且转子活塞2的凸起8滑过其侧表面。燃烧室24被分成两个隔开的腔F和G。腔F填充有新鲜空气，以经由喷嘴25将燃料喷射到其中，从而产生燃料空气混合物。高压下的腔G填充有燃料空气混合物燃烧产物。0049在燃烧室24之后，设置包括分配转子40的气体分配装置34。图1示出了分配转。

25、子40在转过120的初始阶段当其一个顶部已经开始滑过凹槽14的表面时的位置。气体分配装置34的出口通道35、进口通道36、以及清污通道42是开启的；在增加的腔D中，发生清污和新鲜空气的填充，同时减小的腔E填充有新鲜空气，且该新鲜空气开始进入弓形腔14的增大的腔P。弓形腔14的减小的腔N填充有废燃烧产物，该废燃烧产物被挤出到气体分配装置34的增加的腔C。0050图1中分配转子27进行一次旋转，并且其一个顶部滑过将其分成腔N和P的径向凹槽9的表面。燃烧室21的腔被分配转子27分成增大的腔H、封闭的腔K、及减小的腔L。腔N和H彼此连通，并填充有空气，以为下一部分的燃料空气混合物做准备。在腔K中，由火。

26、花塞26引发燃料空气混合物的燃烧，在此过程中，腔K填充有高压下的燃烧产物。腔L和P也填充有从该燃烧室内的前面部分的燃料空气混合物的燃烧接收的高压下的燃料空气混合物燃烧产物。由燃烧产物向径向凹槽9的界定腔P的区域施加的压力产生力R，该力R的方向从转子活塞2的轴线偏移。结果，产生驱动转子活塞2处于运转中即，发生燃烧冲程的扭矩。在沿直径相对的燃烧室29中发生基本相同的过程，且结果扭矩加倍。说明书CN102007272ACN102007285A6/6页80051气体分配装置31设置在燃烧室21之后。图1中的分配转子37是静止的且形成腔A和B。腔A的燃烧产物被清除，并为接收新鲜空气做准备。同时腔B注有新。

27、鲜空气。0052图2示出了发动机元件在转子活塞已向前转过约23时的位置。燃烧腔室26中的分配转子30在旋转中；来自腔L的高压下的燃烧产物进入弓形腔19的腔P，并执行如上所述的燃烧冲程。来自减小的腔N的新鲜空气被挤出到燃烧室的增大的腔H。在腔K中，由火花塞26引发燃料空气混合物的燃烧，在该过程中，该腔填充有高压下的燃烧产物。0053图2中的气体分配装置34的分配转子40正在完成其转过120。来自腔C的燃烧废物和清污产物的排放结束，并开始向腔D泵送新鲜空气。弓形腔20的腔P几乎已达到其最大体积，并填充有新鲜空气。在用新鲜空气对该腔进行清污之后，在排放过程结束时，该腔将填充有基本洁净的空气。0054。

28、燃烧室21的分隔转子27处于静止状态。燃料经由喷嘴25喷射到腔F，而腔G填充有高压下的燃烧产物。0055图2中气体分配装置的分配转子37处于静止状态，并形成腔A和B。腔A基本没有燃烧产物并为接收新鲜空气做准备。此时将新鲜空气喷射到腔中已经完成或正在完成。0056图3示出了发动机元件在转子活塞已向前进一步转过约24时的位置。燃烧室26中的分隔转子30处于静止状态。腔F填充有新鲜空气，且经由喷嘴25将燃料喷射到其中。弓形腔20填充有废燃烧产物，废燃烧产物被转移到气体分配装置34，以便后续的排放。0057图3中气体分配装置34的分配转子40处于静止状态。气体分配装置34的腔A基本没有废燃烧产物，且将。

29、新鲜空气喷射到腔B中正在完成。0058燃烧室21的分隔转子27处于其转过120的中间阶段。新鲜空气从弓形腔15的减小的腔N进入增大的腔H中，同时，在腔K中，燃料空气混合物的燃烧和用高压下的燃烧产物填充该腔的过程正在完成。减小的腔L中容纳的燃烧产物流入弓形腔15的增大腔P中，并执行如上所述的燃烧冲程。0059图3中气体分配装置31的分配转子37处于其转过120的最后阶段。来自弓形腔16的减小的腔N的废燃烧产物进入气体分配装置31的增大的腔C并从中排放。腔D基本没有废燃烧产物，且来自减小的腔E的新鲜空气进入弓形腔16的增大的腔P中。0060当转子活塞进一步旋转时，上面的过程周期性地重复。在转子活塞。

30、的一次旋转过程中，在发动机中发生在时间上均匀分配的12对燃烧冲程，从而实现了扭矩的高平稳度。燃烧室和气体分配装置的转动转子确保了转子活塞的弓形腔的划分，而无需采用具有固有缺点的分隔叶片。最后，通过短而宽的开口进行发动机的功能元件之间的气体交换，其中气动损耗最小化。0061前面的详细说明并非意在限于这里阐述的特定形式，而是相反地，意在覆盖本领域技术人员设计的这类替换、修改、及等效物，这些都可合理地包含在所附权利要求的精神和范畴内。例如，发动机可包括不同数目的燃烧室和气体分配装置，或可包括具有不同数目的凸起和凹槽的转子活塞；发动机可装配有清污气体分配装置室的传统装置、用于提高燃料空气混合物制备的质量的装置、用于优化燃料空气混合物燃烧过程的装置、以及其他类似装置。说明书CN102007272ACN102007285A1/3页9图1说明书附图CN102007272ACN102007285A2/3页10图2说明书附图CN102007272ACN102007285A3/3页11图3说明书附图CN102007272A。