[发明专利]一种内燃机

说明书

技术领域：本发明涉及一种内燃机。

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，再通过连杆和连杆把活塞的直线运动转化为连杆的旋转。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，直接通过转子在汽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单圆环形气缸的内燃机，及由单圆环形气缸衍生的双圆环形气缸的内燃机。

本发明的目的是这样实现的，一种单圆环形气缸的发动机，它有一个圆环形气缸和一个输出轴，在气缸上有n/2(其中n为偶数)对进排气通道，发动机的输出轴以圆环形气缸的轴心为转动中心，在输出轴的周向上有一个轴心偏离输出轴转动中心的偏心轴径，一个转子可转动的安装在输出轴的偏心轴径上。发动机由于一对齿数比为n∶n-1内啮合齿轮的控制，使得当输出轴绕其中心连续旋转时，转子既绕其自转中心自转又绕输出轴转动中心公转，这对内啮合齿轮中外齿轮固定安装在转子上且它以转子的自转中心为中心，它和以输出轴转动中心为中心且固定安装的内齿圈啮合。在发动机还有两个滑块、两个绕输出轴转动中心转动的推杆以及两个旋转体，每个旋转体上有n个活塞，两个旋转体上的两组活塞相互间隔安装，它们把气缸分割成2n个可变容积的工作室，每个推杆通过一个套筒和旋转体连接后同步运动，这两个套筒和输出轴同心安装，每个套筒的轴向的一端和对应的一个推杆固定连接，另一端和对应的气缸内的一个旋转体固定连接。发动机的旋转体上的活塞通过燃烧气体推动在气缸内运动，推动旋转体步进旋转时，它通过套筒带动两推杆与旋转体同步步进旋转，推杆再通过滑块推动转子既绕输出轴公转又自转，转子再通过上述齿轮机构推动输出连续旋转，输出轴转动n-1圈，转子反向自转n圈。

上述单圆环形气缸的内燃机的推杆通过滑块和转子连接的方式有两种，其中连接方式1：每个推杆的半径方向的一端和对应的一个滑块铰链连接，同时每个滑块相对于转子在转子上的特定半径方向上来回往复运动；连接方式2：转子的周向上的两端分别和对应的一个滑块铰链连接，同时每个滑块相对于推杆在推杆上的特定半径方向上来回往复运动。

上述单圆环形气缸的内燃机，通过简单的添加一个气缸及和气缸在一起的部件或将两台单个圆环形气缸的发动机组合连接在一起就可以形成双圆环气缸的发动机。

上述四冲程发动机的转子每旋转一圈时，带动每个旋转体各旋转一周，输出轴旋转n-1转，发动机上的2n个工作室的每个工作室完成2n个冲程，每个工作室在转子转动一周的过程中将做功n/2次。

上述四冲程发动机共有2n个工作室，在转子旋转一周中每个工作室做功n/2次，这样发动机在转子转动一周的过程中共完成做功n2次，如此高的做功密度，使得该发动机在保证相同功率输出的情况下，体积和重量较往复式发动机大幅降低，这不但为制造发动机节约了大量的材料，而且使发动机更加的小巧，更方便安装。同时该发动机还有下面的几个显著的优点：

1、发动机的转子的转速只有驱动轴转速的1/(n-1)，这样就大大减小了驱动转子转动的齿轮的载荷，提高了发动机的可靠性。

2、发动机没有曲柄连杆机构，且进气口和排气口依靠旋转体本身的运动来打开和关闭；不再需要配气机构，包括正时齿带、凸轮轴、摇臂、气门、气门弹簧等，这就使组成发动机所需要的部件大幅度减少。导致了发动机机构大为简化，零件减少。

3、发动机旋转体上的活塞和圆环形气缸之间不直接接触，而是通过活塞环接触且活塞没有对缸体产生侧向作用力，这就使两者间的磨损大大减轻，从而提高了发动机的可靠性和使用寿命。