[发明专利]一种四转子活塞发动机

说明书

技术领域

本发明主要涉及到发动机领域，特指一种可应用于活塞式内燃机、外燃机等领域的四转子活塞发动机。

背景技术

活塞式发动机主要有往复活塞式发动机和旋转活塞式发动机两类。大多数往复活塞式发动机上都利用曲柄连杆机构进行功率传输。100多年来科研人员围绕曲柄连杆机构展开了广泛的研究，同时致力于通过添置一些辅助机构来减小惯性负荷和侧压力、克服运动死点、提高发动机传动效率。这些研究虽然在一定程度上使得往复活塞式发动机的动力性能得到改善，但由于功率传输部分的固有缺陷，未能从根本上改变发动机功率密度低的现状。旋转活塞式发动机研制并应用成功的是1957年由德国人汪克尔（Wankel）发明的三角转子旋转活塞发动机，此发动机功率密度相对较大，应用前景可观，但由于转子形状复杂导致制造成本高昂，并且存在密封困难、低速时动力性能差、燃油经济性差等难以解决的问题，使得旋转活塞式发动机理论上的优越性到目前为止未能得到充分发挥。

较低的功率密度不仅制约着活塞式发动机性能的进一步提高，而且限制了活塞式发动机在许多场合的应用。上述两类活塞式发动机受功率传输部分固有缺陷的限制，功率密度很难达到1（Kw/Kg）。动力源功率密度低已经成为一些装备技术发展的瓶颈。

为了改善传统活塞式发动机的特性，人们提出了多种解决方案，其中双转子活塞发动机是一个非常热门的研究方向，多年来，国内外进行了大量的研究，这些研究都力图在双转子活塞发动机上取得突破，但现有的双转子活塞发动机研究存在如下三个问题难以解决。

首先，约束转子运动的差速驱动组件较复杂。在已查到的文献里，一部分人利用椭圆齿轮、变速齿轮、非圆齿轮、卵圆齿轮等难加工零部件实现差速驱动转子，这些方案不仅成本高，而且可靠性较差，尤其是为了实现发动机的高功率密度而要求动力轴每转作功次数较多时，这些特型部件的形状会变得十分复杂，加工难度太大；另一部分人采用单向器、棘轮、弹簧等非常规部件实现差速驱动转子，众所周知，这些部件作发动机功率传输用的部件时不具备实用价值，在转子作非匀速转动时会有很大冲击，而且运行噪声很大；也有一部分人采用的是齿轮、连杆等常规部件实现差速驱动转子，但机构方案要么过于复杂、不紧凑、难以实施，要么可调参数少，难以产生符合发动机热动力学要求的差速规律。

其次，难以实现发动机的动力轴每转一圈的作功次数在10次以上，保证不了发动机的高功率密度。

再次，国内外的所有研究没有考虑消除转子非匀速转动时带来的扭转惯性力问题。这个惯性力在转子速度较高时会给发动机整体尤其是动力轴轴承带来较大冲击，因此迫切需要一个解决方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、传动平稳、运行可靠、能够容易保证发动机的动力轴每转一圈的作功次数在10次以上，并能消除由于转子作非匀速转动而带来的固有扭转惯性力的四转子活塞发动机。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种四转子活塞发动机，包括动力轴、反转动力轴以及两个动力缸组件，所述每个动力缸组件均包括外端盖、气缸体、内端盖以及转子Ⅱ和转子Ⅰ，所述气缸体、外端盖和内端盖组合构成缸体，所述转子Ⅱ和转子Ⅰ呈交错状安装于缸体内并在缸体内转动，其特征在于：还包括反向同步组件和两个差速驱动组件，所述一个差速驱动组件和一个动力缸组件连接并形成一套双转子活塞动力单元，所述反向同步组件设于两套双转子活塞动力单元之间。

作为本发明的进一步改进：

所述差速驱动组件包括齿圈壳体、第一曲轴行星轮、第二曲轴行星轮、第一差速摇杆Ⅰ以及第一差速摇杆Ⅱ，所述第一差速摇杆Ⅱ与转子Ⅱ固定连接，所述第一差速摇杆Ⅰ与转子Ⅰ固定连接，所述第一曲轴行星轮和第二曲轴行星轮通过第一支架与齿圈壳体啮合并可围绕齿圈壳体作行星周转运动；所述第一曲轴行星轮和第一差速摇杆Ⅰ之间设有第一连杆，所述第二曲轴行星轮和第一差速摇杆Ⅱ之间设有第二连杆。

所述第一支架与动力轴固定连接，所述第二支架与反转动力轴固定连接。

所述第一差速摇杆Ⅱ与转子Ⅱ之间为键连接，所述第一差速摇杆Ⅰ与转子Ⅰ之间通过花键轴和键连接。

所述气缸体、齿圈壳体和内端盖依次固定连接，所述气缸体与内端盖之间、所述齿圈壳体与内端盖之间均设有密封件。