[发明专利]一种叠加模块化旋片式内燃发动机

说明书

本发明为一种可叠加的模块化旋片式内燃机。若干个旋片式内燃机单元模块可以进行轴向叠加，由叠加而成的轴直接输出功率，无需连杆、曲轴或任何转换机构。每一个旋片式内燃机单元模块系由两个轴向叠加的扁平圆形汽缸所组成。每一个扁平圆形汽缸包含一个扁平圆形汽缸壁、两个隔板、一个偏心轴和两个旋片。一个单元模块中的两个叠加的扁平圆形汽缸被中间的隔板分为第一汽缸和第二汽缸。第一汽缸运行内燃机的进气、压缩两个冲程，第二汽缸运行内燃机的爆发和排气冲程。在压缩冲程终止时，工质气体通过一个带限压单向阀的通道进入第二汽缸，开始运行爆发冲程。每一个冲程都在固定的位置进行。

技术领域 机械/发动机/内燃发动机

背景技术 传统的内燃机为活塞式，包括往复活塞式(奥托内燃机和狄赛尔内燃机)和三角活塞式。往复活塞式内燃机已高度成熟，各方面性能都已最优化，但其固有的不可改变的缺点是其往复式运动所致的能量损耗和振动。汪克尔三角活塞式内燃机虽然克服了以上缺点，但其功率输出不是通过一个固定的轴，而是必须通过一套系统将进行公转运动的三角活塞的轴的能量转化为一个固定的轴的功率。这套转换系统相对较为脆弱，使得该发动机的传递功率受限，同时其密封问题不易解决。俄罗斯在直升机上使用了旋翼式内燃机，是一个片状无杆活塞在一个环形管状汽缸内作圆周运动的装置，它仍然面临着功率输出需要通过一套机械系统进行转换的问题。

热机的效率为：η≤(T₁-T₂)/T₁

式中T₁为高温端工质的绝对温度值，即燃气燃烧爆发后所能达到的温度，T₂为低温端工质的绝对温度值，即进气或排气的温度。二者差值越大，则热机的效率越高。传统的活塞发动机四个冲程都在同一汽缸的全部空间中进行，无法将高温区与低温区分开，因而效率的提高受到制约。

发明内容 本发明为一内燃机。该内燃机系在叠加的两个具有偏心轴的扁平圆形汽缸内分别转动两组旋片而完成四个冲程：第一个汽缸内运行进气、压缩两个冲程，第二个汽缸运行爆发、排气两个冲程。燃气爆发后产生的压力推动旋片带动偏心轴转动而直接输出功率，无需连杆、曲轴或任何其他转换机构。

第一个汽缸中旋片运行到压缩冲程的末尾时，气体通过一个限压单向阀进入第二个汽缸，进行爆发和排气。燃油可在第一个汽缸的进气冲程中喷入，或在进入第二个汽缸后在爆发冲程前的瞬间喷入。油气可因压缩后的高温而自行发生爆发，或用火花塞点火引起爆发。

每组旋片为两片，呈直线排布，跨越偏心轴的轴心。两个旋片之间可有弹性构件，或在其中引入部分排气的气压提供弹性，或依靠离心力，使旋片末端顶紧汽缸壁实现密封。

由于各个冲程都发生在固定的部位，故可在进气、压缩和排气部位的外壳中设置冷媒的循环管道进行强制冷却，而在爆发冲程的部位不予冷却，以增大不予冷却的高温区与强制冷却的低温区之间的温差。冷媒可以是水或其他高比热的液体。冷却管道周围设置散热片在空气中散热。

附图说明

图1工作原理示意图

状态I～XI系以一份工质气体在一个四冲程周期(按顺时针方向旋转)中各个状态的依次递变，展示本发明内燃机的工作原理(同时存在的其他几份工质未示出，凡未涉及状态的方位标记A，B，C，D未示出)。图分两列，左边的一列为第一汽缸，运行进气、压缩两个冲程；右边的一列为第二汽缸，运行爆发、排气两个冲程。两汽缸旋片的相位角相差π/2。

状态I：初始状态。

状态II：所描述的此份工质气体从进气口进入第一汽缸；

状态III：进气并膨胀(可能出现负压)，燃料可从喷口进入；

状态IV：工质气体从最大体积开始被压缩；

状态V：工质气体被压缩中；

状态VI：工质气体被压缩至最小体积，通过一个限压单向阀进入第二汽缸；