[发明专利]一种改进型内燃机

说明书

发明领域

本发明涉及一种新型设计的内燃机。

背景技术

内燃机现广泛用作将热能转化成机械能的装置。过去几十年，机动车制造商已对其作了很大之发展，使其变成了一种结构紧凑、重量轻且效率高的机器。

然而，由连杆将活塞与曲轴相连并将活塞装于气缸内这种往复活塞原理确实存在内在的缺点。活塞恰恰因为其功能而具有很大的质量及惯性。因此，其往复运动引起振动并且也限制了曲轴的最高的可能的旋转速度。

如汽车中所用的标准往复式发动机具有相对较低的机械效率及燃料效率。原因之一是发动机冲程短。受限制的动力冲程的可能的时间导致爆发不完全。由于燃烧时间相应减少而随发动机速度增加效率降低。

常规的活塞式发动机的另一个缺点来自于阀重叠。由于进排气阀同时开启，一部分未燃烧的空/燃混合气排掉了。往复式发动机的热效率比其最优化的热效率也少得多。爆发产生于上止点前，所以燃气之膨胀使混合气加热而不是用于提供作功能量。

进一步的缺点之一是，对任何给定的活塞来说，作功冲程和压缩冲程都是完全相同长度的。尽管作功只根据发动机循环的排气或膨胀冲程而产生，理论上讲发动机的效率可由加长其循环部分而改善，但常规的二冲程或四冲程发动机的设计不能与这一要求相适应。

人们已作出过许多努力来使该内在的缺点最小化或消除。它们之中最著名的可能是汪克尔(TM)或旋转活塞发动机，该发动机中旋转活塞用来使一轴旋转并因此而产生原动力。在这种改进中，旋转活塞的棱边使气缸壁中的气道开启并关闭，所以活塞本身控制发动机的换气而不需气阀的帮助。该活塞基本上为三角形的，带有凸面，并在气缸内旋转，气缸的内截面为一个其中部(外旋轮线)稍收缩一点的大致椭圆形。当活塞旋转时，装在其三个角部的密封件沿气缸壁连续地刷过。在每一转时，该三个由活塞和气缸壁之间构成的空间依次增大并缩小。这些空间的变化用于吸入燃-空混合气、压缩该混合气、燃烧及燃烧后的燃气之排出。按这一方式，完成整个四冲程工作循环。

应注意到，该旋转式发动机不存在交替地加速及减速的往复质量，因此这种发动机中取消了有关往复运动的力或惯性。因此，理论上讲可获得更高的旋转速度。

然而旋转活塞发动机的结构方面的主要问题之一是三个空间彼此间的密封问题。这些空间内部连通会损害该发动机的作用。这个问题在某种程度上已由密封条系统解决。

然而，磨损及寿命只得到部分解决，因此这些转子发动机还必须寻求更好的解决方法。

为了对汪克尔(Wankel)发动机作出改进作了许多努力，这些公知的最相关的应用公开于美国专利US4401070 (Mc Cann)中。该专利描述了一种带有转子的发动机，并且至少有一个叶片沿其旋转方向的横向可滑动地伸过该转子。该叶片具有可延伸超出转子的两相对端，该转子本身在具有一空心缸形内腔的定子中旋转。该定子具有相对的侧壁，侧壁上带有沿周边延伸的凹腔，该相对侧壁的凹腔交错设置，当转子旋转时使叶片横向往复运动。该凹腔之形状构成得使每个叶片的端部保持密封接触地并可滑动地装于其中。

实际上该定子为两个静止壳体，其包围住该转子并在转子轴的两端支承住转子。该壳体包括形成于其端部的两个凹腔，转子和滑动叶片装配于其中。

这种设计依赖于极为复杂的管路系列及保持容积，以便在压缩循环阶段将等分的压缩气体从叶片的一侧传递至该同一叶片的相反侧用于作功。这不但会使这种类型之发动机的内在密封问题恶化而且在制造阶段需要复杂的机加工。这也就是说转子的两侧的凹腔交替地用作压缩和膨胀冲程。

因此本发明的目的是提供一种克服上述这些缺点的新型内燃机。

发明简述

为达到上述目的，本发明提出一种内燃机，其包括：

(i)一个壳体；

(ii)至少三个盘，所述盘有一条穿过盘平坦表面中心的共同轴(也就是盘并排堆积或彼此迭起)，外盘相对彼此来说被固定，而相对内盘来说能以一个整体旋转；

(iii)两侧平行的槽在两个外盘的圆周上形成，该槽的宽度始终相同，并且每次只出现在每一个盘上，而不同时出现在两个盘上，除非在该槽从一个外盘横穿至另一个外盘上的过渡时期，该盘因此形成两组燃烧室，第一室组位于一个外盘的圆周上，第二室组位于另一个外盘的圆周上，两个室组被内盘分隔开；