一种环形串联气缸组旋转配气结构

技术领域

本发明主要涉及活塞发动机技术领域，特指一种环形串联气缸组旋转配气结构。

背景技术

往复活塞式发动机原理简单、技术成熟，在生产和生活得到了广泛应用。但受限于活塞往复运动特点和传统曲柄连杆机构构型，传统往复活塞式发动机难以显著提升功率密度和最大输出功率。为提升发动机功率密度和最大输出功率，一种可行的方法是将原来轴线平行布置的多个圆柱状气缸沿同一圆周方向串联布置，通过特殊构型的差速机构实现活塞相对于气缸往复运动，且气缸、活塞绕主轴定轴转动，使得主轴转动一圈过程中，气缸可完成多个热力学过程，进而实现多次作功。

但是发动机气缸采用环形串联布局，带来的问题是气缸均绕发动机主轴作单向定轴转动，无法用传统的气门结构实现进气、排气等过程。而进气、排气过程是内燃式活塞发动机实现连续、稳定工作的前提和基础，对于气缸环形串联布局的新型发动机，如何实现高效、可靠、平稳的进排气是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种能实现气缸高效、可靠、平稳、自动换气的环形串联气缸组旋转配气结构。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种环形串联气缸组旋转配气结构，包括配气轴、旋转配气轴套、主转子、副转子，所述配气轴和所述旋转配气轴套同轴嵌套安装，所述主转子和副转子组合套设于旋转配气轴套上，所述配气轴内设有供气通道，所述旋转配气轴套内设有排气通道，所述配气轴与旋转配气轴套相接处沿周壁的圆周方向上设有若干进气口和若干排气口，所述进气口与供气通道相通，所述排气口与排气通道相通，所述旋转配气轴套与配气轴相接的配合面沿圆周方向设有若干第一气口和若干第二气口，所述进气口、排气口、第一气口和第二气口随旋转配气轴套的转动而交替对准，以实现对各个气缸进行换气。

作为本发明的进一步改进：所述配气轴为内部空心结构的回转体，所述配气轴与所述旋转配气轴套相接处的端面为封闭端。

作为本发明的进一步改进：所述进气口和排气口交错分布。

作为本发明的进一步改进：所述旋转配气轴套内部为空心结构，所述第一气口和第二气口交错分布。

作为本发明的进一步改进：所述主转子设有主转子第一气口、主转子第二气口、主转子第三气口、第一气道、第二气道和主气缸座孔；所述主转子第一气口通过第一气道与主气缸座孔相通；所述主转子第二气口通过第二气道与主转子第三气口相通。

作为本发明的进一步改进：所述副转子设有副转子气口、副气缸气道和副气缸座孔，所述副转子气口通过副气缸气道与副气缸座孔连通；所述主转子第三气口与副转子气口相通。

作为本发明的进一步改进：所述配气轴与所述旋转配气轴套相接处为圆锥结构或圆柱结构。

作为本发明的进一步改进：所述配气轴的进气口的截面形状为封闭平面图形，所述配气轴的排气口为凹槽结构，所述凹槽结构的一端为封闭端，另一端为敞口端。

作为本发明的进一步改进：所述旋转配气轴套上的第一气口、主转子第一气口和主气缸座孔的数量相同。

作为本发明的进一步改进：所述旋转配气轴套上的第二气口、主转子第二气口和副气缸座孔的数量相同。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的环形串联气缸组旋转配气结构，通过配气轴和旋转配气轴套同轴嵌套安装，两者可相对转动，主转子和副转子组合套设于旋转配气轴套，进气口、排气口、第一气口和第二气口随旋转配气轴套的转动而交替对准，该结构利用气缸所在转子自身的转动使得气缸在特定时刻与供气通道或排气通道导通，从而实现各气缸的自动换气。该结构无需传动发动机中配气机构和正时机构，不存在往复运动的惯性力，因此能适应发动机更高转速工作状态，气缸换气响应速度更快；且该结构中无传统往复活塞发动机的驱动气门开启、关闭的凸轮机构，不存在磨损，使得发动机在工作时振动和噪声更小。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的拆分后的结构示意图

图3是本发明的配气轴的结构示意图。

图4是本发明的配气轴的剖视结构示意图。

图5是本发明的旋转配气轴套的结构示意图。

图6是本发明的旋转配气轴套的剖视结构示意图。

图7是本发明的主转子的结构示意图。

图8是本发明的副转子的结构示意图。

图例说明：

1、配气轴；11、供气通道；12、进气口；13、排气口；14、端面；2、旋转配气轴套；21、排气通道；22、第一气口；23、第二气口；3、主转子；31、主转子第一气口；32、主转子第二气口；33、主转子第三气口；34、第一气道；35、第二气道；36、主气缸座孔；4、副转子；41、副转子气口；42、副气缸气道；43、副气缸座孔。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1至图8所示，本发明公开了一种环形串联气缸组旋转配气结构，包括配气轴1、旋转配气轴套2、主转子3、副转子4，配气轴1和旋转配气轴套2同轴嵌套安装，主转子3和副转子4组合套设于旋转配气轴套2上，配气轴1内设有供气通道11，旋转配气轴套2内设有排气通道21，配气轴1与旋转配气轴套2相接处沿周壁的圆周方向上设有若干进气口12和若干排气口13，进气口12与供气通道11相通，排气口13与排气通道21相通，进气口12与旋转配气轴套2相接的配合面沿圆周方向设有若干第一气口22和若干第二气口23，进气口12、排气口13、第一气口22和第二气口23随旋转配气轴套2的转动而交替对准，以实现对各个气缸进行换气。

本发明的环形串联气缸组旋转配气结构，通过配气轴1和旋转配气轴套2同轴嵌套安装，两者可相对转动，配气轴1与发动机的外壳固联。工作时不转动。主转子3和副转子4组合套设于旋转配气轴套2，进气口12、排气口13、第一气口22和第二气口23随旋转配气轴套2的转动而交替对准，该结构利用气缸所在转子自身的转动使得气缸在特定时刻与供气通道11或排气通道21导通，从而实现各气缸的自动换气。该结构无需传动发动机中配气机构和正时机构，不存在往复运动的惯性力，因此能适应发动机更高转速工作状态，气缸换气响应速度更快；且该结构中无传统往复活塞发动机的驱动气门开启、关闭的凸轮机构，不存在磨损，使得发动机在工作时振动和噪声更小。

本实施例中，配气轴1为内部空心结构的回转体，配气轴1与旋转配气轴套2相接处的端面14为封闭端，配气轴1与旋转配气轴套2配合相接部分为圆锥结构，圆锥结构的端面14为封闭端。在圆锥结构的周壁均匀分布N个进气口12、N个排气口13，且进气口12和排气口13交替分布。进气口12为贯穿圆锥结构周壁的通孔，与配气轴1内部的供气通道11相通；排气口13为凹槽结构，未贯穿圆锥结构的周壁，排气口13靠近圆锥结构端面14的一端为敞口，远离圆锥结构端面14的一端为封闭口，排气口13的敞口端与排气通道21相通。配气轴1的圆锥结构的锥度可以根据发动机的进气压力、转速等参数优化设计。在其他实施例中，配气轴1与旋转配气轴套2配合相接部分为圆柱结构。

本实施例中，排气口13两端大小不同，封闭端比敞口端宽。在其他实施例中，排气口13的两端可以为等宽槽形状。

在优选实施例中，进气口12和排气口13均匀交错分布，在其他实施例中，进气口12和排气口13可以不均匀分布，此时进气口12与两侧的排气口13之间的夹角或间距不等。

本实施例中，旋转配气轴套2内部为空心结构，其内部与配气轴1相接部分的形状与配气轴1相匹配，配合面上均匀分布有N个第一气口22和N个第二气口23，第一气口22和第二气口23交错分布，当旋转配气轴套2转动时，N个第一气口22和N个第二气口23与配气轴1上的N个进气口12和N个排气口13交替对准导通，实现各个气缸的进、排换气。

本实施例中，主转子3设有主转子第一气口31、主转子第二气口32、主转子第三气口33、第一气道34、第二气道35和主气缸座孔36；主转子第一气口31通过第一气道34与主气缸座孔36相通；主转子第二气口32通过第二气道35与主转子第三气口33相通。副转子4设有副转子气口41、副气缸气道42和副气缸座孔43，副转子气口41通过副气缸气道42与副气缸座孔43相通；主转子第三气口33与副转子气口41相通，进而实现与副转子4的副气缸座孔43相通。

本实施例中，副转子4的结构与主转子3的结构相同，由于主转子3和副转子4均作定轴单向转动，且二者转速间存在一定的转速差，造成两个转子之间形成相互往复转动效果。主转子第三气口33和副转子4的副转子气口41沿圆周方向具有一定长度，确保任何时刻主转子第三气口33和副转子4上的副转子气口41均有一定的重叠度，二者始终处于导通状态。

本实施例中，配气轴1的进气口12的截面形状为封闭平面图形，封闭平面图形可以是圆形、矩形、带圆角矩形、腰形等任意一种。

本实施例中，旋转配气轴套2上的第一气口22、主转子第一气口31和主气缸座孔36的数量相同。旋转配气轴套2上的第二气口23、主转子第二气口32和副气缸座孔43的数量相同。即旋转配气轴套2上的N个第一气口22对准主转子第一气口31时，通过主转子3的第一气道34与主转子3的N个主气缸座孔36相通；旋转配气轴套2上的N个第二气口23对准主转子第二气口32时，通过主转子3的第二气道35与副转子4的N个副气缸座孔43相通。该结构利用气缸所在转子自身的转动运动使得气缸在特定时刻与供气通道11或者排气通道21导通，实现换气，可以根据转子转动速度自动调整换气频率。由于没有接触和冲击，因此配气结构的振动、噪声和摩擦损耗很小，工作时可靠性和平稳性好。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。