一种转缸式柴油机

技术领域

本发明涉及发动机领域，具体是指一种转缸式柴油机。

背景技术

往复式柴油机已经发明出来100多年了，在这100多年来，往复式柴油机被广泛应用，也可以说，往复式柴油机对人类做出了巨大贡献，由于发明往复式柴油机的年代距今比较久远，限于当时的科技水平和认知的局限性，往复式柴油机在当今的应用中其缺陷也日益凸显出来，虽然人们对往复式柴油机不断改进，但由于其结构特征的原因，始终不能达到理想效果，往复式柴油机有笨重的飞轮、曲轴、配重平衡铁块、齿轮和凸轮轴等，所以体积比较大，比较笨重，结构比较复杂，制造维修不方便。又由于活塞在往复运动中消耗大量能量，故此效率低下。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，基于以上原因，本发明提供了一种转缸式柴油机，本转缸式柴油机以柴油为动为，以气缸和活塞以不同直径和不同轴心一同旋转为基本构造，本转缸机没有笨重的飞轮，复杂的曲轴、齿轮等结构，本发明提高柴油发动机功率，减轻柴油发动机重量，减小柴油发动机体积，使柴油发动机结构更简单，制造维修更方便，又由于本发明提供的柴油机的低趴造型极大的降低了发动机的重心，故在交通运输业的应用中能提高车辆的稳定性和操控性。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种转缸式柴油机，包括缸体，所述缸体一侧设有机架，机架通过法兰连接在缸体上，缸体外侧还设有外燃室和进气室，缸体和机架之间安装有盖板，缸体一面中心处设有转缸轴，转缸体内部设有连杆轴，连杆轴上安装有主连杆，主连杆上连接三个副连杆，主连杆和副连杆远离连杆轴的一端设有气缸，气缸内部设有和连杆连接的活塞，气缸端部设有燃烧室。

本发明与现有技术相比的优点在于：由于转缸机的气缸体和活塞连杆组都是在做圆周运动，没有传统柴油机的活塞往复运动，从而省略了曲轴和配重部分，固本转缸机震动小重量轻。在转缸机工作中，每个气缸连杆组每转动一周就做功一次，所以功率大。

作为改进，所述副连杆分别设于主连杆和连杆轴连接的另外三侧，连接方式为铰接。

作为改进，所述缸体外侧设有喷口，喷口的一侧设有动力挡板，缸体的一端设有起动齿圈，起动齿圈的一侧设有发电机皮带轮，发电机皮带轮安装在转缸上。

附图说明

图1是转缸体内部图。

图2是各阶段行程图。

图3是转缸机纵切面图。

图4是转缸体背面图。

图5是整体外观图。

图6是动力挡板图。

图7是盖板横切面图。

图8是转缸轴图。

图9是转缸轴俯视图。

图10是供油槽图。

图11是供油槽俯视图。

图12是环形铜片图。

图13是环形铜片俯视图。

图14是图1中自L2处纵切图。

图15是图1中自L3处纵切图。

图16是图1中自L4处纵切图。

如图所示:1、转缸体，2、气缸套，3、活塞，4、活塞环，5、活塞销，6、主连杆，7、副连杆，8、连杆轴，9、副机架，10、主机架，11、燃烧室，12、喷油器，13、气门，14、动力挡板，16、盖板，17、机油泵，18、柴油泵，19、外燃烧室，20、进气室，21、喷气口，23、气门凸轮，24、气缸套压紧螺孔，25、气门弹簧，26、低压油管，27、高压油管，28、环状铜片，29、碳刷，30、动力挡板滑道，31、供油槽，32、做功凸起带，33、镙丝，34、机油泵泵油坡体，35、气门控制凹槽，36、动力挡板控制凹槽，37、柴油泵坡体，38、电线，39、气门控制杆，40、动力挡板控制杆，41、弹簧，42、铁芯，43、线圈，S1、气门关闭阶段，S2、喷油阶段，S3、做工阶段，S4、排废气阶段，S5、吸气阶段，S6、活塞顶运动轨迹，S7、气缸顶运动轨迹，S8、活塞连杆组运动轴心，S9、气缸套缸体运动轴心。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明在具体实施时，本发明提供的转缸式柴油机，包括转缸体，所述的转缸体成圆饼状，一面开口，一面封闭，封闭面中心位置有动力输出轴，动力输出轴的外围均匀分布有和气缸套相对应的柴油泵和喷油器，动力输出轴的一端有法兰，动力输出轴通过法兰与转缸体相接，转缸体的内部有若干气缸套，气缸套呈放射状，沿中心位置均匀分布。所述转缸体内部的若干气缸套的里面均有一组活塞、活塞销、活塞环、连杆等组件，活塞组件在气缸套内要滑动平顺但也要保证气密性。连杆分为一个主连杆和若干副连杆，主连杆的一头通过活塞销铰接在与之对应的活塞上，另一头安装在连杆轴上。若干副连杆的一头通过活塞销分别铰接在与之对应的活塞上，另外一头各自铰接在主连杆的靠近连杆轴的一端，主连杆连同副连杆以及活塞活塞销等组件一同绕连杆轴转动。连干轴的外围是盖板，他们分别安装在副机架上，连杆轴、盖板和副机架均在转缸体开口的一面，连杆轴的一端有卡簧和挡圈，另一端有法兰，法兰的外围由若干的螺口，盖板呈圆饼状中间有圆形开口，开口不在中心位置，连杆轴安装在盖板的开口内，盖板的内表面有控制气门和动力挡板的环形凹槽，还有结合柴油泵使用的活动坡体，盖板的边缘部分有三组螺孔，大约成品字形分布，副机架略成丁字形，其三个支点分别有若干螺孔，副机架通过螺孔紧固在主机架上，主机架洛呈十字型，其四个支点有三个与副机架相连接，另外一个点用于安装外燃烧室，主机架的中心处有开孔，开孔用于安装转缸体的动力输出轴。动力输出轴的轴孔，除了安装动力输出轴的轴承外，另外还有供油槽，供油槽呈环形，主机架的动力输出轴的轴孔中心位置与连杆轴的中心位置相互错开。转缸体的外沿有喷气口和供动力挡板活动的槽型装置，喷气口尽量和动力挡板的位置贴近，动力挡板要求强度高，质量轻，耐热性好，耐磨性好，动力挡板要在槽内活动自如，当动力挡板缩回时，其端面与转缸体外沿齐平，当动力挡板弹开时，其三面均与外燃烧室紧贴且保持气密性，喷气口呈长方形，其内部与燃烧室相通中间用气门控制其与燃烧室的是否相同。燃烧室是呈圆球形空腔，燃烧室的一端与气缸套相通，另一端装有气门，按装在转缸体上的喷油器的喷油嘴穿入燃烧室。气门和动力挡板均有控制杆和弹簧，气门和动力挡板的伸出和开合通过盖板内部的环形凹槽进行控制，外燃烧室呈弧形，长度大约为转缸体周长的四分之一左右，外燃烧室的横切面内部为一略呈梯形的空腔，外燃烧室的一端有排气口，外燃烧室紧贴于转缸体外面，在转缸体转动时，还要保证它与转缸体的气密性。进气室形状与外燃烧室形状大致相同，进气室长度约为转缸体周长的三分之一左右，进气室一端有进气口。

结合附图1-9，一种转缸式柴油机，包括转缸体，缸套，活塞，活塞环，活塞销，主连杆，副连杅，连杆轴，副机架，主机架，燃烧室，喷油器，气门，动力挡板，盖板，机油泵，柴油泵，外燃烧室，进气室，喷气口，气门弹簧，低压油管，高压油管，环状铜片，碳刷

为便于叙述清楚，本转缸式柴油机以转缸沿水平方向旋转为例说明，所述转缸体下面封闭，上面开口，所述转缸体封闭面中心位置有动力输出轴，所述动力输出轴用镙栓与转缸体紧固连接，所述动力输出轴周围均匀分布有若干电控油泵和喷油器，所述动力输出轴上端有法兰，法兰和动力输出轴是一个整体，法兰下面和周围均有与气缸数相对应的小孔，所述小孔一一对应且两两相通，所属动力输出轴法兰下面的各孔和供油朝配合，负责给电控柴油泵供油，所属供油槽套在轴径上，所述供油槽的槽口正对着轴头法兰的下面的小孔，，所述供油槽固定在机架上，所述动力输出轴法兰的下面还有环状供电铜片，环状铜片在供油槽的周围，所述环状供电铜片的一面绝缘，环状铜片上焊有焊接电线抽头，电线抽头连接电控柴油泵，说出环状铜片的绝缘面用螺丝紧固在轴头法兰上，环状铜片的下面有碳刷，碳刷连接在机体上，碳刷线接电控器，碳刷和环状同片，负责在机器转动时向电控柴油泵供电。

所述转缸体的内部有若干气缸套，气缸套的外端有若干燃烧室，燃烧室与气缸套一一对应，燃烧室是呈半球状的空腔，若干喷油泵穿过燃烧室，喷油泵与燃烧室一一对应，燃烧室的一端接排气口，，中间有气门控制其与排气口的是否相通，排气口在转缸体的外沿位置，排气口的旁边有动力挡板，动力挡板可以伸缩，动力挡板的伸缩和气门的开合均有盖板下面的环形凹槽控制，当转缸式柴油机做工时，动力挡板探入外燃烧室与转缸体相组成的相对封闭空间里，

所述转缸体通过轴承连接在主机架上，主机架略呈十字形，主机架上方连接副机架，副机架呈丁字形，主机架的四个点有三个点与副机架连接，另外一个点安装外燃烧室，副机架上分别安装有连杆‘轴和盖板，所述盖板呈圆形，中间略偏位置有圆形开孔，开孔可容纳连杆轴法兰，盖板上分别有滑动坡体和控制气门、动力挡板的凹槽，滑动坡体是从侧面看呈倒等腰三角形的可径向移动的钢制实体，所述滑动坡体可滑动的意义在于:与运动轨迹不同的电控喷油泵配合使用，达到任意闭缸的目地。

所述连杆轴上端有法兰，法兰和连杆轴轴颈是一整体，所述法兰穿入盖板的空洞位置并与副机架连接，所述连杆轴的位置与动力输出轴的位置相互错开活塞行程的一半距离，所述连杆轴上有主连杆，所述主连杆上连接有若干副连杆，所述主连杆和副连杆的外端分别有若干活塞销、活塞、活塞环，所述活塞、活塞销、活塞环分别与气缸套一一对应，所述转缸体上还有若干机油泵和若干柴油泵，所述柴油泵采用电控式，分为泵体和电控两部分，所述泵体与普通往复式单缸柴油机用的齿条式柴油泵结构大致相同，不同点主要是本机柴油泵齿条上的控制柄在一头，而普通往复式单缸柴油机的齿条控制柄在中间，所述电控部分主要由线圈，铁芯和弹簧等组成，，所述铁芯在线圈和弹簧的中间位置，所述铁芯的一头有小孔，所述柴油泵齿条控制柄穿在小孔里，所述线圈在靠近转缸轴轴心位置，所述线圈的两根线中一根搭铁，另外一根接转缸轴法兰下的环形铜片上。所述转缸体的外侧还有进气室和接触式润滑器，所述进气室和接触式润滑器皆与转缸体外侧紧贴，所述进气室形状与外燃烧室形状大致相同。

为便于说明，就以最有代表性的四缸机为例，图中，转缸体以逆时针转动，当气缸和活塞连杆组在6点钟位置附近时，此时气门全开，动力挡极处于缩回状态，由于气缸套的旋转直径大于活塞的旋转直，而且连杆轴偏左，随着气缸套及活塞连杆组的逆时针转动，活塞距离气缸套顶部越来越远，此时为吸气过程。当气缸套及活塞连杆组运动到九点钟位置时，此时活塞距离气缸套顶部最远，气缸容积达到最大值时，气门关闭，动力挡板处于回缩状态，此时吸气完成。随着气缸套和活塞连杆组的继续逆时针转动，活塞开始向气缸套顶部移动，此时为压缩过程。当气缸套和活塞连杆组逆时针转至十点半左右位置时，此时压缩接近最大，柴油泵与坡体接触，柴油泵把高压燃油通过高压油管推进喷油泵，喷油泵把柴油喷进燃烧室，此时高压燃气在燃烧室里生成，当转缸体再继续逆时针转动一点点，动力挡板弹入外燃烧室，此时气门开始打开，当喷气口完全进入燃烧室时，气门全开，高压燃气窜入由外燃烧室、转缸体和动力挡板形成的空腔里，由于空腔内的压力很大，高压燃气就推动动力挡板逆时针运动，动力挡板带动转缸体逆时针转动。当动力挡板转至外燃烧室尾部时，动力挡板回缩，气门状态不变，仍就保持开启状态。当动力挡板和喷气口转出外燃烧室，尚未进入进气室时，多余的燃气排出燃烧室。继续转动，气缸进入吸气状态。

本发明的工作原理：本发明采用的技术力案是:气缸体和活塞连杆组一同转动，气缸体的运动圆心和活房连杆组的运动圆心不在一一点上，气缸的运动直径大，活塞连杆组的运动直径小，于是出现了两圆部分的相切和部分的相离就是活塞上止点和下止点的形成关系。

由于其结构特点形成的活塞往复运动代替了飞轮曲轴形成的活塞往复运动，从而省略了毛轮曲轴部分，放转缸机结构更简单，体积更小，重量更轻。

由于其结构特点，汽缸体在运动中完成的动力挡板的伸缩和气门的开合较传统的机器又省去了齿轮链条等结构，故本转缸机的结构更简单，维修更方便。

转缸体1外沿与外燃烧室4和进气室5紧靠(也可把燃烧室和进气室设置在侧)。转缸内部有与缸相对应的活塞和连杆等结构(各缸要均勾分布，以免振动)，转缸体外沿汽缸项部位置有可伸出和缩回的动力挡板，伸缩由弹簧拉杆和盖板下方的环形凹槽完成，气缸的项部位置设有燃烧室，燃烧室的一侧装有喷油器，燃烧室的开口靠近动力挡板，开口呈长条形，中间用扭式气门控制其开合，气门的开合靠弹簧顶杆和盖板上的带状突起来控制，为了能更直观的说明以图六为例，图六是图一中转缸1外燃烧室4和进气室剖视图，图1中气缸活塞连杆组处于气缸体的六点钟方向，此时动力挡板呈回缩状态，气门开放，气缸体1逆时针旋转，此时活塞远离汽缸顶部，当活塞运动至三点钟方向时，此时活塞到达下止点位置，气门关闭，吸气功能完成。当气缸和活塞连杆组继续逆时针转动至大约十点钟位置时，气缸顶运动轨迹与活塞顶运动轨迹接近相切，此时压缩功能完成，喷油器开始喷油，高温高压燃气在内燃烧室内生成。当转动至动力挡板能够弹入外燃烧室时，动力挡板弹出同时气门打开，高温燃气通过喷口冲进外燃烧室，此时做功冲程开始，当转动至动力挡板位置在外燃烧室尾部即排气口位置时，动力挡板回缩气门依然开启此时做功冲程完成，然后气缸活塞连杆组继续转动至下一个工作循环。

关于润滑，内部润滑采用柱塞式机油泵，外部润滑采用接触式润滑。活塞有斜孔和环槽，气缸尾部有切口以利于润滑油向机油泵位置流动。关于冷却，外燃烧室用辐热片散热，气缸头部位置用离心式辐热片散热，动力挡板用背部通孔式通风散热，在吸气时对气门进行了冷却，故气门冷却不在考虑范围。

关于安装维修和更换配件，转缸靠中心位置有手孔，以利于连杆轴头的镙丝和压板的拆装，为方便拆装，机架与连杆轴用法兰式连接。盖板用镙丝与机架连接，转缸体气缸的背部有开孔和盖板，上部有复式盖板，气缸用螺丝压紧，气门制成模块式。更换动力挡板时，只委把动力挡板转至某一位置，不用拆卸其他东西就可直接更换，动力挡板控制杆可用螺母接式连接，动力挡板用高强度钢制作。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。