一种差速旋转矩形端面活塞发动机

摘要：

本发明公开了一种差速旋转矩形端面活塞发动机，在发动机缸体的开口一侧固定连接有盖板；在发动机缸体和盖板内部形成圆筒形的活塞轨道；在发动机缸体的另一端外侧支承有定位板；分体轴二同轴套设于分体轴一的外周侧且能够相对转动；矩形端面活塞成对设置在发动机缸体的活塞轨道内；在周向相邻的两个矩形端面活塞之间形成燃烧室；矩形端面活塞的两端均具有矩形端面；发动机缸体顶端设置有进气通道和排气通道；在定位板与发动机缸体之间安装有连接轴；两对椭圆齿轮啮合地安装于分体轴一、分体轴二与连接轴之间；相邻矩形端面活塞之间实现差速旋转。上述发动机具有加工精度高、密封系统设计难度低、功率密度高、质量和体积小的特点。

专利类型：发明专利

申请/专利号：CN202410615167.2

申请日期：2024-05-16

公开/公告号：CN118442170A

公开/公告日：2024-08-05

主分类号：F02B55/02(2006.01)

申请/专利权人:北京理工大学

发明/设计人:高建兵;付忠惠;高健;王余枫;宋纪龙;姜硕

主申请人地址:100081 北京市海淀区中关村南大街5号

专利代理机构:北京理工大学专利中心

代理人:杨常建

国别省市代码:北京;11

权利要求：

1.一种差速旋转矩形端面活塞发动机，其特征在于，包括发动机缸体、盖板、动力输出轴、四个矩形端面活塞、火花塞、四个椭圆齿轮、连接轴和定位板； 所述发动机缸体为一端开口的圆筒体，并在所述开口一侧固定连接有所述盖板；在所述发动机缸体和所述盖板内部形成圆筒形的活塞轨道；在所述发动机缸体与所述盖板的底端安装有相对设置的所述火花塞；在所述发动机缸体的另一端外侧支承有与所述盖板平行设置的所述定位板； 所述动力输出轴同轴贯穿所述发动机缸体与所述盖板设置，并包括分体轴一和分体轴二；所述分体轴一的一端设置轴肩一；所述分体轴二为套筒形结构，一端设置有轴肩二；所述分体轴二同轴套设于所述分体轴一的外周侧且能够相对转动，所述轴肩一与所述轴肩二相抵接； 所述矩形端面活塞成对设置在所述发动机缸体的活塞轨道内，其中一对所述矩形端面活塞对称安装于所述分体轴一的两侧，另一对所述矩形端面活塞对称安装于所述分体轴二的两侧；两对所述矩形端面活塞沿周向交替分布；在周向相邻的两个所述矩形端面活塞之间形成燃烧室；所述矩形端面活塞的两端均具有矩形端面； 所述发动机缸体顶端设置有间隔设置的进气通道和排气通道；所述进气通道用于将可燃混合气引入燃烧室内；所述排气通道用于将燃烧后的废气排出燃烧室； 在所述定位板与所述发动机缸体之间安装有与所述动力输出轴平行且能够转动的所述连接轴； 四个所述椭圆齿轮结构相同且位于所述发动机缸体外部，分别为椭圆齿轮一、椭圆齿轮二、椭圆齿轮三和椭圆齿轮四；所述椭圆齿轮一固定安装于所述分体轴二并与其同步转动；所述椭圆齿轮二固定安装于所述分体轴一并与其同步转动；所述椭圆齿轮三和所述椭圆齿轮四均固定安装于所述连接轴，并与所述连接轴同步转动；所述椭圆齿轮三与所述椭圆齿轮二啮合；所述椭圆齿轮四与所述椭圆齿轮一啮合；所述椭圆齿轮的长轴与短轴的长度比为1～1.5； 相邻矩形端面活塞之间实现差速旋转。 2.如权利要求1所述的差速旋转矩形端面活塞发动机，其特征在于，在所述发动机缸体与所述盖板均设置有火花塞通道； 所述火花塞安装于所述火花塞通道内。 3.如权利要求2所述的差速旋转矩形端面活塞发动机，其特征在于，四个所述矩形端面活塞具有相同结构，均为扇环形结构且圆心与所述动力输出轴的轴心重合； 四个所述矩形端面活塞分别为沿所述动力输出轴的周向依次间隔分布的矩形端面活塞一、矩形端面活塞二、矩形端面活塞三和矩形端面活塞四；所述矩形端面活塞一与所述矩形端面活塞三相对安装于所述轴肩一的两侧；所述矩形端面活塞二与所述矩形端面活塞四相对安装于所述轴肩二的两侧； 四个所述矩形端面之间依次形成燃烧室一、燃烧室二、燃烧室三和燃烧室四，所述燃烧室一与所述燃烧室三的体积保持一致，所述燃烧室二与所述燃烧室四的体积保持一致。 4.如权利要求3所述的差速旋转矩形端面活塞发动机，其特征在于，每个所述矩形端面的两侧均开设有弧形凹坑； 在所述矩形端面活塞转动时，所述火花塞能够与所述弧形凹坑依次相对。 5.如权利要求1所述的差速旋转矩形端面活塞发动机，其特征在于，所述进气通道由开设于所述发动机缸体顶端的两个进气槽、以及固定安装于所述发动机缸体顶端且与两个所述进气槽相连通的进气道连通构成； 所述进气道由进气基道、进气管道和进气法兰依次连接组成； 所述排气通道由开设于所述发动机缸体顶端的排气槽、以及固定安装于发动机缸体顶端且与所述排气槽相连通的排气道连通构成； 所述排气道由排气道基道、排气管道和排气道法兰依次连接组成。 6.如权利要求1所述的差速旋转矩形端面活塞发动机，其特征在于，所述分体轴一与所述连接轴的末端均穿过所述定位板； 所述连接轴的另一端转动安装于所述发动机缸体的外侧壁； 所述定位板由呈三角形分布的三个内六角头螺钉支承于所述发动机缸体的外侧壁。 7.如权利要求1所述的差速旋转矩形端面活塞发动机，其特征在于，所述发动机缸体的外侧壁与所述盖板的中心开设有与所述发动机缸体同轴的安装孔； 所述动力输出轴贯穿所述安装孔，且从所述安装孔穿出。 8.如权利要求1-7中任意一项所述的差速旋转矩形端面活塞发动机，其特征在于，所述矩形端面活塞一和所述矩形端面活塞三上均开设有相同的第一密封槽； 所述矩形端面活塞二和所述矩形端面活塞四上均开设有相同的第二密封槽； 在所述第一密封槽和所述第二密封槽内均安装有密封条，用于防止相邻燃烧室之间发生气体泄漏。 9.如权利要求8所述的差速旋转矩形端面活塞发动机，其特征在于，所述发动机缸体与所述盖板之间采用密封橡胶垫片密封，所述轴肩一与所述盖板之间、以及所述轴肩二与所述发动机缸体之间的端面密封均采用环形边封弹簧密封，用于防止燃烧室内气体向外泄漏。 10.如权利要求1-7中任意一项所述的差速旋转矩形端面活塞发动机，其特征在于，所述轴肩一和所述轴肩二的外周面均设置有两个卡接槽； 所述矩形端面活塞在朝向所述动力输出轴的内端部均设置有卡接块； 所述卡接块卡接于所述卡接槽内，用于实现所述矩形端面活塞与所述分体轴一和所述分体轴二的连接。