转子式内燃机

摘要

一种具有独特概念、耐久性和性能并适用于所有类型车辆或工业设备的转子式发动机型式的内燃机，由转子式发动机的创新技术方案来体现，这种发动机的价值在于提出了独特的概念和基于该特征的功能概念的可靠性，因此使其具有更好的耐久性，这使其具有非凡的竞争力，这样的属性，来源于对基于作为腔室的主要分隔部件的一组分隔部件(17)形成的结构概念的创新，它们的独特之处改进了径向运动，在执行其功能时，主要是分别在进气、压缩、爆炸燃烧/膨胀、以及排气各个阶段，在所有的动态运动中，它们总是相对于完全圆柱的气缸套(6)内腔成恒等于90°的垂直角()，这种前所未有的垂直状态是由于转子部件(13)限定奇特结构概念而实现的，转子呈圆柱形，其通槽(13a)使分隔部件(17)能够自由运动，使该转子(13)由于曲轴形式的主轴部件(8)的凸轮的作用进行轨道运动，并由于组装到发动机(A)的静止部件上的固定行星齿轮(20)和固定到该转子部件(13)的卫星齿轮(13c)的啮合而围绕其自身轴线进行旋转运动，这两种运动的同步组合使在每对分隔件(17)、转子(13)和气缸套(6)的由该对分隔件限定的扇形部分形成的腔室(F)能够在功能循环限定的时刻和位置膨胀和缩小，而产生进气、压缩/爆炸燃烧、膨胀和排气各个阶段。各阶段执行内燃机或称爆炸燃烧式发动机的二冲程或四冲程循环的经典的各个阶段。

权利要求

1.一种适用于所有类型车辆或工业设备的转子式发动机型式的内燃机，发动机(A)由具体由主体(4)限定的壳体形成，所述主体(4)在其上部包括进气喷嘴(Ad)和排气喷嘴(Ex)并在其下部有火花塞(5)，其中所述主体(4)在其前部由通过多个第一固定件(1)固定的前端封板(3)封闭，所述主体(4)在其后部通过多个第二固定件(23)由后端封板(21)封闭，其特征在于，所述主体(4)具有圆柱形内腔(4a)，所述圆柱形内腔(4a)接纳也完全是圆柱形的气缸套部件(6)的组装，所述气缸套(6)接纳圆柱体形式的转子部件(13)，所述转子部件(13)在其前端和后端分别包含有第一轴向密封件组(12)和第二轴向密封件组(14)，对所述转子(13)叠置有互补部件(11)，所述互补部件(11)通过多个第三固定件(10)固定，所述转子(13)具有多边形轮廓的多个通槽(13a)，所述多边形轮廓包括最初的梯形形成部，接着过渡到圆柱形形式，所述圆柱形形式具有分隔件组(17)与所述转子(13)的连接件的枢转滑动引导件(15)，所述通槽(13a)是沿着所述转子(13)的半径方向，所述转子(13)还有作为基准点的颈部(13b)，所述颈部内部接纳有固定于所述颈部的卫星齿轮件(13c)；所述转子(13)的所述通槽(13a)接纳有分隔件组(17)的组件，其由至少两个分隔件(17a、17b、17c)组成，所述分隔件中以交错方式分别装配有环形件(17a’、17b’、

17c’)，每个所述分隔件(17a、17b、17c)接纳有径向密封部件的组件(18)，所述径向密封部件的组件(18)与所述气缸套部件(6)的内壁相切，在所述各分隔件(17a、17b、17c)与所述气缸套(6)之间形成径向密封，每个所述分隔件在侧面还接纳一组轴向密封件(16)，所述轴向密封件(16)形成与所述前端封板(3)和所述后端封板(21)相切，形成所述分隔件(17a、17b、17c)与所述前端封板(3)和所述后端封板(21)之间的轴向密封，每个所述分隔件(17a、17b、17c)通过其相应的枢转滑动引导件(15)连接到所述转子(13)，所述枢转滑动引导件精确地装配在所述转子(13)的所述通槽(13a)端部内的圆柱形内腔内；所述发动机(A)还具有曲轴形式的轴形成的主轴部件(8)，所述主轴部件分别包含第一凸轮(18a)和第二凸轮(18b)，所述转子(13)通过前轴承部件(7)和后轴承部件(9)在所述第一凸轮(18a)和第二凸轮(18b)上组装成能够自由旋转，所述凸轮驱动所述转子(13)作平移运动，所述主轴(8)由分别组装在所述后端封板(21)和所述前端封板(3)的中心部分的固定后轴承(22)和固定前轴承(2)构成并保持稳定，所述转子(13)还作绕其自身轴线的旋转运动，这种旋转运动是因固定于所述转子(13)的卫星齿轮(13c)与固定于构成所述发动机(A)的组件的任一静止部件的静止行星齿轮(20)的啮合而产生。

2.如权利要求1所述的适用于所有类型车辆或工业设备的转子式发动机型式的内燃机”，其特征在于，所述发动机在功能循环的各个阶段中的动态运动过程的特点在于所述转子(13)的绕其自身轴线的旋转运动和其轨道运动之间的同步组合，所述运动的组合使所述转子(13)作绕所述气缸套(6)内径的轨道运动，所述轨道的中心与所述气缸套的中心重合，所述轨道运动是由第一凸轮(8a)和第二凸轮(8b)的轨道转动引起的，所述轨道的中心与所述主轴(8)的中心重合，并还与所述气缸套(6)的中心重合，所述第一凸轮(8a)和所述第二凸轮(8b)通过所述前轴承部件(7)和所述后轴承部件(9)以滑动方式连接到所述转子(13)的芯件，使所述转子(13)能够自由旋转；其中，在最大进气阶段，所述分隔件形成与所述通槽(13a)的两壁之一相切，形成α1；在压缩阶段，所述分隔件处于所述通槽(13a)的两壁之间的中间点，形成角度α2；在爆炸燃烧阶段，所述分隔件形成与所述通槽(13a)的两壁之一相切，形成角度α3；在膨胀阶段，所述分隔件处于所述通槽(13a)的两壁之间的中间点，形成角度α4；以及在排气阶段，所述分隔件形成与所述通槽(13a)的两壁之一相切，形成角度α5，在所述发动机(A)的功能循环的每个阶段，都能确保所述分隔件的端部和所述气缸套(6)的内表面之间保持等于90°的恒定垂直角

3.如权利要求1所述的适用于所有类型车辆或工业设备的转子式发动机型式的内燃机，其特征在于，所述转子(13)的特点是，所述转子(13)能够具有由任何类型的几何形状或结构形式限定的其外部。

4.如权利要求1所述的适用于所有类型车辆或工业设备的转子式发动机型式的内燃机，其特征1在于，所述转子式发动机(A)能够限定“n”个分隔部件，从而限定“n”个可进行爆炸燃烧功能循环的腔室，并能够在所述转子绕其自身轴线旋转360°的完整的一转过程中，与所述转子进行的“n”个轨道运动结合，对“n”个腔室中的每个限定“n”次功能循环，使所述曲轴形式的主轴(8)围绕其自身中心转动“n”转；还使所述发动机(A)能够限定“n”个发动机组彼此并行联接或不联接组装的布置，驱动“n”个彼此联接或不联接的轴。

5.如权利要求1所述的适用于所有类型车辆或工业设备的转子式发动机型式的内燃机，其特征在于，所述转子式发动机(A)允许有与齿轮相关的任何类型的规格。

6.如权利要求1所述的适用于所有类型车辆或工业设备的转子式发动机型式的内燃机，其特征在于，所述转子式发动机(A)应用于任何类型概念的内燃机，

7.如权利要求6所述的适用于所有类型车辆或工业设备的转子式发动机型式的内燃机，其特征在于，所述内燃机为二冲程或四冲程循环的发动机。

8.如权利要求1所述的适用于所有类型车辆或工业设备的转子式发动机型式的内燃机，其特征在于，所述第一固定件、第二固定件和第三固定件为任何类型的螺钉和螺母。

9.如权利要求1所述的适用于所有类型车辆或工业设备的转子式发动机型式的内燃机，其特征在于，所述互补部件(11)包括与前部凸轮(8a)连接的转子盖和轴承座圈。

说明书

转子式内燃机

[0001] 由本文件中的说明书题目和对象以及权利要求书构成的本发明申请涉及内燃机的一种创新的解决方案，主要是涉及技术上被称为“转子式发动机”的内燃机，这种内燃机可应用于车辆或工业设备和需要内燃机的其它应用场合。

[0002] 这种具有独特的概念、耐久性和性能的转子式发动机，由于有革新性的概念和呈现某些突出的特征，诸如各工作腔室之间的极好密封性、高输出下的可靠性、低的机械损失以及罕见的品质，而在性质上不同于任何其它的发动机，发动机具有通过由燃料和助燃物混合物在燃烧室内的进气、压缩、爆炸燃烧/膨胀、以及排气过程构成的循环把化学反应的能量转变成机械能的概念，就发动机所有可能等级的技术规格而言，这种转子式发动机在工业上和经济上都是可以实现的。

[0003] 这种发动机的独特概念和可靠性可从具有罕见耐久性和高输出的转子式发动机得到解释，与传统的并迄今实际上占有垄断地位的活塞式旋转发动机相比，这种转子式发动机有更长的或同等的工作寿命。

[0004] 关于品质方面，这种现在要求保护的前所未有的转子式发动机在连续的爆炸燃烧循环中具有独特的性能、极好的工作腔室之间密封性、低的噪声等级、以及足够的燃料消耗率。在性能优良的范围内，还可认为，有限的燃料消耗率可转换成由发动机的功能循环排出的燃气体积和颗粒物的降低，这符合对需要在生态上和经济上合格的解决方案的现行强制性要求。

[0005] 还是关于品质，我们现在发明的转子式发动机呈现一种与人类环境工程学用途相关的特有的工作状态，因为它表现出很低的噪声和振动等级，可为由这种发动机驱动的设备的使用者，主要是车辆的驾驶员和乘客，提供舒适。

[0006] 现在以这一话题介绍的各特征的总和使这种转子式发动机在存在着多种机动化解决方案的市场上具有很强的竞争力，它的竞争力还由于这样的事实而增强：它的具体化所需的工业成本几乎等同于甚或低于其它转子式发动机，诸如这种概念的发动机中当今最突出的模式是汪科尔(Wankel)式转子式发动机，把汪科尔式转子式发动机作为比较的典范，本发明的转子式发动机当然具有降低的成本。

[0007] 因此，可得结论，本发明的具有独特性能、耐久性和概念的转子式发动机的特征是新颖、创造性、工业和商业上的适用性，达到了专利性的各项要求，主要是1996年5月14日生效的专利法9.279(Lei de Patentes，Marcase Direitos Conexos)第8条的关于发明专利的要求。

背景技术

[0008] 为了证实导言部分阐述的内容，现在来说明发动机、主要是内部燃烧概念的发动机、也称为爆炸燃烧式发动机的技术状态，熟悉本技术领域的人在下文中将能认识到在导言中给出的表明这种前所未有的独特的转子式发动机的那些综合优点的各个限定性方面，包括性能、耐久性、制造经济性、燃料消耗率、可靠性和环境保护等方面。

[0009] 内燃机：在技术上也被称为“爆炸燃烧式发动机”，可解释为具有给工业设备和车辆之类的产品提供机械能和功能性的机器。它们在原理上是基于燃料/助燃物的混合物在一个腔室内的燃烧(爆炸燃烧)，这种燃烧可以是火花点燃的或高温引燃的。

[0010] 内燃机的类型：迄今已知的经济上可靠且高度商业化的发动机中，需求量最大的发动机是车辆用发动机，其中，应突出介绍的是：

[0011] a)二冲程循环发动机：一种具有高转速，因而高功率，甚至具有简单的构造概念的独特发动机。其工作可理解为需用二冲程的循环来完成曲轴的完整一转。

[0012] 这种发动机的一个不利方面是，为了得到高功率，需要高的燃料消耗。发动机在运转过程中排放到大气中的有毒气体和颗粒物的排放率高，这有悖于推行采用生态友好产品的现行要求。

[0013] b)四冲程循环发动机：与二冲程循环发动机相比，这种发动机可在相当低的转速工况下发出高功率，但它的构造概念的特征是有大量的零部件-静止件和运动件。其工作需要曲轴的完整两转来完成一个循环。

[0014] 尽管从燃料消耗率的观点来看是比较经济的，但是这种发动机有高的振动量级、高的机械损失、以及大量的零部件，这意味着较高的制造成本、高的维护费用、以及高的故障概率。

[0015] c)柴油机：这种型式的发动机的工作是基于把大气空气吸入燃烧室，燃烧室内的空气温度由于压缩而升高到600℃以上，在这种情况下，燃料(柴油)被直接喷射到燃烧室内并开始爆炸燃烧过程。

[0016] 与不烧柴油的二冲程循环和四冲程循环的活塞式旋转发动机相反，这种型式的发动机不需要用火花系统来开始爆炸燃烧过程。但是，尽管是广泛地用于大型车辆和货运卡车的发动机，它们也直观地表现出很高的排入大气中的各种气体和颗粒物排放率。它们表现出很强烈的振动，它们需要的构造使它们笨重且噪声高，这主要是它们的高压缩比所致。

[0017] d)转子式发动机：相对于活塞式旋转发动机，这种发动机的特点是构造概念简单，有一个(或几个)在气缸套内作旋转运动的转子。这种发动机整体上非常紧凑且重量轻。但是，其应用于车辆，由于燃料消耗率和污染物排放率，一直面临诸多限制，主要是规章性的限制。

[0018] 还有其它型式的发动机，诸如喷气式发动机、涡轮式(燃气和航空)发动机、以及火箭式发动机。

[0019] 鉴于本文的题目和权利要求书所述的本发明的范围和对象，这里仅讨论转子式发动机。当前的情况是，对把转子式构造和功能概念用于内燃机的这种发动机有几种不同方案，具有许多技术特点，一般地说，几乎所有这些特点都呈现出菲利科斯汪科尔(Felix Wankel)于1940年代发明、制造并取得专利权的转子式发动机的基本概念。我们可以看到，总地就汪科尔式发动机来说，它们存在着相同的各工作腔室分隔件与相应气缸套之间的非恒定垂直性问题，这严重地削弱密封和内部清洁能力，因而它们被认为是高污染且不经济的发动机，这妨碍着这种发动机的大规模生产。

[0020] 鉴于这种情况，本申请人对上述汪科尔式发动机进行了足够详细的研究，用汪科尔式发动机作为分析的范例，针对本发明的转子式发动机的各项目标，进行了结构概念和功能性的分析。

[0021] 汪科尔式发动机：这种转子式发动机的特点是有基于单气缸套的结构概念，气缸套是一个腔室，腔室具有近似8字形的轮廓，一个近似为三角形的转子部件装配在腔室内，一般地说，这个转子部件所起的作用类似于其它常规内燃机中的活塞部件。

[0022] 该转子又组装在转轴上，这个转轴等同于曲轴部件。

[0023] 为了确保有效的功能循环所必要的密封，安装有在三角形转子的每个角顶处形成的不连续的密封构件。

[0024] 汪科尔式发动机的工作原理：这种发动机具有四冲程循环：进气、压缩、爆炸燃烧和排气。为了实现这样的循环，三角形转子相对于曲轴部件的轴线(主轴线)作偏心的旋转运动，在旋转运动过程中，三角形转子的各角顶沿着腔室的内腔或气缸套的壁面运动一个相等的距离。

[0025] 这样，三角形转子的偏心位移使转子的各凸弧形侧面和气缸套内腔的壁面之间的空间变大或变小，当这一空间变大时，将一种理想的混合物注入工作腔室内并在随后的腔室容积减小过程中被压缩，以这种方式形成循环，就是上述的经典的四冲程循环。

[0026] 汪科尔式转子式发动机的优点：在其诸多好的特性中我们着重指出：

[0027] ·工作中的振动能级低，这是由于其构造简单，互相作用的部件少，以及机构中不存在往复运动的部件；

[0028] ·由于零部件数目少，整机结构就很紧凑，安装在设备和/或车辆上时形成一种特有的安装状态，这还可使车辆的重心得以降低，进而有助于增大车辆的空气动力学设计自由度；

[0029] ·具有较高的转速和扭矩；

[0030] ·燃料消耗率类似于同等功率的活塞式旋转发动机；

[0031] ·与活塞式旋转发动机的动力输出曲线相比，动力输出曲线更为平缓。

[0032] 汪科尔式转子式发动机的缺点：在其诸多不好特性中我们着重指出：

[0033] ·由于转子的各角顶和腔室内腔(气缸套)的壁面之间的密封系统不太有效，可靠性受到削弱；

[0034] ·由于它的密封概念以及静止部件(气缸套)和运动部件(三角形转子和密封件)之间的相互作用容易引起颗粒物的形成和累积，所以耐久性受到削弱；

[0035] ·由于工作腔室的内部面积大，热的燃气与缸套(气缸套)的热交换量就大，所以发动机外表特别热；

[0036] ·从其概念的观点来看，由于是一个有限的转子把每个气缸套隔成三个腔室，以及对于每一个发动机技术规格，固定的齿轮和固定在转子上的运动的齿轮之间只有一种唯一可能的关系，所以汪科尔式转子式发动机的构造概念限制了其技术规格的多样性；

[0037] ·难以严格地满足各种工程所需的技术规格；以及

[0038] ·必须以非常严紧的允差(实际测量值)进行各零部件的高精度装配。

[0039] 从上述讨论可见，汪科尔式转子式发动机的技术方案能够实现把热能转变成机械能的根本目的，可用作工业设备或车辆的动力。但是，按照上述，那样的解决方案有诸多不完善的方面，主要是可靠性、耐久性和工作品质需要改进。

发明内容

[0040] 鉴于‘技术背景’那一节中的介绍，本申请人发明了一种前所未有的转子式发动机，其以一种优化的方式应用转子式发动机的功能概念的综合优点，主要是本文中介绍的汪科尔式转子式发动机的优点，但是，本发明的这种发动机的创造性设计可以彻底地消除上述的不利方面。

[0041] 在此，我们列出这种新的转子式发动机的独特的和创新的方面：

[0042] a)等同的和/或提高的发动机总体性能；

[0043] b)由于其部件(运动零部件或静止零部件)的磨损有限，各工作腔室之间的极好密封可大大降低损失，以及极好的气缸内部清洁能力，所以耐久性大大提高；

[0044] c)分别由于以上a)项和b)项，我们发现预防性和校正性维护的成本和频度都可降低；

[0045] d)燃料消耗率低，这里应考虑所有等级的燃料，诸如石油基的燃料或生物燃料，主要是醇类(以甘蔗、玉米之类为原料)；

[0046] e)排放到大气中的污染性气体和颗粒物最少，这是一个生态友好的解决方案；

[0047] f)从商业的观点来看，新的转子式发动机上达到理想化的结构概念使发动机的技术规格有更大的灵活性，根据发动机的应用，这种发动机可满足任何类型的工程所需的技术规格；

[0048] g)与已经商业化的转子式发动机相比，生产成本相当或较低，因为这种发动机的零部件的制造，可采用同样的材料、机床和工具；以及

[0049] h)按照以上各项，与性能、耐久性、可靠性、燃料经济性和低工业成本有关的独特解决方案的结合可使这种新的转子式发动机具有很强的竞争力，同时具有很高的最终用户满意度。

[0050] 可以看到，这种新的转子式发动机所具有的一系列优点是很实在的，并且为了使它的结构概念成为可能，它具有已有技术的转子式发动机的技术方案中从未考虑过的技术方面，就是本文件中将展现的那些方面。

[0051] 研发的范例：本申请人的这个发明是基于对现有转子式发动机上的概念的观察，并且本申请人验证了产生各工作腔室之间的不良密封系统的原因，结论是，由于它们的错误概念，所用的形式使分隔各工作腔室的密封件不能理想地工作，削弱了发动机的静止部件和运动部件之间的接触点的密封。

[0052] 密封系统不良的原因：从监测转子部件在工作腔室内的偏心运动循环，本申请人得出结论，以汪科尔式转子式发动机为比较范例，气缸套内腔的8字形轮廓没有考虑不连续的条状密封构件和气缸套的内壁表面之间在整个轮廓线上各处的恒定垂直关系，在转子作偏心运动时，垂直性只出现在内壁表面的几个不连续的点处。

[0053] 从上述状态可以断言，在汪科尔式转子式发动机的功能循环过程中，以及在几种其它方案中，由于已知的密封构件的设计和功能特性限制着其有效性，在多个时刻，不连续的条状密封构件和气缸套的内腔壁之间的密封是无效的。例如，就汪科尔式转子式发动机而言，该密封构件在不连续的密封构件和气缸套的内腔壁之间的垂直性呈现四种不同的状态(这些状态图示于附图中并将在本发明的‘详细说明’那一节中予以详细讨论)。我们还可看到，在循环的整个顺序中，转子角顶处的不连续密封件和内腔(腔室)之间的接触是斜的并形成几种接触角度。这种情况严重地削弱各工作腔室之间的密封的有效性。

[0054] 因此，密封系统的这种有限的有效性损害了各内部腔室在经典的进气、压缩、爆炸燃烧、排气这样的循环过程中的性能，由此而产生的几个其它功能性问题是：耐久性、效率和可靠性低，以及燃料消耗率和污染物排放量高。

[0055] 创新的研究成果的应用：在得出了那样的结论之后，本申请人明确了应把新的转子式发动机的结构概念建立在达到静止部件(衬在发动机气缸壳体内腔里的气缸套)和运动部件(各工作腔室的分隔件)之间的有效密封系统的基础上，要在整个功能循环过程中在气缸套和每个带有密封构件的工作腔室分隔部件的端头之间的接触区域有一种独特的垂直状态。

[0056] 理想化的结构概念：转子式发动机的结构概念具有一种创新的特征，为了达到工作腔室分隔部件的端头和其端部密封构件与衬在发动机气缸体内腔里的气缸套的内壁之间的垂直状态，该内腔/气缸套必须是几何上圆柱形的。

[0057] 此外，装配在诸如曲轴的主轴的凸轮上的转子部件可以是任何几何形状的，诸如圆柱形的、椭圆形的或者甚至是多边形的，也可以考虑是某种特殊结构形式的。

[0058] 为此，这种独特的转子具有供分隔部件穿过的通槽，并具有基部来安装滑动引导件以用作分隔件的运动连接，分隔件的数目可根据具体应用该发动机的工程技术规格而定。

[0059] 再来说分隔部件，它们有长方形的轮廓，诸如根部有诸如环的支承件的杆柄，它们的长方形本体装配在转子部件的本体上做出的长方形通槽(枢转引导件)里，其内端的支承件形成能够组装在曲轴形式的主轴本体的中段上。分隔件的支承件的中心与圆柱形内腔(气缸套)的中心和曲轴形式的主轴的中心重合，使各分隔件能够自由转动，同时保持在转子/分隔件组的整个循环运动中它们的杆柄处于恒定地垂直于圆柱形内腔(气缸套)的状态。

[0060] 采用所揭示的该结构概念，从功能的观点来看，各分隔件相对于腔室的内腔作偏心转动，这可保证自由端在转子/分隔件组进行进气、压缩、爆炸燃烧/膨胀、以及流出/排气各个阶段时在其360°的一转中总是处于与内腔的圆柱形内壁的完整轮廓法向相切的状态。

[0061] 再来看可达到的功能，我们使独特的转子的中心围绕气缸套的中心作轨道运动，即作平移运动(公转轨道的中心与气缸套的中心重合，也与曲轴形式的主轴的主要中心重合)。此外，转子部件还绕其自身轴线转动。其转动中心与曲轴形式的主轴上的凸轮中心重合。转子的平移(轨道)运动由主轴上的凸轮来驱动并且该转动运动是由于固定于转子并形成在转子上的卫星齿轮与固定于静止部件(前端封板或后端封板)或该组中的其它静止部件的静止行星齿轮的啮合。

[0062] 本文所揭示的前所未有的结构概念中，独特的转子的平移运动和转动运动的同步组合使转子每转90°顺序地偏离和靠近内腔(气缸套)的圆柱形表面，而使各腔室的容积相应且依次地变大和变小，这样的轮流是由于固定于该组的任一静止零件的行星齿轮控制着固定于独特的转子的卫星齿轮。

[0063] 在这一前所未有的结构概念中，我们可以看到，独特的转子绕其自身轴线每转90°，曲轴形式的主轴被迫绕其自身轴线转270°角，于是推导出，独特转子转360°的一转，主轴就绕其自身轴线转1,080°角，就是3个整圈。

[0064] 在这种前所未有的结构概念中，我们还可看到，三个腔室依次地限定内燃机的四个经典阶段，就是：当转子从气缸套偏离时，对应于该位置的腔室容积就变大，如果我们盘面想象成钟盘，则转子的逆时针运动在180°处或称在9点钟处进行进气阶段。在这一阶段之后，转子的逆时针转动在270°处或称在6点钟处进行压缩阶段；按此顺序，转子的逆时针转动到360°处或称在3点钟处进行膨胀阶段(产生动力阶段)；继续按此顺序，转子的逆时针转动到90°处或称在12点钟处进行排气(流出)阶段并对该腔室重新开始进气阶段，在转子绕其自身轴线转一整转过程中，三个工作腔室顺次进行相同的过程，它们在相同的所述角度位置将会进行四个经典阶段，在同一个转子作三圈轨道运动时，使曲轴形式的主轴绕其自身的中心转完整的三圈。对每组这样多运动，发动机进行一个完整循环，有三次爆炸燃烧，每个腔室里一次。

[0065] 重要的是需要指出，这样的循环仅是相对于我们这里揭示并采用的结构概念而言，例如，仅对应于行星齿轮与卫星齿轮的齿数为1∶1.5的关系和三个工作腔室，但不限于这一比例关系和/或这一腔室数目，因为这种前所未有的发动机的概念允许行星齿轮与卫星齿轮之间有“n”种关系，同时变化成“n”个数量的腔室，而在转子的每个360°的完整一转内可进行“n”次完整的爆炸燃烧循环。

[0066] 与常规的转子式发动机中所用的原理相比，这种前所未有的结构概念及其功能有潜在的价值，因为它能够限定“n”个分隔部件来限定进行进气、压缩、爆炸燃烧/膨胀和排气循环的“n”个腔室，在转子的每个完整的一转中实现“n”次四个完整阶段的循环(汪科尔式转子式发动机仅限定3个工作腔室，其结构概念不允许该数量有变化)。这种前所未有的结构概念还允许进行发动机的并联组装，限定具有几个发动机组的布置，驱动曲轴形式的主轴。

[0067] 本申请人还要指出，这里揭示的结构和功能概念以及权利要求书的对象可应用于所有型式的发动机(二冲程循环的或四冲程循环的)。

附图说明

[0068] 为了充实这一说明书，以及为了能够更好地理解本发明的特征，这里给出一组示例性的而非限制性的附图，以展现本发明的转子式发动机的一个实施例的创造性设计，某些附图表示出汪科尔式转子式发动机的结构概念和功能，用以指出它的不完善之处，并揭示本发明的转子式发动机的实施例的结构概念，各附图中：

[0069] 图1是汪科尔式转子式发动机的一个示意图，表示出主要运动部件和静止部件或称气缸套的内腔之间的相互关系；

[0070] 图2是安装在汪科尔式转子式发动机的转子角顶处的不连续密封构件和气缸套内表面之间的接触点简化放大示意图，示出这些部件之间的非垂直状态；

[0071] 图3是汪科尔式转子式发动机进行的包括进气、压缩、爆炸燃烧/膨胀和排气各阶段的循环示意图，表示出在转子的一个完整循环过程中在密封构件和8字形气缸套表面之间形成的可变倾斜接触角，这种可变倾斜接触角对各腔室之间密封有效性有重要影响；

[0072] 图4是示出一种实施例的封闭转子式发动机的立体图，突出了它的优越的紧凑的圆柱形轮廓；

[0073] 图5是示出一种实施例的新的转子式发动机的内部结构概念的立体图；

[0074] 图6是示出一种实施例的新的转子式发动机的立体图，拆掉了后端封板，拆掉了气缸体和气缸套，露出了发动机的运动部件和行星齿轮，这些部件构成本发明的转子式发动机的机构；

[0075] 图6.1是一个简化放大立体图，示出固定于新的转子式发动机的诸如后端封板或前端封板任一静止部件的行星齿轮与固定于转子部件的卫星齿轮之间的啮合；

[0076] 图7是示出一种实施例的新的转子式发动机的拆掉了后端封板之后的前视图，露出构成本发明的转子式发动机的机构的运动部件；

[0077] 图8是在一种实施例的新的转子式发动机安装在各分隔件的端部的密封构件和气缸套内腔的圆柱形表面之间的接触点的简化放大示意图，表示出在转子完成整个功能循环过程中这些部件之间的有效垂直性的从未有过的状态；

[0078] 图9是一种实施例的新的转子式发动机的前视分解立体图，表示出构成本发明的转子式发动机的机构的全部静止部件和运动部件；

[0079] 图10是后视分解立体图图，表示出一种实施例中的转子部件及其轴向的封盖部件/轴承座圈及其紧固件，还表示出固定于转子的第一平面卫星齿轮；

[0080] 图11是前视分解立体图图，表示出一种实施例中的转子部件及其轴向的封盖部件/轴承座圈及其紧固件；

[0081] 图12是一种实施例中的新的转子式发动机的各腔室的分隔件的立体图；

[0082] 图13是一个分解立体图，表示出一种实施例中的新的转子式发动机的各腔室的分隔件及其可枢转的滑动引导件；

[0083] 图14是由本发明的新的转子式发动机的实施例的三个工作腔室之一进行的功能循环的示意图，处于吸气的最后阶段；

[0084] 图14.1是在本发明的转子式发动机的初始运动阶段中分隔件相对于转子部件本体上的通槽的轴向壁的位置的放大示意图，还突出表示出分隔件相对于气缸体的圆柱形内腔(气缸套)的法向位置；

[0085] 图15是由本发明的新的转子式发动机的一个实施例进行的功能循环的示意图，处于压缩的中间阶段；

[0086] 图15.1是在本发明的转子式发动机的运动过程的压缩阶段中分隔件相对于转子部件本体上的通槽的轴向壁的位置的放大示意图，还突出表示出分隔件相对于气缸体的内腔(气缸套)表面的法向位置；

[0087] 图16是由本发明的新的转子式发动机的一种实施例的三个腔室之一进行的功能循环的示意图，处于最大压缩和爆炸燃烧阶段；

[0088] 图16.1是在本发明的转子式发动机的运动过程的爆炸燃烧阶段中参考分隔件相对于转子部件本体上的通槽的轴向壁的位置的放大示意图，还突出表示出分隔件相对于气缸体的内腔(气缸套)的法向位置；

[0089] 图17是由本发明的新的转子式发动机的一种实施例的三个腔室之一进行的功能循环的示意图，处于膨胀的中间阶段；

[0090] 图17.1是在本发明的转子式发动机的运动过程的膨胀的中间阶段中参考分隔件相对于转子部件本体上的通槽的轴向壁的位置的放大示意图，还突出表示出分隔件相对于气缸体的内腔(气缸套)的法向位置；

[0091] 图18是由本发明的新的转子式发动机的一种实现方式的三个腔室之一进行的功能循环的示意图，处于最大膨胀和初始排气阶段，这时对应的工作腔室的开始排气；

[0092] 图18.1是在本发明的转子式发动机的运动过程中，在对应的工作腔室的排气阶段中参考分隔件相对于转子部件本体上的通槽的轴向壁的位置的放大示意图，还突出表示出分隔件相对于气缸体的内腔(气缸套)的法向位置；

[0093] 图19是由本发明的新的转子式发动机的一种实施例的三个腔室之一进行的功能循环的示意图，处于排气的最后阶段，这时对应的工作腔室即将开始进气。

[0094] 图19.1是在本发明的转子式发动机的运动过程中，在对应的工作腔室的排气阶段中参考分隔件相对于转子部件本体上的通槽的轴向侧的位置的放大示意图，还突出表示出分隔件相对于气缸体的内腔(气缸套)的法向位置。

具体实施方式

[0095] 应当结合附图来阅读和揭示以下详细说明，这些附图仅仅是示例性的，代表本发明的新的转子式发动机的某些实施例，不限制本发明的范围，本发明的范围仅由权利要求书限定。

[0096] 按照这一发明专利申请书的各附图，本申请人认为，为了更好地理解本发明的创新，有必要给出汪科尔式转子式发动机的构造，所以将其表示于图1、2和3，其中图1具体给出了它的经典的结构概念，汪科尔发动机W包括唯一的具有大致8字形内腔W1的气缸套W1，气缸体上有空气和燃料混合物进口W2和燃气出口W6，还有火花塞W5。在其内部配装有三角形的转子W3，转子有一个内孔W3，主要是有齿的内孔(齿未示出)，其啮合于曲轴形式的转轴W4上的静止齿部分W4(齿未示出)。此外，在三角形转子W3的每个角顶处装有密封构件W7。

[0097] 这种汪科尔式转子式发动机W的结构概念不完善之处是，三角形转子W3在相对于转轴W4作偏心转动时，密封构件W7与内腔或缸套W1的壁相切，形成在整个循环中实际上不总是直角的角度 这个角度是斜角并从正变到负(见图3，其中表示出密封构件W7的各个位置)，由于密封构件W7总是与气缸套内腔W1的轮廓相切，密封构件W7的设计不足以起到刮扫腔内腔的作用，也不能有效地达到各腔室之间的必要密封，而这种密封是这种发动机达到有效性、耐久性和可靠性的基础。

[0098] 在适当地介绍了汪科尔式转子式发动机W的结构概念和功能概念之后，本申请人现在开始详细说明由图4、5、6、7和8表示的前所未有的转子式内燃机，其应用本文件公开并要求保护的前所未有的概念、结构和功能。

[0099] 首先，来看图4表示的这种发动机的独特形状，在一个优选实施例中这种转子式发动机A，有圆柱体形状的立体外形，这个形状来源于气缸套部件6所定义的完全圆柱形状，这将在下文中详述。

[0100] 这种外形又是把前端封板3装配到主体4上的结果，前端封板3具有为主体4提供前端封闭的功能，具有该功能的前端封板为具有功能特性的静止部件和运动部件提供壳体，因而形成转子式发动机A的前所未有的机构。此外，该主体4还在其前部内接纳后端封板21的组装，该后端封板具有为该主体4提供后端封闭的功能。

[0101] 主体4具有这样的结构概念，在其上部限定有：进气口Ad和排气口Ex，它们的作用分别是让燃料和助燃物的混合物进入和让燃气排出。在该主体4的下部又限定有一对火花塞5，它们的作用是在发动机A的功能循环的爆炸燃烧阶段期间发出火花以点燃混合物。最后，主体4有一个圆柱形的内腔4a，供转子部件13和其它运动部件诸如分隔件、枢转引导件、各腔室之间的密封构件、轴向密封件、等等装配于其内。

[0102] 通过诸如六角头螺栓的多个固定件1进行主体4和前端封板3的连结。类似地，通过诸如六角头螺栓的多个固定件23进行主体4与后端封板21的连结。

[0103] 从图5可看到，主轴8的后端穿过后端封板21，该通道由固定的后端轴承部件22构成。类似地，主轴8的前端穿过前端封板3，该通道也由固定的前端轴承部件2构成。

[0104] 主轴部件8是曲轴形式的部件，由轴和一对凸轮18a和18b构成，装配在转子式发动机A内的转子部件13通过前轴承部件7和后轴承部件9稳定地安装在主轴部件上，其中，转子13通过所述轴承7和9联接成可相对于凸轮8a和8b自由转动。

[0105] 转子部件13又具有独特的结构概念，如图10和11详细示出的，基于圆柱体的形状。它的结构概念有多边形轮廓的至少三个横向通槽，使各分隔件穿过所述转子。

[0106] 在外部部分，该梯形轮廓过渡到横向圆柱形，其中可滑动和枢转地精密装配有一对枢转引导件，枢转引导件诸如分隔件的直线滑动支承件的圆柱体的各部分，这使得转子/分隔件/分隔件的枢转滑动引导件套件能够成为一个可理想工作的机械组件。所述这个套件，即转子/分隔件/分隔件的枢转滑动引导件精确地配合在气缸套部件6的内部。转子部件13在前部还限定有诸如盖的前挡板11，其用作转子13的前轴承7组件的轴承座圈。各分隔件径向地布置在它们之间。转子部件13有作为基准点的颈部13b，该颈部内接纳固定在颈部13b的行星齿轮部件13c，它的作用是保证转子部件13能够绕其自身轴线转动，该轴线与主轴8的凸轮8a和8b的中心重合。转子部件13绕其自身轴线的转动和它的轨道运动(平移)由行星齿轮13c与固定的卫星齿轮20的啮合以及由于凸轮8a和8b的平移运动给组合起来并保证同步，其中转子的穿过轴承7和9的中心是一致的，这种一致使两种部件，转子13和凸轮8a和8b形成组合的轨道，这个轨道的中心与主轴8的中心重合。

[0107] 转子13的前端部分还接纳有轴向密封件的组件12，主要是转子13的前部轴向密封件，除此之外，转子13的前端还接纳有通过多个固定件10固定的叠置互补部件11，主要是转子和轴承座圈的盖型互补件。在转子13的后端，类似地，接纳有第二轴向密封件的组件14，主要是转子13的后轴向密封件。

[0108] 此外，转子13的每个通槽13a的多边形轮廓由起始的梯形形成形式限定，通槽的作用是各接纳对应的分隔件17，在通槽的端部，各梯形轮廓过渡到圆柱形形式，各分隔件组17的枢转滑动引导件15容纳在每个通槽13a的过渡区域内，使所述分隔件组17中的各分隔件17a、17b和17c都能跟随转子13的所有运动而不会发生干涉。

[0109] 在所揭示的实施例中，分隔件组17包括平行布置的三个分隔件17a、17b和17c，它们分别组装有环形件17a’、17b’和17c’。该分隔件组17组装在主轴8本体的中段上，该中段又相应地由凸轮8a和8b限定。在每个分隔部件17的端头又设有径向密封件18，其作用是优化分隔件组17中的各部件端部和其径向密封件18相对于气缸套部件6的内壁的运动过程中各腔室之间的密封。或者，申请人还可对分隔件组17的每个部件提供轴向形式设置的一对轴向密封件16的组件。

[0110] 在分隔件组17的每个部件的外部，组装有将分隔件组17与转子13联接的枢转引导件15构成的一组。这些枢转引导件15确保分隔件组17在转子13的各通槽13a内的动态稳定性。在与转子13关联的每一对连续分隔件17形成腔室时，该腔室还由在发动机A的功能循环过程中由该对连续分隔件之间每一对相继分隔件之间的转子13的扇形部分、以及气缸套6的也由该对相继分隔件限定的扇形部分形成，如图7所示，在发动机A进行内燃机的经典的各个阶段时，所述枢转引导件15还确保各分隔件17在转子13的整个循环期间相对于转子部件13的正确位置。

[0111] 应用功能运动学：转子式发动机A的运动包括下列功能阶段：

[0112] 第一阶段：最大进气；

[0113] 第二阶段：压缩；

[0114] 第三阶段：爆炸燃烧；

[0115] 第四阶段：膨胀；

[0116] 第五阶段：排气；

[0117] 第六阶段：结束且进气阶段开始；

[0118] 可从发动机主轴8的动作开始来描述本发明的转子式发动机的运动，主轴8是一个曲轴形式的部件，它通过固定的行星齿轮20在固定于转子的卫星齿轮13c上的作用使转子部件13绕气缸套6的内径作轨道运动，同时使转子13绕其自身中心转动，而转子的中心在转子式发动机A的功能循环的所有阶段都与主轴8上的凸轮8a和8b的中心重合。这些运动的同步和组合使形成在转子13、分隔件组17和气缸套6之间的各腔室依次地经历上述各运动阶段，这些阶段构成内燃机的经典的功能循环(两冲程循环和四冲程循环)。

[0119] 为了更好地理解新的转子式发动机A的功能循环，将这种循环分别表示于图14、15、16、17和18，下面说明循环的各个阶段。

[0120] 第1最大进气的初始阶段：在这一阶段，使燃料和助燃物的混合物通过进气喷嘴Ad进入形成在各部件：转子13、气缸套6和两个相继的分隔件17之间的腔室F1。当转子13偏离气缸套6的圆柱形内表面时，这个腔室F1的容积变大，这时混合物被充入这个容积，如图14所示。

[0121] 本发明的创新在于分隔件17相对于气缸套6的内表面的位置，在参考分隔件在气缸套6内的360°旋转过程中形成等于90°的恒定垂直角 还可以看到，为了保持这种垂直状态，把参考分隔件17通过其在主轴8的中段上装配成可绕主轴8自由转动，其旋转中心与主轴8的中心重合，而主轴8的中心也与气缸套6的中心重合。可以看出，参考分隔件17必须在通槽13a内沿着轴向移动，在这一初始阶段，它形成与该通槽的两个壁之一相切，在参考分隔件17和通槽13a的不相切的另一个壁之间形成角度α1，如图14.1的放大视图所示。从该图可看到，在转子13的平移和转动运动运动过程中，分隔件17随转子13一起运动并保持处于恒定的相对于气缸套6内壁的等于90°的恒定法向 参考分隔件17相对于转子13的各个位置由枢转部件15的滑动和摆动来保证。

[0122] 第2)压缩阶段：在这一阶段，在进气喷嘴Ad内进入的燃料和助燃物混合物由于转子13的由两个相继分隔件17构成的圆柱形外表面的靠近气缸套6的圆柱形内表面而被逐渐压缩，直至压缩到腔室F2的形成的极限点，容积相对于最大进气阶段的容积F1减小，这时仍突显出本发明的创新方面，即参考分隔件17和气缸套6的内表面之间保持等于90°的直角 如图15所示。我们还可以看到，在转子13的平移和转动运动过程中，参考分隔件17随转子13一起运动并保持处于相对于气缸套6内壁的等于90°的恒定法向位置 参考分隔件17相对于转子13的各个位置由枢转部件15的滑动/摆动连接来保证。

[0123] 还可以看出，为了顺畅地跟随转子13在气缸套6内的运动，参考分隔件17必须在转子13上的通槽13a内轴向移位，在压缩阶段，分隔件17实际上是处在通槽13a的两个壁之间的中间点，在参考分隔件17与通槽13a的两壁之间形成角度α2，如图15.1的放大视图所示。

[0124] 第3)爆炸燃烧阶段：在这一阶段，燃料和助燃物的混合物被逐渐压缩到叉形腔室F3形成的极限，这时的腔室容积被降低到极小，由于火花塞5产生的火花或自燃，混合物发生爆炸性燃烧，这里我们再次强调本发明的创新方面，此时参考分隔件17和气缸套6的内表面之间保持等于90°的直角 如图16所示。我们还可以验证，在转子13当平移和转动运动过程中，参考分隔件17随转子13一起运动并保持处于相对于气缸套6内壁等于90°当恒定法向位置 参考分隔件17相对于转子13的各个位置由枢转部件15的滑动/摆动连接来保证。

[0125] 还可以验证，为了顺畅地跟随转子13在气缸套6内的运动，参考分隔件17必须在转子13上的通槽13a内轴向移位，在该特定的爆炸燃烧阶段，分隔件17与通槽的两壁之一相切，该分隔件与通槽13a的不相切的相对壁之间形成角度α3，如图16.1的放大视图所示。

[0126] 第4)膨胀阶段：在这一阶段，由于燃料和助燃物混合物的先前爆炸燃烧作用以及由于转子13和分隔件组17的连续运动，分隔件组和气缸套6之间形成膨胀室F4，在该阶段，转子13承受爆炸燃烧产生的高压燃气的推动力，被迫移位，而把燃气的推动力传递给主轴8的凸轮8a和8b，强迫主轴8绕其自身中心旋转，形成发动机循环的转矩。在该循环中，由于形成所述腔室的转子13和分隔件组的运动，腔室的容积从极度压缩变化到极度膨胀。我们必须再次强调本发明的创新方面，这时，所述分隔件17和气缸套6的内表面之间保持等于90°的垂直角 如图17所示，该图表示出膨胀阶段期间的腔室F4。

[0127] 还可以验证，为了能顺畅地跟随转子13在气缸套6内的运动，所述分隔件17必须在转子13上的通槽13a内轴向移位，在该特定的膨胀阶段，分隔件17是处在通槽两壁之间的中间点，参考分隔件17和通槽13a的两壁之间形成角度α4，如图17.1的放大视图所示。我们主要可以看出，在转子13的平移和转动运动过程中，分隔件17随转子13一起运动并保持处于恒定的相对于气缸套6内壁的等于90°的恒定法向位置 参考分隔件17相对于转子13的各个位置由枢转部件15的滑动/摆动连接来保证。

[0128] 第5)排气阶段：在这一阶段，处于膨胀阶段结束时的燃气开始被从处于如图18所示的最大膨胀极限程度的腔室F5的形成的极限点通过排气口Ex排出，这里我们还要强调本发明的创新方面，这时参考分隔件17和气缸套6的内表面之间保持直角( 如图18.1的放大视图所示。

[0129] 还可以验证，为了能顺畅地跟随转子13在气缸套6内的运动，参考分隔件17必须在通槽13a内轴向移位，在这个膨胀阶段，分隔件17形成与通槽13a的两壁之一相切，该分隔件与通槽13a的不相切的相对壁之间形成角度α5，如图18.1的放大视图所示。我们主要可以验证，在转子13的平移和转动运动过程中，参考分隔件17随着转子13一起运动并且保持处于相对于气缸套6内壁的等于90°的恒定法向位置 参考分隔件17相对于转子13的各个位置由枢转部件15的滑动/摆动连接来保证。

[0130] 第6)排气阶段结束和下一个循环的开始阶段：在这一阶段，分隔件组17中的两个相继的分隔件随着转子13的运动转动到腔室容积再被极度压缩的叉形腔室F6的极限点，如图19所示，这时燃烧过点混合物产生的燃气已被通过排气口Ex完全排出，结束了所述腔室进行的循环，开始对所述腔室实现下一个循环。我们必须再一次强调本发明的创新方面，这时参考分隔件17和气缸套6的内表面之间保持等于90°的垂直角度 如图19.1所示。我们还可看出，在转子13的平移和转动运动过程中，参考分隔件17相对于转子13的各个位置由枢转部件15的滑动/摆动连接来保证。

[0131] 本申请人还想强调，作为本发明的创新的一部分，由参考分隔件17相对于转子13的通槽13a的内壁的角度运动α所描述的运动过程是由主轴8所作的运动和转子13的转动引起的，主轴8是一个曲轴形式的部件，它使凸轮作轨道运动，轨道的中心与主轴8的中心重合，迫使并因此驱动转子13跟随这一轨道运动，转子13的运动通过固定的行星齿轮部件20和固定于转子13的卫星齿轮13c的啮合驱动和产生。本申请人还要强调，在转子13完成360°的循环过程中，在其整个运动过程中，各分隔部件17跟随转子13的平移和转动，有效地保持分隔件组17的每个分隔件在转子的360°循环中总是垂直于气缸套6的圆柱形内表面径向相切，即 这种跟随之所以成为可能是由于转子13和分隔件组17之间装有形成的滑动/枢转引导连接15，这些连接使这些部件，即转子13、分隔件组17之间有足够自由的运动。

[0132] 本申请人还要强调，必须把各附图14、14.1、15、15.1、16、16.1、17、17.1、18和18.1表示出的参考分隔件17理解为是所有分隔件17a、17b和17c以更好的理解该部分文件，分隔件组17a、17b和17c同时并行地作圆周运动，它们的旋转中心与圆柱形气缸套6的中心重合，保证它们的端头恒定地保持相对于气缸套6的内表面的垂直角 它们还相对于通槽13a的壁作α1、α2、α3、α4和α5的角度运动，保证转子13和分隔件组
17部件之间的足够自由的相对运动。

[0133] 本文所述的转子式发动机A的实施例仅仅是作为实例。可以对该基本概念进行改变、改型和变更，而做出各种特定的形式，主要是，各工作腔室的分隔件组可以由两、三、四、五、六或更多个参考分隔部件17构成时，转子部件13可以有各种几何形状或结构形式，熟悉本领域的技术人员可以不偏离本发明的范围内做出这些结构变型，它们都属于权利要求书的限定范围之内。

[0134] 现在申请专利权并以所提出的实施例给出的示例性实施例说明的转子式发动机A的前所未有的概念还允许做出多种布置，这些布置限定与多个分隔件17相关的多个腔室，具有一个或多个转子13，在行星齿轮13c和卫星齿轮20之间由一种或多种相互关系，对转子或平行联接或不联接多个转子13的完整一转限定一个或多个两冲程或四冲程发动机循环，驱动相互直接联接或不联接的一个或多个主轴8。

[0135] 从所有描述和图示可以看到，现在要求保护的“具有独特概念、耐久性和性能并适用于所有类型车辆或工业设备的转子式发动机型式的内燃机”符合工业知识产权法的关于发明专利的规定，所以应该获得相应的权利。