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旋轉式內燃機.pdf

摘要
申請專利號:

CN201480023813.0

申請日:

2014.02.26

公開號:

CN105164374A

公開日:

2015.12.16

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F01C 1/356申請日:20140226|||公開
IPC分類號: F01C1/356; F01C21/08; F01C21/18; F02B55/02; F02B55/14 主分類號: F01C1/356
申請人: 蘭迪·科赫
發明人: 蘭迪·科赫
地址: 美國密歇根州
優先權: 13/832,876 2013.03.15 US
專利代理機構: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙)11446 代理人: 冷文燕; 武玉琴
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201480023813.0

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.10.30|||2016.04.06|||2015.12.16

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種旋轉式內燃機,其包括:弧形壓縮室;弧形膨脹室;輸出軸;活塞,所述活塞連接到輸出軸上,用于在所述弧形壓縮室和弧形膨脹室中穿行。所述活塞具有:前端;后端;進給閥,其位于所述活塞前端,用于從所述弧形壓縮室接收可壓縮流體;排出閥,其位于活塞后端,用于將燃燒氣體排入所述弧形膨脹室。

權利要求書

權利要求書
1.  一種旋轉式內燃機,其包括:
弧形壓縮室;
弧形膨脹室;
輸出軸;和
活塞,所述活塞連接到所述輸出軸上并在所述弧形壓縮室和所述弧形膨脹室中運動;所述活塞具有:前端;后端;進給閥,其位于所述活塞前端,從所述弧形壓縮室接收可壓縮流體;排出閥,其位于活塞后端,用于將燃燒氣體排入所述弧形膨脹室。

2.  根據權利要求1所述的旋轉式內燃機,其中,當所述活塞位于所述弧形壓縮室內時,所述弧形壓縮室與所述弧形膨脹室被密封隔絕,并且當所述活塞位于所述弧形膨脹室內時,所述弧形膨脹室與所述弧形壓縮室被密封隔絕。

3.  根據權利要求1所述的旋轉式內燃機,其進一步包括:
第一壓縮室閥,位于所述弧形壓縮室第一端,其中所述第一壓縮室閥能從關閉位置移動到打開位置,以允許所述活塞進入所述弧形壓縮室;和
第二壓縮室閥,位于所述弧形壓縮室第二端,其中所述第二壓縮室閥能從關閉位置移動到打開位置,以允許所述活塞退出所述弧形壓縮室。

4.  根據權利要求3所述的旋轉式內燃機,其中,當所述活塞進入所述弧形壓縮室時,可壓縮流體位于所述弧形壓縮室內,且所述可壓縮流體在所述第二壓縮室閥和所述活塞之間被壓縮,并當所述活塞穿過所述弧形壓縮室且朝所述第二壓縮室閥運動時被壓入所述活塞。

5.  根據權利要求4所述的旋轉式內燃機,其進一步包括:
進入口,與所述弧形壓縮室連通,用于提供所述可壓縮流體至所述弧形壓縮室,其中所述進入口的位置與所述弧形壓縮室的第一端相鄰。

6.  根據權利要求5所述的旋轉式內燃機,其中,當所述活塞在所述弧形壓縮室穿行時,附加量的可壓縮流體從所述活塞后端后面的所述進入口被引入至所述弧形壓縮室。

7.  根據權利要求1所述的旋轉式內燃機,其中,當所述活塞穿過所述弧形壓 縮室時,所述活塞的進給閥位于打開位置。

8.  根據權利要求1所述的旋轉式內燃機,其進一步包括:
第一膨脹室閥,位于所述弧形膨脹室的第一端,其中所述第一膨脹室閥能從關閉位置到打開位置移動,以允許所述活塞進入所述弧形膨脹室;和
第二膨脹室閥,位于所述弧形膨脹室的第二端,其中所述第二膨脹室閥能從關閉位置到打開位置移動,以允許所述活塞退出所述弧形膨脹室。

9.  根據權利要求8所述的旋轉式內燃機,其中,當所述活塞進入所述弧形膨脹室時,所述可壓縮流體位于所述活塞內。

10.  根據權利要求9所述的旋轉式內燃機,其中,所述可壓縮流體是包括燃料和氧化劑的可燃混合物,并且當所述活塞穿過所述弧形膨脹室時,所述可燃混合物在活塞內燃燒以產生燃燒氣體。

11.  根據權利要求9所述的旋轉式內燃機,其中,所述可壓縮流體是氧化劑,所述氧化劑在所述活塞內與燃料混合成可燃混合物,并且當所述活塞穿過所述弧形膨脹室時,所述可燃混合物在活塞內燃燒以產生燃燒氣體。

12.  根據權利要求1所述的旋轉式內燃機,其進一步包括:
排出口,與所述弧形膨脹室連通,用于接收燃燒氣體,其中所述排出口的位置與所述弧形膨脹室的第二端相鄰。

13.  根據權利要求12所述的旋轉式內燃機,其中,附加量的燃燒氣體存在于所述弧形膨脹室中,當所述活塞穿過所述弧形膨脹室時,其被強壓出所述弧形膨脹室并進入所述活塞前端前面的排出口。

14.  根據權利要求1所述的旋轉式內燃機,其中,當所述活塞穿過所述弧形膨脹室時,所述活塞的進給閥在關閉位置,所述活塞的排出閥在打開位置。

15.  一種旋轉式內燃機,其包括:
弧形壓縮室;
弧形膨脹室;
輸出軸;和
活塞,所述活塞連接到輸出軸上;所述活塞具有:前端;后端;進給閥,其位于所述前端;排出閥,其位于所述尾端;內室,其與所述進給閥和 所述排出閥相連通。

16.  根據權利要求15所述的旋轉式內燃機,其中,當活塞穿過所述弧形壓縮室時,所述活塞的進給閥適于從所述弧形壓縮室輸入可壓縮流體至所述活塞內室。

17.  根據權利要求16所述的旋轉式內燃機,其中,所述可壓縮流體用來在所述活塞的內室內燃燒以產生燃燒氣體。

18.  根據權利要求17所述的旋轉式內燃機,其中,當所述活塞穿過所述弧形膨脹室時,所述活塞的排出閥適于從所述活塞的內室排出燃燒氣體至所述弧形膨脹室。

19.  根據權利要求17所述的旋轉式內燃機,其中,所述活塞的進給閥和排出閥在可燃混合物燃燒后同時打開,以將來自所述活塞內室的燃燒氣體排出。

20.  根據權利要求15所述的旋轉式內燃機,其進一步包括:
第一閥組件,將所述弧形壓縮室的第一端與所述弧形膨脹室的第二端隔離;以及第二閥組件,將所述弧形壓縮室的第二端與所述弧形膨脹室的第一端隔離。

說明書

說明書旋轉式內燃機
相關申請的交叉引用
本申請要求2013年3月15日提交的第13/832,876號美國專利申請的優先權。
技術領域
本發明涉及旋轉式內燃機技術領域。
背景技術
內燃機是指這樣的發動機:發動機中的可燃混合物,如空氣-燃料混合物,在發動機的燃燒室內被點燃,從而將力作用到發動機的組件上。在往復式活塞內燃機例如奧托(Otto)循環發動機或柴油發動機中,燃燒室是容納往復式活塞的氣缸。燃料燃燒引起活塞持續的往復運動,而活塞的往復運動通過曲軸轉換成旋轉輸出,其中曲軸通過連接桿連接到往復活塞上。低效率與活塞的往復運動相關。例如,當燃燒發生在或靠近于上止點的位置時,活塞與曲軸之間的轉矩角為零或接近于零。
許多類型的旋轉式內燃機已被提出作為往復式活塞內燃機的替代產品,并且它們有著不同程度的成功。一些旋轉式內燃機設計為以環面的形式在“氣缸”內放置一個或多個活塞。這些旋轉式內燃機有時也被稱為環形內燃機。這些設計有的包括一個或多個不做往復運動而做連續圓周運動的活塞,從而帶動輸出軸,使之與活塞的運動相一致地轉動。雖然這樣的設置避免了一些在往復式活塞內燃發動機中所遇到的低效率根源,但先前提出的設計都未能取得成功。
發明內容
本申請所公開實施例的一個方面是一種旋轉式內燃機,其包括:弧形壓 縮室;弧形膨脹室;輸出軸;活塞,其連接到輸出軸上,用于在所述弧形壓縮室和弧形膨脹室中運動。所述活塞具有:前端;后端;進給閥,其位于所述活塞前端,用于接收來自所述弧形壓縮室的可壓縮流體;排出閥,其位于所述活塞后端,用于將燃燒氣體排入所述弧形膨脹室。
本申請所公開實施例的另一方面是一種旋轉式內燃機,其包括:弧形壓縮室;弧形膨脹室;輸出軸;活塞,其連接到輸出軸上。所述活塞具有:前端;后端;進給閥,其位于所述前端;排出閥,其位于所述后端;內室,其與所述進給閥和排出閥相連通。
附圖說明
參照以下詳細描述和其中的附圖,可以更清楚的顯示本發明裝置的各種特征、優點以及其它用途。附圖中:
圖1為旋轉式內燃機的側剖面圖;
圖2為旋轉式內燃機的剖切立體圖;
圖3為旋轉式內燃機第一橫向閥組件的側視圖,其中第一壓縮室閥和第二膨脹室閥的關閉位置用實線表示,打開位置用虛線表示;
圖4為旋轉式內燃機的活塞的俯視截面圖;
圖5A為旋轉式內燃機在壓縮/吸入階段開始時的俯視截面圖;
圖5B為旋轉式內燃機在壓縮/吸入階段結束時的俯視截面圖;
圖6A為旋轉式內燃機在膨脹/排出階段開始時的俯視截面圖;
圖6B為旋轉式內燃機在膨脹/排出階段結束時的俯視截面圖;和
圖7為旋轉式內燃機的另一種活塞的俯視截面圖。
具體實施方式
本公開涉及旋轉式內燃機,其中活塞在弧形氣缸內沿著圓形路徑以恒定的方向運動。這里討論的旋轉式內燃機通過提供以下優點的一部分或全部改進了先前的設計:不同負載條件下有利的氧化劑燃料比率,可燃混合物的適當壓縮,熱節能,靈活的燃料性能,以及可燃混合物的完全燃燒和排出。如將要在此中解釋的,當活塞在氣缸內運動時,活塞內燃燒室的設置允許在活塞內壓縮可燃混合物。活塞包括可以打開和關閉的進給閥和排出閥,以允許可燃混合物在活塞內被壓縮以及其在點燃之后膨脹。為了最大限度地提高發動機循環中壓縮和膨脹階段的有效性,所述氣缸被分為弧形壓縮室和弧形膨脹室,它們通過橫向閥組件彼此隔離,橫向閥組件的打開允許活塞從壓縮室進入膨脹室以及從膨脹室進入壓縮室。在一些實現方式中,橫向閥組件和活塞可以相對于彼此互補地成型,以盡量減少當閥打開或關閉時在活塞和閥之間的死區。
圖1示出旋轉式內燃機100的側剖面圖。旋轉式內燃機100包括外殼110,其限定了弧形壓縮室120和弧形膨脹室130。弧形壓縮室120和弧形膨脹室130共同限定大致成環形的氣缸,活塞140在其內連續、單向地沿圓形(環形)路徑運動。
活塞140連接到輸出軸160上。輸出軸160可以沿著旋轉式內燃機100的中心軸線102延伸,其中大致成環形的氣缸被弧形壓縮室120和弧形膨脹室130所限定且圍繞中心軸線102設置,而中心軸線102在氣缸的中心位置。在一些實現方式中,此中所描述的兩個或更多的旋轉式內燃機可以結合在一起,例如通過輸出軸160互連,可以使發動機的輸出功率與想要的應用相匹配。
活塞140連接到輸出軸160上,使得活塞穿過弧形壓縮室120和弧形膨脹室130的運動引起輸出軸160的旋轉。特別地,活塞140可以連接到輸出軸160上,使得輸出軸160的旋轉與活塞140的運動相一致。為了使輸出軸160的旋轉與活塞140的運動相一致,活塞140可被剛性地連接到輸出軸160上。在一個例子中,活塞140和輸出軸160分別連接在設置在外殼110內的轉子170上。在一些實現方式中,輸出軸160和/或活塞140可與轉子170一體地打造。在其他實現方式中,轉子170可通過常規方法,例如機械緊固件 剛性地連接到活塞140和/或輸出軸160上。雖然此中描述的實現方式包括單個連接到轉子170上的活塞140,但在其他實現方式中,可以包括兩個或更多逐一連接到轉子170上的活塞140。
為了密封弧形壓縮室120和弧形膨脹室130,可以在轉子170和外殼110的交接處設置密封件112,以允許在弧形壓縮室120和弧形膨脹室130內加壓。
考慮到閥門的致動對應于弧形壓縮室120和弧形膨脹室130內活塞140的運動,轉子170可包括具有表面特征174的凸輪表面172,例如凸輪表面172高度的改變,如將要在此中被詳細描述的,其被設置為能引起閥門或旋轉式內燃機100其他部分致動。
如圖2所示,弧形壓縮室120從第一端122延伸到第二端124。活塞140適于穿過弧形壓縮室120,使其在弧形壓縮室120的第一端122進入弧形壓縮室120并在弧形壓縮室120的第二端124退出。
為了允許可壓縮流體進入弧形壓縮室120,進入口126由外殼所形成并與弧形壓縮室120連通,用于向弧形壓縮室120提供可壓縮流體。在圖示的例子中,單個進入口126被設置在鄰近弧形壓縮室第一端122的位置。在其它實現方式中,多個進入口126可設置在沿弧形壓縮室120的多個位置。例如,多個進入口可以實現不同的壓縮比或者幫助移除來自活塞140的燃燒副產品。
在一些實現方式中,可壓縮流體是氣態的氧化劑,例如空氣。此外,可壓縮的流體可基本由空氣組成。從進入口126引入可壓縮流體到弧形壓縮室120的實現方式中,可壓縮流體是氧化劑且不包括燃料,燃料可以被引入到活塞140的內部,并與活塞內的可壓縮流體混合以形成可燃混合物,例如在活塞140內形成了空氣-燃料混合物,在此說明中將會被進一步描述。在其他實現方式中,可壓縮流體可以是可燃混合物,其包括例如空氣的氧化劑和燃料。
弧形壓縮室120大致成弧形,并沿著以中心軸線102為中心的弧延伸,使得弧形壓縮室120的形狀基本上是環形的一部分。在圖示的例子中,相對于中心軸線102所測得的,弧形壓縮室120沿著弧度約為110°的弧延伸。然 而,應該理解的是,在這個例子中弧形壓縮室120的長度僅是示例性的,旋轉式內燃機100不限于具有任何特定長度弧形壓縮室120的設計。
弧形膨脹室130從第一端132延伸到第二端134。活塞140適于在第一端132進入弧形膨脹室130且穿過弧形膨脹室130,在第二端134退出弧形膨脹室130。排出口136由外殼110形成,其位置與弧形膨脹室130的第二端134相鄰。排出口136與弧形膨脹室130連通,用于接收因可燃混合物燃燒而產生的燃燒氣體。弧形膨脹室130大致呈弧形,并且該弧形的中心在中心軸線102上。因此,弧形膨脹室130的形狀是以中心軸線102為中心的環形的一部分。在圖示的例子中,在中心軸線102處所測得的,弧形膨脹室130沿著弧度約220°的弧延伸。然而,旋轉內燃機100并不限于與具有任何特定長度的弧形膨脹室130一起使用,應該注意的是,弧形膨脹室130的長度與一個角度相關,在該角度下活塞140能夠將轉矩施加到輸出軸160上。因此,一些優點可以通過提供這樣的旋轉式內燃機100實現,如在中心軸線102上所測,其弧形膨脹室130沿著大于180°的弧延伸。
為了將弧形壓縮室120和弧形膨脹室130相對于彼此分離,設置了第一橫向閥組件180和第二橫向閥組件190。第一橫向閥組件180定位在弧形膨脹室130的第二端134和弧形壓縮室120的第一端122之間。為了密封弧形壓縮室120,第一橫向閥組件180包括第一壓縮室閥182,第二橫向閥組件190包括第二壓縮室閥192。第一壓縮室閥182位于弧形壓縮室120的第一端122,且其能從關閉位置到打開位置移動,處于關閉位置時弧形壓縮室120的第一端122被密封,處于打開位置時弧形壓縮室120的第一端122不密封,以允許活塞140進入弧形壓縮室120。第二壓縮室閥192能從關閉位置到打開位置移動,處于關閉位置時弧形壓縮室120的第二端124被密封,處于打開位置時弧形壓縮室120的第二端124不密封,以允許活塞140在第二端124退出弧形壓縮室120。
為了密封膨脹室130,第二橫向閥組件190包括第一膨脹室閥194,且第一橫向閥組件180包括第二膨脹室閥184。第一膨脹室閥194位于弧形膨脹室130的第一端132。第二膨脹室閥184位于弧形膨脹室130的第二端134。第一膨脹室閥194能從關閉位置到打開位置移動,處于關閉位置時弧形膨脹室 130在第一端132被密封,處于打開位置時弧形膨脹室130在第一端132不密封,以允許活塞140進入弧形膨脹室130。第二膨脹室閥184能從關閉位置到打開位置移動,處于關閉位置時弧形膨脹室130在第二端134被密封,處于打開位置時弧形膨脹室130在第二端134不密封,以允許活塞140在第二端134退出弧形膨脹室130。
第一壓縮室閥182,第二壓縮室閥192,第一膨脹室閥194,以及第二膨脹室閥184各自可以設置有接觸部件186,例如輥,其適于配合轉子170的凸輪表面172,并且通過與凸輪表面172形成的一個或多個特征如表面特征174相配合,來打開各自的閥。為了促進其與凸輪表面172的配合以及使閥偏向關閉位置,第一壓縮室閥182,第二壓縮室閥192,第一膨脹室閥194,以及第二膨脹室閥184可各自包括偏置元件188,例如張力彈簧,其適于使各自的閥偏向關閉位置。
圖3示出旋轉式內燃機100第一橫向閥組件180的側視圖。由于第二橫向閥組件190在結構上與第一橫向閥組件180基本相似,對于圖3所作的第一橫向閥組件180的描述同樣適用于第二橫向閥組件190。
第一壓縮室閥182和第二壓縮室閥192都包括上閥部分185和下閥部分187。上閥部分185和下閥部分187都大致成四分之一的球形,這使得第一壓縮室閥182和第二壓縮室閥192各自的上閥部分185和下閥部分187共同將第一壓縮室閥182和第二壓縮室閥192限定為大致成半球的形狀。第一壓縮室閥182和第二壓縮室閥192的內部形狀各自與活塞140的外部形狀互補,因此,第一橫向閥組件180的閥正時(valvetiming)可以使活塞140與第二膨脹室閥184的內表面189之間的間隙在打開第二膨脹室閥184之前最小化。同樣地,第一壓縮室閥182的內表面與活塞140外部之間的間隙可以在關閉第一壓縮室閥182時最小化。已經認識到,第一壓縮室閥182和第二壓縮室閥192的半球形狀,非常適合分別將第一壓縮室閥182和第二壓縮室閥192與活塞140之間的間隙最小化,但應當理解,其它形狀也可以用于第一壓縮室閥182和第二壓縮室閥192。
如圖4所示,活塞140從前端142到后端144延伸。活塞140的形狀與 弧形壓縮室120和弧形膨脹室130,以及與每個第一橫向閥組件180和第二橫向閥組件190的閥的內表面189的形狀互補。
活塞140包括進給閥146和排出閥148。進給閥146位于活塞140的前端142上,排出閥148位于在活塞140的后端144上。進給閥146和排出閥148都與活塞140的內室150連通。進給閥146和排出閥148各自能獨立地在打開位置和關閉位置間移動,而打開位置和關閉位置分別允許和阻止流體在活塞140的內室150和活塞外部之間的連通。
進給閥146和排出閥148可以是任何合適類型的閥,其能夠選擇性地建立和破壞活塞140的內室150與活塞外部之間的連通。作為一個例子,進給閥146和排出閥148可以是氣動閥,其響應于活塞140外部的壓力打開和關閉。例如,進給閥146可響應于靠近活塞140前端142位置處的高壓狀況而打開,排出閥148可響應于活塞140的內室150中的高壓狀況而打開。作為另一個例子,進給閥146和排出閥148可以是機械操作閥,其響應于凸輪機構(未示出)的操作而打開或關閉,該凸輪機構的操作依賴于活塞140分別相對于弧形壓縮腔室120和弧形膨脹室130的位置。作為另一個例子,進給閥146和排出閥148可以是電操作閥,例如電磁閥,當活塞在弧形壓縮室120和弧形膨脹室130中運動期間,其被電控制以在預定點打開和關閉。其它類型的閥也可以被用作進給閥146和排出閥148。
為了允許活塞140相對于外殼110密封,密封件152可設置在槽154內,槽154被限定在活塞140內并環繞活塞140延伸,使得密封件152相對于外殼110密封活塞140,從而把活塞140外部的與流體連通的前方區域和后方區域密封開來。密封件152可以具有內部擴口部分156,其以燕尾結構來擴寬槽154,使得當活塞140在弧形壓縮室120和弧形膨脹室130之間運動時,密封件152保留在槽154內。
活塞140可以包括置于內室中的點火源150。作為一個例子,火花產生電極158可以設置在內室150內,用于選擇性地引起內室150內可燃混合物的燃燒。在另一實現方式中,活塞140不包括點火源。例如,在一些實現方式中,可以通過加壓對可燃混合物點火,類似于循環柴油發動機的操作。
在一些實現方式中,活塞140包括燃料輸送組件159。作為一個例子,燃料輸送組件可以是或者包括通道,可沿著該通道輸送燃料。作為另一個例子,燃料輸送組件可以是或者包括噴嘴、燃料噴射器和/或閥。從所述進入口引入可壓縮性流體到弧形壓縮室120中的實現方式中,可壓縮性流體為不含燃料的氧化劑,并利用燃料輸送組件159為活塞140的內室150提供燃料。作為一個例子,當活塞穿過壓縮室120且入口閥146在打開位置以及出口閥148在關閉位置時,燃料可以提供給內室150。因此,由于可壓縮流體被壓縮到內室150,可壓縮流體與燃料發生混合以形成可燃混合物,而對可壓縮流體的加壓導致燃料仍在活塞的內室150中。在可壓縮流體包括燃料的實現方式中,燃料輸送組件可以省略。
為了使活塞140冷卻,流體管道(未顯示在圖4中)可以設置在活塞140內相鄰于內室150的位置,并且冷卻流體例如液體冷卻劑溶液或水,可在流體管道中流通。
現在參照圖5A至圖5B解釋旋轉式內燃機100的壓縮/進入階段。圖5A示出在壓縮/進入階段開始時的旋轉式內燃機100。活塞140位于弧形壓縮室120中,且在弧形壓縮室120的第一端122。第一壓縮室閥182是關閉的,并且活塞140的后端144位于與第一壓縮室閥182直接相鄰的位置,使得活塞140和第一壓縮室閥182之間存在的間隙最小。當活塞140進入弧形壓縮室120時,可壓縮流體在弧形壓縮室120內,第一壓縮室閥182關閉,第二壓縮室閥192也關閉。當活塞140進入弧形壓縮室120或活塞140穿過弧形壓縮室120的運動過程中,活塞140的進給閥146打開。在活塞140進入弧形壓縮室120之前,或活塞140進入弧形壓縮室120時,或活塞140穿過弧形壓縮室120時,活塞140的排出閥148都關閉。當排出閥148移動到關閉位置后,活塞140在弧形壓縮室120內運動時,位于弧形壓縮室120內的可壓縮流體被壓縮且被強制送入活塞140。因為排出閥148是關閉的,活塞140相對于弧形壓縮室120是密封的,可壓縮流體被阻止從活塞140前端的弧形壓縮室120區域進入活塞140后端的弧形壓縮室120區域,從而可以促進壓縮。在同一時間,附加量的可壓縮流體通過進入口126被引入到活塞140后面的弧形壓縮室120。
如圖5B所示,當活塞140位于弧形壓縮室120的第二端124時,活塞140的前端142和第二壓縮室閥192之間的間隙被限制為最小,活塞140的進給閥146關閉,從而可以限制住活塞140內室150中的可壓縮流體,并且可壓縮流體的附加量已被引入到弧形壓縮室120中,以在下一次發生的壓縮/進氣階段中使用。在此刻,通過把可燃混合物作為可壓縮流體,或者是通過利用燃料輸送組件159向活塞140的內室150提供燃料,并在壓縮可壓縮流體的過程中混合可壓縮流體與燃料而形成可燃混合物,可燃混合物現在已經被設置在活塞140的內室150中。
在壓縮/進入階段,第一壓縮室閥182和第二壓縮室閥192保持關閉,從而將弧形壓縮室120與旋轉式內燃機100包括弧形膨脹室130在內的其它部分的流體連通隔離。活塞140到達第二壓縮室閥192時,第二壓縮室閥192打開,第一膨脹室閥194也在隨后打開,從而允許活塞140穿出弧形壓縮室120并進入弧形膨脹室130。活塞140如此運動時,進給閥146和排出閥148是關閉的。
以下參照圖6A至6B解釋旋轉式內燃機100的膨脹/排出階段。如圖6A所示,活塞140在膨脹/排出階段位于弧形膨脹室130的第一端132。當活塞140被定好位時,第一膨脹室閥194關閉,這樣能確使其位于弧形膨脹室130內,且活塞140的后端144與第一膨脹室閥194之間建立的間隙最小。此時,第一膨脹室閥194和第二膨脹室閥184都是封閉的。
可燃混合物的燃燒是在活塞進給閥146關閉后,在活塞140的內室150開始的。這可能發生在當活塞的前緣最接近其第二壓縮室閥192的位置時,或發生在活塞進給閥146被關閉后而使可燃混合物在內室150被隔離后的任何點。這一事件的定時可以相對于特定燃料的火焰峰傳播速度進行選擇。隨著活塞140被定位在弧形膨脹室130內,以及第一膨脹室閥194和第二膨脹室閥184都位于各自的關閉位置,活塞140的排出閥打開而活塞140的進給閥146仍然關閉。當可燃混合物在燃燒過程中膨脹,膨脹的燃燒氣體作用在活塞內部并被強行壓出活塞140的排出閥148。活塞140和第一膨脹室閥194之間的壓力會導致旋轉力施加到活塞140和轉子170上,從而在弧形膨脹室130內推動活塞140。
隨著活塞140向弧形膨脹室130的第二端移動,先前由弧形膨脹室內的可燃混合物燃燒而產生的附加容積的燃燒氣體位于活塞140的前部,并通過活塞的運動被壓出弧形膨脹室130并進入排出口136,從而使燃燒氣體可從旋轉式內燃機100中移除并耗盡。
當活塞140到達弧形膨脹室130的第二端134時,如圖6B所示,活塞140的進給閥146打開,以便于將活塞內室150中在燃燒過程中產生的副產物去除。到此刻,第一膨脹室閥194和第二膨脹室閥184已位于其各自的關閉位置,使得弧形膨脹室130已與旋轉式內燃機100的其他組件如弧形壓縮室120隔離。當活塞140的前端和第二膨脹室閥184之間的間隙達到最小時,第二膨脹室閥184打開以允許活塞140從弧形膨脹室130退出。第一壓縮室閥182隨后打開,以允許活塞140進入弧形壓縮室120,從而重新啟動四沖程循環的動力產生程序。
在另一實現方式中,以上描述的燃燒推進循環可以與將在此中要描述的冷卻推進循環相結合。作為一個例子,可以進行三次迭代的燃燒循環,隨后進行冷卻推進循環。每個類型的循環迭代次數可以調整,以適應不同的操作特性。
除了旋轉式內燃機100的四個循環操作,包括進入,壓縮,膨脹,以及燃燒副產物的排出,第二膨脹循環可以通過某種物質例如水來冷卻活塞。圖7示出了可包含在旋轉式內燃機100的活塞240。除了要在此注明的部分之外,活塞240與活塞140都相同。活塞240包括熱交換室153和排出口155。在膨脹循環中,冷卻物質在換熱器153中膨脹,而換熱器153在活塞240的內外壁之間形成。在一個例子中,冷卻物質是液體冷卻劑,例如水。
當活塞140位于膨脹室130中時,冷卻物質被引入換熱器153。由于冷卻物質將與燃燒階段有關系的部件冷卻,其會發生膨脹,來自膨脹的冷卻物質的壓力會作用于熱交換器153或活塞240的內部,且冷卻物質會被壓出排出口155。在另一個例子中,排出口155被去掉,膨脹的冷卻物質從活塞140的排出閥148排出,在這樣一個實現方式中換熱器153如內室150一樣打開和關閉。活塞140和第一膨脹室閥194之間的壓力會導致旋轉力施加在活塞 140和轉子170上,從而在弧形膨脹室130內驅動活塞140。另外,冷卻物質可以直接注入到內部燃燒室150,并且通過冷卻物質膨脹而產生的推進可經活塞的排出閥148產生。
雖然此中所做的描述與目前被認為最實際的和最優選的實施例相聯系,但必須理解,權利要求并不限于所披露的實施例,恰恰相反,其旨在覆蓋各種形式的修改和等同的設置。

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