專利名稱：用于構(gòu)造排量和壓縮比可動(dòng)態(tài)變化的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)和馬達(dá)的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于壓縮機(jī)和轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造的系統(tǒng)，該壓縮機(jī)和轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)包括兩個(gè)轉(zhuǎn)子，每個(gè)轉(zhuǎn)子具有一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)置換器，從而依據(jù)每個(gè)轉(zhuǎn)子置換器的量，在置換器中形成兩個(gè)或更多個(gè)腔室。腔室的體積根據(jù)在活塞之間的分離程度而變化，該分離程度由在兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間的變化和交替的相對(duì)速度而引起。速度的這種變化可由幾種類型的系統(tǒng)產(chǎn)生，這些系統(tǒng)作為特性具有半徑長度的變化，在這些系統(tǒng)中，傳遞規(guī)則和均勻的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將它變換成變化速度的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，或者反之亦然。作為這種機(jī)構(gòu)的例子，我們可列舉包括雙曲軸的那些機(jī)構(gòu)，該雙曲軸與滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)桿鉸接，該雙曲軸在相對(duì)位置中操作，與臂鉸接，這些臂連結(jié)到轉(zhuǎn)子的每一個(gè)上，并且遠(yuǎn)離它們的幾何軸線。這種脫開容許半徑長度的變化，其中，傳遞運(yùn)動(dòng)，由此將雙曲軸的均勻運(yùn)動(dòng)變換成轉(zhuǎn)子以及它們的置換器的加速和減速的變化運(yùn)動(dòng)，或者反之亦然。按這種方式，系統(tǒng)使用固定太陽輪，行星齒輪繞該固定太陽輪運(yùn)動(dòng)，這些行星齒輪支撐離開它們的中心的軸。這些軸通過傳遞運(yùn)動(dòng)的連接桿，連接到轉(zhuǎn)子的臂上。另一種機(jī)構(gòu)利用橢圓齒輪，這些橢圓齒輪借助于轉(zhuǎn)動(dòng)桿連接到轉(zhuǎn)子的臂上。新系統(tǒng)的特征在于，聯(lián)合或單獨(dú)地使用兩個(gè)機(jī)構(gòu)。這兩個(gè)機(jī)構(gòu)中的一個(gè)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)地改變?cè)谥脫Q器之間的距離，并且另一個(gè)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)地改變吸氣和壓縮階段的開始。置換器的距離的改變通過在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的和發(fā)動(dòng)機(jī)或壓縮機(jī)的幾何軸線之間的距離的修改而得到，將它們中的至少一個(gè)放置在滑動(dòng)導(dǎo)軌上，并且使它借助于主軸、液壓活塞或齒輪裝置而運(yùn)動(dòng)。置換器將彼此接近，或者使它們分離，增大或減小壓縮比，正如本發(fā)明提出的那樣。另一機(jī)構(gòu)改變?cè)谶M(jìn)氣和壓縮腔室中排出的體積，因此改變關(guān)于燃燒和排氣腔室的體積關(guān)系。實(shí)現(xiàn)體積的這種差別，借助于在置換器之間的分離，防止在吸氣-壓縮腔室的特定段中置換器的密封，形成開口，該開口容許流體的通過，并且阻止通過置換器對(duì)它們的吸入和壓縮。這樣，可以按如下方式減小排量按固定方式，使用在各腔室壁中的至少一個(gè)中的限定凹陷，該限定凹陷放大吸氣的進(jìn)口，例如(圖Ι-a);或者按可變方式，通過腔室的一個(gè)或各個(gè)扇區(qū)的移動(dòng)，該腔室使扇區(qū)本身借助于某種機(jī)械系統(tǒng)，接近或遠(yuǎn)離置換器的作用，該腔室在它本身與置換器之間形成開口，減小腔室的密封區(qū)域(圖Ι-b)。無論系統(tǒng)停止還是在運(yùn)動(dòng)，排量的這種變化都可以被修改。這兩個(gè)機(jī)構(gòu)的聯(lián)合操作容許在吸氣階段中排量的減小或增大，而不會(huì)按不希望方式改變發(fā)動(dòng)機(jī)或壓縮機(jī)的壓縮比。為此，必要的是，減小或增大壓縮比，使它適應(yīng)新的進(jìn)氣體積。假定我們希望按I比9的壓縮比工作，并且我們按如下方式利用在腔室壁之一中的排泄器這個(gè)排泄器僅進(jìn)行和壓縮總體積的50%，在這些方面，壓縮比將落到一半(I比4. 5)。將必要的是，減小在置換器之間的距離，從而再次達(dá)到1-9的壓縮比。按這種方式，我們將具有吸入體積的減小，但我們將保持希望的壓縮比，這時(shí)我們將具有燃燒和排氣腔室的加倍體積。在這些方面，如果負(fù)責(zé)吸氣-壓縮腔室的減小的一個(gè)或各個(gè)段重新定位成，容許置換器的較大操作角度，則應(yīng)該再次改變壓縮比，對(duì)于排出流體的體積的增大，該壓縮比將成比例地增大。腔室的這些段的運(yùn)動(dòng)可以是人工的、機(jī)械的或液壓的，借助于適當(dāng)電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)遵守具有預(yù)-建立答案的計(jì)算機(jī)化程序，該計(jì)算機(jī)化程序由溫度、速度、扭矩、燃燒質(zhì)量等等的傳感器的讀數(shù)、和提供的其它信息培育。這樣，在發(fā)動(dòng)機(jī)或壓縮機(jī)的運(yùn)行期間，能有吸氣和壓縮的排量和聯(lián)合地發(fā)動(dòng)機(jī)或壓縮機(jī)的真正壓縮比的修改，優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)或壓縮機(jī)的
生產(chǎn)率。所以將可能的是，在高速度下，增大系統(tǒng)的體積效率，使它適應(yīng)不同的速度。通過減小吸入和壓縮體積，在內(nèi)燃機(jī)的情況下，關(guān)于燃燒和排氣腔室的大小的關(guān)系自動(dòng)地適時(shí)變化，所以容許完成過程的時(shí)間和體積的增大，保證膨脹氣體的較大使用和混合物的較好燃燒。差別在于生產(chǎn)率的提高和通過高效燃燒減少在不良燃燒中普遍的有毒殘余物(C02、烴)。
背景技術(shù)：
和本發(fā)明由低能量生產(chǎn)率的污染物技術(shù)引起的能量和環(huán)境危機(jī)，需要在壓縮機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域中的新設(shè)備，這些新設(shè)備減少環(huán)境影響，將有害排放物減小到最低，及實(shí)現(xiàn)消耗能量的最大使用。像生物柴油、乙醇、氫之類的新可再生燃料、或像天然氣之類的其它較低污染燃料的利用需要這樣的內(nèi)燃機(jī)，這些內(nèi)燃機(jī)用全部這些燃料都可高效地操作，就是說，對(duì)于每一種燃料都有理想的壓縮比。另一方面，當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)(往復(fù)式或轉(zhuǎn)子式)對(duì)于每一種速度-轉(zhuǎn)矩情形不能按理想壓縮比工作；相反，將它們調(diào)整成避免爆震。渦輪機(jī)已經(jīng)適于提供在比大氣壓高的壓力下的空氣，因而獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的良好呼吸，增大它們的體積容量。但這些加有渦輪機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)具有增大它們的體積容量的極限，由在不損害發(fā)動(dòng)機(jī)本身的情況下可能達(dá)到的壓縮比的增大而表明。為了按可變方式顯著地改變?cè)谕鶑?fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)中的體積排量，是一項(xiàng)非常難以完成的任務(wù)，因?yàn)樵谕粴飧字小⒃贠tto循環(huán)中，四個(gè)階段吸氣/壓縮/燃燒/排氣通過，如在兩個(gè)計(jì)時(shí)中或當(dāng)四個(gè)階段在同一氣缸中發(fā)生那樣。另一方面，通過必須事先打開排氣閥，一般在最終過程之前的60度，打算方便排出氣體和允許吸氣循環(huán)不由排出氣體阻礙，往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)失去燃燒氣體壓力的接近20%?；旌衔锏娜紵灿赏鶑?fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何形狀影響，這些往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)不能具有較大體積的燃燒氣缸，這些較大體積燃燒氣缸能夠較好利用燃燒膨脹，并且按這樣一種方式高效地完成它，從而不產(chǎn)生高指標(biāo)的污染殘余物。為了減弱燃料的不良燃料的影響，并且消除烴、C02、等等的部分，已經(jīng)開發(fā)了過濾催化器，這些過濾催化器除高成本和短使用時(shí)間之外，沒有高效地解決污染氣體的排放。另一方面，已經(jīng)開發(fā)了“柔性”發(fā)動(dòng)機(jī)，這些“柔性”發(fā)動(dòng)機(jī)通過電子預(yù)編程，根據(jù)傳感器的讀數(shù)改變供給動(dòng)力和點(diǎn)火的參數(shù)，對(duì)于不同類型的燃料調(diào)整這些參數(shù)。電子機(jī)構(gòu)使內(nèi)燃機(jī)是柔性的，但它們不能適應(yīng)類型差異較大的壓縮燃料(例如，柴油和汽油)，并且它們不能對(duì)于這些燃料的任一種都獲得良好生產(chǎn)率，因?yàn)閴嚎s比保持固定，所以優(yōu)選地適合要求較小壓縮的燃料。在吸氣和壓縮階段中排量的動(dòng)態(tài)改變、以及壓縮比的動(dòng)態(tài)改變、比吸氣-壓縮的體積容量大的體積容量的燃燒和排出腔室的利用，供給一種感興趣解決方案。在內(nèi)燃機(jī)的情況下，對(duì)于燃料的每一種使用特定壓縮比，除按優(yōu)化方式的不同燃料的利用之外，將允許較大能量使用、和來自燃燒的有毒殘余物的顯著減少。
在發(fā)動(dòng)機(jī)正在按每分鐘不同轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)行的同時(shí)壓縮比的改變、考慮到由不同傳感器發(fā)出的信息(操作溫度、轉(zhuǎn)矩、燃料類型、混合物富裕度、燃燒效率、等等)，將容許不同燃料的最好使用，而沒有爆震的危險(xiǎn)。本發(fā)明也允許相對(duì)于置換器的位置，吸氣口和排氣口的位置的變化。這當(dāng)你使用行星系統(tǒng)，通過太陽輪相對(duì)于行星齒輪的角位置的修改時(shí)，是可能的。這種新系統(tǒng)也容許動(dòng)力渦輪機(jī)的非常高效模式的并入，現(xiàn)在不會(huì)通過壓縮比的增大而限制其性能，該壓縮比是動(dòng)態(tài)可變的。最后，減小吸氣-壓縮腔室，我們?cè)谠撉皇覂?nèi)形成空間，在該處，空氣燃料和預(yù)熱混合物在被壓縮之前均化。這保證用于完全和較快燃燒的較好條件，這將導(dǎo)致較大和較清潔的能量效率。在這種系統(tǒng)用于壓縮機(jī)的情況下，它將容許按不同速率和體積的壓縮，它按這些不同速率和體積工作。在例如致冷壓縮機(jī)的情況下-這些致冷壓縮機(jī)當(dāng)今由溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器或由昂貴的變速系統(tǒng)控制，將容許要求溫度的高效控制，修改速率和排量，因而降低能量消耗，并且延長電動(dòng)機(jī)的使用壽命，不像在溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器的使用中那樣，連續(xù)的停止和啟動(dòng)，這些連續(xù)的停止和啟動(dòng)增加能量消耗，并且縮短設(shè)備的使用壽命?；趦蓚€(gè)轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)，已經(jīng)發(fā)明了幾種類型的壓縮機(jī)和轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，這兩個(gè)轉(zhuǎn)子每個(gè)具有至少一個(gè)活塞，按變化和交替的相對(duì)速度運(yùn)動(dòng)。這種速度變化運(yùn)動(dòng)通過不同的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，由這些機(jī)構(gòu)我們基本上可列舉I)行星齒輪系統(tǒng)2)具有橢圓齒輪的系統(tǒng)3)具有滑動(dòng)桿的系統(tǒng)4)具有轉(zhuǎn)動(dòng)桿的系統(tǒng)它們?nèi)砍尸F(xiàn)建立的偏心關(guān)系，并且在使用行星機(jī)構(gòu)的情況下，呈現(xiàn)對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何軸線的固定偏心關(guān)系。使多種轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)合于理想，這些轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)基于行星齒輪的使用，在兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間具有相對(duì)速度變化機(jī)構(gòu)。全部行星齒輪關(guān)于固定太陽輪工作，繞該固定太陽輪，使在相對(duì)位置中的至少兩個(gè)行星齒輪旋轉(zhuǎn)。所述齒輪支撐遠(yuǎn)離它們的中心的軸，這些軸通過轉(zhuǎn)動(dòng)桿-運(yùn)動(dòng)傳遞器，將它們本身鉸接到轉(zhuǎn)子的臂上。在太陽輪與行星齒輪之間的減速關(guān)系，由置換器的數(shù)量確定，當(dāng)每個(gè)支撐一個(gè)置換器時(shí)是I比1，關(guān)于每轉(zhuǎn)子兩個(gè)置換器是2比1，并且依次類推，這些置換器支撐每個(gè)轉(zhuǎn)子。軸的行星齒輪的中心的距離和相對(duì)位置、轉(zhuǎn)子的臂和桿的長度，確定在轉(zhuǎn)子與它們的相應(yīng)置換器之間的相對(duì)速度變化，這些軸聯(lián)結(jié)到行星齒輪上，這些桿傳遞運(yùn)動(dòng)。遠(yuǎn)離行星齒輪的中心的聯(lián)結(jié)軸，當(dāng)繞太陽輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，交替地接近和離開它，改變其中傳遞運(yùn)動(dòng)的半徑的長度，引起速度和包括某些關(guān)系和位置的變化，甚至引起轉(zhuǎn)子之一的停滯。行星系統(tǒng)始終設(shè)計(jì)成對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)軸線按偏心形式工作，符合機(jī)器的簡單、堅(jiān)固及最終較小尺寸的概念。按這種方式，太陽輪牢固地聯(lián)結(jié)在發(fā)動(dòng)機(jī)的框架上，并且對(duì)于其幾何軸線是偏心的。本發(fā)明提出，將發(fā)動(dòng)機(jī)或壓縮機(jī)的行星機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)地保持在一定距離處，從而改變壓縮比。為了使用每轉(zhuǎn)子多于一個(gè)置換器能夠分離幾何軸線，本發(fā)明提出，在臂與轉(zhuǎn)子之間使用齒輪減速，該齒輪減速與每轉(zhuǎn)子置換器的數(shù)量成比例。在其中使用雙曲軸的情況下，也應(yīng)該施加這種減速，這些雙曲軸借助于滑動(dòng)元件與轉(zhuǎn)子的臂鉸接，或者使雙曲軸借助于轉(zhuǎn)動(dòng)桿-運(yùn)動(dòng)的傳遞器，與轉(zhuǎn)子的臂鉸接，這些滑動(dòng)元件使它們本身從雙曲軸的元件運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)機(jī)構(gòu)當(dāng)關(guān)于每轉(zhuǎn)子多于一個(gè)置換器在工作處時(shí)，都需要減速齒輪，因?yàn)樗鼈冊(cè)诿總€(gè)360度處產(chǎn)生速度振蕩，這使得它們不適合在需要有180度循環(huán)的情況下操作，如在每個(gè)轉(zhuǎn)子支撐兩個(gè)置換器的情況下那樣。

發(fā)明內(nèi)容
除轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)于選擇例供給的傳統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)之外，就是說除尺寸小、運(yùn)動(dòng)零件少、振動(dòng)小、重量輕、生成成本低之外，新型發(fā)動(dòng)機(jī)面向較大能量使用、和由燃燒造成的有毒殘余物的性質(zhì)和量的顯著降低。這由于如下各種原因是可能的1.因?yàn)檫@種發(fā)明系統(tǒng)容許燃燒室具有比吸氣-壓縮的體積容量大的體積容量，并因而能夠在膨脹或燃燒階段中，較好地利用流體的壓力和較好地燃燒。2.因?yàn)檫@種發(fā)明系統(tǒng)容許排量的變化，顯著減少燃料消耗，并因此減少排出的污染，在發(fā)動(dòng)機(jī)的和設(shè)備的情況下，按編程方式使排量適應(yīng)車輛的需要，在壓縮機(jī)的情況下，在最好范圍中工作，對(duì)于每種速度-轉(zhuǎn)矩情形保證較好的能量效率。3.因?yàn)檫@種發(fā)明系統(tǒng)同時(shí)容許在發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何軸線與致動(dòng)機(jī)構(gòu)的幾何軸線之間的距離的變化，所以在運(yùn)行期間，可以根據(jù)轉(zhuǎn)矩和速度的要求、排量(排出量)的增大或減小以及在使用中的燃料類型而改變壓縮比。我們將具有與用于燃燒的理想壓縮比更接近的壓縮比，照應(yīng)到每種情形，并因此我們將得到較好燃燒，具有較少有毒殘余物，并且明確地得到比目前發(fā)動(dòng)機(jī)大的能量使用。4.因?yàn)檫@種發(fā)明系統(tǒng)能夠改變?cè)谔栞喤c行星齒輪之間的角度關(guān)系，所以置換器的位置的更高效控制是可能的，相對(duì)于腔室和進(jìn)氣口和排氣口及火花塞，相對(duì)于置換器，在運(yùn)行的不同時(shí)刻改變幾何條件，所以相對(duì)于速度、排量、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)要求的轉(zhuǎn)矩、燃料類型、等等容許最好的效果。在其優(yōu)選實(shí)施方式之一中，除使用其它速度變化機(jī)構(gòu)的可能性之外，本發(fā)明提出兩種實(shí)質(zhì)性修改，這兩種實(shí)質(zhì)性修改產(chǎn)生一種更通用的新型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該新型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)容許一起或單獨(dú)地在轉(zhuǎn)子與它們的置換器之間的變化運(yùn)動(dòng)的不同關(guān)系的建立，以及也控制在置換器之間的距離。第一種修改包括分離發(fā)動(dòng)機(jī)的行星齒輪系統(tǒng)，從而借助于他們的某種運(yùn)動(dòng)，可以改變?cè)趦烧叩膸缀屋S線之間的距離，并由此控制在置換器之間的距離，這些置換器聯(lián)結(jié)到轉(zhuǎn)子上。這樣做，我們建立一種新型機(jī)構(gòu)，該新型機(jī)構(gòu)由兩個(gè)變化運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)操縱。一個(gè)系統(tǒng)由行星機(jī)構(gòu)形成，并且另一個(gè)系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)或壓縮機(jī)的幾何軸線和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的幾何軸線的分開而形成，該運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由連接桿聯(lián)結(jié)。這兩種速度變化機(jī)構(gòu)的組合類型將使得如下是可能的根據(jù)使用諸如汽油、乙醇、氣體之類的不同燃料在不同轉(zhuǎn)矩和速度范圍中運(yùn)行的最好發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)和它們的相應(yīng)置換器的參數(shù)的修改，這些參數(shù)包括不同的燃燒時(shí)間；在活塞之間的相對(duì)位置；我們保持相同壓縮比的時(shí)間；在吸氣、壓縮、燃燒及排氣階段中的速度。為了較大能量使用和燃燒污染殘余物的減少，這將允許在不同階段中變化運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的完善。但將可能的是，當(dāng)我們借助于每轉(zhuǎn)子兩個(gè)或更多個(gè)置換器工作時(shí)，借助于修改傳統(tǒng)行星系統(tǒng)，聯(lián)合這兩個(gè)機(jī)構(gòu)，傳統(tǒng)行星系統(tǒng)需要根據(jù)轉(zhuǎn)子支撐的置換器的數(shù)量，使用與太陽輪成比例的直徑的行星齒輪。在每轉(zhuǎn)子兩個(gè)置換器的情況下，行星系統(tǒng)設(shè)計(jì)成借助于行星齒輪工作，這些行星齒輪具有太陽輪的直徑的一半。這樣，它對(duì)于繞固定太陽輪進(jìn)行的每轉(zhuǎn)，產(chǎn)生兩個(gè)不同的速度變化循環(huán)。如果我們將這個(gè)整體的幾何軸線分開，則我們會(huì)產(chǎn)生另一種速度變化循環(huán)，這個(gè)整體由連接桿連接到發(fā)動(dòng)機(jī)幾何軸線的轉(zhuǎn)子的臂上，這些連接桿傳遞運(yùn)動(dòng)，該另一種速度變化循環(huán)在每個(gè)360度下操作。兩者一起工作必要地產(chǎn)生在轉(zhuǎn)子之間的不同和不一致的運(yùn)動(dòng)。正是因?yàn)檫@個(gè)原因，本發(fā)明的機(jī)構(gòu)在優(yōu)選實(shí)施方式之一中提出一種獨(dú)特行星齒輪系統(tǒng)，按這樣一種方式在行星齒輪與太陽輪之間具有相等直徑，從而產(chǎn)生與由桿系統(tǒng)引起的循環(huán)相兼容的僅一個(gè)360度循環(huán)。當(dāng)利用每轉(zhuǎn)子兩個(gè)置換器時(shí)，新型系統(tǒng)提出，借助于從二比一的齒輪減速，將兩個(gè)置換器的運(yùn)動(dòng)置于中值，將一半齒數(shù)的齒輪放到每個(gè)轉(zhuǎn)子的臂的軸上，并且將具有雙倍齒數(shù)的齒輪放在每個(gè)轉(zhuǎn)子中，這將360度的變化循環(huán)變換成180度的兩個(gè)循環(huán)。在使用每轉(zhuǎn)子更多個(gè)置換器的情況下，這種減速將與使用的置換器的數(shù)量成比例，從對(duì)于三個(gè)置換器的3-1起，對(duì)于每轉(zhuǎn)子四個(gè)置換器是4-1，并且依次類推。在其優(yōu)選實(shí)施方式之一中，新型系統(tǒng)將雙曲軸和太陽輪軸放置成，能夠借助于主軸、液壓、氣動(dòng)或齒輪裝置在導(dǎo)軌或滑動(dòng)軸上運(yùn)動(dòng)，該雙曲軸支撐行星齒輪，該太陽輪軸固定在軸承上，該主軸、液壓、氣動(dòng)或齒輪裝置由計(jì)算機(jī)指揮，該計(jì)算機(jī)由傳感器適當(dāng)?shù)毓┙o數(shù)據(jù)。并且這樣改變?cè)诎l(fā)動(dòng)機(jī)的幾何軸線與雙曲軸的幾何軸線之間的距離，可以改變?cè)谥脫Q器之間的距離，并因而改變壓縮比，該雙曲軸繞太陽輪回轉(zhuǎn)。在其優(yōu)選實(shí)施方式之一中，用于壓縮機(jī)和轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造的本發(fā)明系統(tǒng)，通過按固定或可變方式使腔室的一定段的置換器遠(yuǎn)離，從而防止在這些區(qū)域中流體的吸入和壓縮，提供改變排量的可能性。在吸氣-壓縮的開始處腔室的至少一部分借助于主軸、液壓、氣動(dòng)或齒輪裝置按滑動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)，從而這種移動(dòng)建立或關(guān)閉在置換器與腔室之間的開口，該開口允許流體的通過。通過增大吸入的體積，例如，如果我們不改變置換器的分開程度，則我們會(huì)自動(dòng)地增大壓縮比，關(guān)于這個(gè)，我們會(huì)冒在一定范圍中有一定爆震的危險(xiǎn)。這是為什么兩個(gè)機(jī)構(gòu)在技術(shù)上不可能單獨(dú)地設(shè)計(jì)的原因，這兩個(gè)機(jī)構(gòu)之一允許改變腔室的幾何條件，從而改變排量，并且另一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)改變壓縮比。改變?cè)趲缀屋S線之間的距離，我們將修改壓縮比，以保持例如發(fā)動(dòng)機(jī)的相同壓縮比，這可在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)或運(yùn)動(dòng)的情況下進(jìn)行。在其優(yōu)選實(shí)施方式之一中，這些操作可由計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)控制，該計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)與排量的變化一起操作，考慮到使用的速度-轉(zhuǎn)矩-燃料、溫度、燃料類型，對(duì)于較好和較高效和清潔能量使用將命令必要變化，這借助于內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前技術(shù)從未實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明在其優(yōu)選實(shí)施方式之一中還供給一種新型機(jī)構(gòu)，該新型機(jī)構(gòu)相對(duì)于腔室和其進(jìn)氣口、排氣口和火花塞，能夠改變置換器的相對(duì)位置。它包括將太陽輪放置在軸上，該軸可運(yùn)動(dòng)并且可固定在不同位置中，從而改變行星齒輪和它們的相應(yīng)軸的相對(duì)位置，該相應(yīng)軸附加到連接桿上，這些連接桿傳遞運(yùn)動(dòng)。通過改變太陽輪的軸的位置，它也修改置換器相對(duì)于固定腔室以及其進(jìn)氣口、排氣口和火花塞的相對(duì)位置。通過將這根軸鏈接到任何機(jī)械系統(tǒng)上，該機(jī)械系統(tǒng)能夠借助于適當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)使太陽輪運(yùn)動(dòng)或改變腔室的相對(duì)位置，將可以在發(fā)動(dòng)機(jī)的操作期間進(jìn)行這些調(diào)整。這些調(diào)整可毫無疑問地由編程電子單元相對(duì)于由傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)而操作，以適當(dāng)?shù)囟ㄎ惶栞?，目的是改進(jìn)其運(yùn)行。本發(fā)明在其優(yōu)選實(shí)施方式之一中，提供一種用于壓縮機(jī)和轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造的系統(tǒng)，這些壓縮機(jī)和轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)具有在吸氣和壓縮腔室與燃燒和排氣腔室之間具有不同的體積排量。吸氣和壓縮腔室和燃燒和排氣腔室的體積容量的關(guān)系能是固定的或可變的。在其優(yōu)選實(shí)施方式的另一種中，由各種類型的機(jī)構(gòu)可產(chǎn)生速度變化，這些機(jī)構(gòu)具有改變半徑長度的特性，其中，它傳遞或接收規(guī)則和均勻旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將它變換成擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)或反之亦然。作為這樣的系統(tǒng)的例子，我們可提到，這些系統(tǒng)由雙曲軸組成，該雙曲軸使滑動(dòng)桿或轉(zhuǎn)動(dòng)桿在相對(duì)位置中工作，與連結(jié)到轉(zhuǎn)子每一個(gè)上的臂鉸鏈，及與它們的幾何軸線間隔開。這個(gè)距離允許其中傳遞運(yùn)動(dòng)的半徑的長度的變化，由此使用這些機(jī)構(gòu)的任一個(gè)，將雙曲軸的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，變換成轉(zhuǎn)子以及它們的置換器的加速和減速的變化運(yùn)動(dòng)以及停止，或者反之亦然，其特征在于如下事實(shí)可動(dòng)態(tài)地改變壓縮比，借助于滑動(dòng)機(jī)構(gòu)改變?cè)趲缀屋S線之間的距離，該滑動(dòng)機(jī)構(gòu)由主軸、液壓、氣動(dòng)活塞或齒輪裝置運(yùn)動(dòng)。傳遞運(yùn)動(dòng)的連接桿，當(dāng)轉(zhuǎn)子每個(gè)僅支撐一個(gè)置換器(圖3)時(shí)直接鉸接，并且/或者當(dāng)與每轉(zhuǎn)子兩個(gè)或更多個(gè)置換器工作(圖1、2)時(shí)，將由齒輪減速介入。在另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)借助于雙曲軸工作，該雙曲軸支撐兩個(gè)齒輪，這兩個(gè)齒輪具有相同齒數(shù)，由鏈條鏈接。遠(yuǎn)離行星齒輪中心的軸借助于連接旋轉(zhuǎn)桿與轉(zhuǎn)子的臂的鉸接，這些連接旋轉(zhuǎn)桿傳遞運(yùn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子每個(gè)支撐多于一個(gè)置換器時(shí)，施加與置換器的數(shù)量成比例的齒輪減速。在本發(fā)明的系統(tǒng)的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，該系統(tǒng)用于全部不同類型的流體的泵和壓縮機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、熱機(jī)、液壓機(jī)、或氣動(dòng)機(jī)的構(gòu)造。


圖Ι-a和Ι-b涉及發(fā)動(dòng)機(jī)(左側(cè))和其運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(右側(cè))的前部截面的視圖，該發(fā)動(dòng)機(jī)和其運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)單獨(dú)地設(shè)計(jì)，以便于其理解。發(fā)動(dòng)機(jī)具有兩個(gè)轉(zhuǎn)子、兩個(gè)端口，每個(gè)轉(zhuǎn)子具有一對(duì)置換器(2)和(5)，這對(duì)置換器(2)和(5)在腔室(I)內(nèi)運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)端口是進(jìn)氣口
(26)和排氣口(25)，在吸氣開始處的排泄器(23)限制置換器的作用。在一側(cè)上，腔室的段
(24)在圖Ι-a中是封閉的，并且在圖Ι-b中是敞開的，該段(24)與外環(huán)(I)鉸接，放置在腔室的固定外壁中，由液壓活塞(22)驅(qū)動(dòng)。液壓裝置(22)打開腔室的段，形成防止置換器(2，5)的作用的槽溝，將在壓縮和吸氣腔室(34)中待移動(dòng)和壓縮的體積減小約50%，同時(shí)它增大，將燃燒-排氣腔室(35)的相對(duì)體積加倍。燃燒腔室-在該處有火花塞(32)，在圖1-a中按九比一的壓縮比(27)工作，并且在圖Ι-b中變化到半接近置換器，以便補(bǔ)償排量的減小，保持相同的壓縮比。這種變化起作用，動(dòng)態(tài)地修改在發(fā)動(dòng)機(jī)(左側(cè)圖)和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(右側(cè)圖)之間的軸(33 )之間的距離。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是雙曲軸(15),該雙曲軸(15)攜帶兩個(gè)行星齒輪(12-13),這兩個(gè)行星齒輪(12-13)在固定太陽輪(14)上運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)桿(8-9)傳遞內(nèi)和外轉(zhuǎn)子臂(6-7)的運(yùn)動(dòng)。這些臂借助于齒輪(30-31)連接到轉(zhuǎn)子上，這些齒輪(30-31)的齒數(shù)是轉(zhuǎn)子(28-29)上齒數(shù)的一半，從而按每個(gè)180度的兩個(gè)循環(huán)改變360度的循環(huán)速度范圍。因而雙曲軸移動(dòng)的每180度，產(chǎn)生Otto循環(huán)的四個(gè)方面。進(jìn)氣-壓縮始終在發(fā)動(dòng)機(jī)的扇區(qū)(34)中操作，并且燃燒-排氣始終在發(fā)動(dòng)機(jī)的扇區(qū)(35)中操作。觀察到，在圖Ι-b中，所述腔室(35)與進(jìn)氣-壓縮腔室(34)相比具有兩倍體積，允許燃燒氣體的較好使用。在圖Ι-b中，觀察到，腔室截面(23)的放大，在該處，空氣燃料混合物在被壓縮之前，被加熱、均化。圖2涉及同一發(fā)動(dòng)機(jī)的透視圖，該發(fā)動(dòng)機(jī)表示在之前的圖中。圖3涉及在壓縮機(jī)的主視圖中的剖面，該壓縮機(jī)具有兩個(gè)轉(zhuǎn)子-內(nèi)轉(zhuǎn)子(3)和外轉(zhuǎn)子(4)，每個(gè)轉(zhuǎn)子具有置換器(5，2)，該置換器(5，2)在固定外環(huán)(I)內(nèi)工作，該固定外環(huán)(I)按滑動(dòng)方式支撐腔室的段(24)，該段(24)由液壓機(jī)構(gòu)(22)驅(qū)動(dòng)，從而形成間隙(23)，該間隙(23)防止置換器(2，5)的作用，或者不使它們起作用，并所以當(dāng)必要時(shí)動(dòng)態(tài)地修改排量。轉(zhuǎn)子(3-4)連結(jié)到臂(6-7 )上，這些臂(6-7 )通過轉(zhuǎn)動(dòng)桿(8-9 )借助于它們的遠(yuǎn)離行星齒輪的中心的軸(10-11)與行星齒輪(12-13)鉸接，這些行星齒輪(12-13)繞固定太陽輪(14)轉(zhuǎn)動(dòng)。行星齒輪(12和13)由雙曲軸(15)支撐，該雙曲軸(15)繞太陽輪軸(18)回轉(zhuǎn)，該太陽輪軸(18)攜帶齒輪(19)，該齒輪(19)可由電動(dòng)機(jī)(21)運(yùn)動(dòng)，目的是當(dāng)必要時(shí)，修改置換器(5-2)相對(duì)于腔室(I)的相對(duì)位置。發(fā)現(xiàn)速度變化機(jī)構(gòu)的整體牢固地連結(jié)到軸承系統(tǒng)(20)上，該軸承系統(tǒng)(20)可在導(dǎo)軌(16)上由液壓機(jī)構(gòu)(17)運(yùn)動(dòng)，由此改變?cè)趬嚎s機(jī)和雙曲軸以及其行星系統(tǒng)的軸之間的距離，并因而通過改變壓縮比移開或接近置換器(2，5 )。圖4涉及壓縮機(jī)的前部截面，該壓縮機(jī)具有兩個(gè)轉(zhuǎn)子，每個(gè)轉(zhuǎn)子支撐一置換器(2，5)，該置換器(2，5)在逆時(shí)針方向上運(yùn)動(dòng)到腔室(I)中，該腔室(I)劃分成兩個(gè)腔室，一個(gè)用于吸氣并且另一個(gè)用于壓縮。有借助于腔室段(24)的液壓活塞(22)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)機(jī)構(gòu)，一個(gè)
(23)發(fā)現(xiàn)是敞開的，并且另一個(gè)是關(guān)閉的。在圖4-a中，在腔室中通過端口(26)的吸氣開始，同時(shí)在另一個(gè)腔室中的壓縮開始。圖2b有中間狀態(tài)，并且在圖4-c中，在兩個(gè)置換器之間腔室的最大壓縮遇到端口(25)，但置換器(5)還未開始吸氣-壓縮的操作。在圖中，附圖標(biāo)記是
1-腔室的外環(huán)；
2-外轉(zhuǎn)子的置換器；
3-內(nèi)部轉(zhuǎn)子；
4-外部轉(zhuǎn)子；
5-內(nèi)轉(zhuǎn)子的置換器；
6-外臂轉(zhuǎn)子；
7-內(nèi)臂轉(zhuǎn)子；
8-外部轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)桿
9-內(nèi)部轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)桿
10-外部行星齒輪軸;
11-內(nèi)部行星齒輪軸;
12-外部行星齒輪
13-內(nèi)部行星齒輪
14-太陽輪；
15-雙曲軸；
16-行星機(jī)構(gòu)滑槽；
17-液壓機(jī)構(gòu)；
18-太陽輪軸；
19-使太陽輪運(yùn)動(dòng)的齒輪
20-外部轉(zhuǎn)子裝置的旋轉(zhuǎn)桿
21-運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的滑動(dòng)軸承；
22-腔室外環(huán)的液壓機(jī)構(gòu)；
23-吸氣-壓縮腔室的槽溝
24-腔室外環(huán)的段；
25-排氣口 ；
26-進(jìn)口口 ；
27-最大壓縮比；
28-內(nèi)轉(zhuǎn)子的較大齒輪；
29-外轉(zhuǎn)子的較大齒輪；
30-內(nèi)轉(zhuǎn)子的較小齒輪；
31-外轉(zhuǎn)子的較小齒輪；
32-火花塞；
33-在幾何軸線之間的距離
34-腔室的吸氣-壓縮扇區(qū)
35-腔室的排氣-燃燒扇區(qū)。
權(quán)利要求
1.用于構(gòu)造壓縮機(jī)和轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括兩個(gè)轉(zhuǎn)子，每個(gè)轉(zhuǎn)子具有至少一個(gè)置換器，所述置換器在環(huán)形表面內(nèi)以交替地相對(duì)于彼此變化的速度運(yùn)動(dòng)，在它們之間形成腔室，所述腔室交替地改變它們的體積，其特征在于，在所述置換器之間的距離以及進(jìn)行吸氣和壓縮的腔室的面積能動(dòng)態(tài)地變化，以便單獨(dú)地或聯(lián)合地改變排量和壓縮比。
2.根據(jù)以上權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過移動(dòng)所述腔室的表面的至少一部分而產(chǎn)生槽溝，吸氣和壓縮腔室的至少一個(gè)區(qū)域能以固定或可變方式變化，所述槽溝防止所述置換器的吸氣和壓縮作用。適時(shí)密封的所述段能通過適當(dāng)?shù)臋C(jī)械、液壓或電氣系統(tǒng)人工地或者由計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)監(jiān)控地運(yùn)動(dòng)，該適當(dāng)?shù)臋C(jī)械、液壓或電氣系統(tǒng)是在靜止?fàn)顟B(tài)或運(yùn)動(dòng)中的整個(gè)裝置。
3.根據(jù)以上權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)能由雙曲軸類型的不同速度變化機(jī)構(gòu)構(gòu)成，滑動(dòng)元件鉸接到所述轉(zhuǎn)子的臂上，或者通過借助于傳遞運(yùn)動(dòng)的連接桿連接到所述轉(zhuǎn)子的所述臂上的雙曲軸，或者借助于繞固定太陽輪運(yùn)動(dòng)的行星齒輪，該固定太陽輪借助于傳遞運(yùn)動(dòng)的連接桿鉸接到所述轉(zhuǎn)子的所述臂上，或者由連接到所述轉(zhuǎn)子的所述臂上的橢圓齒輪，借助傳遞運(yùn)動(dòng)的連接桿鉸接所述轉(zhuǎn)子的所述臂。
4.根據(jù)權(quán)利要求一和三所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何軸線可以與所述機(jī)構(gòu)的幾何軸線間隔開，所述機(jī)構(gòu)允許相對(duì)于兩個(gè)轉(zhuǎn)子的速度動(dòng)態(tài)地變化，使所述部分的至少一個(gè)人工地或者在由溫度、速度、扭矩、燃燒質(zhì)量、排量、等等傳感器監(jiān)控的計(jì)算機(jī)程序下通過主軸、機(jī)械、液壓、氣動(dòng)或電氣系統(tǒng)在導(dǎo)軌或滑動(dòng)軸線上運(yùn)動(dòng)，處于靜止或在運(yùn)動(dòng)中，目標(biāo)是改變所述置換器之間的距離，并因而修改在它們之間產(chǎn)生的所述腔室的所述最小體積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3及4所述的系統(tǒng)，由運(yùn)動(dòng)變化機(jī)構(gòu)構(gòu)成，該運(yùn)動(dòng)變化機(jī)構(gòu)包括固定太陽輪，繞該固定太陽輪使至少兩個(gè)行星齒輪運(yùn)動(dòng)，該至少兩個(gè)行星齒輪連結(jié)到動(dòng)力軸上，所述齒輪每一個(gè)都支撐遠(yuǎn)離中心的軸，這些軸借助于連接桿鉸接，這些連接桿將運(yùn)動(dòng)傳遞到所述轉(zhuǎn)子的臂，其特征在于，所述行星齒輪具有與所述固定太陽輪相同的齒數(shù)，并且所述轉(zhuǎn)子臂借助于對(duì)于置換器的數(shù)量的齒輪減速與所述行星齒輪鉸接，這些置換器支撐每個(gè)轉(zhuǎn)子，該齒輪減速當(dāng)所述轉(zhuǎn)子每個(gè)支撐兩個(gè)置換器時(shí)是從二到一，當(dāng)所述轉(zhuǎn)子每個(gè)支撐三個(gè)置換器時(shí)是從三到一，并且以此類推。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，速度行星機(jī)構(gòu)的幾何軸線可以與所述發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何軸線間隔開，將它們中的至少一個(gè)放置在導(dǎo)軌或滑動(dòng)軸線上，由主軸、液壓活塞或齒輪系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，人工地或由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，由計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)可由雙曲軸構(gòu)成，該雙曲軸支撐由鏈聯(lián)接的兩個(gè)齒輪。與齒輪的中心間隔開的軸借助于傳遞運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)桿與所述轉(zhuǎn)子的臂鉸接。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽輪可按角度移動(dòng)，從而修改行星齒輪相對(duì)于所述太陽輪的相對(duì)位置，并因而修改所述轉(zhuǎn)子和其置換器相對(duì)于所述腔室的點(diǎn)燃點(diǎn)以及所述進(jìn)氣口和排氣口的相對(duì)位置。
9.根據(jù)全部以上權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，腔室、置換器及轉(zhuǎn)子可具有變化非常大的尺寸和幾何形狀，有或沒有密封段。
10.根據(jù)全部以上權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)可用渦輪機(jī)操作，該渦輪機(jī)增大進(jìn)氣的流量，由此增大體積容量。
11.根據(jù)全部以上權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)能全部或部分地用于構(gòu)造不同類型的壓縮機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣動(dòng)內(nèi)燃機(jī)、由各種流體的壓力運(yùn)動(dòng)、在操作之前或期間加熱、利用各種流體或燃料、注入和/或上升系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來構(gòu)造旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)和馬達(dá)的系統(tǒng)，每個(gè)壓縮機(jī)和馬達(dá)包括兩個(gè)轉(zhuǎn)子，對(duì)于每個(gè)轉(zhuǎn)子具有一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)柱塞，以便在柱塞之間產(chǎn)生兩個(gè)或更多個(gè)腔室。腔室體積依據(jù)在活塞之間的距離而變化，該距離由在轉(zhuǎn)子的兩個(gè)之間的變化和交替相對(duì)速度而生成。這種速度變化可由各種類型的系統(tǒng)得到，這些系統(tǒng)的特征在于，規(guī)則和均勻旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳遞或接收的半徑的長度被改變，將所述運(yùn)動(dòng)變換成具有變化速度的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，或者反之亦然。新系統(tǒng)的特征在于，一起或單獨(dú)地使用兩個(gè)機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)之一動(dòng)態(tài)地修改在柱塞之間的距離，因?yàn)橹聞?dòng)機(jī)構(gòu)或馬達(dá)布置在滑動(dòng)導(dǎo)軌上，并且借助于軸、液壓活塞或齒輪裝置而運(yùn)動(dòng)，并且另一個(gè)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)地修改吸氣和壓縮階段的開始，防止柱塞在吸氣-壓縮腔室的一定段中的停止，由類似致動(dòng)機(jī)構(gòu)排除腔室段，產(chǎn)生固定或可變開口，該固定或可變開口允許流體的通過，并且防止其移動(dòng)。這兩個(gè)機(jī)構(gòu)的組合作用由傳感器-饋電計(jì)算機(jī)系統(tǒng)監(jiān)視，允許動(dòng)態(tài)地改變馬達(dá)或壓縮機(jī)的參數(shù)，以便實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的和更高效的能量利用。
文檔編號(hào)F04C18/00GK103038512SQ201080053856
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2010年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月2日
發(fā)明者烏戈·J·科佩洛維茨 申請(qǐng)人:烏戈·J·科佩洛維茨