CN101260829A

CN101260829A - 齿轮互缺控制式转子发动机

Info

Publication number: CN101260829A
Application number: CNA2007100880798A
Authority: CN
Inventors: 唐鹏程
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-11
Filing date: 2007-03-11
Publication date: 2008-09-10

Abstract

本发明为一种新型转子发动机。用两个互相嵌套的转子将一个横截面是圆形的汽缸分成四个密闭气室；再通过与转子相连的多个传动齿轮(两同大两同小四个齿轮，每个转子分别与一大一小两个齿轮相连)每两个(一大一小，分别与内外转子相连)轮流与另一个部分凹缺齿轮组耦合(与转子相连的齿轮在旋转对着部分凹缺齿轮组有齿部分时则耦合，在旋转对着部分凹缺齿轮组凹缺部分时则不耦合)，使两转子工作时同向并以一定比例的速度转动，且当每次做功完成时因与部分凹缺齿轮组耦合的传动齿轮转换而使两转子的转动速度互换，以继续循环工作。这样即可达到吸气、压缩、做功、排气四个过程在四个气室中同时以一定次序分别循环，将燃料的化学能转化为动能的目的。气密性好，运行平稳，结构精简，能量转化率高。

Description

齿轮互缺控制式转子发动机

所属技术领域

本发明为一种新型转子发动机。

背景技术

目前普遍使用的往复式活塞发动机存在能量转换率低，工作时须靠惯性等不足之处。对以上缺点，转子发动机正以其独特的优越性日渐引起人们的重视，成为发动机发展的一大潮流。马自达公司已正式将三角活塞式转子发动机投入了市场。但这种发动机在气密性和润滑性上面存在一系列难题。我国在转子发动机方面也出现了许多种类，如互变速式转子发动机，压燃分体式转子发动机等，各有各的优缺点。我在汲取总结前人经验的基础上，自己独立实验探索，设计出齿轮互缺控制式转子发动机。

发明内容

本发明所采用的技术方案是：用两个互相嵌套的转子将一个横截面是圆形的汽缸分成四个密闭气室；再通过与转子相连的多个传动齿轮(两同大两同小四个齿轮，每个转子分别与一大一小两个齿轮相连)每两个(一大一小，分别与内外转子相连)轮流与另一个部分凹缺齿轮组耦合(与转子相连的齿轮在旋转对着部分凹缺齿轮组有齿部分时则耦合，在旋转对着部分凹缺齿轮组凹缺部分时则不耦合)，使两转子工作时同向并以一定比例的速度转动，且当每次做功完成时因与部分凹缺齿轮组耦合的传动齿轮转换而使两转子的转动速度互换，以继续循环工作。这样即可达到吸气、压缩、做功、排气四个过程在四个气室中同时以一定次序分别循环，将燃料的化学能转化为动能的目的。气密性好，运行平稳，结构精简，能量转化率高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1图2是发动机能量转换系部份原理结构示意图。

图3是大小传动齿轮组合图示。

图4是单个部分凹缺控制齿轮结构示意图。

图5是四个部分凹缺控制齿轮组合成部分凹缺齿轮组的图示。

图6图7是传动齿轮组和部分凹缺齿轮组在工作时的两种藕合情况示意图。

图8是各轮半径计算辅助图。

图9是内外转子结构示意图。

图10是发动机各部件图。

图11是部件组合图。

图12是各类转子示意图。

图中(1)-(4)是1至4气室、(5)是内转子一端、(6)是外转子一端、(7)是内转子另一端、(8)是外转子另一端、(9)是进气门、(10)是排气门、(11)是火花塞(或喷嘴)、(12)是气缸、(13)(15)是小传动齿轮、(14)(16)是大传动齿轮、(17)是内转子轴、(18)是外转子轴、(19)是火花塞(或喷嘴)控制键、(20)是火花塞(或喷嘴)控制键在四个部分凹缺控制齿轮组合成部分凹缺齿轮组时的相互位置(分别竖直对齐)、(21)动力输出齿轮、(22)是内转子结构图、(23)是外转子结构图

如采取的压缩比高，压缩到最小时温度在燃料燃点以上则(11)是喷嘴，如采取的压缩比较低，压缩到最小时温度达不到燃料燃点则(11)是火花塞。本说明以火花塞为例。

转子处于标准位置时(图1所示)两转子的夹角比等于两转子的转速比，也等于燃料压缩比，这个比例可根据燃料特征确定，本说明书中以1∶4为例加以说明。两转子头一测各正对进气门(9)和排气门(10)，进气门宽与转子头宽等，排气门远离进气门侧与转子头齐，邻近进气门侧稍宽于转子头(见图1)，便于工作时吸入燃气和排出剩余废气。

单个部分凹缺齿轮(图4)每隔90°交叉有齿和凹进无齿，每个有齿无齿交接部分有一个火花塞(或喷嘴)控制键(19)。部分凹缺齿轮共4个，两大两小，按图5所示方式固定组合成部分凹缺齿轮组。大小传动齿轮和大小部分凹缺齿轮之间的半径比应根据下面方式计算确定：

内转子和外转子转速的互换通过部分凹缺齿轮组的部分凹进实现，而内转子和外转子转速比就要通过大传动齿轮(传大)、小传动齿轮(传小)、大部分凹缺齿轮(控大)、小部分凹缺齿轮(控小)四类齿轮的半径比例和齿数比例来实现。

为便于说明，设传大半径为R1，传小半径为r1，控大半径为R2，控小半径为r2，其中传大与控小为一藕合组，传小与控大为一藕合组(见图8)。因部分凹缺齿轮是固定是一起的，转子标准状态组成角的比为1∶4，所以它们存在以下关系：

其中无论藕合时齿轮的大小，每齿所占弧长相等，所以有：

\frac{2 π R_{1}}{10 A} = \frac{2 π r_{2}}{4 A}

即R1∶r2＝5∶2

\frac{2 π R_{2}}{4 B} = \frac{2 π r_{1}}{\frac{5}{2} B}

即R2∶r1＝8∶5

而它们的半径须满足R1+r2＝R2+r1(圆心距相等)

根据以上关系可得出R1∶r2∶R2∶r1＝65∶26∶56∶35

关于齿数可根据齿轮大小及需要确定。但必须满足以上表关系。

内外转子的转速比也就是转子处于标准状态时转子的夹角比(上面是以1∶4为例)，这个比例是可根据需要调整的，只要按上述方法计算即可得出各类齿轮半径比。各类齿轮的半径比是实现转速比控制的关键。用以确保每次做功完成后两转子的位置互换，进行下一次做功。

具体实施方式

工作时，火花塞打火做功，内转子大传动齿轮和外转子小传动齿轮与部分凹缺齿轮组耦合，两转子同时同向转动，内外转子转速比变为4∶1，做功气室变大，顺时针数做功气室的下一气室排气，做功气室的上一气室压缩，与做功气室相对的气室吸气。两转子转到标准位置时，触动火花塞(或喷嘴)控制键，火花塞打火做功，同时和部分凹缺齿轮组耦合的变为内转子小传动齿轮和外转子大传动齿轮，两转子同时同向转动，内外转子转速比变为1∶4，做功气室变大。顺时针数做功气室的下一气室排气，做功气室的上一气室压缩，与做功气室相对的气室吸气。两转子转到标准位置时，触动火花塞(或喷嘴)控制键，火花塞打火做功……如此循环。

现结合附图加以说明：

如图1所示是火花塞(或喷嘴)(20)打火或喷燃料，(3)气室做功，两转子同时都顺时针转动，外转子的转速和内转子转速比变为4∶1。(4)气室变小排气，(1)气室扩张吸气，(2)气室缩小压缩。当两转子的位置互换时，成图2状态，触动火花塞(或喷嘴)控制键(19)火花塞(或喷嘴)再打火或喷燃料，上次压缩的(2)气室做功。同时两转子转速因与部分凹缺齿轮组耦合的齿轮的转换而互变，外转子的转速和内转子转速比变为1∶4，且两子都同时顺时针转动，上次做功的(3)气室变小排气，上次排气的(4)气室扩张吸气，上次吸气的(1)气室变小压缩，当两转子的位置互换时，成图1状态，压下打火控制器再打火做功。两转子转速因与部分凹缺齿轮组耦合的齿轮的转换而互变，再次做功(见图6、图7)。像这样不断循环，实现能量的转换。

工作时从时间上横向看四个气室分别同时进行吸气、压缩、做功、排气过程[如图1，(1)气室吸气、(2)气室压缩、(3)气室做功、(4)气室排气]。纵向看一单独气室中状态以吸气、压缩、做功、排气的次序不断循环(如图1中(1)气室吸气，当内转子转过进气门时，甲气室因内外转子转速互换而变小进行压缩)。同一气室在发动机工作时的容积变化，是通过内外转子同时以相同方向、不同的速度转动、且每次做功完成后两转子的转速和位置互换来实现的。为实现每次做功完成后两转子的位置互换，两转子的转速比为两转子处于标准位置时的夹角比(见图1)，这个比例可根据燃料特征确定(本说明书中以转速比为1∶4为例加以说明)。要实现内外转子同时以相同方向、不同的速度转动、且每次做功完成后两转子的转速和位置互换，这要用部分凹缺齿轮组。当内转子传大和外转子传小与部分凹缺齿轮组耦合时，内转子传小和外转子传大因部分凹缺齿轮组的凹进而不耦合(见图6)，内转子和外转子转速比为1∶4。一次做功完成后，内转子传小和外转子传大与部分凹缺齿轮组耦合(见图7)，内转子传大和外转子传小因部分凹缺齿轮组的凹进而不耦合，内转子和外转子转速比为4∶1。这样不断循环，从而实现内转子和外转子转速的互换。

这是本发动机的关键技术。

启动时，用电机带动动力输出齿轮(21)转动即可，具有良好的启动性。如一直用外力带动它，它也是一个空气压缩机。

综上所述，多轮交互控制式转子发动机是一种实用性极强的新型发动机。

Claims

1. 一种转子发动机。用两个互相嵌套的转子将一个横截面是圆形的汽缸分成四个密闭气室；再通过与转子相连的多个传动齿轮(两同大两同小四个齿轮，每个转子分别与一大一小两个齿轮相连)每两个(一大一小.分别与内外转子相连)轮流与另一个部分凹缺齿轮组耦合(与转子相连的齿轮在旋转对着部分凹缺齿轮组有齿部分时则耦合，在旋转对着部分凹缺齿轮组凹缺部分时则不耦合)，使两转子工作时同向并以一定比例的速度转动，且当每次做功完成时因与部分凹缺齿轮组耦合的传动齿轮转换而使两转子的转动速度互换，以继续循环工作。这样即可达到吸气、压缩、做功、排气四个过程在四个气室中同时以一定次序分别循环，将燃料的化学能转化为动能的目的。

2. 根据权利要求1所述两转子转速的转换通过与转子相连的多个齿轮每两个轮流与另一个部分凹缺齿轮组耦合实现。部分凹缺齿轮组由四个部分凹缺控制齿轮按等大则有齿部分和无齿部分正对，不等大则有齿部分和有齿部分正对的原则固定组合而成。每个部分凹缺控制齿轮每隔90°交叉有齿和凹进无齿。每个转子的传动齿轮有且只有一个同时与部分凹缺齿轮组耦合，且同时耦合的传动齿轮必须不等大。其余的传动齿轮因对着部分凹缺齿轮组的凹缺部分而不影响。当每次做功完成后，传动齿轮对着的部分凹缺齿轮组的凹缺部分转过变为有齿部分，有齿部分变为转过凹缺部分。与部分凹缺齿轮组耦合的传动齿轮互换，从而实现两转子转速的转换。

3. 根据权利要求1所述两转子的转速比等于两转子处于标准状态时的夹角比。这个比例可根据燃料的特征(最佳压缩比)确定。发动机中用各齿轮的半径比进行控制。

4. 根据权利要求1所述汽缸只要满足横截面是圆形，可根据实际需要变形，两转子也跟着变形。

5. 根据权利要求1所述本发动机可使用气，液多种燃料。

6. 根据权利要求1所述本发动机可根据压缩比和燃料的燃点确定采取压燃方式还是点燃方式。