CN1339651A - 一种转子发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全新的转子发动机,独特的配气方式使得这种发动机的结构极为简洁合理。

Description

一种转子发动机

本发明所属的领域为动力机械领域。

与现有的技术相比，本发明引入立体思维与动态思维的设计思想，使发动机的结构得以大大简化，其密封也更容易保证。

本发明由于机械结构更加紧凑，因此可以成倍地提高发动机的比功率。

本发明由于采用转子式结构，可以从根本上消除发动机的震动。现有技术中消耗的震动的能量可以直接转化成输出动力。

本发明从机械力学的角度分析，其所有的运动部件都更为合理，因此也更为可靠。

本发明吸如的混合燃气由于经过缸体的月牙形空间，并通过配气盘由冷缸在高压状态下瞬间进入近似于真空状态的热缸，气体经过一次突发的膨胀，空气与可燃物的混合更加均匀，可进一步提高能量爆发的效率，其效果可与现有技术的电喷方式相比，然而客观上降低了制造成本。

本发明的动力冲程大于120°，与现有技术相比增加了动力冲程的时间和长度，成为提高能量转换效率的另一个原因。

本发明没有活塞式发动机的配气***和曲柄连杆***，不仅使发动机的结构大大简化，也使机械运动损失的能量直接转化成输出功率。

本发明与现有技术中活塞式发动机相比，进排气口处于开放状态，极大减少了进排气的阻力，并降低进排气的噪声，由此可将其消耗的能量直接转化成输出功率。

值得一提的是，活塞式发动机为了使进排气更加畅通，不得不以增加气门的方式来进行改进，这无疑使现有技术变得更加复杂，提高了制造难度；而气门在开启时必需克服缸体内的压力，无法避免能量的消耗。

本发明采用的分隔高压腔和低压腔的挡块组合件，密封效率更高，合理的挡块组合件结构在运动中没有应力集中点，可降低摩擦损耗并保证运动部件的可靠性。

本发明使用的挡块组合件自身形成一个相对密闭的空腔，有利于运动部件的润滑和降温。

本发明环绕在转子上的动环由于不承受往复运动的冲击力，因此完全有可能使用工程陶瓷制作，这将为大大提高发动机的热效率提供技术前提。

综上所述，本发明为降低发动机的制造成本，提高发动机的能量转换效率提供了前所未有的前景。

以下参照本发明的结构图，说明其工作原理。

本发明最基本的结构由两个相对隔离的热缸和冷缸组成。其主要部件有轴20、轴承4轴承18、键4、前端盖5、后端盖17、热缸定子10、热缸转子6、热缸转子上可以滑动的动环15、冷缸转子16、冷缸转子上可以滑动的动环15、两缸之间的中隔环11、夹在热缸转子和冷缸转子之间同轴运动的配气盘8，以及每个定子内腔180°对置的挡块组合件(由2×挡块9、自由轴7和弹簧24组成)，此外还有火花塞21、分电器1、紧固螺栓22等。

以旋转方向定向，冷缸定子上每组挡块组合件前面有一进气口25，热缸定子每组挡块组合件的前面有火花塞21，后面有排气口23。

需要特别说明的是，热缸定子和冷缸定子同一轴心安装时，以各自挡块组合件的自由轴的轴心为定位点，两定子之间错位形成一个夹角β(比较图2、图3)。以旋转方向定向，冷缸定子上的挡块组合件在前，热缸定子上的挡块组合件在后，两者之间错开一个小角度(此角度根据设计的要求一般在1°～3°之间。在这个角度的冷缸定子和热缸定子相互对应的位置上，设有热缸定子的通气口25和冷缸定子的通气口27(参照图2、图3)，通气口25和通气口27在圆周方向和径向都处于同一位置。两者之间是否相通，取决于旋转运动中的配气盘。

公式：∠β＝热缸定子挡块组合件与冷缸定子挡块组合件错位相差小角度(1°~3°)+挡块组合件所占的角度。

此外还需要说明的是，热缸转子和冷缸转子同轴安装时，两者之间的最高点之间也有一个夹角∝：与定子有所不同的是，以旋转方向定位，热缸转子6在前，冷缸转子16在后(参照图2、图3进行比较)。以两个转子夹角∝对照图4，配气盘上的通气缺口(或通气孔)所占的角度与其相同。而图4中看到的通气缺口(或通气孔)的径向位置与热缸定子和冷缸定子上的通气口的径向位置相同。

设计时必须注意：∠∝＞∠β。

当了解上述的结构之后，结合所给出的说明书附图，进一步描述本发明的工作原理：

冷缸转子16旋转时，以转子的最高点为界，将半个月牙形空间分隔成相对而言的高压腔与低压腔，前面的高压腔压缩混合燃气，后面的低压腔吸入混合燃气，此时热缸定子的通气口25与冷缸定子的通气口27由配气盘8锁闭，当热缸转子6率先滑过第一组挡块组合件的瞬间，配气盘8的通气缺口28(或通气孔)与冷缸定子和热缸定子的通气口会合；当冷缸转子16的最高点达到挡块组合件的位置时，冷缸内被压缩的混合燃气瞬间完全进入热缸内(即热缸转子滑过挡块组合件之后形成的半个月牙形空腔内)，此时热缸内的混合燃气依旧处于压缩状态，火花塞21准时跳火点燃混合燃气，混合燃气爆燃后产生推力推动热缸转子6，由此产生可输出动力。当继续转动180°时，上述过程又完成一次。如此循环，致使本发明产生的不断的动力输出。

比照活塞式发动机的四冲程动作，本发明的冷缸每180°同时完成吸气与压缩的动作；热缸同时完成爆燃与排气的动作；每旋转一周，本发明完成两次热力循环。

如下，根据图1、图2、图3、图4，给出各部位的名称：

1.分电器；

2.连接式轴承盖；

3.滚动轴承；

4.键；

5.前端盖；

6.热缸转子；

7.自由轴；

8.配气盘；

9.挡块；

10.热缸定子

11.中隔环；

12.冷缸定子；

13.冷却箱加强筋；

14.冷却箱空腔；

15.动环；

16.冷缸转子；

17.后端盖；

18.角接触轴承；

19.轴承盖；

20.轴；

21.火花塞；

22.紧固螺栓；

23.排气口；

24.弹簧；

25.热缸定子通气口；

26.进气口；

27.冷缸定子通气口；

28.通气缺口(或通气孔)。

此外，参照下列各图，比较上述原理说明，给出几个新的结构形式。

图5：(注：A点为热缸的火花塞位置和冷缸的进气口位置，B点为热缸排气口位置。以下各图相同。)

利用本发明的基本原理，当设计的发动机需要较大的径向尺寸时，可以考虑同一缸体内设置三处以上的挡块组合件。

必须强调的是，冷缸和热缸对应，两个缸挡块组合件要保持数量相同、均布于各自的定子上。

当径向尺寸加大时，转子可以采用直接的风冷方式。其意思是，转子的内腔可以直接通过用于降温的空气(结构可根据需要来设计)。

图6：

利用本发明的基本原理，发动机的转子可以是椭圆的形状，其有点是双缸形式就可以达到良好的动平衡。

当转子设计为椭圆形状时，定子内设置两处挡块组合件，发动机可以在两处同时点火，即每180°可以同时完成两个热力循环过程。每旋转一周完成四次动力冲程。当定子内设置三处挡块组合件时(或者是奇数的5、7……)，动力冲程不会产生死点。

如图6所示，此种结构的发动机每旋转一周可完成六次热力循环。

同理，热缸与冷缸的挡块组合件的数量相同和位置均布，定子间的∠β和转子间的∠∝都需有合理的对应。

图7、图8：

利用本发明的基本原理，发动机的转子可以是如图所示的形状。

至于定子上设置挡块组合件的数量，完全视设计所能允许的条件和需要而定。

结束语：本发明的技术核心在于动态下完成配气的方式。

Claims (8)

1.本发明由两个缸体的端盖、定子、中隔环、在定子内作旋转运动的转子和在两定子之间同轴旋转的配气盘、以及在每个定子上设置的两组挡块组合件等组成；两缸体被中隔环和配气盘分隔成热缸和冷缸，冷缸进行吸气和压缩的工作，热缸进行产生动力的爆燃和排气：热缸和冷缸的定子内腔每180°分别设置一组挡块组合件(由自由轴、围绕自由轴运动挡块×2及弹簧组成)，将偏心转子与定子内腔形成的月牙形分割成旋转运动中不时变化的相对而言的高压腔和低压腔；顺旋转方向，热缸定子的挡块组合件两侧依次设置排气孔和点火装置(如火花塞)，冷缸定子挡块组合件前面设置吸气孔；同样顺旋转方向，冷缸定子挡块组合件在前，热缸定子挡块组合件在后，两者之间形成一个同轴错位的小夹角，小夹角的对应位置分别在热缸定子和冷缸定子上设置由配气盘控制开启的通气口；与此同方向，热缸转子在前，冷缸转子在后，两转子的最高点之间形成同轴错位的夹角；随转子旋转的配气盘在两转子最高点之间夹角的范围内，对应热缸定子和冷缸定子通气口的径向位置，设置可以在旋转中接通热缸定子和冷缸定子的通气缺口或圆周方向排列的通气孔；这样，当转子旋转时，由冷缸将吸如的混合可燃气体压缩，当热缸的转子经过一处挡块组合的瞬间，冷缸转子便通过恰时经过的配气盘的通气缺口或通气孔，将压缩的可燃气体转换进入热缸，此时经点火装置点燃***，产生推力推动转子运动；当转子旋转180°，同理，开始又一次爆燃，以此循环往复，进而产生动力。

2.根据权利要求1，本发明可以在同一轴系上进行多缸串联，由此可以消除动力死点并更好地实现动平衡。

3.根据权利要求1，本发明在定子上设置的挡块组合可以是三组以上(参照图5)。

4.根据权利要求1，本发明的转子可以变形加工成椭圆形，进而可以实现两处同时爆燃，并实现更好的动平衡(参照图6)。

5.根据权利要求1，本发明的的转子可以变形加工成近似于三角的转子，可以消除动力死点并实现更好的动平衡(参照图7)。

6.根据权利要求1，本发明的转子可以是相似于四边形的转子，这样在大型发动机上易于解决密封问题并提高压缩比(参照图8)。

7.根据权利要求1，本发明可以进行多种结构同轴组合，这样可以更好的地分配动力。

8.根据权利要求1，本发明的配气方式可以用于其他类型的转子式发动机。

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