CN1740521A - 四冲程气口式三缸两弧转子发动机 - Google Patents

Abstract

本发明的四冲程气口式三缸两弧转子发动机属动力机械，是对申请号为85203161U的四冲程气口式梅花转子发动机的改进；即将四冲程气口式梅花转子发动机的四弧转子改为两弧转子，从而发动机的五个缸体就可以相应地改为三个缸体；五个纵向密封销就改为三个纵向密封销；五边形的端面密封片，就改为三角形的端面密封片；五个燃烧室和五个火花塞，也就都改为三个；从而使得，本发明的四冲程气口式三缸两弧转子发动机的结构更加简单，制造工艺更加方便，同时，也扩大了发动机的单缸容积和进、排气角；本发动机可设计为汽油机和柴油机。

Description

四冲程气口式三缸两弧转子发动机

技术领域

本发明的四冲程气口式三缸两弧转子发动机属于旋转发动机。

背景技术

汪克尔发动机是用两弧的长短幅外旋轮线做缸体型线和它的内包络线做转子设计的。但汪克尔转子发动机的缸体的吸气腔和排气腔是固定的，因而缸体受热不均匀；活塞三尖端始终与缸体接触，因而缸体磨损较快；更换易磨损的嵌在转子尖端的径向密封销和转子端面上的端面密封件极为不便。活塞三尖端密封销弹簧受热弹性变差及密封件受惯性力的影响，从而密封不严。在爆发时，由于转子形状和位置，存在一定的反冲角，因耗能大。

因而梁之桓先生针对汪克尔发动机不足，设计了梅花转子发动机以克服以上缺点，用长短幅外旋轮线做活塞和它的外包络线做气缸进行设计，专利申请号为85 2 03161U，就是梅花转子发动机。但其转子形状呈四弧形状，构造复杂，转子相对缸体体积较大。因而制造加工工艺复杂，单缸容积较小。

发明内容

本发明的目的是提出一种四冲程气口式三缸两弧转子发动机。该发动机的转子型线与汪克尔发动机的缸体型线是相似的，都是两弧长短幅外摆线，因而加工制造时模具略加改制即可。缸体型线为三个全等的圆弧形，燃烧室也为圆弧形，便于加工。设备条件许可，用外包络线型。

本发明的发动机是以两弧转子代替梅花转子发动机的四弧转子，转子端面呈为“8”字形。

本发明发动机的两弧转子端面的曲线方程为：

x＝cos3α+pcosα，

y＝sin3α+psinα，

(0≤α≤2π，3≤p≤5).方程式中的参数P是摆幅系数。

缸体11由缸体型线37围成A、B、C三弧，形成三个缸体腔3，缸腔中有燃烧室13、火花塞12；

本发明发动机的缸体型线方程为：

x＝cos4α+pcosα+cosα.

y＝sin4α+psinα+sinα，

(0≤α≤2π，3≤p≤5).方程式中的P是摆幅参数。

“8”字形的转子由转子型线39围成M、N两弧，M弧左侧有排气腔15、侧面排气孔14和后端排气孔16，M弧右侧前端进气孔35，进气腔33，侧面进气孔34。

“8”字形转子在气缸中绕偏心轴1自转的同时又推动偏心轴一起绕缸体中心线40，即太阳轮中心线40作公转；转子带动行星轮4，行星轮4再带动太阳轮40做功。

由上述改进，由原梅花转子发动机的五缸简化为三缸，将五个纵向密封销24，正五边形状端面密封片9，五个燃烧室和火花塞，都统统简化为三个。从而变为本发明发动机，使结构简化，制造工艺更简便。

本发动机以长、短幅两弧外摆线，做为本发动机的转子型线39；并以这个转子的三弧外包络线做为本发动机的缸体型线37。

两弧转子端面与缸盖之间的密封片9安装在前缸盖6和后缸盖17上；密封片9的形状呈二弧转子的内包络线9形，其曲线方程为：缸体腔39-转子型线；40-缸体中心线

在图4中，41-缸体型线；42-转子型线；43-太阳轮；44-行星轮45-进气腔；46-排气腔；47-进气口；48-排气口；49-转子尖端密封件；50-偏心轴；51-火花塞.

具体实施方式

下面我们再对活塞上进排气腔工作过程作一简要说明：

如图1以A缸为例，当活塞M弧的最高点达到A缸缸体弧线最高点，

即上止点时，气体从前缸盖进气孔35进入转子进气腔33后，再由活塞侧面许多进气小孔34进入气缸A，当活塞逆时针旋转，M弧右边进气孔34达到左边密封销E，即下止点时，进气结束，转子自转了225度，即进气角为225。然后N弧旋转到A缸内，对气体进行压缩，达到自燃，或火花塞点燃，爆发，将活塞N端推到A缸外，此时发动机做功，紧接着转子M弧进入A缸，对废气进行压缩，废气由侧面的排气孔14被挤入排气腔15，然后从活塞后端排气孔16，再进入后缸盖排气室排出。从排气开始到排气结束，转子也旋转了225度，即排气角同样为225度。以下动作，重复上述过程。汽缸做功顺序为A，B，C，一直循环下去。冷却***和润滑***均同于梅花转子发动机，如图2。如果设备条件许可，缸体和转子可用陶瓷基复合材料做成无水冷陶瓷发动机，使其耐磨、耐高温、长寿命，同时重量更轻。

圆弧拟合缸体型线时，在没有考虑加工误差和热膨胀系数的情况下，电脑模拟数据如下：行星轮(内齿轮)半径：30.00mm；太阳轮(外齿轮)半径：20.00mm；端面密封销边长：89.38mm；气缸圆形拱高：42.58mm；摆幅长：47.89mm；径向密封销半径：3.44mm；整个缸体半径：83.90mm。单缸型线也可为半圆弧。

x＝pcosα-cos2α-cosα，

y＝psinα+sin2α-sinα，

(0≤α≤2π，3≤p≤5)；方程式中的参数P是摆幅系数。

在缸体上，在发动机两弧转子10的内、外包络线的三个交接点处，分别装置纵向密封销24。

本四冲程气口式三缸两弧转子发动机的所述内、外包络线，可用三圆弧拟合外包络线作缸体型线37；可用边有一定宽度的正三角形的三边拟合内包络线作端面密封片9。

附图说明

图1四冲程气口式三缸两弧转子发动机轴向结构示意图

图2四冲程气口式三缸两弧转子发动机径向剖视示意图

图3四冲程气口式三缸两弧转子发动机的两弧转子侧面进、排气孔示意图

图4汪克尔发动机工作原理示意图

在图1、图2和图3中：1-偏心轴；2-前轴承；3-太阳轮；4-行星齿轮；5-前油封环；6-前缸盖；7-前盖的进气室；8-进气通道；9-端面密封片及弹簧；10-活塞(转子)；11-气缸体；12-火花塞孔；13-燃烧室；14-活塞周面的排气孔；15-活塞的排气腔16-活塞端面的排气口；17-后缸盖18-后缸盖的排气室；19-活塞轴承；20-后油封环；21-油封偏心块；22-后轴承；23-偏心块固定螺钉；24-密封销；25-密封销弹簧；26-弹簧调整螺钉；27-径向密封片；28-径向封弹簧；29-水套；30-活塞的油冷腔；31-进油道；32-回油道；33-活塞的进气腔；34-活塞周面的进气孔；35-活塞端面进气口；36-平键；37-缸体型线38-

如果用给定转子型线和内、外包络线方程进行设计，只要适当选取参数p的值，再按比例放大即可。

当选用转子和内、外包络线参数方程时，给定参数P的值，就可以由电脑自动生成转子型线及其外包络线和内包络线。单缸圆弧形面积减去转子在该圆弧形内所占最小面积，此时即是单缸最大有效截面积，其计算公式为：

$\frac{1}{3}(8-2p)\mathrm{\π}-\frac{3}{4}\sqrt{3}p$ (单位面积)。

本没计方案相对于汪克尔转子发动机具有以下优点：由于径向密封销和端面密封片联合为一体，三径向密封销24安装在缸体上三弧交点处，与固定在缸盖上的端面密封片9为平直的正三角形三边，始终把气缸38分为三个独立的气缸腔，密封件固定，不受惯性力的影响，再加上密封件弹簧冷却性好，不变形，因而密封性能好。这样就很好地形成了良好的密封***。同时对密封件的维修和更换极为方便；由于缸体关于缸体中心线40为中心对称，每一缸体均做功，因而缸体受热均匀；由于转子只与密封件接触，与缸体缸盖永不接触，没有磨损，因而缸体和缸盖不需要加工有很高的光洁度，加上三气室和燃烧室都是简单的圆弧形，加工简单，制造成本低。

本设计相对于梅花转子发动机具有以下优点：本设计方案转子体积相对于缸体体积较小，增加了单缸的容积，因而压缩比可以提高，同时也增大了进、排气角，结构简化，缸体和转子造形简单，便于制造。

Claims (3)

1.一种四冲程气口式三缸两弧转子发动机，由梅花转子发动机改进而成，其特征是以长、短幅两弧外摆线做为本发动机的转子型线(39)，其方程为：x＝cos3α+pcosα，y＝sin3α+psinα，0≤α≤2π，3≤p≤5；并以这个转子的三弧外包络线做为本发动机的缸体型线(37)，其方程为：x＝cos4α+pcosα+cosα，y＝sin4α+psinα+sinα，0≤α≤2π，3≤p≤5。

2.如权利要求1的一种四冲程气口式三缸两弧转子发动机，其特征是两弧转子端面与缸盖之间的密封片(9)安装在前缸盖(6)、后缸盖(17)上；密封片(9)的形状呈二弧转子的内包络线(9)，其方程为：x＝pcosα-cos2α-cosα，y＝psinα+sin2α-sinα，0≤α≤2，3≤p≤5；在缸体上，在发动机两弧转子(10)的内、外包络线的三个交接点处，分别安装一个纵向密封销(24)。

3.如权利要求1、2的一种四冲程气口式三缸两弧转子发动机，其特征是所述内、外包络线，可用三圆弧拟合外包络线作缸体型线(37)；可用边有一定宽度的正三角形的三边拟合内包络线作端面密封片(9)。

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