所属技术领域
背景技术
[0002] 为了提高
活塞式发动机的机械效率及减小体积和重量，人们提出了很多不用活塞、
曲柄、
连杆作动
力转换机构的其他类型的发动机，其中转子发动机占多数，转子发动机主要有偏心轮转子发动机、旋转卡片转子发动机、三
角转子发动机等，以上几种转子发动机因密封问题和磨损问题难以解决而未能推广应用。以三角转子发动机为例，德国工程师汪克尔在上个世纪50年代发明了三角转子发动机，1964年日本
马自达
汽车公司收购了三角转子发动机的
专利权，经过多年的研发和改装于1978年首次在量产跑车rx7上装载。与四冲程活塞式发动机相比，三角转子发动机的零部件少很多。运动部件的减少意味着转子发动机的可靠性更高。转子发动机中所有零件均沿一个方向持续旋转，不需要像传统发动机中的活塞那样剧烈地变换方向。通过利用定向旋转
配重物来消除震动，转子发动机实现了内部平衡。发动机内磨损严重，气体密封困难及油耗率高于活塞式发动机等原因导致三角转子发动机未能被推广应用。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种旋转活塞式转子发动机，该转子发动机的气体密封技术能得到了完善，发动机的动力传递效率近100％。
[0004] 为达到上述发明目的，所述的转子发动机由发动机
机体、转子、
密封件、固定盘、隔离盘、复位
弹簧、
主轴、
输出轴、气
阀组成，固定盘与发动机机体固定配合；两个隔离盘固定在发动机机体的两方，主轴穿过隔离盘，转子固定在主轴上，转子的顶端面部位与发动机机体的内圆运动配合，用转子顶端面上的凹槽内布置的径向密封件密封此相对运动面；转子的两个平行面与隔离盘运动配合，转子的平行面上的凹槽内布置的轴向密封件密封此相对运动面；转子的半圆部位与固定盘的内圆运动配合，转子内圆面上的凹槽内布置的密封件密封此相对运动面，发动机机体、固定盘和转子封闭成容量随转子的运动而改变的
燃烧室，此燃烧室通过气阀与大气连通，位于燃烧室对面的固定盘上布置了
复位弹簧，主轴与输出轴通过
离合器连接。
[0005] 发动机机体与转子外圆盘之间的径向密封件装在转子旋转盘外圆上的密封件凹槽内，此径向密封件低端和凹槽底端面之间装有条形
弹簧条；轴向密封件装在转子平行面的凹槽内，凹槽低端面和轴向密封件低端之间装有条形弹簧条；径向密封件和轴向密封件的连接部位有连接圆柱密封件，圆柱密封件装在圆柱形孔内，圆柱密封件低端和圆柱孔底面之间装有弹簧。
[0006] 所述的气阀由圆锥
阀体、圆锥阀体杆、推力弹簧、
定位齿轮、从动离合器、主动离合器、主动离合器复位弹簧、圆锥阀套筒、套筒、定位
摇臂、定位摇臂弹簧、复位摇臂、复位摇臂弹簧组成，圆锥阀体套装在圆锥套筒内，圆锥阀体杆上有
花键，圆锥阀体杆穿过套筒上的圆孔，推力弹簧布置在圆锥阀体和套筒之间，套在圆锥阀体杆上，圆锥阀体上有气体通道，圆锥阀体套在圆锥套筒内，圆锥套筒的圆柱面和顶端面上有缺口；圆锥阀体杆在套筒内的有花键的一端上套着定位齿轮盘、推力弹簧、从动离合器，没有花键的顶端部位套装着主动离合器，圆锥阀体干与主动离合器滑动配合，套筒和主动离合器之间套装着扭转弹簧，扭转弹簧的一端固定在套筒上，另一端固定在主动离合器上，主动离合器上固定着离合器
推杆，定位摇臂的一端通过轴固定在套筒上，定位摇臂与套筒之间布置了定位摇臂弹簧，定位摇臂的另一端卡在定位齿轮盘的齿轮上；复位摇臂的一端通过轴固定在套筒上，复位摇臂与套筒之间布置了复位摇臂弹簧，复位摇臂的另一端卡在定位齿轮盘的另一个齿轮上。
[0007] 所述圆锥阀体套筒及圆锥阀体布置在固定盘上，固定盘上有一条燃气通道，燃烧室通过圆锥阀体的气体通道和圆锥套筒上的两个缺口与大气连通。
[0008] 主轴上套装着气阀推动弧杆和扭转弹簧、扭转弹簧的一端固定在主轴上，另一端固定在阀体推动弧杆上。
[0009] 所述转子发动机为两个发动机机体和转子平行布置的双转子发动机，两个转子的
相位角相同，两个转子的主轴在同一条轴线上。
[0010] 所述的离合器由外圆盘、齿轮盘、固定摇臂、固定摇臂弹簧组成，齿轮盘固定在发动机主轴上，固定摇臂的一端通过轴固定在外圆盘上，另一端卡在齿轮盘的齿牙上，外圆盘和固定摇臂之间布置了固定摇臂弹簧，外圆盘固定在输出轴上。
[0011] 因上述发明而产生的技术效果是明显的，因燃烧室内的高温高压燃气推动转子运动并通过主轴、离合器和输出轴传递动力的效率远高于活塞式发动机的活塞、曲柄、
连杆机构的效率，发动机内相对滑动部件之间都是面
接触，与三角转子发动机内运动部件之间的线接触不同，所以气体密封更容易。
附图说明
[0012] 图1转子发动机结构示意图；
[0013] 图2气阀驱动结构示意图；
[0014] 图3气阀驱动原理图；
[0015] 图4进气阀结构示意图；
[0016] 图5排气阀结构示意图；
[0017] 图6气阀定位器结构图；
[0018] 图7气阀复位结构示意图；
[0019] 图8转子发动机工作原理图；
[0020] 图9转子发动机离合器结构示意图；
[0021] 图10转子发动机
电子控制气
门的结构图。
具体实施方式
[0022] 如图1和2所示，转子发动机由发动机机体1、转子8、密封件、固定盘3、隔离盘69、复位弹簧2、主轴66、输出轴、气阀4、20，固定盘的顶端外圆面部分与发动机机体的内圆面部分固定配合；两个隔离盘固定在发动机机体的两方，主轴穿过隔离盘，转子与主轴通过键16固定配合，转子的外圆部位与发动机机体的内圆运动配合，转子外圆上布置的径向密封件9密封此相对运动面；转子的两个平行面与隔离盘运动配合，转子平行面上布置的轴向密封件11和15密封此相对运动面；转子的半圆面部位15与固定盘的内圆运动配合，转子内圆上布置的密封件23密封此相对运动面，发动机机体、固定盘和转子封闭成容量随转子的运动而改变的燃烧室7，此燃烧室通过气阀与大气连通，位于燃烧室对面的固定盘上布置了复位弹簧2，主轴与输出轴通过离合器连接。
[0023] 径向密封件9在转子外圆上的密封件凹槽内，凹槽和径向密封件9低端之间装有条形弹簧条。轴向密封件11在转子平行面的凹槽内，凹槽和密封件11低端之间装有条形弹簧条。径向密封件9和轴向密封件11的连接部位有连接圆柱密封件10，转子平行面上的密封件11和14的连接部位有圆柱形密封件13，转子内圆部位上的径向密封件和轴向密封件14的连接部位有圆柱形密封件23，圆柱密封件装在圆柱形孔内，圆柱密封件低端和圆柱孔底面之间装有弹簧。上述几种密封件在转子运动时保证燃烧室的密封状态。
[0024] 如图3、4、5所示，气阀由圆锥阀体39、圆锥阀体杆35、推力弹簧29、定位齿轮30、从动离合器33、主动离合器32、主动离合器复位弹簧67、圆锥阀套筒40、套筒5、定位摇臂44、定位摇臂弹簧45、复位摇臂52、复位摇臂弹簧50组成，圆锥阀体39套在圆锥套筒40内，圆锥阀体杆35上有花键，圆锥阀体杆穿过套筒上的圆孔68，推力弹簧29布置在圆锥阀体和套筒之间，套装在圆锥阀体杆35上，圆锥阀体上有气体通道，圆锥阀体套在圆锥套筒内，当圆锥阀体做往复旋转运动时圆锥套筒上的缺口28与圆锥阀体的两条通道分别对齐或完全错开；圆锥阀体杆在套筒内的有花键的一端上套装着定位齿轮盘30、推力弹簧34、从动离合器33，没有花键的顶端部位套装着主动离合器32，套筒和主动离合器之间套装着扭转弹簧67，扭转弹簧的一端固定在套筒5上，另一端固定在主动离合器32上，主动离合器上固定着离合器推杆24。
[0025] 如图6所示，定位摇臂44的一端通过轴固定在套筒5上，定位摇臂与套筒之间布置了定位摇臂弹簧45，定位摇臂的另一端卡在定位齿轮盘的齿轮38上；
[0026] 如图7所示，复位摇臂52的一端通过轴固定在套筒5上，复位摇臂与套筒之间布置了复位摇臂弹簧50，复位摇臂的另一端卡在定位齿轮盘的另一个齿轮31上。
[0027] 如图2所示，主轴上套装着气阀推动弧杆25和扭转弹簧70、扭转弹簧的一端固定在主轴66上，另一端固定在阀推动弧杆25上。如图3所示，当转子旋转到接近复位弹簧时气阀推动弧杆25接触到主动离合器推杆24并推动其转过一定角度。当主动离合器到
顶点不再转动时阀体推动弧杆25也停止转动，此时转子和主轴继续转动，扭转弹簧70旋紧；转子在复位弹簧的作用下反方向转动，扭转弹簧70松开，阀体推动杆25同转子和主轴开始反方向转动。
[0028] 在上述过程中主动离合器32带动从动离合器33转过一定角度，从动离合器33又通过花键和阀体杆35带动定位齿轮盘和圆锥阀体转过一定角度，圆锥阀体因惯性而越过转角时在复位摇臂52的推动下又返回
指定转角刻度上。
[0029] 当主动离合器在扭转弹簧67的作用下反方向转过一定角度时，主动和从动离合器的爪牙分离，推力弹簧34被压紧，主动离合器停止反方向转动后在推力弹簧34的作用下主动和从动离合器又
啮合。
[0030] 在主动离合器反方向转动时定位摇臂44的一端卡在齿轮盘的齿轮31上，防止圆锥阀体和从动离合器反方向转动。
[0031] 所述圆锥阀体套筒40及圆锥阀体39布置在固定盘3上，固定盘3上有一条燃气通道，燃烧室通过圆锥阀体的两条通道和圆锥套筒上的缺口与大气连通，圆锥阀体上的开口27和41为一个通道，当此通道与圆锥套筒和固定盘上的气体通道对齐时进气阀门处于开启状态；开口42和43为另一个通道，此通道与圆锥套筒和固定盘上的气体通道对齐时排气阀门处于开启状态。
[0032] 如图9所示，主轴和输出轴之间的离合器由外圆盘62、齿轮盘60、固定摇臂61、固定摇臂弹簧63组成，齿轮盘固定在发动机主轴66上，固定摇臂的一端通过轴64固定在外圆盘上，另一端卡在齿轮盘的齿牙65上，外圆盘和固定摇臂之间布置了固定摇臂弹簧63，外圆盘固定在输出轴上。
[0033] 如图8所示，发动机的工作循环由四个冲程组成，图中是双转子发动机的两个机体的结构，两个转子的主轴为一个整体，其中第一个发动机机体的固定盘3和98以及复位弹簧以主轴中心对称布置，转子的两个旋转盘8和102相互中心对称，所封闭成的燃烧室7和95也相互中心对称，还有气阀4和20也是相互中心对称的。两个燃烧室7和95内做功次序相同，也就是说当燃烧室7处于做功过程时燃烧室95内也同样是做功过程，另一个发动机机体的结构与上述发动机机体的结构完全相同，由中心对称的燃烧室56和96以及中心对称布置的固定盘99和100、气阀54和97、复位弹簧及转子的两个旋转盘，燃烧室56和96内的工作次序相同。
[0034] 两个发动机机体的循环次序为当燃烧室7和95内处于压缩冲程时燃烧室56和96内处于
排气冲程；燃烧室7和95内处于吸气冲程时燃烧室56和96内处于
做功冲程。
[0035] 如第一个发动机机体为例，转子旋转盘8与燃烧室接触的面为103，当接触面103处于6的
位置时发动机处于压缩冲程完成或排气冲程完成的状态：
[0036] 发动机的吸气冲程：转子开始顺
时针方向旋转，气阀开启，随着燃烧室的不断增大，气体通过气阀被吸入燃烧室7内，当接触面到达17位置时，转子的旋转盘碰到复位弹簧上，此时气阀关闭，当旋转盘的103面到达18时转子的
动能全部转换成复位弹簧的弹簧
势能；
[0037] 发动机的压缩冲程：在复位弹簧的推动作用下转子开始逆时针方向转动，燃烧室内的气体开始被压缩，当转子旋转盘与复位弹簧分开后转子在
惯性力的作用下继续压缩气体，当接触面103到达55时转子停止转动，压缩冲程结束；
[0038] 发动机的做功冲程：燃烧室内
燃料燃烧，产生的高温高压气体推动转子的旋转盘开始顺时针方向转动，当旋转盘的103面到达17位置时，推动弧杆12开启气阀，转子旋转面103到达18时做功冲程结束；
[0039] 排气冲程：转子旋转盘从18位置反向转动，燃烧室内的气体通过气阀排到大气中，当103面到达6的位置时排气冲程结束。
[0040] 接着是第一发动机机体的吸气冲程，与此同时第二发动机机体处于做功冲程，第二发动机机体燃烧室内的高温高压气体带动第二转子旋转的同时通过主轴带动第一转子旋转。
[0041] 第二发动机机体的转子与燃烧室56接触的平面为104，排气冲程结束时104面处于55位置，当旋转盘与复位弹簧接触时104面处于58的位置，复位弹簧被压紧转子停止转动时104面处于59的位置。
[0042] 当发动机处于做功过程时主轴的转速达到输出轴的转速时，燃烧室的
能量通过转子和主轴及离合器向输出轴传递动力。
[0043] 本发明所提供的发动机是用机械式气阀，即用机械原理开启或关闭气阀，该转子发动机除了采用机械式阀门外还可以用电子控制式气门。如图10所示，进气门由线圈80、
气门导管73、气门
密封圈74、气门底座71、
气门弹簧77、电磁
铁79、
气门锁夹78组成。气门弹簧的上端装有电
磁铁，用锁夹固定在气门杆76上，气门弹簧、电磁铁处于线圈的圆柱形孔内，排气门由线圈86、气门导管88、气门密封圈87、气门底座89、气门弹簧85、电磁铁82、气门锁夹84组成，其结构与进气门的相同。进气门和排气门与现有活塞式发动机上通用的气门相同，由盘外圆93、圆锥面94、颈部72、气门杆75、锁夹槽76的部位组成。
[0044] 当线圈通电时线圈圆柱孔内的电磁铁在强大的
磁场作用下开始运动，通过锁夹和气门一同运动，从而开启气门，线圈断电后电磁铁的作用力消失，此时压紧的气门弹簧开始松开，通过其上端布置的电磁铁和锁夹把气门拉回，气门的盘锥面和气门底座的盘锥面接触，气门关闭。
传感器通过主轴上的
信号盘向发动机ECU传递转子旋转盘接触面103的具体位置，ECU再通过伺服机向线圈提供控制
电流。
