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新型转子发动机

阅读:418发布:2020-08-01

专利汇可以提供新型转子发动机专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种新型 转子 发动机 ,其主要结构包括:圆筒形内缸壁(1)、转子(2)、隔离板(3)、转子套环(8)、 输出轴 转盘(10)、气密滚轴(4)动 力 输出轴(5)、吸气和排气装置(6)、 火花塞 (7)。本发明舍弃了 活塞 发动机活塞 连杆 、 曲轴 ,直接将燃烧推力推动输出轴转盘转动,所有 燃烧室 在同一个缸体内,节约空间,大大缩小发动机的体积;所有燃烧室围绕转子分布,互相直接接力式产生动力,做圆形运动,使动力强劲,动力互补,运行平稳; 气缸 压缩行程 较短,使缸体半径较小,可以舍弃复杂的吸气排气 制动 机构,直接以 齿轮 传动;本发明由于转子不与缸壁直接 接触 ,只以隔离板在气密滚轴内滑动,大大减小磨损,降低功率的耗损率,且使运行平稳,动力可靠,耐久力强,噪音小;本发明机构简单,易于制造、拆装、维护。,下面是新型转子发动机专利的具体信息内容。

1.本发明涉及一种新型转子发动机,其主要结构包括圆筒形内缸壁、转子、隔离板、转子套环、输出轴转盘、外缸盖、进气机构和排气机构、火花塞,其特征在于:所述圆筒形内缸壁为固定缸体,所述转子为空心圆环(特殊情况下为实心体,参照权利要求9),并处于缸体内,圆筒形内缸壁的圆心处于转子空心圆环内,二者的圆心不重合,存在一定距离;圆筒形内缸壁的轴线与转子轴线平行;所述隔离板一端铰接在缸壁上,铰接的轴线与缸体轴线平行,隔离板可绕铰接轴线在一定范围内转动,隔离板的另一端插入转子内,当转子在不旋转的状态下在缸内移动时,会带动隔离板绕自身铰接轴线转动,同时,隔离板会在转子内滑动;两个相邻的隔离板在与转子与缸体之间形成一个独立的空间,当转子上下或者左右移动时,该空间容积会出现大小变化;所述转子套环为圆环形或圆盘形组件,套环内侧(朝向缸体一侧)开有圆形插入槽,转子圆环的两端分别插入两个转子套环的的圆形插入槽内;
所述输出轴盘内侧也开有圆形插入槽,圆形插槽为偏心设置,转子套环再插入该圆形插入槽内,转子套环切面的形状和面积与该插入槽一致,以保证气密性;输出轴盘圆心处的输出轴穿过缸盖的插孔向外做功,输出轴盘的内外侧分别嵌入缸体和外缸盖,以保证缸体的气密性;由此,当转动输出轴时,输出轴盘转动,由于输出轴转盘上的圆形插槽为偏心设置,所以同步带动转子套环与转子绕输出轴作公转,但同时,由于受到隔离板的制约,转子不能自传,只会和套环一起在输出轴盘的插槽内滑动随着输出轴盘的转动一周,相邻两个隔离板之间的空间的容积的大小会随之发生发生变化,在该空间容积最小、转子在惯性作用下即将进入下一个循环的转动时,点燃燃料,燃烧的膨胀推推动转子移动(非旋转),转子受输出轴盘的制约推动输出轴转盘旋转,向外输出动力;当该空间达到最大容积后,在惯性作用下,输出轴转盘继续旋转,导致该空间开始由大变小,此时排气装置打开,向外排气;当该空间再次达到最小容积时,排气结束,该空间再次逐渐变大,此时吸气装置打开,吸入空气和燃料混合物,当该空间再次达到最大容积时,吸气装置关闭,开始压缩空气与燃料的混合物;当该空间再次达到最小容积时,点火机构点火,燃料燃烧膨胀,推动转子进入下一个循环运动。由此可以看出,转子相当于活塞发动机的活塞,而输出轴盘类似活塞发动机的曲轴
2.根据权利要求1所述的一种转子发动机,其特征在于:所述隔离板的数量决定燃烧室的数量,隔离板的数量为多个(2个或2个以上),且隔离板的铰接端将内缸壁的圆周长等分成相应数量的弧线,同时,隔离板与转子圆环交接点将转子圆环周长等分,由此在转子和内缸壁之间得到相应数量的燃烧室。
3.根据权利要求1所述的一种转子发动机,其特征在于:所述隔离板与转子圆环交接处设置有气密滚轴,隔离板穿过气密滚轴并可自由滑动,气密滚轴横切面为圆形,可绕自身轴线自由转动,以便当气密滚轴无论怎样转动,都能与同为圆形的转子接触面保持紧密的接触,从而保持良好的气密性。
4.根据权利要求1所述的一种转子发动机,其特征在于:所述转子套环为圆环形(中间镂空)或圆盘形(中间不镂空),转子套环内侧(朝向缸体一侧)开有插槽,插槽的形状与转子、气密滚轴的横切面形状面积一致,使转子插入能插入插槽,设置套环是为了便于拆卸和安装,和保持良好的气密性,必要时可与转子为一体。
5.根据权利要求1所述的一种转子发动机,其特征在于:所述输出轴转盘为以输出轴心为圆心的正心圆,输出轴转盘内侧开有插入口槽,插入槽为圆形,缸体圆心(输出轴心)在插入槽圆形内,但二者圆心不重合,存在一定距离,插入槽决定转子运动轨迹。
6.根据权利要求1所述的一种转子发动机,其特征在于:由于本发动机横切面为正圆性,输出轴在圆心处,各燃烧室围绕输出轴产生动力,吸气排气机构围绕缸体环形分布,且缸体相对较小,输出轴离吸气口和排气口相对较近,燃烧室的吸气排气机构可以省去正式皮带(链条)等复杂的传动机构,可以利用套在输出轴上的齿轮直接传动,产生动力控制吸气机构和排气机构的开启和关闭。
7.根据权利要求1所述的一种转子发动机,其特征在于:所述点火机构和吸气排气机构的位置在本发明所述的燃烧室范围内根据具体需要具体决定,但优化的设置是:点火装置设置在燃烧室中央弧形缸壁最高处,吸气机构设置在与输出轴转盘旋转方向相反的一侧弧形缸壁,排气机构设置在另一侧弧形缸壁。
8.根据权利要求1所述的一种转子发动机,其特征在于:所述隔离板可以根据本发明的基本原理设置方式可以与上述方式正好相反,其方式是:隔离板的一端可以铰接在转子外侧,并可绕铰接轴线自由旋转,另一端穿过内缸壁,在与内缸壁交接处设置气密滚轴。
9.根据权利要求8所述隔离板的设置方式,其特征在于,由于隔离板一端不会在转子内舞动,所以转子可以不用设置为圆环式,理论上可以在考量重量前提下设置为实心转子,而隔离板在转子做功过程中穿过缸壁的一端会产生扇形舞动,并占用部分缸外空间,可以利用隔离板的这一特性,通过机械机构将扇形舞动转化为圆形运动,为吸气排气机构直接提供动力,以此舍弃正时皮带(链条)等机构,从而减轻发动机总体重量。
10.根据权利要求8所述的隔离板设置方式,其特征在于,每个隔离板可以单独铰接在转子圆周上,可以绕自身的铰接轴线转动;也可以将每个隔离板一起铰接在同一轴线上,即直接利用套环套在转子上,套环和转子圆心重合,每个套环相互分段错开,从而保证每个隔离板可以自由转动,且保证良好的气密性。

说明书全文

新型转子发动机

技术领域

[0001] 本发明涉及一种新型转子发动机。背景技术:
[0002] 当前,一般机械动源普遍采用的是往复式活塞发动机。众所周知,往复式活塞发动机利用燃料燃烧膨胀作用在活塞顶部的压力使活塞做直线运动,再通过连杆带动曲轴做圆周运动。这种经典的设计经过长时间的检验得到人们的普遍认可,但也有着其先天的缺陷。其一,当活塞做功时活塞要不断摩擦缸壁,从而产生大量的热量,为了降低温度人们采用了多种办法,但由于其特有的技术特征,很难有立竿见影的突破,而且这个过程也要消耗一部分能量;其二,活塞作直线运动,通过机械将直线运动转化为旋转运动,这个过程本身不光要消耗一部分能量,而且不可避免还会产生噪音;其三,为了增加功率,必须增加气缸的数量(当前普遍采用的有V型排列式、平对置排列式、星形排列式等。),虽然每个气缸的动力可以通过曲轴的连接使做功相互补充,但缸体的相互独立却占用了大量的空间,使重量和体积很难控制在较小的范围;而且稳定性大打折扣。其四,活塞发动机传动系统和配气系统较为复杂,较多的零件使之很难取得理想的可靠性和耐久性。
[0003] 为了解决以上技术瓶颈,人们设计了诸多解决方案,比如汪克尔转子发动机,奎西转子发动机等等,但技术方案的应用性都没有超越活塞发动机的综合性能。
[0004] 针对以上各种问题,本发明提供了一种独特高效的技术方案。其重要特征是体积小,重量轻,结构简单紧凑,运转平稳可靠,耐久性强,噪音小,节能,动力强劲,动力输出机构简单,制造成本低,拆卸安装维护方便。

发明内容

[0005] 本发明涉及一种新型转子发动机,其主要结构包括:圆筒形内缸壁(1)、转子(2)、隔离板(3)、转子套环(8)、输出轴转盘(10)、气密滚轴(4)动力输出轴(5)、吸气和排气装置(6)、火花塞(7),其特征在于,多个(2个或者2个以上)隔离板(3)将圆筒形内缸壁的周长等分成相应的弧线段,隔离板的一端嵌入在分割点的位置,并可绕轴线做一定幅度的旋转。圆筒形缸体内设置有转子,隔离板的一端穿过转子外壳嵌入转子(2)内,转子为空心或留有一定空间容许隔离板(3)的另一端在转子(2)内部摆动,转子可绕缸体圆心(即动力输出轴(5))作偏心公转,但受到隔离板(3)的制约不能自转;为了在隔离板摆动时不会出现空隙从而泄露气体,在隔离板(3)穿过转子外壳交接处嵌有气密滚轴(4),隔离板(3)穿过气密滚轴(4),气密滚轴(4)横切面为圆形,可绕自身轴线自由转动,以便当气密滚轴(4)无论怎样转动,都能与同为圆形的转子接触面保持紧密的接触。当隔离板(3)摆动出现度变化时气密滚轴随之旋转,从而自始至终保持良好气密性,同时,隔离板在滚轴内滑动;2个相邻的隔离板之间被圆筒形缸壁和转子分割成一个独立的空间,当转动转子时,随着转子绕缸体圆心(即输出轴)作公转时,带动隔离板绕自身嵌入缸壁一端的轴线做摆动,随着角度的变化使隔离板通过气密滚轴在转子内滑动,同时,随着转子周而复始的偏心转动,该空间的容积大小会随之出现周而复始的变化,当转子转到该空间径向最高点时,该空间达到最小容积,当转子转到相反方向时,该空间达到最大容积;反之,如果在空间在最小状态并在转子在惯性作用下进入下一个偏心转动时点燃燃料,燃烧的膨胀推力会推动转子继续偏心转动,转子公转一周,燃烧室空间大小发生一次交替,从而完成排气、吸气、压缩、做功四个冲程。
[0006] 本发明可以根据具体需要决定将缸体周长等分的数量,而隔离板的数量决定燃烧室的数量,从而实现一个缸体内有多个燃烧室(多缸发动机),各个燃烧室做功互补,动力强劲;理论上,燃烧室的压缩比跟转子与缸体的偏心距、转予直径与缸体直径比以及每相邻两个隔离板径向夹角大大小有关,但转子直径和缸体直径比以及偏心距有一定极限,在实际中可以通过调整隔离板径向夹角来调整压缩比,相同偏心距和直径比的情况下夹角越小,压缩比越大,夹角越小也就意味着燃烧室的数量越多,也就是说,理论上,燃烧室越多,压缩比越大。
[0007] 技术效果:
[0008] 本发明涉及的一种新型转子发动机,舍弃了活塞发动机活塞连杆、曲轴,直接将燃烧推力推动输出轴转盘转动,所有燃烧室在同一个缸体内,节约空间,大大缩小发动机的体积;所有燃烧室围绕转子分布,互相接力式产生动力,使动力强劲,动力互补,运行平稳;气缸压缩行程较短,使缸体半径较小,可以舍弃复杂的吸气排气制动机构,直接以齿轮传动;本发明涉及的新型转子发动机,由于转子不与缸壁直接接触,只以隔离板在气密滚轴内滑动,大大减小磨损,降低功率的耗损率,且使运行平稳,动力可靠,耐久力强,噪音小;本发明机构简单,易于制造、拆装、维护。
附图说明
[0009] 以下结合附图对本发明加以说明,但图示的各机构的形状、比例不代表本发明的具体实施;本发明为一个圆形缸体内可以有多个(2个或2个以上)燃烧室,具体的实施根据具体的情况选择燃烧室的数量,本发明附图以1个缸体内有4个燃烧室的情况为例,不能制约本发明的真实表达。
[0010] 图1至图8为发动机横切面剖视图及四个完整冲程的运动轨迹等状况[0011] 图9为转子套环的横切面剖视图
[0012] 图10为输出轴转盘横切面剖视图
[0013] 图11为转子套环与输出轴转盘组合的横切面剖视图
[0014] 图12为权利要求8所述的隔离板反向设置的状况的横切面的剖视图[0015] 图13为本发明权利要求1所述隔离板设置方式状况的立体图
[0016] 图14为本发明常规设计转子圆环、气密滚轴、隔离板组件示意图
[0017] 图15为权利要求10所述隔离板和转子特殊铰接方式示意图

具体实施方式

[0018] 1、机械结构
[0019] 图1——图8显示了一个缸体内4个燃烧室,每个燃烧室一个完整的四冲程空间变化的过程及转子运动的状况,以及火花塞和进气排气机构的分布状况;图9显示了转子套环的结构形状(圆环式,中间镂孔);图10显示了输出轴转盘的结构和形状;图11显示了转子套环嵌入输出轴转盘后的状态;图12显示权利要求8所述的隔离板和转子及缸体组合的另一种方式;图13显示发动机主要机构分布组合的立体图;图14显示转子和隔离板、气密轴承组合方式的立体图;图15显示权利要求10所述的隔离板与转子组合的另一种方式。
[0020] 通过图1——图8可以看出,圆筒形缸体的内壁圆周被平均分成4段弧线,4张相同的隔离板的一端分别铰接在分割点处,隔离板铰接处的一端的横断面为圆形,嵌入同为圆形的缸壁槽内,这样隔离板绕铰接轴线转动时始终保持良好的气密性;圆形的转子置于缸体内,转子为筒状空心物,4张隔离板的另一端分别插入转子内,同时,4张隔离板的插入处将转子圆周等分;此时,圆筒形缸体内被转子与隔离板分割成4个独立的空间,但此时转子如果没有插入转子套环并安装于输出轴转盘上,则转子在缸体内的位置是不固定的;图1——图8假设转子插入转子套环并安装于输出轴转盘上的状态,并以输出轴为圆心公转,此时可以看出,每个独立的空间会随着转子转动交替出现由大到小或由小到大的变化;
[0021] 图9显示转子套环(8)的形状和结构特征,由图中可以看出,转子套环(8)为圆形,它可以为圆环式(中间镂空),也可以是圆盘式(中间不镂空),本图显示的是圆环式,它的基本特征是外沿必须是圆形,以便嵌入输出轴转盘(10)后转子能保持滑动(由于输出轴转盘转动时,转子不可以自传)。转子套环有一道圆环型插入槽(9),插入槽(9)的形状和转子横切面一致,以便转子嵌入插入槽(9)后能保持良好的气密性。
[0022] 图10显示输出轴转盘(10)的形态特征,输出轴转盘(10)为圆形,输出轴(5)处于它的圆心处。输出轴转盘(10)朝缸体一侧开有插入槽(11),插入槽(11)为偏心设置,它的宽度和直径与转子套环(8)的横切面一致,以便转子套环(8)嵌入后能保持良好的气密性。
[0023] 图11显示当转子套(8)环嵌入输出轴转盘(10)的状态,从中可以看出,转子套环(8)的横切面与输出轴盘(10)的插入槽(11)的横切面完全一致,转子套环(8)能在插入槽(11)内自由转动,并保持良好的气密性。
[0024] 图12显示权利要求8所述的隔离板(3)的不同的安装方式,从中可以看出,隔离板(3)的安装方式正好和权利要求1正好相反,图中隔离板(3)一端铰接在转子上,另一端穿过缸体。从图中可以看出,当转子在缸体内转动时,隔离板会在缸体内外滑动并摆动,并占用缸体外一定的空间,由于隔离板缸外的摆动轨迹为扇形,所以通过机械装置将扇形运动转化为圆形运动,并通过齿轮控制两侧燃烧室的各一个吸气排气装置,这样正好省却繁琐的正时皮带(链条)等装置,从而减小发动机的重量和体积。
[0025] 图13显示发动机各机构的立体图,通过结合上述剖面图可以很容易地了解各机构的组合关系。
[0026] 图14显示权利要求1所述的转子的立体特征,从中可以看出,转子为圆筒形,在隔离板与转子交接处有圆环形插孔,气密滚轴穿过插孔后,隔离板再穿过气密滚轴的插入槽,从而便于装卸和维护,必要时可省却转子上的圆环形插孔,被隔离板分割开的各段转子弧形外壳可独立分开,安装时和气密转轴一起嵌入转子套环差插入槽,但这种方式会降低转子的稳定性和耐久性。
[0027] 图15显示权利要求10所述的隔离板与转子铰接的另一种方式,从中可以看出,隔离板一端的圆环可以直接套在转子上,每个隔离板的套环错开,但都以转子的圆心为转动轴线运动,此种铰接方式无论隔离板怎样转动,都以圆心径向转动,相比权利要求8的铰接方式(每个隔离板单独铰接在转子的一侧,转动轴线相互独立),燃烧室在最小空间和最大空间的比(压缩比)会相对较小。
[0028] 2、工作过程
[0029] 现在,以转子作顺时针转动并以图1-图8中最上方的空间为例进行进一步说明,假设该空间的左上侧的装置为吸气口,右上侧的装置为排气口,中间装置为火花塞。图1时,转子处于最上点,该空间处于最小状态,假定此时刚刚结束上一个排气冲程;进一步,图2转子顺时针转向右侧,此时该空间变大,吸气打开吸气;进一步,图3转子转向最下点,该空间达到最大容积,吸气门关闭;进一步,图4转子在惯性作用下转向左侧,该空间开始变小,吸气门继续关闭;进一步,图5转子再次转到最上点,该空间再次处于最小状态,此时吸气门继续关闭,空间内的空气燃料混合物压缩到密度最大值,此时火花塞点火;进一步,燃料燃烧膨胀推动转子继续转动;进一步,图6转子在推力下转向右侧,吸气门继续关闭;
进一步,图7转子转至最下点,该空间再次处于最大状态,此时排气门即将打开;图8转子转至左侧,该空间开始再次变小,排气门打开;由图8至图1,开始下一个动力循环。
[0030] 在本附图中,其它3个燃烧室的工作过程和上述燃烧室完全一致,只是时间相互错开。
[0031] 3、工业实用性
[0032] 本发明涉及的一种新型转子发动机,舍弃了活塞发动机活塞连杆、曲轴,直接将燃烧推力推动输出轴转盘转动,所有燃烧室在同一个缸体内,节约空间,大大缩小发动机的体积;所有燃烧室围绕转子分布,互相直接接力式产生动力,做圆形运动,使动力强劲,动力互补,运行平稳;气缸压缩行程较短,使缸体半径较小,可以舍弃复杂的吸气排气制动机构,直接以齿轮传动;本发明涉及的新型转子发动机,由于转子不与缸壁直接接触,只以隔离板在气密滚轴内滑动,大大减小磨损,降低功率的耗损率,且使运行平稳,动力可靠,耐久力强,噪音小;本发明机构简单,易于制造、拆装、维护。
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