技术领域  本发明的目的是提供一种工作可靠、工作平稳、体积小、重量轻、功率大、 油耗低、结构简单的内燃转子发动机。

本发明是通过燃料与空气混合后，在一密闭的工作腔内燃烧，产生的高温高压工作气体 直接作用于转子叶片上，利用相邻两叶片的面积差推动工作腔旋转，从而实现能量转换，向 负载提供动力的内燃发动机。

背景技术  往复活塞式发动机具有良好的密封性，工作可靠、使用寿命长等优点，但往 复活塞式发动机的基本结构方案也带有根本的缺陷——即存在往复运动质量，如活塞组件及 气门机构等。在进一步提高发动机转速时，这些往复运动质量所产生的惯性力将急剧增大， 使轴承负荷显著增加，振动加剧，并可能破坏气门机构的正常工作，这就成了提高发动机单 位容积功率、降低单位功率质量，使发动机进一步向高速发展的严重障碍。为了解决这一问 题，人们一直在寻求发明一种结构简单的旋转式内燃发动机。1954年西德工程师汪克尔发明 的三角活塞转子发动机就是其中较成功的一例。它一问世，就以其单位工作容积功率大(升 功率60-90KW)，单位功率质量小，振动轻微、结构简单、零件数量少、拆装方便、维修简 易，在相同的压缩比下可燃烧低率烷值汽油而引起人们的关注。目前，其不能大批量生产的 主要原因有下列几点：1、压缩比提高困难，燃烧室难于理想，且组织燃烧不易，因此其低速 经济性较差。一般燃油消耗率300-340g/kwh，有效功率0.24-0.27。2、排气污染大，HC化 合物比往复活塞式汽油机高三倍。3、密封线长，尤其是圆周密封为线密封，属高副接触，滑 动速度大，对气缸壁压强大，密封条易磨损，耐久性差，工作不如往复活塞式发动机可靠。 这就是汪克尔发明的三角活塞转子发动机至今不能取代往复活塞式发动机的根本原因。

发明内容  本发明是这样实现的：气缸体内壁表面为一圆柱面，气缸体内安装一与其轴 线偏心为e的叶片转子，叶片数大于3为宜(现以叶片数为5为例)，压缩比将随叶片数的增 加而增大。叶片转子由气缸体两侧气缸盖轴承支撑。在叶片转子与气缸体之间装一与叶片转 子等长的套筒——旋胆，其轴线与气缸体同轴线。转子、旋胆与叶片铰接(叶片与转子间存 在相对滑动)。在转子与旋胆的两侧端面装有密封盖，使转子叶片间形成若干个独立的密封工 作腔。旋胆的支撑由旋胆两侧密封盖上的轴承与气缸盖上相对应的轴承承受。当转子与旋胆 绕各自的轴线同步旋转时，叶片间的容积将产生有规律的变化即由小到大，由大到小的变化， 其工作循环与往复活塞式发动机相同。转子与旋胆的同步旋转是由装在缸体一侧气缸盖上的 齿轮同转子轴旋胆轴上的齿轮啮合实现的。

本发明中叶片间的容积变化与往复活塞式发动机的工作容积变化相同，但不符合四冲程 内燃发动机的压缩、作功、排气、吸气工作循环，为此本发明在旋胆进、排气口一侧加装一 配气盘，配气盘与旋胆同轴线安装，配气盘与旋胆同向转动，但不同速，从而形成一个转速 差，利用这个转速差实现对发动机的四个工作循环的配气，保证发动机的正常工作。以一缸 五腔机为例，其差速比为：降速n配÷n转＝5/6增速n配÷n转＝6/5不同工作腔数的发动机， 其配气盘与发动机的转速比值是不相同的。

密封问题一直是制约新型发动机研究开发的关键问题。本发明中各工作腔的密封均为面 密封，且均采用三角楔形密封条，其优点在于三角楔形密封条在弹簧力及离心惯性力的作用 下，可实现密封条磨损的自动补偿，实现无间隙密封，从而提高了密封件的可靠性和密封件 的使用寿命。

汪克尔转子发动机的工作腔外壳为固定式，火花塞安装在固定壁上。本发明的工作腔为 全旋转式，无静止位置，使得火花塞安装困难，同点火线圈连接困难。为此，本发明将火花 塞安装在进、排气口的上方(本发明中的进、排气口为同一空间位置，同一组件)。点火线圈 固定安装在旋胆端盖的一侧，且同旋胆、转子同步旋转，并用导线同火花塞相连接。在缸体 端盖内侧安装发电机磁极，同旋胆端盖上的点火线圈组成点火发电机。发电磁极、点火线圈 由隔热材料同旋胆端盖隔离，切断热源，以免电磁极，点火线圈过热损坏，必要时加入冷却 系统，保证发电机正常工作。点火电路置于发动机体内，尽管采用防漏电措施，依旧有可能 产生漏电现象，由此对润滑油提出更高的要求——不导电性。为此本发明在其润滑系统中加 入磁性筛，用此滤掉油液中的铁基粉沫，使发动机中的润滑油始终保持在清洁、不导电的状 态。本发明采用旋胆代替气缸体来实现工作腔的密闭，且旋胆与转子同步旋转，所以在相同 转速、相同的工作容积的情况下，本发明同往复活塞式发动机相比，活塞磨擦副的相对运动 速度低，仅是往复活塞式发动机活塞线速度的20-50％，是汪克尔转子发动机三角活塞线速 度的10％以下，且润滑容易。由此磨擦损失将比往复活塞式发动机减少50％以上。本发明中， 转子以自身轴线为轴心旋转，旋胆以旋胆轴线为轴心旋转，叶片以转子轴心与旋胆轴心的中 点为轴心旋转，配气盘以旋胆轴线为轴心旋转，叶片在旋转过程中存在20-30°的摆角(单缸 五腔机叶片在旋转过程中只能实现部分平衡，双缸五腔机则可达到完全平衡)。由于主要零件均 为纯转动，且自身达到平衡，故本发明的发动机转速将比往复活塞式发动机转速提高50％以 上，这对提高单位容积功率，降低单位功率质量将十分有益，往复运动质量的消失将使发动 机运转更加平稳、噪音更低。

本发明中，工作气体始终处于高速旋转状态，在离心惯性力的作用下，工作气体中的汽 油、空气将产生分离，即以旋胆轴心为零点坐标，R越大，工作气体越浓。这种油气的分离 对提高汽油发动机的压缩比，提高发动机的空燃比很有益处。由于火花塞工作腔R最大处， 故此处工作气体最浓，加之合理设计空气涡流，可使本发明的发动机压缩比有较大的提高， 空燃比可提高到20以上，由此可节约燃料20-40％。

本发明中，配气盘始终处于高速旋转状态，在进气过程中，由于配气盘进口处旋转半径 小于出口处的旋转半径，在离心惯性力的作用下，进入发动机的工作气体在配气盘中被加压， 使得发动机的充气系数提高，达到增加进气压力的效果。在排气过程中，由于配气盘进口处 旋转半径小于出口处的旋转半径，在离心惯性力的作用下，排出发动机的废气在此被加压排 入排气管，有利于工作腔内的废气排出。配气盘的加压进、排气提高了发动机的换气效果， 对发动机升功率的提高很有益处。

本发明中的所有零部件均为圆形、方形等普通几何形状，无需特种设备加工，这对降低 发动机制造成本，降低发动机生产线的制造成本十分有益。

综上所述，本发明将比现有往复活塞式发动机体积减小30％，节约燃油20-50％，工 作更加平稳、噪音降低、升功率将大幅提高。

本发明在去掉配气盘后，可作为压缩机、油泵、油马达、真空泵使用。

本发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

附图说明：图1是根据本发明提出的发动机的纵向剖视图。

图2是根据本发明提出的发动机的横向剖视图。

图3是根据本发明提出的发动机的配气示意图。

图4是根据本发明提出的发动机同步齿轮啮合局部视图。

图5是根据本发明提出的发动机配气齿轮啮合局部视图。

图6是根据本发明提出的发动机进、排气口、燃烧室局部视图。

具体实施方式下面结合图1、图2、图3、图4、图5、图6详细说明本发明提出的发 动机的细节及工作情况。

本发明的具体结构如下面图1、图2所示。气缸体(1)上装有左端盖(2)、右端盖(17)、 右端盖上设有进、排气道，两端盖上各设有两处轴承位置，用于旋胆(9)及转子轴(15)的 支撑，气缸盖上设有台阶，用以保证气缸盖与气缸体的同轴度。气缸体内装有由旋胆(9)、 转子(14)、叶片(21)及左旋胆盖(5)右旋胆盖(12)组成的旋转工作缸，其中每个工作 缸由若干个工作腔组成，一个工作腔相当于往复活塞式发动机的一个工作缸(现以一缸五腔 机为例说明)，左右旋胆盖上设有台阶，以保证旋胆轴承位置与旋胆的同轴度。转子装于转子 轴上，并用销或键固连，转子轴上的轴承位置与左右气缸盖上的轴承位置结合实现支撑，并 穿过左右气缸盖向外输出动力。旋胆通过旋胆盖上的轴承位置与气缸盖上相对应的轴承位置 结合实现支撑。右旋胆盖(12)上设有进、排气口(20)。图2，转子与旋胆上均装有与叶片 数量相等的叶片销轴(26、27)，用以消除因旋胆与转子的偏心距e所带来的叶片摆动和叶片 相对于转子的相对运动，以保证转子(14)、旋胆(19)、叶片(21)在同步旋转过程中不发 生干涉现象。各工作腔间的密封由叶片密封条(22)、转子销轴密封条(23)、旋胆销轴密封 条(24)、转子密封条(25)来实现。图4，转子轴(15)装有同步、齿轮II(4)，左旋胆盖 上装有同步齿轮I(3)，同步齿轮I、II同装在气缸体上的同步、介轮(28)相啮合，ZI＝ZII， 即同步齿轮I与同步齿轮II的齿轮相等，从而保证转子与旋胆的同步同向旋转。图2、图5 转子轴(15)上装有配气齿轮II(16)，右旋胆盖(12)上装有配气盘(13)，配气盘上装有 配气齿轮I(19)，配气齿轮II、I分别与气缸体(1)上的配气介轮II、I(30、31)相啮合， 且有n配÷n转＝5/6(一缸五腔机的配气差速比)。配气盘与工作腔同向差速旋转，实现了本发 明的四冲程配气。配气盘的一侧同工作腔相通，另一侧同进、排气管相通，配气盘的有规律 的通断，将新鲜空气和废气吸入工作腔或排出工作腔，实现发动机的换气过程。图1，左端 盖(2)上装有一对发电磁极(6、8)，左旋胆盖上装有发电线圈(7)，并有导线同火花塞相 连，工作缸的旋转运动，使发电线圈产生电流，通过火花塞实现对发动机的点火。

图3，以工作腔A为例，阐述工作腔的工作过程。A腔在1位上，此时已完成排气过程， 配气盘进、排气口(20)刚好关闭排气管(18)的通道，打开进气管(33)通道，进气开始。 A腔在2位上，此时A腔旋转90°，配气盘旋转75°(以A腔1位为始发点计)，A腔继续 进气过程。A腔在3位上，A腔旋转180°，配气盘旋转150°，A腔进气过程完成，压缩过 程将开始，配气盘进、排气口关闭进气管通道，同时也关闭A腔的进排气口。A腔在4位上， A腔旋转270°，配气盘旋转225°，配气盘进排气口继续关闭A腔的进、排气口，A腔继 续压缩过程。A腔在5位上，A腔旋转360°，配气盘旋转300°，配气盘继续关闭A腔的 进、排气口，此时进、排气口作为燃烧室使用，A腔完成压缩过程，火花塞点燃燃烧室中的 工作气体，作功过程开始。A腔在6位上，A腔旋转450°，配气盘旋转375°，配气盘依旧 关闭A腔的进排气口，由图2可以看出，此时A腔两侧叶片力的作用面积不相等，在高压气 体的作用下，转子、旋胆产生逆时针的力矩，实现能量输出，A腔进行作功过程。A腔在7 位上，A腔旋转540°，配气盘旋转450°，配气盘进、排气口打开A腔进、排气口的同时 也打开排气管通道，A腔开始排气过程，A腔在8位上，A腔旋转630°，配气盘旋转525°， 配气盘进、排气口接通A腔进、排气口和排气管，A腔进行排气过程。A腔重新回到1位上， A腔旋转720°，配气盘旋转600°，A腔重复1位上的工作过程，此时A腔完成一个吸气、 压缩、作功、排气工作循环，配气盘上开设三对进、排气口，每对相隔120°，此时配气盘 第二个进、排气口将继续配合A工作腔完成第二个工作循环，周而复始，实现工作腔的连续 工作。依据此原理，其余各工作腔同A工作腔一样完成四个工作过程，配气盘可制成轴向和 径向两种形式，均可完成四冲程发动机的配气。

图6，配气盘进气孔与配气盘轴线形成一点角α，15°＜α＜130°为宜；排气孔与配气 盘轴线形成一夹角β，15°＜β＜130°为宜，有R进＜R＜R排。配气盘在高速旋转状态下，进 气将被加压进入工作腔，排气将被加压排入排气管，这对提高发动机的充气系数十分有益。 工作腔的进排气口在弹簧(35)力的作用下紧压在配气盘，实现工作腔的密封。

单缸五腔转子发动机工作循环表     转子     1腔     2腔     3腔     4腔     5腔     0°     吸     作     吸     排     压     90°     吸     作     压     排     作     180°     压     排     压     吸     作     270°     压     排     作     吸     排     360°     作     吸     作     压     排     450°     作     吸     排     压     吸     540°     排     压     排     作     吸     630°     排     压     吸     作     压

参考文献：

《内燃机原理》北京农业出版社，1988年版，蒋德明主编。

《内燃机理论与设计》北京国防工业出版社，1975年版，吉林工业大学内燃机教研室 编。

《内燃机原理》华中理工大学出版社，1992年版，刘永长主编。