技术领域
[0001] 本
发明涉及一种
能源动力
工程机械装置，具体涉及一种利用汉弗莱
热力循环的旋转内燃机。
背景技术
[0002] 在节约能源与保护环境的双重压力下，对占
汽车主要动力来源的
发动机提出了更高的要求。传统的容积式
曲柄连杆机构的往复
活塞内燃发动机，其原理是依靠密封的工作室容积的周期变化，达到使混合可燃气体（或压缩气体）压力增高后，由
点火系统（或喷油系统喷油）点燃膨胀功推动曲柄连杆机构，实现能够自己往复循环工作的发动机；实现其原理的方法是由启动机带动曲柄旋转，连杆链接
曲轴、活塞，在
气缸内作往复周期变化，高压可燃气体燃烧后膨胀做功推动曲柄连杆机构而实现发动机活塞往复循环工作。然而，传统往复活塞内燃发动机运转不平稳，还会出现动力刚性传递与
不平衡惯性力问题，惯性问题会引起振动磨损、振动噪声，降低了磨损部件的使用寿命。
[0003] 如今世界范围内汽车发动机（包括
汽油机和柴油机）主要采用的是奥托循环（如图2中的a-b-c-d’-a循环）或狄塞尔循环（如图2中的a-b-c’-d’-a循环），普遍存在
能量转换效率较低的缺点。如图2所示的热力循环图，做功量为循环围成的面积，在吸热量相同的情况下，面积越大说明热转换效率越高；由
热力学相关知识可知，在压缩比相同，吸热量相同时，奥托循环热转换效率大于狄塞尔循环；同时从图2中可以看出，汉弗莱热力循环（如图2中的a-b-c-d-a循环）的热转换效率高于奥托循环（如图2中的a-b-c-d’-a循环）（因两个循环的吸热过程均为b-c，即吸热量相同）。所以，汉弗莱循环相对奥托循环或狄塞尔循环均具有较高的热转换效率。
[0004] 汉弗莱热力循环（如图2中的a-b-c-d-a循环）是通过图2中的d-a过程完成换气过程（即排气和进气过程），进气口关闭后，开始对混合气体进行压缩（如图2中的a-b过程），压缩过程末期
火花塞点燃混合气体，气体在定容容积下完成燃烧（如图2中的b-c过程），产生的高温高压气体推动旋转弹性活塞膨胀做功（如图2中的c-d过程），目前没有利用汉弗莱热力循环的发动机。
发明内容
[0005] 为解决现有
往复活塞式内燃机出现的运转不平稳，惯性力所引起的振动磨损、噪声，能量转换效率低的问题，本发明提供一种利用汉弗莱热力循环的旋转内燃机，其采用先进的汉弗莱热力循环提高了内燃机热效率，结构简单，运转平稳，易于生产，加工成本低，可以广泛使用。
[0006] 本发明的目的是以下述方式实现的：利用汉弗莱热力循环的旋转内燃机，包括密封的
气缸体和设置在气缸体内的
转子，所述转子上以切向嵌入的方式安装有旋转弹性活塞Ⅰ和旋转弹性活塞Ⅱ，旋转弹性活塞Ⅰ和旋转弹性活塞Ⅱ均沿转子外表面伸出，其伸出端顶住气缸体的内壁，气缸体是汉弗莱气缸体，汉弗莱气缸体由依次排布的进气圆弧、压缩圆弧、膨胀圆弧和排气圆弧四段不同
曲率的圆弧组成的，圆弧、转子、旋转弹性活塞Ⅰ和旋转弹性活塞Ⅱ围成的空腔形成
燃烧室，压缩圆弧区域与转子形成的空腔体积小于膨胀圆弧区域与转子形成的空腔体积，所述进气圆弧上远离压缩圆弧开有进气口，压缩圆弧上靠近膨胀圆弧套装火花塞，排气圆弧上靠近膨胀圆弧开有排气口。
[0007] 所述汉弗莱气缸体是指具有符合燃气在燃烧室内经过四段不同曲率的圆弧时遵循汉弗莱热力循环工作的体型线缸体结构。
[0008] 所述压缩圆弧的尺寸根据内燃机的压缩比决定，膨胀圆弧的尺寸根据内燃机的膨胀比决定。
[0009] 所述旋转弹性活塞Ⅰ和旋转弹性活塞Ⅱ均为弹性薄片。
[0010] 所述转子的中心处固定连接
输出轴，输出轴的端部连接
飞轮机构，所述气缸体上沿输出轴的两端方向分别设置密封盖。
[0011] 有益效果：与
现有技术相比，本发明的优点如下：1. 本发明抛弃传统奥托循环内燃机气缸体型线的对称布置方式，设计四段不同曲率的圆弧组成的汉弗莱气缸体，采用汉弗莱热力循环，其具有高能量转换效率，实现了真实定容燃烧，解决了传统活塞式内燃机的不真实定容放热；
2. 本发明的内燃机运转平稳，摒除了传统发动机中将活塞往复运动转化为旋转运动的曲柄连杆机构以及往复运动带来的惯性问题，采用弹性转子活塞解决传统内燃机的动力刚性传递与不平衡惯性力问题，减少了振动磨损，振动噪声；
3. 整个装置结构简单，易于生产，加工成本低，可以广泛使用。
附图说明
[0012] 图1是本发明的结构示意图。
[0013] 图2是热力循环P-V图。
[0014] 其中，1是气缸体；2是旋转弹性活塞Ⅰ；3是旋转弹性活塞Ⅱ；4是燃烧室；5是转子；6是火花塞；7是进气口；8是排气口；9是输出轴；11是进气圆弧；12是压缩圆弧；13是膨胀圆弧；14是排气圆弧。
具体实施方式
[0015] 如图1所示，利用汉弗莱热力循环的旋转内燃机，包括密封的气缸体1和设置在气缸体1内的转子5，所述转子5上以切向嵌入的方式安装有旋转弹性活塞Ⅰ2和旋转弹性活塞Ⅱ3，构成活塞-转子
传动系统，旋转弹性活塞Ⅰ2和旋转弹性活塞Ⅱ3均沿转子5外表面伸出，其伸出端顶住气缸体1的内壁，气缸体1是汉弗莱气缸体，汉弗莱气缸体由依次排布的进气圆弧11、压缩圆弧12、膨胀圆弧13和排气圆弧14四段不同曲率的圆弧组成的，圆弧、转子5、旋转弹性活塞Ⅰ2和旋转弹性活塞Ⅱ3围成的空腔形成旋转式的燃烧室6，压缩圆弧12区域与转子5形成的空腔体积小于膨胀圆弧13区域与转子5形成的空腔体积，所述进气圆弧11上远离压缩圆弧12开有进气口7，压缩圆弧12上靠近膨胀圆弧13套装火花塞6，排气圆弧14上靠近膨胀圆弧13开有排气口8。上述旋转弹性活塞Ⅰ2和旋转弹性活塞Ⅱ3可根据其所在圆弧区域的体积大小而伸缩，使得燃烧室6始终处于封闭。气缸体1可由进气圆弧11、压缩圆弧12、膨胀圆弧13和排气圆弧14 一体铸成，也可以是由它们连接而成。
[0016]
燃料在旋转式的燃烧室4内燃烧形成高压燃气，燃气在汉弗莱气缸体的约束下遵循汉弗莱热力循环工作，驱动活塞-转子传动系统转动，通过输出轴与飞轮机构实现动力的输出与存储。本发明的旋转内燃机的其他部件及工作原理均为现有技术，在此不再赘述。从已公开发表的论文“内燃波
转子发动机循环分析”中可以看出，汉弗莱热力循环是现有技术，论文网址为http://www.doc88.com/p-9989573541487.html。
[0017] 为了使内燃机的热力循环符合汉弗莱循环，所述汉弗莱气缸体是指具有符合燃气在燃烧室4内经过四段不同曲率的圆弧时遵循汉弗莱热力循环工作的体型线缸体结构。
[0018] 为了更好地控制内燃机的压缩比和膨胀比，进而实现不同示功
水平的汉弗莱热力循环，所述压缩圆弧12的尺寸根据内燃机的压缩比决定，膨胀圆弧13的尺寸根据内燃机的膨胀比决定。
[0019] 优选地，所述旋转弹性活塞Ⅰ2和旋转弹性活塞Ⅱ3均为弹性薄片。
[0020] 为了更好地使转子5转动并储存能量、使气缸体1密封，所述转子5的中心处固定连接输出轴9，输出轴9的端部连接飞轮机构（图中未画出），所述气缸体1上沿输出轴9的两端方向分别设置密封盖，通过输出轴9与飞轮机构实现动力的输出与存储。
[0021] 本发明的工作过程包括进气-压缩-膨胀-排气四个典型过程，具体如下：1）进气过程。进气阶段，转子5逆
时针转动，带动旋转弹性活塞Ⅰ2滑过进气口7，进气口7与燃烧室4相通，随着燃烧室4容积的逐步增大而形成
负压，在内外压差的作用下新鲜空气通过进气口7进入燃烧室4，当旋转弹性活塞Ⅱ3也滑过进气口7时，进气口与燃烧室4隔离开，进气过程结束。
[0022] 2）压缩过程。压缩阶段，转子5继续逆时针转动，燃烧室4容积在汉弗莱气缸体的约束下逐步变小，燃烧室4内的燃气在旋转式燃烧室4内受到压缩，逐步形成高温、高压燃气，同时内燃机飞轮机构的惯性力转变为旋转弹性活塞Ⅰ2和旋转弹性活塞Ⅱ3的压缩能。在压缩阶段的末端，火花塞6点燃与之
接触的高温高压燃气，使其燃烧，由于此时燃烧室4容积较小，缸内的压力和
温度迅速上升。
[0023] 3）膨胀过程。膨胀阶段，高温高压的燃气膨胀做功，同时旋转弹性活塞Ⅰ2和旋转弹性活塞Ⅱ3释放储存的压缩能，从而推动转子5转动，由于此阶段两个密封盖、膨胀圆弧13、转子5、旋转弹性活塞Ⅰ2和旋转弹性活塞Ⅱ3围成的空腔体积较大，燃气可在燃烧室4内得到充分的膨胀。
[0024] 4）排气过程。排气阶段，燃烧室4与排气口8连通，旋转弹性活塞Ⅰ2在惯性力作用下被压缩，推动废气由排气口8排出，当旋转弹性活塞Ⅱ3滑过排气口8时，排气口8与燃烧室4隔离开，排气过程结束。
[0025] 本发明的汉弗莱热力循环（如图2中的a-b-c-d-a循环）过程为：通过图2中的d-a过程完成换气过程（即排气和进气过程），进气口8关闭后，开始对混合气体进行压缩（如图2中的a-b过程），压缩过程末期火花塞点燃混合气体，气体在定容容积下完成燃烧（如图2中的b-c过程），产生的高温高压气体推动旋转弹性活塞Ⅰ2和旋转弹性活塞Ⅱ3膨胀做功（如图2中的c-d过程）。
[0026] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和
专利的实用性。
