CN102493867B - 四转子冷热双室转子发动机 - Google Patents

四转子冷热双室转子发动机 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种四转子冷热双室转子发动机，发动机由压缩缸和做功缸两部分组成。发动机的进气、压缩冲程在压缩缸完成，被压缩的空气通过高压气输送管(19)和高压气储气罐(20)，送入做功缸，在做功缸里完成做功、排气冲程。做功缸由做功缸端盖(12)，做功缸缸体(13)，做功缸中间端盖(14)，以及缸体中的第一转子(1)，转子(2)组成。压缩缸由压缩缸端盖(17)，压缩缸缸体(16)，齿轮箱(15)，以及缸体中的第三转子(3)，第四转子(4)组成。四个转子安装在第一轴(5)，第二轴(6)上。同一根轴上的两个转子旋转角交错180度。每根轴都安装有同步齿轮(7)，控制着第一轴(5)和第二轴(6)上的转子反向同步旋转。

Description

四转子冷热双室转子发动机
技术领域
本发明涉及一种由四个转子组成的四转子冷热双室转子发动机。
背景技术
目前现有技术中，汽车所采用的往复活塞式发动机，由于活塞往复运动，损失了大量惯性动能。活塞往复运动还会使机件疲劳损伤和损坏变形。由于活塞往复运动，这种发动机转速也不高。现有的转子发动机也有缺点，压缩比不高，气密性也不好。例如中国发明专利为00136274.7公开的一种双旋转活塞反转式发动机，其中图2所描述的发动机俯视整体结构，空气经过过滤器26过滤进入气体混合管23，从机油管25和燃料管24进来的雾化物也进入混合管23与空气混合，然后被吸入混合气压缩机22进行压缩，压缩到需要的压力后，经输送管34进入混合气压力罐。从图2和图3中看出所述压缩机22为叶轮式压缩机，因为叶轮式压缩机所能达到的压缩比不高，不能到达发动机充分燃烧所需压缩比，所以发动机不仅耗能大，而且排放也不达标。还有图3所描述的发动机机械结构俯视剖面图，圆形活塞1和圆形活塞2均为分体结构，两只圆形活塞分体之间是隔片5和隔片12，隔片形状与圆形活塞主视剖面相同。其所述隔片为钢片和石棉纸用CH-液态密封胶粘和在一起，由于胶在发动机的高温下会易老化，失去胶合剂稳定性，粘性丧失。石棉纸也易磨损老化，没有耐用性。所以隔片在长期使用中会失去密封作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种压缩比高，气密性好，结构合理，重量轻，马力大，高效节能，无振动，制造成本低廉的四转子冷热双室转子发动机。解决背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：本转子发动机分为压缩缸和做功缸两部分。每个缸里各有两个转子，四个转子共同使用两根轴，每根轴上都有一个同步齿轮，保持两根轴及其上面的转子反向同步旋转。每根轴上的两个转子互成180度角交错安装。发动机高速旋转时，两个转子旋转所形成的力正好大小相等，方向相反，可以互相抵消。每个转子都有支撑弹簧，使每个转子靠近端盖的端面都与其所在缸体的端盖紧密接触，使它们之间保持良好的气密性。每个转子的另一个端面都有活塞环嵌入槽，并安装有活塞环，从而保证转子的另一个端面也有良好的气密性。每个转子都有弹性补偿减振体，用于同一个缸体里的两个转子之间的减振，以及对两个转子之间的间隙进行补偿，使之紧密接触，没有间隙，两个转子之间也有良好的的气密性。本转子发动机没有传统往复发动机的气门阀和弹簧，气阀是由旋转的转子的凹槽和端盖上的通气孔组成的。为了使每个转子都能在轴上轴向移动，使转子与端盖之间间隙适中，发动机的两根轴都采用贯通键的轴。本发动机的进气、压缩冲程由压缩缸完成，压缩好的空气经高压气储气罐和高压气输送管送入做功缸，做功、排气冲程则由做功缸完成。
由于该发动机采用了两个转子的压缩缸，所以压缩比高。由于采用了支撑弹簧、活塞环和弹性补偿减振体，所以气密性好。由于每根轴上的两个转子互成180度交错安装，两个转子的力可以互相抵消，所以无振动。由于采用了力学对称设计，所以结构合理。由于发动机的进气、压缩、做功、排气四个冲程全部由转子旋转完成，没有往复运动，所以重量轻，马力大高效节能。由于零件都是圆形和平面，容易加工，所以成本低廉。
附图说明
图1是转子发动机的前视图。
图2是转子发动机的俯视图。
图3是转子发动机的剖面图。
图4是转子发动机的四个转子安装角度图。
图5是转子发动机压缩缸结构图。
图6是转子发动机做功缸结构图。
图7是转子发动机做功缸端盖图。
图8是转子发动机压缩缸端盖图。
图9是转子发动机转子有活塞环一端结构图。
图10是转子发动机转子平面一端结构图。
图11是转子发动机气阀原理演示图。
图12是转子发动机有贯通键的轴的结构图。
图13是转子发动机的做功原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1所描述的是转子发动机的前视图。空气过滤器21是转子发动机的进气机构，高压气储气罐20，为发动机储存高压空气，减少发动机进气时气压的波动幅度，高压气输送管19为发动机输送高压空气，火花塞18为发动机点火，轴5和轴6是发动机的动力输出轴，排气管22是发动机的排气通道。
图2所描述的是转子发动机的俯视图。图中描述包括轴5，轴6，做功缸端盖12，做功缸缸体13，做功缸中间端盖14，齿轮箱15，压缩缸缸体16，压缩缸端盖17，火花塞18，高压气输送管19，高压气储气罐20，压缩缸进气口23。
图3所描述的是转子发动机的剖面图。发动机由压缩缸和做功缸两部分组成。发动机的进气、压缩冲程在压缩缸完成，被压缩的空气通过高压气输送管19和高压气储气罐20，送入做功缸，在做功缸里完成做功、排气冲程。做功缸由做功缸端盖12，做功缸缸体13，做功缸中间端盖14，以及缸体中的转子1，转子2组成。压缩缸由压缩缸端盖17，压缩缸缸体16，齿轮箱15，以及缸体中的转子3，转子4组成。4个转子安装在轴5，轴6上。每根轴都安装有同步齿轮7，控制着轴5和轴6上的转子反向同步旋转。每个转子都由支撑弹簧8提供弹性支撑，使每个转子靠近端盖的一端都能与端盖紧密接触，使之达到良好的气密性。轴5和轴6安装轴承10后再安装在做功缸端盖12和压缩缸端盖17上。每个转子都有弹性补偿减振体9，可以使同一缸体内的两个转子运转时减少振动，运转平稳，而且可以补偿两个转子之间的缝隙，使之达到良好的气密性。每个转子都有冷却润滑机油通道11，它是发动机散热和润滑机油循环流动的通道。
图4所描述的是转子发动机的四个转子安装角度。同一根轴上的两个转子旋转角交错180度。这样发动机高速运转时同一根轴上的两个转子所产生的力大小相等，反向相反，可以互相抵消，使发动机在运转时平稳无振动。
图5所描述的是转子发动机压缩缸结构。空气经过空气过滤器21以后，进入压缩缸进气口23，转子3逆时针旋转，转子4顺时针旋转，对进入压缩缸缸体16的空气进行压缩，同时压缩缸进气口23也在进气，进气和压缩冲程同步进行。紧固螺栓孔26是发动机组装时的螺栓孔。定位销孔27是安装时零件之间定位用的。冷却水道30是发动机冷却水的运行通道。
图6所描述的是转子发动机做功缸结构。压缩完成的高压空气进入转子1和转子2与做功缸缸体13组成的腔室中，同时喷入燃料，由火花塞18点火燃烧，在高压燃气的推动下，转子1逆时针旋转，转子2顺时针旋转做功输出动力，并由两根轴把动能传递给压缩缸的转子3和转子4，为压缩冲程提供动能，两个转子旋转到做功缸缸体13的下部时，做功废气由排气管22排出。
图7所描述的是转子发动机做功缸端盖。做功缸端盖12上有冷却水进水口25，紧固螺栓孔26，定位销孔27，轴承10，火花塞18安装在与做功缸缸体气室中间相对应的位置，做功缸端12的高压气进气口24，与转子2的端面和凹槽31相配合，组成做功缸气阀结构。高压气进气口24外部与高压气输送管19相连。
图8所描述的是转子发动机压缩缸端盖。压缩缸端盖17上面有轴承10，紧固螺栓孔26，定位销孔27，冷却水出水口29，压缩缸端盖17的压缩气输出孔28，与转子3的端面和凹槽32相配合，组成压缩缸气阀结构。压缩气输出孔28外部与高压气输送管19相连。
图9所描述的是转子发动机转子有活塞环一端结构。每个转子在一个端面上都有活塞环嵌入槽34，并安装有与转子边缘曲线吻合的活塞环35。转子1和转子2的活塞环35安装在靠近做功缸中间端盖14的一面上。转子3和转子4活塞环35安装在靠近齿轮箱16的一面上。使转子有活塞环35的一面有良好的气密性。
图10所描述的是转子发动机转子平面一端结构。每个转子没有活塞环35的另一端为平面，由支撑弹簧8提供弹性支撑，这个端面就可以和摩擦面充分接触。使之达到良好的气密性。转子这一端面的凹槽都有倒角33，为的是作为气阀时可以增加空气流量。
图11所描述的是转子发动机气阀原理演示。做功缸和压缩缸的的气阀打开、截止原理相同。图中演示的是做功缸气阀原理。A转子1逆时针旋转，转子2顺时针旋转，这时做功缸端盖12上的高压气进气口24被转子2的轮缘挡住，气阀处于截止状态。B两个转子继续旋转，转子2的凹槽31开始与高压气进气口24重合，进气渐渐开始。C两个转子继续旋转，高压气进气口24与转子2的凹槽31完全重合，气阀完全打开，高压空气大量高速喷入做功缸。D两个转子继续旋转，转子2的轮缘重新将高压气进气口挡住，气阀又处于截止状态，进气结束。
图12所描述的是转子发动机有贯通键的轴的结构。每根轴上都有贯通键槽37和贯通键36。这种结构可以使转子在轴上可以轴向滑动，使转子的两个端面都与摩擦面保持适当间隙。因为轴为圆形，容易加工，不使用加工复杂的花键轴也能达到使用要求。
图13所描述的是转子发动机的做功原理。A为做功缸完成做功、排气冲程。B为压缩缸完成进气、压缩冲程。
(1)A、做功缸转子1逆时针，转子2顺时针由同步齿轮7控制着反向同步旋转，叶片和凹槽交叉转过两个转子的接触面。
(1)B、压缩缸转子3逆时针，转子4顺时针也由同步齿轮7控制着反向同步旋转，正在对腔体内的空气进行压缩，同时压缩缸进气口23也在吸入空气，进气、压缩冲程同时进行。
(2)A、做功缸的两个转子的叶片与做功缸缸体13接触，形成一个密闭空腔，转子2的凹槽31渐渐与高压气进气口24重合，高压气储气罐20的高压空气通过高压气输送管19送达高压气进气口24处，高压空气开始进入做功缸，燃料也同时喷入做功缸。
(2)B、压缩缸的两个转子继续旋转，继续进行空气的进气、压缩。
(3)A、做功缸的转子2的凹槽31与高压气进气口24的重合度不断加大，高压空气大量高速喷入做功缸。
(3)B、压缩缸的两个转子继续旋转，继续进行空气的进气、压缩。
(4)A、做功缸的转子2的凹槽31转过高压气进气口24，高压气进气口24被转子2的轮缘挡住，气阀截止，密闭空腔重新形成，火花塞18点火，可燃气体剧烈燃烧，推动转子1和转子2反向同步旋转做功。
(4)B、压缩缸的两个转子继续旋转，转子3的凹槽32开始与高压气输出孔28重合，并将高压空气压入高压气输送管19中，然后输送到高压气储气罐20中，为做功缸提供高压空气。
(5)A、做功缸的两个转子旋转做功到做功缸缸体13的下部，并通过轴5，轴6输出动力，和为压缩缸的两个转子提供压缩冲程所需的动能。完成做功冲程。
(5)B、压缩缸的开始下一个进气、压缩冲程的循环。
(6)A、做功缸的转子1的叶片旋转过排气管22，发动机的废气被排出，完成了排气冲程。
(6)B、压缩缸的两个转子继续完成进气、压缩冲程。

Claims (4)

1.一种四转子冷热双室转子发动机，发动机由压缩缸和做功缸两部分组成，发动机的进气、压缩冲程在压缩缸完成，被压缩的空气通过气阀进入高压气输送管(19)和高压气储气罐(20)，再通过气阀送入做功缸，在做功缸里完成发动机的做功、排气冲程，其特征在于，做功缸由做功缸端盖(12)，做功缸缸体(13)，做功缸中间端盖(14)，以及缸体中的第一转子(1)，第二转子(2)组成，压缩缸由压缩缸端盖(17)，压缩缸缸体(16)，齿轮箱(15)，以及缸体中的第三转子(3)，第四转子(4)组成，四个转子安装在第一轴(5)，第二轴(6)上，每根轴上都有贯通键槽(37)和贯通键(36)，同一根轴上的两个转子旋转角交错180度，每个转子在一个端面上都有活塞环嵌入槽(34)，并安装有与转子边缘曲线吻合的活塞环(35)，每个转子没有活塞环(35)的另一端面为平面，由支撑弹簧(8)提供弹性支撑，使每个转子靠近端盖的一端都能与端盖紧密接触，使之达到良好的气密性，每根轴都安装有同步齿轮(7)，控制着第一轴(5)和第二轴(6)上的转子反向同步旋转，安装轴承(10)后再安装在做功缸端盖(12)和压缩缸端盖(17)上，每个转子都有弹性补偿减振体(9)，可以使同一缸体内的两个转子运转时减少振动，运转平稳，而且可以补偿两个转子之间的缝隙，使之达到良好的气密性，每个转子都有冷却润滑机油通道(11)，它是发动机散热和润滑机油循环流动的通道。
2.根据权利要求1所述的四转子冷热双室转子发动机，其特征在于做功缸端盖(12)的高压气进气口(24)，与第二转子(2)的端面和第一凹槽(31)相配合，组成做功缸气阀结构，高压气进气口(24)外部与高压气输送管(19)和高压气储气罐(20)相连，以及压缩缸端盖(17)的压缩气输出孔(28)，与第三转子(3)的端面和第二凹槽(32)相配合，组成压缩缸气阀结构，压缩气输出孔(28)外部与高压气输送管(19)和高压气储气罐(20)也相连，它们所组成的发动机供气系统。
3.根据权利要求1所述的四转子冷热双室转子发动机，其特征在于火花塞(18)安装在与做功缸缸体气室中间点相对应的位置。
4.根据权利要求2所述的四转子冷热双室转子发动机，其特征在于第一凹槽(31)和第二凹槽(32)都有倒角(33)。
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