CN103343710B - 五角转子发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种五角转子发动机，包括气缸、位于气缸中的五角转子、以及位于气缸两侧的端盖，五角转子的两个端面上分别设有端面密封结构，端面密封结构包括围成五角形的五条密封条和保持五条密封条的沟槽，其中，每条密封条呈直线形。根据本发明的五角转子发动机，五角转子端面的密封条在使用中允许绕自身长度方向滚转一个小角度而更好地密封，不易积碳和卡滞。

Description

五角转子发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种五角转子发动机。

背景技术

三角转子发动机又称为汪克尔发动机，因其体积小、功重比可以超过2.4kw/kg，而且振动和噪声较低，已大量应用在无人飞机和直升机上，另外在马自达轿车上也有成功应用。

汪克尔转子发动机是米勒循环发动机。汪克尔发动机的运动特点是：三角转子的中心绕输出轴中心公转的同时，三角转子本身又绕其中心自转。与传统的往复式活塞发动机的直线运动迥然不同，转子发动机取消了直线运动和曲柄连杆机构。在三角转子转动时，以三角转子中心为中心的内齿圈与以输出轴中心为中心的齿轮啮合，齿轮固定在缸体上不转动，内齿圈与齿轮的齿数之比为3：2。上述运动关系使得三角转子顶点的运动轨迹（即汽缸壁的形状）为“8”字旋轮线。三角转子把汽缸分成三个独立空间，三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气，三角转子自转一周，发动机点火做功三次。由于以上运动关系，输出轴的转速是转子自转速度的三倍。

五角转子发动机与汪克尔发动机同属于转子发动机，在作者刘飞亭的论文《一种新概念的五角转子发动机研究》中有详细的理论探讨，该论文收录在2006年的中国航空学会第六届动力年会的论文集（上）册中，与三角转子发动机相比，旋转活塞形状近似为五角多边形，气缸型线四瓣梅花形，一个气缸上对称安排二个点火区；内齿圈和固定齿轮齿数比为5:4，而不是3:2；偏心轴转五圈，转子同向转一圈，五个工作室共完成十次点火爆发作功过程。除气缸、转子、齿数比外，其他技术可沿用汪克尔发动机。

五角转子发动机的机构优势明显，与三角转子发动机相比，实现了单转子双缸点火、其在同转速工况下做功频率翻了一倍，功重比可以达到更高，发动机左右基本对称，外型更接近圆形，更适于在无人机上布局安装，与三角转子发动机相比，更能满足将来无人机领域对更高功重比的需求。

在研发五角转子发动机的过程中，发明人发现，三角转子端面的圆弧形的密封条在应用于五角转子发动机上存在漏气严重和易积碳的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种五角转子发动机，以解决五角转子端面漏气和积碳问题。

为此，本发明提供了一种五角转子发动机，包括气缸、位于气缸中的五角转子、以及位于气缸两侧的端盖，五角转子的两个端面上分别设有端面密封结构，端面密封结构包括围成五角形的五条密封条和保持五条密封条的沟槽，其中，每条密封条呈直线形。

进一步地，上述密封条的横截面为梯形。

进一步地，上述每条密封条的横截面为直角梯形，直角梯形的斜边面对转子的中心方向。

进一步地，上述端面密封条的相邻两条边在交接处设有密封柱，端面密封条的端部与密封柱的外圆柱面接触。

进一步地，上述密封柱上设有插槽，五角转子的位于五个顶角处的径向密封条与插槽插接。

进一步地，上述端面密封结构还包括在五角转子的端面设置的油封环，油封环设置在五角形密封条的内侧，二者之间的端面区域设有五组导气孔，每组导气孔靠近五角转子的顶角处，各导气孔贯穿五角转子。

进一步地，上述五角转子发动机还包括每组导气孔的孔径配置成使五角转子实现动平衡。

进一步地，上述五角转子的两侧设置有配气端板，配气端板包括端面排气口和端面进气口。

进一步地，上述沟槽的底部设有向密封条施压的端面弹簧。

根据本发明的五角转子发动机，五角转子端面的密封条在使用中允许绕自身长度方向滚转一个小角度而更好地密封，不易积碳和卡滞。

除了上面所描述的目的、特征、和优点之外，本发明具有的其它目的、特征、和优点，将结合附图作进一步详细的说明。

附图说明

构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明的附图示出了本发明的优选实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。图中：

图1是根据本发明的五角转子发动机的结构示意图；

图2是根据本发明的五角转子发动机的端面结构示意图；

图3是根据本发明第一实施例的五角转子端面密封结构的横截面示意图；

图4是根据本发明第二实施例的五角转自端面密封结构的横截面示意图；

图5示出了图4中的密封条在滚转前后的状态；以及

图6是根据本发明的五角转子端面进气口和端面排气口的结构示意图。

附图标记说明

10、五角转子；11、12、13、14、15、面；

20、气缸；30、偏心轴；

40、火花塞；50、端面密封结构；

51、52、53、54、55、密封条；

10a、沟槽；16、端面弹簧；

51a、斜边；56、密封柱；

57、径向密封条；58、油封环；

60、导气孔；70、配气端板；

71、进气口；72、排气口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是根据本发明的五角转子发动机的结构示意图。如图1所示，五角转子10每个面11、12、13、14、15与气缸20之间形成一个气室，以偏心轴30从0°转到5*360°为一个完整周期，偏心轴30转五圈，五角转子才转一圈，周而复始。五角转子10每个面上的容积完成八次变化，单个容积的时序为：吸气→压缩→膨胀→排气→吸气→压缩→膨胀→排气，并在膨胀开始之前火花塞40点火，五角转子的其他面上的过程也在进行。

图2是根据本发明的五角转子发动机的端面结构示意图，图3是根据本发明第一实施例的五角转子端面密封结构的示意图。结合参照图2和图3，五角转子的两个端面中的每一个端面设有端面密封结构。该端面密封结构50包括五条密封条51、52、53、54、55，每条密封条大体平行于五角转子的每个面11、12、13、14、15，五条密封条围成五角形的结构，每条密封条为直线形的，每条密封条保持在沟槽中，以密封条51为例，密封条51保持在沟槽10a中，在使用过程中允许在沟槽中滚转一个小角度而更好的起到气密封的作用。而三角转子的密封条是圆弧形的，不是直线形的，在使用过程中不能实现滚转而密封，漏气较严重，易积碳。

各密封条由端面弹簧向外偏压，以密封条51为例，密封条51由端面弹簧16向外偏压，以与端盖或配气端板气密封，每条密封条的截面为梯形，与端盖或配气板接触的顶面较宽，位于沟槽中的底面较窄，如此更便于密封条在使用中绕自身长度方向滚转一个小角度，如此紧贴沟槽壁而更好地密封，不易积碳和卡滞。

在本实施例中，密封条51的横截面为直角梯形，其斜面51a朝向五角转子的中心侧，以便围绕密封条长度方向的直线朝向五角转子中心侧偏转一个小角度而实现更好的密封。

端面密封结构50还包括在相邻两条密封条、径向密封条的交接处设置的密封柱，以密封柱56为例，位于相邻两条密封条54和55、径向密封条57的交接处，密封条54和55的端部与密封柱56的外圆柱接触，其中，密封柱保持在圆形凹槽中，本身不发生偏转。密封柱使两条密封条、径向密封条各自活动自如又保持密封，此外，密封柱56的柱面上还设有插槽56a，以供径向密封条57的内侧与之插接配合；端面密封条两端也可插入密封柱上增加的插槽中，进一步减小漏气通道。

上述端面密封结构还包括油封环58，该油封环58设置在五角形的五条密封条51、52、53、54、55的内侧，用于滑油的密封，隔离五角转子中心空腔中的滑油。

在五角转子的每个端面上，油封环58与外围五角形的密封条之间的区域设有导气孔60，每组导气孔例如一个或一个以上孔，靠近五角转子的顶角处，各导气孔贯穿五角转子以平衡两端面的气压，同时减轻整机的重量。

导气孔的另一个作用是实现五角转子的动平衡，例如，当五角转子不平衡时，能够通过去除孔中材料的方式寻找动平衡。

图4和图5是根据本发明第二实施例的五角转子端面密封结构的示意图。如图4和图5所示，在本实施例中，密封条的横截面为直角梯形，以密封条51为例，其斜面51a朝向五角转子的外侧，以便围绕密封条长度方向的直线朝向五角转子中心侧偏转一个小角度而实现更好的密封。

图6是根据本发明的五角转子端面进气口和端面排气口的结构示意图。如图6所示，五角转子的两侧设置有配气端板70，进气口71和排气口72设置在配气端板上，形成端面进气口和端面排气口，与进气口和排气口配置在气缸壁相比，减少因离心力而甩出的燃料，未燃烃和滑油不会洒出端面排气口，油耗降低。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种五角转子发动机，包括气缸、位于所述气缸中的五角转子、以及位于所述气缸两侧的端盖，所述五角转子的两个端面上分别设有端面密封结构，其特征在于，

所述端面密封结构包括围成五角形的五条密封条和保持五条密封条的沟槽，其中，每条所述密封条呈直线形，所述密封条的横截面为梯形，所述沟槽的底部设有向所述密封条施压的端面弹簧。

2.根据权利要求1所述的五角转子发动机，其特征在于，每条所述密封条的横截面为直角梯形，所述直角梯形的斜边面对所述转子的中心方向。

3.根据权利要求1所述的五角转子发动机，其特征在于，所述端面密封条的相邻两条边在交接处设有密封柱，所述端面密封条的端部与所述密封柱的外圆柱面接触。

4.根据权利要求3所述的五角转子发动机，其特征在于，所述密封柱上设有插槽，所述五角转子的位于五个顶角处的径向密封条与所述插槽插接。

5.根据权利要求1所述的五角转子发动机，其特征在于，所述端面密封结构还包括在所述五角转子的端面设置的油封环，所述油封环设置在所述五角形密封条的内侧，二者之间的端面区域设有五组导气孔，每组导气孔靠近所述五角转子的顶角处，各所述导气孔贯穿所述五角转子。

6.根据权利要求5所述的五角转子发动机，其特征在于，还包括所述每组导气孔的孔径配置成使所述五角转子实现动平衡。

7.根据权利要求1所述的五角转子发动机，其特征在于，包括端面排气口和端面进气口。