CN104196620A - 一种椭圆形偏心转子发动机 - Google Patents

Abstract

本发明偏心转子发动机的转子每旋转一圈就作功多次，与一般的四冲程发动机每旋转两圈才作功一次相比，具有高马力容积比的优点。另外，由于转子引擎的轴向运转特性，它不需要精密的曲轴平衡就能达到较高的运转转速。整个发动机只有很少的转动部件，与一般的四冲程发动机具有进、排气活门等二十多个活动部件相比结构大大简化，发生故障的可能性也大大减小。除了以上的优点外，椭圆形偏心转子发动机的优点亦包括体积较小、重量轻、低重心、震动小等。同时也解决了传统转子发动机油耗高、污染重、磨损严重、零部件寿命短等问题。

Description

一种椭圆形偏心转子发动机

技术领域

本发明涉及一种转子发动机，特别是偏心转子发动机，其主要应用于摩托车、汽车、轻型飞行器领域。

背景技术

发动机是人类进步的标志和里程碑，结束了人类以人力和牲畜作为生产动力的时代。极大地消弱了人类的劳动强度。发动机是汽车最关键的部分，是决定汽车性能的重要因素，犹如人类的心脏。现在使用最广泛的的是活塞往复式发动机，分为二冲程发动机和四冲程发动机，除此之外只有一种发动机，就是转子发动机又称为弥勒循环发动机。这种发动机是德国人菲加士·汪克尔发明的。

转子发动机与传统往复式发动机的比较往复式发动机和转子发动机都依靠空燃混合气燃烧产生的膨胀压力以获得转动力。两种发动机的机构差异在于使用膨胀压力的方式。在往复式发动机中，产生在活塞顶部表面的膨胀压力向下推动活塞，机械力被传给连杆，带动曲轴转动。转子发动机 对于转子发动机，膨胀压力作用在转子的侧面。 从而将三角形转子的三个面之一推向偏心轴的中心。这一运动在两个分力的力作用下进行。一个是指向输出轴中心的向心力，另一个是使输出轴转动的切线力。

针对活塞往复式发动机结构复杂，体积大，运动不平稳，速度难提高等缺点，制作一种可以消除该类发动机缺陷的新型转子发动机，并且可以有效解决现有三角形转子发动机存在的振动大噪声大，零件磨损快，难维修，污染大等缺点，本设计利用椭圆内腔，成组叶片和圆形转子三者构成密封的气室，使转子带动叶片在椭圆内腔内转动，利用椭圆长短轴，以及偏心转子产生的空间差，实现发动机四个冲程的工作周期，制作出椭圆形偏心转子发动机，利用石墨和专用冷却系统进行润滑和冷却，解决高温摩擦影响零件寿命的问题，不使用齿结构，减小噪音和振动，结构更为简单可靠。

本发明偏心转子发动机的转子每旋转一圈就作功多次，做功次数和转子叶片数相同。与一般的四冲程发动机每旋转两圈才作功一次相比，具有高马力容积比的优点。另外，由于转子引擎的轴向运转特性，它不需要精密的曲轴平衡就能达到较高的运转转速。整个发动机只有很少的转动部件，与一般的四冲程发动机具有进、排气活门等二十多个活动部件相比结构大大简化，发生故障的可能性也大大减小。除了以上的优点外，椭圆形偏心转子发动机的优点亦包括体积较小、重量轻、低重心、震动小等。同时也解决了传统转子发动机油耗高、污染重、磨损严重、零部件寿命短等问题。

发明内容

一种椭圆形偏心转子发动机由传动轴、圆柱形转子、转子叶片、两个椭圆形侧壁、一个椭圆形管状壁、圆环状转子密封环、圆环状凹形密封槽、叶片感应装置、燃料喷射以及点火装置、进气口、排气口组成。圆柱形转子径向设置有叶片槽，叶片槽等间距以传动轴为圆心呈圆形阵列分布；叶片槽内设置有转子叶片，叶片槽靠近转子圆心一侧设置有弹簧或气压、液压弹性装置，叶片槽宽度与两个椭圆形侧壁的间隔距离相等；圆柱形转子的两端伸入两个椭圆形侧壁的圆形凹槽内，圆柱形转子两端设置有圆环形密封环，凸出于转子表面，与两个椭圆形侧壁的圆形凹槽内侧的圆环形凹槽密封环相齿合。圆形凹槽位于椭圆形侧壁短轴中点即椭圆圆心的上方。转子叶片一端与叶片槽内的弹簧或气压、液压弹性装置连接，另一端的端面为弧形，弧形端面上设置有轴向的圆柱形凹槽，圆柱形凹槽的顶部是开放的，圆柱形凹槽内设置有轴向的圆柱形滚动轴，凸出于弧形端面与椭圆形管状壁呈线性滚动接触。两个椭圆形侧壁在椭圆形短轴中心上方设置有内凹的圆形槽，圆形槽的直径略大于转子直径，圆形凹槽中心设置有轴孔。圆柱状转子两端表面的圆环形密封环和圆形凹槽内侧的圆形凹槽相互齿合，密封性好，而且产生的摩擦力也极小，有效的减小了零部件之间的磨损。椭圆形管状壁与两个椭圆形侧壁固接，形成一个椭圆形的密封腔。椭圆形管状壁内侧与圆柱形转子的叶片顶端的圆柱形滚动轴呈线性接触，以保证叶片之间隔成空腔的密封性。圆环状转子密封环位于圆柱形转子的两端，圆环状密封环的截面为矩形、梯形或平行四边形，凸出于圆柱转子表面与两个椭圆形侧壁的圆形凹槽内侧的圆环形凹槽密封环相齿合。感应装置和燃料喷射以及点火装置是相互连接的，由传感器感应到信号然后通过导线传输给燃料喷射以及点火装置；感应装置位于相邻两转子叶片旋转到以椭圆形侧壁没有设置轴孔的短轴对称时后边的转子叶片的位置对应的椭圆形侧壁上的位置；燃料喷射以及点火装置位于感应装置的靠前部位，即转子叶片划过感应位置时相邻两转子叶片、圆柱形转子、椭圆形侧壁、椭圆形管状壁所形成空腔的几何中心位置所对应的椭圆形侧壁位置。进气口和排气口分别位于椭圆短轴设置有轴孔一侧的壁面上，分别位于短轴的两侧，即靠近排气最小位置的两侧。该发动机在工作时进行吸气、压缩、燃烧、排气四个动作，而这四个动作在圆柱形转子旋转一周内在相邻两个叶片间隔完成。同时带动其它叶片 间隔空腔内完成四个连续循环动作中的一段四个组合。发动机每时每刻都在不同的空腔内完成着四个动作中的每一个。保证发动机传动轴每时每刻受到气体膨胀力作用。

上述工作过程包括转子叶片的自封闭、椭圆形管状壁和转子叶片上滚动轴的配合密封、圆柱形转子上的凸出密封环和两侧椭圆形侧壁内陷圆形凹槽内壁凹形密封槽的配合密封，形成一个封闭的腔体。

上述密封腔体在工作时，圆柱形转子上的叶片会随着椭圆曲率的变化在导轨槽内自动滑动，实现密封腔体的体积压缩。

附图说明

图1，一种椭圆形偏心转子发动机结构示意图1；

      图2，一种椭圆形偏心转子发动机局部剖面图1；

      图3，一种椭圆形偏心转子发动机结构示意图2；

      图4，一种椭圆形偏心转子发动机径向剖面图；

      图5，一种椭圆形偏心转子发动机轴向剖面图；

      图6，一种椭圆形偏心转子发动机局部剖面图2；

图中，1、发动机传动轴，2、发动机椭圆形侧壁，3、椭圆形管状壁，4、椭圆形侧壁内陷圆形凹槽，5、发动机进气口，6、发动机排气口，7、叶片感应装置，8、燃料喷射以及点火装置，9、转子叶片，10、转子叶片顶端圆柱形滚动轴，11、圆柱形转子，12、叶片槽，13、转子两端圆环形密封环，14、叶片槽内的弹簧或气压、液压弹性装置。

具体实施方式

椭圆形偏心转子发动机由传动轴1、圆柱形转子11、转子叶片9、两个椭圆形侧壁2、一个椭圆形管状壁3、圆环状转子密封环13、叶片感应装置7、燃料喷射以及点火装置8、发动机进气口5、发动机排气口6组成。圆柱形转子11径向设置有叶片槽12，叶片槽12等间距呈圆形阵列分布于圆柱形转子上11；叶片槽12内设置有转子叶片9，叶片槽12靠近转子圆心一端设置有弹簧或气压、液压弹性装置14，叶片槽12宽度与两个椭圆形侧壁2的间隔距离相等；圆柱形转子11的两端伸入两个椭圆形侧壁的圆形凹槽4内，圆形凹槽位于椭圆形侧壁椭圆短轴中点的上方，圆柱形转子11两端设置有圆环形密封环13，与两个椭圆形侧壁的圆形凹槽4内侧圆环形凹槽密封环相齿合。转子叶片9一端与叶片槽内的弹簧或气压、液压弹性装置14连接，另一端的端面为弧形，弧形端面上设置有轴向圆柱形凹槽，凹槽的顶部是开放的，圆柱形凹槽内设置有轴向的圆柱形滚动轴10。两个椭圆形侧壁在椭圆形短轴中心上方设置有内凹的圆形槽4，圆形凹槽4中心设置有轴孔以及轴承。椭圆形管状壁3与两个椭圆形侧壁2连接，椭圆形管状壁3内侧与圆柱形转子11的叶片的圆柱形滚动轴10线性接触。圆环状转子密封环13位于圆柱形转子11的两端；圆环状密封环13的截面为矩形、梯形或平行四边形，凸出于圆柱转子11表面与两个椭圆形侧壁2的圆形凹槽内侧的圆环形凹槽密封环相齿合。发动机感应装置7和发动机燃料喷射以及点火装置8是通过导线相互连接的，由感应装置的传感器感应到信号然后通过导线传输给燃料喷射以及点火装置8；感应装置7位于相邻两转子叶片9旋转到椭圆形侧壁没有设置轴孔的短轴的两侧的椭圆形侧壁2上；燃料喷射以及点火装置8位于感应装置的靠前部位，即转子叶片9划过感应位置时转子、转子叶片、椭圆形管状壁、椭圆形侧壁所形成的空腔的几何中心位置所对应的椭圆形侧壁2位置。发动机进气口和发动机排气口分别位于椭圆形侧壁的圆形凹槽两侧的壁面上，分别位于短轴的两侧，即靠近相邻两叶片最小排气位置的两侧。

    在工作时，首先由启动电机带动传动轴1转动，圆柱形偏心转子11开始旋转。圆柱形转子11叶片槽12内的叶片随着椭圆形管状壁3导轨面的曲率不断的变化。转子叶片9不断地伸长，在进气口由于内腔体积不断扩大，内部压强减小，外部气体被大气压压入发动机转子叶片9、椭圆形管状壁和椭圆形侧壁2组成的空腔。圆柱状转子11继续旋转，转子叶片9开始收缩，所组成的空腔体积不断减小，气体体积不断被压缩，直到最小压缩位置。当空腔刚好划过最小压缩位置时，发动机感应装置7传感器感应到叶片，通过导线传送信号至发动机燃料喷射以及点火装置8。这时气体空腔重心到达燃料喷射以及点火装置8的位置，燃料喷射口向空腔内喷射出高度雾化的燃料，快速与腔内压缩气体混合。同时点火装置8开始点火，和燃料高度混合的压缩气体剧烈燃烧，高压气体体积瞬间膨胀推动转子叶片9做功。转子带动传动轴高速旋转。转子叶片9开始不断伸长，通过最大气体空腔后，转子叶片9又开始收缩，圆柱形转子11继续旋转气体空腔到达发动机排气口6，燃烧后的废气在空腔体积不减小的压力下迅速排出发动机空腔。而发动机则继续下一个循环。循环稳定后，启动电机停止工作。

Claims (8)

1.一种椭圆形偏心转子发动机由传动轴、圆柱形转子、转子叶片、两个椭圆形侧壁、一个椭圆形管状壁、圆环状转子密封环、圆环状凹形密封槽、感应装置、燃料喷射以及点火装置、进气口、排气口组成。

2.根据权利要求书1所述的一种椭圆形偏心转子发动机，其特征在于所述圆柱形转子的轴心位于椭圆形侧壁的短轴中点的上方；圆柱形转子径向设置有叶片槽，叶片槽等间距呈圆形阵列分布于圆柱形转子上；叶片槽内设置有转子叶片，叶片槽靠近轴心的底部设置有弹簧或气压、液压弹性装置，叶片槽宽度与两个椭圆形侧壁的间隔距离相等；圆柱形转子的两端伸入两个椭圆形侧壁的圆形凹槽内，圆柱形转子两端设置有圆环形密封环，与两个椭圆形侧壁的圆形凹槽内侧壁面的圆环形凹槽密封环相齿合。

3.根据权利要求书1所述的一种椭圆形偏心转子发动机，其特征在于所述转子叶片一端与叶片槽内的弹簧或气压、液压弹性装置连接，另一端的端面为弧形，弧形端面上设置有轴向的圆柱形凹槽，圆柱形凹槽的顶部是开放的，圆柱形凹槽内设置有轴向的圆柱形滚动轴，滚动轴一部分突出于圆柱形凹槽；转子叶片两侧设置有密封槽，密封槽内设置有密封片和弹性垫片。

4.根据权利要求书1所述的一种椭圆形偏心转子发动机，其特征在于所述两个椭圆形侧壁，两个椭圆形侧壁在椭圆形短轴中点上方设置有内凹的圆形槽，圆形槽的直径略大于圆柱形转子的直径，圆形凹槽中心设置有轴孔以及轴承。

5.根据权利要求书1所述的一种椭圆形偏心转子发动机，其特征在于所述椭圆形管状壁与两个椭圆形侧壁密封连接，椭圆形管状壁位于两个椭圆形侧壁的中间；椭圆形管状壁内侧壁面与圆柱形转子叶片末端的圆柱形滚动轴呈线性接触。

6.根据权利要求书1所述的一种椭圆形偏心转子发动机，其特征在于所述圆环状转子密封环和圆环状凹形密封槽，圆环形转子密封环位于圆柱形转子的两端；圆环状凹形密封槽位于椭圆形侧壁的圆形凹槽的内侧壁面，圆环状密封环和圆环状凹形密封槽的截面相同，为矩形、梯形或平行四边形，圆环状转子密封环凸出于圆柱转子表面与椭圆形侧壁的圆形凹槽内侧的圆环状凹形密封槽相齿合。

7.根据权利要求书1所述的一种椭圆形偏心转子发动机，其特征在于所述感应装置和点火以及燃料喷射装置是由导线相互连接的，由感应装置内的传感器感应到信号然后通过导线传输给点火以及燃料喷射装置；感应装置位于相邻两转子叶片旋转到以椭圆形侧壁没有设置轴孔的短轴对称时后边的转子叶片的位置对应的椭圆形侧壁上的位置；燃料喷射以及点火装置位于感应装置的靠前部位，即转子叶片划过感应位置时相邻两转子叶片、圆柱形转子、椭圆形侧壁、椭圆形管状壁所形成空腔的几何中心位置所对应的椭圆形侧壁的位置。

8.根据权利要求书1所述的一种椭圆形偏心转子发动机，其特征在于所述进气口和排气口分别位于椭圆形侧壁的圆形凹槽的两侧，以椭圆短轴为对称轴。