CN1046784A - 切弧转子式内燃机 - Google Patents

Abstract

发明的切弧转子式内燃机无活塞，连杆曲轴等部件，主要由转子式燃烧室和定子式点火室等构成，转子被旋转主轴支撑并密封在定子内转动，在燃烧室与点火室对接瞬间，火花塞点燃室内的燃油混合汽、将燃料放出的内能直接转换为转子旋转的机械能。与活塞往复式内燃机相比，具有构造简单，机械性能稳定，摩擦损耗小，效率高转速快，无振动噪声输出功率可调等优点，可多机串联组合，适于液体，汽体燃料，或用蒸汽代替燃料，用于各种车船作为新型发动机或用于超微型动力装置。

Description

发明了一种新型的内燃机。

传统的活塞往复式内燃机。由于活塞在缸筒内上下往复运动，必须通过连杆，曲轴才能带动飞轮旋转，将燃料在燃烧室内暴燃时放出的内能转换为机械能，这些机构不仅增加了机体体积和重量且构造复杂，机械性能差;又由于这种内燃机必须经过进气-压缩-做功-排气四个行程完成一个工作循环，且只有做功行程有效做功，其他行程不但不做功，反而要消耗一部分机械能，固这种内燃机转换效率低，不利于大功率高转速运用。

本发明解决了上述问题，作为一种新型的内燃机受风车和电风扇转子叶轮在受风叶面施以风力和气流，能使叶轮转动的现象启示采用转子在定子壳体内运转的结构实施，由附图描术本发明是这样实现的（如图一）。将内燃机的燃烧室2设在转子1上，点火室8设在定子6内与燃烧室2对接构成一个密闭室，转子1被旋转主轴3支撑并被密封在定子6内能受力旋转。当转子受外力作用按一定方向转动时，燃烧室2通过进气孔5充以燃料混合汽并与点火室8对接，由火花塞9点火使燃汽暴燃，产生旋转力矩使转子1沿受力方向加速旋转，燃烧后的废气从排气孔11排出，转子产生的旋转力由旋转主轴3输出。这样转子1沿定子6内壁旋转做功的同时完成进气与排气过程。从而完全革除了传统内燃机的活塞，连杆曲轴等部件，实现了将燃料燃烧放出的内能直接转换为旋转的机械能。

下面用实施例进一步描术本发明。

图一是本发明构成的单缸单步点火内燃机实施例纵剖视图，图一a是A-A面剖视图。按图一所示的实施例描术本发明，当转子1受外力作用开始在定子6壳体内沿受力方向旋转时，装在旋转主轴3上在压缩风轮19随之旋转，使空气压强增大，温度升高，流速加快由压缩气空20送入汽化器18将燃料混合雾化，由进气孔5充入燃烧室2内;压缩气室20呈路斗形与定子壳体构成，压缩风轮19由多个梯形叶片构成园台形，与压缩气室20配合空气从叶片宽面进入，压缩后的气流从叶片窄面压入压缩气室20内，这一高速流动的气流一方面带走机体内部分热量使气流温度进一步升高。将燃料充分雾化，同时又对转子1施以一定的辅助推力，保证燃烧室2充以足够的燃气，当充满燃汽后的燃烧室2在转子1转过一定角度与点火室孔7及缸盖10上的点火室8对接，并利用弹性密封环4的弹片4的张力与定子6内壁端面紧密配合构成一个密闭室。由火花塞9在分电器（图中未画）控制下点火，混合汽在密闭的燃烧室2内暴燃，产生旋转力矩使转子1加速旋转，通过旋转主轴3将机械能传递给负荷。在本实例中转子上设有六个燃烧室2。定子6上设有一个点火室孔7及装在其上的缸盖10和点火室8，当其中一个燃烧室2与点火室孔7争对接点火时，另有两个燃烧室2分别与进气孔5和排气孔11对接，在点火瞬间转子1沿定子6内壁旋转做功，同时完成进、排气过程，这样转子1每旋转一周，六个燃烧室2将分别依次做功一次完成一个工作循环。本实例只有一个工作行程，即做功行程进气，排气时不产生无功能量损耗。

图中描述的转子1为园柱形刚体，沿柱体弧面上相对切弧开有六个园桶形燃烧室2，两端面有环形油槽14及过油孔13，密封槽及弹性密封环4，用以与定子6内壁构成润滑和对燃气的密封。中心还开有轴孔口及键槽，用以固定旋转主轴3。转子1上至少有一个燃烧室2。

定子6为内壁与转子1形状相同并能支撑转子1在内旋转的空心园柱壳体，上有点火室孔7及位于两边并对应于转子燃烧室2的进气孔5和排气孔11，外壁有导风片槽12，壳体一端有注油孔15，两端面中心均开有轴承孔装有轴承17，油封16，用以支撑并密封转子1在定子6内。定子6上至少有一个点火室8及进，气孔5，排气孔11。

图二为三缸同步点火内燃机实施例的纵剖视图。实例图-a的剖面可用来表示其中三分之一缸的剖视图，图中与实施例一相同的序号表示同一部件。

本实例的定子6上有相同三个互成120°角的点火室孔7及缸盖10和点火室8，当与转子1上相对三个燃烧室2对接同步点火时，另外三个燃烧室2被封闭，完成做功行程，转子1继续旋转一定角度时，原做功的燃烧室2分别通过排气孔11排气，而被封闭的燃烧室2则分别通过相对的进气孔5进气，完成进排气行程，此过程利用了转子贯性完成，因此本实例工作过程则为两个;做功行程，进排气行程，如将燃烧室2增加到十二个，则工作行程与实施例一相同。在本实例中相同的三个进气孔5和排气孔11分别连通。置于三个缸盖10上火花塞9同步点火，易可轮流交替点火，采用这种结构，其功率输出比实例一增加近三倍。

图三多缸串联向步点火内燃机实施例横截剖视图，它是将单缸或三缺内燃机串联一体，其工作过程与实施例一或例二相同。

定子6根据单机级数串联为分格式，壳体每格之内均装有转子1由轴承17将旋转主轴3支撑固定，定子壳体有夹层水套23由装在旋转主轴3上的离心水泵21从进水管22将水泵入，形成循环水冷。缸盖10上有相对于转子数的点火室7及火花塞9构成一整体，由分电器或由计算机控制同步点火或移位点火。进气孔5和排气孔11分别用管道连通接入汽化器和消声器，本实例这种串联结构，更适于大功率输出。

本发明在上述实施例中，转子1上有六个燃烧室2，其输出功率可随负载大小调节控制在不改变所述的工作行程的同时，当然可以设置多个，同样，点火室孔7或点火室8也不仅限于本例数。可沿定子6内壁相对于燃烧室设置多个，易可将点火室8直接设在定子6内壁端面上。推鉴以奇数为易。燃室烧2在转子1上的切弧角度。方向形状及容积当然可以调整。和制成其它形状。在改变燃烧室2的切弧方向时，进，排气方向随之改变。由于转子1工作在高温，高速状态，必须设置冷确装置，除本实例中所设导风片槽12强迫风冷和夹层水套23循环水冷方式外，当然可以采用具有制冷效果的其它方式实施。

上述实施例适于使用液体，气体燃料，也可以由蒸气替代燃料。

综上所述，本发明描术的工作过程由转子1上的燃烧室2及定子6上的点火室8的数量和布设方式决定;旋转方向由转子1上燃烧室2切弧方向决定;输出功率则与点火室8所对应的燃烧室2的数量及容积有关，并与点火方式有关，也可由单机串联级数决定。按照本实施例给出的工作过程为最佳过程。

本发明与传统内燃机相比有如下优点：无活塞，连杆，曲轴，体积小，重量轻，构造简单;改活塞往复式为转子旋转式，其摩擦阻尼小，转速高。工作过程简单，功率大，效率高起动方便，运行平稳，无振动噪声;可多机串联组合，同步点火或移位点火工作;可以使用液体，气体燃料或蒸汽;同时还可作为一种离心泵使用。

适于作为飞机、汽车、火车、轮船及摩托车发动机使用、也适于超微型动力装置。

Claims (9)

1、一种切弧转子式内燃机，完全不同于传统的活塞往复式内燃机，它没有活塞，连杆，曲轴等部件。由定子6转子1旋转主轴3燃烧室2点火室3弹性密封环4进气孔5排气孔11及压缩风轮19构成。

本发明的特征在于定子6上有数个相对于转子1的点火室8及进气孔5排气孔11。转子1上有数个燃烧室2并通过两端面的弹性密封环4与定子内壁紧密配合与点火室8相对构成一个密闭室。转子被旋转主轴3固定一体被密封在定子6内并保持气密配合能受力转动。压缩风轮19随旋转主轴3转动，将空气压缩后经汽化器使燃料混合雾化，通过进气孔5充入燃烧室2由装在点火室上的火花塞使燃汽在室内暴燃产生旋转力矩，推动转子1在定子6内旋转，同时完成进气-做功-排气全过程。将燃料燃烧放出的内能直接由转子转化为旋转的机械能，由旋转主轴3输出。

2、根据权利要求1所述的转子1，其特征在于转子■为表面光洁的园柱形刚体，沿柱体弧面开有六个燃烧室2，转子1上至少有一个燃烧室2，两端面有环形油槽14由过油孔13连通，外圈有环形密封槽内装弹性密封环4，中心开有轴孔和键槽与旋转主轴3固定一体。

3、根据权利要求1所述的定子6其特征在于定子6为一内壁光洁与转子1形状相同并能支撑，密封转子1在内旋转的空心园柱壳体，上面相对于转子燃烧室2有点火室8或者点火室孔7。两边有进气孔5排气孔11;壳体一端有注油孔15，一端有压缩气室20，中心有轴承孔3外壁有导风片槽12或壁层间有夹层水套23。

4、根据权利要求1所述的压缩风轮19其特征在于固定在旋转主轴3上由多个梯形叶片呈斜形装在轮轭上构成园台形叶轮与装在定子6壳体一端呈露斗形的压缩气室20配合。

5、根据权利要求1、2所述的燃烧室2其特征是沿转子1柱体弧面中心，小于弧面宽度并切弧于经向呈一定斜角的园桶形，直径与点火室8或点火室孔7相等。燃烧室2的切向斜角可以调整，深度视容积大小而整定。

6、根据权利要求1、2所述的弹性密封环4其特征是装在密封槽内由耐磨金属材料制成的截面为矩形的园环，堪入槽内的一面有波浪形园环弹片4与定子内壁接触的一面表面光洁便于密封。

7、根据权利要求1、3所述的点火室8“其特征是由缸盖10下面向内凹进去呈半球形的槽和定子6上园形的点火室孔7构成，上有火花塞孔及火花塞9，直径与转子1燃烧室2直径相等，易可直接将点火室8或点火室孔7合为一体设在定子6上开口直径与燃烧室2直径相等。

8、根据权利要求3所述的进气孔5排气孔11其特征是开在定子6上的园孔，相对于转子上的燃烧室2，分别位于点火室8或点火室孔7两边，靠定子6内壁的开口直径与燃烧室2直径相等。

9、根据上述权利要求1至8所述的切弧转子式内燃机，其特征在于可多机串联组合，输出功率可调，可以使用液体、气体燃料和蒸汽替代燃料使用，还可作为离心泵使用。

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