CN104929762A - 压缩比可调的转子发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种压缩比可调的转子发动机，包括：壳体，具有圆柱形内腔，具有进气口、排气口和设有燃油喷嘴的燃油进口；转子，设于壳体内腔，两端与壳体间转动密封，转子两侧分别具有形成压气缸和做功缸的凹槽，与壳体之间形成相互独立的压气缸和做功缸，进气口对应压气缸，排气口对应做功缸；传动轴，轴线与转子轴线重合，用于输出动力；至少两组滚动叶片，可伸缩地设于壳体与转子之间，每组由做功滚动叶片和压气滚动叶片组成；当转子转动，压气缸内气体被压气滚动叶片压缩至做功滚动叶片与壳体间的燃烧室形成高压气体，喷入燃油后爆燃，在做功缸内迅速膨胀推动转子转动做功。本发明压缩比大并可调节气缸进气量，进气量改变的同时压缩比相应改变。

Description

压缩比可调的转子发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种压缩比可调的转子发动机。

背景技术

转子发动机具有体积小和重量轻的优点。另外转子发动机在运行安静性和平稳性两方面也优于往复式发动机。但现有的转子发动机压缩比小，只能用点燃式，不能用压燃式。且密封与润滑都存在硬伤。功率输出轴位置比较高，令整车布置安排不便。另外，现有的转子发动机加工制造技术高，成本比较贵，推广困难。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种压缩比可调的转子发动机，主要目的是提供一种压缩比大且可调节气缸进气量及压缩比的转子发动机。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种压缩比可调的转子发动机，包括：

壳体，具有圆柱形内腔，所述壳体上具有进气口、排气口和燃油进口，所述燃油进口内设有燃油喷嘴；

转子，设于壳体的内腔内，所述转子的两端与壳体之间转动密封，所述转子的两侧分别具有形成压气缸和做功缸的凹槽，与壳体之间形成相互独立的压气缸和做功缸，所述做功缸与压气缸分别位于转子的两侧，且所述做功缸与所述压气缸在轴线方向上错开，进气口对应压气缸，排气口对应做功缸；

传动轴，轴线与转子轴线重合，用于输出动力；

滚动叶片，至少为两组，可伸缩地设于壳体与转子之间，每组由

做功滚动叶片和压气滚动叶片组成；当转子转动过程中，压气缸位于滚动叶片一侧时，其中的压气滚动叶片处于伸展状态，与压气缸的内轮廓相接触并密封，从而将压气缸内的气体从一侧压缩至另一侧，同时空气在负压的作用下自进气口进入压气缸内；此时，做功滚动叶片受到限制处于收缩状态；

当滚动压缩叶片位于压气缸与做功缸之间时，压气滚动叶片与做功滚动叶片均处于收缩状态，气体被压缩至做功滚动叶片与壳体之间的燃烧室形成高压气体，燃油经燃油喷嘴喷入与高压气体混合爆燃，此时，做功滚动叶片处于伸展状态，高压气体在做功缸内迅速膨胀推动转子转动做功；

当做功缸位于滚动叶片一侧时，壳体与转子的圆柱形轮廓相接触并密封，从而将做功缸内的气体从排气口排出。

作为优选，所述滚动压缩叶片包括一端插接于壳体并可沿径向摆动伸缩的叶片和设于叶片另一端的辊轴，所述叶片的端部形成辊轴容置槽，所述辊轴设于所述辊轴容置槽内。

作为优选，所述壳体的内周面为圆柱形，所述壳体上开有叶片插槽，所述叶片的一端插接于所述叶片插槽内，所述壳体将所述转子的凹槽分隔为压气缸和做功缸。

作为优选，所述壳体与滚动叶片之间上形成有润滑油室，所述滚动叶片伸出时形成空腔，吸入润滑油，所述滚动叶片缩回时压缩空腔排出润滑油，进油管与出油管均设有单向阀。

作为优选，所述滚动叶片内部设有叶片内润滑油回路。

作为优选，所述壳体的一端开有冷却风进口和冷却风出口，所述壳体内具有与冷却风进口连通的环形风冷通道，所述壳体内还具有横向风冷通道，所述横向风冷通道一端连通环形风冷通道，另一端连通转子端部与壳体之间的风冷连接室，所述转子内具有轴向的风冷通道，所述转子两端设有扇叶，所述转子内的风冷通道的另一端连通壳体端部的环形连通槽，所述环形连通槽连通冷却风出口。

作为优选，所述压气缸与做功缸在轴向上相交，增加了进气门与排气门，所述进气门与排气门分别与压气叶片和做功叶片合成一体，工作中联动。

作为优选，所述壳体的内腔呈椭圆形，转子将椭圆形壳体分隔成压气缸与做功缸，转子上开有叶片插槽，叶片的一端插接于所述叶片插槽内，叶片依靠转动时的离心力伸出。

作为优选，所述壳体进气口旁不同位置开有气缸进气量调节孔，所述气缸进气量调节孔装有电磁阀，启闭电磁阀可调节气缸进气量大小，并同时调节压缩比大小。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明实施例提出的转子发动机压缩比大，可调节进气量大小，可调节压缩比大小，可采用压燃方式。且润滑及密封得到解决。

附图说明      

图1是本发明实施例的转子发动机的结构图，其中（A）是转子发动机的纵剖面图，（B）是转子发动机的结构爆炸图；

图2是本发明实施例的转子发动机的纵剖结构示意图；

图3是本发明实施例的转子发动机的横剖结构示意图；

图4是示出本发明实施例的转子发动机的压气工作原理的工作原理示意图，其中abcde图为进气至压缩完成示意图；

图5是示出本发明实施例的转子发动机的做功工作原理的工作原理示意图，其中（A）是转子发动机横剖面示意图，（B）是转子发动机纵剖面示意图；（C）是做功过程示意图；

图6是本发明实施例的转子发动机的润滑系统示意图，其中（A）示出润滑系统工作过程，（B）是转子发动机剖面示意图，（C）是做功叶片剖面示意图，（D）是做功叶片内润滑油路示意图，（E）是做功叶片示意图；

图7是本发明实施例的转子发动机的风冷系统示意图，其中（A）是转子发动机的结构爆炸图，（B）是示出风冷通道的横剖面示意图，（C）是示出风冷通道的纵剖示意图；

图8是本发明另一实施例的转子发动机的结构示意图，其中（A）是转子发动机的剖面示意图，（B）是转子与滚动叶片对应关系示意图，（C）是轴侧示意图；

图9是本发明又一实施例的转子发动机的结构示意图。

附图标记说明

E-转子发动机；A-定子；B-定子；C-定子；2-前端盖；3-前端；4-传动轴；5-做功滚动叶片；5a-做功叶片；5b-做功辊轴；6、8-扇叶；7-转子；9-压气滚动叶片；9a-压气叶片；9b压气轴辊；10-后端；11-后端盖；12-轴承；13-燃油喷嘴；14a-转子冷却风道；14b-前端盖冷却风道；14c-定子冷却风道；14d-后端盖冷却风道；15-辊轴容置槽；16-排气口；17-进气口；18-冷却风出口；19-冷却风进口；20-燃烧室；21-做功缸；22-压气缸；23-回油管；24-叶片内润滑油回路；25-润滑油室；26-叶片槽；27-弹簧；28-装有电磁阀的气缸进气量调节孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

转子发动机，包括：

壳体，具有圆形内腔，所述壳体上具有进气口、排气口和燃油进口，所述燃油进口内设有燃油喷嘴；

转子，设于壳体的内腔内，所述转子的两端与壳体之间转动密封，转子的两侧分别具有形成压气缸和做功缸的凹槽，与壳体之间形成相互独立的压气缸和做功缸，所述做功缸与所述压气缸分别位于转子的两侧，且所述做功缸与所述压气缸在轴线方向上错开，所述进气口对应压气缸，所述排气口对应做功缸；

传动轴，轴线与转子轴线重合，用于输出动力；

滚动叶片，至少为两组，可伸缩地设于壳体与转子之间，每组由做功滚动叶片和压气滚动叶片组成；做功滚动叶片和压气滚动叶片分别对应做功缸与压气缸，当转子转动过程中，压气缸位于滚动叶片一侧时，其中的压气滚动叶片处于伸展状态，与压气缸的内轮廓相接触并密封，从而将压气缸内的气体从一侧压缩至另一侧，同时空气在负压的作用下自进气口进入压气缸内；此时，做功滚动叶片受到限制处于收缩状态；

当滚动压缩叶片位于压气缸与做功缸之间时，压气滚动叶片与做功滚动叶片均处于收缩状态，气体被压缩至做功滚动叶片与壳体之间的燃烧室形成高压气体，燃油经燃油喷嘴喷入与高压气体混合爆燃，此时，做功滚动叶片处于伸展状态，高压气体在做功缸内迅速膨胀推动转子转动做功；

当做功缸位于滚动叶片一侧时，壳体与转子的圆柱形轮廓相接触并密封，从而将做功缸内的气体从排气口排出。

本发明的转子发动机中，滚动压缩叶片包括一端插接于壳体并可沿径向摆动伸缩的叶片和设于叶片另一端的辊轴，所述叶片的端部形成辊轴容置槽，所述辊轴设于所述辊轴容置槽内。

下面以两组滚动叶片为例对本发明的转子发动机的工作原理进行详细说明。如图1~图7所示，本实施例中壳体的内周面为圆柱形，壳体上开有叶片插槽，叶片的一端插接于所述叶片插槽内，转子的两侧分别具有形成压气缸和做功缸的凹槽，所述壳体将转子的凹槽分隔为压气缸和做功缸。

本实施例中壳体由定子A、定子B、定子C及前端3和后端10构成，定子的内腔的横截面呈圆形，转子7的两侧分别具有形成压气缸22和做功缸21的凹槽，因此，转子7被定子分隔成两个腔室，分别为压气缸22与做功缸21，两个腔室各自密封,并在空间位置上错开，定子上设有四个叶片槽，装入两组滚动叶片5、9，滚动叶片5、9包括叶片和叶片端部的辊轴，每组滚动叶片按功能分别命名为做功滚动叶片5和压气滚动叶片9，压气滚动叶片9中的叶片命名为压气叶片9a，辊轴命名为压气辊轴9b，在附图中用压气滚动叶片9表示；做功滚动叶片5中的叶片命名为做功叶片5a，辊轴命名为做功辊轴5b，在附图中用做功滚动叶片5表示。本发明中的叶片的含义是包括压气叶片和做功叶片，辊轴的含义是包括压气辊轴和做功辊轴。每组由压气滚动叶片9与做功滚动叶片5组成，当压气缸22在转动到进气口16时吸入新鲜空气，当压气缸22转动到其中一组时，由于压气缸22与做功缸21空间上前后错开，只有对应压气缸的压气滚动叶片9获得伸出空间，开始压气工作，做功滚动叶片5没有伸出空间，被转子圆形部分的轮廓压制，处于休眠状态，当压气终了，高压气体处在这组叶片与定子组成的密闭空间形成的燃烧室20，压缩终了的气体温度达到900度以上，经燃油直喷嘴喷入燃油，开始爆燃做功，这时对应做功缸的做功滚动叶片5获得伸出空间，伸入做功缸，高压气体推动转子转动，压气滚动叶片9没有伸出空间，被转子圆形部分的轮廓压制，处于休眠状态，做功缸21转动时因做功滚动叶片5的分隔将上次做功的废气经排气口17推出，一次压气与做功完成。两组叶片交替工作，每圈每组各压气和做功一次，周而复始形成循环。

滚动叶片5、9由叶片5a、9a与辊轴5b、9b组成，装入设在定子上的叶片槽26内，工作时与转子7形成滚动摩擦，叶片中设有空心的叶片内润滑油回路24，机油可通过叶片内润滑油回路24润滑并冷却叶片与辊轴，叶片伸出力由弹簧27与气压组成，使辊轴在工作时一直紧贴转子滚动，当叶片伸出时，吸入润滑油，叶片收回时，将叶片内润滑油回路24中的润滑油压出，达到润滑油冷却的目的。滚动叶片5、9与转子7之间采取滚动接触密封，运动中的滚动叶片5、9与转子7的接触面之间因加工的误差可以由密封槽与叶片之间的密封弹片的收缩使滚动叶片5、9摆动来进行弥补调整，使辊轴始终紧贴转子7滚动以密封。滚动叶片5、9两个端面与前后端盖2、11采取间隙式与迷宫式密封。转子与定子接触部之间采取间隙式与螺纹密封，在转子端面与圆面上设有几组螺纹，利用转子高速旋转带动螺纹阻挡气体的泄露。其中利用两个螺纹中间的间隙面形成刚性的气封面。转子7与前端盖2、后端盖11采取间隙式与螺纹密封。压气缸21与做功缸22之间采取螺纹密封隔离。后端盖11设有冷却风进口19，冷风经后端盖的冷却风道14d进入转子的冷却风道14a，再由前端盖冷却风道14b中转至定子的冷却风道14c，因转子冷却风道14a设有扇叶6、8将风排至后端盖冷却风道14d,经冷却风出口18排出。

图8作为本发明的转子发动机的另一实施例，与以上实施例的区别在于压气缸与做功缸在轴向上相交，因而减少了发动机的尺度，也因压气缸与做功缸在轴向上相交，进气口与排气口跨在压气缸与做功缸之间，会造成串气，所以增加了进气门与排气门，进气门与排气门分别与压气叶片和做功叶片合成一体，工作中联动，其他构造均可适用于本实施例，且工作原理与以上实施例中相同。

图9作为本发明的转子发动机的又一实施例，与以上实施例的区别仅在于滚动压缩叶片设于转子上，其他构造均可适用于本实施例，且工作原理与以上实施例中相同。此时，壳体的内腔呈椭圆形，转子将椭圆形壳体分隔成压气缸与做功缸，转子上开有叶片插槽，叶片的一端插接于所述叶片插槽内，叶片依靠转动时的离心力伸出。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种压缩比可调的转子发动机，其特征在于，包括：

壳体，具有圆形内腔，所述壳体上具有进气口、排气口和燃油进口，所述燃油进口内设有燃油喷嘴；

转子，设于壳体的内腔内，所述转子的两端与壳体之间转动密封，转子的两侧分别具有形成压气缸和做功缸的凹槽，与壳体之间形成相互独立的压气缸和做功缸，所述做功缸与所述压气缸分别位于转子的两侧，且所述做功缸与所述压气缸在轴线方向上错开，所述进气口对应压气缸，所述排气口对应做功缸；

传动轴，轴线与转子轴线重合，用于输出动力；

滚动叶片，至少为两组，可伸缩地设于壳体与转子之间，每组由做功滚动叶片和压气滚动叶片组成；当转子转动过程中，压气缸位于滚动叶片一侧时，其中的压气滚动叶片处于伸展状态，与压气缸的内轮廓相接触并密封，从而将压气缸内的气体从一侧压缩至另一侧，同时空气在负压的作用下自进气口进入压气缸内；此时，做功滚动叶片受到限制处于收缩状态；

当滚动压缩叶片位于压气缸与做功缸之间时，压气滚动叶片与做功滚动叶片均处于收缩状态，气体被压缩至做功滚动叶片与壳体之间的燃烧室形成高压气体，燃油经燃油喷嘴喷入与高压气体混合爆燃，此时，做功滚动叶片处于伸展状态，高压气体在做功缸内迅速膨胀推动转子转动做功；

当做功缸位于滚动叶片一侧时，壳体与转子的圆柱形轮廓相接触并密封，从而将做功缸内的气体从排气口排出。

2.根据权利要求1所述的转子发动机，其特征在于，所述滚动叶片包括一端插接于壳体并可沿径向摆动伸缩的叶片和设于叶片另一端的辊轴，所述叶片的端部形成辊轴容置槽，所述辊轴设于所述辊轴容置槽内。

3. 根据权利要求2所述的转子发动机，其特征在于，所述壳体的内周面为圆柱形，所述壳体上开有叶片插槽，所述叶片的一端插接于所述叶片插槽内，所述壳体将所述转子的凹槽分隔为压气缸和做功缸。

4. 根据权利要求3所述的转子发动机，其特征在于，所述壳体与滚动叶片之间上形成有润滑油室，所述滚动叶片伸出时形成空腔，吸入润滑油，所述滚动叶片缩回时压缩空腔排出润滑油。

5. 根据权利要求4所述的转子发动机，其特征在于，所述滚动叶片内部设有叶片内润滑油回路。

6. 根据权利要求1所述的转子发动机，其特征在于，所述壳体的一端开有冷却风进口和冷却风出口，所述壳体内具有与冷却风进口连通的环形风冷通道，所述壳体内还具有横向风冷通道，所述横向风冷通道一端连通环形风冷通道，另一端连通转子端部与壳体之间的风冷连接室，所述转子内具有轴向的风冷通道，所述转子两端设有扇叶，所述转子内的风冷通道的另一端连通壳体端部的环形连通槽，所述环形连通槽连通冷却风出口。

7. 根据权利要求1所述的转子发动机，其特征在于，所述壳体进气口旁不同位置开有气缸进气量调节孔，所述气缸进气量调节孔装有电磁阀，启闭电磁阀可调节气缸进气量大小，并同时调节压缩比大小。

8. 根据权利要求3所述的转子发动机，其特征在于，压气缸与做功缸在轴向上相交，增加了进气门与排气门，进气门与排气门分别与压气叶片和做功叶片合成一体，工作中联动。

9. 根据权利要求2所述的转子发动机，其特征在于，壳体的内腔呈椭圆形，转子将椭圆形壳体分隔成压气缸与做功缸，转子上开有叶片插槽，叶片的一端插接于所述叶片插槽内，叶片依靠转动时的离心力伸出。