CN106285926B - 轴向可变动转子发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及动力机械领域，提供了一种轴向可变动转子发动机，包括转轴、转子、气缸、气缸端盖、转子导轨、储气罐；所述转子装有放射状叶片，所述气缸端盖装有放射状隔板，所述转子叶片与所述端盖隔板、所述转轴可在所述气缸内形成若干独立的封闭空腔：所述封闭空腔可用作燃烧室、吸气室、压缩室，所述燃烧室安装有火花塞；所述转子导轨约束转子做符合运行要求的转动；所述储气罐储存所述吸气室和压缩室获得的空气。本发明的轴向可变动转子发动机，可燃工质燃烧膨胀做功推动所述转子旋转，所述转轴就是动力输出轴，所述转子直接驱动输出轴。

Description

轴向可变动转子发动机

技术领域

本发明涉及动力机械领域，尤其是一种转子发动机。

技术背景

目前世界上普遍使用的汽油发动机，是通过气缸内活塞往复运动改变气缸内体积，完成吸气、压缩、燃烧膨胀做工、排气等四个冲程的循环，将可燃工质的化学能转化为热能和机械动能，驱动发动机做工。往复式四冲程发动机经过一百多年的发展，很多构件已经得到极大优化，热能转化效率至今已经大幅提升。但是，这类发动机仍然不能改变曲轴连杆机构本身存在的零件众多、结构复杂、往复运动惯性冲击力大等缺点。

以汪克尔转子发动机为代表的新式发动机，它直接将可燃工质的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。与往复式发动机相比，转子发动机取消了无用的往复运动，因而同样功率的转子发动机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，具有较大优势。但是，汪克尔转子发动机因为可燃工质燃烧不充分，油耗高、污染重，构件磨损严重、零部件寿命短，导致其难以推广普及。

随着汽车的普及，市场普遍期待结构更简单，制造成本更低廉，燃料消耗更节约的发动机。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种使用转子轴直接输出动力，构件少、结构简单，可实现可变压缩比的轴向可变动转子发动机。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

轴向可变动转子发动机，包括：转轴、转子、气缸、气缸端盖、转子导轨、储气罐；所述转轴贯穿所述转子和所述气缸端盖中心；所述转子装有二个放射状叶片，所述气缸端盖装有二个放射状隔板，所述转子叶片与所述端盖隔板、所述转轴可在所述气缸内形成若干相互独立的封闭空腔；所述封闭空腔可用作燃烧室、吸气室、压缩室，所述燃烧室安装有火花塞；所述转子导轨约束转子做符合运行要求的转动；所述储气罐储存所述吸气室和压缩室获得的空气；所述气缸与所述气缸端盖拼装为气缸底座。

所述转子与所述气缸的间隙，采用顶封、端封等部件进行封闭；所述转子叶片顶部和端盖顶部安装顶封，所述转子叶片最外端和端盖隔板最内端安装端封；所述端封和所述顶封，为弹簧片和多片耐磨片构成。

所述转子安装至所述气缸内后，所述转轴穿过所述端盖中心圆孔，所述转子叶片最外端与所述气缸内侧面紧密接触，所述缸盖隔板顶部与所述转子内侧面紧密接触；所述转子导轨与所述端盖平行安装，所述转子导轨约束所述转子依照设计路径运动；所述转轴，所述转子内侧面，所述转子叶片，所述端盖内侧面，所述端盖隔板，所述气缸缸壁内侧面，形成封闭空腔。

所述转子旋转时，所述转子叶片相对所述气缸端盖旋转，所述转子叶片顶部始终与所述端盖内侧面或所述端盖隔板接触，保证封闭空腔气密性。

所述转子叶片顶部与所述端盖隔板顶部紧密接触时，所述转子与所述端盖距离最大，气缸内围合而成的空腔体积最大。

所述转子叶片顶部与所述气缸端盖内侧面紧密接触时，所述转子与所述端盖距离最小。

所述气缸端盖的二个放射状隔板，将所述气缸分为左右二个气室，气室设有进气口，排气口，火花塞，喷油嘴，气口有单向止回机构。

所述转子叶片顶部与所述端盖隔板顶部紧密接触时，所述转子与所述端盖距离最大，左气室、右气室体积最大。

所述转子顺时针旋转时，所述转子的二个放射状叶片将左右气室再分隔为左上气室，左下气室，右上气室，右下气室，四个气室体积随转子转动而变化。

所述转子顺时针旋转至所述转子叶片顶部与所述端盖隔板顶部再次紧密接触时，左上气室体积为零，左下气室体积最大，左上气室和左下气室重新合并为左气室，右上气室体积最大，右下气室体积为零，右上气室和右下气室重新合并为右气室。

所述储气罐设有进气口，出气口，气口有单向止回机构。

进一步的，所述轴向可变动转子发动机由电动启动机启动。

进一步的，所述转子顺时针旋转45度，此时所述转子发动机处于点火位置，所述储气罐向右上气室和左下气室注入压缩空气，喷油嘴喷油，火花塞点火。

进一步的，在右上气室和左下气室中，燃料与空气混合燃烧，所述转子在燃烧气体推动下，继续顺时针旋转。

进一步的，与此同时，右下气室和左上气室的空气被所述叶片挤压至所述储气罐。

进一步的，所述转子顺时针旋转至所述转子叶片顶部与所述端盖隔板基部接触，所述转子开始沿所述端盖隔板肩部滑动，所述转子逐步远离所述端盖。

进一步的，所述转子顺时针旋转180度，所述转子旋转至所述转子叶片顶部与所述端盖隔板顶部紧密接触，此时所述转子与所述端盖距离最大，此时左上气室体积为零，左下气室体积最大，左上气室和左下气室重新合并为左气室，右上气室体积最大，右下气室体积为零，右上气室和右下气室重新合并为右气室，燃烧气体膨胀至最大体积。

进一步的，所述转子继续旋转，所述转子叶片沿所述端盖隔板肩部滑动，所述转子逐步接近所述端盖。

进一步的，转子顺时针旋转至所述转子与所述端盖距离最小，所述气缸重新分隔形成四个气室，右上气室和左下气室体积从零开始逐渐增大并吸入新鲜空气，右下气室和左上气室中燃烧后的废气被所述转子叶片挤压排出。

进一步的，所述转子顺时针旋转至所述转子叶片顶部与所述端盖隔板基部接触，所述转子开始沿所述端盖隔板肩部滑动，所述转子逐步远离所述端盖。

进一步的，所述转子顺时针旋转360度，所述转子旋转至所述转子叶片顶部与所述端盖隔板顶部紧密接触，所述转子与所述端盖距离最大，此时左上气室体积为零，左下气室体积最大，左上气室和左下气室重新合并为左气室，右上气室体积最大，右下气室体积为零，右上气室和右下气室重新合并为右气室。

进一步的，所述转子继续旋转，所述转子叶片沿所述端盖隔板肩部滑动，所述转子逐步接近所述端盖。

进一步的，转子旋转至所述转子与所述端盖距离最小，所述气缸重新分隔形成4个气室，右上气室和左下气室体积从零开始逐渐增大并吸入新鲜空气，右下气室和左上气室中空气被所述转子叶片挤压至所述储气罐。

进一步的，所述转子顺时针旋转540度，所述转子旋转至所述转子叶片顶部与所述端盖隔板顶部紧密接触，所述转子与所述端盖距离最大，此时左上气室体积为零，左下气室体积最大，左上气室和左下气室重新合并为左气室，右上气室体积最大，右下气室体积为零，右上气室和右下气室重新合并为右气室

进一步的，所述转子继续旋转，所述转子叶片沿所述端盖隔板肩部滑动，所述转子逐步接近所述端盖。

进一步的，转子旋转至所述转子与所述端盖距离最小，所述气缸重新分隔形成4个气室，右上气室和左下气室体积从零开始逐渐增大并吸入新鲜空气，右下气室和左上气室中空气被所述转子叶片挤压至所述储气罐。

进一步的，所述转子顺时针旋转720度，所述转子旋转至所述转子叶片顶部与所述端盖隔板顶部紧密接触，所述转子与所述端盖距离最大，此时左上气室体积为零，左下气室体积最大，左上气室和左下气室重新合并为左气室，右上气室体积最大，右下气室体积为零，右上气室和右下气室重新合并为右气室

进一步的，所述转子顺时针再转45度，所述储气罐向右上气室和左下气室注入压缩空气，喷油嘴喷油，火花塞点火，开始新一轮工作循环。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明的轴向可变动转子发动机无需往复式发动机的曲轴等部件，也不使用类似汪克尔转子发动机的偏心结构，转轴就是动力输出轴，可燃工质化学能直接转化为旋转动能做功，气缸内新鲜空气先压缩至储气罐储存再注入燃烧室，一个工作循环中可在储气罐中获得高压空气，可直接增加燃烧室空气进气量，而无需使用机械增压、涡轮增压等部件对进气进行增压来增加进气量，燃烧室中的空气吸入量可以由储气罐控制，选择转子叶片所处的不同位置作为不同点火时机，可实现发动机的可变压缩比，因此，本发明的发动机结构简单、动力输出直接，节省了运行成本，减少了日常维护工作量。

附图说明

图1为本发明实施例中的转子发动机转子的正视示意图；

图2为本发明实施例中的转子发动机转子的俯视示意图；

图3为本发明实施例中的转子发动机转子的左视示意图；

图4为本发明实施例中的转子发动机气缸底座的正视示意图；

图5为本发明实施例中的转子发动机气缸底座的俯视示意图；

图6为本发明实施例中的转子发动机气缸底座的左视示意图；

图7为本发明实施例中的转子发动机的储气罐示意图；

图8为本发明实施例中的转子发动机处于第一个体积最大位置时的正视示意图；

图9为本发明实施例中的转子发动机处于第一个体积最大位置时的俯视示意图；

图10为本发明实施例中的转子发动机处于点火位置时的正视示意图；

图11为本发明实施例中的转子发动机处于点火位置时的俯视示意图；

图12为本发明实施例中的转子发动机处于第二个体积最大位置时的正视示意图；

图13为本发明实施例中的转子发动机处于第二个体积最大位置时的俯视示意图；

图14为本发明实施例中的转子发动机转子导轨的正视示意图；

图15为本发明实施例中的转子发动机转子导轨的俯视示意图。

其中，附图标记汇总如下：转轴1，转子2，转子上叶片3，转子下叶片4，转子导轨21，气缸51，端盖52，端盖上隔板53，端盖下隔板54，储气罐91。

具体实施方式

本发明的实现、功能特点与优点，将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

参照图8，所述转子2与所述端盖52处于距离最远状态，转子上叶片3顶部与端盖上隔板53顶部接触，转子下叶片4顶部与端盖下隔板54顶部接触，此时所形成的封闭空腔体积最大；转子2顺时针旋转，转子2逐渐靠近端盖52，直至转子上叶片3和转子下叶片4与端盖52内侧面接触，此时转子2与端盖52处于距离最近状态。

参照图10，转子发动机由电动启动机启动，转子开始顺时针旋转；转子上叶片3与端盖上隔板53、气缸51、转轴1、转子2、端盖52所形成的封闭空腔，为右上气室；转子上叶片3与端盖下隔板54、气缸51、转轴1、转子2、端盖52所形成的封闭空腔，为右下气室；转子下叶片4与端盖上隔板53、气缸51、转轴1、转子2、端盖52所形成的封闭空腔，为左上气室；转子下叶片4与端盖下隔板54、气缸51、转轴1、转子2、端盖52所形成的封闭空腔，为左下气室。

所述转子2由图8所示状态旋转45度以后，此时，右上气室和左下气室为燃烧室，从储气罐91向右上气室和左下注入压缩空气，油嘴喷油，经火花塞引燃，燃料燃烧膨胀开始做功。

转子2由膨胀气体推动，继续顺时针旋转，右下气室体积缩小，右下气室的空气被上叶片3推动挤压至储气罐91，同时，左上气室体积缩小，左上气室中空气被转子下叶片4推动，压缩至储气罐91中。

参照图12，所述转子2由图8所示状态旋转180度以后，所述转子2与所述端盖52处于距离最远状态，转子上叶片3顶部与端盖下隔板54顶部接触，转子下叶片4顶部与端盖上隔板53顶部接触，此时再次形成体积最大的封闭空腔。

转子继续顺时针旋转，转子下叶片4开始将右气室中废气挤压排出，右下气室体积逐渐缩小，右上气室体积从零开始增大并吸入新鲜空气；同时，转子上叶片3开始将左气室中废气挤压排出，左上气室体积逐渐缩小，左下气室体积从零开始增大并吸入新鲜空气。

转子继续顺时针旋转，转至转子上叶片3顶部与端盖上隔板53顶部接触，转子下叶片4顶部与端盖下隔板54顶部接触，左右气室重新处于体积最大位置。

转子继续顺时针旋转，转子上叶片3进入右气室，将右气室分隔为右上气室和右下气室，右上气室体积从零开始增大并吸入新鲜空气，右下气室中的空气被转子上叶片3挤压进入储气罐；同时，转子下叶片4进入左气室，将左气室分隔为左上气室和左下气室，左下气室体积从零开始增大并吸入新鲜空气，左上气室中的空气被转子下叶片4挤压进入储气罐。

转子继续顺时针旋转，转至转子上叶片3顶部与端盖下隔板54顶部接触，转子下叶片4顶部与端盖上隔板53顶部接触，左右气室重新处于体积最大位置。

转子继续顺时针旋转，转子下叶片4进入右气室，将右气室分隔为右上气室和右下气室，右上气室体积从零开始增大并吸入新鲜空气，右下气室中的空气被转子下叶片4挤压进入储气罐；转子上叶片3进入左气室，将左气室分隔为左上气室和左下气室，左下气室体积从零开始增大并吸入新鲜空气，左上气室中的空气被转子上叶片3挤压进入储气罐。

转子继续顺时针旋转，转至转子上叶片3顶部与端盖上隔板53顶部接触，转子下叶片4顶部与端盖下隔板54顶部接触，左右气室重新处于体积最大位置，转子发动机完成1个工作循环。

综上所述，轴向可变动转子发动机，一个工作循环内，做功一次，吸气压缩储存三次，有效的增加了燃烧室中空气吸入量。

根据需要，可设定右上气室和左下气室为燃烧室，或者设定左上气室和右下气室为燃烧室。

利用储气罐调整进入燃烧室的空气量，可实现发动机根据需要选择阿特金森循环或奥托循环运行。

发动机运行过程中，所述转子叶片与所述端盖隔板夹角不同，可形成不同体积的燃烧室，选择所述转子叶片所处的不同位置作为不同点火时机，可实现发动机的可变压缩比。

所述转子叶片数可以根据需要，选择安装多个叶片，叶片绕轴心均匀分布，相邻叶片夹角相等；所述转子叶片数量确定以后，所述气缸端盖相应也安装同样数目的隔板，所述端盖隔板绕轴心均匀分布。

所述转子、所述气缸、所述气缸端盖组成旋转单元，偶数个所述旋转单元成对的镜像安装，可以减轻和消除由于转子沿轴向往复运动造成的振动。

转轴可以加工成管状结构，从而减轻转轴重量，同时可以在管内喷淋机油对相关部件进行润滑和降温。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种轴向可变动转子发动机，其特征在于，包括转轴、转子、气缸、气缸端盖、转子导轨、储气罐；所述转轴贯穿所述转子和所述气缸端盖中心；所述转子装有放射状叶片，所述气缸端盖装有放射状隔板，所述转子叶片与所述端盖隔板、所述转轴可在所述气缸内形成若干相互独立的封闭空腔；所述封闭空腔可用作燃烧室、吸气室、压缩室，所述燃烧室安装有火花塞；所述转子导轨约束转子做符合运行要求的转动；所述储气罐储存所述吸气室和压缩室获得的空气；可燃工质燃烧膨胀做功推动所述转子旋转，所述转轴就是动力输出轴，所述转子直接驱动输出轴。

2.如权利要求1所述的轴向可变动转子发动机，其特征在于，所述转子、气缸、气缸端盖组成旋转单元，偶数个所述旋转单元成对的镜像安装，可以减轻和消除由于转子沿轴向往复运动造成的振动。

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