CN108035796A - 齿轮转子发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿轮转子发动机，包括气缸体，所述气缸体包括缸套和与缸套固定的前端盖、后端盖，所述缸套内部为两个部分重叠的圆形腔，每个圆形腔内容纳一个齿轮，所述齿轮的齿数至少为5个，两个圆形腔内的齿轮外啮合，齿轮固定在齿轮轴上，所述齿轮轴的两端分别通过轴承固定在所述前端盖和后端盖上，缸套、齿轮、前端盖、后端盖相互配合使得齿轮的两个相邻的齿之间形成密闭的工作腔；每个齿轮对应的气缸体前方设置有进气管，后方设置有与进气管位置相对的排气管，在气缸体上正对两个齿轮的啮合腔处设置有喷油嘴和火花塞，在气缸体上设置有与进气管对应不同工作腔的增压接头或者泄压接头或者喷水嘴。发动机运转平稳、转速高、马力大、油耗低。

Description

齿轮转子发动机

技术领域

本发明涉及发动机，具体涉及一种齿轮转子发动机。

背景技术

目前内燃机包括活塞式内燃机、三角转子发动机和旋转叶轮式发动机。

活塞式内燃机通过气体膨胀推动活塞在气缸内往复运动而作功，通过连杆曲柄将将往复运动转换为主轴的旋转运动进行工作。这种内燃机技术成熟，被极其广泛地用作车船动力。

三角转子发动机是用转子的旋转运动代替了活塞的往复运动。发动机工作时，作用在转子弧面上的燃烧气体压力推动转子旋转，进而带动主轴旋转输出动力。它与往复式发动机相比，省去了复杂的曲轴连杆机构和配气机构。同时，转子旋转一周，转子三个面所对应的三个工作室各自完成一次热力作功循环。转子发动机比往复式发动机结构简单、发动机零件总数少、重量轻、体积小、运转平稳、振动小、噪音小、高速性能好、易于系列化等技术特点优于往复活塞式发动机。

旋转叶轮式发动机在空气和燃气的主要流程中，只有压气机、燃烧室和燃气透平这三大部件组成的燃气轮机循环。压气机从外界大气环境吸入空气，并经过轴流式压气机逐级压缩使之增压，同时空气温度也相应提高；压缩空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的气体；然后再进入到透平中膨胀作功，推动透平带动压气机和外负荷转子一起高速旋转，实现气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功。从透平中排出的废气排至大气自然放热。具有体积小、功率大、重量轻、启动快的特点。但旋转叶轮式发动机适合高速稳定运转情境，怠速或者加速时效率相对要低很多，并且怠速时油耗费用极高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种构思新颖、结构合理、运转平稳、转速高、马力大、油耗低的齿轮转子发动机。

为此，本发明所采用的技术方案为：

一种齿轮转子发动机，包括气缸体，所述气缸体包括缸套和与缸套固定的前端盖、后端盖，所述缸套内部为两个部分重叠的圆形腔，每个圆形腔内容纳一个齿轮，所述齿轮的齿数至少为5个，两个圆形腔内的齿轮外啮合，齿轮固定在齿轮轴上，所述齿轮轴的两端分别通过轴承固定在所述前端盖和后端盖上，缸套、齿轮、前端盖、后端盖相互配合使得齿轮的两个相邻的齿之间形成密闭的工作腔；每个齿轮对应的气缸体前方设置有进气管，后方设置有与进气管位置相对的排气管，在气缸体上正对两个齿轮的啮合腔处设置有喷油嘴和火花塞，在气缸体上设置有与进气管对应不同工作腔的增压接头或者泄压接头或者喷水嘴。

作为优选地，所述齿轮的齿数至少为6个，在每个齿轮对应的气缸体上设置有增压接头、泄压接头、喷水嘴中的一个或者两个，所述增压接头、泄压接头、喷水嘴分别设置在气缸体的顶部、底部、中下部，增压接头、泄压接头、喷水嘴、进气管分别与对应的齿轮的不同工作腔连通。6齿齿轮的该发动机可满足采排气、压缩、喷油、点火、燃烧、做功的工作，还可满足增压、泄压、水冷中的任意两项工作。

作为优选地，所述齿轮的齿数至少为7个，在每个齿轮对应的气缸体上设置有增压接头、泄压接头、喷水嘴。可满足采排气、压缩、喷油、点火、燃烧、做功等工作，还可同时具有增压、泄压、水冷中的功能。

在上述技术方案中，所述发动机还包括增压机、气动马达、油泵、油箱、回油阀、水泵、水箱，所述增压机的出气总管分别与气缸体上的进气管和增压接头通过管道连接，泄压接头通过管道与所述气动马达连接为气动马达提供动力，气动马达与增压机连接为增压机提供动力；所述油箱、油泵、回油阀、油箱依次通过管道连接形成回路，回油阀与喷油嘴通过管道连接为喷油嘴供油；所述水泵与水箱通过管道连接，水泵与喷水嘴通过水管连接。增压机一方面向进气管内送气，将工作腔内废气吹入排气管，同时使工作腔充满新鲜空气，另一方面向增压接头送气，使得增压接头对应的工作腔内的气体压强升高。当两个齿轮的工作腔连通后，工作腔内气体随齿轮转动进行压缩。工作腔继续旋转，到两个齿轮啮合处成为啮合腔，在此空气得到进一步压缩，喷油嘴进行喷油，火花塞点火，油气混合物开始燃烧，气体膨胀做功，推动齿轮旋转。当两个齿轮的齿脱离啮合状态后，气体继续膨胀做功，推动齿轮转动，当工作腔旋转至泄压接头对应的位置时，工作腔体积不再变化，工作腔内的高温高压废气通过泄压接头排出到达气动马达，推动气动马达工作，气动马达带动增压机工作，废气得到利用，充分利用了能源、减少了能源消耗、减少了成本。水泵将水箱中的水泵到喷水嘴处，工作腔从泄压接头处旋转到喷水嘴处，喷水嘴喷水，使得工作腔内得到冷却，产生的水蒸气被从进气管进来的气体吹入排气管。设计合理、构思巧妙、运转平稳、转速高、马力大、油耗低。

作为优选地，所述齿轮的齿为渐开线齿或渐开线叶片，通过齿的啮合过程实现工作容积变化，并保证啮合时各工作腔的隔离。

本发明的有益效果是：结构合理而紧凑，使用方便，其通过可燃气体膨胀作功带动齿轮旋转，齿轮通过齿轮轴输出动力，与同容积的往复活塞式内燃机相比具有马力大、结构简单、容易制造、转速范围广的特点。比起现有的三角转子发动机的偏心转子，因转动部件重心在主轴上，运转平稳，利于提高转速。与旋转叶轮式发动机相比，密封较好，可改善怠速时油耗费用高的缺点。每个工作腔的空间大小比例合理，使得整个发动机运转平稳、转速高、马力大、油耗低。

附图说明

图1是本发明的结构示意剖视图。

图2是本发明的前视图。

图3是本发明的后视图。

图4是本发明的又一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：

实施例1

如图1-3所示的一种齿轮转子发动机，主体为气缸体，气缸体由缸套1和与缸套1固定的前端盖2、后端盖3组成。缸套1内部为两个部分重叠的圆形腔1a，每个圆形腔1a内容纳一个齿轮4，齿轮4的齿为渐开线叶片，齿数为7个，两个圆形腔1a内的齿轮4外啮合。齿轮4固定在齿轮轴5上，齿轮轴5的两端分别通过轴承固定在前端盖2和后端盖3上，缸套1、齿轮4、前端盖2、后端盖3相互配合使得齿轮4的两个相邻的齿之间形成密闭的工作腔4a。

每个齿轮4对应的气缸体顶部设置有增压接头6，底部设置有泄压接头7，中下部设置有喷水嘴8，前方设置有进气管9，增压接头6、泄压接头7、喷水嘴8、进气管9分别与对应的齿轮4的不同工作腔4a连通，气缸体的后方设置有与进气管9位置相对的排气管10，进气管9和排气管10对应的是同一个工作腔4a。在气缸体上正对两个齿轮4的啮合腔4b处设置有喷油嘴11和火花塞12。

实施例2

如图4所示的一种齿轮转子发动机，在实施例1的发动机基础上，还包括增压机13、气动马达14、油泵15、油箱16、回油阀17、水泵18、水箱19。增压机13的出气总管分别与气缸体上的进气管9和增压接头6通过管道连接，泄压接头7通过管道与气动马达14连接为气动马达14提供动力，气动马达14与增压机13电连接为增压机13提供动力。油箱16、油泵15、回油阀17、油箱16依次通过管道连接形成回路，回油阀17与喷油嘴11通过管道连接为喷油嘴11供油。水泵18与水箱19通过管道连接，水泵18与喷水嘴8通过水管连接。

该发动机的工作过程为：增压机13通过进气管9向其中一个工作腔4a送气，该工作腔4a内的废气从排气管10吹出，同时该工作腔4a充满新鲜空气，然后该工作腔4a旋转到增压接头6处，增压接头6向其内送入压缩空气，该工作腔4a内的气体压强升高，然后该工作腔4a旋转，旋转到与另外一个齿轮的工作腔连通后，工作腔4a内体积随齿轮转动变小，空气进行压缩。然后该工作腔4a旋转，旋转到两个齿轮啮合处成为啮合腔，该工作腔4a体积继续缩小，空气进一步压缩，喷油嘴11向其内喷油，火花塞12点火，开始燃烧，气体膨胀做功，推动齿轮旋转，当两个齿轮的齿脱离啮合状态后，气体继续膨胀做功，推动齿轮转动，该工作腔4a体积继续增大。当该工作腔4a旋转到泄压接头7对应的位置时，该工作腔4a体积不再变化，工作腔4a内的高温高压废气从泄压接头7排出，到达气动马达14，气动马达14工作，气动马达14带动增压机13工作。该工作腔4a继续旋转，到达喷水嘴8对应的位置时，喷水嘴8向其内喷水进行冷却，并产生水蒸气，当该工作腔4a旋转到进气管9对应的位置时，增压机13送入工作腔4a的气体将水蒸气等废气从排气管10吹出去，等待进入下一个工作过程循环。一个工作腔旋转一圈，即完成了采气、压缩、燃烧、排废气、水冷却的一个连贯工作流程。齿轮旋转一周，各齿间所对应的工作腔各自完成一次热力作功循环，实现发动机的连续工作，齿轮轴5作为输出轴将机械能传递给另一个相连的设备。

实施例3

本发明的齿轮转子发动机也可以为5齿或者6齿。当齿轮为5齿时，每个工作腔都能经过进气、压缩、燃烧、排废气的一次完整的工作过程，并且还能有一个增压或者泄压或者水冷的额外过程。当齿轮为6齿时，每个工作腔都能经过进气、压缩、燃烧、排废气的一次完整的工作过程，并且还能有增压、泄压、水冷中的的任意两个过程。

Claims (5)

1.一种齿轮转子发动机，包括气缸体，所述气缸体包括缸套(1)和与缸套(1)固定的前端盖(2)、后端盖(3)，其特征在于：所述缸套(1)内部为两个部分重叠的圆形腔(1a)，每个圆形腔(1a)内容纳一个齿轮(4)，所述齿轮(4)的齿数至少为5个，两个圆形腔(1a)内的齿轮(4)外啮合，齿轮(4)固定在齿轮轴(5)上，所述齿轮轴(5)的两端分别通过轴承固定在所述前端盖(2)和后端盖(3)上，缸套(1)、齿轮(4)、前端盖(2)、后端盖(3)相互配合使得齿轮(4)的两个相邻的齿之间形成密闭的工作腔(4a)；每个齿轮(4)对应的气缸体前方设置有进气管(9)，后方设置有与进气管(9)位置相对的排气管(10)，在气缸体上正对两个齿轮(4)的啮合腔(4b)处设置有喷油嘴(11)和火花塞(12)，在气缸体上设置有与进气管(9)对应不同工作腔(4a)的增压接头(6)或者泄压接头(7)或者喷水嘴(8)。

2.如权利要求1所述的齿轮转子发动机，其特征在于：所述齿轮(4)的齿数至少为6个，在每个齿轮(4)对应的气缸体上设置有增压接头(6)、泄压接头(7)、喷水嘴(8)中的一个或者两个，所述增压接头(6)、泄压接头(7)、喷水嘴(8)分别设置在气缸体的顶部、底部、中下部，增压接头(6)、泄压接头(7)、喷水嘴(8)、进气管(9)分别与对应的齿轮(4)的不同工作腔(4a)连通。

3.如权利要求2所述的齿轮转子发动机，其特征在于：所述齿轮(4)的齿数至少为7个，在每个齿轮(4)对应的气缸体上设置有增压接头(6)、泄压接头(7)、喷水嘴(8)。

4.如权利要求3所述的齿轮转子发动机，其特征在于：还包括增压机(13)、气动马达(14)、油泵(15)、油箱(16)、回油阀(17)、水泵(18)、水箱(19)，所述增压机(13)的出气总管分别与气缸体上的进气管(9)和增压接头(6)通过管道连接，泄压接头(7)通过管道与所述气动马达(14)连接为气动马达(14)提供动力，气动马达(14)与增压机(13)连接为增压机(13)提供动力；所述油箱(16)、油泵(15)、回油阀(17)、油箱(16)依次通过管道连接形成回路，回油阀(17)与喷油嘴(11)通过管道连接为喷油嘴(11)供油；所述水泵(18)与水箱(19)通过管道连接，水泵(18)与喷水嘴(8)通过水管连接。

5.如权利要求1所述的齿轮转子发动机，其特征在于：所述齿轮(4)的齿为渐开线齿或渐开线叶片。