CN108049967B - 一种活塞式转子发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力机，特别涉及一种活塞式转子发动机。包括定子总成、转子总成和传动轴，所述转子总成套设在定子总成内，所述转子总成包括转子、设置在转子上的多个发动组件和换气组件，所述发动组件包括缸体、活塞和连杆；所述转子为一个圆柱体，发动组件的缸体开设在转子上；所述相邻的每两个发动组件之间通过一组换气组件活动连接，用于使相邻的两个发动组件之间的气缸处于相反的运动状态；本发明的有益效果为：通过使用活塞转子一体式的设计，能够在保证整体结构简单的情况下，可以兼具多缸的优点；通过将气缸设置在转子上，可以将发动机整体的体积缩小，避免传统活塞式发动机体积过大。

Description

一种活塞式转子发动机

技术领域

本发明涉及一种动力机，特别涉及一种活塞式转子发动机。

背景技术

发动机是用通过燃料燃烧做功的一种动力机械。车辆使用的发动机普遍为活塞式发动机，由气缸、曲柄连杆机构、配气系统、供油系统、润滑系统和点火系统等部分组成；通过燃料燃烧推动活塞往复运动，并通过曲柄滑块结构将动力输出；活塞式发动机由于结构原因，具有较为复杂的配气系统和传动系统，对于排量较大的发动机来说，体积也较大，特别是对于小型车辆来说，布置多缸发动机则较为困难。活塞式发动机由于通过曲柄滑块将动力输出，因而，活塞对汽缸壁形成侧压力，使发动机产生震动，降低机械效率；活塞式发动机的配气机构较为复杂，且密封要求较高，配气机构运行消耗较多的能量，降低效率；进排气以及点火燃烧均位于同一燃烧室，降低进、排气及燃烧做功的效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单，同时兼具多缸、体积小巧且具有避震性能的活塞式转子发动机。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种活塞式转子发动机，包括定子总成、转子总成和传动轴，所述转子总成套设在定子总成内，转子总成的中心位置与传动轴连接；所述传动轴包括水平切面与垂直切面；

所述转子总成包括转子、设置在转子上的多个发动组件和换气组件，所述发动组件包括缸体、活塞和连杆；所述转子为一个圆柱体，发动组件的缸体开设在转子上；所述缸体在转子上呈阵列分布，缸体与传动轴的水平切面相垂直，与垂直切面相平行，且远离中心轴；所述气缸为两端开口，顶部的开口开设在转子的外圈表面上，活塞安装在气缸内，连杆安装在活塞底部，伸出气缸底部开口；所述缸体的下半部内表面设置有卡槽；

所述相邻的每两个发动组件之间通过一组换气组件活动连接；所述换气组件包括定杆和动杆，所述动杆为一个S型杆，杆体上设置有条状槽口，用于动杆与定杆的连接，用于使相邻的两个发动组件之间的气缸处于相反的运动状态；

所述定子总成包括定子、进气组件和排气组件；所述定子为一个空心的圆环体，所述进气组件和排气组件设置在定子上，所述进气组件包括进气管道、油气管道和进气口，所述排气组件包括排气管道和排气口；所述进气组件和排气组件的数量为发动组件数量的一半，且进气组件和排气组件之间交替设置与转子静止时发动组件的位置对应；所述进气口和排气口上都设置有电磁阀，所述进气口和排气口之间设置有火花塞。

进一步的，上述活塞式转子发动机中，所述活塞式转子发动机还包括磁极和转子绕组；所述磁极设置在定子总成上，转子绕组设置在转子总成上。

进一步的，上述活塞式转子发动机中，所述定子总成的内表面和转子总成的外表面涂设有纳米耐高温涂层。

进一步的，上述活塞式转子发动机中，所述定子总成和转子总成由耐高温陶瓷材料制得。

进一步的，上述活塞式转子发动机中，所述定子外表面上设置有散热管道。

进一步的，上述活塞式转子发动机中，所述散热管道外设置有燃油管道，所述燃油管道与燃烧管道表面相接触。

进一步的，上述活塞式转子发动机中，所述进气组件还包括有喷水管道，喷水管道内连接有喷雾头。

进一步的，上述活塞式转子发动机中，所述活塞式转子发动机还设置有涡轮增压器，包括涡轮轴、废气端和进气端；所述废气端与排气管道相连，进气端与进气口相连。

进一步的，上述活塞式转子发动机中，所述进气端与进气口相连处还设置有进气冷却器。

进一步的，上述活塞式转子发动机中，所述涡轮增压机和转子总成之间还设置有变速箱，所述转子通过变速箱与涡轮增压机的涡轮轴进行连接。

本发明的有益效果在于：通过使用活塞转子一体式的设计，能够在保证整体结构简单的情况下，可以兼具多缸的优点；通过将气缸设置在转子上，可以将发动机整体的体积缩小，避免传统活塞式发动机体积过大；通过阵列分布发动组件，能够通过对点火的控制，对相对缸体进行震动平衡，从而能够减小震动，保证使用过程中的舒适性；通过换气组件，能够使得发动机能够自行进行换气，保证工作效率。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的一种活塞式转子发动机的定子总成与转子总成配合的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式的一种活塞式转子发动机的转子总成的发动组件与换气组件连接的结构示意图；

标号说明：1、定子总成；11、定子；12、进气组件；13、排气组件；

2、转子总成；21、发动组件；211、缸体；212、活塞；213、连杆；

214、卡槽；22、换气组件；221、定杆；222、动杆；23、转子。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：通过使用活塞转子一体式的设计，能够在保证整体结构简单的情况下，可以兼具多缸的优点；通过将气缸设置在转子上，可以将发动机整体的体积缩小，避免传统活塞式发动机体积过大；通过阵列分布发动组件，能够通过对点火的控制，对相对缸体进行震动平衡。

请参照图1以及图2，一种活塞式转子发动机，包括定子总成1、转子总成2和传动轴，所述转子总成2套设在定子总成1内，转子总成2的中心位置与传动轴连接；所述传动轴包括水平切面与垂直切面；

所述转子总成2包括转子23、设置在转子23上的多个发动组件21和换气组件22，所述发动组件21包括缸体211、活塞212和连杆213；所述转子23为一个圆柱体，发动组件21的缸体211开设在转子23上；所述缸体211在转子23上呈阵列分布，缸体211与传动轴的水平切面相垂直，与垂直切面相平行，且远离中心轴；所述气缸为两端开口，顶部的开口开设在转子23的外圈表面上，活塞212安装在气缸内，连杆213安装在活塞212底部，伸出气缸底部开口；所述缸体211的下半部内表面设置有卡槽214；

所述相邻的每两个发动组件21之间通过一组换气组件22活动连接；所述换气组件22包括定杆221和动杆222，所述动杆222为一个S型杆，杆体上设置有条状槽口，用于动杆222与定杆221的连接，用于使相邻的两个发动组件21之间的气缸处于相反的运动状态；

所述定子总成1包括定子11、进气组件12和排气组件13；所述定子11为一个空心的圆环体，所述进气组件12和排气组件13设置在定子11上，所述进气组件12包括进气管道、油气管道和进气口，所述排气组件13包括排气管道和排气口；所述进气组件12和排气组件13的数量为发动组件21数量的一半，且进气组件12和排气组件13之间交替设置与转子23静止时发动组件21的位置对应；所述进气口和排气口上都设置有电磁阀，所述进气口和排气口之间设置有火花塞。

从上述描述可知，本发明的工作过程为：

进气过程：当发动机需要工作时，通过定子总成1上的进气管道和油气管道通过进气口向气缸内注入混合气体，由于气体的压缩，使活塞212下行，推动转子23旋转，同时带动换气组件22运动，使相邻发动组件21的活塞212上行，将气缸清空；

压缩过程：转子23转动，被清空的气缸转动到进气口，开始进气，活塞212下行，通过换气组件22，带动含有混合气体的气缸内的活塞212上下，压缩混合气体；

点火过程：此时排气口关闭，火花塞工作，点燃含有压缩气体的气缸，使得燃烧过程中，活塞212下行，推动转子23转动，通过换气组件22，使活塞212上行，压缩相邻气缸内的燃气；

排气过程：此时火花塞工作，点燃含有压缩气体的气缸，使得燃烧过程中，活塞212下行，推动转子23转动，通过换气组件22，使含有燃烧过含有废气的气缸内的活塞212上行，相应的排气口开启，进行排气。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过使用活塞212转子23一体式的设计，能够在保证整体结构简单的情况下，可以兼具多缸的优点；通过将气缸设置在转子23上，可以将发动机整体的体积缩小，避免传统活塞212式发动机体积过大；通过阵列分布发动组件21，能够通过对点火的控制，对相对缸体211进行震动平衡，从而能够减小震动，保证使用过程中的舒适性；通过换气组件22，能够使得发动机能够自行进行换气，保证工作效率。

进一步的，所述活塞式转子发动机还包括磁极和转子23绕组；所述磁极设置在定子11组件上，转子23绕组设置在转子23组件上。

从上述描述可知，通过设置磁极和转子23绕组，能够在发动机启动时，通过电流带动转子23组件开始转动，起到电动机的效果，或者在运行时，通过电流能够对发动机进行进一步的提速；当需要发电时，定子11不通电，通过转子23组件的转动，带动转子23绕组的运行，从而使发动机起到发电机的效果。

进一步的，所述定子11组件的内表面和转子23组件的外表面涂设有纳米耐高温涂层。

从上述描述可知，通过纳米耐高温涂层，能够在发动机工作时，提供优良的高温性能，同时也能够减少磨损。

进一步的，所述定子11组件和转子23组件由耐高温陶瓷材料制得。

从上述描述可知，通过使用耐高温陶瓷，能够在发动机工作时，避免发动机的热胀冷缩，保证工作效果。

进一步的，所述定子11外表面上设置有散热管道。

从上述描述可知，通过散热管道，能够对发动机的热量进行散发，避免过高的温度引起发动机的停机。

进一步的，所述散热管道外设置有燃油管道，所述燃油管道与燃烧管道表面相接触。

从上述描述可知，通过在散热管道外设置燃油管道，能够将发动机的废热进行进一步的利用，通过散热管道对燃油进行进一步的预热，能够提升燃油的燃烧效率，从而能够降低发动机的油耗。

进一步的，所述进气组件12还包括有喷水管道，喷水管道内连接有喷雾头。

从上述描述可知，通过设置喷水管道和喷雾头，能够将水滴雾化，加入到燃烧过程中，由于发动机工作时，气缸内温度很高，水进入气缸内会迅速蒸发从而降低燃烧室温度，使得燃烧更加充分(空气变多)，从而提升发动机的工作效率。

进一步的，所述活塞式转子发动机还设置有涡轮增压器，包括涡轮轴、废气端和进气端；所述废气端与排气管道相连，进气端与进气口相连。

从上述描述可知，通过使用涡轮增压器，能够对废气的内的废热进行重新回收利用，通过废气的能量回收来提升发动机的工作效率。

进一步的，所述进气端与进气口相连处还设置有进气冷却器。

从上述描述可知，通过设置的进气冷却器，能够对经过涡轮增压器的空气进行冷却，避免因为涡轮增压机工作时温度提升导致空气膨胀，影响发动机的工作性能。

进一步的，所述涡轮增压机和转子23组件之间还设置有变速箱，所述转子23通过变速箱与涡轮增压机的涡轮轴进行连接。

从上述描述可知，通过使用变速箱连接转子23组件和涡轮增压机，能够通过转子23转动时使涡轮增压机转动，形成一个机械增压的的涡轮增压机，同时变速箱能够根据需要对涡轮增压机的转速进行控制，避免了增压迟滞现象的产生，提升发动机的工作性能。

实施例一

一种活塞式转子发动机，包括定子总成、转子总成和传动轴，所述转子总成套设在定子总成内，转子总成的中心位置与传动轴连接；所述传动轴包括水平切面与垂直切面；

所述转子总成包括转子、设置在转子上的多个发动组件和换气组件，所述发动组件包括缸体、活塞和连杆；所述转子为一个圆柱体，发动组件的缸体开设在转子上；所述缸体在转子上呈阵列分布，缸体与传动轴的水平切面相垂直，与垂直切面相平行，且远离中心轴；所述气缸为两端开口，顶部的开口开设在转子的外圈表面上，活塞安装在气缸内，连杆安装在活塞底部，伸出气缸底部开口；所述缸体的下半部内表面设置有卡槽；

所述相邻的每两个发动组件之间通过一组换气组件活动连接；所述换气组件包括定杆和动杆，所述动杆为一个S型杆，杆体上设置有条状槽口，用于动杆与定杆的连接，用于使相邻的两个发动组件之间的气缸处于相反的运动状态；

所述定子总成包括定子、进气组件和排气组件；所述定子为一个空心的圆环体，所述进气组件和排气组件设置在定子上，所述进气组件包括进气管道、油气管道和进气口，所述排气组件包括排气管道和排气口；所述进气组件和排气组件的数量为发动组件数量的一半，且进气组件和排气组件之间交替设置与转子静止时发动组件的位置对应；所述进气口和排气口上都设置有电磁阀，所述进气口和排气口之间设置有火花塞。

所述定子总成的内表面和转子总成的外表面涂设有纳米耐高温涂层。所述定子总成和转子总成由耐高温陶瓷材料制得。所述定子外表面上设置有散热管道。所述散热管道外设置有燃油管道，所述燃油管道与燃烧管道表面相接触。所述进气组件还包括有喷水管道，喷水管道内连接有喷雾头。

所述活塞式转子发动机还设置有涡轮增压器，包括涡轮轴、废气端和进气端；所述废气端与排气管道相连，进气端与进气口相连。所述进气端与进气口相连处还设置有进气冷却器。所述涡轮增压机和转子总成之间还设置有变速箱，所述转子通过变速箱与涡轮增压机的涡轮轴进行连接。

实施例二

一种活塞式转子发动机，包括定子总成、转子总成和传动轴，所述转子总成套设在定子总成内，转子总成的中心位置与传动轴连接；所述传动轴包括水平切面与垂直切面；

所述转子总成包括转子、设置在转子上的多个发动组件和换气组件，所述发动组件包括缸体、活塞和连杆；所述转子为一个圆柱体，发动组件的缸体开设在转子上；所述缸体在转子上呈阵列分布，缸体与传动轴的水平切面相垂直，与垂直切面相平行，且远离中心轴；所述气缸为两端开口，顶部的开口开设在转子的外圈表面上，活塞安装在气缸内，连杆安装在活塞底部，伸出气缸底部开口；所述缸体的下半部内表面设置有卡槽；

所述相邻的每两个发动组件之间通过一组换气组件活动连接；所述换气组件包括定杆和动杆，所述动杆为一个S型杆，杆体上设置有条状槽口，用于动杆与定杆的连接，用于使相邻的两个发动组件之间的气缸处于相反的运动状态；

所述定子总成包括定子、进气组件和排气组件；所述定子为一个空心的圆环体，所述进气组件和排气组件设置在定子上，所述进气组件包括进气管道、油气管道和进气口，所述排气组件包括排气管道和排气口；所述进气组件和排气组件的数量为发动组件数量的一半，且进气组件和排气组件之间交替设置与转子静止时发动组件的位置对应；所述进气口和排气口上都设置有电磁阀，所述进气口和排气口之间设置有火花塞。

所述活塞式转子发动机还包括磁极和转子绕组；所述磁极设置在定子总成上，转子绕组设置在转子总成上。所述定子总成的内表面和转子总成的外表面涂设有纳米耐高温涂层。所述定子总成和转子总成由耐高温陶瓷材料制得。所述定子外表面上设置有散热管道。所述散热管道外设置有燃油管道，所述燃油管道与燃烧管道表面相接触。所述进气组件还包括有喷水管道，喷水管道内连接有喷雾头。

所述活塞式转子发动机还设置有涡轮增压器，包括涡轮轴、废气端和进气端；所述废气端与排气管道相连，进气端与进气口相连。所述进气端与进气口相连处还设置有进气冷却器。所述涡轮增压机和转子总成之间还设置有变速箱，所述转子通过变速箱与涡轮增压机的涡轮轴进行连接。

综上所述，本发明提供的一种活塞式转子发动机，通过使用活塞转子一体式的设计，能够在保证整体结构简单的情况下，可以兼具多缸的优点；通过将气缸设置在转子上，可以将发动机整体的体积缩小，避免传统活塞式发动机体积过大；通过阵列分布发动组件，能够通过对点火的控制，对相对缸体进行震动平衡，从而能够减小震动，保证使用过程中的舒适性；通过换气组件，能够使得发动机能够自行进行换气，保证工作效率。

通过设置磁极和转子绕组，能够在发动机启动时，通过电流带动转子总成开始转动，起到电动机的效果，或者在运行时，通过电流能够对发动机进行进一步的提速；当需要发电时，定子不通电，通过转子总成的转动，带动转子绕组的运行，从而使发动机起到发电机的效果。

通过纳米耐高温涂层，能够在发动机工作时，提供优良的高温性能，同时也能够减少磨损。

通过使用耐高温陶瓷，能够在发动机工作时，避免发动机的热胀冷缩，保证工作效果。

通过散热管道，能够对发动机的热量进行散发，避免过高的温度引起发动机的停机。

通过在散热管道外设置燃油管道，能够将发动机的废热进行进一步的利用，通过散热管道对燃油进行进一步的预热，能够提升燃油的燃烧效率，从而能够降低发动机的油耗。

通过设置喷水管道和喷雾头，能够将水滴雾化，加入到燃烧过程中，由于发动机工作时，气缸内温度很高，水进入气缸内会迅速蒸发从而降低燃烧室温度，使得燃烧更加充分(空气变多)，从而提升发动机的工作效率。

通过使用涡轮增压器，能够对废气的内的废热进行重新回收利用，通过废气的能量回收来提升发动机的工作效率。

通过设置的进气冷却器，能够对经过涡轮增压器的空气进行冷却，避免因为涡轮增压机工作时温度提升导致空气膨胀，影响发动机的工作性能。

通过使用变速箱连接转子总成和涡轮增压机，能够通过转子转动时使涡轮增压机转动，形成一个机械增压的的涡轮增压机，同时变速箱能够根据需要对涡轮增压机的转速进行控制，避免了增压迟滞现象的产生，提升发动机的工作性能。

以上所述仅为本发明的实施例，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同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种活塞式转子发动机，其特征在于，包括定子总成、转子总成和传动轴，所述转子总成套设在定子总成内，转子总成的中心位置与传动轴连接；所述传动轴包括水平切面与垂直切面；

所述转子总成包括转子、设置在转子上的多个发动组件和换气组件，所述发动组件包括缸体、活塞和连杆；所述转子为一个圆柱体，发动组件的缸体开设在转子上；所述缸体在转子上呈阵列分布，缸体与传动轴的水平切面相垂直，与垂直切面相平行，且远离中心轴；所述缸体为两端开口，顶部的开口开设在转子的外圈表面上，活塞安装在气缸内，连杆安装在活塞底部，伸出气缸底部开口；所述缸体的下半部内表面设置有卡槽；

相邻的两个发动组件之间通过一组换气组件活动连接；所述换气组件包括定杆和动杆，所述动杆的形状为S形，所述动杆的中部设置有条状槽口，用于动杆与定杆的连接，用于使相邻的两个发动组件的气缸处于相反的运动状态；

所述定子总成包括定子、进气组件和排气组件；所述定子为一个空心的圆环体，所述进气组件和排气组件设置在定子上，所述进气组件包括进气管道、油气管道和进气口，所述排气组件包括排气管道和排气口；所述进气组件和排气组件的数量为发动组件数量的一半，且进气组件和排气组件之间交替设置与转子静止时发动组件的位置对应；所述进气口和排气口上都设置有电磁阀，所述进气口和排气口之间设置有火花塞。

2.根据权利要求1所述的活塞式转子发动机，其特征在于，所述活塞式转子发动机还包括磁极和转子绕组；所述磁极设置在定子总成上，转子绕组设置在转子总成上。

3.根据权利要求1所述的活塞式转子发动机，其特征在于，所述定子总成的内表面和转子总成的外表面涂设有纳米耐高温涂层。

4.根据权利要求1所述的活塞式转子发动机，其特征在于，所述定子总成和转子总成由耐高温陶瓷材料制得。

5.根据权利要求1所述的活塞式转子发动机，其特征在于，所述定子外表面上设置有散热管道。

6.根据权利要求1所述的活塞式转子发动机，其特征在于，所述进气组件还包括有喷水管道，喷水管道内连接有喷雾头。

7.根据权利要求1所述的活塞式转子发动机，其特征在于，所述活塞式转子发动机还设置有涡轮增压器，包括涡轮轴、废气端和进气端；所述废气端与排气管道相连，进气端与进气口相连。

8.根据权利要求7所述的活塞式转子发动机，其特征在于，所述进气端与进气口相连处还设置有进气冷却器。

9.根据权利要求7所述的活塞式转子发动机，其特征在于，所述涡轮增压机和转子总成之间还设置有变速箱，所述转子通过变速箱与涡轮增压机的涡轮轴进行连接。

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