CN108167071A - 一种新型转子发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型转子发动机，本发明包括进气装置、外部传动装置Ⅰ、外部传动装置Ⅱ、压缩点火装置、内部传动装置、排气装置、两对称的活塞盖、端盖、活塞、定子、主轴和同步带罩盖；外部传动装置Ⅰ的运动带动主轴运动，主轴带动外部传动装置Ⅱ运动，外部传动装置Ⅱ带动压缩点火装置运动，压缩点火装置向外运动带动进气装置吸气，压缩点火装置向内运动分别带动进气装置停止吸气及带动压缩点火装置点火，压缩点火装置点火运动带动内部传动装置运动，内部传动装置运动带动排气装置排气。本发明大大增加了发动机的功率。

Description

一种新型转子发动机
技术领域
本发明涉及一种新型转子发动机，属于发动机技术领域。
背景技术
内燃机，是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞做功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。
传统的直列发动机为直列布局，是如今使用最为广泛的气缸排列形式。这种布局的发动机的所有气缸均是按同一角度并排成一个平面，并且只使用了一个气缸盖。其主要缺点在于发动机本身的功率较低。
转子发动机又称为米勒循环发动机，由德国人菲加士·汪克尔发明。传统的气缸往复运动式发动机，工作时活塞在气缸里做往复直线运动，而为了把活塞的直线运动转化为旋转运动，必须使用曲柄连杆机构。转子发动机则不同，它直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。对于转子发动机，膨胀压力作用在转子的侧面，从而将三角形转子的三个面之一推向偏心轴的中心，这一运动在两个分力的力作用下进行，一个是指向输出轴中心的向心力，另一个是使输出轴转动的切线力与往复式发动机相比，转子发动机取消了无用的直线运动，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。但是能耗高、污染重、寿命短。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种新型转子发动机。
本发明的技术方案是：一种新型转子发动机，包括进气装置、外部传动装置Ⅰ、外部传动装置Ⅱ、压缩点火装置、内部传动装置、排气装置、两对称的活塞盖、端盖、活塞、定子、主轴和同步带罩盖；
其中，活塞盖安装在定子上，主轴依次穿过同步带罩盖、定子、端盖，靠近端盖一侧的主轴端部连接外部传动装置Ⅰ，靠近同步带罩盖一侧的主轴端部连接外部传动装置Ⅱ，外部传动装置Ⅱ与压缩点火装置连接，内部传动装置中的转子置于定子中心椭圆空腔内与主轴相连接，外部传动装置Ⅰ的运动带动主轴运动，主轴带动外部传动装置Ⅱ运动，外部传动装置Ⅱ带动压缩点火装置运动，压缩点火装置向外运动带动进气装置吸气，压缩点火装置向内运动分别带动进气装置停止吸气及带动压缩点火装置点火，压缩点火装置点火运动带动内部传动装置运动，内部传动装置运动带动排气装置排气。
所述外部传动装置Ⅰ包括飞轮、启动小齿轮和启动齿轮轴；其中安装在主轴上的飞轮与安装在在启动齿轮轴上的启动小齿轮相啮合，启动小齿轮转动，带动与其啮合的飞轮运转，飞轮带动主轴转动。
还包括固定在端盖上的启动小齿轮防尘罩用于对启动小齿轮进行防尘。
所述外部传动装置Ⅱ包括凸轮小齿轮、张紧轮、同步带、主齿轮、传动小齿轮和凸轮轴；其中凸轮齿轮通过凸轮轴与压缩点火装置连接，主齿轮与传动小齿轮相啮合，同步带与凸轮小齿轮、张紧轮、主齿轮、传动小齿轮表面接触，主轴带动主齿轮转动，主齿轮带动同步带运转，从而使传动小齿轮和凸轮齿轮转动，凸轮齿轮运动带动压缩点火装置运动。
所述凸轮齿轮与传动小齿轮外形尺寸相同且齿轮直径为主齿轮直径的一半。
所述进气装置包括外部进气口、进气门弹簧、进气门活塞杆和进气门推杆；其中外部进气口安装在活塞盖旁，进气门活塞杆与进气门弹簧相配合，进气门推杆一端与进气门活塞杆连接，进气门推杆另一端与活塞连接；
压缩点火装置向外运动，带动进气门推杆向上推动进气门活塞杆，进气门活塞杆的向上运动带动进气门弹簧压缩，气门弹簧压缩/伸展使外部进气口打开，实现吸气；
压缩点火装置向内运动，带动进气门推杆向下推动进气门活塞杆，进气门活塞杆的向下运动带动进气门弹簧复位，气门弹簧复位使外部进气口闭合，实现进气停止。
所述压缩点火装置包括燃烧室、内部气门、火花塞、内部气门弹簧、活塞、活塞弹簧、凸轮轴、活塞摇杆、凸轮、密封圈和活塞套筒；
其中密封圈，内部气门、火花塞、内部气门弹簧构成的整体，燃烧室，活塞、活塞弹簧构成的整体依次位于活塞套筒内部；活塞套筒安装在定子内，内部气门与内部气门弹簧相配合，火花塞固定在内部气门上，活塞与活塞弹簧相配合，活塞摇杆安装在定子上并且与活塞相连接，凸轮通过凸轮轴与外部传动装置Ⅱ连接；
外部传动装置Ⅱ运动带动凸轮运动，凸轮带动活塞摇杆往复运动，活塞摇杆带动活塞来回往复运动，活塞向靠近火花塞方向的运动，带动进入燃烧室的混合气体被火花塞点燃产生高压气体使内部进气门打开，高压气体进入内部传动装置，点火完成的内部气门在内部气门弹簧的回弹力作用下闭合。
所述内部传动装置包括转子、进气通道；两进气通道中心对称设置，进气通道一端与内部进气门相连，进气通道另一端与定子中心椭圆空腔连通，压缩点火装置点火运动带动高压气体进入进气通道推动转子转动。
所述排气装置包括排气口盖、排气通道、排气口弹簧；其中排气口盖与转子相连，排气口弹簧与排气口盖相配合，内部传动装置运动推动转子横置，定子内腔挤压排气口盖，排气口弹簧压缩，排气口盖打开，气体通过排气通道排出。
本发明的有益效果是：
（1）本发明将活塞发动机与转子发动机两种发动机的优点结合起来，保留传统发动机的活塞，借鉴转子发动机的转子机构，取消了加工复杂的曲轴和连杆。
（2）本发明将发动机工作四个行程分到两套装置中去，使得发动机在转子转动一周的情况下单个活塞做功两次，大大增加了发动机的功率。
附图说明
图1是本发明的正视图；
图2是本发明内部剖视图；
图3是本发明活塞处局部视图；
图4是本发明的后视图；
图5是本发明的侧视图；
图6是本发明的爆炸视图；
图中各标号为：1-外部进气口，2-飞轮，3-启动小齿轮，4-启动齿轮防尘罩，5-活塞盖，6-端盖，7-进气门弹簧，8-进气门活塞杆，9-进气门推杆，10-燃烧室，11-内部气门，12-火花塞，13-内部气门弹簧，14-活塞，15-活塞弹簧，16-转子，17-排气口盖，18-排气通道，19-定子，20-主轴，21-排气口盖弹簧，22-进气通道，23-凸轮齿轮，24-张紧轮，25-同步带，26-主齿轮，27-传动小齿轮，28-凸轮轴，29-同步带罩盖，30-活塞摇杆，31-凸轮，32-密封圈，33-启动齿轮轴，34-活塞套筒。
具体实施方式
实施例1：如图1-6所示，一种新型转子发动机，包括进气装置、外部传动装置Ⅰ、外部传动装置Ⅱ、压缩点火装置、内部传动装置、排气装置、两对称的活塞盖5、端盖6、活塞14、定子19、主轴20和同步带罩盖29；其中，活塞盖5安装在定子19上，主轴20依次穿过同步带罩盖29、定子19、端盖6，靠近端盖6一侧的主轴20端部连接外部传动装置Ⅰ，靠近同步带罩盖29一侧的主轴20端部连接外部传动装置Ⅱ，外部传动装置Ⅱ与压缩点火装置连接，内部传动装置中的转子16置于定子19中心椭圆空腔内与主轴20相连接，外部传动装置Ⅰ的运动带动主轴20运动，主轴20带动外部传动装置Ⅱ运动，外部传动装置Ⅱ带动压缩点火装置运动，压缩点火装置向外运动带动进气装置吸气，压缩点火装置向内运动分别带动进气装置停止吸气及带动压缩点火装置点火，压缩点火装置点火运动带动内部传动装置运动，内部传动装置运动带动排气装置排气。
进一步地，可以设置所述外部传动装置Ⅰ包括飞轮2、启动小齿轮3和启动齿轮轴33；其中安装在主轴20上的飞轮2与安装在在启动齿轮轴33上的启动小齿轮3相啮合，启动小齿轮3转动，带动与其啮合的飞轮2运转，飞轮2带动主轴20转动。
进一步地，可以设置还包括固定在端盖6上的启动小齿轮防尘罩4用于对启动小齿轮3进行防尘。
进一步地，可以设置所述外部传动装置Ⅱ包括凸轮小齿轮23、张紧轮24、同步带25、主齿轮26、传动小齿轮27和凸轮轴28；其中凸轮齿轮23通过凸轮轴28与压缩点火装置连接，主齿轮26与传动小齿轮27相啮合，同步带25与凸轮小齿轮23、张紧轮24、主齿轮26、传动小齿轮27表面接触，主轴20带动主齿轮26转动，主齿轮26带动同步带25运转，从而使传动小齿轮27和凸轮齿轮23转动，凸轮齿轮23运动带动压缩点火装置运动。
进一步地，可以设置所述凸轮齿轮23与传动小齿轮27外形尺寸相同且齿轮直径为主齿轮26直径的一半。当主齿轮26转动一周时，凸轮齿轮23转动两周，凸轮31转动两周，活塞摇杆30来回运动两次，从而使活塞14来回运动两次，发动机完成两次做功。
进一步地，可以设置所述进气装置包括外部进气口、进气门弹簧、进气门活塞杆和进气门推杆；其中外部进气口1安装在活塞盖5旁，进气门活塞杆8与进气门弹簧7相配合，进气门推杆9一端与进气门活塞杆8连接，进气门推杆9另一端与活塞14连接；压缩点火装置向外运动，带动进气门推杆9向上推动进气门活塞杆8，进气门活塞杆8的向上运动带动进气门弹簧7压缩，气门弹簧7压缩/伸展使外部进气口1打开，实现吸气；压缩点火装置向内运动，带动进气门推杆9向下推动进气门活塞杆8，进气门活塞杆8的向下运动带动进气门弹簧7复位，气门弹簧7复位使外部进气口1闭合，实现进气停止。
进一步地，可以设置所述压缩点火装置包括燃烧室10、内部气门11、火花塞12、内部气门弹簧13、活塞14、活塞弹簧15、凸轮轴28、活塞摇杆30、凸轮31、密封圈32和活塞套筒34；其中密封圈32，内部气门11、火花塞12、内部气门弹簧13构成的整体，燃烧室10，活塞14、活塞弹簧15构成的整体依次位于活塞套筒34内部；活塞套筒34安装在定子19内，内部气门11与内部气门弹簧13相配合，火花塞12固定在内部气门11上，活塞14与活塞弹簧15相配合，活塞摇杆30安装在定子19上并且与活塞14相连接，凸轮31通过凸轮轴28与外部传动装置Ⅱ连接；外部传动装置Ⅱ运动带动凸轮31运动，凸轮31带动活塞摇杆30往复运动，活塞摇杆30带动活塞14来回往复运动，活塞14向靠近火花塞12方向的运动，带动进入燃烧室10的混合气体被火花塞12点燃产生高压气体使内部进气门11打开，高压气体进入内部传动装置，点火完成的内部气门11在内部气门弹簧13的回弹力作用下闭合。
进一步地，可以设置所述内部传动装置包括转子16、进气通道22；两进气通道22中心对称设置，进气通道22一端与内部进气门11相连，进气通道22另一端与定子19中心椭圆空腔连通，压缩点火装置点火运动带动高压气体进入进气通道22推动转子16转动。
进一步地，可以设置所述排气装置包括排气口盖17、排气通道18、排气口弹簧21；其中排气口盖17与转子16相连，排气口弹簧21与排气口盖17相配合，内部传动装置运动推动转子16横置，定子19内腔挤压排气口盖17，排气口弹簧21压缩，排气口盖17打开，气体通过排气通道18排出（当转子16位于竖直状态即气体还未进入定子19内腔时，排气口盖17在排气口弹簧21的弹性压力下处于闭合状态，当进气通道22内气体推动转子16横置时，由于转子16长轴大于定子19内腔的横轴，定子19内腔挤压排气口盖17，排气口弹簧21压缩，排气口盖17打开，气体通过排气通道18排出）。
本发明的工作原理是：
当所述新型转子发动机处于吸气行程时，如图5发动机凸轮31旋转推动活塞摇杆30向外运动，如图2活塞摇杆30带动活塞14向外侧运动（即远离火花塞12方向运动）。活塞14快达到极限时，活塞14外壁将进气门推杆9向上推动，进气门推杆9推动进气门活塞杆8向上运动，从而打开进气门，此时活塞14左侧的空腔内有一定的真空度，空腔内迅速吸入空气-燃料混合气体，完成吸气行程；
当所述新型转子发动机处于压缩行程时发动机凸轮31继续转动，如图5活塞摇杆30开始向内运动，如图2带动活塞14向内侧运动（即靠近火花塞12方向运动），进气门推杆9被放松，进气门活塞杆8在进气门弹簧7作用下复位，进气停止，开始压缩；
当所述新型转子发动机处于做功行程时当活塞14压缩到极限时火花塞12点火，燃烧气体产生的膨胀压力克服内部气门弹簧13的压力，内部气门11被打开，带有巨大动能的燃烧气体冲入定子19中心椭圆空腔内推动转子16开始做功；
当所述新型转子发动机处于排气行程时转子16在燃烧气体的推到下转动，当转子16转动到定子19中心椭圆空腔窄径处时，定子19内壁推动排气门17向主轴20移动，排气口被逐渐打开，废弃通过排气通道18经过主轴20排除发动机，完成排气。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种新型转子发动机，其特征在于：包括进气装置、外部传动装置Ⅰ、外部传动装置Ⅱ、压缩点火装置、内部传动装置、排气装置、两对称的活塞盖（5）、端盖（6）、活塞（14）、定子（19）、主轴（20）和同步带罩盖（29）；
其中，活塞盖（5）安装在定子（19）上，主轴（20）依次穿过同步带罩盖（29）、定子（19）、端盖（6），靠近端盖（6）一侧的主轴（20）端部连接外部传动装置Ⅰ，靠近同步带罩盖（29）一侧的主轴（20）端部连接外部传动装置Ⅱ，外部传动装置Ⅱ与压缩点火装置连接，内部传动装置中的转子（16）置于定子（19）中心椭圆空腔内与主轴（20）相连接，外部传动装置Ⅰ的运动带动主轴（20）运动，主轴（20）带动外部传动装置Ⅱ运动，外部传动装置Ⅱ带动压缩点火装置运动，压缩点火装置向外运动带动进气装置吸气，压缩点火装置向内运动分别带动进气装置停止吸气及带动压缩点火装置点火，压缩点火装置点火运动带动内部传动装置运动，内部传动装置运动带动排气装置排气。
2.根据权利要求1所述的新型转子发动机，其特征在于：所述外部传动装置Ⅰ包括飞轮（2）、启动小齿轮（3）和启动齿轮轴（33）；其中安装在主轴（20）上的飞轮（2）与安装在在启动齿轮轴（33）上的启动小齿轮（3）相啮合，启动小齿轮（3）转动，带动与其啮合的飞轮（2）运转，飞轮（2）带动主轴（20）转动。
3.根据权利要求2所述的新型转子发动机，其特征在于：还包括固定在端盖（6）上的启动小齿轮防尘罩（4）用于对启动小齿轮（3）进行防尘。
4.根据权利要求1所述的新型转子发动机，其特征在于：所述外部传动装置Ⅱ包括凸轮小齿轮（23）、张紧轮（24）、同步带（25）、主齿轮（26）、传动小齿轮（27）和凸轮轴（28）；其中凸轮齿轮（23）通过凸轮轴（28）与压缩点火装置连接，主齿轮（26）与传动小齿轮（27）相啮合，同步带（25）与凸轮小齿轮（23）、张紧轮（24）、主齿轮（26）、传动小齿轮（27）表面接触，主轴（20）带动主齿轮（26）转动，主齿轮（26）带动同步带（25）运转，从而使传动小齿轮（27）和凸轮齿轮（23）转动，凸轮齿轮（23）运动带动压缩点火装置运动。
5.根据权利要求4所述的新型转子发动机，其特征在于：所述凸轮齿轮（23）与传动小齿轮（27）外形尺寸相同且齿轮直径为主齿轮（26）直径的一半。
6.根据权利要求1所述的新型转子发动机，其特征在于：所述进气装置包括外部进气口（1）、进气门弹簧（7）、进气门活塞杆（8）和进气门推杆（9）；其中外部进气口（1）安装在活塞盖（5）旁，进气门活塞杆（8）与进气门弹簧（7）相配合，进气门推杆（9）一端与进气门活塞杆（8）连接，进气门推杆（9）另一端与活塞（14）连接；
压缩点火装置向外运动，带动进气门推杆（9）向上推动进气门活塞杆（8），进气门活塞杆（8）的向上运动带动进气门弹簧（7）压缩，气门弹簧（7）压缩/伸展使外部进气口（1）打开，实现吸气；
压缩点火装置向内运动，带动进气门推杆（9）向下推动进气门活塞杆（8），进气门活塞杆（8）的向下运动带动进气门弹簧（7）复位，气门弹簧（7）复位使外部进气口（1）闭合，实现进气停止。
7.根据权利要求1所述的新型转子发动机，其特征在于：所述压缩点火装置包括燃烧室（10）、内部气门（11）、火花塞（12）、内部气门弹簧（13）、活塞（14）、活塞弹簧（15）、凸轮轴（28）、活塞摇杆（30）、凸轮（31）、密封圈（32）和活塞套筒（34）；
其中密封圈（32），内部气门（11）、火花塞（12）、内部气门弹簧（13）构成的整体，燃烧室（10），活塞（14）、活塞弹簧（15）构成的整体依次位于活塞套筒（34）内部；活塞套筒（34）安装在定子（19）内，内部气门（11）与内部气门弹簧（13）相配合，火花塞（12）固定在内部气门（11）上，活塞（14）与活塞弹簧（15）相配合，活塞摇杆（30）安装在定子（19）上并且与活塞（14）相连接，凸轮（31）通过凸轮轴（28）与外部传动装置Ⅱ连接；
外部传动装置Ⅱ运动带动凸轮（31）运动，凸轮（31）带动活塞摇杆（30）往复运动，活塞摇杆（30）带动活塞（14）来回往复运动，活塞（14）向靠近火花塞（12）方向的运动，带动进入燃烧室（10）的混合气体被火花塞（12）点燃产生高压气体使内部进气门（11）打开，高压气体进入内部传动装置，点火完成的内部气门（11）在内部气门弹簧（13）的回弹力作用下闭合。
8.根据权利要求1所述的新型转子发动机，其特征在于：所述内部传动装置包括转子（16）、进气通道（22）；两进气通道（22）中心对称设置，进气通道（22）一端与内部进气门（11）相连，进气通道（22）另一端与定子（19）中心椭圆空腔连通，压缩点火装置点火运动带动高压气体进入进气通道（22）推动转子（16）转动。
9.根据权利要求1所述的新型转子发动机，其特征在于：所述排气装置包括排气口盖（17）、排气通道（18）、排气口弹簧（21）；其中排气口盖（17）与转子（16）相连，排气口弹簧（21）与排气口盖（17）相配合，内部传动装置运动推动转子（16）横置，定子（19）内腔挤压排气口盖（17），排气口弹簧（21）压缩，排气口盖（17）打开，气体通过排气通道（18）排出。
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