CN109798180A - 一种转子发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转子发动机，包括发动机缸体，所述发动机缸体上设有进气孔，所述进气孔内密封设有进气装置，用于改变进气角度。所述进气装置包括进气道、旋转机构和滑块密封机构，所述进气道位于进气孔内，所述旋转机构与进气道旋转副连接，用于使进气道在进气孔内摆动；所述进气孔的内壁面设有若干安装孔，任一所述安装孔内设有滑块密封机构，用于在改变进气道角度过程中阻断进气孔与转子发动机的燃烧室之间的连通。本发明可以通过调节转子发动机工作时进气道的进气面积和进气角度来实现对发动机缸内流场形态的改变，进而可以根据发动机不同工况对流场的要求来实时的调整进气角度和面积，从而实现对转子发动机整体性能的提升。

Description

一种转子发动机

技术领域

本发明涉及转子发动机技术领域，特别涉及一种转子发动机。

背景技术

转子发动机是传统的往复式发动机之外的又一高效动力机械，其由于结构简单、零部件较少、运转平稳等优点使其被广泛应用在民用和军事上的多个领域。特别是近年来电动汽车和小型无人机的快速发展又给转子发动机的发展带来了新的机遇，这是因为作为增程式电动车核心部件的增程器和小型无人机都迫切需要一种结构紧凑且功重比高的动力装置，而转子发动机特有的优势使其恰好可以满足这一对动力装置的要求。但是，转子发动机的燃烧效率和排放问题却严重制约了其快速发展。

提高转子发动机性能的关键在于使缸内燃料的分布更加合理并且燃烧过程更加高效。而转子发动机的燃料分布和燃烧过程又受到转子发动机燃烧室内部的流场的控制，因此转子发动机缸内流场对于转子发动机性能的改进至关重要。此外，为了使转子发动机在不同工况下都能获得最好的燃烧效率，转子发动机缸内的流场也应随着不同工况对其不同的要求而做出适当相应的改变。但是，传统的转子发动机由于其进气道的角度和进气面积是不能改变的，这就造成转子发动机进气方向和进气量无法根据转子发动机不同工况的要求而做出改变。而传统的转子发动机进气方向和进气量的无法改变又进一步造成转子发动机缸内流场无法根据不同工况来做出改变。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种转子发动机，可以通过调节转子发动机工作时进气道的进气面积和进气角度来实现对发动机缸内流场形态的改变，进而可以根据发动机不同工况对流场的要求来实时的调整进气角度和面积，从而实现对转子发动机整体性能的提升。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种转子发动机，包括发动机缸体，所述发动机缸体上设有进气孔，所述进气孔内密封设有进气装置，用于改变进气角度。

进一步，所述进气装置包括进气道、旋转机构和滑块密封机构，所述进气道位于进气孔内，所述旋转机构与进气道旋转副连接，用于使进气道在进气孔内摆动；所述进气孔的内壁面设有若干安装孔，任一所述安装孔内设有滑块密封机构，用于在改变进气道角度过程中阻断进气孔与转子发动机的燃烧室之间的连通。

进一步，所述滑块密封机构包括弹簧和滑块，所述弹簧位于安装孔内，所述滑块一端与弹簧接触，所述滑块另一端与进气道外壁面密封接触，用于在改变进气道角度过程中使滑块与进气道保持接触。

进一步，所述滑块包括中端圆杆和前端方体，所述中端圆杆一端与弹簧接触，所述中端圆杆另一端与前端方体连接；与进气道外壁面接触的所述前端方体一端为圆弧面。

进一步，所述中端圆杆周向均布若干第一密封槽，每一所述第一密封槽内设有第一密封件，用于所述中端圆杆与安装孔之间的密封。

进一步，所述前端方体轴向均布若干第三密封槽，每一所述第三密封槽内设有第三密封件，用于所述前端方体与安装孔之间和所述前端方体与进气孔之间的密封。

进一步，所述前端方体的圆弧面顶部设有第四密封槽，所述第四密封槽底部设有波形弹簧，所述密封片安装在波形弹簧上，用于前端方体与进气道之间密封。

进一步，所述进气道与进气孔接触的两侧均布若干第二密封槽，每一所述第二密封槽内设有第二密封件，用于所述进气道与进气孔接触面之间的密封。

进一步，还包括进气面积调节机构，所述进气面积调节机构安装在所述进气道内部，用于控制所述进气道开度大小。

进一步，所述进气面积调节机构包括可变面积机构和开度调节杆，所述可变面积机构包括阀座和外齿轮，所述阀座放置在所述进气道内部，所述阀座外设有外齿轮，所述阀座内设有若干阀片共同构成阀芯，所述通过阀座的旋转使阀芯关闭或开启，且在关闭或开启过程中阀芯开口形状保持圆形状态；

所述开度调节杆为齿条，所述齿条与外齿轮啮合，通过齿条的左右移动实现阀座的旋转，从而实现进气孔开度大小的改变。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的转子发动机，通过进气装置改变进气道的方向，从而可以实现根据发动机不同工况下对进气角度的要求，获得不同的缸内流场结构。

2.本发明所述的转子发动机，通过进气面积调节机构来改变进气面积，可以实现进气面积的无级调节。由于可变面积机构无论何种开度时，其开口形状都保持圆形状态。与传统的进气道节气门采用的阀片相比，可变面积机构使得进气时气流的运动状态不会受到过多影响，减少了进气时扰流的产生，保证了进气气流的稳定性。

3.本发明所述的转子发动机，可确保使进气道角度执行件在左右运动过程中达到良好的密封效果，从而保证了本发明所设计的进气道既能实现进气角度的改变又不会出现进气道周围漏气的问题。

附图说明

图1为本发明所述的进气孔内部结构图。

图2为本发明所述的安装孔内结构放大图。

图3为本发明所述的进气道左剖视图。

图4为图1的A-A剖视图。

图5a为本发明所述的进气面积调节机构放大图。

图5b为本发明所述的进气面积调节机构闭环状态图。

图5c为本发明所述的进气面积调节机构开启状态图。

图6为本发明所述的前端方体放大图。

图中：

1-发动机缸体；2-发动机缸体内型面；3-进气道；4-固定挡板；5-旋转轴；6-进气孔；7-安装孔；8-弹簧；9-中端圆杆；10-前端方体；11-第一密封槽；12-第二密封槽；13-第三密封槽，14-第四密封槽；15-阀片；16-阀座；17-伸缩孔；18-齿条；19-外齿轮；20-密封片；21-波形弹簧。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，所述发动机缸体1上设有进气孔6，所述进气孔6内密封设有进气装置，用于改变进气角度。所述进气装置包括进气道3、旋转机构和滑块密封机构，所述进气道3位于进气孔6内，所述旋转机构与进气道3旋转副连接，用于使进气道3在进气孔6内摆动；所述进气孔6的内壁面设有若干安装孔7，任一所述安装孔7内设有滑块密封机构，用于在改变进气道3角度过程中阻断进气孔6与转子发动机的燃烧室之间的连通。图中可以看出，所述进气孔6为方形孔，所述进气道3在进气孔6长度方向内摆动，所述进气道3与进气孔6宽度方向密封配合。通过旋转机构改变进气道的方向，从而可以实现根据发动机不同工况下对进气角度的要求，获得不同的缸内流场结构。

所述旋转机构可以是自动控制进气道3摆动的，也可以为手动控制。如图3所示，以手动控制为例，所述旋转机构包括固定挡板4和旋转轴5，进气道3两侧对称安装旋转轴5，所述旋转轴5一端通过支撑座与所述固定挡板4连接，所述旋转轴5另一端与所述进气道3连接，固定挡板4安装在发动机缸体1上，所述固定挡板4上设有指针、刻度盘，通过指针指向刻度盘上的刻度具体地调节所述进气道3的摆动角度；自动控制则在上述结构的基础上增加步进电机。

如图2所示，所述滑块密封机构包括弹簧8和滑块，所述弹簧8位于安装孔7内，所述滑块一端与弹簧8接触，所述滑块另一端与进气道3外壁面密封接触，用于在改变进气道3角度过程中使滑块与进气道3保持接触。结合图1，当进气道3向左摆动，左侧为进气道3推动滑块压缩弹簧8，而右侧为弹簧反推滑块与进气道3接触。因此在摆动过程中，弹簧8始终保持压缩状态。

所述滑块包括中端圆杆9和前端方体10，所述中端圆杆9一端与弹簧8接触，所述中端圆杆9另一端与前端方体10连接；与进气道3外壁面接触的所述前端方体10一端为圆弧面。中端圆杆9横截面为圆形，前端方体10横截面为方形，所述前端方体10的厚度与进气孔6宽度相同。所述中端圆杆9周向均布若干第一密封槽11，每一所述第一密封槽11内设有第一密封件，用于所述中端圆杆9与安装孔7之间的密封。所述前端方体10轴向均布若干第三密封槽13，每一所述第三密封槽13内设有第三密封件，用于所述前端方体10与安装孔7之间和所述前端方体10与进气孔6之间的密封。如图6所示，所述前端方体10的圆弧面顶部设有第四密封槽14，所述第四密封槽14底部设有波形弹簧21，所述密封片20安装在波形弹簧21上，用于前端方体10与进气道3之间密封。所述进气道3与进气孔6接触的两侧均布若干第二密封槽12，每一所述第二密封槽内设有第二密封件，用于所述进气道3与进气孔6之间的密封。这样可确保使进气道角度执行件在左右运动过程中达到良好的密封效果，从而保证了本发明所设计的进气道既能实现进气角度的改变又不会出现进气道周围漏气的问题。

如图4、图5a、图5b和图5c所示，还包括进气面积调节机构，所述进气面积调节机构安装在所述进气道3内部，用于控制所述进气道3开度大小。所述进气面积调节机构包括可变面积机构和开度调节杆，所述可变面积机构包括阀座16和外齿轮19，所述阀座16放置在所述进气道3内部，所述阀座外设有外齿轮19，所述阀座内设有若干阀片15共同构成阀芯，所述阀座16上设有伸缩孔17，所述伸缩孔17为弧形，且伸缩孔17的尺寸与所述阀片15末端的销轴相匹配，通过若干所述阀片15末端的销轴同时在伸缩孔17内移动，实现阀芯的关闭或开启，且在关闭或开启过程中阀芯开口形状保持圆形状态；所述通过阀座的旋转使阀芯关闭或开启，所述开度调节杆为齿条18，所述齿条18与外齿轮19啮合，所述开度调节杆上设有百分比刻度，通过齿条18的左右移动实现阀座的旋转，从而实现进气道3开度大小的改变，通过开度调节杆上百分比刻度的指示，可精确调节进气道3开度的大小。通过进气面积调节机构来改变进气面积，可以实现进气面积的无级调节。由于可变面积机构无论何种开度时，其开口形状都保持圆形状态。与传统的进气道节气门采用的阀片相比，可变面积机构使得进气时气流的运动状态不会受到过多影响，减少了进气时扰流的产生，保证了进气气流的稳定性。

具体工作过程为：根据发动机不同工况对进气道角度的要求，转动旋转轴5，使旋转轴5上的指针指向刻度盘上相应的刻度，在转动旋转轴5的过程中，进气道3在进气孔6中随之转动，进而挤压安装孔7中的弹簧8，由于弹簧8的弹力作用，前端方体10顶端的密封片20始终与进气道3紧密接触，从而达到改变进气道角度和燃料密封的目的，根据指针在刻度盘上的指向，可精确地调节进气角度；根据转子发动机不同工况下对进气量的需求，推拉所述齿条18进而带动所述阀座16转动，所述阀座16转动进而带动所述阀片15转动，从而改变进气面积的大小，所述伸缩孔17的弧形设计保证了所述阀片15转动的过程中进气孔始终为圆形，根据所述齿条18上的百分比刻度，可精确地调节进气面积的大小。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种转子发动机，包括发动机缸体(1)，所述发动机缸体(1)上设有进气孔(6)，其特征在于，所述进气孔(6)内密封设有进气装置，用于改变进气角度。

2.根据权利要求1所述的转子发动机，其特征在于，所述进气装置包括进气道(3)、旋转机构和滑块密封机构，所述进气道(3)位于进气孔(6)内，所述旋转机构与进气道(3)旋转副连接，用于使进气道(3)在进气孔(6)内摆动；所述进气孔(6)的内壁面设有若干安装孔(7)，任一所述安装孔(7)内设有滑块密封机构，用于在改变进气道(3)角度过程中阻断进气孔(6)与转子发动机的燃烧室之间的连通。

3.根据权利要求2所述的转子发动机，其特征在于，所述滑块密封机构包括弹簧(8)和滑块，所述弹簧(8)位于安装孔(7)内，所述滑块一端与弹簧(8)接触，所述滑块另一端与进气道(3)外壁面密封接触，用于在改变进气道(3)角度过程中使滑块与进气道(3)保持接触。

4.根据权利要求3所述的转子发动机，其特征在于，所述滑块包括中端圆杆(9)和前端方体(10)，所述中端圆杆(9)一端与弹簧(8)接触，所述中端圆杆(9)另一端与前端方体(10)连接；与进气道(3)外壁面接触的所述前端方体(10)一端为圆弧面。

5.根据权利要求4所述的转子发动机，其特征在于，所述中端圆杆(9)周向均布若干第一密封槽(11)，每一所述第一密封槽(11)内设有第一密封件，用于所述中端圆杆(9)与安装孔(7)之间的密封。

6.根据权利要求4所述的转子发动机，其特征在于，所述前端方体(10)轴向均布若干第三密封槽(13)，每一所述第三密封槽(13)内设有第三密封件，用于所述前端方体(10)与安装孔(7)之间和所述前端方体(10)与进气孔(6)之间的密封。

7.根据权利要求4所述的转子发动机，其特征在于，所述前端方体(10)的圆弧面顶部设有第四密封槽(14)，所述第四密封槽(14)底部设有波形弹簧(21)，所述密封片(20)安装在波形弹簧(21)上，用于前端方体(10)与进气道(3)之间密封。

8.根据权利要求4所述的转子发动机，其特征在于，所述进气道(3)与进气孔(6)的接触面上均布第二密封槽(12)，每一所述第二密封槽(12)内设有第二密封件，用于所述进气道(3)与进气孔(6)接触部分的密封。

9.根据权利要求1-8任一项所述的转子发动机，其特征在于，还包括进气面积调节机构，所述进气面积调节机构安装在所述进气道(3)内部，用于控制所述进气道(3)开度大小。

10.根据权利要求9所述的转子发动机，其特征在于，所述进气面积调节机构包括可变面积机构和开度调节杆，所述可变面积机构包括阀座(16)和外齿轮(19)，所述阀座(16)放置在所述进气道(3)内部，所述阀座外设有外齿轮(19)，所述阀座内设有若干阀片(15) 共同构成阀芯，所述通过阀座的旋转使阀芯关闭或开启，且在关闭或开启过程中阀芯开口形状保持圆形状态；

所述开度调节杆为齿条(18)，所述齿条(18)与外齿轮(19)啮合，通过齿条(18)的左右移动实现阀座的旋转，从而实现进气孔(6)开度大小的改变。