CN110242406B - 一种带有涡流室的转子发动机 - Google Patents

一种带有涡流室的转子发动机 Download PDF

Info

Publication number
CN110242406B
CN110242406B CN201910429452.4A CN201910429452A CN110242406B CN 110242406 B CN110242406 B CN 110242406B CN 201910429452 A CN201910429452 A CN 201910429452A CN 110242406 B CN110242406 B CN 110242406B
Authority
CN
China
Prior art keywords
connecting rod
piston
rotary engine
chamber
cam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910429452.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110242406A (zh
Inventor
范宝伟
李宗男
张耀元
王远光
潘剑锋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201910429452.4A priority Critical patent/CN110242406B/zh
Publication of CN110242406A publication Critical patent/CN110242406A/zh
Priority to PCT/CN2020/086586 priority patent/WO2020233341A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110242406B publication Critical patent/CN110242406B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B55/00—Internal-combustion aspects of rotary pistons; Outer members for co-operation with rotary pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B55/00—Internal-combustion aspects of rotary pistons; Outer members for co-operation with rotary pistons
    • F02B55/14—Shapes or constructions of combustion chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
    • F02B2053/005—Wankel engines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

本发明提供了一种带有涡流室的转子发动机，包括转子发动机、摩擦轮机构和涡流室，所述摩擦轮机构输入端与转子发动机的轴连接，所述转子发动机底部设有与燃烧室连通的涡流室，所述涡流室内设有活塞连杆，所述活塞连杆通过杠杆机构与摩擦轮机构输出端连接，通过摩擦轮机构使活塞连杆在涡流室内往复运动，用于使燃烧室产生涡流和滚流。本发明涡流室可以改善燃烧室内部的流场结构，进而改善燃烧室内的燃油雾化、扩散和燃烧过程，最终实现转子发动机燃烧效率的提高。

Description

一种带有涡流室的转子发动机
技术领域
本发明涉及转子发动机领域，特别涉及一种带有涡流室的转子发动机。
背景技术
汪克尔转子发动机作为一种新型的发动机，其特殊的结构和运行方式使其具有结构简单、功重比高、运转平稳等优点。但是无法否认的是汪克尔转子发动机特殊的运动方式同样会带来以下两个先天的缺陷，这两个缺陷也是制约转子发动机进一步发展的主要因素。这两个缺陷具体是：
1.汪克尔转子发动机的转子是沿一个方向进行旋转运动的，这就导致其缸内气流是随着转子转动方向运动的，也就是说燃烧室内部的气流整体上呈单向流动，因此缸内缺少变化剧烈的涡流和滚流，这进而导致了燃油在缺少涡流和滚流的燃烧室内不易雾化和混合。
2.汪克尔转子发动机特殊的结构形式导致了其燃烧室形状非常狭长，并且传统的汪克尔转子发动机一般采用火花塞点火的方式，而采用火花塞点火这种单点点火模式会导致狭长燃烧室内出现火焰传播距离过长的问题。综上可以看出，上述两个缺陷是制约汪克尔转子发动机燃烧效率提高的主要因素。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种带有涡流室的转子发动机，涡流室可以改善燃烧室内部的流场结构，进而改善燃烧室内的燃油雾化、扩散和燃烧过程，最终实现转子发动机燃烧效率的提高。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种带有涡流室的转子发动机，包括转子发动机、摩擦轮机构和涡流室，所述摩擦轮机构输入端与转子发动机的轴连接，所述转子发动机底部设有与燃烧室连通的涡流室，所述涡流室内设有活塞连杆，所述活塞连杆通过杠杆机构与摩擦轮机构输出端连接，通过摩擦轮机构使活塞连杆在涡流室内往复运动，用于使燃烧室产生涡流和滚流。
进一步，所述涡流室包括活塞缸、活塞和活塞连杆；所述活塞缸安装在转子发动机壳体上，所述活塞缸的进气口与燃烧室连通，所述活塞缸内设有活塞，所述活塞连杆连接活塞与杠杆机构。
进一步，所述活塞缸有杆腔设有端盖，所述端盖上设有第一凸台，所述活塞连杆上设有第二凸台，所述第一凸台与第二凸台之间设有弹簧。
进一步，所述摩擦轮机构包括滚子和凸轮，所述滚子与轴连接，所述凸轮与杠杆机构连接，所述滚子与凸轮高副连接，通过凸轮旋转使杠杆机构直线往复运动。
进一步，所述杠杆机构包括凸轮安装架、滑道和第一连杆，所述凸轮安装架用于支撑凸轮，所述凸轮安装架通过滑道与第一连杆一端旋转副连接，通过凸轮的运动，使凸轮安装架在滑道内直线移动；所述第一连杆另一端与活塞连杆旋转副连接，所述第一连杆上设有杠杆铰接点。
进一步，所述转子发动机为汪克尔转子发动机，所述摩擦轮机构的传动比2:1，用于使在压缩行程中，活塞连杆在涡流室内上下运动两次，产生涡流。
进一步，还包括控制系统ECU和控制阀门，所述转子发动机燃烧室与涡流室之间设有控制阀门，所述控制系统ECU根据轴的旋转角度控制所述控制阀门开闭。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的带有涡流室的转子发动机，通过涡流室可以改变燃烧室中的单向流，使燃烧室内出现剧烈的涡流和滚流，进而改善燃烧室内的燃油雾化、扩散和燃烧过程。
2.本发明所述的带有涡流室的转子发动机，涡流室与燃烧室之间通过管道相连，管道末端装有阀门，该阀门可以通过控制系统ECU对其进行精确控制。此外，采用控制系统ECU对阀门控制，通过对控制系统ECU还可以根据发动机不同工况的要求来改变阀门的开启闭合时刻。
附图说明
图1为本发明所述的带有涡流室的转子发动机的结构图。
图2为本发明所述的带有涡流室的转子发动机的主视图。
图3为本发明所述的带有涡流室的转子发动机的剖视图。
图4、图5和图6为本发明所述的带有涡流室的转子发动机工作动态图。
图中：
1-转子发动机；2-摩擦轮机构；3-涡流室；4-轴；5-滚子；6-凸轮；7-活塞缸；8-凸轮安装架；9-滑道；10-端盖；11-弹簧；12-第一连杆；13-第二连杆；14-火花塞安装孔；15-气孔；16-圆形管道；17-活塞；18-螺钉；19-第一凸台；20-活塞连杆；21-第二凸台。
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和图2所示，本发明所述的带有涡流室的转子发动机，包括转子发动机1、摩擦轮机构2和涡流室3，所述摩擦轮机构2输入端与转子发动机1的轴4连接，所述转子发动机1底部设有与燃烧室连通的涡流室3，所述涡流室3内设有活塞连杆20，所述活塞连杆20通过杠杆机构与摩擦轮机构2输出端连接，通过摩擦轮机构2使活塞连杆20在涡流室3内往复运动，用于使燃烧室产生涡流和滚流。转子发动机1为汪克尔转子发动机，汪克尔转子发动机为现有公知的发动机，具体结构不在描述。本发明仅在如图3所示燃烧室下方添加了气孔15，气孔15通过圆形管道16与涡流室3连通，这样可燃气通过圆形管道16送入涡流室3内。
如图2和图3所示，所述涡流室3包括活塞缸7、活塞17和活塞连杆20；所述活塞缸7安装在转子发动机1壳体上，所述活塞缸7的进气口与燃烧室连通，所述活塞缸7内设有活塞17，所述活塞连杆20连接活塞17与杠杆机构。所述活塞缸7有杆腔设有端盖10，所述端盖10上设有第一凸台19，所述活塞连杆20上设有第二凸台21，所述第一凸台19与第二凸台21之间设有弹簧11。弹簧的拉伸和收缩与活塞17的上下运动有关，活塞17向上运动，弹簧11被压缩，活塞17向下运动弹簧11被拉伸。
所述摩擦轮机构2包括滚子5和凸轮6，所述滚子5与轴4连接，所述凸轮6与杠杆机构连接，所述滚子5与凸轮6高副连接，通过凸轮6旋转使杠杆机构直线往复运动。
所述杠杆机构包括凸轮安装架8、滑道9和第一连杆12，所述凸轮安装架8用于支撑凸轮6，所述凸轮安装架8通过滑道9与第一连杆12一端旋转副连接，通过凸轮6的运动，使凸轮安装架8在滑道9内直线移动；所述第一连杆12另一端与活塞连杆20旋转副连接，所述第一连杆12中间与第二连杆13一端铰接，第二连杆13另一端与发动机1壳体连接，这样就使第一连杆12成为一个以中心为支撑点的杠杆结构，保证连杆左、右端可以上下移动。
本发明中滚子5与凸轮6的线速度之比可以改变，以达到使活塞17在不同工况下多次上下运动的作用，本发明取2：1，即滚子5转一圈，凸轮6转两圈，活塞17上下运动两次。由于汪克尔转子发动机的汪克尔转子转一圈，轴4需要转3圈，即轴4转一圈，汪克尔转子转三分之一圈。因此在每次压缩行程中，活塞17可以上下运动两次，产生涡流。
所述转子发动机1燃烧室与涡流室3之间设有控制阀门，所述控制系统ECU根据轴4的旋转角度控制所述控制阀门开闭。
工作过程包括四个行程即：进气行程、压缩行程、燃烧行程和排气行程，发动机在进行进气行程、燃烧行程和排气行程与传统的汪克尔转子发动机一样，不再进行描述，不同之处只在于压缩行程。本发明的压缩行程的实现方式如下：可燃气通过进气行程进入燃烧室后，与此同时凸轮6位于的行程在逐渐变小，通过凸轮安装架8上拉第一连杆12一端，所述第一连杆12另一端向下拉活塞17，此时圆形管道16中阀门打开，可燃气通过圆形管道16进入涡流室3中，随后活塞17向下进行运动，第一连杆12左侧下降，右侧上升。当凸轮6位于的行程在逐渐变大，通过凸轮安装架8下压第一连杆12一端，所述第一连杆12另一端向上压活塞17。每次压缩行程中，活塞17可以上下运动两次，产生涡流。经过活塞17的两次上下运动后，随后阀门闭合，完成整个压缩行程，然后再进行燃烧行程和排气行程。
控制系统ECU控制圆形管道16中阀门开闭原理：
图4中燃烧室通过两个圆形管道16与涡流室3连通，当转子顶尖A点到达右圆形管道16外边缘，如图4所示位置时，转子光栅编码器将信号传送给控制系统ECU，控制系统ECU控制两个圆形管道16的控制阀门同时开启，活塞17运动在转子发动机燃烧室Ⅰ内产生强烈涡流。当转子发动机到达上止点，即转子顶尖C达最上方时，如图5所示位置，控制系统ECU接收到转子光栅编码器的信号，控制两个圆形管道的控制阀门同时关闭，转子发动机火花塞点火。当转子顶尖B到达右圆形管道16外边缘，如图6所示位置时，转子光栅编码器将信号传送给控制系统ECU，控制系统ECU控制两个圆形管道16的控制阀门同时开启，活塞17运动在转子发动机燃烧室内Ⅱ产生强烈涡流。如此循环。
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 (5)

1.一种带有涡流室的转子发动机，其特征在于，包括转子发动机(1)、摩擦轮机构(2)和涡流室(3)，所述摩擦轮机构(2)输入端与转子发动机(1)的轴(4)连接，所述转子发动机(1)底部设有与燃烧室连通的涡流室(3)，且所述涡流室(3)位于转子发动机(1)壳体的短轴处；所述涡流室(3)内设有活塞连杆(20)，所述活塞连杆(20)通过杠杆机构与摩擦轮机构(2)输出端连接，通过摩擦轮机构(2)使活塞连杆(20)在涡流室(3)内往复运动，用于使燃烧室产生涡流和滚流；所述涡流室(3)包括活塞缸(7)、活塞(17)和活塞连杆(20)；所述活塞缸(7)安装在转子发动机(1)壳体上，所述活塞缸(7)的进气口与燃烧室连通，所述活塞缸(7)内设有活塞(17)，所述活塞连杆(20)连接活塞(17)与杠杆机构；所述活塞缸(7)有杆腔设有端盖(10)，所述端盖(10)上设有第一凸台(19)，所述活塞连杆(20)上设有第二凸台(21)，所述第一凸台(19)与第二凸台(21)之间设有弹簧(11)；所述摩擦轮机构(2)的传动比2:1，用于使在压缩行程中，活塞连杆(20)在涡流室(3)内上下运动两次，产生涡流。
2.根据权利要求1所述的带有涡流室的转子发动机，其特征在于，所述摩擦轮机构(2)包括滚子(5)和凸轮(6)，所述滚子(5)与轴(4)连接，所述凸轮(6)与杠杆机构连接，所述滚子(5)与凸轮(6)高副连接，通过凸轮(6)旋转使杠杆机构直线往复运动。
3.根据权利要求2所述的带有涡流室的转子发动机，其特征在于，所述杠杆机构包括凸轮安装架(8)、滑道(9)和第一连杆(12)，所述凸轮安装架(8)用于支撑凸轮(6)，所述凸轮安装架(8)通过滑道(9)与第一连杆(12)一端旋转副连接，通过凸轮(6)的运动，使凸轮安装架(8)在滑道(9)内直线移动；所述第一连杆(12)另一端与活塞连杆(20)旋转副连接，所述第一连杆(12)上设有杠杆铰接点。
4.根据权利要求1所述的带有涡流室的转子发动机，其特征在于，所述转子发动机(1)为汪克尔转子发动机。
5.根据权利要求1-4任一项所述的带有涡流室的转子发动机，其特征在于，还包括控制系统ECU和控制阀门，所述转子发动机(1)燃烧室与涡流室(3)之间设有控制阀门，所述控制系统ECU根据轴(4)的旋转角度控制所述控制阀门开闭。
CN201910429452.4A 2019-05-22 2019-05-22 一种带有涡流室的转子发动机 Active CN110242406B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910429452.4A CN110242406B (zh) 2019-05-22 2019-05-22 一种带有涡流室的转子发动机
PCT/CN2020/086586 WO2020233341A1 (zh) 2019-05-22 2020-04-24 一种带有涡流室的转子发动机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910429452.4A CN110242406B (zh) 2019-05-22 2019-05-22 一种带有涡流室的转子发动机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110242406A CN110242406A (zh) 2019-09-17
CN110242406B true CN110242406B (zh) 2021-07-20

Family

ID=67884740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910429452.4A Active CN110242406B (zh) 2019-05-22 2019-05-22 一种带有涡流室的转子发动机

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN110242406B (zh)
WO (1) WO2020233341A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110242406B (zh) * 2019-05-22 2021-07-20 江苏大学 一种带有涡流室的转子发动机

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3906906A (en) * 1973-02-23 1975-09-23 Aisin Seiki Rotary piston engine

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4944805B2 (zh) * 1971-09-20 1974-11-30
DE2340298A1 (de) * 1973-08-09 1975-02-20 Bosch Gmbh Robert Rotationskolben-brennkraftmaschine
CN1003133B (zh) * 1987-05-22 1989-01-25 郭建平 旁通压气旋转活塞式发动机
FR2727723A1 (fr) * 1994-12-02 1996-06-07 Philippe Luc Laurent Un moteur a combustion interne pourvu d'un systeme d'injection directe de carburant avec assistance pneumatique
IL170165A (en) * 2005-08-08 2010-12-30 Haim Rom Wankel and similar rotary engines
DE202009002837U1 (de) * 2009-02-28 2009-05-20 Haitov, Leopold Rotorkolbenmotor der inneren Verbrennung
CN110242406B (zh) * 2019-05-22 2021-07-20 江苏大学 一种带有涡流室的转子发动机

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3906906A (en) * 1973-02-23 1975-09-23 Aisin Seiki Rotary piston engine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020233341A1 (zh) 2020-11-26
CN110242406A (zh) 2019-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20110088490A (ko) 내연기관
US9429067B2 (en) Two-stroke engine with variable scavenging port
CN110242406B (zh) 一种带有涡流室的转子发动机
CN207111192U (zh) 一种筒式进排气装置及内燃机缸盖
CN208416639U (zh) 一种配气机构及发动机系统
CN203531990U (zh) 一种内燃机配气机构
CN109404084A (zh) 一种对置活塞二冲程发动机的可变配气相位机构
CN106593569B (zh) 一种机械控制气门传动机构及控制方法
CN101463753A (zh) 低排放二冲程汽油机
JP2007009777A (ja) 内燃機関の吸気・排気構造
CN201972794U (zh) 一种可变压缩比发动机
JP5770863B2 (ja) ２ストローク火花点火エンジン
CN105089731B (zh) 可实现无极可变气门升程和可变气门正时的气门传动组
CN208380652U (zh) 一种汽车发动机可变气门升程调节机构
CN202007717U (zh) 大气门四冲程柴油发动机
CN103939202B (zh) 一种往复旋转活塞式发动机
CN208281046U (zh) 一种阀体组件、活塞轴组件及旋转式内燃机
CN202176410U (zh) 新型高效节能内燃机
CN103233789B (zh) 应用二冲程阿特金森循环的多模全顶置气门二冲程内燃机
CN202707223U (zh) 二冲程柴油机
GB1587842A (en) Internal combustion piston engine
CN210317487U (zh) 一种无曲轴发动机
CN103850783A (zh) 一种转轴式转子发动机
CN108468589A (zh) 一种阀体组件、活塞轴组件及旋转式内燃机
CN102278202A (zh) 新型高效节能内燃机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant