CN111102069A

CN111102069A - 插板转子发动机

Info

Publication number: CN111102069A
Application number: CN201911426768.4A
Authority: CN
Inventors: 苗靖文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-05-05

Abstract

一种插板转子发动机，其两端由端盖(5)封闭的圆筒形机壳(1)的轴心设有主轴(6)，主轴上的偏心轴(6a)上套装着圆柱形的转子(2)，在机壳的内壁均布的铰接不少于三个的槽口向内的插槽(4)，在转子的外壁均布的向外铰接和插槽配对的插板(3)，偏心轴、转子、插槽和插板的两端均贴紧端盖内壁做滑动配合，各插板插入对应的插槽中，将转子与机壳之间的夹层分割成若干封闭的空腔，并各设进气门(7)、排气门(8)和火花塞(9)，作为发动机气缸，各气缸容积随主轴转动发生周期性胀缩，完成吸气、压缩、做功、排气行程，带动主轴做功。其功率大、体积小、结构简单。

Description

插板转子发动机

技术领域：本发明涉及一种发动机，尤其涉及一种插板转子发动机。

背景技术

往复式活塞发动机的往复运动件多，曲柄连杆机构笨重，导致其有害惯性以及体积、重量均大，导致其内阻大、功耗多，振动大、磨损快，而转子发动机能够直接输出旋转动力，没有往复运动件和曲柄连杆，构造简单、机件少、体积小、重量轻，功率密度大、输出平稳、振动及噪声小，可以有效克服往复发动机的上述缺陷，人们一直致力于研究各种转子发动机，但都因密封等种种问题而搁浅，仅有一种汪克尔三角转子发动机曾有少量实用，但该发动机也有其结构性的致命缺陷：一、因其内腔的型面由几段不同曲率的曲面拼成，使转子顶端密封条与内腔型面只能进行线接触式滑动配合，造成密封差而使发动机性能变坏，且密封件磨损快、寿命短；二、因其各个气缸共用一组进、排气门，使各缸的工作行程短，导致进气不满、燃烧不完、做功不足、排气不净，严重影响发动机性能，耗油高且排放超标；三、因各缸混合气的燃烧段均在发动机壳体的同一处，使壳体冷热严重不均导致机件变形严重，易卡死，加剧磨损和漏气；四、因其各缸共用一个火花塞，且又缩进在内腔上的凹坑内，使火花塞点火过频且冷却不易，点火困难且易灭，燃烧变坏，种种缺陷使其于近年被迫终止研发。通过广泛检索，尚未发现与本发明相同的技术方案。

发明内容

本发明的目的就是为克服往复式活塞发动机结构不合理造成体积大、重量大、效率低等缺陷，以及现有转子发动机方案密封差、耗油高、污染大等缺陷，而提供的一种插板转子发动机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种插板转子发动机，主要包括机壳、转子、插板和插槽，固定的圆筒形的机壳的两端由端盖封闭，一主轴位于机壳的轴心，其两端的主轴颈分别支承在两侧的端盖上，位于两个端盖内壁之间的一段主轴系偏心轴，在偏心轴上套装着外表呈圆柱形的转子，偏心轴和转子的两端均贴紧端盖的内壁做滑动密封配合，在机壳的内壁，利用插槽轴均布的铰接有不少于三个在轴向上通长的插槽进行摆动，其槽口向内，槽的两端均为敞开式，在转子的外壁，利用插板轴均布的向外铰接有和插槽同数量的在轴向上通长的插板进行摆动，各插槽与插槽轴、插板与插板轴的两端均贴紧端盖的内壁做滑动密封配合，各插板轴和插槽轴在周向上交错排列，且当插板轴与机壳内壁的距离最短时，插板轴与其相邻的两个插槽轴等距，上述插板与插槽两两配对，位于主轴转向前面的插板，插入后面的插槽之中做滑动密封配合，各对插板和插槽组成了和插槽同数量的隔板，将转子与机壳之间的夹层分割成和插槽同数量的封闭的空腔，各空腔均作为发动机的气缸，在机壳上均布的设有和气缸同数量的若干组进气门、排气门和火花塞，分别通入对应的气缸，在一侧端盖的内壁上开有一环形凹槽，其中心线的半径等于偏心轴的偏心距，在同一侧转子的端面上固接一制转销，插入环形凹槽中做滑动配合。

其工作原理是：发动机运行时，主轴及其上的偏心轴进行转动，偏心轴带动转子绕主轴心运动，制转销在环形凹槽中做圆周运动，由于制转销被环形凹槽所限制，使转子只能产生绕主轴心的整体平移运动，导致各插板轴产生以偏心轴的偏心距为半径的圆周运动，并不断变化和配对的插槽轴之间的相对位置，使各插板在插槽中跟着做出适应性的伸缩滑动，也使各插板和插槽跟着做出适应性的摆动，上述这些运动周期性的改变了各气缸的容积：主轴每转动两周，可使各气缸的容积发生两次增加、两次减小，期间，在控制装置的作用下，各气缸的进气门、排气门适时的各开启一次，火花塞点火一次，从而实现各气缸的吸气、压缩、做功、排气行程。

本发明的有益效果是：由于采用本方案，发动机无曲柄连杆机构，可直接输出旋转动力，结构简单、紧凑，消极质量、有害惯性、机械振动、磨损及功耗均小；各运动件均为面接触，密封性好，耐磨损，寿命长。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明：

图1为实施例1的主视图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为实施例2的主视图；

图4为实施例3的主视图；

图5-10为实施例1的主轴转动两周G1气缸的工作原理示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1、2所示，一种插板转子发动机，主要包括机壳1、转子2、插板3和插槽4。固定的圆筒形的机壳的两端由端盖5封闭，一主轴6位于机壳的轴心，其两端的主轴颈分别支承在两侧的端盖上，位于两个端盖内壁之间的一段主轴系偏心轴6a，在偏心轴上套装着外表呈圆柱形的转子，偏心轴和转子的两端均贴紧端盖的内壁做滑动密封配合，在机壳的内壁，利用插槽轴4a均布的铰接有三个在轴向上通长的插槽进行摆动，其槽口向内，槽的两端均为敞开式，在转子的外壁，利用插板轴3a均布的向外铰接有三个在轴向上通长的插板进行摆动，各插槽与插槽轴、插板与插板轴的两端均贴紧端盖的内壁做滑动密封配合，各插板轴和插槽轴在周向上交错排列，且当插板轴与机壳内壁的距离最短时，插板轴与其相邻的两个插槽轴等距，上述插板与插槽两两配对，位于主轴转向前面的插板，插入后面的插槽之中做滑动密封配合，三对插板和插槽组成了三个密封的隔板，将转子与机壳之间的夹层分割成了三个封闭的空腔，作为发动机的三个气缸G1、G2、G3，在机壳上均布的设有三组进气门7、排气门8和火花塞9，分别通入三个气缸，在一侧端盖的内壁上开有一环形凹槽5a，其中心线的半径等于偏心轴的偏心距，在同一侧转子的端面上固接一制转销2a，插入环形凹槽中做滑动配合。

其工作原理是：发动机运行时，主轴及其上的偏心轴进行转动，偏心轴带动转子绕主轴心运动，制转销在环形凹槽中做圆周运动，由于制转销被环形凹槽所限制，使转子无法自转，也无法绕主轴心进行整体转动，而只能在偏心轴的带动下绕主轴心进行整体平移，在此情形下，转子上的每一处，包括各插板轴都会像制转销一样，产生以偏心轴的偏心距为半径的圆周运动，因此，各插板轴与配对的插槽轴之间的相对位置就会不断变化，使各插板在插槽中跟着做出适应性的伸缩滑动，也使各插板和插槽跟着做出适应性的摆动，主轴、转子和插板、插槽在机壳内的上述运动，周期性的改变了各气缸的容积：主轴每转动两周，可使各气缸的容积发生两次增加、两次减小，期间，各气缸的进气门、排气门可以在控气装置的控制下，适时的各开启一次，各火花塞也会在点火装置的控制下点火一次，从而实现各气缸的吸气、压缩、做功、排气行程，完成一个循环。

下面以G1气缸为例，结合图5--10，对其工作原理进一步说明：

发动机启动，主轴6连同偏心轴6a进行顺时针转动，带动转子2绕主轴心进行整体平移，制转销2a在环形凹槽5a中做圆周运动，各插板3在插槽4内进行伸缩滑动和适应性的摆动，由前插板和前插槽组成了前隔板(顺着转动方向)，由后插板和后插槽组成了后隔板。

转动至图5所示位置，主轴处于0°，转子轴心距G1气缸最近，故缸内的转子表面距机壳内壁最近，气缸容积处于最小并开始逐渐增大、产生负压，此时排气门8处于关闭、进气门7开始开启，开始吸入混合气；

转动至图6所示位置，主轴转动180°，转子轴心距G1气缸最远，缸内的转子表面距机壳内壁最远，气缸容积增到最大、吸满混合气、进气止，缸容开始逐渐减小并压缩混合气，此时排气门继续关闭、进气门也开始关闭；

转动至图7所示位置，主轴转动360°，G1气缸容积又减到最小、压缩止，火花塞9点燃压缩混合气、缸容又开始逐渐增加，且缸内燃气开始做功，此时进、排气门均继续关闭；

转动至图8所示位置，主轴转动450°，G1气缸的前、后隔板和缸内的转子表面均受到燃气压力的作用，作用于前隔板的燃气压力通过其插板轴对转子产生推力F1，力的方向垂直于前隔板并逆着主轴转向，其作用线对主轴心产生偏心距(该隔板类似于一杠杆，根部铰接于机壳内壁，其头部即插板轴可以产生摆动，对转子形成推力)；作用于后隔板的燃气压力通过其插板轴对转子产生推力F2，力的方向垂直于后隔板并顺着主轴转向，其作用线对主轴心产生的偏心距此时大于F1对主轴心产生的偏心距，并且此时后隔板的面积大于前隔板，故F2＞F1，所以后隔板对主轴心形成的扭矩(顺着转向)，大于并克服前隔板对主轴心形成的扭矩(逆着转向)，推动转子继续保持顺时针转动而做功；另一方面，作用于G1气缸前、后插板之间的转子表面的燃气压力的合力F，也顺着主轴转向，作用线对主轴心产生偏心距，对主轴心形成顺着转向的扭矩，也推动转子继续保持顺时针转动而做功；

转动至图9所示位置，主轴转动540°，G1气缸容积再度增到最大，此时，前、后隔板对主轴心形成的扭矩相当，缸内转子表面所受气压合力的作用线通过主轴心，不产生扭矩，做功止，继而，缸容重新开始逐渐减小、挤出废气，此时排气门开始开启、进气门继续关闭；

转动至图10所示位置，主轴转动720°，G1气缸的容积再度处于最小、排气止，此时进气门继续关闭、排气门也开始关闭。至此，主轴转动两周，G1气缸完成吸气、压缩、做功、排气行程，并进入下一循环且不断重复。

G2、G3气缸的工作原理与G1气缸相同，仅工作相位依次相差120°。

相对于其它转子发动机方案，本发动机的突出特征和有益效果是：一、所有运动件均为面接触而没有线接触，所以其密封性好，接触应力小，耐磨损，寿命长；二、各气缸均有一套独立的进、排气和点火装置，使其工作行程长，促进其进气饱满、燃烧完全、做功充分、排气干净，提高机器性能，减小油耗和排放；三、因各气缸的燃烧段均布在机壳上，使其受热均匀、散热快、变形小；四、因其火花塞伸进缸内充分接触混合气，易于冷却、点火容易、不易熄灭、改善燃烧；五、因其它转子发动机方案的气缸不断转动，缸内气体扰动强烈，严重干扰其点火和燃烧，而本发动机的气缸位置固定，缸内气流平稳，利于点燃。

实施例2：

如图3所示，在插板转子发动机内设有四对插板3、插槽4，并对应的设有四组进气门7、排气门8和火花塞9，各件的连接方式，发动机的其它部分及其工作原理，均与实施例1相同。

实施例3：

如图4所示，在插板转子发动机内设有六对插板3、插槽4，并对应的设有六组进气门7、排气门8和火花塞9，各件的连接方式，发动机的其它部分及其工作原理，均与实施例1相同。

Claims

1.一种插板转子发动机，主要包括机壳(1)、转子(2)、插板(3)和插槽(4)，固定的圆筒形的机壳的两端由端盖(5)封闭，一主轴(6)位于机壳的轴心，其两端的主轴颈分别支承在两侧的端盖上，位于两个端盖内壁之间的一段主轴系偏心轴(6a)，在偏心轴上套装着外表呈圆柱形的转子，偏心轴和转子的两端均贴紧端盖的内壁做滑动密封配合，其特征在于：在机壳的内壁，利用插槽轴(4a)均布的铰接有不少于三个在轴向上通长的插槽进行摆动，其槽口向内，槽的两端均为敞开式，在转子的外壁，利用插板轴(3a)均布的向外铰接有和插槽同数量的在轴向上通长的插板进行摆动，各插槽与插槽轴、插板与插板轴的两端均贴紧端盖的内壁做滑动密封配合，各插板轴和插槽轴在周向上交错排列，且当插板轴与机壳内壁的距离最短时，插板轴与其相邻的两个插槽轴等距，上述插板与插槽两两配对，位于主轴转向前面的插板，插入后面的插槽之中做滑动密封配合，各对插板和插槽组成了和插槽同数量的隔板，将转子与机壳之间的夹层分割成和插槽同数量的封闭的空腔，各空腔均作为发动机的气缸，在机壳上均布的设有和气缸同数量的若干组进气门(7)、排气门(8)和火花塞(9)，分别通入对应的气缸，在一侧端盖的内壁上开有一环形凹槽(5a)，其中心线的半径等于偏心轴的偏心距，在同一侧转子的端面上固接一制转销(2a)，插入环形凹槽中做滑动配合。