CN116771504A - 旋转风门发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转风门发动机，包括气缸、风扇、旋转风门、风门旋转驱动装置、喷油器、点火器和风门打开延迟件；风扇装设在气缸前端，用于在气缸打开时向气缸内进气；旋转风门装设在风扇的后方用于通过连续旋转使得气缸在打开状态和关闭状态之间连续切换；该旋转风门的轴穿越气缸壁，风门旋转驱动装置的输出轴与旋转风门的轴联接，用于带动旋转风门连续旋转；喷油器的喷嘴、点火器的点火头位于气缸内并处于旋转风门的后方；气缸在打开状态，喷油器和点火器的电源关闭，气缸在关闭状态，喷油器和点火器的电源接通，同时开始喷燃料和点火，使所喷燃料燃烧。本发明具有以下技术效果：减少了零部件、简化了结构、减轻了重量和提升了热功效率。

Description

旋转风门发动机

技术领域

本发明涉及一种发动机，特别涉及一种内燃发动机。

背景技术

现有手扶拖拉机所用的单缸活塞发动机，是在气缸内的活塞顶部燃烧燃料，产生膨胀气体推动活塞运动，再通过连杆和曲轴将往复式运动转换成连续旋转运动，输出动力。这种单缸活塞发动机的不足之处是体积大、重量大、结构复杂和热功损耗大等。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种体积小、重量轻和结构简单的旋转风门发动机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

提供一种旋转风门发动机，包括气缸、风扇、旋转风门、风门驱动装置、喷油器、点火器和风门打开延迟件；所述风扇装设在气缸前端，用于在所述气缸打开时向气缸内进气；所述旋转风门装设在所述风扇的后方用于通过连续旋转使得所述气缸在打开状态和关闭状态之间连续切换，该旋转风门的轴穿越所述气缸壁，所述风门驱动装置的输出轴与所述旋转风门的轴联接，用于带动所述旋转风门连续旋转；所述喷油器的喷嘴、点火器的点火头位于气缸内并处于所述旋转风门的后方；所述气缸在打开状态，所述喷油器和点火器的电源关闭；所述气缸在关闭状态，所述喷油器和点火器的电源接通。

进一步地：

还包括装设在所述气缸后部的动力输出装置。

所述动力输出装置是涡杆、涡轮或者涡扇。

所述旋转风门厚度处为弧面。

在工作状态，所述旋转风门连续旋转，每转动半圈，所述气缸在打开状态和关闭状态之间切换一次。

所述喷油器的喷嘴和点火器的点火头装设在所述气缸内，在竖直方向上正好相对设置。

所述喷油器的喷嘴和点火器的点火头装设在所述气缸内，所述喷嘴装设在点火头的前方。

所述旋转风门的轴与所述喷油器和点火器的电源开关联动，在所述旋转风门关闭所述气缸状态，所述旋转风门的轴触动接通喷油器、点火器的电源开关。

所述旋转风门发动机还包括控制电路和装设所述旋转风门的轴上的位置感应器，所述控制电路根据所述位置感应器的信号接通或关闭喷油器、点火器的电源开关。

所述旋转风门发动机还包括风门打开延迟件；风门打开延迟件装设在气缸内壁，与气缸的内壁紧配合，其风门打开延迟件相对于旋转风门的工作面，具有以所述旋转风门的轴相对称的两个凹圆弧面，该风门打开延迟件装设在所述旋转风门关闭气缸时的上端、下端。

本发明利用旋转风门让气缸在打开状态和关闭状态之间切换，当旋转风门旋转至关闭气缸时，喷油器喷出燃料、点火器点火，燃料燃烧产生膨胀气体推动动力输出装置，输出动力做功；当旋转风门旋转至打开气缸时，喷油器、点火器停止工作，气缸接受风扇输入的新空气，为下次喷燃料、点火燃烧做好准备。旋转风门可代替现有的单缸活塞发动机的缸盖、进气门、排气门，简化了发动机系统，简化了做功流程。相对于现有的活塞发动机将燃料燃烧产生膨胀气体推动活塞做往复运动的技术，本发明旋转风门发动机具有以下技术效果：利用燃料燃烧产生膨胀气体推动涡杆、涡轮或涡扇直接输出连续旋转运动，减少了零部件、简化了结构、减轻了重量和提升了热功效率。

附图说明

图1是本发明旋转风门发动机结构原理三视示意图；

图2是本发明旋转风门发动机实施例的三视示意图；

图3是本发明旋转风门发动机实施例的风门的三视示意图。

实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

一种旋转风门发动机，如图1至图3所示，包括风扇1、气缸2、旋转风门3、喷油器4、点火器5和风门打开延迟件6。气缸2水平放置，风扇1装设在气缸2的进风端口，旋转风门3、喷油器4、点火器5和风门打开延迟件6均装设在气缸2内。旋转风门3的轴两端穿越气缸2的缸壁，喷油器4和点火器5分别装设在气缸的缸壁，风门打开延迟件装设在气缸的内壁，装设在旋转风门关闭气缸状态的上端、下端。旋转风门3位于风扇1与喷油器4/点火器5之间。所述喷油器的喷嘴和点火器的点火头在气缸内适合喷燃料，方便点火的位置装设。一些实施例中，喷油器的喷嘴设置在点火器的点火头前方。另一些实施例中，所述喷油器的喷嘴和点火器的点火头在竖直方向上正好相对设置。，在一台发动机中，喷嘴、点火器可以设置多个。

一些实施例中，在喷油器4、点火器5的后方装设有动力输出装置，比如涡杆7、涡轮、涡扇、拉瓦尔管或其他动力输出装置。

风扇1的作用在于向气缸2内进气。旋转风门3作用是连续旋转关闭气缸和打开气缸，气缸打开时进气；气缸关闭时，喷燃料、点火、燃烧，燃烧气体膨胀气体驱动涡杆、涡轮或涡扇等动力输出装置运动。涡杆、涡轮或涡扇的作用是将热能转变为连续旋转机械能，并输出机械能。喷油器4在风门关闭时喷燃料，风门打开时停止喷燃料。点火器5在风门关闭时点火，风门打开时停止点火。气缸的内壁和外壁由耐高温材料、隔热材料组成，气缸可做成两段连接或两段以上连接。

风扇1通过开关与电源相连，旋转风门3的轴在气缸2之外和风门驱动装置相连，风门驱动装置通过开关与电源相连。本实施例中，风门驱动装置为电机，带动旋转风门连续转动。喷油器4和点火器5均通过开关和电源相连。

旋转风门轴与电源开关联动，控制旋转风门关闭时喷油器喷燃料、点火器点火；旋转风门打开时不喷燃料、不点火，气缸进入新的空气。具体如下：

其一，当旋转风门旋转至关闭气缸时，旋转风门轴触动喷油器、点火器的电源开关接通，喷油器喷燃料、点火器点火，燃料燃烧，产生的膨胀气体向后运动，推动涡轴、涡轮或涡扇连续旋转输出动力做功。

其二，当旋转风门旋转打开气缸时，喷油器、点火器的电源开关关闭，喷油器、点火器停止工作。因旋转风门没有关闭气缸，气缸可以重新接受风扇输入的空气，为下次喷燃料、点火燃烧做好准备。

另一些实施例中，可以通过控制电路来控制喷油器和点火器的电路通断，所述控制电路根据感应旋转风门位置的位置感应器的信号，控制喷油器、点火器的电源开关接通和关闭。位置感应器可以装设所述旋转风门的轴上。

旋转风门发动机在工作状态，所述旋转风门连续旋转使得所述气缸在打开状态和关闭状态之间连续切换，每转动半圈，所述气缸在打开状态和关闭状态之间切换一次。工作过程如下：

1）打开电源开关，风扇1启动，电机驱动旋转风门3旋转打开气缸2，向气缸2内进气。2）电机驱动风门3关闭气缸2，气缸2停止进气，喷油器4喷燃料，同时点火器5点火。燃料燃烧，膨胀气体驱动涡杆、涡轮或涡扇等连续旋转输出动力。3）电机驱动风门3旋转打开气缸，喷油和点火停止，风扇1向气缸2内进气。4）电机驱动风门3旋转再次关闭气缸2，气缸停止进气时，喷油器4再次喷燃料、点火器5再次点火燃烧，产生膨胀气体再次推动涡杆、涡轮或涡扇连续旋转输出动力。如此循环。

由于气缸内燃料燃烧需要时间，在燃料燃烧过程中需要风门关闭使膨胀气体只能向后运动，不能向前运动。而在旋转风门转速比较高的情况下，气缸打开和关闭的切换频率很高，因此气缸每次关闭的时间很短。为了防止在旋转风门高转速时燃料燃烧还未完成而风门又快速打开的情况发生，设置风门打开延迟件，使得风门在高转速状态下，满足风门关闭的时间不少于燃料燃烧完成的时间。一些实施例中，风门打开延迟件6与气缸的内壁紧配合，其相对于旋转风门的工作面，具有以所述旋转风门的轴相对称的两个凹圆弧面，该风门打开延迟件装设在所述旋转风门关闭气缸状态位置的上端、下端。由于装设有该风门打开延迟件，旋转风门从关闭状态下开始转动时，气缸不会马上打开，只有转动一定角度，当旋转风门旋转出所述风门打开延迟件凹圆弧面的范围时，气缸才会打开。如此就实现了旋转风门延迟打开的效果，保证旋转风门高转速时燃料可以在气缸关闭的状态下燃烧完成。风门打开延迟件可以是圆环状、半圆环状、条块形状。另一些实施例中，为了满足风门关闭的时间不少于燃料燃烧的时间，可以将所述旋转风门3厚度边缘设计为弧面，起到延长气缸关闭时间的作用。

所述风扇装设在气缸的前端；也可在气缸前端的上边、下边、左边或右边装设多个风扇，形成无叶风扇进气效果。在同一个旋转风门发动机气缸内，旋转风门可以是一个或是多个。旋转风门可为一片、两片或两片以上叠压而成；其边缘可嵌入软质密封物。气缸横截面可为圆形，三角形，四方形或正多边形。本发明旋转风门发动机可单机工作，或多台并联工作，可以取代现有的活塞式内燃机。

所述旋转风门3可连续旋转使得所述气缸在打开状态和关闭状态之间连续切换，气缸打开时进气，气缸关闭时喷燃料、点火，从而定向输出能量。旋转风门可代替现有手扶拖拉机单缸活塞发动机的缸盖、进气门和排气门，减少了零部件，减轻了重量，简化了做功流程。涡杆、涡轮或涡扇代替了活塞、连杆和曲轴。相对于现有手扶拖拉机使用的活塞发动机将燃烧膨胀气体推动活塞做往复运动的技术，本发明旋转风门发动机利用燃料燃烧产生膨胀气体推动涡杆、涡轮或涡扇直接输出连续旋转动力，减少了零部件、简化了结构、减轻了重量和提升了热功效率。

本发明旋转风门发动机如果以氢气为燃料，即为新能源汽车发动机。

应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种旋转风门发动机，包括气缸，其特征在于：还包括风扇、旋转风门、风门驱动装置、喷油器、点火器、风门打开延迟件；所述风扇装设在气缸前端，用于在所述气缸打开时向气缸内进气；所述旋转风门装设在所述风扇的后方用于通过连续旋转使得所述气缸在打开状态和关闭状态之间连续切换，该旋转风门的轴穿越所述气缸壁，所述风门驱动装置的输出轴与所述旋转风门的轴联接，用于带动所述旋转风门连续旋转；所述喷油器的喷嘴、点火器的点火头位于气缸内并处于所述旋转风门的后方；所述气缸在打开状态，所述喷油器和点火器的电源关闭，所述气缸在关闭状态，所述喷油器和点火器的电源接通。

2.根据权利要求1所述的旋转风门发动机，其特征在于：还包括装设在所述气缸后部的动力输出装置。

3.根据权利要求2所述的旋转风门发动机，其特征在于：所述动力输出装置是涡杆、涡轮或涡扇。

4.根据权利要求1所述的旋转风门发动机，其特征在于：所述旋转风门厚度处为弧面。

5.根据权利要求1所述的旋转风门发动机，其特征在于：在工作状态，所述旋转风门连续旋转，每转动半圈，所述气缸在打开状态和关闭状态之间切换一次。

6.根据权利要求1所述的旋转风门发动机，其特征在于：所述喷油器的喷嘴和点火器的点火头装设在所述气缸内，在竖直方向上正好相对设置。

7.根据权利要求1所述的旋转风门发动机，其特征在于：所述喷油器的喷嘴和点火器的点火头装设在所述气缸内，所述喷嘴装设在点火头的前方。

8.根据权利要求1所述的旋转风门发动机，其特征在于：所述旋转风门的轴与所述喷油器和点火器的电源开关联动，在所述旋转风门关闭所述气缸状态，所述旋转风门的轴触动接通喷油器、点火器的电源开关。

9.根据权利要求1所述的旋转风门发动机，其特征在于：还包括控制电路和装设所述旋转风门的轴上的位置感应器，所述控制电路根据所述位置感应器的信号接通或关闭喷油器、点火器的电源开关。

10.根据权利要求1至9任一项所述的旋转风门发动机，其特征在于：还包括风门打开延迟件，装设在气缸的内壁；其相对旋转风门工作面，具有以所述旋转风门的轴相对称的两个凹圆弧面，该风门打开延迟件装设在所述气缸内，装设在所述旋转风门关闭状态位置的上端、下端。