CN1796742A - 动力可变式转子发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力可变式转子发动机，它是由外壳体及内置的转子组合构成，所述的每个转子包括一个以上的工作部，各工作部由吸气隔板、排气隔板、压缩面和推力面四部分组成；所述的外壳体立面两侧开有进气口和排气口，外壳体内腔为圆型，内腔侧边开有与转子工作部相互作用后以储存压缩气体形成燃烧室的凹槽，其燃烧室的一端开有供气闸安装的开口槽，开口槽内置有可向内外伸缩的气闸，燃烧室设有气门及火花塞。所述的气闸是带有弹簧和液压仓的可伸缩合金制闸板。本发明动力可变式发动机改变了往复式活塞的工作状态，结构简单且燃油热能效率高。

Description

动力可变式转子发动机
技术领域
本发明涉及一种动力可变式转子发动机。
背景技术
现通用的以汽油、燃油、燃气为燃料的内燃发动机一般是由活塞、汽缸、连杆、曲轴、进排气门、凸轮等若干复杂的工作部件构成，活塞在汽缸内进行“进气→压缩→爆发→排气”而实现往复式活塞工作方式，其缺陷是：机械损失大，热能效率低下，油耗高。
另目前的转子发动机转子承受燃烧气体的部件多为活动的板式结构，这种活动结构在长时间接受燃烧压力的工作下很容易变形，而且对于柴油机而言(相对工作时需要较高压缩比)是不适用的，故应用范围较窄。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单且燃油热能效率高的动力可变式转子发动机。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：一种动力可变式转子发动机，它是由外壳体及内置的转子组合构成，所述的每个转子包括一个以上的工作部，各工作部由吸气隔板、排气隔板、压缩面和推力面四部分组成；所述的外壳体立面两侧开有进气口和排气口，外壳体内腔为圆型，内腔侧边开有与转子工作部相互作用后以储存压缩气体形成燃烧室的凹槽，其燃烧室的一端开有供气闸安装的开口槽，开口槽内置有可向内外伸缩的气闸，燃烧室设有气门及火花塞。
所述的气闸是带有弹簧和液压仓的可伸缩合金制闸板。
本发明的优点是：
1)本动力可变式转子发动机可连续旋转工作，改善了扭矩输出状况，其燃油热能效率高，可大大降低油耗。
2)可靠性强，本动力可变式转子发动机的转子是一个整体，燃烧压力作用于转子最坚固的部位，对承受压力有着独到的优势。
3)工作状况灵活可变，可采用多组转子实现。共同工作时，可以保证大功率输出；在不需要大功率输出时，可随时关闭一片或多片转子，也可随时关闭每片转子上的任何一个或几个燃烧室。
4)应用范围广：本发动机具有高压缩比，其在压缩过程中，气闸与转子压缩面的特殊工作状态将大大提高压缩比以可满足使用柴油的要求。这对于受阻面积不变的活塞式发动机和其它以活动部件进行压缩的转子发动机都是难以做到的。
附图说明
图1为本发明动力可变式发动机结构示意图〔主剖视，(a)、(b)两种外壳形式〕
图2为本发明动力可变式发动机结构示意图(侧视，不包括带有排气口一侧的外壳)
图3为本发明动力可变式发动机结构示意图(立体图，包括一个转子及带有进气口的一侧外壳)
图4为本发明转子结构示意图
图5为带有进气口一侧的外壳结构示意图
具体实施方式
如图1所示，本发明动力可变式发动机包括两大主体部件：转子1、外围壳体〔图1中列举了外围壳体构成的两实施例：(a)中由带有进气口201的立式壳体2及带有排气口201’的立式壳体2’扣合构成；(b)中由半弧式壳体3及壳体3’扣合构成，进气口301排气口301’按需要开在壳体3及壳体3’的立面适当位置上〕。
如图2、图3所示，所述的转子1是置于外壳体2内且固定在主轴6上的类圆型部件，每个转子由一个以上(本图实施例中为2个)的工作部组成，每个工作部均包括吸气隔板101、排气隔板102、压缩/抽真空面103和推力面104四部分(参见图4)。工作部的设定数量视其所需功率及转子直径而定，但每个工作部的工作原理都是相同的。
本发动机可根据车辆的空间需求加大或缩小转子的半径。只有一个工作部的转子为不对称型，适用于微型小功率且直径小于15公分的转子发动机。由2个工作部以上所组成的转子为平衡型，旋转时无震动，适用于转子直径大于20公分的大中型发动机。
所述的壳体2结构如图5(为带有进气口一侧的外壳结构)所示：内腔为圆型，可支撑转子1旋转。立侧开进气口201，外壳体内腔侧边开有与转子工作部相互作用后以储存压缩气体形成燃烧室的凹槽202(本图实施例中为2个)，凹槽的形状可以为三角状，亦可为其它形状)，其燃烧室的一端开有供气闸5安装的开口槽203，开口槽的走向与主轴垂直线呈45°角为佳。
所述的气闸5可以是带有弹簧和液压仓的可伸缩合金制闸板，是完成吸、压、爆、排的关键部件。其插放于壳体2上的开口槽203内，随转子侧立工作面(压缩面103和推力面104)的旋转而错动。其与转子侧立工作面的接触面应近平行吻合。
如转子采用3个工作部，则在壳体上每间隔120度设有一燃烧室并安装气闸，转子与气闸配合将混合气压缩至壳体燃烧室内点火推动转子旋转。
所述开在壳体一侧的进气口201可采用可调试进气口，进气口上装有可调节开放度的阀片，根据转速和需要可调节进气量，其为现有技术，此处不详述。
所述排气口201’(如图1所示)开在壳体另一侧，燃烧室与排气口的夹角应≥45°角，避免提前将爆燃气过早排掉，加强作功，提高燃油热效益。
所述的燃烧室是由外壳体内侧开有的凹槽与转子工作部端面相互合成，用以储存压缩气体，设有燃烧室气门204及用于点燃混合压缩气的火花塞。
所述的燃烧室气门204结构构成及启闭的原理亦为现有技术，只是应用于本发明中，一般情况下气门关闭；如需减少动力输出关闭该燃烧室，气门将被与之相连接的电磁线圈或凸轮顶开，空气从气门排出，此燃烧室暂时处于停止状态；如需恢复动力，随时可将气门关闭，继续工作。
在转子排气隔板上有加强筋105(条状、片状均可)。
转子直径≥1米以上，可根据发动机排量设计成：壳体设有四个供形成燃烧室的凹槽，每个间隔90°，转子为两个工作单元，每个工作单元的圆弧长度＞1米。
本发明的工作原理：(以两个工作部为例)
(一)吸气：转子旋转，第一工作部气闸下落，第一工作部排气隔板挡住第一工作部的排气口在第二工作部的进气口与第二工作部的燃烧室之间形成真空腔，混合气吸入。
(二)压缩：转子旋转，转子的第二工作部的压缩面与第二工作部的气闸间进入压缩状态，此时第二工作部的吸气隔板挡住第二工作部的进气口，被压缩的混合气随转子转动压进第二工作部的燃烧室，当第二工作部的压缩面将第二工作部的气闸全部项入壳体时，混合气被第二工作部的压缩面顶部密封进燃烧室。
(三)燃烧：第二工作部的燃烧室火花塞点火，热膨胀气体推动第二工作部的推力面转动，此时第二工作部的气闸被第二工作部的的吸气隔板顶部挡住不能下落。
(四)排气：吸气隔板继续封住进气口，转子旋转承受热膨胀压力的第二工作部的推力面转到第二工作部的排气口时向外排气，第二工作部的气闸随第二工作部的尾部下滑进入下一个工作状态。
以上吸、压、爆、排四个程序已经结束。上述工作程序不管是对具有1个还是多个工作部的转子，都是相同和适用的。
本发动机可根据需要将一片转子和多片转子并排制造在同一根主轴上，这种形式对于高功率需求的运输设备是极其适用的。例如：在大型船只、内燃机车、大型载重卡车及豪华轿车上都有着广阔的使用范围。
在多组转子共同工作时，可以保证大功率输出，而且根据使用设备的空间可将转子直径加大到1米、2米甚至更大。1米以上直径的转子其扭矩输出是十分巨大的。同时，在上述设备不需要大功率输出时，可随时关闭一片或多片转子，也可随时关闭每片转子上的任何一个或几个燃烧室，这种灵活可变的工作状况是本发动机的独特优势。
本动力可变式转子发动机的转子是一个整体，燃烧压力作用于转子最坚固的部位，对承受压力有着独到的优势，可靠性强。
现有的柴油发动机工作时需要较高压缩比。目前，转子式发动机无法做到，而本发动机在压缩过程中，气闸与转子压缩面的特殊工作状态将大大提高压缩比，可满足使用柴油的要求。本发动机在压缩过程中的另一特点：是随着压缩气压的升高而受阻面积越来越少，压缩到顶点受阻面积减少至零。这对于受阻面积不变的活塞式发动机和其它以活动部件进行压缩的转子发动机都是难以做到的。
本发动机与目前转子式发动机相比其可靠性和可变动力输出是其最独特之处。
实例对比：以转子直径40公分具有2个工作部和3个燃烧室的本发动机为例：转子每转动一周，在360度范围内3个燃烧室依次点火2次，每间隔60度作用于转子推力面上，形成连续推力。这种状态相当于目前V12活塞发动机。但是本发动机的体积及制造成本将比活塞式发动机大幅度降低，本发动机的优势不言而喻。
本发明动力可变式发动机改变了往复式活塞的工作状态，取而代之的是连续旋转的工作状态。省去了传统往复式活塞转子发动机活塞、连杆、曲轴、进排气门、凸轮等若干复杂的工作部件。改善了由曲轴拐臂长度而受到制约的扭矩输出状况，本发动机可根据车辆的空间加大转子的半径，转子半径相对于曲轴拐臂长度而言有着先天的结构上优势，最少长度比例也会在4倍以上，这意味着在相同的燃烧压力前题下，本发动机的扭矩输出将高于活塞式发动机4倍以上。如果是同等扭矩输出，其燃油经济性在理论上将降低油耗75％。

Claims (8)

1、一种动力可变式转子发动机，它是由外壳体及内置的转子组合构成，其特征在于：所述的每个转子包括一个以上的工作部，各工作部由吸气隔板、排气隔板、压缩面和推力面四部分组成；所述的外壳体立面两侧开有进气口和排气口，外壳体内腔为圆型，内腔侧边开有与转子工作部相互作用后以储存压缩气体形成燃烧室的凹槽，其燃烧室的一端开有供气闸安装的开口槽，开口槽内置有可向内外伸缩的气闸，燃烧室设有气门及火花塞。
2、根据权利要求1所述的动力可变式转子发动机，其特征在于：所述的气闸是带有弹簧和液压仓的可伸缩合金制闸板。
3、根据权利要求1所述的动力可变式转子发动机，其特征在于：所述的进气口为可调式进气口。
4、根据权利要求1所述的动力可变式转子发动机，其特征在于：所述的转子直径小于20公分，具有一个工作部。
5、根据权利要求1所述的动力可变式转子发动机，其特征在于：所述的转子直径大于20公分，其具有两个以上的工作部。
6、根据权利要求1所述的动力可变式转子发动机，其特征在于：所述的形成燃烧室的凹槽呈三角状。
7、根据权利要求1所述的动力可变式转子发动机，其特征在于：所述的开口槽的走向与主轴垂直线呈45°角。
8、根据权利要求1所述的动力可变式转子发动机，其特征在于：所述的排气口与燃烧室的夹角≥45°角。
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