CN1975126A - 节能型的转子发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转子内燃发动机，特别是一种节能型的转子发动机。是由燃油和点火系统组成，其中设有叶片的外回转体装于内回转体外，轴端设有主动齿轮，至少设有一对配气转子和密封转子，配气转子两旁设有进气口、排气口，转子轴端设有与主动齿轮相啮合的从动齿轮，且两者的传动比等于外回转体上叶片数与每个配气转子或密封转子上的配流腔数之比值。

Description

节能型的转子发动机

技术领域

本发明涉及一种转子内燃发动机，特别是一种节能型的转子发动机。

背景技术

现有发动机种类繁多，按运动方式分类，大致可分为活塞式发动机、转子发动机和燃气轮机三种；其中活塞式发动机在活塞往复运动过程中，会将一部分能量损耗在活塞频繁起停的惯性加速度上，还有较大的一部分损耗在活塞与缸体内壁的摩擦功上，而且不能将最大时的力转化为最大扭矩；而燃气轮机是以连续流动的气体为工作介质，依靠燃烧后的高温高压气体，依靠动量冲击轮机叶片，使轮机转动，这种方式的燃气轮机重量轻，结构复杂，不但要求极高的技术力量，其核心材料及技术也只有少数大型发动机制造公司和国家所拥有，而且发动机的有效利用率低。相比之下，转子发动机就具有很明显的优点，结构紧凑轻巧，运转宁静顺畅、磨损小，振动小，直接将膨胀气体压力转化为扭矩输出；现在比较成功的转子发动机为三角活塞旋转式发动机，又称为汪克尔发动机(也叫米勒循环发动机)，因是德国人汪克尔在总结前人的基础上克服一系列的难题下研制成功的，所以得名；但是，这种发动机在做功时，将压力作用在比较大的面积上，形成的有效作用面积小，因而损耗较多，特别是在低速时油耗较高，并且单独使用时不能稳定输出较大的扭矩

在20世纪中期曾经出现过转子发动机热，涌现出不少各式各样的转子发动机，其中有一种伯苓(BayLin)发动机与申请号200420096766.6的发动机类似，另有在申请号200420096766.6的基础上开发的旋转活塞式内燃发动机(申请号为200420096767)，但是这三种发动机都没有以比较简单的结构形式解决内燃机内四个循环过程。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种能单独稳定使用、磨损小效率高、体积小、结构简单紧凑合理的节能型的转子发动机。

本发明实现上述目的的技术方案如下：一种节能型的转子发动机，是由燃油和点火系统组成，其特征是设有叶片的外回转体装于内回转体外，轴端设有主动齿轮，至少设有一对配气转子和密封转子，配气转子两旁设有进气口、排气口，转子轴端设有与主动齿轮相啮合的从动齿轮，且两者的传动比等于外回转体上叶片数与每个配气转子或密封转子上的配流腔数之比值。

所述的内外回转体同心，并在内回转体上设密封转子腔和配气转子腔。

所述的外回转体上的叶片是沿周向呈均布设置，其两边的齿形曲线符合啮合曲线规律的啮合曲线方程式。

所述的配气转子和密封转子的截面上至少设有一个与叶片相匹配的配流腔。

所述的传动比为0.001-1550。

所述的内外回转体，是其中一个回转体固定，另一回转体作为动力输出端。

所述的啮合曲线方程式为：

θ＝λ₁arctan[(λ₂+λ₃sin(t))÷λ₄cos(t)]+λ₅t+λ₆

$R=\sqrt{{\mathrm{\λ}}_7+{\mathrm{\λ}}_8\sin \left(t\right)}$

式中：θ为啮合曲线在极坐标系中的角度变量；

R为啮合曲线在极坐标系中的半径变量；

t为角度参数变量；

λ₁-λ₈均为常数；

所述的内外回转体之间的在进气腔和压缩腔中还设有一个外接压力控制阀的控制口。

所述的主动齿轮是齿轮和内齿环中的一种。

一种节能型的转子发动机，是由燃油和点火系统组成，其上设有叶片的内回转体装于与其同心的外回转体内，轴端设有主动齿轮，至少设有一对配气转子和密封转子，配气转子两旁设有进气口、排气口，转子轴端设有与主动齿轮相啮合的从动齿轮，其传动比等于叶片数与每个配气转子或密封转子上的配流腔数之比值。

本发明与现有技术相比，由于采用了外回转体上设有能与配气和密封转子上的配流腔相配合的叶片、外回转体轴端的主动齿轮与转子轴上的从动齿轮相啮合，其传动比等于叶片数与每个配气转子或密封转子上的配流腔数之比值等一系列技术措施并经试验证明有结构简单紧凑合理、体积小、磨损小、效率高既能单独稳定使用又能组合起来作为机械动力源，耗油少等优点，利于推广应用。

附图说明

图1本发明的主剖视结构示意图。

图2是图1的剖视结构示意图。

图3是本发明的另一实施例。

图中1、内回转体；2左端盖；3、进排气组件；4、回转体轴承；5、转子轴承；6、左压盖；7、配气转子；8、外回转体；9、叶片；10、右压盖；11、主动齿轮；12、从动齿轮；13、右端盖；14、密封转子；15、配流腔；16、排气口；17、进气口；18、做功腔；19、压缩腔；20、进气腔；21、排气腔；22、喷射器；23、点火器；24、平衡腔；25、控制口；26、内回转体；27、外回转体。

具体实施方式

本发明实施例结合附图加以详细描述，但不受实施例所限。

如图1、2所示的外回转体8上设有沿周向均布三个叶片9，并与内回转体1同心，回转轴承4设于两端，将外回转体8支撑在左压盖6和右压盖10上，主动齿轮11是内齿环装于外回转体8的一端，并与内回转体1一端的从动齿轮12相啮合，左压盖6和右压盖10与内回转体1固定连接，并将配气转子7、密封转子14封在内回转体1与外回转体8之间的中心腔内，并依靠转子轴承5将配气转子7、密封转子14支撑在左压盖6和右压盖10上，在左端盖2上有进排气组件3，进排气组件3上开有进气道和排气道，并分别与进气口17、排气口16相通；进气口17与排气口16设于配气转子7的两边，所述的内回转体1的配气转子腔与密封转子腔的截面形状大小相同并呈圆形或缺口圆形，各个转子到回转轴中心的距离相等，各转子上有与叶片运行轨迹相匹配的配流腔15和保持转子平衡的平衡腔24；通过转子的圆弧面与啮合曲线形成的曲面将内回转体1和外回转体8之间的空间隔断或导通，形成做功腔18、压缩腔19、进气腔20和排气腔21。喷射器22设于做功腔18前端或者位于进气口4前，点火器23设于做功腔18。控制口25外接压力控制阀用来控制压缩比。所述的外回转体8上叶片9两边的齿形曲线加工成符合啮合曲线方程式的齿形曲线，其啮合曲线方程式为：

θ＝λ₁arctan[(λ₂+λ₃sin(t))÷λ₄cos(t)]+λ₅t+λ₆

$R=\sqrt{{\mathrm{\λ}}_7+{\mathrm{\λ}}_8\sin \left(t\right)}$

式中：θ为啮合曲线在极坐标系中的角度变量；

R为啮合曲线在极坐标系中的半径变量；

t为角度参数变量；

λ₁-λ₈均为常数。

所述的配气转子7与密封转子14的截面上至少设有一个与叶片9相匹配的配流腔15，与其对应的部位设有平衡腔24。

所述的传动比为0.001-1550，并且等于叶片9的个数与每个配气转子7或密封转子14上的配流腔15的比值。

所述的内外回转体(1、8)，是其中一个回转体固定，另一回转体作为动力输出端。

如图3所示的为本发明的另一实施例。其上设有叶片9的内回转体26装于与其同心的外回转体27内，轴端设有主动齿轮11并与转子轴端的从动齿轮12相啮合，外回转体27上沿周向均布设有配气转子腔和密封转子腔，配气转子7的两旁设有进、排气口(17、16)，主从动齿轮(11、12)两者的传动比等于叶片数与每个配气转子7或密封转子14上的配流腔15数的比值。

本发明由于是多组配气转子和密封转子成对使用，并且将配气转子和密封转子封在回转体内，使得整个机器本身能够获得较小的体积，并能持续稳定提供较大扭矩，使能量转化充分、效率高，节省燃料，延长使用寿命。

本发明使用时，如果将内回转体1固定，将外回转体8作为机械动力源的输出，则将外回转体8与被驱动的输入轴的离合器相连，首先用启动机起动，外回转体8上叶片9绕与内回转体1的共同轴心旋转，密封转子14与配气转子7在内回转体1的转子腔内与外回转体8定传动比旋转，通过转子的圆弧面与啮合曲线形成的曲面将内回转体1和外回转体8之间的空间隔断或导通，形成做功腔18、压缩腔19、进气腔20和排气腔21。为便于描述动态情况，将叶片9分别处于不同位置编号为9-1、9-2、9-3。

具体来说，对照图2所示，此时叶片9-1在进气口17处逆时针向进气方向旋转时，配气转子7的圆弧面与外回转体8相邻叶片间的圆弧面形成极微小间隙或无间隙配合，形成对内回转体1和外回转体8之间的空间隔断，随着外回转体8不断旋转，叶片9、外回转体8的圆弧面、内回转体1圆弧面和配气转子7的圆弧面，以及两个端面所形成的空间不断增加，气体不断被吸入；并同时对上一叶片吸入的气体进行压缩，则在密封转子14与叶片9-1之间形成压缩腔19；控制口25用来通过外接的控制装置来控制压缩比。当叶片9-1到达密封转子14时，因叶片的截面曲线符合啮合曲线规律，密封转子14的配流腔15与叶片的曲面形成极微小的间隙(接近或达到线性密封)，将进气腔20隔断，并随着外回转体8不断旋转，过渡到密封转子14的圆弧面将吸气腔隔断。如图2所示，此时叶片9-2也将通过密封转子14，喷射器22向已压缩的气体内喷射燃料，与此同时点火器23进行点火，使其做功；同时推动排气腔21内的已做功后的废气，将其在排气口16排入排气系统，如图2所示，此时叶片9-3正从排气行程结束过渡到进气行程，当叶片9压缩气体并接近密封转子14时，密封转子14的配流腔15与压缩腔19相通，当密封转子14的配流腔15两端与叶片9的两组曲面均形成极微小间隙以达到较好的密封，且转子的配流腔15的曲线与叶片9的运转相匹配，使叶片9与密封转子14啮合的运转过程中，密封转子14的配流腔内除了叶片9外还有连续的空间使气体流动；当叶片9转出与密封转子14的啮合范围时，密封转子14的配流腔15与做功腔18导通，压缩气体进入做功腔18，在压缩前(吸气时)、压缩过程中或压缩气体进入做功腔18时均可通过喷射器22对气体喷射燃油；当密封转子14的配流腔15转过后此时，密封转子14的圆弧面对内回转体1与外回转体8之间的空间隔断，点火器23对压缩混合气体点火，气体膨胀做功推动叶片9旋转，做功终了时，叶片9将通过配气转子7，配气转子7将燃烧废气隔断，燃烧废气大部分通过排气口16排出，剩余的一部分在下一个叶片9做功的时候通过排气口16，极少数燃烧废气进入配气转子7的配流腔15，并在叶片9与配气转子的啮合过程中被压出配流腔15，外回转体继续旋转，进入下一做功循环工况。

图3为本发明当叶片在内回转体上的一个实例，此时有5个叶片，且有3对配气和密封转子，转子上有两个配流腔。

Claims (10)

1、一种节能型的转子发动机，是由燃油和点火系统组成，其特征是设有叶片(9)的外回转体(8)装于内回转体(1)外，轴端设有主动齿轮(11)，至少设有一对配气转子(7)和密封转子(14)，配气转子(7)两旁设有进气口(17)、排气口(16)，转子轴端设有与主动齿轮(11)相啮合的从动齿轮(12)，且两者的传动比等于外回转体(8)上叶片(9)数与每个配气转子(7)或密封转子(14)上的配流腔(15)数之比值。

2、根据权利要求1所述的一种节能型的转子发动机，其特征在于所述的内外回转体同心，并在内回转体(1)上设密封转子腔和配气转子腔。

3、根据权利要求1所述的一种节能型的转子发动机，其特征在于所述的外回转体(8)上的叶片(9)是沿周向呈均布设置，其两边的齿形曲线符合啮合曲线规律的啮合曲线方程式。

4、根据权利要求1所述的一种节能型的转子发动机，其特征在于所述的配气转子(7)和密封转子(14)的截面上至少设有一个与叶片(9)相匹配的配流腔(15)。

5、根据权利要求1所述的一种节能型的转子发动机，其特征在于所述的传动比为0.001-1550。

6、根据权利要求1所述的一种节能型的转子发动机，其特征在于所述的内外回转体，是其中一个回转体固定，另一回转体作为动力输出端。

7、根据权利要求3所述的一种节能型的转子发动机，其特征在于所述的啮合曲线方程式为：

θ＝λ₁arctan[(λ₂+λ₃sin(t))÷λ₄cos(t)]+λ₅t+λ₆

$R=\sqrt{{\mathrm{\λ}}_7+{\mathrm{\λ}}_8\sin \left(t\right)}$

式中：θ为啮合曲线在极坐标系中的角度变量；

R为啮合曲线在极坐标系中的半径变量；

t为角度参数变量；

λ₁-λ₈均为常数；

8、根据权利要求1所述的一种节能型的转子发动机，其特征在于所述的内外回转体(1、8)之间的进气腔(20)和压缩腔(19)中还设有一个外接压力控制阀的控制口(25)。

9、根据权利要求1所述的一种节能型的转子发动机，其特征在于所述的主动齿轮(11)是齿轮和内齿环中的一种。

10、一种节能型的转子发动机，是由燃油和点火系统组成，其特征是设有叶片(9)的内回转体(26)装于与其同心的外回转体(27)内，轴端设有主动齿轮(11)，至少设有一对配气转子(7)和密封转子(14)，配气转子(7)两旁设有进气口(17)、排气口(16)，转子轴端设有与主动齿轮(11)相啮合的从动齿轮(12)，其传动比等于叶片数与每个配气转子(7)或密封转子(14)上的配流腔(15)数之比值。

Images