CN201025115Y - 复式转子发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种复式转子发动机，它包括一个可以做旋转、圆周运动的转子发动机部，至少一个做上下往复运动的活塞发动机部以及点火系统。活塞发动机部通过活塞面与转子发动机部相通，活塞的中心线与转子轴中心线始终在一个平面上且互相垂直，转子的三个角始终接触转子汽缸壁和活塞面，使燃烧室形成一个密闭的腔室。本发动机能够最大限度的利用燃料燃烧后的能量，使它对转子和活塞双向做功，提高了发动机的动力性和效能，使转子发动机可使用压燃式，并可使用多种燃料，最大限度的消除了单一转子发动机的缺点，以及与活塞式发动机共同的缺点，最大限度的保持了转子发动机与活塞式发动机的优点。

Description

复式转子发动机

所属技术领域

本实用新型涉及一种将活塞式发动机与转子发动机结合的一种发动机。它结合了活塞式发动机与转子发动机的多项优点，并最大限度消除了转子发动机的缺点以及与活塞式发动机共同的缺点，且高动力、高效能。

背景技术

目前，公知的内燃发动机有活塞式发动机和转子发动机，转子发动机相对于活塞式发动机有以下优点：1：体积小、重量轻：在运行安静性和平稳性两方面，双转子发动机相当于直列六缸活塞式发动机，在保证相同的输出功率水平前提下，转子式发动机的设计重量是活塞式的三分之二；2：精简结构：不需要设置连杆、曲轴，进气口和排气口依靠转子本身的运动来打开和关闭，不再需要配气机构，包括正时齿带、凸轮轴、摇臂、气门、气门弹簧等，使转子发动机组成所需要的部件大幅度减少；3：均匀的扭矩特性：  根据研究结果，转子发动机在整个速度范围内有相当均匀的扭矩曲线；4：运行更安静，噪音更小：对于活塞式发动机，活塞运动本身就是一个振动源，同时气门机构也会产生令人讨厌的机械噪音，转子发动机平稳的转动运动产生的振动相当小，而且没有气门机构，因此能够更平稳和更安静的运行；5：可靠性和耐久性：转子的转速是发动机转速的三分之一，转子发动机没有那些高转速运动部件，如摇臂和连杆，所以在高负荷运动中，更可靠和更耐久。相对于活塞式发动机的比较，转子发动机有如下缺点，耗油量比较大：这主要是转子发动机燃烧室的形状不太有利于完全燃烧，火焰传播路径较长，使得燃油和机油的消耗增加；而且转子发动机只能用点燃式，不能用压燃式，也就是不能采用柴油；功率输出轴位置比较高，令整车布置安排不便。(以上摘自2005年5月12日马自达汽车公司在网上发表的文章《转子发动机》)另外，活塞式发动机和转子发动机共同的缺点是：燃烧室内燃烧的混合气体只能单向做功，分别只对活塞和转子做功，另一面是汽缸，不做功，使能量浪费。

发明内容

为了克服上述转子发动机大部分的缺点以及和活塞式发动机共同的缺点，并充分利用转子发动机优点，本实用新型提供一种将活塞式发动机与转子发动机结合的复式转子发动机，是一种灵活燃料的发动机，不但克服了转子发动机大部分的缺点，充分保持了转子发动机优点，而且使燃烧室内燃烧的混合气体双向做功，克服了活塞式发动机和转子发动机共同的缺点，提高了燃料的效能，增强了动力，结构紧凑。

本实用新型提供一种复式转子发动机，它的构成如下：

根据本实用新型的一个方面，提供一种复式转子发动机，它包括：汽缸、转子、转子轴、燃烧室、活塞、连杆和曲轴，其中，发动机由活塞发动机部和转子发动机部组成，转子发动机部有一个三个角始终紧帖转子汽缸和活塞面的三角形的转子，转子做功面呈M形，转子中间有一个转子轴，两者通过一定比例的齿轮做旋转、圆周运动，转子汽缸设置有进气口、排气口和火花塞；活塞发动机部设置有活塞、连杆和曲轴，活塞面呈W形，与转子做功面相吻合，活塞发动机部通过活塞面与转子发动机部相通，高度与转子角间距离相同，宽度与转子宽度相同；燃烧室由活塞面和转子做功面以及部分汽缸壁组成。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种复式转子发动机，其中，转子做功面呈M形，与W形的活塞面相吻合，这样提高了压缩比，可使用压燃；在转子的旋转、圆周运动和活塞的上下往复运动中，转子角始终接触转子汽缸壁和活塞面，使燃烧室形成一个密闭的腔室。

根据本实用新型的又一个方面，提供一种复式转子发动机，其中，活塞发动机部的活塞的中心线，始终与转子发动机部的转子轴在一个平面上，且互相垂直。

根据本实用新型的又一个方面，提供一种复式转子发动机，其中，复式转子发动机适用包括柴油在内的多种燃料，发动机内的混合燃料气体，通过活塞向上止点运动及相应的转子旋转、圆周运动，混合燃料气体被压缩点燃或被压燃后，迅速膨胀的燃烧气体同时对转子和活塞做功，通过转子的旋转、圆周运动将动力传输给转子轴做圆周运动，以及活塞通过上下往复运动将动力传输给曲轴做圆周运动，两方面的动力通过大小相同的齿轮或链齿盘汇合传输给飞轮，直至车轮；转子每转动一周，转子轴转动三周，活塞运行六个行程，双向做功三次。

根据本实用新型的又一个方面，提供一种复式转子发动机，其中，活塞发动机部至少有一个。

本实用新型的优点是：通过优化设计，使活塞式发动机与转子发动机结合，使转子发动机既可以使用点燃，也可以压燃，使用包括柴油在内的多种燃料，使燃料燃烧后可以对转子和活塞双向做功，提高效能，降低油耗，最大限度的消除了单一转子发动机的缺点，以及与活塞式发动机共同的缺点，最大限度的保持了转子发动机与活塞式发动机的优点。

附图说明

图1-1是第一实施例侧视图；图1-2是压燃式活塞侧视图

图2是方形活塞的复式转子发动机的正视图

图3-1是圆形活塞的复式转子发动机的正视图；图3-2是图3-1的转子的侧视图

图4是第二实施例侧视图

具体实施方式

下面参照附图对本实用新型进行详细描述。

在附图中，1为转子，2为转子做功面，3为混合燃料气体或空气，4为转子汽缸，5为进气口，6为火花塞，7为转子角，8为废气，9为转子轴，10为转子轴齿轮，11为转子齿轮，12为排气口，13为活塞面，14为转子汽缸内壁及延伸，15为活塞运动距离，16为活塞，17为曲轴，18为连杆，19为活塞汽缸，20为活塞环，21为喷油器口，22为飞轮，23为转子轴和曲轴的齿轮或链齿盘，24为转子非做功面，25为弹簧，26为摇臂，27为凸轮轴，28为阻隔板。

图1-1示出了本实用新型第一实施例，即单活塞发动机的复式转子发动机。复式转子发动机分为活塞发动机部和转子发动机部，其中(1)至(12)及(24)至(28)包括(14)为转子发动机部，(16)至(21)包括(13)为活塞发动机部。

如图1-1所示，转子发动机部的转子(1)位于转子汽缸(4)内，呈三角形，三个转子角(7)始终与汽缸内壁(14)及活塞面(13)相接触，转子做功面(2)呈M形，与W形的活塞面(13)相吻合，转子(1)中间有转子轴(9)，转子轴(9)周围的转子轴齿轮(10)与转子齿轮(11)的比例为1∶3，转子(1)、转子汽缸(4)和转子轴(9)呈上下和左右对称，转子轴(9)居转子汽缸(4)中心，转子汽缸(4)为上下径稍长，左右径稍短的类圆形；转子(1)运行时，转子角(7)先经过进气口(5)，再到火花塞(6)及活塞面(13)，最后经过排气口(12)；以转子轴(9)为中心，进气口(5)和火花塞(6)与同侧的活塞汽缸(19)的夹角分别不小于60度角和不大于10度角，这样能适应转子(1)高速或低速运转时点火提前角的要求，排气口(12)位于另一侧，与同侧的活塞汽缸(19)的夹角为30度角左右，适应了燃料燃烧结束角的要求。活塞发动机部通过活塞面(13)开口于转子汽缸(4)较平直的左侧或右侧，上下对称，高度与转子角(7)间距离相同，宽度与转子(1)宽度相同，活塞(16)中心线始终与转子轴(9)的中心线在同一个平面，且互相垂直；活塞运行距离(15)是在活塞(16)的中心线上，活塞(16)位于上止点时，中心最高处与转子汽缸内壁(14)间的距离；活塞面呈W形，是转子(1)做旋转、圆周运动，与活塞(16)做上下往复运动的同时，转子角(7)始终接触转子汽缸内壁(14)和活塞面(13)，形成密闭的燃烧室时形成的，当活塞(16)位于下止点时，转子角(7)位于活塞面(13)中心最高处；活塞(16)通过连杆(17)与曲轴(18)相连，曲柄半径是活塞运行距离(15)的一半。燃烧室由转子做功面(2)和活塞面(13)及部分汽缸壁(14)、(19)组成，被转子角(7)分隔开，形成三个燃烧室。

图1-2示出了适用于柴油的压燃的复式转子发动机的活塞，其中，喷油器口(21)位于活塞(16)两侧最低处，活塞面(13)有浅槽相通，由于活塞(16)、连杆(17)和曲轴(18)运动范围较小，所以输油管可以从非活塞部的活塞汽缸(19)通过，喷油器口(21)至少两个；在点燃的复式转子发动机中，活塞(16)的喷油器口(21)可以改装火花塞(6)。

图2示出了方形活塞的复式转子发动机，其中活塞(16)高度与转子角(17)间距离相同，宽度与转子(1)宽度相同，齿盘(23)为转子轴齿盘和曲轴齿盘，它们的比例为1∶1，可以为互相转动的大小相同的齿轮，也可以通过正时链连接两个大小相同的链齿盘，转子发动机部的动力通过转子轴(9)，以及活塞发动机部的动力通过曲轴(17)在此处汇合传输给飞轮(22)，直至车轮。

图3-1示出了圆形活塞的复式转子发动机，由于转子(1)的正面为方形，因此圆形活塞(16)只能与转子(1)大部份相吻合，即转子做功面(2)，而转子非做功面(24)与活塞(16)不相吻合，圆形活塞(16)的直径与转子(1)的宽度相同，也可以大于转子(1)的宽度。

图3-2示出了圆形活塞的复式转子发动机的转子(1)的形状，转子非做功面(24)为圆弧形，是单一的转子发动机的转子的形状。

图4示出了第二实施例，即双活塞发动机的复式转子发动机，本实施例较适合方形活塞，本实施例是第一实施例即单活塞发动机的复式转子发动机，在转子发动机部的汽缸(4)，对称性安置了另一个活塞式发动机部，它们大小相同，运动方向相反，当其中一个活塞在上止点时，另一个活塞则位于下止点，两个活塞的中心线在一条线上，与转子轴(9)在一个平面上并互相垂直。

在本实施例中，以转子轴(9)为中心，转子角(7)经过活塞面(13)的最后点为起点，与排气口(12)的夹角约为25度角，排气门(12)后方为租隔板(28)，其伸入到转子汽缸(4)内，宽度与转子(1)宽度相同，运动距离是转子做功面(12)最低处与阻隔板(28)处汽缸内壁(14的距离，通过凸轮轴(27)的圆周运动，经摇臂(26)放大其运动幅度，传输给阻隔板(28)在弹簧(25)的作用下做往复运动，凸轮轴(27)的形状与转子做功面(2)的形状相同，并与转子(1)同步，阻隔板(28)的后方是进气口(5)，阻隔板(28)始终与转子做功面(2)接触，作用是阻隔废气(8)和混合燃料气体或空气(3)，使燃烧室内充满混合燃料气体或空气(3)，其中，两侧的阻隔板(28)、弹簧(25)、摇臂(26)、凸轮轴(27)、进气口(5)和排气口(12)呈中心对称，同物件大小相同。

本实施例的转子(1)宽度需相对增宽、或活塞式发动机部宽度相对减小，使活塞发动机部开口处两侧保留相同距离的转子汽缸壁(4)，转子(1)保留等宽度的非做功面(24)，当对侧活塞发动机做功时，其产生的压力通过转子角(7)应力在转子汽缸壁(4)上，使活塞(16)免受压力，降低能耗，保持稳定性。

本实施例相对于两组单活塞发动机的复式转子发动机，省却了一组转子发动机，整体重量相对减轻，整体机组运行将更加平稳，效能增强。

本实用新型具体运行方式是：每个燃烧室由转子做功面(2)和活塞面(13)及部分汽缸壁(4)和(19)组成，由转子角(7)分隔开，一个燃烧室有二个转子角(7)，先经过进气口(5)的为前角，后经过的为后角，这个燃烧室的前角是上一个燃烧室的后角，而这个燃烧室的后角，是下一个燃烧室的前角。当旋转运动的燃烧室前角经过进气口(5)后，混合燃料气体或空气(3)开始充进燃烧室，燃烧室后角经过时结束，当燃烧室前角到达活塞(16)边缘后，活塞(16)向下止点运动，到达活塞面(13)中点时，活塞(16)到达下止点，开始向上止点运动，当燃烧室前角到达活塞(16)另一侧边缘时，活塞(16)到达上止点，燃烧室被完全压缩，此时燃烧室只有转子做功面(2)及活塞面(13)组成，其空间根据压缩比需求调节，此期间，点火系统根据转子(1)转速正时点火或喷油器正时喷油，在此时被点燃，燃烧的混合气体同时对转子(1)及活塞(16)做功，使转子(1)继续高速旋转运行，动力传输给转子轴(9)做圆周运动并输出，同时也使活塞向下高压运行，动力通过连杆(18)传输给曲轴(17)做圆周运动并输出，两者动力至同比例大小的齿盘(23)汇合，传输给位于转子轴(9)上的飞轮(22)，直至车轮，做功直到燃烧室前角到达排气口(12)时停止，废气(8)排出，燃烧室后角经过排气口(12)时结束，单个燃烧室运行完成。运行中，燃烧室前角和后角始终接触转子气缸内壁(14)或活塞面(13)。

在第一实施例中，转子(1)每旋转一周，单个燃烧室做功一次，三个燃烧室共计三次，活塞(16)运行六个行程；在第二个实施例中，转子(1)每旋转一周，单个燃烧室做功二次，三个燃烧室共计六次，单个活塞往复运行六个行程；在第一、第二实施例中，转子(1)每运行一周，转子轴(9)和曲轴(17)均运行三周。

根据上述运行原理，本实用新型采用的是活塞式发动机点火、压燃的原理，燃料燃烧充分，能对转子及活塞双向做功，因此就相同输出功率，本实用新型第一实施例不但保持单一的转子发动机的大部分优点，也消除了转子发动机除输出轴位置偏高外的大多数缺点；在第二实施例中，由于燃烧室内充满的都是混合燃料或空气，因此能效更优于第一个实施例，单机组功率是第一实施例的两倍以上，由于采用两个双向对称、运动方向相反的活塞式发动机部，消除了单一的转子发动机输出轴位置偏高的缺点，因此，第二实施例不但保持了单一的转子发动机的大部分优点，也完全消除了单一转子发动机的所有缺点。本实用新型也消除了所有单一的活塞式发动机和转子发动机共同的缺点，即燃料的单向做功，实现双向做功，提高了能效，增强了动力。

本实用新型的复式转子发动机可采用压燃，可使用包括柴油在内的多种燃料，可以做为发电机使用。

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中，这里所披露的实施例及数据的变形和改变是可能的，在不脱离本实用新型的精神和本质的情况下，本实用新型可以以其他形式、结构、布置、比例以及用其他元件、材料和部件来实现，可以对这里所披露的实施例进行其他变形和改变。

Claims (3)

1.一种复式转子发动机，它包括：转子、转子轴、活塞、连杆、曲轴和汽缸，其特征是：复式转子发动机由转子发动机部和活塞发动机部组成，转子发动机部布置有三个角紧帖汽缸壁和活塞面的三角形的转子，转子中间布置有转子轴，转子与转子轴通过一定比例的齿轮相连，活塞发动机部内置有活塞、连杆和曲轴，活塞发动机部通过活塞面与转子发动机部相通，活塞面与转子做功面可互相吻合，燃烧室由活塞面和转子做功面以及部分汽缸壁组成。

2.根据权利要求1所述的复式转子发动机，其特征足：转子发动机部的转子做功面呈M形，活塞发动机部的活塞面呈W形，两者可互相吻合；在转子的旋转、圆周运动和活塞的上下往复运动中，转子角始终接触转子汽缸壁和活塞面。

3.根据权利要求1所述的复式转子发动机，其特征是：活塞发动机部的活塞的中心线，始终与转子发动机部的转子轴在一个平面上，且互相垂直。

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