CN203756326U - 一种转轴式转子发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转轴式转子发动机，包括转轴式转子机构、压缩叶轮机构以及气门机构，所述转轴式转子发动机共有进气压缩冲程和做功排气冲程两个冲程，且两个冲程分别在发动机中两个独立的腔中同步完成，具有很高的机械效率，发动机运行时，新鲜空气从发动机进气口进入发动机，先由压缩叶轮机构对其压缩做功，完成进气压缩冲程，再由气门机构导入发动机缸体内与燃油混合燃烧，推动转轴式转子机构旋转做功，燃烧后的废气通过气缸体排气道排出，本实用新型所述转轴式转子发动机相对体积小，结构简单，运转平稳可靠，节能环保，安装方便，使用范围广，制造成本和使用维护成本低，有很高的经济价值和实用价值。

Description

一种转轴式转子发动机

技术领域

本实用新型属于一种动力机械装置，特别涉及一种转轴式转子发动机。

背景技术

早在1957年，汪克尔菲加士博士研制出了世界上第一款转子发动机。转子发动机具有转速高，效率高，体积小，结构紧凑等优点；1991年，法国勒芒24小时耐力赛中，装配汪克尔转子发动机的马自达赛车驰骋于赛道，向人们展示了这一发动机的优良性能，由于转子发动机将空燃混合气燃烧产生的膨胀压力直接转化为三角形转子和偏心轴的转动力，因此减少了往复式发动机中很多必不可少的部分。因此转子发动机组成所需要的部件大幅度减少。

但汪克尔转子发动机输出扭矩低，三角形的转子在气缸中运动磨损很大，转子与气缸体的密封不好容易窜气，因此压缩比不高。不能采用压燃式，因而不能使用柴油燃料；该发动机燃烧室的结构形状不利于燃料的充分燃烧，造成排放的废气中有较多有害物质，还易造成三元催化器中毒失效，对环境影响很大。而针对以上出现的不可避免的问题，本实用新型在保留了汪克尔转子发动机优点的基础上，解决了转子与气缸体的密封不严，易磨损，扭矩低问题，燃烧不充分导致的环保问题，使转子发动机在市场上应用更广泛。

在目前的文献论述中，都没有提出一个很好的解决方案，也没有检索到对解决三角形转子发动机扭矩低和磨损高问题的有关研究，市场应用也不广泛，不具有普遍适应性，目前仅有马自达旗下的几款跑车在使用该发动机。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够使进气压缩冲程和做功排气冲程分别通过不同机构同步进行，而且运转平稳，高效节能的转子发动机。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种转轴式转子发动机，包括转轴式转子机构、压缩叶轮机构以及气门机构，其特征在于：所述转轴式转子机构包括设置在气缸总成内的转子以及转轴，所述转子套接在转轴上，所述压缩叶轮机构包括叶轮壳体总成以及设置在叶轮壳体总成内的压缩叶轮，所述叶轮壳体总成内部形成压缩腔，所述转轴一端依次穿过气缸总成以及叶轮壳体总成后与压缩叶轮连接，所述气门机构包括气门体、气门轴以及气门弹簧，所述气门体通过气门轴铰接在气缸总成上，所述转子为直径逐渐变大的变径结构，在所述转子直径最大处与直径最小处形成台阶结构，所述气门体下部在气门弹簧的作用下紧压在转子表面，所述压缩腔通过进气管经气门机构与气缸总成内部连通，所述气门体通过转子的转动控制气门的开闭，所述气门体、气缸总成以及转子共同形成容积可变的燃烧室，在所述转子台阶结构转到气缸总成内相应位置时，所述气门体上设置的气门位置传感器发出喷油及点火正时信号。

本实用新型所述的转轴式转子发动机，其所述气缸总成包括气缸体以及前、后侧气缸盖，所述前、后侧气缸盖通过连接件与气缸体固定连接，所述转轴式转子机构设置于气缸体以及前、后侧气缸盖形成的密闭空间内，在所述气缸体上、气门体后方设置有与燃烧室连通的气缸体排气道，所述转子通过滑动轴承装配在前、后侧气缸盖上，所述气缸体内壁与转子表面贴合。

本实用新型所述的转轴式转子发动机，其在所述气缸体上部相应的螺纹孔内螺纹连接有喷油器和火花塞，所述喷油器和火花塞呈60°夹角安装，所述气门位置传感器设置在气门体背面，所述喷油器和火花塞根据气门位置传感器提供的正时信号完成喷油和点火。

本实用新型所述的转轴式转子发动机，其所述叶轮壳体总成包括叶轮外壳和叶轮底壳，所述叶轮外壳套在压缩叶轮外部与叶轮底壳固定连接共同形成相对密闭的压缩腔，所述叶轮底壳与前侧气缸盖连接，所述叶轮外壳内表面光滑且与压缩叶轮叶片表面紧密贴合，所述压缩叶轮背面紧密贴合在叶轮底壳表面，所述压缩腔通过进气接头与进气管一端连通，所述进气管另一端经气门体与气缸体连通。

本实用新型所述的转轴式转子发动机，其所述转子沿轴线上开有带键槽的内孔使之能套在转轴上并与转轴保持同轴转动，所述转子沿键槽内孔边缘加工有倒角的斜面，所述斜面与滑动轴承形成配合。

本实用新型所述的转轴式转子发动机，其所述转轴的一端依次穿过前侧气缸盖和叶轮底壳后与压缩叶轮连接为一体，所述转轴的另一端穿过后侧气缸盖形成动力输出端。

本实用新型所述的转轴式转子发动机，其所述转子与压缩叶轮之间设置有变速机构。

本实用新型提出了一种全新的内燃机模式，由于传统内燃机的很多必要的部件在本实用新型中不再需要，因此极大的简化了内燃机的结构，有利于发动机的小型化和轻量化，发动机进气压缩冲程和做功排气冲程分开完成，极大的提高了发动机的机械效率，使其具有二冲程发动机的高输出，却比传统二冲程发动机更节能环保；本实用新型所述的转轴式转子发动机与现有的各类型发动机相比有明显优势，与传统活塞往复式发动机相比热效率及机械效率更高，而体积和重量却更小更轻，结构也更加简单，又比三角形叶片式转子发动机耐磨损，制造及使用维护成本更低，具有很好的经济性和实用价值。

附图说明

图1是本实用新型的横切剖视图。

图2是本实用新型的纵切剖视图。

图3是本实用新型中转子的结构示意图。

图中标记：1为转子，2为转轴，3为压缩叶轮，4为压缩腔，5为气门体，6为气门轴，7为气门弹簧，8为进气管，9为燃烧室，10为气门位置传感器，11为气缸体，12为前侧气缸盖，13为后侧气缸盖，14为气缸体排气道，15为滑动轴承，16为喷油器，17为火花塞，18为叶轮外壳，19为叶轮底壳，20为进气接头。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1、2和3所示，一种转轴式转子发动机，包括转轴式转子机构、压缩叶轮机构以及气门机构。所述转轴式转子发动机包括进气压缩冲程和做功排气冲程两个冲程，进气压缩冲程和做功排气冲程分别由压缩叶轮机构和转轴式转子机构完成，压缩叶轮机构和气门机构也可以做出相应调整以适应多气缸的要求。

其中，所述转轴式转子机构包括设置在气缸总成内的转子1以及转轴2，所述转子1沿轴线上开有带键槽的内孔使之能套在转轴2上并与转轴2保持同轴转动，所述转子与转轴采用浮动连接，所述气缸总成包括气缸体11以及前、后侧气缸盖12、13，所述前、后侧气缸盖通过连接件与气缸体11固定连接，所述气门机构安装在气缸体11中，所述转轴式转子机构设置于气缸体11以及前、后侧气缸盖形成的密闭空间内，在所述气缸体与前、后侧气缸盖内部有循环的冷却水道，所述转子沿键槽内孔边缘加工有倒角的斜面，所述斜面与滑动轴承15形成配合，所述转子1通过滑动轴承15装配在前、后侧气缸盖上，使之能在气缸体中精确转动，所述转轴装配在前、后侧气缸盖中，使之在转子的带动下与其同步转动，所述气缸体11内壁与转子1表面贴合，两者接触面大，同时转子与转轴同轴转动，运转平稳，有利于实现高速旋转。

所述压缩叶轮机构包括叶轮壳体总成以及设置在叶轮壳体总成内的压缩叶轮3，所述压缩叶轮可以采用多组叶片设计，所述叶轮壳体总成包括叶轮外壳18和叶轮底壳19，所述叶轮外壳18套在压缩叶轮3外部并通过螺纹与叶轮底壳19连接共同形成一个有两个开口的相对密闭的压缩腔4，所述压缩腔引导气体高速通过压缩叶轮机构，所述叶轮底壳19通过螺纹与前侧气缸盖12固定连接，所述叶轮外壳18内表面光滑且与压缩叶轮3叶片表面紧密贴合，以达到良好的气密性，所述压缩叶轮3背面紧密贴合在叶轮底壳19表面并能保持相对转动以起到密封作用，所述压缩腔4的通过进气接头20与进气管8一端连通，所述进气管8另一端与气缸体11连通，所述进气管通过螺纹紧固在气缸体上，其中，所述转轴2的一端依次穿过前侧气缸盖12和叶轮底壳19后通过连接件与压缩叶轮3连接为一体，所述转轴2的另一端穿过后侧气缸盖13形成动力输出端，作为整个发动机的动力输出，转轴2与压缩叶轮连接端随着转子的转动带动压缩叶轮转动以完成发动机压缩冲程，所述转轴与压缩叶轮之间设置有变速机构，以改变压缩叶轮和转子之间的传动比，使其不仅限于1:1的传动，从而加快压缩叶轮的转速，使发动机在低转速时有更好的动力输出，所述压缩叶轮机构与转轴式转子机构相对位置可以根据需要调整。发动机运行时，所述压缩叶轮在转轴的带动下在叶轮外壳与叶轮底壳形成的压缩腔中高速转动，从而对吸入压缩腔的新鲜空气做功，新鲜空气由叶轮外壳上的发动机进气口进入发动机，由压缩叶轮对其压缩做功，形成高温高压的高能空气，高能空气通过压缩腔、进气接头、进气管及气门机构导入气缸体内。

所述气门机构包括气门体5、气门轴6以及气门弹簧7，所述气门体5通过气门轴6铰接在气缸体11上，所述气门体表面与气缸体、两侧气缸盖、转子保持接触并形成良好的贴合和润滑，所述气门体可以绕气门轴在气缸体中灵活摆动以完成气门的开闭，所述气门体与气缸体保持紧密贴合以防止窜气，所述转子1为直径逐渐变大的变径结构，在所述转子1直径最大处与直径最小处形成台阶结构，所述气门体5下部在气门弹簧7的作用下紧压在转子1表面，以保证良好的密封以及气门体能够随着转子的转动精准的处于合适的开启角度，所述压缩腔4通过进气管8经气门机构与气缸总成内部连通，导入经压缩叶轮机构压缩后的高能空气，所述气门体5、气缸总成以及转子1共同形成容积可变的燃烧室9，在所述气缸体11上、气门体5后方设置有与燃烧室9连通的气缸体排气道14，用于排出燃烧后的废气，所述气缸体排气道的具体位置对整个发动机性能有重要影响；在所述气缸体11上部相应的螺纹孔内螺纹连接有喷油器16和火花塞17，所述喷油器16和火花塞17呈60°夹角安装，所述气门位置传感器10设置在气门体5背面，所述喷油器16和火花塞17根据气门位置传感器10提供的正时信号完成喷油和点火。发动机运行时，所述转子贴在气缸体内壁高速转动，气门体随着转子的转动逐渐向上开启，将经过压缩叶轮机构的高能空气导入燃烧室并形成涡流，喷油器精准的喷出燃油，使之与高能空气充分混合形成高能可燃混合气体，当所述气门体下部位于转子的台阶结构位置时，气门体在气门弹簧的作用下迅速向下运动，关闭燃烧室与压缩腔之间的进气口，同时火花塞发出电火花引燃燃烧室中的高能可燃混合气体，可燃混合气体迅速燃烧膨胀，推动转子旋转做功，转子带动转轴高速旋转，驱动压缩叶轮继续对吸入发动机的新鲜空气压缩做功并输出动力，当转子的台阶结构部分转至气缸体排气道时，燃烧后的废气通过气缸体排气道导入三元催化器并排出废气，完成一个工作循环。

本实用新型的工作原理包括进气压缩冲程和做功排气冲程，其进气压缩冲程与做功排气冲程分别位于发动机不同位置由不同装置同时完成。随着发动机运转，新鲜空气经过发动机进气口进入发动机压缩叶轮机构，所述压缩叶轮在转轴带动下飞速转动，对压缩腔内的新鲜空气做功，形成高温高压的高能空气，完成进气压缩冲程，所述高能空气经压缩叶轮机构中进气接头、进气管后进入气门机构，所述气门机构中气门体随着转子转动逐渐打开气缸体的进气口，导入由压缩叶轮压缩后的高能空气进入燃烧室并形成涡流，同时气门位置传感器发出正时信号，通过ECM控制喷油器精确喷出燃油使之与压缩后高能空气充分混合，形成高能可燃气体，当转子的台阶结构处转到气门体末端时，气门体在气门弹簧的作用下迅速向下运动关闭进气口，气门位置传感器发出点火正时信号，通过ECM控制火花塞发出电火花并点燃可燃混合气体，可燃混合气体迅速燃烧膨胀推动转子旋转做功，转子带动转轴高速旋转，输出动力并驱动压缩叶轮继续对吸入发动机的新鲜空气压缩做功，当转子上的台阶结构转至气缸体排气道时，燃烧后的废气通过气缸体排气道导入三元催化器并排出废气，完成做功排气冲程，一个工作循环完成。同时在发动机运行过程中，随着转子转动，气门体逐渐向上开启燃烧室与压缩腔之间的进气口，导入高能压缩空气，为发动机下一个工作循环做准备。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种转轴式转子发动机，包括转轴式转子机构、压缩叶轮机构以及气门机构，其特征在于：所述转轴式转子机构包括设置在气缸总成内的转子（1）以及转轴（2），所述转子（1）套接在转轴（2）上，所述压缩叶轮机构包括叶轮壳体总成以及设置在叶轮壳体总成内的压缩叶轮（3），所述叶轮壳体总成内部形成压缩腔（4），所述转轴（2）一端依次穿过气缸总成以及叶轮壳体总成后与压缩叶轮（3）连接，所述气门机构包括气门体（5）、气门轴（6）以及气门弹簧（7），所述气门体（5）通过气门轴（6）铰接在气缸总成上，所述转子（1）为直径逐渐变大的变径结构，在所述转子（1）直径最大处与直径最小处形成台阶结构，所述气门体（5）下部在气门弹簧（7）的作用下紧压在转子（1）表面，所述压缩腔（4）通过进气管（8）经气门机构与气缸总成内部连通，所述气门体（5）通过转子（1）的转动控制气门的开闭，所述气门体（5）、气缸总成以及转子（1）共同形成容积可变的燃烧室（9），在所述转子（1）台阶结构转到气缸总成内相应位置时，所述气门体（5）上设置的气门位置传感器（10）发出喷油及点火正时信号。

2.根据权利要求1所述的转轴式转子发动机，其特征在于：所述气缸总成包括气缸体（11）以及前、后侧气缸盖（12、13），所述前、后侧气缸盖（12、13）通过连接件与气缸体（11）固定连接，所述转轴式转子机构设置于气缸体（11）以及前、后侧气缸盖（12、13）形成的密闭空间内，在所述气缸体（11）上、气门体（5）后方设置有与燃烧室（9）连通的气缸体排气道（14），所述转子（1）通过滑动轴承（15）装配在前、后侧气缸盖（12、13）上，所述气缸体（11）内壁与转子（1）表面贴合。

3.根据权利要求2所述的转轴式转子发动机，其特征在于：在所述气缸体（11）上部相应的螺纹孔内螺纹连接有喷油器（16）和火花塞（17），所述喷油器（16）和火花塞（17）呈60°夹角安装，所述气门位置传感器（10）设置在气门体（5）背面，所述喷油器（16）和火花塞（17）根据气门位置传感器（10）提供的正时信号完成喷油和点火。

4.根据权利要求3所述的转轴式转子发动机，其特征在于：所述叶轮壳体总成包括叶轮外壳（18）和叶轮底壳（19），所述叶轮外壳（18）套在压缩叶轮（3）外部与叶轮底壳（19）固定连接共同形成相对密闭的压缩腔（4），所述叶轮底壳（19）与前侧气缸盖（12）连接，所述叶轮外壳（18）内表面光滑且与压缩叶轮（3）叶片表面紧密贴合，所述压缩叶轮（3）背面紧密贴合在叶轮底壳（19）表面，所述压缩腔（4）通过进气接头（20）与进气管（8）一端连通，所述进气管（8）另一端与气缸体（11）连通。

5.根据权利要求4所述的转轴式转子发动机，其特征在于：所述转子（1）沿轴线上开有带键槽的内孔使之能套在转轴（2）上并与转轴（2）保持同轴转动，所述转子沿键槽内孔边缘加工有倒角的斜面，所述斜面与滑动轴承（15）形成配合。

6.根据权利要求5所述的转轴式转子发动机，其特征在于：所述转轴（2）的一端依次穿过前侧气缸盖（12）和叶轮底壳（19）后与压缩叶轮（3）连接为一体，所述转轴（2）的另一端穿过后侧气缸盖（13）形成动力输出端。

7.根据权利要求6所述的转轴式转子发动机，其特征在于：所述转子（1）与压缩叶轮（3）之间设置有变速机构。