CN206129408U - 一种高膨胀比高扭矩转子发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高膨胀比高扭矩转子发动机，至少由摆线形缸体、三角转子、内膨胀室组成；内膨胀室至少包括内膨胀腔、滑道、滑盖、密封条、径向弹簧及切向复位弹簧；发动机工作时依次进行吸气及压缩冲程,当转子转至最小工作腔时，燃气混合物被点燃，高温高压燃气膨胀做功，推动转子转动；做功冲程完成，排气门打开，进入排气冲程，然后进行第二次吸气、压缩、做功及排气冲程，如此循环往复；在做功冲程阶段,原来紧压在内膨胀腔上的滑盖产生与转子运动方向相反的滑动，使内膨胀腔外露与外膨胀腔连为一体，从而扩大燃气的膨胀空间,使膨胀做功更彻底,同时燃气压力直接作用于内膨胀腔的侧壁，增大了转子的受力面及力臂，提高了扭矩输出。

Description

一种高膨胀比高扭矩转子发动机

技术领域

本实用新型属于发动机技术领域，涉及一种转子发动机，具体涉及一种高膨胀比高扭矩转子发动机。

背景技术

转子发动机（Rotary Engine）是由德国人菲加士·汪克尔（Felix Wankel，1902-1988）所发明，故又称汪克尔发动机(Wankel Engine)，他在总结前人的研究成果的基础上，解决了一些旋转活塞的关键技术问题，研制成功了具有实用性的转子发动机。转子发动机采用三角转子旋转运动来完成吸气、压缩、做功、排气冲程，与传统的往复活塞式发动机的直线运动迥然不同。

转子发动机与传统往复式发动机都依靠空气燃料混合气燃烧产生的膨胀压力以获得转动力,但在往复式发动机中，产生在活塞顶部表面的膨胀压力向下推动活塞，机械力被传给连杆，带动曲轴转动。对于转子发动机，膨胀压力作用在转子的侧面,从而将三角形转子的三个面之一推向偏心轴的中心。这一运动在两个分力的力作用下进行,一个是指向输出轴中心的向心力，另一个是使输出轴转动的切线力。

转子发动机的转子每旋转一圈就点火燃烧膨胀作功三次，而一般的四冲程发动机每旋转两圈才作功一次，故具有很高的功率容积比。另外，由于转子发动机的轴向运转特性，使它不需要精密的曲轴平衡就能达到很高的转速。整个发动机只有两个转动部件，省掉了一般四冲程发动机的进、排气活门、气门弹簧、凸轮轴等二十多个活动部件，发动机结构大大简化，发生故障的可能性也大大减小。除了以上的优点外，转子发动机的优点亦包括体积较小、重量轻、低重心、震动小等。

虽然转子发动机具有传统往复式活塞发动机所不具有的突出优点，但也同样存在着一些突出的缺陷。首先是油耗高，尾气排放超标。这主要是由于转子发动机燃烧室呈不规则的狭长型，火焰传播路径较长，燃烧不完全，导致燃油和机油消耗增加。此外，转子发动机低速下的扭矩小，起步乏力；另外一个严重的缺陷是，转子发动机因为结构的原因，压缩比很难提高，只能用点燃式，不能用压燃式，即不能采用柴油作燃料。虽然日本马自达公司曾经给转子发动机增加了单涡轮增压和双涡轮增压等装置，但只是提高了输出功率，并适度的减少了尾气排放，但仍与往复式发动机有着很大的差距。此外转子发动机还有密封条易磨损，缸体加工困难等问题。

针对以上传统转子发动机的缺陷，本实用新型开发了一种高膨胀比高扭矩的转子发动机。改进了发动机转子结构，增加了一个内膨胀室，使转子的受力面增加，转子的力臂增长；同时提高了发动机的膨胀比，使燃烧充分，从而可提高低速下的扭矩输出并提高发动机的热效率。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高膨胀比高扭矩的转子发动机；通过改造发动机转子结构，增加一个内膨胀室，使转子的受力面增大，转子的力臂增长，从而提高低速下的扭矩；同时使燃烧充分，发动机效率提高。

一种高膨胀比高扭矩转子发动机，至少由摆线形缸体、三角转子、内膨胀室组成；其特征在于：内膨胀室至少包括内膨胀腔、滑道、密封条、滑盖、径向弹簧、复位弹簧及复位弹簧槽；发动机工作时,依次进行吸气冲程及压缩冲程，当三角转子转至最小工作腔处时（对应于活塞往复发动机的上止点），火花塞点火，高温高压燃气膨胀做功，推动三角转子转动；当做功冲程完成，排气门打开，进入排气冲程，然后进行第二次吸气、压缩、做功及排气冲程，如此循环往复；在做功冲程阶段,滑盖所受的离心力克服复位弹簧产生的回复力及滑动时的摩擦力，使原来紧压在内膨胀腔上的滑盖产生与转子运动方向相反的滑动，使内膨胀腔外露与外膨胀腔连为一体，从而扩大燃气的膨胀空间,使燃气的燃烧更充分,膨胀做功更彻底, 同时燃气压力直接作用于内膨胀腔的侧壁，增大了转子切线方向的受力面,增长了力臂，使发动机输出高扭矩。

所述的内膨胀室位于在三角转子凸面的前端。

所述的内膨胀腔位于三角转子凸面下面,内膨胀腔为带有内弧面的凹槽。

所述的滑道有两条,左右对称分布于内膨胀腔的槽口上。

所述的滑盖在滑道外的部分为凸面弧板，凸面弧板的曲率与三角转子凸面的曲率相同。

所述的滑盖在滑道内的部分装有密封条。

进一步地，所述的滑盖上装有带柔性垫片的挡块。

进一步地，所述的挡块在滑盖滑动到内膨胀腔的最远端时，挡块与内膨胀腔的内壁接触。

进一步地，所述的滑盖在发动机未启动时，滑盖的凸面与转子的其余凸面吻合在一起。

进一步地，所述的滑盖在点火前,滑盖紧压在内膨胀腔上且完全封闭内膨胀腔。

本实用新型有益效果在于：1，通过在转子上增设内膨胀室，显著提高膨胀比；2，燃气膨胀更彻底，燃烧更充分，大大降低油耗，减少废气排放，降低排气温度；3，增大了转子的受力面，增长了转子的力臂，显著提高发动机低速下的扭矩，使汽车或其它动力机械的起步迅捷有力；4，转子切线方向受力增加，可进一步提高转子的转速。5，有用功率显著增加，使转子发动机的功重比进一步提高；大大拓展转子发动机的应用范围，如汽车、无人机及轻型飞机领域。

附图说明

图1是高膨胀比高扭矩转子发动机的内部结构示意图。

图2是高膨胀比高扭矩转子发动机的转子结构示意图。

图3是图2中A-A剖面图。

图4是图3中B-B剖面图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细描述。

如图1-4所示，一种高膨胀比高扭矩转子发动机，至少由摆线形缸体1、三角转子2、内膨胀室3组成；内膨胀室3至少包括内膨胀腔31、滑道32、密封条33、滑盖34、径向弹簧35、复位弹簧36及复位弹簧槽37；内膨胀室3处于三角转子2的凸面的前端；膨胀腔31位于三角转子2的凸面下面，内膨胀腔31为带弧面的凹槽；两条滑道32左右对称，分布于内膨胀腔31的槽口上，滑道32的滑动面上装有密封条33；滑盖34由滑道32内的部分及滑道32外的部分构成，滑道32外的部分为凸面弧板，弧板的曲率与三角转子2的凸面的曲率相同；径向弹簧35装在滑道32的顶面，其作用是使滑盖34紧贴在滑动面上，密封条33保证在吸气冲程及压缩冲程阶段，空气不会进入内膨胀腔31；复位弹簧36装在弹簧槽37内，并与滑盖34相连，滑盖34上安装带柔性垫片的挡块341，当滑盖34滑动到内膨胀腔31的最远端时，挡块341与内膨胀腔31的内壁接触而使滑盖34停止滑动；转子发动机其它部件的连接及安装方式按照传统汪克尔发动机进行。

本实用新型实施例所描述的高膨胀比高扭矩转子发动机与现有汪克尔发动机的驱动原理相同，即发动机工作时,依次进行吸气冲程及压缩冲程，当三角转子2转至最小工作腔处时（对应于活塞往复发动机的上止点），火花塞点火，高温高压燃气膨胀做功，推动三角转子2转动；当做功冲程完成，排气门打开，进入排气冲程，然后进行第二次吸气、压缩、做功及排气冲程，如此循环往复；本实用新型的高膨胀比高扭矩转子发动机的特点在于：转子发动机未启动时，滑盖34的凸面与三角转子2的其余凸面吻合在一起；在压缩冲程阶段，火花塞点火前,滑盖34紧压在内膨胀腔31上且完全封闭内膨胀腔31；在做功冲程阶段,滑盖34所受的离心力克服复位弹簧36产生的回复力及滑动时的摩擦力，使原来紧压在内膨胀腔31上的滑盖34产生与三角转子2运动方向相反的滑动，使内膨胀腔31外露与外膨胀腔连为一体，从而扩大燃气的膨胀空间,使燃气的燃烧更充分,膨胀做功更彻底, 同时燃气压力直接作用于内膨胀腔31的侧壁，增大了三角转子2切线方向的受力面,增长了力臂，使发动机输出高扭矩。

以上实施例只是优选的实施方式之一，是为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，不可理解为对本实用新型权利保护范围的限定，相反，对于本领域的普通科研人员而言，凡利用本实用新型进行的任何非实质性的改动或调整，均应落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高膨胀比高扭矩转子发动机，至少由摆线形缸体、三角转子、内膨胀室组成；其特征在于：内膨胀室至少包括内膨胀腔、滑道、滑盖、密封条、径向弹簧及切向复位弹簧；所述的内膨胀室处于三角转子凸面的前端,所述的前端是相对转子的运动方向而言的，在运动方向上靠前的部分为前端，靠后的部分为后端；所述的内膨胀腔是带内弧面的凹槽，位于三角转子凸面下面；所述的滑道有两条,左右对称分布于内膨胀腔的槽口上；所述的滑盖在滑道外的部分为凸面弧板，弧板的曲率与转子凸面的曲率相同；发动机工作时,依次进行吸气冲程及压缩冲程，当三角转子转至最小工作腔处，即对应于活塞往复发动机的上止点时，火花塞点火，高温高压燃气膨胀做功，推动三角转子转动；当做功冲程完成，排气门打开，进入排气冲程，然后进行第二次吸气、压缩、做功及排气冲程，如此循环往复；在做功冲程阶段,滑盖所受的离心力克服切向弹簧产生的回复力及滑动时的摩擦力，使原来紧压在内膨胀腔上的滑盖产生与转子运动方向相反的滑动，使内膨胀腔外露与外膨胀腔连为一体，从而扩大燃气的膨胀空间,使燃气的燃烧更充分,膨胀做功更彻底, 同时燃气压力直接作用于内膨胀腔的侧壁，增大了转子切线方向的受力面,增长了力臂，使发动机输出高扭矩。

2.按照权利要求1所述的一种高膨胀比高扭矩转子发动机，其特征在于：所述的滑盖在滑道内的部分装有密封条。

3.按照权利要求1所述的一种高膨胀比高扭矩转子发动机，其特征在于：所述的滑盖上装有带柔性垫片的挡块。

4.按照权利要求3所述的一种高膨胀比高扭矩转子发动机，其特征在于：所述的挡块在滑盖滑动到内膨胀腔的最远端时，挡块与内膨胀腔的内壁接触。

5.按照权利要求1所述的一种高膨胀比高扭矩转子发动机，其特征在于：所述的滑盖在发动机未启动时，滑盖的凸面与转子的其余凸面吻合在一起。

6.按照权利要求1所述的一种高膨胀比高扭矩转子发动机，其特征在于：所述的滑盖在发动机点火前,滑盖紧压在内膨胀腔上且完全封闭内膨胀腔。