專利名稱：雙葉片式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是雙葉片轉(zhuǎn)子式發(fā)動(dòng)機(jī)，其主要應(yīng)用在在汽車領(lǐng) 域的動(dòng)力裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車最為關(guān)鍵的部分，是決定汽車性能的最重要的因素，猶如人的心臟。 大部分人都知道我們常用的是活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，又分為兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)和四沖程發(fā)動(dòng)機(jī) (以下以四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)為例)，另外有一種知名度很高的發(fā)動(dòng)機(jī)，就是轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)(Wankel Engine、Rotary Engine)又稱為米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)(Miller Cycle Engine)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)由 德國人菲加士 汪克爾(Felix ffankel, 1902-1988)發(fā)明，在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上， 解決了一些關(guān)鍵技術(shù)問題，研制成功第一臺(tái)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。最初轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)采用三角形轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來控制氣體的壓縮和排 放，與傳統(tǒng)的 活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的直線運(yùn)動(dòng)迥然不同。一般往復(fù)運(yùn)動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)，工作時(shí)活塞在氣缸里做 往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，為了把活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，必須使用曲柄連桿機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng) 機(jī)則不同，它直接將可燃?xì)獾娜紵蛎浟D(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)扭矩。與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng) 機(jī)取消了無用的直線運(yùn)動(dòng)，因而同樣功率的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸較小，重量較輕，而且振動(dòng)和噪 聲較低，具有較大優(yōu)勢(shì)。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是三角轉(zhuǎn)子的中心繞輸出軸中心公轉(zhuǎn)的同 時(shí)，三角轉(zhuǎn)子本身又繞其中心自轉(zhuǎn)。在三角轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，以三角轉(zhuǎn)子中心為中心的內(nèi)齒圈與 以輸出軸中心為中心的齒輪嚙合，輸出動(dòng)力。上述運(yùn)動(dòng)關(guān)系使得三角轉(zhuǎn)子頂點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡(即汽缸壁的形狀)似“8”字形。三 角轉(zhuǎn)子把汽缸分成三個(gè)獨(dú)立空間，三個(gè)空間各自先后完成進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣，三角轉(zhuǎn) 子自轉(zhuǎn)一周，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火做功三次，然而與三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)相比本發(fā)明的雙葉片式轉(zhuǎn)子發(fā) 動(dòng)機(jī)體積小、重量輕，很好的降低了車輛重心且結(jié)構(gòu)簡單，采用零件數(shù)目減少，其在結(jié)構(gòu)上 比三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)更為緊湊。能夠輸出均勻的扭矩，由于雙葉片轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)有多個(gè)工 作腔處于工作狀態(tài)，所以受力均勻，在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，運(yùn)行更加穩(wěn)定，腔體的密 封具有柔性特點(diǎn)，故零件使用壽命長，氣室屬于完全隔離，密封性好，這樣就能夠解決三角 形轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)磨損后造成的漏氣問題，更不會(huì)出現(xiàn)油耗增大和過多污染。在結(jié)構(gòu)上不會(huì)出 現(xiàn)三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)采用偏心軸，導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)大，噪聲大等問題。
發(fā)明內(nèi)容基于第一臺(tái)三角形轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，針對(duì)其存在的缺點(diǎn)，制作出一種具備活塞往復(fù)式 發(fā)動(dòng)機(jī)和三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)兩者優(yōu)點(diǎn)的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)——雙葉片式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。上述發(fā)動(dòng)機(jī)特點(diǎn)為橢圓定子內(nèi)腔，圓形轉(zhuǎn)子，可伸縮葉片，該發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)進(jìn) 行進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣，四個(gè)動(dòng)作。上述工作過程包括成組葉片的自密閉，橢圓內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子和成組葉片的配合密閉， 形成一個(gè)封閉的奇形腔，在此封閉的腔上下各加蓋兩端蓋，實(shí)現(xiàn)密閉的腔體。[0008]上述密封腔體工作時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)子上成組葉片會(huì)隨著橢圓曲率的變化在導(dǎo)軌槽內(nèi)自動(dòng)滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)密閉腔體的體積壓縮。上述發(fā)動(dòng)機(jī)在工作中將出現(xiàn)高熱和高磨損，在本發(fā)動(dòng)機(jī)的上下端蓋和轉(zhuǎn)子及中心 軸設(shè)置有冷卻系統(tǒng)且在轉(zhuǎn)子上設(shè)有通風(fēng)口和散熱槽。上述發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)葉片應(yīng)保證與定子內(nèi)腔的緊密接觸，在葉片的底部裝有一組 條V形彈片且在導(dǎo)軌槽與葉片間設(shè)有滲油隙。上述發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片在工作時(shí)會(huì)與上下端蓋和橢圓定子發(fā)生摩擦，為保證各部件的 使用壽命，在發(fā)動(dòng)機(jī)上下端蓋裝有石墨且葉片為高耐磨材料。上述葉片在運(yùn)動(dòng)時(shí)將與導(dǎo)軌槽側(cè)壁發(fā)生摩擦故在導(dǎo)軌槽側(cè)壁鑲嵌黃銅金屬條，保 證葉片和轉(zhuǎn)子的使用壽命。

圖1發(fā)動(dòng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖1:帶輪2:水冷口3:發(fā)動(dòng)機(jī)下端蓋4:冷卻循環(huán)管道 5:發(fā)動(dòng)機(jī)定子6:發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子腔7:發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子8:點(diǎn)火腔9:發(fā)動(dòng)機(jī)上蓋10:火花塞11 冷卻交換通道12:軸承蓋13:凸緣14:中心軸15:軸承16:水冷口17 軸承18:進(jìn)出氣口19:化油器接口20 軸承21 軸承蓋22:鎖緊螺母圖2發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖23:鎖緊孔24:葉片25 彈片夾子26:密閉槽27 通風(fēng)槽28:通風(fēng)口29:V形彈片30:固定螺栓孔31 石墨塊32 中心軸孔圖3發(fā)動(dòng)機(jī)葉片導(dǎo)軌槽結(jié)構(gòu)圖25:彈片夾子 29:V形彈片 33 黃銅金屬片圖4發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理圖a)發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣沖程b)發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮沖程c)發(fā)動(dòng)機(jī)做功沖程d)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣沖程
具體實(shí)施方式
參見圖1圖2和圖4本發(fā)明包括發(fā)動(dòng)機(jī)殼體，殼體包括定子5和發(fā)動(dòng)機(jī)上端蓋9 發(fā)動(dòng)機(jī)下端蓋3組成，在發(fā)動(dòng)機(jī)上端蓋上裝有火花塞10和軸承15且由軸承蓋12將軸承15 封裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上端蓋9上，在發(fā)動(dòng)機(jī)下端蓋上裝有化油器接口 19軸承17和軸承20，其中軸 承20由軸承蓋將其封裝在發(fā)動(dòng)機(jī)下端蓋上。上述發(fā)動(dòng)的上下端蓋上裝有冷卻裝置，在發(fā)動(dòng)機(jī)上端蓋9和發(fā)動(dòng)機(jī)下端蓋3上分 別設(shè)有冷卻裝置的進(jìn)出口 2和16，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)冷卻水將從下端蓋3的冷卻水進(jìn)口進(jìn)入并沿系統(tǒng)管路流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)定子5和發(fā)動(dòng)機(jī)上端蓋9最后由發(fā)動(dòng)機(jī)上端蓋9上的水冷口 16回 到冷卻水箱內(nèi)。上述殼體內(nèi)裝有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子7和中心軸14在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子7上有六組導(dǎo)軌槽，導(dǎo)軌 槽內(nèi)裝有十二個(gè)葉片24，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)中心軸14帶動(dòng)轉(zhuǎn)子7在定子內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，中心軸由軸承 15、17、20 支撐。上述轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子7上裝有的葉片24在離心力、液體壓力和V形彈片29的 作用下壓緊在定子7的橢圓內(nèi)壁上，隨著橢圓曲率的變化轉(zhuǎn)子7的葉片24會(huì)沿導(dǎo)軌槽自由滑動(dòng)。上述動(dòng)作的完成將實(shí)現(xiàn)由橢圓內(nèi)壁、圓形轉(zhuǎn)子、成組葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)上下蓋的密封腔 體的形成。上述密封腔體實(shí)現(xiàn)后發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)定子帶動(dòng)葉片做周向轉(zhuǎn)動(dòng)，由于 發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)腔 為橢圓，所以當(dāng)轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，(以圖示葉片1處為起始位置)在0° -90°空間增大、 90° -180°空間減小、180° -270°空間增大、270° -360°空間減小，空間差值的形成實(shí) 現(xiàn)了下圖所示的工作過程進(jìn)氣沖程圖4_a黑色部分為含有油氣混合可燃物的氣室，1葉片與混合氣體隨轉(zhuǎn) 子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)葉片1轉(zhuǎn)過進(jìn)氣口時(shí)葉片1與葉片2之間容積逐漸增大，油液可燃?xì)怏w進(jìn) 入密閉空間，進(jìn)氣完成。壓縮沖程圖4_b黑色部分為一氣室內(nèi)含油氣混合可燃物，當(dāng)上一動(dòng)作的葉片1順 時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)葉片1和葉片2由于氣室空間的減小而逐漸壓縮室內(nèi)混合氣體，即壓縮完 成。做功沖程當(dāng)氣體被壓縮到適當(dāng)值，恰好混合氣體到達(dá)火花塞打火處，同時(shí)火花塞 進(jìn)行打火，氣體被點(diǎn)燃，圖4-c黑色部分為含有燃燒氣體的氣室，燃燒氣體會(huì)推動(dòng)葉片2，加 速轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于氣室的空間增大，燃燒氣體也會(huì)隨之成為無能量廢氣，做功完成。排氣沖程圖4_d黑色部分為一氣室內(nèi)含燃燒后的廢氣，上一動(dòng)作后由于飛輪慣 性轉(zhuǎn)子會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)葉片前進(jìn)，排除氣室內(nèi)的廢氣，排氣完成。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一周火花塞點(diǎn)火六次，每個(gè)密封腔完成一次工作循環(huán)。上述原理僅以兩組葉片為例解釋，實(shí)際中每組葉片均在工作。工作性能比較(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù))項(xiàng)目活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī) 雙葉片式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/ 分)‘ 4000-5500^ 6500油耗(克/馬力·小時(shí))200-250彡180有效壓力(牛頓/厘米2)彡10 18升功率(馬力/升)彡60^ 90機(jī)械噪聲(分貝)彡10-20彡8注同排量四沖程活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)與雙葉片式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。
權(quán)利要求雙葉片式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，包括具有橢圓形內(nèi)腔的定子和位于定子內(nèi)腔中的圓形轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子圓周均勻分布六組葉片導(dǎo)軌槽，導(dǎo)軌槽對(duì)稱軸與轉(zhuǎn)子中心線存在偏距，在轉(zhuǎn)子兩端面分別有導(dǎo)油槽、密封槽、散熱孔、軸孔且轉(zhuǎn)子內(nèi)設(shè)有水冷循環(huán)腔孔，在葉片導(dǎo)軌槽的兩側(cè)壁裝有黃銅金屬條，在導(dǎo)軌槽的底部裝有V形彈片，導(dǎo)軌槽內(nèi)裝入可沿轉(zhuǎn)子徑向自由滑動(dòng)的十二個(gè)葉片，其特征在于定子內(nèi)腔為橢圓輪廓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子圓周上分布的葉片導(dǎo)軌槽對(duì)稱軸線 與轉(zhuǎn)子中心軸線間的偏距為10 15mm使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)軌槽內(nèi)的葉片在特殊位置與發(fā)動(dòng)機(jī) 中心軸線存在一定角度關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子內(nèi)設(shè)有空腔，其通過轉(zhuǎn)子中心軸孔內(nèi) 壁上的特定孔連接至發(fā)動(dòng)機(jī)的水冷循環(huán)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子兩端面有通風(fēng)槽，在轉(zhuǎn)子軸孔外周均布 通風(fēng)孔，加快轉(zhuǎn)子散熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子的導(dǎo)軌槽側(cè)壁上裝有兩條黃銅金屬 條，減小葉片的磨損，提高葉片的使用壽命，位于導(dǎo)軌槽底部裝有V形彈片，提供葉片與定 子內(nèi)腔緊密接觸的部分徑向力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子葉片采用成組安裝，每組兩個(gè)葉片， 兩個(gè)葉片同時(shí)與定子內(nèi)壁緊密接觸，在兩葉片與定子內(nèi)腔間形成密閉氣室，保證了發(fā)動(dòng)機(jī) 壓縮氣體時(shí)的壓力和氣室間的氣密性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于定子腔體采用橢圓形，橢圓內(nèi)腔的長短半 軸的差值不應(yīng)過大，保證速度突變數(shù)值在允許范圍，在定子上設(shè)有水冷循環(huán)孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在發(fā)動(dòng)機(jī)的上下端蓋設(shè)有與轉(zhuǎn)子配對(duì)的 通風(fēng)孔，在上下端蓋的內(nèi)端面裝有石墨，提高轉(zhuǎn)子和端蓋的壽命，減小兩者的摩擦。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)的上蓋和下蓋上設(shè)有可與發(fā)動(dòng)機(jī) 定子上的水冷孔接通的配對(duì)孔，連接外部冷卻系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于火花塞安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的上端蓋，位于橢圓 XY平面投影輪廓中心軸Y的正方向。
專利摘要針對(duì)活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，速度難提高等缺點(diǎn)，制作一種可以消除該類發(fā)動(dòng)機(jī)缺陷的新型轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，并且可以有效解決現(xiàn)有三角形轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)存在的振動(dòng)大噪聲大，零件磨損快，難維修，污染大等缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)利用橢圓內(nèi)腔，成組葉片和圓形轉(zhuǎn)子三者構(gòu)成密封的氣室，使轉(zhuǎn)子帶動(dòng)葉片在橢圓內(nèi)腔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，利用橢圓長短軸產(chǎn)生的空間差，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)四個(gè)沖程的工作周期，制作出雙葉片式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，利用石墨和專用冷卻系統(tǒng)進(jìn)行潤滑和冷卻，解決高溫摩擦影響零件壽命的問題，不使用齒輪和偏心軸結(jié)構(gòu)，減小噪音和振動(dòng)，結(jié)構(gòu)更為簡單可靠。
文檔編號(hào)F02B55/08GK201560841SQ20092009829
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者李 杰, 馬蘇常 申請(qǐng)人:天津工程師范學(xué)院