專利名稱：曲線轉(zhuǎn)子發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬一種內(nèi)燃發(fā)動機。
現(xiàn)有的往復(fù)活塞發(fā)動機每個工作循環(huán)由吸氣、壓縮、燃燒-膨脹、排氣四個沖程構(gòu)成，其中燃燒-膨脹為作功沖程，在此沖程中，混合氣燃燒后產(chǎn)生的膨脹壓力作用于活塞頂部推動活塞通過連桿驅(qū)動曲軸作功，當(dāng)混合氣點燃后膨脹壓力最大時刻，活塞正處于上止點附近，此時曲軸的有效力臂近于最小，無法產(chǎn)生較大扭矩，當(dāng)曲軸的有效力臂最大時刻，活塞已下行相當(dāng)?shù)木嚯x，氣缸容積增大很多，使膨脹壓力驟減，同樣得不到較大扭矩，即到達最高回轉(zhuǎn)半徑與產(chǎn)生最大壓力的時間不同步，所以導(dǎo)致熱轉(zhuǎn)換效率低。此外其活塞連桿等主要部件往復(fù)運動的慣性力限制了活塞直徑和曲軸半徑的幾何尺寸，因而單缸功率等指標(biāo)很難進一步提高，又由于慣性力與旋轉(zhuǎn)角速度的平方成正比，轉(zhuǎn)速的提高也受到限制。近20年出現(xiàn)的三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機的缸體由三角轉(zhuǎn)子分割為三個腔，工作時，三個腔分別處于吸氣、壓縮、膨脹燃燒三種狀態(tài)，三個腔之間的壓力差很大，不易密封，而且轉(zhuǎn)子在偏心軸上作復(fù)雜的行星運動，振動嚴(yán)重，噪音大，缸體易出現(xiàn)早期振紋，壽命短，不易制作，成本高，低速性能差，同時它也存在爆發(fā)膨脹壓力與作功有效半徑不能同時達到最大值，影響了熱功轉(zhuǎn)換效率的提高，所以近年來無較大發(fā)展。
本發(fā)明旨在提供一種曲線轉(zhuǎn)子發(fā)動機，這種發(fā)動機結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，爆發(fā)膨脹壓力能始終作用在轉(zhuǎn)子最大半徑處，從而得到較大的輸出扭矩，提高其熱效率，同時具有功率大、體積小、重量輕、噪音小、壽命長的優(yōu)點。
實現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案是本發(fā)動機包括有工作缸體、主軸、點火器、燃燒室以及支撐、緊固、密封部件，其特征在于所述的工作缸體分為同一中心軸線設(shè)置的壓縮缸1和爆發(fā)缸21兩部分，其缸體均為圓筒形，壓縮缸體1內(nèi)設(shè)置有與穿過爆發(fā)缸21的主軸2相對固定的偏心軸9，偏心軸上相對固定有圓柱形壓縮轉(zhuǎn)子8，壓縮轉(zhuǎn)子的直徑小于缸體內(nèi)腔直徑并大于缸體內(nèi)腔半徑，其尺寸應(yīng)保證使壓縮轉(zhuǎn)子周邊與缸體圓筒形內(nèi)壁相切，壓縮缸體內(nèi)壁上開有母線向的閘板槽5，閘板4一側(cè)頂住嵌在閘板槽底的彈簧6上，一側(cè)頂住壓縮轉(zhuǎn)子8的側(cè)壁，從閘板起始，沿壓縮轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向先在壓縮缸體內(nèi)壁上設(shè)置一與化油器接口相通的進氣口中7，相隔一段距離再設(shè)置一單向出氣閥3，所述爆發(fā)缸體21內(nèi)的主軸2上相對固定有與缸體內(nèi)壁滑動配合的圓柱形爆發(fā)轉(zhuǎn)子18，爆發(fā)轉(zhuǎn)子側(cè)壁上縱向母線方向開有凹進的能被缸體內(nèi)壁密封的曲線槽19，曲線槽凹壁為圓滑連接的弧面，凹槽兩側(cè)弧面各自與轉(zhuǎn)子圓柱形側(cè)壁圓滑連接，爆發(fā)缸21內(nèi)側(cè)壁上母線向開有閘板槽24，閘板22一側(cè)頂在嵌入閘板槽底的彈簧23，一側(cè)頂住爆發(fā)轉(zhuǎn)子的外側(cè)壁，按轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向，在閘板槽之后小于曲線槽19寬度的爆發(fā)缸體內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有凹進的燃燒室25，燃燒室內(nèi)設(shè)有與所述點火器相連的火花塞26，在燃燒室之后相隔一段距離的爆發(fā)缸體側(cè)壁上還設(shè)有排氣口29，爆發(fā)轉(zhuǎn)子側(cè)壁上設(shè)有與壓縮缸單向出氣閥相通且旋轉(zhuǎn)過程中能對準(zhǔn)燃燒室的配氣口27，爆發(fā)轉(zhuǎn)子上曲線槽與配氣口及缸體內(nèi)壁上燃燒室與排氣口之間的相對位置根據(jù)工作相位定位。
本發(fā)動機的工作原理是在壓縮缸1內(nèi)，偏心軸上的壓縮轉(zhuǎn)子8與缸體內(nèi)壁之間的空腔被閘板4分隔為2部分，隨著偏心軸9的轉(zhuǎn)動，壓縮轉(zhuǎn)子8沿缸體內(nèi)壁滾動，被閘板分隔開的兩部分空腔體積也隨之不斷變化，燃油氣從化油器接口通過缸體側(cè)壁上的進氣口進入缸體空腔內(nèi)，當(dāng)壓縮轉(zhuǎn)子滾過該進氣口后，即將進氣之后壓縮轉(zhuǎn)子至閘板之間的空腔密封，并隨轉(zhuǎn)子的滾動不斷壓縮該空腔氣體，達到一定壓力后，壓縮燃氣從單向出氣閥3出去進入爆發(fā)缸，在上述一空腔被壓縮情況下，另一空腔則從進氣口7進入燃氣，壓縮轉(zhuǎn)子不斷滾動，即不斷重復(fù)吸氣、壓縮、排氣的過程向爆發(fā)缸提供壓縮燃氣。在爆發(fā)缸21內(nèi)，爆發(fā)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動過程中當(dāng)其側(cè)壁上與壓縮缸體單向出氣閥相通的配氣口27對準(zhǔn)燃燒室25時(圖2a)，高壓混合燃氣進入燃燒室，轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動，配氣口被缸體側(cè)壁封閉后(圖2b)，點火器通過火花塞點火，混合氣開始燃燒，當(dāng)爆發(fā)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到其側(cè)壁上凹進的曲線槽對準(zhǔn)燃燒室時(圖2c)，混合氣進入顯燃期，溫度急驟增高，氣體急驟膨脹，產(chǎn)生爆發(fā)高壓，此壓力作用在曲線槽一側(cè)弧面上，對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一圓周向的推力，而曲線槽另一側(cè)弧面其后部被閘板擋住與高壓氣隔離，由閘板承受爆發(fā)力，故轉(zhuǎn)子將沿一個方向轉(zhuǎn)動，隨著閘板沿曲線槽弧面滑動，充有爆發(fā)燃氣的曲線槽空腔逐漸增大，壓力降低，當(dāng)轉(zhuǎn)到曲線槽對準(zhǔn)排氣口的位置時(圖2d)，曲線槽內(nèi)充氣容積已達最大，壓力最低，廢氣從排氣口排出，完成一個工作循環(huán)。
本發(fā)動機將工作缸分為壓縮缸及爆發(fā)缸兩部分，缸體均為圓筒形，轉(zhuǎn)子為圓柱形，加工容易，主要部件為簡單的旋轉(zhuǎn)運動，振動小，噪音小，壽命長，該機進氣、壓縮與爆發(fā)、排氣分別置于兩部分缸體內(nèi)同步進行，加大了有效作功轉(zhuǎn)角，同時其燃氣爆發(fā)力始終作用轉(zhuǎn)子周邊，可獲得最大旋轉(zhuǎn)力臂，有效地利用了爆發(fā)力，提高了熱效率，整個機器結(jié)構(gòu)簡單，成本低，重量輕，體積小，輸出功率大。同時本機壓縮轉(zhuǎn)子滾動壓縮燃氣的方式也可減少振動和部件磨損，延長使用壽命。


圖1、本發(fā)明壓縮缸實施例橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
a、單閘板壓縮缸1: 壓縮缸 2: 主軸 3: 單向出氣閥4: 閘板 5: 閘板槽 6: 彈簧7: 進氣口 8: 壓縮轉(zhuǎn)子 9: 偏心軸b、對稱雙閘板壓縮缸10、15: 進氣口 11、14: 閘板 12、13: 單向出氣閥圖2、本發(fā)明爆發(fā)缸實施例結(jié)構(gòu)及不同工位示意圖。
16: 閘板 17、25: 燃燒室 18: 爆發(fā)轉(zhuǎn)子
19、28: 曲線槽 20、29: 排氣口 21: 爆發(fā)缸22: 閘板 23: 彈簧 24: 閘板槽26: 火花塞 27、27': 配氣口圖3、本發(fā)明實施例整體結(jié)構(gòu)示意圖。
30: 化油器接口 31: 吸氣通道 32: 進氣口33: 壓縮缸 34: 壓縮轉(zhuǎn)子 35: 前隔板36: 定位環(huán) 37: 壓縮缸 38: 偏心軸39: 后隔板 40: 爆發(fā)缸 41: 排氣管42: 排氣口 43: 曲線槽 44: 后端蓋45: 爆發(fā)轉(zhuǎn)子 46: 主軸 47: 凸緣48: 油封環(huán) 49: 燃燒室 50: 火花塞51: 配氣口 52: 定壓閥 53: 單向出氣閥54: 貯氣腔 55: 單向出氣閥 56: 密封環(huán)57: 偏心軸 58: 起動瓜 59: 皮帶盤60: 配電機構(gòu) 61: 前端蓋圖4、圖3中壓縮缸和爆發(fā)缸橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
65、68壓縮缸閘板槽 66、67壓縮缸閘板69、73爆發(fā)缸閘板槽 70、74爆發(fā)缸閘板71、43曲線槽 72管路75、55壓縮缸單向出氣閥圖5、本發(fā)明實施例爆發(fā)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖。
80、81曲線槽下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明如圖3、圖4所示，本實施例的壓縮缸由2個同軸且氣道并聯(lián)的壓縮缸33、37組成，第一壓縮缸33前部設(shè)有前端蓋61，第一同第二個壓縮缸之間設(shè)有前隔板35，第二個壓縮缸37同爆發(fā)缸40之間設(shè)有后隔板39，爆發(fā)缸40后部設(shè)有后端蓋44，上述幾個部件通過雙頭螺栓串聯(lián)固定為一體，同時相鄰部件之間均采用定位環(huán)36定位聯(lián)接，以保證同心度。
位于兩壓縮缸內(nèi)的同軸偏心軸38、57相對中心軸線相差180°偏心設(shè)置并為一整體部件，與穿過爆發(fā)缸的主軸46用花鍵副間隙配合聯(lián)接，偏心軸、主軸通過前端蓋、后隔板、后端蓋軸承支撐。偏心軸前端伸出前端蓋的主軸部分設(shè)有起動瓜58和皮帶盤59，主軸后部伸出后端蓋的一端裝有凸緣47，用以輸出動力。
前端蓋上設(shè)有化油器接口30，與設(shè)在兩壓縮缸體外層的吸氣通道31相通，兩壓縮缸體上的進氣口32與吸氣通道相通，在兩壓縮缸體外層還設(shè)有密封的貯氣腔54，該貯氣腔與兩壓縮缸體的單向出氣閥53、55相通，同時與設(shè)在后隔板上的定壓閥52相通，定壓閥輸出口設(shè)在后隔板上能對準(zhǔn)爆發(fā)轉(zhuǎn)子上配氣孔51的位置上。
壓縮缸體內(nèi)壁上相隔180°對稱設(shè)置兩閘板11、14，并按轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向分別在兩塊閘板后的缸體內(nèi)壁上對應(yīng)設(shè)置兩組前述的進氣口10同單向出氣閥12以及進氣口15同單向出氣閥13。同時壓縮缸體內(nèi)壁上設(shè)有彈性襯里，以加強密封，降低噪音，而且設(shè)置對稱的閘板可使力偶平衡，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音振動小，還可比單閘板提高壓氣效率60%。
本實施例壓縮缸和爆發(fā)缸內(nèi)的閘板槽65、68和69、73底端均通過管路72(圖4虛線示)同單向出氣閥相通，啟動初靠彈簧頂住閘板，運行中靠壓縮氣使閘板頂住轉(zhuǎn)子，以使閘板適應(yīng)高速跳動的工況，保證隨時貼緊轉(zhuǎn)子，提高密封效果。同時閘板均是用多層單片疊加組合而成，單片層間填充有油膜，這樣閘板在轉(zhuǎn)子曲面上滑動時，多層片可隨曲面的不同曲率自然形成階梯狀，增大了接觸面積，提高了密封性，層間油膜則可形成良好的潤滑及密封條件，而且閘板分層后，每層質(zhì)量小，跳動慣性小，有利于提高轉(zhuǎn)速和壽命。
本實施例爆發(fā)缸內(nèi)爆發(fā)轉(zhuǎn)子45側(cè)壁相隔180°中心軸線對稱地在母線方向設(shè)置兩個曲線槽19、28(參見圖2a)，同時在缸體內(nèi)壁上相隔180°對稱設(shè)置兩個閘板16、22，按轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向，分別在兩塊閘板后的缸體內(nèi)壁上對應(yīng)設(shè)置兩組前述的燃燒室25同排氣口29以及燃燒室17同排氣口20，爆發(fā)轉(zhuǎn)子側(cè)壁上也相隔180°對應(yīng)設(shè)置2個前述的配氣孔27、27′，這樣設(shè)置也能達到力偶平衡、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、振動噪音小的目的，同時加大了爆發(fā)推力。
如圖5所示，上述曲線槽內(nèi)弧面橫截面曲線是由對著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)的兩圓外切部位的一段圓滑弧線

同一段曲率半徑漸增的蝸線

圓滑連接而成，

頭端同蝸線

尾部均同爆發(fā)轉(zhuǎn)子側(cè)壁相切圓滑連接且蝸線尾端曲率半徑與爆發(fā)轉(zhuǎn)子半徑相同。采用蝸線是為了便于加工，這部分也可采用漸開線或擺線。上述曲線是使曲線槽對著旋轉(zhuǎn)方向的一側(cè)較深，另一側(cè)逐漸變淺，這樣可使爆發(fā)初期得到較大的作功面，取得較大的圓周向推力，隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，曲線凹槽內(nèi)充氣容積逐漸增大壓力逐漸減少，由于減緩壓力降的速度，可充分利用爆發(fā)壓力，提高熱效率。
本實施例是在爆發(fā)轉(zhuǎn)子側(cè)壁母線中間一段開曲線槽(見圖5)，兩端未開通的凸起部分可同側(cè)壁一起對凹槽起密封作用。
本發(fā)動機轉(zhuǎn)子內(nèi)均設(shè)有能向轉(zhuǎn)動部位供油的油通道，保證良好的潤滑，后隔板和爆發(fā)缸體，后端蓋均設(shè)有中空的水道，以循環(huán)水散熱，排氣口側(cè)設(shè)有調(diào)溫氣道，以利低溫啟動時迅速升溫。轉(zhuǎn)子端面同相鄰端蓋及隔板之間均設(shè)有密封材料。
本機啟動時可用起動瓜手搖啟動，也可用電機帶動主軸啟動，啟動時，壓縮燃氣進入密封的貯氣腔54，待達到設(shè)定壓力后，即自動打開定壓閥52進入爆發(fā)缸，開始正常運轉(zhuǎn)。
下面是本實施例同往復(fù)式發(fā)動機的幾項指標(biāo)對比往復(fù)式發(fā)動機 曲線轉(zhuǎn)子發(fā)動機轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分) 4000～6000 6000油耗(克/馬力小時) 205～220 180平均有效壓力(公斤力/厘米2) 8～10 16升功率(馬力/升) 40～60 100比重量(公斤/馬力) 1～2 1.權(quán)利要求
1.曲線轉(zhuǎn)子發(fā)動機，包括有工作缸體、主軸、點火器、燃燒室以及支撐、緊固、密封部件，其特征在于所述的工作缸體分為同一中心軸線設(shè)置的壓縮缸1和爆發(fā)缸21兩部分，其缸體均為圓筒形，壓縮缸體1內(nèi)設(shè)置有與穿過爆發(fā)缸21的主軸2相對固定的偏心軸9，偏心軸上相對固定有圓柱形壓縮轉(zhuǎn)子8，壓縮轉(zhuǎn)子的直徑小于缸體內(nèi)腔直徑并大于缸體內(nèi)腔半徑，其尺寸應(yīng)保證使壓縮轉(zhuǎn)子周邊與缸體圓筒形內(nèi)壁相切，壓縮缸體內(nèi)壁上開有母線向的閘板槽5，閘板4一側(cè)頂住嵌在閘板槽底的彈簧6上，一側(cè)頂住壓縮轉(zhuǎn)子8的側(cè)壁，從閘板起始，沿壓縮轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向先在壓縮缸體內(nèi)壁上設(shè)置一與化油器接口相通的進氣口7，相隔一段距離再設(shè)置一單向出氣閥3，所述爆發(fā)缸體21內(nèi)的主軸2上相對固定有與缸體內(nèi)壁滑動配合的圓柱形爆發(fā)轉(zhuǎn)子18，爆發(fā)轉(zhuǎn)子側(cè)壁上縱向母線方向開有凹進的能被缸體內(nèi)壁密封的曲線槽19，曲線槽凹壁為圓滑連接的弧面，凹槽兩側(cè)弧面各自與轉(zhuǎn)子圓柱形側(cè)壁圓滑連接，爆發(fā)缸21內(nèi)側(cè)壁上母線向開有閘板槽24，閘板22一側(cè)頂在嵌入閘板槽底的彈簧23，一側(cè)頂住爆發(fā)轉(zhuǎn)子的外側(cè)壁，按轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向，在閘板槽之后小于曲線槽19寬度的爆發(fā)缸體內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有凹進的燃燒室25，燃燒室內(nèi)設(shè)有與所述點火器相連的火花塞26，在燃燒室之后相隔一段距離的爆發(fā)缸體側(cè)壁上還設(shè)有排氣口29，爆發(fā)轉(zhuǎn)子側(cè)壁上設(shè)有與壓縮缸單向出氣閥相通且旋轉(zhuǎn)過程中能對準(zhǔn)燃燒室的配氣口27，爆發(fā)轉(zhuǎn)子上曲線槽與配氣口及缸體內(nèi)壁上燃燒室與排氣口之間的相對位置根據(jù)工作相位定位。
2.如權(quán)利要求1所述的曲線轉(zhuǎn)子發(fā)動機，其特征在于在所述壓縮缸體內(nèi)壁上相隔180°對稱設(shè)置兩塊所述的閘板11、14，并按轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向，分別在兩塊閘板后的缸體內(nèi)壁上對應(yīng)設(shè)置2組所述的進氣口10同單向出氣閥12以及進氣口15同單向出氣閥13，壓縮缸體內(nèi)壁上設(shè)有彈性襯里。
3.如權(quán)利要求1或2所述的曲線轉(zhuǎn)子發(fā)動機，其特征在于所述的壓縮缸由2個同軸且氣道并聯(lián)的壓縮缸33、37組成，位于兩壓縮缸內(nèi)的偏心軸57、38相對中心軸線相差180°偏心設(shè)置。
4.如權(quán)利要求3所述的曲線轉(zhuǎn)子發(fā)動機，其特征在于所述的爆發(fā)缸內(nèi)爆發(fā)轉(zhuǎn)子側(cè)壁相隔180°中心軸線對稱地設(shè)置兩個所述的曲線槽19、28，在缸體內(nèi)壁上相隔180°設(shè)置兩個所述的閘板16及22，按轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向，分別在兩塊閘板后的缸體內(nèi)壁上對應(yīng)設(shè)置兩組所述的燃燒室25同排氣口29以及燃燒室17同排氣口20，爆發(fā)轉(zhuǎn)子側(cè)壁上相隔180°也對應(yīng)設(shè)置2個所述的配氣孔27、27′。
5.如權(quán)利要求4所述的曲線轉(zhuǎn)子發(fā)動機，其特征在于所述曲線槽內(nèi)弧面橫截面曲線是由對著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)的兩圓外切部位的一段圓滑弧線
同一段曲率半徑漸增的蝸線
圓滑連接而成，
頭端同
尾端均同爆發(fā)轉(zhuǎn)子側(cè)壁相切圓滑連接且蝸線尾端曲率半徑與爆發(fā)轉(zhuǎn)子半徑相同。
6.如權(quán)利要求1或2所述的曲線轉(zhuǎn)子發(fā)動機，其特征在于所述的閘板槽底端同壓縮缸單向出氣閥輸出端相通，所述閘板是用多層單片疊加組合而成，單片層間填充有油膜。
7.如權(quán)利要求3所述的曲線轉(zhuǎn)子發(fā)動機，其特征在于所述的閘板槽底端同壓縮缸單向出氣閥輸出端相通，所述閘板是用多層單片疊加組合而成，單片層間填充有油膜。
8.如權(quán)利要求4所述的曲線轉(zhuǎn)子發(fā)動機，其特征在于所述的閘板槽底端同壓縮缸單向出氣閥輸出端相通，所述閘板是用多層單片疊加組合而成，單片層間填充有油膜。
9.如權(quán)利要求5所述的曲線轉(zhuǎn)子發(fā)動機，其特征在于所述的閘板槽底端同壓縮缸單向出氣閥輸出端相通，所述閘板是用多層單片疊加組合而成，單片層間填充有油膜。
全文摘要
曲線轉(zhuǎn)子發(fā)動機，現(xiàn)有的往復(fù)式發(fā)動機熱效率低，三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機成本高，壽命短，本發(fā)動機工作缸分壓縮缸同爆發(fā)缸兩部分，壓縮缸內(nèi)設(shè)有偏心的壓縮轉(zhuǎn)子，內(nèi)壁上設(shè)有彈性閘板、進氣口、排氣閥，爆發(fā)缸內(nèi)設(shè)有側(cè)壁帶曲線凹槽及配氣孔的爆發(fā)轉(zhuǎn)子，內(nèi)壁上設(shè)有彈性閘板、凹進的燃燒室及排氣口，本發(fā)動機結(jié)構(gòu)簡單，易加工，成本低，壽命長，噪音小，燃氣爆發(fā)力可始終有效地作用于轉(zhuǎn)子周邊，大大提高了熱轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號F02B53/02GK1094477SQ9410285
公開日1994年11月2日 申請日期1994年3月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月25日
發(fā)明者鐘海峰, 張真, 張可植, 鐘樹人 申請人:張真, 鐘海峰