CN204591470U - 一种转子叶片式活塞内燃发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转子叶片式活塞内燃发动机，旨在提供一种转速高且工作效率高的转子叶片式活塞内燃发动机。它包括机壳，至少一个安装于机壳腔体内的定子环，对称固定安装于机壳腔体内且位于定子环两侧、与定子环构成圆柱形气缸室的气缸墙板，安装于机壳上与气缸室构成偏心结构的主轴，固定安装于主轴上且位于气缸室内的转子机构，安装于机壳上且位于主轴偏心最远点的进排气机构，安装于主轴上的链轮，安装于机壳上且位于主轴偏心最近点用于气缸室内混合气点火的火花塞，设置于机壳上位于进排气机构和火花塞之间用于向气缸室内喷油的喷油器，以及设置于油底壳内的向气缸室供应润滑油的机油泵总成。本实用新型具有结构简单、功率大等优点。

Description

一种转子叶片式活塞内燃发动机

技术领域

本实用新型涉及内燃机技术领域，尤其是涉及一种转子叶片式活塞内燃发动机。

背景技术

蒸气汽车出现后，人们至今没有停止对汽车引擎动力性能构造的继续探索研究。由于往复活塞式内燃机、燃气轮机、涡轮喷气发动机等都存在着不同的缺点，如往复活塞式发动机转速较低、工作效率低，而燃气轮机及涡轮喷气发动机存在体积大、制造工艺复杂、燃油消耗高、使用寿命短等问题。

针对往复活塞式发动机来说，在长期的生产制造实践中，人们对往复式活塞发动机进行了无数次的改进，使其结构趋于完善，但它的一些缺陷还是难以克服消除，由于存在着气门顶杆、气门摇臂、偏心轴这些往复运动配气机件，传动结构较为复杂，在发动机转速过高时会出现气门反弹现象，造成气门关闭不严的后果。

由于活塞往复惯性力、曲轴连杆离心力会随着发动机转速的升高而增大，导致发动机出现抖动现象，在发动机运转时，活塞走过四个冲程，其中只有一个冲程产生做功，其它三个冲程不但不做功，反而要消耗一部分机械能。同时曲柄较长的发动机每完成一个工作循环的时间会相对较长，导致曲轴转速较慢，所以往复式活塞发动机的转速及工作效率是比较低的。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种结构简单紧凑、转速高且工作效率高的转子叶片式活塞内燃发动机。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种转子叶片式活塞内燃发动机，其包括：

具有圆柱形腔体的机壳；所述机壳包括缸体，位于缸体两侧的缸盖，位于缸体下端的缸体支座，设置于缸体支座下部的油底壳；

至少一个安装于机壳腔体内的定子环；

对称固定安装于机壳腔体内且位于定子环两侧、与定子环构成圆柱形气缸室的气缸墙板；

安装于机壳上与气缸室构成偏心结构的主轴；

固定安装于主轴上且位于气缸室内的转子机构；所述转子机构包括外壁上均布设置四个径向凹槽且凹槽之间设置容积燃烧室的圆盘形转子，设置于转子凹槽内宽度与转子相同且可沿凹槽伸缩的转子叶片，以及设置于凹槽底部支撑转子叶片的压缩弹簧；所述转子的两侧与气缸室内壁气密封配合，所述转子叶片的两侧及顶部与气缸室内壁气密封配合，使气缸室内形成四个独立的腔室；

安装于机壳上且位于主轴偏心最远点的进排气机构；所述进排气机构包括移动设置于机壳上且伸入气缸室内与转子表面接触的隔气板、设置于机壳上分别位于隔气板两侧与气缸室相通的进气口和排气口，与隔气板位于机壳外一端铰接的连杆，以及转动设置且与连杆另一端铰接构成曲柄滑块机构的往复轮；所述隔气板的两侧与气缸室气密封配合，其端部与转子外壁气密封配合，使进气口和排气口隔开；

安装于主轴上的链轮；所述链轮与往复轮通过链条驱动连接，且链轮与往复轮的传动比为1：4；当往复轮驱动隔气板向机壳外侧缩回至最大行程位置时，其中一片转子叶片正好通过该位置；

安装于机壳上且位于主轴偏心最近点用于气缸室内混合气点火的火花塞；

设置于机壳上位于进排气机构和火花塞之间用于向气缸室内喷油的喷油器；以及

设置于油底壳内的向气缸室供应润滑油的机油泵总成。

优选的是，所述缸体内设置有水套。

优选的是，所述主轴位于机壳外的一端安装有马达齿飞轮和离合器总成。

优选的是，所述主轴上与马达齿飞轮的相对端安装有减震皮带轮。

优选的是，所述转子上均布设置有多个减重孔。

优选的是，所述主轴通过轴承安装于机壳上，并通过轴承端盖固定。

优选的是，所述缸盖采用水冷式缸盖。

优选的是，所述定子环为两个且并列设置于机壳腔体内。

优选的是，所述转子叶片及转子上均设置有机油润滑通道。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

（1）本转子叶片式活塞内燃发动机的结构及动力装置采用了创新研发的运行规律和新的做功方式。发动机做功功能动态的最大特点是：由转子外壁的四个容积燃烧室（凹坑）和四片转子叶片伸出的面积来抵抗燃料爆发膨胀的热能做功，其力臂长，热能做功转矩大，施加在转子主轴上的热能量就可充分利用。拟定一台转子式活塞内燃发动机的转子直径为30厘米时，而它的力臂半径长就是15厘米，加上伸出的转子叶片部分就在20厘米左右，转矩=力×力臂，20厘米的力臂相当于一台中型往复式发动机的曲轴力臂。

（2）本实用新型具有如下特征：无曲轴、无气门和配气机件。转子是在固定的气缸室内作行星圆周连续运转做功，可连续不断地构成发动机的肺部器官。每转动90°作一次功，这样的转子发动机的一个气缸就相当于往复式活塞发动机的三个气缸。增加了做功次数和旋转惯性力、离心力的应用，能量得到了充分利用。其可设置一个气缸室（定子环）和多个气缸室（定子环），可选做汽油发动机、液化石油混合气、氢氧混合动力和油电动力发动机，具有结构简单、保养维修方便、体积小、重量轻、使用寿命长、造价低、结构紧凑、功率大、运转柔和平稳、性能较好等特点，是可以替代现有往复式发动机的新一代首选新型发动机。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1中A-A剖视图。

图3为图1中转子机构的立体放大图。

图中：1-转子；2-定子环；3-转子叶片；4-压缩弹簧；5-主轴；6-进气口；7-排气口；8-隔气板；9-链条；10-连杆；11-往复轮；12-喷油器；13-火花塞；14-容积燃烧室；15-减重孔；16-缸体；17-水套；18-链轮；19-气缸墙板；20-减震皮带轮；21-马达齿飞轮；22-离合器总成；23-机油泵总成；24-轴承端盖；25-缸体支座；26-油底壳；27-轴承；28-缸盖。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1-3所示的转子叶片式活塞内燃发动机，其包括：

具有圆柱形腔体的机壳；所述机壳包括缸体16，位于缸体16两侧的缸盖28，位于缸体16下端的缸体支座25，设置于缸体支座25下部的油底壳26；

两个安装于机壳腔体内的定子环2，且定子环2并列设置于机壳腔体内构成双缸发动机；

对称固定安装于机壳腔体内且位于定子环2两侧、与定子环2构成圆柱形气缸室的气缸墙板19；

安装于机壳上与气缸室构成偏心结构的主轴5；

固定安装于主轴5上且位于气缸室内的转子机构；所述转子机构包括外壁上均布设置四个径向凹槽且凹槽之间设置容积燃烧室14的圆盘形转子1，设置于转子1凹槽内宽度与转子1相同且可沿凹槽伸缩的转子叶片3，以及设置于凹槽底部支撑转子叶片3的压缩弹簧4；所述转子1的两侧与气缸室内壁气密封配合，所述转子叶片3的两侧及顶部与气缸室内壁气密封配合，使气缸室内形成四个独立的腔室；由于主轴5与气缸室的中心偏离，故转子1也与气缸室构成偏心结构，使四个腔室的容积大小不一致，实现容积的变化；

安装于机壳上且位于主轴5偏心最远点的进排气机构；所述进排气机构包括移动设置于机壳上且伸入气缸室内与转子1表面接触的隔气板8、设置于机壳上分别位于隔气板8两侧与气缸室相通的进气口6和排气口7，与隔气板8位于机壳外一端铰接的连杆10，以及转动设置且与连杆10另一端铰接构成曲柄滑块机构的往复轮11；所述隔气板8的两侧与气缸室气密封配合，其端部与转子1外壁气密封配合，使进气口6和排气口7隔开；

安装于主轴5上的链轮18；所述链轮18与往复轮11通过链条9驱动连接，且链轮18与往复轮11的传动比为1：4；当往复轮11驱动隔气板8向机壳外侧缩回至最大行程位置时，其中一片转子叶片3正好通过该位置，主轴5每旋转一圈，往复轮11转四圈，实现转子叶片3的正常转动通过；

安装于机壳上且位于主轴5偏心最近点用于气缸室内混合气点火的火花塞13；

设置于机壳上位于进排气机构和火花塞13之间用于向气缸室内喷油的喷油器12；以及

设置于油底壳26内的向气缸室供应润滑油的机油泵总成23。

当转子1转动时，转子1的离心力和转子叶片3底部的机油压力、压缩弹簧4的张力使得转子叶片3紧密地抵在定子环内壁上以保证密封。机油泵总成23将油底壳26内的机油通过滤网油管泵向轴承和主轴5的油道进入到转子1的四个槽内、转子叶片3等部位，用来润滑转子叶片3、压缩弹簧4及气缸墙板19等部件。

其中，所述缸体16内设置有水套17，水套17在整个缸体16上是相互惯通的，包裹着定子环2及气缸墙板19，通过水泵实现水循环冷却，控制整个转子发动机的温度。所述主轴5位于机壳外的一端安装有马达齿飞轮21和离合器总成23，离合器总成23的作用是将发动机的动力分离和结合传递给机械设备。所述主轴5上与马达齿飞轮21的相对端安装有减震皮带轮20，减震皮带轮20主要作用是带动发电机机械增压器和冷却水泵、制冷空压缩箱等。所述转子1上均布设置有多个减重孔15，用来减轻转子1重量和散热。所述主轴5通过轴承27安装于机壳上，并通过轴承端盖24固定。所述缸盖28优选采用水冷式缸盖。所述转子叶片3及转子1上均设置有机油润滑通道（图中未示出），四片转子叶片3具有良好的耐磨性能，因为转子叶片3始终是向定子环2内壁伸出的，转子叶片3的两个侧面和顶部设有机油润滑通道，即使被磨损掉1毫米，它同样能紧抵在气缸室内壁上，确保其长期使用仍具有可靠的密封性。

本实施例的转子叶片式活塞发动机的形状构造特征属卧轴型发动机，机壳可用全铝合金制成，呈圆柱形，轴向前后缸盖28呈胎胞形，两缸盖28中部的轴承27用来支承整个发动机的主轴5、转子1等。两缸盖28通过螺栓与缸体16连接可拆卸，整个机壳由下部的缸体支座25支承连接安装。机壳内的定子环2和转子1采用高速钢制成。

本实用新型转子叶片式活塞发动机的工作原理是：随着起动机马达的工作，发动机便开始运转，转子1在气缸室内转动时，主轴5上的转子叶片3在离心力和压缩弹簧4力的作用下，其端部与气缸室内壁紧密贴合形成了四个独立工作的腔室，由于定子环2同转子1保持一定的水平偏心距离，四个腔室的容积随着转子1转动就发生周期性的变化。当转子1转动360°时，四个腔室分别完成“进气—压缩—做功—排气”的工作循环。

第一个行程是吸气，当转子叶片3扫过进气口6时，气缸室里气体的体积增大，压强减小（低于大气压力），于是来自空气过滤器及增压器的气体从进气口6被吸入气缸室内，紧随其后的第二片转子叶片3扫过进气口6时就形成了第一个封闭的腔室，完成了进气的第一个行程。

第二个行程是压缩：当转子1再继续转动一定角度时，喷油器12开始按比例喷进雾状燃油，形成了燃料混合气体。随着转子1与定子环2之间的偏心距离越来越小，容积燃烧室14里的气体被压缩产生了高达300℃左右的温度，压缩比约在1/5~1/8之间。

第三个行程是做功：在压缩行程末，无触点电子点火向火花塞13发出火花，燃料混合压缩气体迅速燃烧膨胀，温度高达1500~1800℃左右，压强增加到了3×10⁶~4.5×10⁶帕。于是高压燃气膨胀作用在转子叶片3伸出的部分和转子1顶部的容积燃烧室14产生了推力和转矩，推动转子1继续作圆周运动，转子1通过主轴5带动马达齿飞轮21转动。

第四个行程是排气：当做功行程的转子叶片3走过排气口7时，隔气板8迅速伸出隔开进气口6与排气口7之间的气流，压力燃气就迅速从排气口7排出，而紧随其后的转子叶片3又将残余气体扫进排气口7内，隔气板8又迅速缩回让转子叶片3通过，隔气板8是往复与转子1同步运行的，排气进气基本上是同时进行的，当转子1再继续转动一定角度时，又开始了新的工作行程。转子1每旋转90°就有一个行程在工作，转360°就等于作了四次功。

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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种转子叶片式活塞内燃发动机，其特征在于包括：

具有圆柱形腔体的机壳；所述机壳包括缸体，位于缸体两侧的缸盖，位于缸体下端的缸体支座，设置于缸体支座下部的油底壳；

至少一个安装于机壳腔体内的定子环；

对称固定安装于机壳腔体内且位于定子环两侧、与定子环构成圆柱形气缸室的气缸墙板；

安装于机壳上与气缸室构成偏心结构的主轴；

固定安装于主轴上且位于气缸室内的转子机构；所述转子机构包括外壁上均布设置四个径向凹槽且凹槽之间设置容积燃烧室的圆盘形转子，设置于转子凹槽内宽度与转子相同且可沿凹槽伸缩的转子叶片，以及设置于凹槽底部支撑转子叶片的压缩弹簧；所述转子的两侧与气缸室内壁气密封配合，所述转子叶片的两侧及顶部与气缸室内壁气密封配合，使气缸室内形成四个独立的腔室；

安装于机壳上且位于主轴偏心最远点的进排气机构；所述进排气机构包括移动设置于机壳上且伸入气缸室内与转子表面接触的隔气板、设置于机壳上分别位于隔气板两侧与气缸室相通的进气口和排气口，与隔气板位于机壳外一端铰接的连杆，以及转动设置且与连杆另一端铰接构成曲柄滑块机构的往复轮；所述隔气板的两侧与气缸室气密封配合，其端部与转子外壁气密封配合，使进气口和排气口隔开；

安装于主轴上的链轮；所述链轮与往复轮通过链条驱动连接，且链轮与往复轮的传动比为1：4；当往复轮驱动隔气板向机壳外侧缩回至最大行程位置时，其中一片转子叶片正好通过该位置；

安装于机壳上且位于主轴偏心最近点用于气缸室内混合气点火的火花塞； 

设置于机壳上位于进排气机构和火花塞之间用于向气缸室内喷油的喷油器；以及

设置于油底壳内的向气缸室供应润滑油的机油泵总成。

2.根据权利要求1所述转子叶片式活塞内燃发动机，其特征在于：所述缸体内设置有水套。

3.根据权利要求1或2所述转子叶片式活塞内燃发动机，其特征在于：所述主轴位于机壳外的一端安装有马达齿飞轮和离合器总成。

4.根据权利要求3所述转子叶片式活塞内燃发动机，其特征在于：所述主轴上与马达齿飞轮的相对端安装有减震皮带轮。

5.根据权利要求3所述转子叶片式活塞内燃发动机，其特征在于：所述转子上均布设置有多个减重孔。

6.根据权利要求3所述转子叶片式活塞内燃发动机，其特征在于：所述主轴通过轴承安装于机壳上，并通过轴承端盖固定。

7.根据权利要求3所述转子叶片式活塞内燃发动机，其特征在于：所述缸盖采用水冷式缸盖。

8.根据权利要求3所述转子叶片式活塞内燃发动机，其特征在于：所述定子环为两个且并列设置于机壳腔体内。

9.根据权利要求3所述转子叶片式活塞内燃发动机，其特征在于：所述转子叶片及转子上均设置有机油润滑通道。