[發明專利]轉子發動機

無效

• 申請號: 200810044513.7
• 申請日: 2008-04-02
• 公開（公告）號: CN101265839A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 劉若丹
• 申請（專利權）人: 劉若丹
• 主分類號: F02B53/02
• 分類號: F02B53/02;F02B55/16;F02B55/02;F02B53/14;F02B55/10
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司
• 代理人: 舒啟龍

技術領域

本發明涉及內燃發動機，特別是旋轉活塞式發動機即轉子發動機制造領域。

背景技術

傳統往復活塞式發動機已有100多年的發展歷史，發展到現在廣泛使用的活塞式凸輪配氣發動機，不論是從發動機的氣密性、潤滑性、散熱性，還是在這三性基礎上的可靠性、耐久性都已經相當完善成熟。但是在全球溫室效應危機和能源緊張的今天，作為使用量非常巨大的汽車發動機和其它形式使用的內燃機，是造成這些危機的重要原因之一，因此，增效與節能減排已經對內燃式發動機提出了更高要求，這些要求對活塞式凸輪配氣發動機有如下幾方面問題需要得到解決：

1、氣門開度問題：氣門開度及其相關的氣門正時和氣門行程的問題。

氣門開度是指排氣門或進氣門的最大開啟量，現有的傳統活塞式凸輪配氣發動機的氣門開度不會超過氣缸直徑的50％，這就限制了進、排氣量不能滿足發動機在各種轉速工況下的需要，因此，不論是從節約能源，減少廢氣排放，還是功率的充分發揮，現有的傳統活塞式發動機都必須盡可能解決氣門正時和氣門行程的問題，事實上現在還沒哪一款發動機能完全同時解決好這兩方面的問題，即便是有些很先進的發動機采用動態偏轉凸輪轉角來滿足不同轉速時的氣門正時，由于凸輪偏轉只可能是單向的，單向就意為著，氣門提前開啟，當然也提前關閉，反之亦然。因此，先進的發動機同時采用了分段式(分不同轉速階段切換長短凸輪)改變氣門行程，使氣門開啟持續時間延長，這必然有三個問題：(1)、分段就不可能是連續的，但轉速變化是連續的；(2)、凸輪的凸臂越長，氣門的相對開度越大，氣門行程就越長，但是凸臂越長，凸輪的圓半徑也越大，因此，有效工作點凸輪頭的線速度也越快，所以，切換后的長程凸輪改變氣門開啟持續時間是有限的；(3)、改變氣門正時和氣門行程，必然產生排氣和進氣疊加，雖然產生疊加較不產生疊加時排氣回程阻力大和進氣不足相比，產生排氣和進氣疊加還是相對有利，但決對不利的是排氣時間提前，就是做功行程提前結束，更嚴重的是燃燒提前終止，因為人們總是希望，做功行程更長；燃燒時間越長燃燒越充分，排放更潔凈；排氣回程通暢無阻力；進氣行程充足。產生這些問題的原因都是因為氣門開度有限，并且，當發動機轉速越高留給排氣和進氣的時間就越短，氣開度問題就越明顯。

2、沖程力消耗的問題：

現有的傳統活塞式凸輪配氣發動機至少有如下二方面大量消耗沖程力，但又是用于維持發動機再運轉必須消耗的動力，實質是部分能源消耗在非有效功率上。

(1)、配氣機構所消耗的動力：驅動整套凸輪機構包括凸輪是非圓形體運轉(阻力)，凸臂使氣門開啟的扭力要克服氣門所對應的眾多氣門回位彈簧力外，還包括液壓方式或其它方式驅動的氣門正時機構和氣門行程機構消耗的動力。此外，凸輪與頂桿或搖臂之間為點接觸或線接觸，凸輪機構存在零部件易磨損的問題。

(2)、氣門向氣缸內打開方式所耗用的沖程力：當爆破行程結束時，氣缸內壓力達到最大值，即氣缸內單位面積壓強達到極大值，此時欲向氣缸內推開排氣氣門，必須耗用與排氣氣門在氣缸內的單位面積壓強相等的沖程力，所以，(對包括多氣門形式氣缸)排氣氣門在氣缸內的面積總和越大，所被消耗發動機功率就越多。但是排氣氣門在氣缸內的面積總和越大，對充分排氣減少回程阻力越有利，這就是功率與能源消耗的矛盾。

(3)、壓縮比的問題：

氣門向氣缸內打開方式，必然占用一定空間，限制了壓縮比的極值，沒有發揮出還應有的燃值效率(正文中詳述)；通常加大壓縮比有兩種方式，一是增加氣缸工作容積；二是增加更多的燃油混合氣量(如渦輪增壓：是以廢氣沖力作渦輪動力，通過渦輪旋轉在進氣行程時強制向氣缸內壓入更多的空氣和燃油混合氣量)，但這兩種方式都會消耗更多的燃油；

(4)、制造成本高、制造工藝復雜性問題：

制造現有的傳統活塞式發動機，必須配套制造精密配氣機構，并且耗用大量的優質鋼材和財力；

(5)、現有的傳統活塞式發動機的優點：

作為廣泛使用的活塞式凸輪配氣發動機，由于在其方式上解決了氣密性、潤滑性、散熱性對發動機的基本三性要求，在此基礎上的可靠性、耐久性不容置疑。因此，在這種背景技術下，要提出更高性能的發動機，必須在結構上完全解決氣密性、潤滑性、散熱性對發動機的基本三性要求。

中國專利文件公開的“一種轉子發動機”(CN1828028A)以及其它轉子發動機如CN1478991A，CN1490495A等。上述轉子發動機在結構上各有不同，從總體上看，它們在發動機的潤滑性、氣密性以及散熱性等適用性方面尚缺乏完善的配套設計。

發明內容