[發明專利]一種簧片式柔性轉子發動機

無效

• 申請號: 200910235655.6
• 申請日: 2009-10-10
• 公開（公告）號: CN101672217A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 左正興;王東杰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F02B53/02
• 分類號: F02B53/02;F02B55/02;F02B55/14;F02B53/12;F02B55/16
• 代理公司: 北京理工大學專利中心
• 代理人: 張利萍

技術領域

本發明屬于動力機械領域，涉及一種轉子發動機，特別涉及一種簧片式柔性轉子發動機。

背景技術

現有內燃機分為往復式內燃機、燃氣輪機以及轉子發動機三種。往復式內燃機是借助活塞與曲柄連桿機構將燃油燃燒的熱能轉化為機械能，其缺點是結構復雜、體積大、熱效率低，不能直接實現動力輸出，而要靠曲柄連桿機構來轉換，活塞組因往復運動而引起的往復慣性力和慣性力矩不能得到完全的平衡，隨著發動機轉速的提高這個缺點越來越明顯。燃氣輪機是靠燃氣沖擊葉輪實現能量轉換，直接實現動力輸出，但其消耗的能量多，結構較復雜，多用于大型運輸工具上。

轉子發動機中較成熟的汪克爾轉子發動機，其氣缸為內旋線非圓柱曲面，轉子依內齒輪做復雜的行星運動，其本身結構復雜，制造困難，密封問題難以解決，另外，三角轉子的偏心不平衡旋轉會使發動機產生很大的振動。除了三角轉子發動機外，人們還發展出旋片等結構的轉子發動機，比如，中國專利號CN2355105Y提出的“旋片式轉子發動機，該轉子發動機通過在轉子內設置4個旋片，依靠設在旋片底部的彈簧將旋片壓在氣缸內壁上。這種轉子發動機結構復雜，對密封及潤滑要求較高，在微型化的過程中，其加工將存在很大的問題。

發明內容

本發明針對現有往復式內燃機、燃氣輪機和汪克爾轉子發動機的不足，提出一種簧片式柔性轉子發動機。本發明通過簧片轉子代替傳統的三角轉子，由定心轉子代替了以往的偏心轉子，實現了轉子的定心轉動。具有結構簡單，制造方便，易于小型化和微型化，運轉平穩，潤滑機構簡單，輸出功率大的特點。

本發明的簧片式柔性轉子發動機，包括氣缸、前端蓋、后端蓋、簧片轉子、燃料供給系、功率輸出軸等。發動機缸體橫截面為近似橢圓形，在缸體上分別設有進氣通道、排氣通道以及點火機構。與缸體同質心擺放一個簧片轉子，它是橫截面由一對或者一對以上的圓弧圍成的柱體，其中相對的圓弧半徑相同，在半徑相同的圓弧的兩端分別安裝兩個簧片。簧片的一端與轉子圓弧通過一列螺釘連接，并用密封膠密封，另一端依靠簧片彈性與氣缸內壁擠壓連接。簧片與氣缸內壁接觸端具有圓形弧角，可以減小對缸壁的刮擦并減小轉子轉動的阻力。根據簧片數量不同，可以在氣缸內設置一對或一對以上的密閉空間，也就是燃燒室。轉子橫截面的圓弧個數與燃燒室的個數相同，例如：2個圓弧產生2個燃燒室，4個圓弧產生4個燃燒室。燃燒室個數越多，點火的時間間隔越小，輸出功率越大。分別安裝在半徑相同的圓弧兩端的兩個簧片對稱擺放，分前簧片和后簧片，前、后簧片均是根據轉子順時針方向轉動時，對于燃燒室而言，首先通過進氣通道的簧片為前簧片，后面的為后簧片。轉子中心設有與功率輸出軸相配合的軸孔。發動機前后端蓋中心處設有軸承安裝孔，功率輸出軸通過轉子中心的軸孔與前后端蓋通過軸承相連接。發動機點火機構設置在進氣行程與做功行程之間燃燒室容積達到最小時，此燃燒室所對應的氣缸壁上。氣缸進氣通道一般應靠近密閉空間達到最大時后簧片位置，以使得進氣行程中更多的混合氣進入燃燒室，從而提高氣缸的進氣效率。排氣通道設置在做功行程燃燒室容積達到最大時前簧片位置，這是因為轉子繼續轉動，前簧片及后簧片與燃燒室內氣體接觸的做功面積發生變化，燃燒產生的爆發壓力開始對轉子做負功，而在此設置排氣通道，可以使得燃燒室與大氣相通，極大減小這種轉子阻力。

將轉子裝入氣缸內，簧片由于預壓力與缸體內壁相接觸，形成燃燒室。轉子在轉動過程中，簧片在轉子及自身彈性作用下依氣缸型線運動，由于缸體徑向尺寸的不同，進入壓縮行程以后，轉子與缸體之間的距離縮短，簧片產生彈性變形，在保證燃燒室密封的同時，與轉子及氣缸共同作用，使得燃燒室容積減小，壓縮燃燒室內可燃氣體，由此滿足發動機運行所需要的容積變化要求。