[發(fā)明專利]一種新型旋轉(zhuǎn)燃燒室式發(fā)動機

無效

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• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN101865023A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊福源;張靜一
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: F02B53/02
• 分類號: F02B53/02;F02B55/14;F02B55/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)動機相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型旋轉(zhuǎn)燃燒室式發(fā)動機。

背景技術(shù)

內(nèi)燃機是燃料直接在原動機內(nèi)部進行燃燒并借助于工質(zhì)狀態(tài)實現(xiàn)做功的機器。它是目前世界上熱效率較高，應(yīng)用最廣泛的一種熱力機械。

目前國內(nèi)外廣泛使用的是往復(fù)活塞式內(nèi)燃機。活塞在氣缸中做往復(fù)直線運動，通過曲柄連桿機構(gòu)的作用將活塞的直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。往復(fù)式活塞發(fā)動機的主要缺陷是：每個活塞在曲柄旋轉(zhuǎn)720度時才做一次功，為了使發(fā)動機扭矩輸出較為均勻，不得不采用多個氣缸間隔做功的方式，因此往復(fù)式發(fā)動機需要一套氣門控制機構(gòu)以控制各缸進排氣，這使得發(fā)動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、機械效率低、進排氣效率低。另外，往復(fù)式活塞發(fā)動機由于受尺寸空間的限制，最大缸數(shù)一般都不超過12(車用)，其中最常見的是4缸、6缸和8缸。在這些常見缸數(shù)下，若其中一缸失火，則會對發(fā)動機整體的動力輸出產(chǎn)生較大影響，使發(fā)動機工作不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)燃燒室式發(fā)動機，在保證發(fā)動機工作性能和效率的同時，使動力輸出更平穩(wěn)、質(zhì)量比功率更高。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：在轉(zhuǎn)子和定子之間存在一個環(huán)狀空間，轉(zhuǎn)子的中部設(shè)置環(huán)狀的轉(zhuǎn)子凸塊，該轉(zhuǎn)子凸塊將所述環(huán)狀空間分隔為上下兩層；在定子的內(nèi)表面設(shè)置形線，轉(zhuǎn)子凸塊上沿圓周方向設(shè)置多個滑槽；在每個所述滑槽內(nèi)設(shè)置一個滑板，該滑板沿定子內(nèi)表面的形線及轉(zhuǎn)子凸塊上的滑槽運動；所述環(huán)狀空間沿圓周方向被滑板分割成多個區(qū)間，每個區(qū)間的容積在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動過程中會發(fā)生變化，其中的所有或部分區(qū)間作為燃燒室，燃燒室沿圓周方向旋轉(zhuǎn)，在燃燒室內(nèi)可燃氣體通過壓燃方式點燃，氣體膨脹后推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。

所述轉(zhuǎn)子凸塊將環(huán)狀空間分成上下相等的兩部分，所述滑板的長度為轉(zhuǎn)子凸塊的高度與上/下部分環(huán)狀空間的高度之和。

所述定子內(nèi)表面的形線為正弦/余弦曲線、拋物線或其它曲線。

所述定子內(nèi)表面的形線有兩條，兩條形線相互平行。

所述滑板的兩端與定子內(nèi)表面的形線通過線接觸以保證密封。

本發(fā)明的有益效果為：所述發(fā)動機不需要往復(fù)運動的活塞機構(gòu)，也沒有復(fù)雜的曲柄連桿機構(gòu)和配氣機構(gòu)，而是通過定子槽的形線實現(xiàn)燃燒室容積變化，并將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動直接輸出做功。該發(fā)動機結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，可以在較小的尺寸下形成較多的燃燒室，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，每個燃燒室可以做兩次或者更多次功，這使得發(fā)動機的扭矩輸出更加均勻。

附圖說明

圖1(a)和圖1(b)分別是旋轉(zhuǎn)燃燒室式發(fā)動機的主視圖和剖視圖；

圖2旋轉(zhuǎn)燃燒室式發(fā)動機的展開說明圖。

圖中標(biāo)號：

1-轉(zhuǎn)子；2-定子；3-轉(zhuǎn)子凸塊；4-滑板；5-進排氣口。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種新型旋轉(zhuǎn)燃燒室式發(fā)動機，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。

如圖1(a)和圖1(b)所示，在轉(zhuǎn)子1和定子2之間存在一個環(huán)狀空間，轉(zhuǎn)子1的中部設(shè)置環(huán)狀的轉(zhuǎn)子凸塊3，該轉(zhuǎn)子凸塊3將所述環(huán)狀空間分隔為上下兩層；在定子2的內(nèi)表面設(shè)置兩條平行的形線，該形線為正弦曲線，兩條形線之間的部分為形槽面。轉(zhuǎn)子凸塊3上沿圓周方向設(shè)置8個滑槽；在每個所述滑槽內(nèi)設(shè)置一個滑板4，該滑板4沿定子2內(nèi)表面的形線及轉(zhuǎn)子凸塊3上的滑槽運動，滑板4的兩端與定子2內(nèi)表面的形線通過線接觸以保證密封。所述環(huán)狀空間沿圓周方向被滑板4分割成多個區(qū)間，每個區(qū)間的容積在轉(zhuǎn)子1轉(zhuǎn)動過程中會發(fā)生變化，其中的所有或部分區(qū)間作為燃燒室，燃燒室沿圓周方向旋轉(zhuǎn)，在燃燒室內(nèi)可燃氣體通過壓燃方式點燃，氣體膨脹后推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。

如圖2所示，燃燒室由相鄰的兩個滑板表面、定子2的形槽面，轉(zhuǎn)子凸塊3上表面，轉(zhuǎn)子1外表面和定子內(nèi)表面共6面形成。燃燒室數(shù)量等于或少于由滑板分隔成的區(qū)間數(shù)量，示例圖中發(fā)動機燃燒室共有16個，轉(zhuǎn)子凸塊上下各有8個。

該旋轉(zhuǎn)燃燒室式發(fā)動機的工作過程如下：

(1)定子形槽面和定子內(nèi)表面始終保持不動；

(2)外力給轉(zhuǎn)子一個初始速度，轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子凸塊帶動滑板旋轉(zhuǎn)，滑板做兩個運動：一個是沿定子形槽面的旋轉(zhuǎn)運動，一個是沿滑槽的軸向往復(fù)運動，滑板的實際運動是以上兩個運動的合成。在旋轉(zhuǎn)過程中，定子形線的變化使相鄰兩滑板之間的容積發(fā)生變化。若通過滑板使得可燃氣容積向著減小的方向發(fā)生變化，即滑板做功壓縮可燃氣，則可燃氣升溫，當(dāng)燃氣溫度達到著火點之后燃燒。燃燒造成的氣體膨脹推動滑板，滑板通過轉(zhuǎn)子凸塊推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，輸出動力。

(3)隨著燃燒室旋轉(zhuǎn)，由于定子形線的變化，使得燃燒室依次經(jīng)歷進氣、壓縮、做功和排氣四個階段。其中進排氣口5的位置如圖2所示。