[發(fā)明專(zhuān)利]轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210109123.X
• 申請(qǐng)日: 2012-04-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103375248A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉千省;劉陽(yáng);劉旭東
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 劉千省
• 主分類(lèi)號(hào): F02B53/02
• 分類(lèi)號(hào): F02B53/02;F02B55/04;F02B55/10
• 代理公司: 北京雙收知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11241
• 代理人: 劉葛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是涉及一種旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)

一般發(fā)動(dòng)機(jī)是往復(fù)運(yùn)動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)，工作時(shí)活塞在氣缸里做往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，為了把活塞的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，必須使用曲柄連桿機(jī)構(gòu)。分析往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的做功過(guò)程：當(dāng)活塞壓縮空氣到達(dá)上死點(diǎn)時(shí)燃?xì)獗迹@時(shí)燃?xì)獾膲毫ψ畲螅@時(shí)曲柄和連桿幾乎是一條直線(xiàn)，雖然燃?xì)獾膲毫ψ畲螅奈恢盟鶚?gòu)成的力臂小，所以這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭矩并不大，隨著曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)力臂逐漸增大，當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)至與活塞運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)，力臂達(dá)到最大值，隨后又逐漸變小，當(dāng)曲柄與活塞運(yùn)動(dòng)成一條直線(xiàn)時(shí)，力臂為零。在整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，力臂的變化可以用一條正弦函數(shù)曲線(xiàn)表示。如何能提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率？也就是在燃?xì)獗l(fā)的瞬間有足夠的空間使其膨脹，從而迅速釋放能量。能量釋放速度越快則效率越高，反之亦反。往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)在燃?xì)馊紵l(fā)的最初時(shí)刻，燃燒室的空間不是線(xiàn)性規(guī)律變化而是以正弦函數(shù)變化，不利于能量的釋放。這時(shí)燃燒室的高溫氣體，有相當(dāng)一部分能量以熱的形式通過(guò)缸筒、缸蓋、活塞等散失掉，這就是往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)效率低的根本原因。德國(guó)人菲加士·汪克爾在1957年研制出一種旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，后經(jīng)過(guò)多方多次改進(jìn)和完善，已發(fā)展為一種較成熟的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，并且在馬自達(dá)公司出產(chǎn)的汽車(chē)上得到應(yīng)用。該轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)主要由一個(gè)橢圓形缸體和一個(gè)設(shè)置在其中的三角轉(zhuǎn)子構(gòu)成，橢圓形缸體內(nèi)的空間始終被三角轉(zhuǎn)子分為三個(gè)工作室，三角轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)工作室也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，依次在擺線(xiàn)型缸體內(nèi)的不同位置處完成進(jìn)氣、壓縮、作功(燃燒)和排氣四個(gè)過(guò)程。由于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)將空燃混合氣燃燒產(chǎn)生的膨脹壓力直接轉(zhuǎn)化為三角形轉(zhuǎn)子和偏心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力，所以不需要設(shè)置連桿，進(jìn)氣口和排氣口依靠轉(zhuǎn)子本身的運(yùn)動(dòng)來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉；不再需要配氣機(jī)構(gòu)，包括正時(shí)齒帶、凸輪軸、搖臂、氣門(mén)、氣門(mén)彈簧等，而這在往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)中是必不可少的一部分，因此轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)比往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)所需的部件大幅減少，從而減小發(fā)動(dòng)機(jī)的體積和重量以及制造成本。又由于在往復(fù)式反動(dòng)機(jī)中，活塞本身就是一個(gè)振動(dòng)源，同時(shí)氣門(mén)機(jī)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生令人討厭的機(jī)械噪音，而轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)相當(dāng)小，而且沒(méi)有氣門(mén)機(jī)構(gòu)，因此能夠更平穩(wěn)和更安靜的運(yùn)行。

然而汪克爾轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)也因?yàn)槠涮厥獾慕Y(jié)構(gòu)造成其也有不可彌補(bǔ)的缺陷，一、燃燒室的結(jié)構(gòu)不能根據(jù)功能進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使燃料不能充分燃燒，并且對(duì)轉(zhuǎn)子作功的力臂和時(shí)間較短，扭矩較小，扭矩小是汪克爾轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的致命缺陷；二、三角轉(zhuǎn)子與輸出軸之間的傳動(dòng)系統(tǒng)組件的偏心運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)速度的限制，并引起了動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題。基于上述缺陷的影響，汪克爾轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)一直得不到大規(guī)模的推廣和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，燃料作功效率高，轉(zhuǎn)子與輸出軸之間的傳動(dòng)系統(tǒng)無(wú)偏心問(wèn)題，同時(shí)具備汪克爾轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)諸多優(yōu)點(diǎn)的新型轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。

本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，包括缸體、主轉(zhuǎn)子和至少兩個(gè)子轉(zhuǎn)子，所述主轉(zhuǎn)子和子轉(zhuǎn)子縱向設(shè)置在缸體內(nèi)部，且主轉(zhuǎn)子與缸體共軸設(shè)置，缸體的軸向兩端設(shè)有大端蓋，

所述子轉(zhuǎn)子為橫截面大體是月牙型的柱體，子轉(zhuǎn)子截面外圓半徑為r，子轉(zhuǎn)子外圓圓心O’與子轉(zhuǎn)子兩個(gè)尖角J、J’之間構(gòu)成子轉(zhuǎn)子開(kāi)口角β，所述子轉(zhuǎn)子兩個(gè)尖角J、J’之間設(shè)有相對(duì)子轉(zhuǎn)子β角平分線(xiàn)對(duì)稱(chēng)的曲線(xiàn)l₁和l₁’，所述曲線(xiàn)l₁和l₁’構(gòu)成子轉(zhuǎn)子的內(nèi)弧面JJ’，所述內(nèi)弧面JJ’的曲線(xiàn)l₁段上設(shè)有過(guò)氣槽，

所述主轉(zhuǎn)子大體為圓柱體，其截面半徑為R，所述主轉(zhuǎn)子圓心O與子轉(zhuǎn)子外圓圓心O’之間的圓心距為L(zhǎng)，R+r＞L＞R，所述主轉(zhuǎn)子的外壁上均勻分布有與子轉(zhuǎn)子數(shù)量相等的弧形凹槽，所述弧形凹槽適于子轉(zhuǎn)子在其中自轉(zhuǎn)，且弧形凹槽始終容納子轉(zhuǎn)子的至少一部分，

所述缸體的內(nèi)壁大體為圓柱體，缸體截面半徑為L(zhǎng)+r，缸體內(nèi)壁上設(shè)有至少一組內(nèi)凸起，所述每組內(nèi)凸起包含兩個(gè)沿缸體內(nèi)壁均勻分布的凸點(diǎn)T和T’，所述凸點(diǎn)T和T’的兩側(cè)分別通過(guò)兩條相對(duì)缸體半徑對(duì)稱(chēng)的曲線(xiàn)l₂和l₂’與缸體內(nèi)壁相連接，所述兩條l₂曲線(xiàn)上都設(shè)有卸壓槽，其中所述凸點(diǎn)T兩側(cè)的l₂和l₂’曲線(xiàn)上分別設(shè)有排氣口和進(jìn)氣口，所述凸點(diǎn)T’一側(cè)的l₂’曲線(xiàn)上設(shè)有噴油嘴或火花塞，