[發明專利]一種內燃轉子發動機

在審

• 申請號: 201510001069.0
• 申請日: 2015-01-05
• 公開（公告）號: CN104595022A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 楊昌岳
• 申請（專利權）人: 楊昌岳
• 主分類號: F02B53/00
• 分類號: F02B53/00;F02B53/08;F02B55/02;F02B55/14
• 代理公司: 梧州市萬達專利事務所(普通合伙) 45108
• 代理人: 于家淦

技術領域

本發明涉及一種內燃轉子發動機，特別是一種容積式轉子發動機。

背景技術

活塞式內燃發動機自19世紀問世以來，經過不斷改進和發展，設計和整體性能，已相當完善。它熱效率高、功率和轉速范圍寬、配套方便、機動性好，所以獲得了廣泛的應用，它在人類活動中占有非常重要的地位。現在主要以四沖程發動機為主，但四沖程發動機結構復雜，造價較高，體積較大。氣門配氣機構以及點火系統復雜，零部件多，保養困難，機械噪音大。由于曲軸轉720度做功1次，所以功率輸出小、旋轉平衡不穩定,再有燃燒時間短，汽油在燃燒室內會出現不能充分燃燒的現象。

過去的百多年里，發明者提出了許多關于轉子發動機結構的提案。但是，這些概念都沒有實用化，直到德國人汪克爾(F.ankel）博士在1957年研制出轉子發動機。與一般四沖程發動機每旋轉兩圈才作功一次相比，具有高馬力容積比的優點，轉子發動機的優點亦包括體積較小、重量輕、低重心、震動小等。

與往復式發動機相比，轉子發動機有如下缺點，油耗高，污染重。由于轉子發動機燃燒室的外形不太有利于完全燃燒。由于轉子發動機的相鄰容腔間只有一個徑向密封片，徑向密封片與缸體始終是線接觸，徑向密封片磨損快。磨損嚴重，零部件壽命短。使用一段時間之后容易因為油封材料磨損而造成漏氣問題，大幅增加油耗與污染。其獨特的機械結構也造成這類引擎加工制造技術高，維修較難。

此外，還有燃氣渦輪發動機，利用燃氣的高壓推動燃氣渦輪發動機的葉片旋轉，從而輸出動力。因為它的結構最簡單，而且最能體現出燃氣渦輪發動機所特有的體積小、重量輕、起動快、少用或不用冷卻水等一系列優點。燃氣渦輪發動機使用范圍很廣，如用在航空、發電廠和輪船等。

?燃氣渦輪發動機具有上述的各優點，如果能應用于能源消耗量巨大的汽車、火車等常用運輸工具，將帶來節能、環保、舒適和易于維護等諸多益處，但現有的渦輪發動之所以一直未大量應用于上述運輸工具，主要由于加速性能差；低速時能耗大，成本高，維護艱難等,而且很難精細地調節輸出的功率。所以汽車和摩托車很難使用燃氣渦輪發動機作為驅動。

目前，全球都在進行燃氣渦輪機的微型化研究。微型化存在最大問題就是：微型化流量太低。葉片式動力渦輪和葉片式壓氣機在低流量下效率就面臨的最嚴峻考驗。

在目前，多種應用場合下對發動機的要求是：預留給發動機的空間有限，在要求發動機重量更小的前提下，卻又要求發動機具有更高的功率輸出、熱效率，及對各種燃料具有更好的適應性與極低的排放。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有較高的機械效率、結構簡單，動力學性能接近燃氣輪機，而熱力循環性能優于常規四沖程內燃機的容積式轉子發動機。

本發明的內燃轉子發動機,?其特征在于它由活塞往復式壓氣機、燃燒室和轉子單元組成，所述的活塞往復式壓氣機包括曲軸、連接曲軸的連桿，在連桿上的活塞以及位于氣缸上部的進氣閥和單向閥；所述的燃燒室包括火花塞和排氣閥，燃燒室前端與單向閥連通；所述的轉子單元包括葉輪、葉輪軸及在葉輪外周的葉輪機匣，所述葉輪機匣上部有導向噴嘴與燃燒室連通，葉輪端面上有弧線凹槽，所述的葉輪機匣后端設有排氣管。

為使本內燃轉子發動機獲得適當的動力輸出，本內燃轉子發動機還在葉輪軸和曲軸之間設置有減速裝置,?減速裝置的齒輪與葉輪軸上的齒輪齒合,?減速裝置驅動曲軸與氣缸的曲軸共軸。

為抵消氣缸的曲軸左右運動時產生的振動，進而實現低噪音、低油耗，本內燃轉子發動機的活塞往復式壓氣機還可設置左、右兩個氣缸，左、右兩個氣缸的曲軸與減速裝置驅動曲軸共軸，或與兩套減速裝置的驅動曲軸分別連接。

為進一步提高發動機的效率，本內燃轉子發動機還設置有一個高壓儲氣罐、氣體壓力流量控制系統及換熱器,高壓儲氣罐通過換熱器與葉輪機匣上的進氣孔連接，葉輪機匣的排氣管穿過高壓儲氣罐的換熱器。

本內燃轉子發動機由于采用了活塞往復式壓氣機對空氣進行壓縮，壓縮后的高壓空氣在體積固定的燃燒室內進行等容燃燒，燃燒后的高溫高壓氣體直接進入轉子單元，由于葉輪端面上有弧線凹槽，與葉輪機匣形成弧線凹槽容積室，葉輪和葉輪機匣之間因不接觸并沒有產生接觸摩擦，高壓氣體經噴嘴作用在葉輪外圓與葉輪機匣之間的弧線凹槽容積室上，推動葉輪高速轉動，當葉輪轉速達到某一臨界點后，氣體膨脹動能和葉輪的慣性動能疊加，這時，無須再費更多的氣體膨脹動能，葉輪依舊會快速轉動，而且不停地高速轉動，使得發動機的輸出扭矩提高，同時慣性動能得到最大利用，使得發動機的輸出功率高和低速扭矩大。