[实用新型]转子发动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及内燃发动机，特别是旋转活塞式发动机即转子发动机制造领域。

背景技术

传统往复活塞式发动机已有100多年的发展历史，发展到现在广泛使用的活塞式凸轮配气发动机，不论是从发动机的气密性、润滑性、散热性，还是在这三性基础上的可靠性、耐久性都已经相当完善成熟。但是在全球温室效应危机和能源紧张的今天，作为使用量非常巨大的汽车发动机和其它形式使用的内燃机，是造成这些危机的重要原因之一，因此，增效与节能减排已经对内燃式发动机提出了更高要求，这些要求对活塞式凸轮配气发动机有如下几方面问题需要得到解决：

1、气门开度问题：气门开度及其相关的气门正时和气门行程的问题。

气门开度是指排气门或进气门的最大开启量，现有的传统活塞式凸轮配气发动机的气门开度不会超过气缸直径的50％，这就限制了进、排气量不能满足发动机在各种转速工况下的需要，因此，不论是从节约能源，减少废气排放，还是功率的充分发挥，现有的传统活塞式发动机都必须尽可能解决气门正时和气门行程的问题，事实上现在还没哪一款发动机能完全同时解决好这两方面的问题，即便是有些很先进的发动机采用动态偏转凸轮转角来满足不同转速时的气门正时，由于凸轮偏转只可能是单向的，单向就意为着，气门提前开启，当然也提前关闭，反之亦然。因此，先进的发动机同时采用了分段式(分不同转速阶段切换长短凸轮)改变气门行程，使气门开启持续时间延长，这必然有三个问题：(1)、分段就不可能是连续的，但转速变化是连续的；(2)、凸轮的凸臂越长，气门的相对开度越大，气门行程就越长，但是凸臂越长，凸轮的圆半径也越大，因此，有效工作点凸轮头的线速度也越快，所以，切换后的长程凸轮改变气门开启持续时间是有限的；(3)、改变气门正时和气门行程，必然产生排气和进气叠加，虽然产生叠加较不产生叠加时排气回程阻力大和进气不足相比，产生排气和进气叠加还是相对有利，但决对不利的是排气时间提前，就是做功行程提前结束，更严重的是燃烧提前终止，因为人们总是希望，做功行程更长；燃烧时间越长燃烧越充分，排放更洁净；排气回程通畅无阻力；进气行程充足。产生这些问题的原因都是因为气门开度有限，并且，当发动机转速越高留给排气和进气的时间就越短，气开度问题就越明显。

2、冲程力消耗的问题：

现有的传统活塞式凸轮配气发动机至少有如下二方面大量消耗冲程力，但又是用于维持发动机再运转必须消耗的动力，实质是部分能源消耗在非有效功率上。

(1)、配气机构所消耗的动力：驱动整套凸轮机构包括凸轮是非圆形体运转(阻力)，凸臂使气门开启的扭力要克服气门所对应的众多气门回位弹簧力外，还包括液压方式或其它方式驱动的气门正时机构和气门行程机构消耗的动力。此外，凸轮与顶杆或摇臂之间为点接触或线接触，凸轮机构存在零部件易磨损的问题。

(2)、气门向气缸内打开方式所耗用的冲程力：当爆破行程结束时，气缸内压力达到最大值，即气缸内单位面积压强达到极大值，此时欲向气缸内推开排气气门，必须耗用与排气气门在气缸内的单位面积压强相等的冲程力，所以，(对包括多气门形式气缸)排气气门在气缸内的面积总和越大，所被消耗发动机功率就越多。但是排气气门在气缸内的面积总和越大，对充分排气减少回程阻力越有利，这就是功率与能源消耗的矛盾。

(3)、压缩比的问题：

气门向气缸内打开方式，必然占用一定空间，限制了压缩比的极值，没有发挥出还应有的燃值效率(正文中详述)；通常加大压缩比有两种方式，一是增加气缸工作容积；二是增加更多的燃油混合气量(如涡轮增压：是以废气冲力作涡轮动力，通过涡轮旋转在进气行程时强制向气缸内压入更多的空气和燃油混合气量)，但这两种方式都会消耗更多的燃油；

(4)、制造成本高、制造工艺复杂性问题：

制造现有的传统活塞式发动机，必须配套制造精密配气机构，并且耗用大量的优质钢材和财力；

(5)、现有的传统活塞式发动机的优点：

作为广泛使用的活塞式凸轮配气发动机，由于在其方式上解决了气密性、润滑性、散热性对发动机的基本三性要求，在此基础上的可靠性、耐久性不容置疑。因此，在这种背景技术下，要提出更高性能的发动机，必须在结构上完全解决气密性、润滑性、散热性对发动机的基本三性要求。

中国专利文件公开的“一种转子发动机”(CN1828028A)以及其它转子发动机如CN1478991A，CN1490495A等。上述转子发动机在结构上各有不同，从总体上看，它们在发动机的润滑性、气密性以及散热性等适用性方面尚缺乏完善的配套设计。