[发明专利]圆环旋转式涵道发动机

说明书

发明领域：

本发明涉及一种新型发动机。

发明背景：

本发明涉及一种新型发动机，可广泛应用于交通运输行业、工程机械、火车和发电机组、大型轮船、民航客机、极速赛车等国民经济领域。

现有普遍采用的直线往复式活塞发动机，一般是直线往复四冲程工作形式。在四个冲程中只有一个冲程是动力输出状态，其它三个冲程均为动力损耗状态。作为燃烧室产生动力的施压区和作为吸入空气、压缩空气、排出废汽的三个动力损耗的卸压区，都在同一个缸体内交替出现。活塞及其推杆处于不断加速、减速、停止、再加速、减速、停止的间歇性循环中，燃烧介质的燃烧量、燃烧时间，难以做到完美。燃料的能量不能最大限度地转变为发动机的有效功率和输出扭矩。同时当其转速，即活塞的往复频率达到一定限度时，发动机将产生巨大的噪音和强烈的震动，并伴随燃料燃烧效率的降低和动力输出功率的降低。

附图1显示了现有直线往复式活塞发动机的缸内压力值在四个冲程过程中的变化情况。曲线ef为吸入空气，曲线fg为压缩空气，曲线ghi为燃烧作功，曲线ie为排出废汽。在其中的ghi作功冲程中，缸内的压力要分解成活塞推杆的推力F₀，F₀再分解成曲轴的曲柄方向作用力F₂和垂直于曲柄的扭力F₁。只有F₁才是推动曲轴转动并向机构输出动力的扭力。在图1中可见，当缸内压力为最大值时(约3000-5000kpa)。活塞推杆与缸体轴线的夹角很小，分解到的扭力F₁的力值很低。只有交角增大，至F₂的力值为零时，F₁＝F₀。此时的作功效率最大或扭矩输出的功率最高，因此得出图2所示的输出轴旋转一周的扭矩变化曲线1。

图1所示的ghi曲线段，活塞在靠近燃烧室的上止点前后，缸内压力的瞬时值巨大，这就对缸体的密封性能要求很高，否则将对功率产生极不利的影响。

针对上述不足，本发明涉及的圆环旋转式涵道发动机，提供了一种优秀的技术方案，不仅具有往复式活塞发动机的简单可靠、重量轻、体积小的特点，也具有涡轮风扇发动机和燃汽轮机的高转速、高扭矩和大功率，同时可最大限度地将燃烧介质的能量转化为输出功率，其特点将更加节能，更加环保。

关于本发明专利叙述中的名词解释：

1.转动轴线：转动体或旋转空间的转动轴线。如图3-2中轴线O₁。

2.旋转面剖视图：与转动轴线相垂直的平面上剖切所得的视图。如图3-1所示。

3.轴面视图或轴面剖视图：与转动轴线相平行的平面上投影所得的视图为轴面视图。如图8、图9；与转动轴线相重合的平面上剖切所得的视图为轴面剖视图，如图3-2。

发明内容：

本发明涉及一种新型发动机，其结构主要包括：圆环外缸体、内缸体、转动体筋板、耦合转子、喷射装置、点火装置、排汽装置。其中圆环外缸体是一个有圆环形空腔的固定缸体，并与内缸体形成一个密封的圆环形空腔。转动体筋板位于圆环形空腔内，并与内缸体联结成转动体。转动体筋板沿内缸体的圆周表面周向分布，分布方向与内缸体的转动方向形成夹角。安装在圆环外缸体上的耦合转子上开有耦合槽，转动体筋板可以穿过耦合槽，使得耦合转子随转动体筋板连续转动，耦合转子与转动体筋板将圆环形空腔分隔为施压区和卸压区，燃烧介质在施压区内燃烧膨胀或膨胀介质在施压区内膨胀所产生的压力作用在转动体筋板上，推动转动体筋板转动，使内缸体转动并向机构输出动力。

耦合转子是单体结构也可以是多片组合结构，其转动轴与内缸体的转动轴平行、垂直或形成一个夹角。转动体筋板可以是单条或多条筋板，并装配有筋板环，与圆环外缸体保持密封接触。圆环外缸体和内缸体形成的密封空腔的轴面剖视图形状可以是多种形状。耦合转子在转动体筋板的推力作用下转动，也可以由其他主动方式传动，并使得耦合转子与转动体筋板同步转动。发动机可以是单个圆环缸体形式，也可以由多个共轴圆环缸体组合，其中的部分数量的圆环缸体可以作为压缩空气的产生缸体，并向输出动力的圆环缸体输入压缩空气。采用由多个输出动力的圆环缸体组成形式时，每个圆环缸体的转动体筋板处于不同的相互补偿的受力位置。当发动机的一个圆环缸体拥有多条转动体筋板时，可以有两组或两组以上的耦合转子、喷射装置、点火装置、排汽装置等配套装置。