[发明专利]旋胆式转子发动机

说明书

本发明是通过燃料与空气混合后，在一密闭工作腔内燃烧，产生高温高压的工作气体直接推动工作腔旋转，从而实现能量转换，向负载提供动力的新一代内燃发动机。

往复活塞式发动机具有密封性好、工作可靠、使用寿命长等优点。但往复活塞式发动机的基本结构方案也带有根本的缺陷-即存在往复运动质量，如活塞组件及气门机构等。进一步提高发动机转速时，这些往复运动质量所产生的惯性力急剧增大，使轴承负荷显著增加，振动加剧，并可能破坏气门机构的正常工作。这就成了提高发动机单位容积功率、降低单位功率质量、使发动机进一步向高速发展的严重障碍。为了解决这一问题，人们一直在寻求发明一种结构简单的旋转式发动机。1954年西德工程师汪克尔发明的三角活塞转子发动机就是其中较成功的一例。它一问世，就以其单位工作容积功率大(升功率60-90KW)，单位功率质量小，振动轻微，结构简单，零件数量少，拆装方便，维修简易，在相同的压缩比下可燃烧低辛烷值汽油而引起人们的关注。目前，其不能大批生产的主要原因在下列几点：(1)压缩比提高困难，燃烧室难于理想，且组织燃烧不易，因此其低速经济性较差。一般燃油消耗率300-340g／kwh，有效效率0．24-0．27。(2)排气污染大，HC化合物比往复活塞式汽油机高三倍。(3)密封线长，尤其是圆周密封为线密封，滑动速度太大，易磨损，耐久差，工作不如往复机可靠。这就是汪克尔发明的三角活塞转子发动机至今不能取代往复活塞式发动机的根本原因。

本发明的目的是提供一种工作可靠、平稳、体积小、重量轻、功率大、油耗低、结构简单的新一代内燃发动机。

本发明是这样实现的：气缸体内壁表面是一个圆柱面，气缸体内，安装一与其轴线偏心为e的叶片转子，叶片数大于4为宜，压缩比将随叶片数的增加而增大。叶片转子由气缸体两侧气缸盖轴承支撑。在叶片转子与气缸体之间装一与叶片转子等长的套筒一旋胆，其轴线与气缸体同轴。转子、旋胆与叶片铰接(叶片与转子间存在相对滑动)。在转子与旋胆的两端面装有密封盖，使转子叶片间形成若干个独立的密闭工作腔。旋胆的支承由旋胆两侧的密封盖上的轴承与气缸体上相对应的轴承承受。当转子与旋胆绕各自的轴线同步旋转时，叶片间的容积将产生有规律的变化，即由小到大、由大到小的变化，其工作循环与二冲程往复活塞式发动机相同。转子与旋胆的同步旋转是由装在气缸体一侧气缸盖上的齿轮同转子轴、旋胆轴上的齿轮啮合实现的。

本发明为压缩、作功分体结构，即压缩缸产生压缩空气后，通过两腔间的惯性单向阀向作功缸提供压缩空气，实现扫气、作功。两缸工作频率相同，同步进行，角相位差以10°-60°为宜。

由于本发明采用旋胆代替气缸体来实现工作腔的密闭，且旋胆与转子同步旋转，所以在相同转速情况下，活塞磨擦副的相对运动线速度很低，仅是往复活塞式发动机的20-50％，是汪克尔转子发动机的10-30％，且润滑容易。再有本发动机的工作缸采用压缩、作功分体结构，且工作腔为圆周分布，排气口单位角度(输出轴转角)开启量高于往复活塞式发动机，所以其作功角度可达170°-175°，比往复活塞式发动机作功角度(100°-150°)高25°-70°。由于磨擦损失的降低，作功角度的加大，本发明的发动机可比往复活塞式发动机节省燃料10-40％。本发明中，因为转子绕自身轴线旋转，叶片与旋胆一同绕旋胆轴线旋转，故整机无往复运动质量。这对提高发动机转速，提高单位容积功率，降低单位功率质量将极其有益，由此本发明的发动机体积将比往复活塞式发动机体积减少40-70％，且工作平稳。

密封问题一直是制约新型发动机研究的关键问题，本发明中各工作腔的密封面均采用三角楔形面密封，其优点在于三角楔形密封条在弹簧力及离心惯性力的作用下，可实现自动补偿密封条的磨损，实现无间隙密封，从而提高密封的可靠性及密封件的使用寿命。

本发明的压缩缸可作为压缩机、油泵、油马达、真空泵使用。

本发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1是根据本发明提出的发动机的横向割视图。

图2是根据本发明提出的发动机的纵向剖视图。

图3是根据本发明提出的发动机的同步齿轮啮合局部视图。

图4是根据本发明提出的发动机的作功缸工作简图。

图5是根据本发明提出的发动机压缩缸工作简图。

下面结合图1、图2、图3、图4、图5详细说明本发明提出的发动机的细节及工作情况。