[发明专利]具有共心圆弧梯形转塞的旋转发动机

说明书

技术领域

具有共心圆弧梯形转塞的旋转发动机，属于发动机制造和节能减排技术领域。

背景技术

一百多年来，活塞式内燃发动机在许多动力机械中得到广泛应用，特别是往复活塞发动机推动了汽车工业的发展。往复活塞式发动机由汽缸、活塞、曲轴等组成，经过四个冲程，通过活塞和曲轴间的曲柄来推动曲轴转动。活塞进行往复运动，而曲轴进行旋转运动，活塞上受力最大时，曲轴扭矩为零。运动方式的不同导致扭矩小，而且多处产生较大的摩擦力，除了加速磨损，还要增加额外能量损耗，并且导致燃烧不充分，增加尾气排放污染。

往复运动活塞式发动机的设计和工艺技术已经非常成熟，改进的空间已经基本没有了。解决活塞和曲轴运动方式不同的有效方案是旋转活塞发动机，让燃气膨胀能直接驱动转动轴。旋转活塞发动机从发明到现在已经过去了半个多世纪，其特点是转速高，扭矩大，适合直升机等特殊场合应用。由于效率低，污染重等因素，至今应用非常有限。旋转发动机存在的问题主要为，汽缸漏气导致动力下降，行星运动的活塞与转动主轴之间仍存在动力传递不匹配，即没有解决垂直主轴的分力问题，导致摩擦过大，机械损毁程度高，寿命短等。

针对上述问题，发明人曾提出一种旋转发动机，采用旋转滑片结构，腔内进行润滑。同样排量下，该发动机的最大扭矩为普通往复式活塞发动机的4倍以上，排量1.6升就可达到600牛米。由于燃烧膨胀能迅速转化为机械能，减小了热损耗，同时减小了多种摩擦，使得效率也得以提高。本申请是其改进型，进一步减小腔内可能存在的摩擦损耗，提高效率，减低排放污染。

发明内容

具有共心圆弧梯形转塞的旋转发动机，其特征在于，包括气缸缸体（11）、气缸的两个端盖，缸体和端盖包围出椭圆柱形气缸腔体，气缸腔体内设置一个与气缸腔体同轴的圆柱形转子（12），转子与椭圆形缸体侧壁最近处留有间隙，以便气流通过。沿转子的轴线方向，在其外缘加工四个横截面为共心圆弧梯形的通槽（13），通槽中放置共心圆弧梯形转塞（14），共心圆弧梯形转塞可以绕其自身轴心旋转，转塞的两个圆弧外缘与转子中共心圆弧梯形通槽的两个圆弧壁紧密配合，不留间隙。共心圆弧梯形转塞与共心圆弧梯形通槽之间设置弹簧（15），保证转子旋转过程中共心圆弧梯形转塞与汽缸椭圆形侧壁紧密贴合，不留间隙。转塞将气缸腔体分成四个子腔，分别为1号腔、2号腔、3号腔和4号腔，其中1号腔和3号腔为燃烧腔，2号腔和4号腔为润滑腔，燃烧腔中燃料燃烧产生动力，通过转塞推动转子旋转，润滑腔只是喷入机油和空气，润滑气缸缸体、气缸端盖和转塞；所述的子腔位置随着转子的转动而发生顺时针或逆时针顺序变化。转子与发动机主动力轴（17）同轴相连。

所述的共心圆弧梯形通槽和共心圆弧梯形转塞，其横截面形状为共心圆弧梯形，也可称为扇面梯形，即该梯形的上下底边为具有同一个圆心的两段圆弧。转子中加工的通槽的横截面不是完整的共心圆弧梯形，而只是共心圆弧梯形的一部分。

在气缸端盖或椭圆侧壁上设置两个燃烧腔的燃料和空气进气口（21）、两个润滑腔的飞溅润滑机油和空气进气口（23）、两个燃烧腔尾气排放口（22）和两个润滑腔飞溅润滑机油和空气出气口（24）。两个燃烧腔进气口（21）设置在沿转子直径方向的一条直线上，两个润滑腔进气口（23）设置在沿转子直径方向的一条直线上，靠近燃烧腔进气口；两个燃烧腔尾气排放口（22）设置在与燃烧腔进气口基本垂直的方向上，两个润滑腔出气口（24）设置在与润滑腔进气口基本垂直的方向上。在润滑腔和转子中的共心圆弧通槽之间设置机油通道（16），当转子旋转时，转塞绕其自身轴线来回转动，不断有气体从通槽中经过机油通道进出，将润滑腔中的机油带入到通槽中，对转塞和通槽圆弧壁进行润滑。