[发明专利]类圆环转子发动机

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为燃烧做功，曲线ie为排出废汽。在其中的ghi做功冲程中，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l₁。

图1所示的ghi曲线段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，否则将对扭矩产生极不利的影响。

针对上述不足，本发明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.类圆形：在旋转面视图中，以转子轴线为圆心画线，与缸体的弧形柱面相交，从交点到圆心之间的线段作为半径，则部分圆弧柱面的半径相等。作为类圆形，当半径以均匀角速度转动时，半径开始从最大值变为最小值，以及从最小值再变回最大值时，半径在弧形柱面上的交点，在坐标轴上的投影点的加速度值的变化规律，近似于正弦曲线的变化规律。

2.旋转面视图或剖视图：在与转子轴线相垂直的平面上投影或剖切所得的视图。如图3和图4所示。

3.转子轴线：圆柱转子的圆柱轴线，转子自转时的转动轴线。如图3中的O₁和图4中的O₂线。

发明内容：

本发明涉及一种新型发动机，其结构主要包括：类圆形缸体、圆柱转子、转子塞板、喷射装置、点火装置、排汽装置。类圆形缸体是一个具有柱形空腔的固定缸体，圆柱转子位于缸体内，与缸体的一侧弧形柱面相接触，并与缸体弧形柱面之间形成弧形空腔。以转子轴线为圆心，在旋转面上画射线，与缸体的弧形柱面相交，交点到圆心之间的线段为类圆形半径，类圆形部分弧形柱面的半径值相等。转子塞板位于圆柱转子上，并随转子转动，旋转至转子与缸体的弧形柱面接触点时，转子塞板因受到缸体弧形柱面的推力作用回收到转子上的塞板槽内，使得转子塞板可随转子连续转动。转子塞板将弧形空腔分隔为高压区和低压区，压缩空气和燃烧介质在高压区内燃烧膨胀，或者膨胀介质膨胀产生的压力作用在转子塞板上使其转动，并带动转子转动，向机构输出动力。

喷射装置向弧形空腔的高压区喷射压缩空气和燃烧介质或者膨胀介质。喷射装置、点火装置和排汽装置安装在类圆形缸体上，并分别位于圆柱转子与缸体弧形柱面接触点附近的高压区一侧和低压区一侧。转子塞板为弧形板，塞板槽为弧形槽，其一端绞接在圆柱转子上，另一端因弹性或磁性装置的作用始终保持与弧形柱面的接触，转子塞板也可以是平面导板，塞板槽为直面导槽。平面导板位于直面导槽内并随转子的转动在直面导槽内作往复滑动。导槽内有弹性装置，使得平面导板的另一端始终保持与弧形柱面的接触。转子塞板上装有塞板环，用以提高高压区的密封性。圆柱转子与缸体弧形柱面接触点附近的高压区一侧安装有助压翘板，用以提高高压区的密封性能及调节压缩空气的压缩比。