新型转子发动机的制作方法

1.本实用新型属于发动机技术领域，具体涉及新型转子发动机。


背景技术：

2.一般发动机是往复运动式发动机，工作时活塞在气缸里做往复直线运动，为了把活塞的直线运动转化为旋转运动，必须使用曲柄连杆机构。转子发动机则不同，它直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩；而且转子发动机还具有重量轻、体积小、排量小、功率大、结构简单、转速上限很高等等优点。
3.传统三角转子发动机工作时，三角转子的中心绕传动轴中心公转的同时，三角转子本身又绕其中心自转。在三角转子转动时，以三角转子中心为中心的内齿圈与以传动轴中心为中心的齿轮啮合，齿轮固定在缸体上不转动。上述运动关系使得三角转子顶点的运动轨迹(即汽缸壁的形状)似“8”字形。三角转子把汽缸分成三个独立空间，三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气，三角转子自转一周，发动机点火做功三次。
4.但传统三角转子发动机存在以下技术问题：1)三角转子与气缸偏心设置，存在偏心载荷，会加剧三角转子的磨损,降低寿命；2)由于其离心运动结构和齿轮与转子为一线接触，会加剧三角转子的磨损, 导致三角转子发动机具有寿命短的问题；3)该结构燃烧时间减少，混合气体燃烧的不够完全，导致发动机耗油量高。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是提供新型转子发动机。
6.为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：新型转子发动机，包括气缸和与气缸连接的火花塞，气缸的侧壁上设有与其内部相通的进气口和出气口，气缸的顶部和底部均固接有能够将气缸内部密封的封盖，气缸和两个封盖形成的容置空间为发动机密闭仓；发动机密闭仓中设有与传动轴固接的叶轮，叶轮与气缸同轴设置，叶轮具有周向分布的至少一个叶片，叶片将发动机密闭仓分成至少一个叶轮空腔；当叶轮空腔的数量为一个时，叶片能够将气缸的进气口和出气口同时封闭；当叶轮空腔的数量为两个及以上时，两个及以上叶轮空腔相互独立且能够密闭；发动机密闭仓为渐收形仓体，叶轮为可沿气缸高度方向伸缩的结构，随着叶轮的旋转，叶轮空腔的空间逐渐变小或逐渐变大。
7.上述技术方案中，发动机密闭仓为渐收形仓体，叶轮也采用伸缩结构，在叶轮旋转的过程中，叶轮在发动机密闭仓内随着空间位置变化而变化自身形态；而且叶轮与气缸同轴设置，在叶轮旋转的过程中，偏心载荷小，降低叶轮的磨损，延长叶轮的寿命。
8.在本实用新型的一种优选实施方式中，两个封盖之间的轴向距离由最大值点向火花塞处逐渐缩小，以形成渐收形仓体。
9.上述技术方案中，在叶轮旋转过程中，位于火花塞处的叶轮空腔的空间最小，点燃叶轮空腔里的燃料和空气，爆发力大。
10.在本实用新型的一种优选实施方式中，渐收形仓体采用如下结构得到：至少一个封盖的内表面为从一端向另一端倾斜的平面、凸面或凹面，当两个封盖的内表面均倾斜设置时，两个封盖的内表面的延伸线能够相交。
11.在本实用新型的一种优选实施方式中，叶片具有与气缸内壁面接触的圆弧外壁。
12.上述技术方案中，与传统三角转子发动机相比，本方案通过设置圆弧外壁，提供更充足的燃烧时间，使混合气体燃烧的更完全，降低发动机的油耗量；而且叶轮的叶片与气缸内壁为面接触，接触面积大，降低叶片的磨损，延长叶片的使用寿命。
13.在本实用新型的一种优选实施方式中，叶片的数量为四个，圆弧外壁的圆心角为30
°‑
80
°
；和/或火花塞与气缸的出气口之间的圆心角大于90
°
。
14.上述技术方案中，该转子发动机从爆炸到排气由圆弧外壁密封的距离足够长，提供相对充足的燃烧时间，使混合气体燃烧相对完全，降低发动机的油耗量。
15.在本实用新型的一种优选实施方式中，叶片的数量与叶轮空腔的数量相等；当所述叶轮空腔的数量为一个时，所述叶片的横截面为扇形，叶片的外壁能够将气缸的进气口和出气口同时封闭；当所述叶轮空腔的数量为两个及以上时，两个及以上的叶片周向均匀分布。
16.在本实用新型的一种优选实施方式中，叶轮由若干沿气缸高度方向呈波浪形延伸的瓦楞板制成，瓦楞板具有交替的波峰部和波谷部，瓦楞板由弹性材料制成，瓦楞板的两端与对应的封盖的内表面分别密封连接。
17.上述技术方案中，叶轮由若干瓦楞板构成，为波浪形结构，以保证叶轮整体具有轴向伸缩性，而且瓦楞板的结构简单，加工方便。
18.在本实用新型的另一种优选实施方式中，叶轮由若干第一瓦楞单元制成，第一瓦楞单元包括第一瓦楞板和第二瓦楞板，第一瓦楞板和第二瓦楞板为沿气缸高度方向呈波浪形延伸的结构且由弹性材料制成，第一瓦楞板和第二瓦楞板均具有交替的波峰部和波谷部；第一瓦楞板和第二瓦楞板的顶部固接有连接两者的顶板，第一瓦楞板和第二瓦楞板的底部固接有连接两者的底板，顶板和底板与对应的封盖的内表面分别密封连接。
19.上述技术方案中，叶轮由若干第一瓦楞单元制成，且第一瓦楞单元包括两块对面设置的瓦楞板，相比设置一块瓦楞板，本方案的叶轮的结构强度更强。
20.在本实用新型的另一种优选实施方式中，第一瓦楞板和第二瓦楞板之间设有沿气缸高度方向延伸的弹簧伸缩杆，弹簧伸缩杆的两端分别与顶板和底板固接。
21.上述技术方案中，通过设置弹簧伸缩杆，叶轮在高压高转速下的发动机密闭仓内转动，弹簧伸缩杆可以随着第一瓦楞板和第二瓦楞板进行轴向伸缩，以支撑第一瓦楞板和第二瓦楞板，防止其横向形变。
22.在本实用新型的另一种优选实施方式中，叶轮由若干第二瓦楞单元制成，第二瓦楞单元包括位于中间的沿气缸径向和/或轴向呈波浪形延伸的瓦楞板、以及位于两侧的封板，瓦楞板由弹性材料制成，两侧的封板与对应的封盖的内表面分别密封连接。
23.上述技术方案中，第二瓦楞单元的结构与三层瓦楞纸板的结构相同，瓦楞板横向设置，为扁平化结构，使得叶轮的结构强大更强，延长使用寿命。
24.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
25.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
26.图1是本技术实施例一的转子发动机的将封盖炸开后的示意图。
27.图2是本技术实施例一的转子发动机的内部剖视结构示意图。
28.图3是图1中的a-a剖视示意图，下封盖为倾斜的平面。
29.图4是图1中的a-a剖视示意图，上封盖和下封盖均为倾斜的平面，倾斜方向不同。
30.图5是图1中的a-a剖视示意图，上封盖和下封盖均为倾斜的平面，倾斜方向相同。
31.图6是图1中的a-a剖视示意图，下封盖为倾斜的凸面。
32.图7是图1中的a-a剖视示意图，下封盖为倾斜的凹面。
33.图8是实施例一中的瓦楞板的结构示意图。
34.图9是实施例二中的第一瓦楞单元的结构示意图。
35.图10是实施例三中的第二瓦楞单元的结构示意图。
36.图11是实施例四中的转子发动机的内部剖视结构示意图。
37.说明书附图中的附图标记包括：气缸10、进气口11、出气口12、上封盖20、上封盖的内表面21、下封盖30、下封盖的内表面31、叶轮40、叶轮空腔40a、叶片41、圆弧外壁411、瓦楞板42、第一瓦楞单元43、第一瓦楞板431、第二瓦楞板432、顶板433、底板434、弹簧伸缩杆435、第二瓦楞单元44、封板441、火花塞50、传动轴 60。
具体实施方式
38.下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
39.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
40.在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
41.实施例一
42.本实施例提供了新型转子发动机，如图1-图3所示，在本实用新型的一种优选实施方式中，其包括气缸10和与气缸10连接的火花塞50，气缸10内壁的横截面为圆形，气缸10的侧壁上设有与其内部相通的进气口11和出气口12。气缸10的顶部和底部均固接有能够将气缸10内部密封的封盖，位于气缸10顶部的为上封盖20，位于气缸10底部的为下封盖30，气缸10和两个封盖形成的容置空间为发动机密闭仓。
43.发动机密闭仓中设有与传动轴60固接的叶轮40，优选叶轮40 与传动轴60同轴固
接；叶轮40与气缸10同轴设置，叶轮40可在气缸10中绕气缸10的轴线旋转。叶轮40具有周向分布的多个(包括两个)叶片41，每个叶片41的结构相同，多个叶片41将发动机密闭仓分成至少两个独立且能够密闭的叶轮空腔40a，叶片41的上端与上封盖20密封连接，叶片41的下端与下封盖30密封连接。图1 和图2中所示为设置四个周向均匀分布的叶片41，四个叶片41将发动机密闭仓分成四个叶轮空腔40a，进气口11和出气口12可同时与相邻的两个叶轮空腔40a分别连通。
44.如图3所示，在本实用新型中，发动机密闭仓为渐收形仓体，比如图3所示的由左至右、上封盖20与下封盖30之间的轴向距离由最大值点向火花塞50处逐渐缩小，即位于火花塞50处的叶轮空腔40a 的空间最小；上封盖20与下封盖30之间的轴向距离的最大值点位于火花塞50的对面，火花塞50和进气口11的圆心角与火花塞50和出气口12的圆心角相等。叶轮40为可沿气缸10高度方向伸缩的结构，随着叶轮40的旋转，叶轮40的叶片41在气缸10的高度方向伸缩，以适应渐收形仓体不规则的形状变化；随着叶轮40的旋转，叶轮空腔40a的空间逐渐变小或逐渐变大。
45.在本实施方式中，发动机密闭仓为渐收形仓体可采用如下结构得到：至少一个封盖的内表面为从一端向另一端倾斜的平面、凸面或凹面，当两个封盖的内表面均倾斜设置时，两个封盖的内表面的延伸线能够相交。
46.比如图3所示，下封盖的内表面31为从左至右、由下向上倾斜的平面，上封盖的内表面21为横向设置的平面；又比如图4所示，下封盖的内表面31为从左至右、由下向上倾斜的平面，上封盖的内表面21为从左至右、由上向下倾斜的平面；又比如图5所示，上封盖的内表面21和下封盖的内表面31均为从左至右、由下向上倾斜的平面，但两个封盖的内表面的延伸线能够相交，也能够形成渐收形仓体；又比如图6所示，下封盖的内表面31为从左至右由下向上凸出的凸面，上封盖的内表面21为横向设置的平面；又比如图7所示，下封盖的内表面31为从左至右由下向下凹陷的凹面，上封盖的内表面21为横向设置的平面。
47.需要说明的是，以上仅是列出部分形成渐收形仓体的实施方式，还可在上述实施方式的基础上进行变形，本实用新型不再一一阐述。
48.如图8所示，在本实施例中，叶轮40由若干沿气缸10高度方向呈波浪形延伸的瓦楞板42制成，瓦楞板42具有交替的波峰部和波谷部，瓦楞板42由弹性材料制成，瓦楞板42的两端与对应的封盖的内表面分别密封连接，比如线接触密封、面接触密封、或采用密封圈进行动密封。叶轮40由无数瓦楞板42构成，以保证叶轮40整体具有轴向伸缩性，瓦楞板42不仅限于图8所示的形状，可以根据叶轮40 的形状需求被加工成各种形状，只要为波浪形结构即可保证其轴向伸缩性。另外，为满足发动机点火燃烧时的高温高压要求，瓦楞板42 可采用弹簧钢或钛合金制成，比如钛合金bt9。
49.如图2所示，在另一优选的实施方式中，叶片41均具有与气缸 10内壁面接触的圆弧外壁411，使得气缸10内壁与叶片41为面接触，减小叶片41的磨损，以延长该转子发动机的寿命。
50.本实用新型的转子发动机的工作原理：如图1-图3所示，叶轮 40在发动机密闭仓中逆时针旋转，燃油和空气从左下方进气口11进入叶轮空腔40a；由于发动机密闭仓为渐收形仓体，随着叶轮40逆时针旋转，该叶轮空腔40a内空间逐渐变小，叶轮40被压缩，该叶轮空腔40a内的空气和燃油同时被压缩；当叶轮空腔40a旋转至火花塞50的位置处时，该叶轮空
腔40a对应空间最小，此时火花塞50把被压缩的燃油和空气(简称混合气体)点燃，叶轮空腔40a内的爆炸动能传到气缸10内壁，气缸10内壁将动能反作用回叶轮空腔40a推动叶轮40旋转。叶轮40旋转一周，该发动机点火做功四次，四个叶轮空腔40a反复进行以上流程，持续做功后的动能直接随传动轴60 转出。
51.具体该转子发动机的进气、压缩、做功和排气过程的原理与现有三角转子发动机相同，在此不赘述。
52.本实用新型的转子发动机，从点火爆炸到排气之间的距离是全密封的，提供相对充足的燃烧时间，使混合气体燃烧的更完全，由此可降低发动机的耗油量。
53.需要说明的是，由于转子发动机相对活塞发动机压缩比低，燃烧不够充分，是限于外形设计的原因，这是传统转子发动机无法解决的无解缺陷。本实用新型的转子发动机，可以把渐收形仓体靠近点火塞 50的端部设计的非常狭窄，让旋转到点火塞50的叶轮空腔40a的空间极其小，以提高该转子发动机的压缩比，以解决传统转子发动机压缩比低的问题。
54.实施例二
55.本实施例的结构原理同实施例一的结构原理基本相同，不同的地方在于，叶轮40的结构不同，如图9所示，在本实施例中，叶轮40 由若干第一瓦楞单元43制成，第一瓦楞单元43包括第一瓦楞板431 和第二瓦楞板432，第一瓦楞板431和第二瓦楞板432也为沿气缸10 高度方向呈波浪形延伸的结构，与实施例一中的瓦楞板42的结构相同，在此不详述。第一瓦楞板431和第二瓦楞板432的顶部固接有连接两者的顶板433，第一瓦楞板431和第二瓦楞板432的底部固接有连接两者的底板434。顶板433与上封盖20的内表面密封连接，底板434与下封盖30的内表面密封连接，比如面接触密封或采用密封圈进行动密封。
56.在本实施方式中，叶轮40由若干第一瓦楞单元43制成，第一瓦楞单元43可根据叶轮40形状需求被加工成各种形状，只要整体为波浪结构，可保证叶轮40轴向伸缩性即可。
57.在另一优选的实施方式中，第一瓦楞板431和第二瓦楞板432之间设有沿气缸10高度方向延伸的低压的弹簧伸缩杆435，弹簧伸缩杆435的数量和间距可根据实际情况进行调整，弹簧伸缩杆435的两端分别与顶板433和底板434固接。弹簧伸缩杆435为现有技术，其具体结构在此不详述。通过设置弹簧伸缩杆435，叶轮40在高压高转速下的发动机密闭仓内转动，弹簧伸缩杆435可以随着第一瓦楞板 431和第二瓦楞板432进行轴向伸缩，以支撑第一瓦楞板431和第二瓦楞板432，防止其横向变形。
58.实施三
59.本实施例的结构原理同实施例一和实施例二的结构原理基本相同，不同的地方在于，叶轮40的结构不同，如图10所示，在本实施例中，叶轮40由若干第二瓦楞单元44制成，第二瓦楞单元44的结构与三层瓦楞纸板的结构相同。第二瓦楞单元44包括位于中间的沿气缸10径向和/或轴向呈波浪形延伸的瓦楞板42、以及位于两侧的封板441，本实施例中瓦楞板42的结构与实施例一中的瓦楞板的结构相同，瓦楞板42的波峰和波谷分别与两块封板441抵触连接。两侧的封板441与对应的封盖的内表面分别密封连接，比如面接触密封或采用密封圈进行动密封。
60.在本实施例中，瓦楞板42横向设置，叶轮40旋转的过程中，两个封盖挤压两个封板441，两个封板441挤压中间的瓦楞板42，瓦楞板42发生弹性形变，由此使叶轮40进行轴向伸缩。
61.实施四
62.本实施例的结构原理同实施例二和实施例三的结构原理基本相同，不同的地方在于，叶轮空腔40a和叶片41的数量不同。如图11 所示，在本实施例中，叶轮空腔40a和叶片41的数量均为一个，该叶片41能够将气缸的进气口11和出气口12同时封闭，比如叶片41 为横截面为扇形的扇形叶片，扇形叶片41的外壁为弧形外壁411，扇形叶片41的外壁能够将气缸的进气口11和出气口12同时封闭。
63.在本实施例中，在火花塞50把被压缩的混合气体点燃做功时，扇形叶片41的外壁将气缸的进气口11和出气口12同时封闭，不仅可防止爆炸的气体从进气口11逆流，还可防止爆炸气体直接从排气孔排出。
64.叶轮空腔40a和叶片41的数量为两个、三个或者五个及以上，其原理与前述的实施例一至实施例四相似，在此不详述。
65.在本说明书的描述中，参考术语“优选的实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
66.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。