[发明专利]一种簧片式柔性转子发动机

说明书

技术领域

本发明属于动力机械领域，涉及一种转子发动机，特别涉及一种簧片式柔性转子发动机。

背景技术

现有内燃机分为往复式内燃机、燃气轮机以及转子发动机三种。往复式内燃机是借助活塞与曲柄连杆机构将燃油燃烧的热能转化为机械能，其缺点是结构复杂、体积大、热效率低，不能直接实现动力输出，而要靠曲柄连杆机构来转换，活塞组因往复运动而引起的往复惯性力和惯性力矩不能得到完全的平衡，随着发动机转速的提高这个缺点越来越明显。燃气轮机是靠燃气冲击叶轮实现能量转换，直接实现动力输出，但其消耗的能量多，结构较复杂，多用于大型运输工具上。

转子发动机中较成熟的汪克尔转子发动机，其气缸为内旋线非圆柱曲面，转子依内齿轮做复杂的行星运动，其本身结构复杂，制造困难，密封问题难以解决，另外，三角转子的偏心不平衡旋转会使发动机产生很大的振动。除了三角转子发动机外，人们还发展出旋片等结构的转子发动机，比如，中国专利号CN2355105Y提出的“旋片式转子发动机，该转子发动机通过在转子内设置4个旋片，依靠设在旋片底部的弹簧将旋片压在气缸内壁上。这种转子发动机结构复杂，对密封及润滑要求较高，在微型化的过程中，其加工将存在很大的问题。

发明内容

本发明针对现有往复式内燃机、燃气轮机和汪克尔转子发动机的不足，提出一种簧片式柔性转子发动机。本发明通过簧片转子代替传统的三角转子，由定心转子代替了以往的偏心转子，实现了转子的定心转动。具有结构简单，制造方便，易于小型化和微型化，运转平稳，润滑机构简单，输出功率大的特点。

本发明的簧片式柔性转子发动机，包括气缸、前端盖、后端盖、簧片转子、燃料供给系、功率输出轴等。发动机缸体横截面为近似椭圆形，在缸体上分别设有进气通道、排气通道以及点火机构。与缸体同质心摆放一个簧片转子，它是横截面由一对或者一对以上的圆弧围成的柱体，其中相对的圆弧半径相同，在半径相同的圆弧的两端分别安装两个簧片。簧片的一端与转子圆弧通过一列螺钉连接，并用密封胶密封，另一端依靠簧片弹性与气缸内壁挤压连接。簧片与气缸内壁接触端具有圆形弧角，可以减小对缸壁的刮擦并减小转子转动的阻力。根据簧片数量不同，可以在气缸内设置一对或一对以上的密闭空间，也就是燃烧室。转子横截面的圆弧个数与燃烧室的个数相同，例如：2个圆弧产生2个燃烧室，4个圆弧产生4个燃烧室。燃烧室个数越多，点火的时间间隔越小，输出功率越大。分别安装在半径相同的圆弧两端的两个簧片对称摆放，分前簧片和后簧片，前、后簧片均是根据转子顺时针方向转动时，对于燃烧室而言，首先通过进气通道的簧片为前簧片，后面的为后簧片。转子中心设有与功率输出轴相配合的轴孔。发动机前后端盖中心处设有轴承安装孔，功率输出轴通过转子中心的轴孔与前后端盖通过轴承相连接。发动机点火机构设置在进气行程与做功行程之间燃烧室容积达到最小时，此燃烧室所对应的气缸壁上。气缸进气通道一般应靠近密闭空间达到最大时后簧片位置，以使得进气行程中更多的混合气进入燃烧室，从而提高气缸的进气效率。排气通道设置在做功行程燃烧室容积达到最大时前簧片位置，这是因为转子继续转动，前簧片及后簧片与燃烧室内气体接触的做功面积发生变化，燃烧产生的爆发压力开始对转子做负功，而在此设置排气通道，可以使得燃烧室与大气相通，极大减小这种转子阻力。

将转子装入气缸内，簧片由于预压力与缸体内壁相接触，形成燃烧室。转子在转动过程中，簧片在转子及自身弹性作用下依气缸型线运动，由于缸体径向尺寸的不同，进入压缩行程以后，转子与缸体之间的距离缩短，簧片产生弹性变形，在保证燃烧室密封的同时，与转子及气缸共同作用，使得燃烧室容积减小，压缩燃烧室内可燃气体，由此满足发动机运行所需要的容积变化要求。