[发明专利]逆位移非对称旋转(IDAR)发动机

说明书

连续性

本申请要求美国临时专利申请No.61/211,192的优先权，该美国临时专利申请公开的内容通过引用而包含在本申请中。

背景技术

题为“Continuous Torque Inverse Displacement Asymmetric Rotary Engine”的美国专利No.6,758,188公开了一种逆位移非对称旋转(IDAR)发动机，该专利公开的内容通过引用而包含在本申请中。这种发动机包括内部舱室壁、外部舱室壁和由以下论述所限定的移动仿形件(contour)。

通过在旋转发动机中设计舱室以使燃烧循环过程中，来自凹形仿形件的作用力的方向与来自外部舱室壁的作用力的方向之间的入射角沿着外部舱室壁在每一点都大于0度而小于90度，可以在整个燃烧循环中实现扭矩。促成0度和90度之间的入射角的内部舱室壁、外部舱室壁以及凹形仿形件的形状可以针对预定的入射角从代数方面确定。

如图1所示，S表示舱室壁表面而CS表示曲轴，由与表面相互作用的作用力F(r)产生的预定入射角C所产生的扭矩量可以等于F(r)*距离D*cos(C)*sin(C)。正如可以从数学方面确定的，当入射角C为45度时，扭矩处于最大值。对于45度来说，Cos*sin的值等于0.5。大约20度和大约70度之间的其他入射角可以产生适当量的扭矩。

如图2所示，如果半径R在围绕点CS转过一定的角度D时，保持不变，由半径R表示的弧线的切线C将在点X和Z之间限定直线。切线C在弧线中点相对于半径形成直角(角度D/2)。如果直线X-Z也表示半径以角度D/2推压的舱室表面，则来自半径的作用力方向和来自该表面的作用力方向之间的入射角将会是0。

这种关系描述了传统旋转式发动机技术中的一种状态，其中在燃烧循环开始和结束时的入射角为0。为了在整个燃烧循环过程中实现扭矩，在燃烧循环过程中，入射角可以在每个点都处于0和90度之间。

图3描绘了围绕固定点CS转动变长度半径经过一定角度D而产生的弧线上点Y和Z之间的切线C。如果切线C是变长度半径推压的表面，则来自半径的作用力方向和来自该表面的作用力方向之间的入射角将会是E，该入射角是介于0度和90度之间的某个角度。

在图3中的任一给定点改变长度的半径可以等于R+dR，其中R是起始半径长度，而dR是大于或等于0的变量长度。如果R和dR值在角度D上已知，则入射角E可以计算得出。相反，如果对于一定的转角D的中点D/2知道入射角E，则可以确定长度dR。

可以推导曲线的数学公式，其中在半径围绕旋转基准的固定点转动时，沿着曲线在每一点，曲线半径与表面形成大于0度而小于90度的入射角。沿着该曲线在每一点，入射角可以介于大约20度和大约70度之间。可以使用数学公式推导能作为移动仿形件和IDAR一部分静止内舱室壁的轮廓的曲线。

继续参照图3，可以使用预定的入射角E来计算量值dR，由此随着半径(R+dR)围绕曲轴转动，半径R必须增大以保持入射角E。对于45度的入射角E来说，图3中的三角形XYZ具有长度相等的边XY和XZ。建立45度入射角E所需的用来确定相对于半径R的半径变化量dR的公式是：

dR*(cos(D/2))＝DR*sin(D/2)+2*R*sin(D/2)       (2)

dR*(cos(D/2)-sin(D/2))＝2*R*sin(D/2)          (4)

dR/R＝2*sin(D/2)/*(cos(D/2)-sin(D/2))         (6)

公式(6)表示对于给定的转角D，例如1度，半径R必须改变等于长度dR的特定的百分比。百分比R必须改变，dR/R保持不变，以便保持在转角D范围内的45度的恒定入射角E。百分比变化可以是长度增大。例如，利用公式(6)，为了在1度转角上产生45度的入射角E，半径R必须增大大约1.76％。对于每一度转角，R改变的百分比(dR)保持不变，与R的初始值无关。

可以让公式(6)的右侧乘以缩放因子K来产生用于除45度之外角度的通用公式。缩放因子K是在入射角E从45度(即边XY和XZ相等)而改变时，三角形XYZ的边XY的长度与边XZ的长度的差异。当入射角E不是45度时，公式为：

dR/R＝2*sin(D/2)/(K*cos(D/2)-sin(D/2))         (8)