[发明专利]转子发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧发动机，特别是涉及一种旋转活塞式发动机。

背景技术

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。分析往复式发动机的做功过程：当活塞压缩空气到达上死点时燃气爆燃，这时燃气的压力最大，但这时曲柄和连杆几乎是一条直线，虽然燃气的压力最大，但曲柄的位置所构成的力臂小，所以这时发动机产生的扭矩并不大，随着曲柄的转动力臂逐渐增大，当曲柄转至与活塞运动方向垂直时，力臂达到最大值，随后又逐渐变小，当曲柄与活塞运动成一条直线时，力臂为零。在整个转动过程中，力臂的变化可以用一条正弦函数曲线表示。如何能提高发动机的效率？也就是在燃气爆发的瞬间有足够的空间使其膨胀，从而迅速释放能量。能量释放速度越快则效率越高，反之亦反。往复式发动机在燃气燃烧爆发的最初时刻，燃烧室的空间不是线性规律变化而是以正弦函数变化，不利于能量的释放。这时燃烧室的高温气体，有相当一部分能量以热的形式通过缸筒、缸盖、活塞等散失掉，这就是往复式发动机效率低的根本原因。德国人菲加士·汪克尔在1957年研制出一种旋转活塞式发动机，后经过多方多次改进和完善，已发展为一种较成熟的转子发动机，并且在马自达公司出产的汽车上得到应用。该转子发动机主要由一个椭圆形缸体和一个设置在其中的三角转子构成，椭圆形缸体内的空间始终被三角转子分为三个工作室，三角转子转动时工作室也随之转动，依次在摆线型缸体内的不同位置处完成进气、压缩、作功(燃烧)和排气四个过程。由于转子发动机将空燃混合气燃烧产生的膨胀压力直接转化为三角形转子和偏心轴的转动力，所以不需要设置连杆，进气口和排气口依靠转子本身的运动来打开和关闭；不再需要配气机构，包括正时齿带、凸轮轴、摇臂、气门、气门弹簧等，而这在往复式发动机中是必不可少的一部分，因此转子发动机比往复式发动机所需的部件大幅减少，从而减小发动机的体积和重量以及制造成本。又由于在往复式反动机中，活塞本身就是一个振动源，同时气门机构也会产生令人讨厌的机械噪音，而转子发动机平稳的转动运动产生的振动相当小，而且没有气门机构，因此能够更平稳和更安静的运行。

然而汪克尔转子发动机也因为其特殊的结构造成其也有不可弥补的缺陷，一、燃烧室的结构不能根据功能进行结构优化，使燃料不能充分燃烧，并且对转子作功的力臂和时间较短，扭矩较小，扭矩小是汪克尔转子发动机的致命缺陷；二、三角转子与输出轴之间的传动系统组件的偏心运动导致了对发动机速度的限制，并引起了动态平衡问题。基于上述缺陷的影响，汪克尔转子发动机一直得不到大规模的推广和应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单，燃料作功效率高，转子与输出轴之间的传动系统无偏心问题，同时具备汪克尔转子发动机诸多优点的新型转子发动机。

本发明转子发动机，包括缸体、主转子和至少两个子转子，所述主转子和子转子纵向设置在缸体内部，且主转子与缸体共轴设置，缸体的轴向两端设有大端盖，

所述子转子为横截面大体是月牙型的柱体，子转子截面外圆半径为r，子转子外圆圆心O’与子转子两个尖角J、J’之间构成子转子开口角β，所述子转子两个尖角J、J’之间设有相对子转子β角平分线对称的曲线l₁和l₁’，所述曲线l₁和l₁’构成子转子的内弧面JJ’，所述内弧面JJ’的曲线l₁段上设有过气槽，

所述主转子大体为圆柱体，其截面半径为R，所述主转子圆心O与子转子外圆圆心O’之间的圆心距为L，R+r＞L＞R，所述主转子的外壁上均匀分布有与子转子数量相等的弧形凹槽，所述弧形凹槽适于子转子在其中自转，且弧形凹槽始终容纳子转子的至少一部分，

所述缸体的内壁大体为圆柱体，缸体截面半径为L+r，缸体内壁上设有至少一组内凸起，所述每组内凸起包含两个沿缸体内壁均匀分布的凸点T和T’，所述凸点T和T’的两侧分别通过两条相对缸体半径对称的曲线l₂和l₂’与缸体内壁相连接，所述两条l₂曲线上都设有卸压槽，其中所述凸点T两侧的l₂和l₂’曲线上分别设有排气口和进气口，所述凸点T’一侧的l₂’曲线上设有喷油嘴或火花塞，