[发明专利]一种内燃转子发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃转子发动机，特别是一种容积式转子发动机。

背景技术

活塞式内燃发动机自19世纪问世以来，经过不断改进和发展，设计和整体性能，已相当完善。它热效率高、功率和转速范围宽、配套方便、机动性好，所以获得了广泛的应用，它在人类活动中占有非常重要的地位。现在主要以四冲程发动机为主，但四冲程发动机结构复杂，造价较高，体积较大。气门配气机构以及点火系统复杂，零部件多，保养困难，机械噪音大。由于曲轴转720度做功1次，所以功率输出小、旋转平衡不稳定,再有燃烧时间短，汽油在燃烧室内会出现不能充分燃烧的现象。

过去的百多年里，发明者提出了许多关于转子发动机结构的提案。但是，这些概念都没有实用化，直到德国人汪克尔(F.ankel）博士在1957年研制出转子发动机。与一般四冲程发动机每旋转两圈才作功一次相比，具有高马力容积比的优点，转子发动机的优点亦包括体积较小、重量轻、低重心、震动小等。

与往复式发动机相比，转子发动机有如下缺点，油耗高，污染重。由于转子发动机燃烧室的外形不太有利于完全燃烧。由于转子发动机的相邻容腔间只有一个径向密封片，径向密封片与缸体始终是线接触，径向密封片磨损快。磨损严重，零部件寿命短。使用一段时间之后容易因为油封材料磨损而造成漏气问题，大幅增加油耗与污染。其独特的机械结构也造成这类引擎加工制造技术高，维修较难。

此外，还有燃气涡轮发动机，利用燃气的高压推动燃气涡轮发动机的叶片旋转，从而输出动力。因为它的结构最简单，而且最能体现出燃气涡轮发动机所特有的体积小、重量轻、起动快、少用或不用冷却水等一系列优点。燃气涡轮发动机使用范围很广，如用在航空、发电厂和轮船等。

 燃气涡轮发动机具有上述的各优点，如果能应用于能源消耗量巨大的汽车、火车等常用运输工具，将带来节能、环保、舒适和易于维护等诸多益处，但现有的涡轮发动之所以一直未大量应用于上述运输工具，主要由于加速性能差；低速时能耗大，成本高，维护艰难等,而且很难精细地调节输出的功率。所以汽车和摩托车很难使用燃气涡轮发动机作为驱动。

目前，全球都在进行燃气涡轮机的微型化研究。微型化存在最大问题就是：微型化流量太低。叶片式动力涡轮和叶片式压气机在低流量下效率就面临的最严峻考验。

在目前，多种应用场合下对发动机的要求是：预留给发动机的空间有限，在要求发动机重量更小的前提下，却又要求发动机具有更高的功率输出、热效率，及对各种燃料具有更好的适应性与极低的排放。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有较高的机械效率、结构简单，动力学性能接近燃气轮机，而热力循环性能优于常规四冲程内燃机的容积式转子发动机。

本发明的内燃转子发动机, 其特征在于它由活塞往复式压气机、燃烧室和转子单元组成，所述的活塞往复式压气机包括曲轴、连接曲轴的连杆，在连杆上的活塞以及位于气缸上部的进气阀和单向阀；所述的燃烧室包括火花塞和排气阀，燃烧室前端与单向阀连通；所述的转子单元包括叶轮、叶轮轴及在叶轮外周的叶轮机匣，所述叶轮机匣上部有导向喷嘴与燃烧室连通，叶轮端面上有弧线凹槽，所述的叶轮机匣后端设有排气管。

为使本内燃转子发动机获得适当的动力输出，本内燃转子发动机还在叶轮轴和曲轴之间设置有减速装置, 减速装置的齿轮与叶轮轴上的齿轮齿合, 减速装置驱动曲轴与气缸的曲轴共轴。

为抵消气缸的曲轴左右运动时产生的振动，进而实现低噪音、低油耗，本内燃转子发动机的活塞往复式压气机还可设置左、右两个气缸，左、右两个气缸的曲轴与减速装置驱动曲轴共轴，或与两套减速装置的驱动曲轴分别连接。

为进一步提高发动机的效率，本内燃转子发动机还设置有一个高压储气罐、气体压力流量控制系统及换热器,高压储气罐通过换热器与叶轮机匣上的进气孔连接，叶轮机匣的排气管穿过高压储气罐的换热器。

本内燃转子发动机由于采用了活塞往复式压气机对空气进行压缩，压缩后的高压空气在体积固定的燃烧室内进行等容燃烧，燃烧后的高温高压气体直接进入转子单元，由于叶轮端面上有弧线凹槽，与叶轮机匣形成弧线凹槽容积室，叶轮和叶轮机匣之间因不接触并没有产生接触摩擦，高压气体经喷嘴作用在叶轮外圆与叶轮机匣之间的弧线凹槽容积室上，推动叶轮高速转动，当叶轮转速达到某一临界点后，气体膨胀动能和叶轮的惯性动能叠加，这时，无须再费更多的气体膨胀动能，叶轮依旧会快速转动，而且不停地高速转动，使得发动机的输出扭矩提高，同时惯性动能得到最大利用，使得发动机的输出功率高和低速扭矩大。