四衝程氣口式三缸兩弧轉子發動機的製作方法
2023-04-28 00:52:36 1
專利名稱：四衝程氣口式三缸兩弧轉子發動機的製作方法
技術領域：
本發明的四衝程氣口式三缸兩弧轉子發動機屬於旋轉發動機。
背景技術：
汪克爾發動機是用兩弧的長短幅外旋輪線做缸體型線和它的內包絡線做轉子設計的。但汪克爾轉子發動機的缸體的吸氣腔和排氣腔是固定的，因而缸體受熱不均勻；活塞三尖端始終與缸體接觸，因而缸體磨損較快；更換易磨損的嵌在轉子尖端的徑向密封銷和轉子端面上的端面密封件極為不便。活塞三尖端密封銷彈簧受熱彈性變差及密封件受慣性力的影響，從而密封不嚴。在爆發時，由於轉子形狀和位置，存在一定的反衝角，因耗能大。
因而梁之桓先生針對汪克爾發動機不足，設計了梅花轉子發動機以克服以上缺點，用長短幅外旋輪線做活塞和它的外包絡線做氣缸進行設計，專利申請號為85 2 03161U，就是梅花轉子發動機。但其轉子形狀呈四弧形狀，構造複雜，轉子相對缸體體積較大。因而製造加工工藝複雜，單缸容積較小。
發明內容
本發明的目的是提出一種四衝程氣口式三缸兩弧轉子發動機。該發動機的轉子型線與汪克爾發動機的缸體型線是相似的，都是兩弧長短幅外擺線，因而加工製造時模具略加改制即可。缸體型線為三個全等的圓弧形，燃燒室也為圓弧形，便於加工。設備條件許可，用外包絡線型。
本發明的發動機是以兩弧轉子代替梅花轉子發動機的四弧轉子，轉子端面呈為「8」字形。
本發明發動機的兩弧轉子端面的曲線方程為x＝cos3α+pcosα，y＝sin3α+psinα，(0≤α≤2π，3≤p≤5).方程式中的參數P是擺幅係數。
缸體11由缸體型線37圍成A、B、C三弧，形成三個缸體腔3，缸腔中有燃燒室13、火花塞12；本發明發動機的缸體型線方程為x＝cos4α+pcosα+cosα.
y＝sin4α+psinα+sinα，(0≤α≤2π，3≤p≤5).方程式中的P是擺幅參數。
「8」字形的轉子由轉子型線39圍成M、N兩弧，M弧左側有排氣腔15、側面排氣孔14和後端排氣孔16，M弧右側前端進氣孔35，進氣腔33，側面進氣孔34。
「8」字形轉子在氣缸中繞偏心軸1自轉的同時又推動偏心軸一起繞缸體中心線40，即太陽輪中心線40作公轉；轉子帶動行星輪4，行星輪4再帶動太陽輪40做功。
由上述改進，由原梅花轉子發動機的五缸簡化為三缸，將五個縱向密封銷24，正五邊形狀端面密封片9，五個燃燒室和火花塞，都統統簡化為三個。從而變為本發明發動機，使結構簡化，製造工藝更簡便。
本發動機以長、短幅兩弧外擺線，做為本發動機的轉子型線39；並以這個轉子的三弧外包絡線做為本發動機的缸體型線37。
兩弧轉子端面與缸蓋之間的密封片9安裝在前缸蓋6和後缸蓋17上；密封片9的形狀呈二弧轉子的內包絡線9形，其曲線方程為缸體腔39-轉子型線；40-缸體中心線在圖4中，41-缸體型線；42-轉子型線；43-太陽輪；44-行星輪45-進氣腔；46-排氣腔；47-進氣口；48-排氣口；49-轉子尖端密封件；50-偏心軸；51-火花塞.
具體實施例方式
下面我們再對活塞上進排氣腔工作過程作一簡要說明如圖1以A缸為例，當活塞M弧的最高點達到A缸缸體弧線最高點，即上止點時，氣體從前缸蓋進氣孔35進入轉子進氣腔33後，再由活塞側面許多進氣小孔34進入氣缸A，當活塞逆時針旋轉，M弧右邊進氣孔34達到左邊密封銷E，即下止點時，進氣結束，轉子自轉了225度，即進氣角為225。然後N弧旋轉到A缸內，對氣體進行壓縮，達到自燃，或火花塞點燃，爆發，將活塞N端推到A缸外，此時發動機做功，緊接著轉子M弧進入A缸，對廢氣進行壓縮，廢氣由側面的排氣孔14被擠入排氣腔15，然後從活塞後端排氣孔16，再進入後缸蓋排氣室排出。從排氣開始到排氣結束，轉子也旋轉了225度，即排氣角同樣為225度。以下動作，重複上述過程。汽缸做功順序為A，B，C，一直循環下去。冷卻系統和潤滑系統均同於梅花轉子發動機，如圖2。如果設備條件許可，缸體和轉子可用陶瓷基複合材料做成無水冷陶瓷發動機，使其耐磨、耐高溫、長壽命，同時重量更輕。
圓弧擬合缸體型線時，在沒有考慮加工誤差和熱膨脹係數的情況下，電腦模擬數據如下行星輪(內齒輪)半徑30.00mm；太陽輪(外齒輪)半徑20.00mm；端面密封銷邊長89.38mm；氣缸圓形拱高42.58mm；擺幅長47.89mm；徑向密封銷半徑3.44mm；整個缸體半徑83.90mm。單缸型線也可為半圓弧。
x＝pcosα-cos2α-cosα，y＝psinα+sin2α-sinα，(0≤α≤2π，3≤p≤5)；方程式中的參數P是擺幅係數。
在缸體上，在發動機兩弧轉子10的內、外包絡線的三個交接點處，分別裝置縱向密封銷24。
本四衝程氣口式三缸兩弧轉子發動機的所述內、外包絡線，可用三圓弧擬合外包絡線作缸體型線37；可用邊有一定寬度的正三角形的三邊擬合內包絡線作端面密封片9。
圖1四衝程氣口式三缸兩弧轉子發動機軸向結構示意2四衝程氣口式三缸兩弧轉子發動機徑向剖視示意3四衝程氣口式三缸兩弧轉子發動機的兩弧轉子側面進、排氣孔示意4汪克爾發動機工作原理示意圖在圖1、圖2和圖3中1-偏心軸；2-前軸承；3-太陽輪；4-行星齒輪；5-前油封環；6-前缸蓋；7-前蓋的進氣室；8-進氣通道；9-端面密封片及彈簧；10-活塞(轉子)；11-氣缸體；12-火花塞孔；13-燃燒室；14-活塞周面的排氣孔；15-活塞的排氣腔16-活塞端面的排氣口；17-後缸蓋18-後缸蓋的排氣室；19-活塞軸承；20-後油封環；21-油封偏心塊；22-後軸承；23-偏心塊固定螺釘；24-密封銷；25-密封銷彈簧；26-彈簧調整螺釘；27-徑向密封片；28-徑向封彈簧；29-水套；30-活塞的油冷腔；31-進油道；32-回油道；33-活塞的進氣腔；34-活塞周面的進氣孔；35-活塞端面進氣口；36-平鍵；37-缸體型線38-
如果用給定轉子型線和內、外包絡線方程進行設計，只要適當選取參數p的值，再按比例放大即可。
當選用轉子和內、外包絡線參數方程時，給定參數P的值，就可以由電腦自動生成轉子型線及其外包絡線和內包絡線。單缸圓弧形面積減去轉子在該圓弧形內所佔最小面積，此時即是單缸最大有效截面積，其計算公式為13(8-2p)-343p]]>(單位面積)。
本沒計方案相對於汪克爾轉子發動機具有以下優點由於徑向密封銷和端面密封片聯合為一體，三徑向密封銷24安裝在缸體上三弧交點處，與固定在缸蓋上的端面密封片9為平直的正三角形三邊，始終把氣缸38分為三個獨立的氣缸腔，密封件固定，不受慣性力的影響，再加上密封件彈簧冷卻性好，不變形，因而密封性能好。這樣就很好地形成了良好的密封系統。同時對密封件的維修和更換極為方便；由於缸體關於缸體中心線40為中心對稱，每一缸體均做功，因而缸體受熱均勻；由於轉子只與密封件接觸，與缸體缸蓋永不接觸，沒有磨損，因而缸體和缸蓋不需要加工有很高的光潔度，加上三氣室和燃燒室都是簡單的圓弧形，加工簡單，製造成本低。
本設計相對於梅花轉子發動機具有以下優點本設計方案轉子體積相對於缸體體積較小，增加了單缸的容積，因而壓縮比可以提高，同時也增大了進、排氣角，結構簡化，缸體和轉子造形簡單，便於製造。
權利要求
1.一種四衝程氣口式三缸兩弧轉子發動機，由梅花轉子發動機改進而成，其特徵是以長、短幅兩弧外擺線做為本發動機的轉子型線(39)，其方程為x＝cos3α+pcosα，y＝sin3α+psinα，0≤α≤2π，3≤p≤5；並以這個轉子的三弧外包絡線做為本發動機的缸體型線(37)，其方程為x＝cos4α+pcosα+cosα，y＝sin4α+psinα+sinα，0≤α≤2π，3≤p≤5。
2.如權利要求1的一種四衝程氣口式三缸兩弧轉子發動機，其特徵是兩弧轉子端面與缸蓋之間的密封片(9)安裝在前缸蓋(6)、後缸蓋(17)上；密封片(9)的形狀呈二弧轉子的內包絡線(9)，其方程為x＝pcosα-cos2α-cosα，y＝psinα+sin2α-sinα，0≤α≤2，3≤p≤5；在缸體上，在發動機兩弧轉子(10)的內、外包絡線的三個交接點處，分別安裝一個縱向密封銷(24)。
3.如權利要求1、2的一種四衝程氣口式三缸兩弧轉子發動機，其特徵是所述內、外包絡線，可用三圓弧擬合外包絡線作缸體型線(37)；可用邊有一定寬度的正三角形的三邊擬合內包絡線作端面密封片(9)。
全文摘要
本發明的四衝程氣口式三缸兩弧轉子發動機屬動力機械，是對申請號為85203161U的四衝程氣口式梅花轉子發動機的改進；即將四衝程氣口式梅花轉子發動機的四弧轉子改為兩弧轉子，從而發動機的五個缸體就可以相應地改為三個缸體；五個縱向密封銷就改為三個縱向密封銷；五邊形的端面密封片，就改為三角形的端面密封片；五個燃燒室和五個火花塞，也就都改為三個；從而使得，本發明的四衝程氣口式三缸兩弧轉子發動機的結構更加簡單，製造工藝更加方便，同時，也擴大了發動機的單缸容積和進、排氣角；本發動機可設計為汽油機和柴油機。
文檔編號F02B53/02GK1740521SQ200510029700
公開日2006年3月1日 申請日期2005年9月15日 優先權日2005年9月15日
發明者李長道 申請人:李陸華, 孫源源