偏心轉子柴油發動機的製作方法

2023-10-26 03:14:47 2

專利名稱：偏心轉子柴油發動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及內燃發動機，尤其是一種偏心轉子柴油發動機。
背景技術：
傳統的活塞式柴油發動機，其活塞在氣缸內往復運動，要不斷加速減速，這種結 構不僅影響其做功效率，而且震動較大。目前，出現一種新型的三角轉子發動機。與活塞式發動機一樣，三角轉子發動機也 是利用空氣、燃油混合氣燃燒產生的壓力。不同的是，在活塞式發動機中，燃燒產生的壓力 保存在氣缸中，驅使活塞運動，連杆和曲軸將活塞的往復運動轉換為旋轉運動，而在轉子發 動機中，燃燒產生的壓力保存在定子內壁和三角形轉子(在該發動機中用來代替活塞)構成 的密封室中。所述三角轉子發動機主要包括內腔大致呈橢圓形的定子，三角轉子——該三 角轉子的每個角的頂端與所述定子的內壁滑動密封接觸，該三角轉子的兩側分別與定子的 兩端滑動密封接觸，從而構成三個獨立的密封氣室，燃油供給系統和點火系統。燃燒過程的 四部分包括進氣，壓縮，燃燒和排氣。當轉子在定子內運動時，由轉子構成的三個氣室的 體積將發生變化。這種變化會產生一種泵作用。進氣循環進氣階段從轉子頂點經過進 氣口時開始，在進氣口接通氣室的那一刻，氣室的體積接近其最小值。當轉子轉過進氣口 時，氣室的體積將增大，從而將空氣、燃油混合氣吸入氣室。當氣室的頂點經過進氣口時，該 氣室即被密封，然後並開始壓縮。壓縮當轉子繼續在定子內運動時，氣室的體積會變得更 小，進而壓縮空氣、燃油混合氣，當轉子的面轉到火花塞處時，氣室的體積再次接近最小，這 是燃燒的起點。燃燒當火花塞點燃空氣、燃油混合氣時，會迅速產生壓力，驅動轉子運動， 燃燒的壓力會驅動轉子沿著氣室體積增大的方向移動，燃燒氣體繼續膨脹，推動轉子並產 生動力，直至轉子的頂點再次經過排氣口。排氣當轉子的頂點經過排氣口時，高壓燃燒氣 體會釋放到排氣裝置中，當轉子繼續運動時，氣室開始壓縮，迫使剩餘廢氣排出，當氣室體 積接近最小時，轉子的頂點將經過進氣口，整個循環再次開始。這種新型的三角轉子發動機，與傳統的活塞式柴油發動機相比，具有以下優點運 動零件更少，因而其可靠性更高；更順暢，轉子發動機中所有零件均沿一個方向持續旋轉， 不需要像傳統發動機中的活塞那樣劇烈地變換方向。但該結構目前還存在以下缺陷一是 熱動力效率較低，其與活塞式發動機相比，燃燒室的壓縮比較低，因此比活塞式發動機更耗 油，且做不成大功率發動機；二是生產成本高，其三角轉子的結構比較複雜，不易加工和裝 配。正是因為其存在這些缺陷，致使三角轉子發動機到目前為止還沒有被普及應用。

發明內容
本發明的目的在於提供一種熱動力效率高，生產成本低，結構簡單且使用壽命長 的偏心轉子柴油發動機。為實現上述目的，本發明可採取下述技術方案
本發明一種偏心轉子柴油發動機，包括內腔橫截面為圓形的定子，設置在所述定子內腔的橫截面為圓形的轉子，具有開、關控制機構的進氣孔和排氣孔，及柴油噴嘴，所述轉子 的軸線與定子的軸線平行，轉子軸心沿水平方向向左偏離定子軸心的距離為e，輸出軸沿轉 子的軸線貫穿於轉子的兩端並通過兩軸承支撐於定子兩端的端蓋上；在所述轉子周體上沿 周向開設有均布的至少8個通槽，所述通槽沿軸向與轉子的軸線平行，在每個所述通槽內 均設有一個長方形的葉片，通槽與葉片滑動配合；在所述轉子沿順時針方向旋轉狀態下，所 述葉片通過離心力的作用其頂端與所述定子的內壁接觸，所述葉片兩側、轉子兩端分別與 定子的兩端接觸，構成數量與所述通槽數量相等的密封氣室；所述排氣孔設於定子內腔的 下方偏左區域的所述端蓋上，其沿周向的兩端點與轉子軸心的夾角大於兩個相鄰葉片間的 夾角a、小於加；所述進氣孔設於定子內腔的上方偏左區域的所述端蓋上，其沿周向的兩端 點與轉子軸心的夾角大於a、小於加；所述柴油噴嘴位於定子內腔的左上方區域的所述端 蓋上，從其噴口中心到轉子軸心的連線與水平線的夾角小於a。所述通槽為8個，或12個，或16個。所述通槽的底部與壓力氣源相通。在所述通槽的槽底與葉片的底端之間設有彈簧。所述e大於零、小於定子內腔直徑與轉子直徑的差；在所述輸出軸上設有飛輪。與現有技術相比，本發明的有益效果是轉子的橫截面和定子內腔的橫截面均為 圓形，所述轉子的軸線與定子的軸線平行，轉子軸心偏離定子軸心(設定子1內腔直徑為D， 轉子2的直徑為d，則偏離距離e的取值範圍為0 < e < D-d)，在轉子周體上沿周向均布 至少8個葉片，構成數量與所述葉片數量相等的密封氣室，這種結構，既具有三角轉子發動 機的優點，運行順暢，可靠性高，又克服了三角轉子發動機熱動力效率較低、生產成本高的 缺陷。圓形轉子和定子，結構比三角轉子簡單，加工成本低；葉片的採用，可大大縮小轉子的 尺寸，且更換葉片方便，沒有曲軸和配氣機構，進一步降低了生產和運行成本；密封氣室數 量增加，因而運行更順暢，震動更小，零部件不易損壞，使用壽命更長；通過調整轉子與定子 的偏心距離，可以大大提高密封氣室的壓縮比，提高熱動力效率，可以做成大功率發動機。本發明的所述葉片數量，可根據發動機功率大小相應增加，優選8個、12個或16 個，成4的倍數遞增，這樣的葉片數量，上述有益效果較好。優選在所述輸出軸上設置飛輪， 用於配重和平衡，進一步消除震動。


圖1是本發明具體實施方式
的結構示意圖。圖2是圖1的A-A剖面結構示意圖。
具體實施例方式如圖1和圖2所示，本發明一種偏心轉子柴油發動機，包括內腔橫截面為圓形的定 子1，設置在所述定子1內腔的橫截面為圓形的轉子2，具有開、關控制機構的進氣孔5和排 氣孔6，及柴油噴嘴7，所述轉子2的軸線與定子1的軸線平行，轉子2軸心沿水平方向向左 偏離定子1軸心的距離為e(設定子1內腔直徑為D，轉子2的直徑為d，則0 < e < D-d), 輸出軸4沿轉子2的軸線貫穿於轉子2的兩端並通過兩軸承9支撐於定子1前後兩端的端 蓋上(本發明對前、後、上、下、左、右的方向描述，均以圖1為準)，在所述輸出軸4上設有用於配重和轉動平衡的飛輪10 ；在所述轉子2周體上沿周向開設有均布的8個通槽，所述通 槽沿軸向與轉子2的軸線平行，在每個所述通槽內均設有一個長方形的葉片3，通槽與葉片 3密封滑動配合；優選的，為了增加葉片3從通槽內沿徑向向外伸出的力，在所述通槽的槽 底設有氣孔，所述氣孔通過開設在轉子2上的通道經滑動接口與外部壓力氣源連通，或經 設置在所述通道內的單向閥與相應的密封氣室連通；也可以在所述通槽的槽底與葉片3的 底端之間設置彈簧來增加葉片3從通槽內沿徑向向外伸出的力，再進一步地，可以在葉片3 底端開設腔室，用於容置所述彈簧，以減小所述彈簧所佔的空間。在所述轉子2沿順時針方 向旋轉狀態下，所述葉片3在離心力和所述氣孔氣壓(或所述彈簧的彈力)的作用下其頂端 與所述定子1的內壁接觸，所述葉片3兩側、轉子2兩端分別與定子的兩端接觸，構成數量 與所述通槽數量相等的8個密封氣室；所述排氣孔6設於定子1內腔的下方偏左區域的後 端蓋上，其沿周向的兩端點與轉子2軸心的夾角大於45度(相鄰葉片3的夾角為a = 360/8 =45度)、小於90度0 鄰的兩組葉片3的夾角為加=90度);所述進氣孔5設於定子1內 腔的上方偏左區域的後端蓋上，其沿周向的兩端點與轉子2軸心的夾角大於45度、小於90 度；所述柴油噴嘴7位於定子1內腔的左上方區域的後端蓋上，從其噴口中心到轉子2軸心 的連線與水平線的夾角小於45度(相鄰葉片3的夾角為a = 360/8 = 45度)。本發明各技術方案中，所述葉片3的數量也可以設置為8個以上的其它數量，優選 12個，或16個。本發明各技術方案中，還可以設置火花塞，用於更可靠的、尤其是在低溫環境下點 燃密封氣室內的空氣、柴油混合氣。發動機啟動時由電機帶動轉子2順時針方向轉動，正常運轉後，工作過程如下
1、吸氣行程轉子2順時針轉動，在離心力和所述氣孔氣壓(或所述彈簧的彈力)的作 用下，葉片3外伸，右上密封氣室逐漸加大，形成真空，所述開、關控制機構控制進氣孔5打 開，空氣由進氣管11經進氣孔5吸入密封氣室，發動機輸出軸轉過90度。2、壓縮行程轉子2順時針繼續轉動，吸入空氣的密封氣室轉到定子1內腔右下區 域時，容積逐漸減小，產生高溫高壓氣體，在此過程中，所述開、關控制機構控制排氣孔6關 閉，發動機輸出軸轉過90度。3、做功行程，轉子2順時針繼續轉動，產生高溫高壓氣體的密封氣室越過定子1內 腔左端點後，柴油嘴噴7柴油，使高溫高壓柴油混合氣體燃燒，體積膨脹，推動轉子2向著容 積擴大的方向即順時針方向轉動，發動機輸出功率，兩相鄰葉片由於外伸，密封氣室逐漸加 大，發動機輸出軸轉過90度。4、排氣行程轉子2順時針繼續轉動，燃燒後的密封氣室兩相鄰葉片受定子內壁 面的作用縮迴轉子槽內，由於收縮該密封氣室逐漸減小，在定子1內腔左下區域氣室內產 生壓力將燃燒後氣體由排氣孔6經排氣管12排出，發動機輸出軸轉過90度，在此過程中， 所述開、關控制機構控制排氣孔6關閉、控制進氣孔5關閉，完成一個工作循環。因對稱分布，轉子和軸承所受的徑向力基本相平衡，使發動機軸及軸承的壽命長， 噪聲低，發動機沒有曲軸和進排氣配氣機構。發動機每轉一轉完成2個熱力過程。
權利要求
1.一種偏心轉子柴油發動機，包括內腔橫截面為圓形的定子(1 )，設置在所述定子(1) 內腔的橫截面為圓形的轉子(2)，具有開、關控制機構的進氣孔(5)和排氣孔(6)，及柴油噴 嘴(7)，其特徵在於所述轉子(2)的軸線與定子(1)的軸線平行，轉子(2)軸心沿水平方向 向左偏離定子(1)軸心的距離為e，輸出軸(4)沿轉子(2)的軸線貫穿於轉子(2)的兩端並 通過兩軸承(9)支撐於定子(1)兩端的端蓋上；在所述轉子(2)周體上沿周向開設有均布的 至少8個通槽，所述通槽沿軸向與轉子(2 )的軸線平行，在每個所述通槽內均設有一個長方 形的葉片(3)，通槽與葉片(3)滑動配合；在所述轉子(2)沿順時針方向旋轉狀態下，所述葉 片(3)通過離心力的作用其頂端與所述定子(1)的內壁接觸，所述葉片(3)兩側、轉子(2)兩 端分別與定子的兩端接觸，構成數量與所述通槽數量相等的密封氣室；所述排氣孔(6)設 於定子(1)內腔的下方偏左區域的所述端蓋上，其沿周向的兩端點與轉子(2)軸心的夾角 大於兩個相鄰葉片(3)間的夾角a、小於加；所述進氣孔(5)設於定子(1)內腔的上方偏左 區域的所述端蓋上，其沿周向的兩端點與轉子(2)軸心的夾角大於a、小於加；所述柴油噴 嘴(7)位於定子(1)內腔的左上方區域的所述端蓋上，從其噴口中心到轉子(2)軸心的連線 與水平線的夾角小於a。
2.根據權利要求1所述的偏心轉子柴油發動機，其特徵在於所述通槽為8個，或12 個，或16個。
3.根據權利要求2所述的偏心轉子柴油發動機，其特徵在於所述通槽的底部與壓力 氣源相通。
4.根據權利要求2所述的偏心轉子柴油發動機，其特徵在於在所述通槽的槽底與葉 片(3)的底端之間設有彈簧。
5.根據權利要1至4所述的任何一種偏心轉子柴油發動機，其特徵在於所述e大於 零、小於定子(1)內腔直徑與轉子(2)直徑的差；在所述輸出軸(4)上設有飛輪(10)。
全文摘要
本發明公開了一種偏心轉子柴油發動機，包括內腔橫截面為圓形的定子，橫截面為圓形的轉子，具有開、關控制機構的進氣孔和排氣孔，及柴油噴嘴，轉子軸心沿水平方向向左偏離定子軸心的距離為e，在轉子周體上沿周向開設有均布的至少8個通槽，在每個通槽內均設有一個長方形的葉片；在轉子沿順時針方向旋轉狀態下，葉片通過離心力的作用其頂端與定子的內壁接觸，葉片兩側、轉子兩端分別與定子的兩端接觸，構成數量與通槽數量相等的密封氣室；排氣孔、進氣孔和柴油噴嘴分別設於定子內腔的下方偏左區域的端蓋上、上方偏左區域的端蓋上和左上方區域的端蓋上。與現有技術相比，本發明熱動力效率高，生產成本低，結構簡單且使用壽命長。
文檔編號F02B53/10GK102146838SQ201110045998
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月25日 優先權日2011年2月25日
發明者黃德中 申請人:紹興文理學院