旋转发动机制造技术

提供了具有改善的冷却的旋转发动机(10,510)和用于旋转发动机的MMC材料。旋转发动机(10,510)包括：转子(20,520)，其具有由多个转子面(68,568)隔开的内部和外部；转子室外壳组件(14,514)，其围绕转子外部；以及侧板(16,516)，其联接到转子室外壳组件(14,514)。侧板(16,516)包括增压空气入口端口(34,514)和增压空气出口端口(48,548)，增压空气入口端口(34,514)布置成将增压空气导引至转子(20,520)的内部。根据转子(20,520)的旋转位置，增压空气出口端口(48,548)能够由转子面(68,568)间歇地暴露以选择性地将增压空气从转子内部直接排放至室外壳组件(14,514)以用于燃烧。

Rotary engine

Rotary engine (10510) with improved cooling and MMC material for rotating engine. The rotary engine (10510) comprises a rotor (20520), which has a plurality of rotor surface (68568) separates internal and external rotor chamber; a housing assembly (14514), the external side around the rotor; and (16516), which is coupled to the rotor chamber housing assembly (14514). The side plate (16516) includes a pressurized air inlet port (34514) and a pressurized air outlet port (48548), which is arranged to guide pressurized air to the interior of the rotor (20520). According to the rotor (20520) rotating position, pressurized air outlet port (48548) to (68568) by the rotor surface intermittently exposed to selectively pressurized air from the rotor internal chamber is discharged directly to the housing assembly (14514) for combustion.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及旋转发动机的改进；涉及用于制造发动机的旋转部件的材料，以便在使用期间提供自润滑特性，所述发动机特别是诸如Wankel发动机等旋转发动机；涉及旋转发动机的冷却；并且涉及准备组装的旋转发动机设计。一种典型的旋转发动机具有限定转子室和转子室外壳的转子外壳组件。可旋转的轴通过转子外壳组件轴颈支承。该可旋转的轴联接到位于转子室外壳组件内的转子。根据转子的形状，转子具有三个顶端密封件，密封件布置成在回转期间选择性地接触转子室外壳组件以便形成气密密封。当接触时，顶端密封件和转子室外壳作为摩擦表面并且需要润滑。一种润滑摩擦表面的已知方法是将润滑剂混合到燃料中。这样的方法不是特别地有效。GB1347819('819)描述了一种使用混合到燃料的润滑剂的已知旋转发动机。由于这样的系统的问题，'819主张使用改性的烧结合金来制备顶端密封件，以便提供自润滑并因此消除对将润滑剂混合到燃料的需求。据说，顶端密封件还具有提高耐磨性的优点。'819接着解释：这样的耐磨性允许使用镀铬的转子室外壳组件，而不是使用镀镍和碳化硅的转子室外壳组件，后者据说与非常高的制造成本相关联。本专利技术的目的是提供一种具有改善的润滑性质的旋转发动机。本专利技术的另一个目的是提供用于在内燃发动机的制造中使用的改善的材料，特别是往复活塞式和旋转式内燃发动机，更特别地是旋转式Wankel发动机。根据本专利技术的第一方面，提供了一个或多个发动机部件，所述部件选自下列中：旋转发动机转子室外壳；旋转发动机转子室外壳组件；旋转发动机转子；活塞；侧板；以及轴，这些部件由金属基复合物(MMC)材料制成，该材料包括10-35重量％的碳化硅、1-10重量％的涂镍石墨和余量的铝。各组分材料的这种混合在较宽的操作温度范围内表现出自润滑特性。该温度范围为从约-40℃至发生材料变形的温度。涂镍石墨在约-40℃和100℃之间表现出自润滑特性。在85℃至材料变形的温度之间的较高温度下，碳化硅提供自润滑特性。温度上限旨在包括针对使用中的发动机设想到的最大温度。由于材料的改善的润滑性，那些部件和与它们接触的部件一起具有延长的寿命周期。另外，各组分材料的这种混合提高了那些旋转发动机部件可在制造期间被加工的容易度。金属基复合物(MMC)材料优选地包括含量从15重量％至30重量％的碳化硅。更多的碳化硅导致材料的改善的润滑性。在30重量％以上，材料变得更难以模制。因此，30重量％的碳化硅被视为优选上限，但情况可能允许达35重量％的碳化硅。金属基复合物材料可包括含量从5重量％至7.5重量％的涂镍石墨。该范围的涂镍石墨是足够的，因为在较低温度范围内的润滑性随着涂镍石墨的含量增加而改善。润滑性的改善在涂镍石墨含量为7.5重量％以上时开始消失，因此该量被视为在不显著增加材料成本的情况下的最大优选量。MMC材料还可包括0.2-3重量％的镁。镁增加混合物的强度。镁也改善混合物的组分之间的结合性。当与上述范围的碳化硅和涂镍石墨一起使用时，该具体范围的镁足以实现那些特性。在发动机部件为转子的情况下，MMC材料还可包括9-20重量％的硅。硅改善了材料的热导率。9-20重量％的范围的硅提供了热导率性质类似于回火钢而不是纯铝的材料。这对于在操作期间经历快速的温度变化的转子来说是特别有利的。硅的范围可以是9-15重量％。该范围被视为在多数情况下是足够的。11重量％的硅的量是用于旋转发动机的偏心轴的典型量。在本专利技术的一个实施例中，所述发动机部件是由金属基复合物材料制成的旋转发动机转子，该材料包括10-35重量％的碳化硅、1-10重量％的涂镍石墨、0.2-3重量％的镁、9-20重量％的硅和余量的铝。在发动机部件为轴的情况下，MMC材料还可包括0.18重量％至0.22重量％的钪。钪提高铝在受热情况下的耐磨性。在另一个实施例中，发动机部件包括由金属基复合物材料制成的旋转发动机的偏心轴(E轴)，该材料包括10-35重量％的碳化硅、1-10重量％的涂镍石墨、0.2-3重量％的镁、0.18-0.22重量％的钪和余量的铝。优选地，E轴MMC材料还包括9-20重量％的硅。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于发动机部件的金属基复合物(MMC)材料，该材料包括10-35重量％的碳化硅、1-10重量％的涂镍石墨和余量的铝。与对其中润滑很重要的所有类型发动机的发动机部件一起使用，MMC可以是有利的。碳化硅的量可以为从15重量％至30重量％。较多的碳化硅导致材料的改善的润滑性。在30重量％以上，材料开始变得更难以模制。因此，30重量％的碳化硅被视为优选上限，但情况可能允许达35重量％的碳化硅。涂镍石墨的量可以为从5重量％至7.5重量％。该范围的涂镍石墨是足够的，因为在较低温度范围内的润滑性随着涂镍石墨的含量增加而改善。润滑性的改善在涂镍石墨含量为7.5重量％以上时消失，因此该量被视为在不显著增加材料成本的情况下的最大优选量。MMC材料还可优选地包括0.2-3重量％的镁。镁增加混合物的强度。镁也改善混合物的组分之间的结合性。当与上述范围的碳化硅和涂镍石墨一起使用时，该具体范围的镁足以实现那些特性。发动机部件优选地选自下列：转子、活塞、侧板、转子室外壳或外壳组件、以及轴。这些发动机部件在至少一个表面上需要润滑，因为它们在操作期间与其它部件相互作用。因此，这些部件最大地受益于由MMC材料制成。所述发动机部件优选地为旋转发动机部件。旋转发动机通常难以润滑，因为它们是封闭的组件，使得难以通达这些部件的摩擦表面来进行润滑。发动机部件优选地为还包括9-20重量％的硅的转子。硅改善了材料的热导率。9-20重量％的范围的硅提供了热导率性质类似于回火钢而不是纯铝的材料。这对于在操作期间经历快速的温度变化的转子来说是特别有利的。硅的范围可以是从9重量％至15重量％。该范围被视为在多数情况下是足够的。11重量％的硅的量是用于旋转发动机的偏心轴的典型量。该发动机部件优选地为旋转发动机的偏心轴，并且该材料还包括0.18-0.22重量％的钪。根据本专利技术的第三方面，提供了一种旋转发动机，该发动机包括包含上述MMC材料的上述发动机部件中的一个或多个。MMC材料特别适用于那些部件，因为那些部件由于它们在发动机的工作期间经受摩擦力而需要润滑。诸如Wankel发动机等的旋转发动机包括具有外旋轮线室外壳组件的外壳组件。广义地说，室外壳组件由具有三个面的旋转转子分成具有不同的体积的四个区段。这些区段包括增压空气进气段、压缩段、燃烧段和排气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于发动机部件的金属基复合物(MMC)材料，包括：10‑35重量％的碳化硅；1‑15重量％的涂镍石墨；可选地0.2‑3重量％的镁；可选地0‑20重量％的硅；并且其余的重量％为铝基基质和不可避免的杂质，其中，所述铝基基质包括：10‑35重量％的碳化硅；可选地0‑20重量％的硅；可选地0.18‑0.22重量％的钪；可选地0‑5重量％的流动增强剂；并且其余的重量％为铝基合金和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.01 GB 1313824.31.一种用于发动机部件的金属基复合物(MMC)材料，包括：
10-35重量％的碳化硅；
1-15重量％的涂镍石墨；
可选地0.2-3重量％的镁；
可选地0-20重量％的硅；
并且其余的重量％为铝基基质和不可避免的杂质，其中，所述铝基基质包括：
10-35重量％的碳化硅；
可选地0-20重量％的硅；
可选地0.18-0.22重量％的钪；
可选地0-5重量％的流动增强剂；
并且其余的重量％为铝基合金和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的MMC材料，其特征在于，所述铝基基质中的碳化硅的含量为15-
30重量％。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的MMC材料，其特征在于，涂镍石墨的含量为1-10重
量％，优选为5-7.5重量％。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的MMC材料，其特征在于，包括0.2-3重量％的镁。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的MMC材料，其特征在于，所述流动增强剂为铁，
优选为铸铁。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的MMC材料，其特征在于，所述发动机部件选自下
列中的一项：旋转发动机转子、活塞、侧板、转子室外壳或外壳组件、轴、汽缸衬套、汽缸盖、
汽缸体、发动机歧管、曲轴、凸轮轴、驱动轴、旋转发动机的偏心轴和气门。
7.根据权利要求6所述的MMC材料，其特征在于，所述发动机部件为旋转发动机部件。
8.根据权利要求6所述的MMC材料，其特征在于，所述发动机部件为活塞发动机部件。
9.根据权利要求6所述的MMC材料，其特征在于，所述发动机部件为转子或活塞。
10.根据权利要求6所述的MMC材料，其特征在于，所述发动机部件选自以下：侧板、转子
室外壳组件、汽缸盖和汽缸体。
11.根据权利要求6所述的MMC材料，其特征在于，所述发动机部件为旋转发动机的轴，
优选为曲轴、凸轮轴、驱动轴、或偏心轴。
12.根据权利要求7所述的MMC材料，其特征在于，所述发动机部件为所述转子，并且所
述MMC包括9-20重量％的硅。
13.根据权利要求12所述的MMC材料，其特征在于，所述MMC材料中的硅的含量为9-15重
量％。
14.根据权利要求11所述的MMC材料，其特征在于，所述铝基基质包括0.18-0.22重量％
的钪。
15.一种或多种由金属基复合物(MMC)材料制成的发动机部件，所述发动机部件选自下
列：旋转发动机转子室外壳或外壳组件、旋转发动机转子、活塞、侧板、轴、汽缸衬套、汽缸
盖、汽缸体、发动机歧管、曲轴、凸轮轴、驱动轴、旋转发动机的偏心轴和气门，所述金属基复
合物(MMC)材料包括：
10-35重量％的碳化硅；
1-15重量％的涂镍石墨；
可选地0.2-3重量％的镁；
可选地9-20重量％的硅；
并且其余的重量％为铝基基质和不可避免的杂质，其中，所述铝基基质包括：
10-35重量％的碳化硅；
可选地0-20重量％的硅；
可选地0.18-0.22重量％的钪；
可选地0-5重量％的流动增强剂；
并且其余的重量％为铝基合金和不可避免的杂质。
16.根据权利要求15所述的一种或多种发动机部件，其特征在于，所述铝基基质中的碳
化硅的含量为15-30重量％。
17.根据权利要求15或权利要求16所述的一种或多种发动机部件，其特征在于，涂镍石
墨的含量为从1重量％至10重量％，优选为5重量％至7.5重量％。
18.根据任一前述权利要求所述的一种或多种发动机部件，其特征在于，所述MMC材料
包括0.2-3重量％的镁。
19.根据任一前述权利要求所述的一种或多种发动机部件，其特征在于，所述流动增强
剂为铁，优选为铸铁。
20.根据任一前述权利要求所述的一种或多种发动机部件，其特征在于，所述发动机部
件为所述旋转发动机转子，并且所述MMC材料包括9-20重量％的硅。
21.根据权利要求20所述的一种或多种发动机部件，其特征在于，硅含量的范围为9-15
重量％。
22.根据权利要求15至19中的任一项所述的一种或多种发动机部件，其特征在于，所述
发动机部件为所述轴，并且所述铝基基质包括0.18-0.22重量％的钪。
23.根据权利要求14至18中的任一项所述的一种或多种发动机部件，其特征在于，所述
发动机部件为所述旋转发动机转子室外壳或外壳组件。
24.基本上如本文参照图1至图10所述的一种或多种发动机部件。
25.基本上如本文参照图1至图10所述的旋转发动机。
26.一种根据权利要求1至14中的任一项所述的MMC材料的用途，用于制造由所述金属
基复合物(MMC)材料制成的一种或多种发动机部件，所述发动机部件选自下列：旋转发动机
转子室外壳组件、旋转发动机转子、活塞、侧板、以及轴、汽缸衬套、汽缸盖、汽缸体、发动机
歧管、曲轴、凸轮轴、驱动轴、偏心轴和气门。
27.一种金属基复合物(MMC)材料，包括：
10-35重量％的碳化硅；
1-15重量％的涂镍石墨；
可选地0.2-3重量％的镁；
可选地9-20重量％的硅；
并且其余的重量％为铝基基质和残余杂质，其中，所述铝基基质包括：
10-35重量％的碳化硅；
可选地9-20重量％的硅；
可选地0.18-0.22重量％的钪；
可选地0-5重量％的流动增强剂；
并且其余的重量％为铝基合金和不可避免的杂质。
28.一种旋转发动机，所述旋转发动机包括：转子，其具有由多个转子面分成的内部和
外部；转子室外壳组件，其围绕所述转子外部；侧板，其联接到所述转子室外壳组件，所述侧
板包括增压空气入口端口和增压空气出口端口，所述增压入口端口布置成将增压空气导引
至所述转子的所述内部，所述增压空气出口端口能够通过所述转子面间歇地暴露，以根据
所述转子的旋转位置将增压空气选择性地从所述转子内部直接排放到所述室外壳组件以
进行燃烧。
29.根据权利要求28所述的旋转发动机，其特征在于，所述侧板还包括通道，所述通道
连接所述入口端口和所述出口端口并且具有限定开口...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·欧昆，
申请(专利权)人：轨道动力有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB