多转子纯滚动内燃机制造技术

本发明专利技术公开了一种多转子纯滚动内燃机，属于发动机技术领域，主要结构包括：齿轮组、固定隔板、密封片、转子组。齿轮组转动时，带动多个转子公转的同时自转，多个转子围成横截面封闭的区域，两端加装盖板后形成气缸。工作时，相邻转子间以纯滚动方式接触，且在接触点无正压力作用，使磨损降至最低，提高了转子寿命。转子自转一圈，输出齿轮转两圈，气缸容积两次变大变小，完成吸气、压缩、做功、排气四个过程。发动机压缩比理论可达39.3，较高的压缩比意味着较高的热效率，较低的油耗和污染。本发明专利技术解决了三角转子发动机油耗高，污染重，零部件寿命短的问题，同时仍具有排量大，体积小的特点。

【技术实现步骤摘要】
多转子纯滚动内燃机
本专利技术属于发动机
，具体涉及一种由多个转子组成的变容式发动机。
技术介绍
目前，内燃机主要包括往复活塞式内燃机和三角转子发动机。三角转子发动机主要由“8”字形缸体和三角转子组成。转子旋转时，三个顶角将气缸分为三个独立空间，各自完成吸气、压缩、燃烧、排气四个过程。三角转子发动机输出轴转速是转子的3倍，转子每自转一圈发动机点火三次。与往复活塞式内燃机相比，由于改直线往复运动为旋转运动，省去曲柄连杆机构，体积小，振动小，噪声小，而且功率大。但是，转子发动机三角转子的三个顶角边工作时始终与气缸壁线接触，虽然在顶角上有类似活塞环一样的密封件，但密封件长期在无法良好润滑的条件下工作，磨损十分严重，转子寿命短。三角转子发动机转速高、密封易磨损，造成其燃烧不充分，污染较重。另一方面，三角转子发动机的结构形式决定了它的工作气室容积变化不大，与传统往复活塞式内燃机相比压缩比较小，一般无法采用压燃方式点火。较小的压缩比造成转子发动机热效率低，油耗高。
技术实现思路
本专利技术设计了一种发动机，目的是解决三角转子发动机以下缺点：1、磨损严重，零部件寿命短。2、油耗高，污染重。本专利技术所采取的技术方案是：使用多个运动的转子围成一个横截面封闭的区域，在转子两端加装盖板形成气缸。转子在运动过程中，相邻转子之间以纯滚动的方式接触。去掉气缸侧壁，转子之间以纯滚动方式接触，使得磨损降至最低，提高了转子寿命。发动机工作时，通过齿轮组的转动，带动多个转子公转的同时自转，实现气缸容积的变化。转子每自转半圈，气缸体积由最小增至最大（参见附图1），转子自转一圈完成内燃机吸气、压缩、做功、排气四个过程。这种方式得到的压缩比理论可达39.3，较高的压缩比意味着较高的热效率，较低的油耗和污染。为得到两个相互做纯滚动运动转子的轮廓线采取的技术方案：（参见附图2）设轮廓线α绕点A以角速度ω1顺时针公转，同时绕自身中心H以角速度ω2顺时针自转；轮廓线β绕点B以角速度ω1逆时针公转，同时绕自身中心E以角速度ω2逆时针自转。α、β在t时刻相位角分别为φ1、φ2，公转半径均为r。其中ω1:ω2等于2:1，点A、B间距L。α、β绝对速度瞬心为P、Q，P与H关于点A中心对称，Q与E关于点B中心对称。P、Q连线中点S即为纯滚动接触点。在一个自转周期（2π/ω2）时间内取足够多个接触点（例如500个），将接触点的绝对坐标变换到与α（或β）相对静止的相对坐标系下，连接这些坐标点可得轮廓线α（或β）。轮廓线公转半径相同，且自转和公转周期分别相等时，轮廓α1线形状相同。为实现多个转子围成密闭区域采取的技术方案：（参见附图3至附图7）在求出t时刻转子轮廓线α、β之后，（t＋t0）时刻，α、β处在α0、β0位置（如图3）。其中，t0=Φ/ω2（Φ=2π/3）。将α0及点C（β0中心点）绕点B顺时针旋转Φ弧度，得到α1及点D。将α1沿点D到点E的方向和距离平移，得到α2，α2与β相切。图4中，将点F（α0中心点）及β0绕A点逆时针旋转Φ弧度，得到点G及β1，将β1沿点G到点H的方向和距离平移得到β2，β2与α相切。（t－t0）时刻α、β处在α3、β3位置（如图5）。将点J（β3中心点）及α3绕B点逆时针旋转Φ弧度，得到点K及α4，将α4沿着点K到点E的方向和距离平移得到α5，α5与β相切。图6中，将点M（α3中心点）及β3绕A点顺时针旋转Φ弧度，得到点N及β4，将β4沿点N到点H的方向和距离平移得到β5，β5与α相切。最后，将α、β2及β5沿AB方向向左平移3倍L，得到α6、β6及β7（如图7）。α2、β、α5、β7、α6及β6围成一个封闭区域（图7中阴影区域）。随着t的变化，轮廓α2、β、α5、β7、α6、β6中心R''、E、T''、U''、V'、W''的公转轨迹呈圆形或椭圆形（参见附图8），边长为L的正六边形RBTUVW顶点为公转中心。为了确定转子中心的位置，作辅助点R'、T'、U'、W'。坐标系Oxy原点位于正六边形RBTUVW中心，且横轴与RW平行，其中：RR'=BE=TT'=UU'=VV'=WW'=r，RR''=TT''=UU''=WW''=rsin(Φ)/cos(Φ/2)，RR'、BE、TT'、UU'、VV'、WW'与x轴正方向夹角（逆时针方向为正）依次为：(φ1-3Φ+ω1t)、φ2-ω1t、(φ1+3Φ+ω1t)、(φ2-3Φ-ω1t)、φ1+ω1t、(φ2+3Φ-ω1t)，R'R''、T'T''、U'U''、W'W''与x轴正方向夹角（逆时针方向为正）依次为：(φ2+0.5Φ-0.5π-ω1t)、(φ2-0.5Φ+0.5π+ω1t)、(φ1+0.5Φ-0.5π-ω1t)、(φ1-0.5Φ+0.5π+ω1t)，α2、β、α5、β7、α6、β6绕各自中心旋转相位角（逆时针方向为正）依次为：φ1-2Φ-ω2t、φ2+ω2t、φ1+2Φ-ω2t、φ2-2Φ+ω2t、φ1-ω2t、φ2+2Φ+ω2t，通过上述式子可以确定任意时刻转子中心位置及相位角。若将Φ由（2π/3）改为（π/2），φ1=-0.34π，φ2=1.576π，其它条件不变，按照上述变换，α、β、α2、β2围成封闭区域，可形成四转子发动机（参见附图9）。为实现转子的运动采取的技术方案：首先，通过附图10和图11所示的齿轮组实现转子的圆轨道运动。传动曲轴2一端穿过固定齿轮3与输出齿轮4联结，另一端与输入齿圈1中心轴共线。输入齿圈1的头部凹槽将与转子输出轴联结。传动曲轴2以半径r旋转，带动输入齿圈1公转，同时输入齿圈1与固定齿轮3啮合。输入齿圈1与固定齿轮3的齿数比为2:1，输入齿圈1自转一圈，其中心轴绕固定齿轮3中心轴旋转两圈，从而实现转子的圆轨道运动。通过附图12和图13所示的齿轮组实现转子的椭圆轨道运动。固定的齿圈11和固定的轴承10中心轴共线，传动曲轴9一端穿过轴承10与输出齿轮4联结，另一端与约束齿轮8中心轴共线。传动曲轴9旋转半径为r，固定齿圈11与约束齿轮8啮合，齿数比为2:1。输入齿轮5的头部凹槽与转子输出轴联结，同时与齿数相同的变速齿轮6啮合。变速齿轮6与传动齿轮7啮合，变速齿轮6与传动齿轮7的齿数比为4:3。传动齿轮7中心轴与约束齿轮8中心轴共线，并与穿过约束齿轮8的传动曲轴9一端联结。传动曲轴9旋转两圈，输入齿轮5沿椭圆轨道运动的同时自转一圈，即实现转子的椭圆轨道运动。为将转子组两端密封采取的技术方案：对六转子发动机，转子组两端输出轴的中心不断运动，要对转子组两端密封，需要随转子中心轴一起运动的开孔滑片（参见附图18）。大圆片14上开有六个大圆孔，大圆孔中心处于附图8中正六边形的顶角上。在大圆孔里填补上等大的小圆片15，在小圆片15上开偏心小圆孔15.1，小圆片15与小圆孔15.1圆心的距离为r。发动机工作时，转子17两端输出轴17.1穿过小圆孔15.1，带动小圆片15在大圆孔内旋转，同时大圆片14随着转子组一起滑动，使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六转子发动机包括：齿轮组、固定隔板、密封片、转子组；/n发动机上下两端的齿轮组、固定隔板、密封片是关于转子半高横截面对称的，齿轮组的作用是实现转子的运动；其中，输入齿圈(1)、传动曲轴(2)、齿轮(12.3)、输出齿轮(4)，一起实现转子的圆轨道运动；输入齿轮(5)、变速齿轮(6)、传动齿轮(7)、约束齿轮(8)、传动曲轴(9)、固定内齿圈(13)、轴承(12.1)、输出齿轮(4)一起实现转子的椭圆轨道运动；齿轮组中各齿轮间齿数比与技术方案中所述的一致；齿圈(13.1)的功能和齿圈(11)是一样的，轴承(12.1)的功能和轴承(10)是一样的；齿圈(13)被连接块(12.2)和连接块(16.2)固定联结在圆形支架(12)和固定隔板(16)之间；六个输出齿轮(4)相互啮合，使四个椭圆轨道齿轮组和两个圆轨道齿轮组组成的大齿轮组运动自由度为1；六个转子(17)两端输出轴(17.1)穿过转子输出轴通过孔(15.1)，带动密封小圆片(15)在大圆孔内旋转，同时密封大圆片(14)随着转子组一起上下滑动，使得转子组两端时刻保持密封状态；固定隔板(16)上面的转子输出轴活动孔(16.3)供转子输出轴(17.1)穿过，以便输出轴(17.1)与输入齿轮(5)或齿圈(1)联结；气孔(14.1)和气孔(16.1)一起组成燃气吸入或废气排出孔；转子(17)自转一圈，输出齿轮(4)旋转两圈，气缸容积两次变大变小，发动机四个冲程完成一次。/n...

【技术特征摘要】
1.一种六转子发动机包括：齿轮组、固定隔板、密封片、转子组；
发动机上下两端的齿轮组、固定隔板、密封片是关于转子半高横截面对称的，齿轮组的作用是实现转子的运动；其中，输入齿圈(1)、传动曲轴(2)、齿轮(12.3)、输出齿轮(4)，一起实现转子的圆轨道运动；输入齿轮(5)、变速齿轮(6)、传动齿轮(7)、约束齿轮(8)、传动曲轴(9)、固定内齿圈(13)、轴承(12.1)、输出齿轮(4)一起实现转子的椭圆轨道运动；齿轮组中各齿轮间齿数比与技术方案中所述的一致；齿圈(13.1)的功能和齿圈(11)是一样的，轴承(12.1)的功能和轴承(10)是一样的；齿圈(13)被连接块(12.2)和连接块(16.2)固定联结在圆形支架(12)和固定隔板(16)之间；六个输出齿轮(4)相互啮合，使四个椭圆轨道齿轮组和两个圆轨道齿轮组组成的大齿轮组运动自由度为1；六个转子(17)两端输出轴(17.1)穿过转子输出轴通过孔(15.1)，带动密封小圆片(15)在大圆孔内旋转，同时密封大圆片(14)随着转子组一起上下滑动，使得转子组两端时刻保持密封状态；固定隔板(16)上面的转子输出轴活动孔(16.3)供转子输出轴(17.1)穿过，以便输出轴(17.1)与输入齿轮(5)或齿圈(1)联结；气孔(14.1)和气孔(16.1)一起组成燃气吸入或废气排出孔；转子(17)自转一圈，输出齿轮(4)旋转两圈，气缸容积两次变大变小，发动机四个冲程完成一次。


2.一种四转子发动机，包括：齿轮组、固定隔板、密封片、转子组；
输入齿圈(18)、传动曲轴(20)、固定齿轮(24.1)、输出齿轮(4)一起实现转子圆轨道运动；输入齿圈(19)、传动曲轴(21)、固定齿轮(24.2)、输出齿轮(4)一起实现转子圆轨道运动；输入齿轮(22)、变速齿轮(6)、传动齿轮(7)、约束齿轮(8)、传动曲轴(23)、固定内...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘少林，
申请(专利权)人：刘少林，
类型：发明
国别省市：湖北;42