专利名称：偏心转子柴油发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃发动机，尤其是一种偏心转子柴油发动机。
背景技术：
传统的活塞式柴油发动机，其活塞在气缸内往复运动，要不断加速减速，这种结 构不仅影响其做功效率，而且震动较大。目前，出现一种新型的三角转子发动机。与活塞式发动机一样，三角转子发动机也 是利用空气、燃油混合气燃烧产生的压力。不同的是，在活塞式发动机中，燃烧产生的压力 保存在气缸中，驱使活塞运动，连杆和曲轴将活塞的往复运动转换为旋转运动，而在转子发 动机中，燃烧产生的压力保存在定子内壁和三角形转子(在该发动机中用来代替活塞)构成 的密封室中。所述三角转子发动机主要包括内腔大致呈椭圆形的定子，三角转子——该三 角转子的每个角的顶端与所述定子的内壁滑动密封接触，该三角转子的两侧分别与定子的 两端滑动密封接触，从而构成三个独立的密封气室，燃油供给系统和点火系统。燃烧过程的 四部分包括进气，压缩，燃烧和排气。当转子在定子内运动时，由转子构成的三个气室的 体积将发生变化。这种变化会产生一种泵作用。进气循环进气阶段从转子顶点经过进 气口时开始，在进气口接通气室的那一刻，气室的体积接近其最小值。当转子转过进气口 时，气室的体积将增大，从而将空气、燃油混合气吸入气室。当气室的顶点经过进气口时，该 气室即被密封，然后并开始压缩。压缩当转子继续在定子内运动时，气室的体积会变得更 小，进而压缩空气、燃油混合气，当转子的面转到火花塞处时，气室的体积再次接近最小，这 是燃烧的起点。燃烧当火花塞点燃空气、燃油混合气时，会迅速产生压力，驱动转子运动， 燃烧的压力会驱动转子沿着气室体积增大的方向移动，燃烧气体继续膨胀，推动转子并产 生动力，直至转子的顶点再次经过排气口。排气当转子的顶点经过排气口时，高压燃烧气 体会释放到排气装置中，当转子继续运动时，气室开始压缩，迫使剩余废气排出，当气室体 积接近最小时，转子的顶点将经过进气口，整个循环再次开始。这种新型的三角转子发动机，与传统的活塞式柴油发动机相比，具有以下优点运 动零件更少，因而其可靠性更高；更顺畅，转子发动机中所有零件均沿一个方向持续旋转， 不需要像传统发动机中的活塞那样剧烈地变换方向。但该结构目前还存在以下缺陷一是 热动力效率较低，其与活塞式发动机相比，燃烧室的压缩比较低，因此比活塞式发动机更耗 油，且做不成大功率发动机；二是生产成本高，其三角转子的结构比较复杂，不易加工和装 配。正是因为其存在这些缺陷，致使三角转子发动机到目前为止还没有被普及应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热动力效率高，生产成本低，结构简单且使用寿命长 的偏心转子柴油发动机。为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案
本发明一种偏心转子柴油发动机，包括内腔横截面为圆形的定子，设置在所述定子内腔的横截面为圆形的转子，具有开、关控制机构的进气孔和排气孔，及柴油喷嘴，所述转子 的轴线与定子的轴线平行，转子轴心沿水平方向向左偏离定子轴心的距离为e，输出轴沿转 子的轴线贯穿于转子的两端并通过两轴承支撑于定子两端的端盖上；在所述转子周体上沿 周向开设有均布的至少8个通槽，所述通槽沿轴向与转子的轴线平行，在每个所述通槽内 均设有一个长方形的叶片，通槽与叶片滑动配合；在所述转子沿顺时针方向旋转状态下，所 述叶片通过离心力的作用其顶端与所述定子的内壁接触，所述叶片两侧、转子两端分别与 定子的两端接触，构成数量与所述通槽数量相等的密封气室；所述排气孔设于定子内腔的 下方偏左区域的所述端盖上，其沿周向的两端点与转子轴心的夹角大于两个相邻叶片间的 夹角a、小于加；所述进气孔设于定子内腔的上方偏左区域的所述端盖上，其沿周向的两端 点与转子轴心的夹角大于a、小于加；所述柴油喷嘴位于定子内腔的左上方区域的所述端 盖上，从其喷口中心到转子轴心的连线与水平线的夹角小于a。所述通槽为8个，或12个，或16个。所述通槽的底部与压力气源相通。在所述通槽的槽底与叶片的底端之间设有弹簧。所述e大于零、小于定子内腔直径与转子直径的差；在所述输出轴上设有飞轮。与现有技术相比，本发明的有益效果是转子的横截面和定子内腔的横截面均为 圆形，所述转子的轴线与定子的轴线平行，转子轴心偏离定子轴心(设定子1内腔直径为D， 转子2的直径为d，则偏离距离e的取值范围为0 < e < D-d)，在转子周体上沿周向均布 至少8个叶片，构成数量与所述叶片数量相等的密封气室，这种结构，既具有三角转子发动 机的优点，运行顺畅，可靠性高，又克服了三角转子发动机热动力效率较低、生产成本高的 缺陷。圆形转子和定子，结构比三角转子简单，加工成本低；叶片的采用，可大大缩小转子的 尺寸，且更换叶片方便，没有曲轴和配气机构，进一步降低了生产和运行成本；密封气室数 量增加，因而运行更顺畅，震动更小，零部件不易损坏，使用寿命更长；通过调整转子与定子 的偏心距离，可以大大提高密封气室的压缩比，提高热动力效率，可以做成大功率发动机。本发明的所述叶片数量，可根据发动机功率大小相应增加，优选8个、12个或16 个，成4的倍数递增，这样的叶片数量，上述有益效果较好。优选在所述输出轴上设置飞轮， 用于配重和平衡，进一步消除震动。
图1是本发明具体实施方式
的结构示意图。图2是图1的A-A剖面结构示意图。
具体实施例方式如图1和图2所示，本发明一种偏心转子柴油发动机，包括内腔横截面为圆形的定 子1，设置在所述定子1内腔的横截面为圆形的转子2，具有开、关控制机构的进气孔5和排 气孔6，及柴油喷嘴7，所述转子2的轴线与定子1的轴线平行，转子2轴心沿水平方向向左 偏离定子1轴心的距离为e(设定子1内腔直径为D，转子2的直径为d，则0 < e < D-d), 输出轴4沿转子2的轴线贯穿于转子2的两端并通过两轴承9支撑于定子1前后两端的端 盖上(本发明对前、后、上、下、左、右的方向描述，均以图1为准)，在所述输出轴4上设有用于配重和转动平衡的飞轮10 ；在所述转子2周体上沿周向开设有均布的8个通槽，所述通 槽沿轴向与转子2的轴线平行，在每个所述通槽内均设有一个长方形的叶片3，通槽与叶片 3密封滑动配合；优选的，为了增加叶片3从通槽内沿径向向外伸出的力，在所述通槽的槽 底设有气孔，所述气孔通过开设在转子2上的通道经滑动接口与外部压力气源连通，或经 设置在所述通道内的单向阀与相应的密封气室连通；也可以在所述通槽的槽底与叶片3的 底端之间设置弹簧来增加叶片3从通槽内沿径向向外伸出的力，再进一步地，可以在叶片3 底端开设腔室，用于容置所述弹簧，以减小所述弹簧所占的空间。在所述转子2沿顺时针方 向旋转状态下，所述叶片3在离心力和所述气孔气压(或所述弹簧的弹力)的作用下其顶端 与所述定子1的内壁接触，所述叶片3两侧、转子2两端分别与定子的两端接触，构成数量 与所述通槽数量相等的8个密封气室；所述排气孔6设于定子1内腔的下方偏左区域的后 端盖上，其沿周向的两端点与转子2轴心的夹角大于45度(相邻叶片3的夹角为a = 360/8 =45度)、小于90度0 邻的两组叶片3的夹角为加=90度);所述进气孔5设于定子1内 腔的上方偏左区域的后端盖上，其沿周向的两端点与转子2轴心的夹角大于45度、小于90 度；所述柴油喷嘴7位于定子1内腔的左上方区域的后端盖上，从其喷口中心到转子2轴心 的连线与水平线的夹角小于45度(相邻叶片3的夹角为a = 360/8 = 45度)。本发明各技术方案中，所述叶片3的数量也可以设置为8个以上的其它数量，优选 12个，或16个。本发明各技术方案中，还可以设置火花塞，用于更可靠的、尤其是在低温环境下点 燃密封气室内的空气、柴油混合气。发动机启动时由电机带动转子2顺时针方向转动，正常运转后，工作过程如下
1、吸气行程转子2顺时针转动，在离心力和所述气孔气压(或所述弹簧的弹力)的作 用下，叶片3外伸，右上密封气室逐渐加大，形成真空，所述开、关控制机构控制进气孔5打 开，空气由进气管11经进气孔5吸入密封气室，发动机输出轴转过90度。2、压缩行程转子2顺时针继续转动，吸入空气的密封气室转到定子1内腔右下区 域时，容积逐渐减小，产生高温高压气体，在此过程中，所述开、关控制机构控制排气孔6关 闭，发动机输出轴转过90度。3、做功行程，转子2顺时针继续转动，产生高温高压气体的密封气室越过定子1内 腔左端点后，柴油嘴喷7柴油，使高温高压柴油混合气体燃烧，体积膨胀，推动转子2向着容 积扩大的方向即顺时针方向转动，发动机输出功率，两相邻叶片由于外伸，密封气室逐渐加 大，发动机输出轴转过90度。4、排气行程转子2顺时针继续转动，燃烧后的密封气室两相邻叶片受定子内壁 面的作用缩回转子槽内，由于收缩该密封气室逐渐减小，在定子1内腔左下区域气室内产 生压力将燃烧后气体由排气孔6经排气管12排出，发动机输出轴转过90度，在此过程中， 所述开、关控制机构控制排气孔6关闭、控制进气孔5关闭，完成一个工作循环。因对称分布，转子和轴承所受的径向力基本相平衡，使发动机轴及轴承的寿命长， 噪声低，发动机没有曲轴和进排气配气机构。发动机每转一转完成2个热力过程。
权利要求
1.一种偏心转子柴油发动机，包括内腔横截面为圆形的定子(1 )，设置在所述定子(1) 内腔的横截面为圆形的转子(2)，具有开、关控制机构的进气孔(5)和排气孔(6)，及柴油喷 嘴(7)，其特征在于所述转子(2)的轴线与定子(1)的轴线平行，转子(2)轴心沿水平方向 向左偏离定子(1)轴心的距离为e，输出轴(4)沿转子(2)的轴线贯穿于转子(2)的两端并 通过两轴承(9)支撑于定子(1)两端的端盖上；在所述转子(2)周体上沿周向开设有均布的 至少8个通槽，所述通槽沿轴向与转子(2 )的轴线平行，在每个所述通槽内均设有一个长方 形的叶片(3)，通槽与叶片(3)滑动配合；在所述转子(2)沿顺时针方向旋转状态下，所述叶 片(3)通过离心力的作用其顶端与所述定子(1)的内壁接触，所述叶片(3)两侧、转子(2)两 端分别与定子的两端接触，构成数量与所述通槽数量相等的密封气室；所述排气孔(6)设 于定子(1)内腔的下方偏左区域的所述端盖上，其沿周向的两端点与转子(2)轴心的夹角 大于两个相邻叶片(3)间的夹角a、小于加；所述进气孔(5)设于定子(1)内腔的上方偏左 区域的所述端盖上，其沿周向的两端点与转子(2)轴心的夹角大于a、小于加；所述柴油喷 嘴(7)位于定子(1)内腔的左上方区域的所述端盖上，从其喷口中心到转子(2)轴心的连线 与水平线的夹角小于a。
2.根据权利要求1所述的偏心转子柴油发动机，其特征在于所述通槽为8个，或12 个，或16个。
3.根据权利要求2所述的偏心转子柴油发动机，其特征在于所述通槽的底部与压力 气源相通。
4.根据权利要求2所述的偏心转子柴油发动机，其特征在于在所述通槽的槽底与叶 片(3)的底端之间设有弹簧。
5.根据权利要1至4所述的任何一种偏心转子柴油发动机，其特征在于所述e大于 零、小于定子(1)内腔直径与转子(2)直径的差；在所述输出轴(4)上设有飞轮(10)。
全文摘要
本发明公开了一种偏心转子柴油发动机，包括内腔横截面为圆形的定子，横截面为圆形的转子，具有开、关控制机构的进气孔和排气孔，及柴油喷嘴，转子轴心沿水平方向向左偏离定子轴心的距离为e，在转子周体上沿周向开设有均布的至少8个通槽，在每个通槽内均设有一个长方形的叶片；在转子沿顺时针方向旋转状态下，叶片通过离心力的作用其顶端与定子的内壁接触，叶片两侧、转子两端分别与定子的两端接触，构成数量与通槽数量相等的密封气室；排气孔、进气孔和柴油喷嘴分别设于定子内腔的下方偏左区域的端盖上、上方偏左区域的端盖上和左上方区域的端盖上。与现有技术相比，本发明热动力效率高，生产成本低，结构简单且使用寿命长。
文档编号F02B53/10GK102146838SQ201110045998
公开日2011年8月10日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者黄德中 申请人:绍兴文理学院