一种电动汽车增程式转子发动机的制作方法
【专利摘要】本发明属于发动机研究领域的一种电动汽车增程式转子发动机，所述发动机包括外端定子、内端转子、冷却液系统和润滑系统；所述外端定子上设有高压空气室、高压燃气室、冷却液室、润滑液进口和润滑液出口，所述内端转子设有至少两个对称的盲腔，盲腔内部设有燃烧室和排气室；燃烧室和排气室之间设有排气机构，使燃烧室形成封闭的燃烧空间，高压空气室和高压燃气室的压力比等于燃气和空气的配气比，所述内端转子的中心通过花键与中心轴连接，对外输出功率，中心轴通过轴承与外端定1连接；通过对转子发动机结构的改进，可使用的燃料为甲烷或一氧化碳等可再生能源作为燃料，减轻现在动力源对传统能源的依赖，进一步提升电动汽车的动力性能和经济性。
【专利说明】
一种电动汽车増程式转子发动机
技术领域
[0001]本发明属于发动机领域，具体涉及一种利用可燃混合气在转子盲腔内燃烧膨胀推动转子运转，实现化学能转化为机械能对外做功的电动汽车增程式转子发动机。
【背景技术】
[0002]目前，汽车发动机通常采用往复式发动机，往复式发动机在工作时活塞在气缸内做往复直线运动，而为了把活塞的直线运动转化为旋转运动，通常在活塞的下侧设置曲柄连杆机构，从而使得传统的往复式活塞发动机系统的附件非常多，配气、排气机构复杂，不够紧凑，且体积和重量也均较大，且燃料为日益匮乏的汽油、柴油，同时受卡诺热循环和自身机构形式等影响，柴油机效率一般为百分之二十几，汽油机则更低，对环境污染比较严重。目前各界正在寻找替代内燃机的动力源装置，并向电动汽车方向积极发展，而现在的很多电动汽车增程式转子发动机为柱塞栗式或偏心轮式的，他们的本质还是利用压缩式的燃烧方法，还是有一套复杂的配气及排气机构，结构甚至比传统的往复活塞式发动机结构更复杂，实现困难，而且现有转子发动机燃烧室的形状不太有利于完全燃烧，火焰传播路径较大，使得燃油和机油的消耗增加，效率低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对上述问题提供一种电动汽车增程式转子发动机，通过对转子发动机结构的改进，可使用的燃料为甲烷或一氧化碳等可再生能源作为燃料，减轻现在动力源对传统能源的依赖，进一步提升电动汽车的动力性能和经济性。
[0004]本发明的技术方案是:一种电动汽车增程式转子发动机，包括外端定子和内端转子;所述外端定子包括对称的两个半圆环，两个半圆环通过螺栓连接成一个封闭的圆环，两个半圆环上均设有高压空气室和高压燃气室，高压空气室通过空气输气管与气栗连接，高压燃气室通过燃气输气管与燃气罐连接；
[0005]所述内端转子设有至少两个对称的盲腔，盲腔最里面为半球形向外为逐渐变窄的流线型、且在排气口处最窄，盲腔内部设有燃烧室和排气室;燃烧室和排气室之间设有排气机构;所述燃烧室顶部设有两个进气口，所述高压空气室和高压燃气室分别设有与进气口相接的出气口 ；两个进气口之间设有火花塞，进气口下方设有点火装置；
[0006]所述内端转子的中心通过花键与中心轴连接，中心轴通过轴承与外端定子连接。
[0007]上述方案中，所述排气机构包括排气门、回位弹簧铰链和支撑座；
[0008]所述回位弹簧铰链的一端安装在排气门对称中线下方处，另一端安装在支撑座的一端，支撑座的另一端固定在盲腔内壁。
[0009]上述方案中，所述排气室末尾的排气口处安装氧传感器。
[0010]上述方案中，还包括冷却液系统；所述冷却液系统包括呈环形的冷却液室和冷却液栗;冷却液室设在外端定子上、且位于高压空气室和高压燃气室的内环，冷却液室上设有相对布置的冷却液进口和冷却液出口 ；冷却液进口与冷却液出口分别通过管道与冷却液栗连接。
[0011]上述方案中，所述外端定子内侧的轨道和内端转子上的燃烧室分别由隔热材料制成。
[0012]上述方案中，还包括润滑系统;所述润滑系统包括两个润滑液进液口、润滑液出液口和润滑液栗;润滑液进液口和润滑液出液口均设在外端定子上，两个润滑液进液口设在外端定子纵向的两边，滑液进液口和润滑液出液口呈横向180度布置，环形外端定子的内侧为圆形轨道，内端转子嵌在外端转子的圆形轨道内，外端定子和内端转子之间的间隙为润滑间隙，所述润滑间隙与滑液进液口和润滑液出液口相通，滑液进液口与润滑液栗连接，润滑液出液口与油箱连接。
[0013]上述方案中，高压空气室和高压燃气室的压力比等于燃气和空气的配气比。
[0014]上述方案中，所述点火装置为继电器。
[0015]上述方案中，所述断电器沿内端转子旋转方向在进气口下方15度的位置。
[0016]上述方案中，高压燃气室与燃气罐之间连接的燃气输气管上设有减压阀。
[0017]本发明的优点是:
[0018]1、本发明的转子式发动机结构紧凑，原理简单，燃烧室对称布置，整个旋转部分为旋转对称，满足动平衡与静平衡，运行更加平稳可靠。
[0019]2、本发明转子发动机做功方向与转子运动方向一致，不需要像传统活塞式发动机那样，将活塞的直线往复运动通过曲轴连杆机构转化为循环旋转运动，从而运行平稳，噪声小，机械损失更少。
[0020]3、本发明燃烧室为半球形燃烧室，结构紧凑，火花塞布置在燃烧室球面上，火焰行程短，故燃烧速率高，散热少，热效率高;本发明中盲腔中部安装排气机构形成封闭的燃烧室，有利于完全燃烧，且由于回位弹簧铰链是非对称安装在排气门上，作用在排气门上端的压力与下端的压力差大于回位弹簧的弹力时将自动打开排气门，没有因排气附件带来的能力损失。
[0021]4、空气与气体燃料进给靠外端定子出气口与内端转子的进气口对接来保证，且空气与气体燃料的配气比等于高压空气室和高压燃气室的室压力比，实现配气简便准确。
[0022]5、本发明发动机每旋转一周两个燃烧室分别做功两次，发出的扭矩大，且大大减少了空行程的能量损耗。
[0023]6、燃烧室与外界冷却系统接触面积大，散热容易。
[0024]7、离心式润滑需要的润滑油的压力比较低，因油压带来的能量损失小，且润滑更加充分。
【附图说明】
[0025]图1为本发明一实施方式的结构全剖示意图；
[0026]图2是本发明一实施方式的结构左剖面图；
[0027]图3为本发明一实施方式的俯视面结构示意图；
[0028]图4是本发明一实施方式的转子发动机主视图；
[0029]图5是本发明一实施方式的定子出气口与转子进气口对接时纵剖面图；
[0030]图6是本发明一实施方式的转子在断电器处纵剖面图；[0031 ]图7是本发明一实施方式的断电器接合时纵剖面图；
[0032]图8是本发明一实施方式的燃烧室局部放大图；
[0033]图9是本发明一实施方式的排气机构放大图；
[0034]图10是本发明一实施方式的润滑液进口放大图；
[0035]图11是本发明一实施方式的润滑液出口放大图。
[0036]图中:1、外端定子;2、排气机构;3、排气室;4、导流面;5、内端转子;6、燃烧室;7、中心轴;8、螺栓孔;9、高压空气室；10、冷却液室；11、高压燃气室；12、断电器;14、空气输气管；
15、氧传感器；16、排气口； 17、螺栓；18、火花塞；19、排气门；20、回位弹簧铰链;21、支撑座；22、润滑液进液口； 23、进气口； 24、出气口； 25、润滑液出液口； 26、轴承;27、燃气输气管;28、润滑间隙。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0038]本发明公开一种电动汽车增程式转子发动机，所述转子发动机没有活塞及曲柄连杆机构，图1、2、3和4所示为本发明所述一种电动汽车增程式转子发动机的一种实施方式，所述电动汽车增程式转子发动机包括外端定子1、内端转子5、冷却液系统和润滑系统。
[0039]所述外端定子I包括对称的两个半圆环，两个半圆环的两端分别设有螺栓孔8，两个半圆环通过螺，17连接成一个封闭的圆环，作为整个机构的壳体并与外界固定件相连;两个半圆环上均设有高压空气室9和高压燃气室11，高压空气室9通过空气输气管14与气栗连接，高压燃气室11通过燃气输气管27与燃气罐连接。所述内端转子5设有至少两个对称的盲腔，盲腔可以开设4个甚至更多，盲腔最里面为半球形向外为逐渐变窄的流线型、且在排气口处最窄，盲腔内部设有燃烧室6和排气室3;燃烧室6位于盲腔内部半球形的位置，燃烧室6和排气室3之间设有排气机构2，使燃烧室6形成封闭的燃烧空间，有利于完全燃烧。如图5所示，所述燃烧室6顶部设有两个进气口 23，所述高压空气室9和高压燃气室11分别设有与进气口 23相接的出气口 24，且出气口 23具有使燃气和空气混合的导流作用；高压空气室9和高压燃气室11的压力比等于燃气和空气的配气比，当进气口23开度和进气时间相同的时候进气量即为配气比，实现配气简便准确。高压燃气室11与燃气罐之间连接的燃气输气管27上设有减压阀，减压阀用于调整燃气罐的开度。两个进气口23之间设有火花塞18，半球形的燃烧室6结构紧凑，火花塞18布置在燃烧室6球面上，火焰行程短，具有燃烧速率高，散热少、热效率高的优点。沿内端转子5旋转方向在进气口 23下方设有点火装置，如图6所示，所述点火装置为结构简单、价格便宜的继电器12。所述断电器12沿内端转子5旋转方向在进气口 23下方15度的位置。这样的位置设定可以形成一个点火延迟角，给空气和燃气一个充分混合的时间，从而达到充分燃烧的效果。
[0040]所述内端转子5的中心通过花键与中心轴7连接，对外输出功率，中心轴7通过轴承26与外端定子I连接。
[0041]如图7和图8所示，所述排气机构2包括排气门19、回位弹簧铰链20和支撑座21;所述回位弹簧铰链20的一端安装在排气门19对称中线下方处，另一端安装在支撑座21的一端，支撑座21的另一端固定在盲腔内壁。回位弹簧铰链20安装在支撑座21上，当燃烧室6内混合气燃烧达到一定高压的时候，由于回位弹簧铰链20是非对称安装在排气门19上，作用在排气门19上端的压力与下端的压力差大于回位弹簧的弹力时将自动打开排气门19，没有因排气附件带来的能力损失。
[0042]所述排气室3对排出的废气有导流作用，所述排气室3末尾的排气口16处安装氧传感器15，所述氧传感器15可与汽车E⑶电连接，将检测的氧气信号传送至IjE⑶中，ECT控制高压空气室9的空气压力。
[0043]所述冷却液系统包括呈环形的冷却液室10和冷却液栗;冷却液室10设在外端定子I上、且位于高压空气室9和高压燃气室11的内环，冷却液室10上设有相对布置的冷却液进口和冷却液出口 ；冷却液进口与冷却液出口分别通过管道与冷却液栗连接。
[0044]如图10和图11所示，所述润滑系统包括两个润滑液进液口 22、润滑液出液口 25和润滑液栗;润滑液进液口 22和润滑液出液口 25均设在外端定子I上，两个润滑液进液口 22设在外端定子I纵向的两边，滑液进液口 22和润滑液出液口 25呈横向180度布置，环形外端定子I的内侧为圆形轨道，内端转子5嵌在外端转子的圆形轨道内，外端定子I和内端转子5之间的间隙为润滑间隙28，所述润滑间隙28与滑液进液口 22和润滑液出液口 25相通，滑液进液口 22与润滑液栗连接，润滑液出液口 25与油箱连接。润滑液从润滑液进液口 22连续不断的通入润滑间隙28，并从外端定子的润滑液进口(23)流出。
[0045]本发明的转子发动机做功方向与转子运动方向一致，不需要像传统活塞式发动机那样，将活塞的直线往复运动通过曲轴连杆机构转化为循环旋转运动，从而运行平稳，噪声小，机械损失更少。转子式发动机结构紧凑，原理简单，燃烧室6对称布置，整个旋转部分为旋转对称，满足动平衡与静平衡，运行更加平稳可靠。
[0046]本发明工作过程:
[0047]与外端定子I相连的空气输气管14和燃气输气管27分别用于输送高压空气和高压可燃气如甲烷和一氧化碳等，二者的气压比等于可燃混合气的配气比；在外端定子I的出气口 24与内端转子5的进气口 23对接时，高压可燃气与高压空气分别进入燃烧室6形成可燃混合气，内端转子5转过一定角度后，优选的为15度角；外端定子I与内端转子5之间的断电器12接合并迅速分离，断电后火花塞18点火，燃烧室6内的可燃混合气燃烧，燃烧室6内压力温度迅速上升；由于排气门19上的回位弹簧铰链20位于排气门19中心对称线的下方，作用在排气门19上的上部分压力大于下部分压力，当压力差大于回位弹簧铰链20处回位弹簧的回位力时，排气门19打开，在排气室3导流作用下，从排气口 16排出废气，并推动内端转子5做功，内端转子5通过中心轴7对外输出功率;对于配有ECU的发动机，排气口 16处氧传感器15采集燃烧后废气中的氧气信号发送给ECU，监测燃烧质量，如果尾气中氧含量过高说明氧气过量，可以通过发动机ECU去控制并调节高压空气室的空气压力来改变配气比。本发明的转子发动机做功方向与转子运动方向一致，不需要像传统活塞式发动机那样，将活塞的直线往复运动通过曲轴连杆机构转化为循环旋转运动，从而运行平稳，噪声小，机械损失更少；转子式发动机结构紧凑，原理简单，燃烧室6对称布置，整个旋转部分为旋转对称，满足动平衡与静平衡，运行更加平稳可靠;发动机每旋转一周两个燃烧室分别做功两次，发出的扭矩大，且大大减少了空行程的能量损耗。
[0048]润滑液连续的从外端定子I的润滑液进液口 22通入到外端定子I与内端转子5之间的润滑间隙28中，由于内端转子5高速旋转，将润滑液带入整个内侧轨道实现润滑，由于离心力作用，润滑液汇聚于轨道顶侧，润滑液由外端定子I的润滑液出液口 25流出，完成润滑液的循环，这种离心式润滑形式润滑更加充分，且需要的润滑油的压力比较低，因油压带来的能量损失小。
[0049]冷却液系统中冷却液进口和冷却液出口相对布置于环形冷却液腔上内，在冷却液栗的作用下由冷却液进口源源不断的通入循环的冷却液，燃烧室6超过一半的面积与冷却系统接触，散热更加容易。对于小功率的转子发动机，所述外端定子I内侧的轨道和内端转子5上的燃烧室6分别由如隔热陶瓷、玻璃纤维、石棉、真空隔热板等隔热材料材料制成，可以不需要冷却系统，可以进一步提高热效率。
[0050]应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0051]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种电动汽车增程式转子发动机，其特征在于，包括外端定子(I)和内端转子(5);所述外端定子(I)包括对称的两个半圆环，两个半圆环通过螺栓连接成一个封闭的圆环，两个半圆环上均设有高压空气室(9)和高压燃气室(11)，高压空气室(9)通过空气输气管(14)与气栗连接，高压燃气室(11)通过燃气输气管(27)与燃气罐连接； 所述内端转子(5)设有至少两个对称的盲腔，盲腔最里面为半球形向外为逐渐变窄的流线型、且在排气口处最窄，盲腔内部设有燃烧室(6)和排气室(3);燃烧室(6)和排气室(3)之间设有排气机构(2);所述燃烧室(6)顶部设有两个进气口(23)，所述高压空气室(9)和高压燃气室(11)分别设有与进气口(23)相接的出气口(24);两个进气口(23)之间设有火花塞(18)，进气口(23)下方设有点火装置； 所述内端转子(5)的中心通过花键与中心轴(7)连接，中心轴(7)通过轴承(26)与外端定子(I)连接。2.根据权利要求1所述的电动汽车增程式转子发动机，其特征在于，所述排气机构(2)包括排气门(19)、回位弹簧铰链(20)和支撑座(21); 所述回位弹簧铰链(20)的一端安装在排气门(19)对称中线下方处，另一端安装在支撑座(21)的一端，支撑座(21)的另一端固定在盲腔内壁。3.根据权利要求1所述的电动汽车增程式转子发动机，其特征在于，所述排气室(3)末尾的排气口(16)处安装氧传感器(15)。4.根据权利要求1所述的电动汽车增程式转子发动机，其特征在于，还包括冷却液系统;所述冷却液系统包括呈环形的冷却液室(10)和冷却液栗;冷却液室(10)设在外端定子(I)上、且位于高压空气室(9)和高压燃气室(11)的内环，冷却液室(10)上设有相对布置的冷却液进口和冷却液出口 ；冷却液进口与冷却液出口分别通过管道与冷却液栗连接。5.根据权利要求1所述的电动汽车增程式转子发动机，其特征在于，所述外端定子(I)内侧的轨道和内端转子(5)上的燃烧室(6)分别由隔热材料制成。6.根据权利要求1所述的电动汽车增程式转子发动机，其特征在于，还包括润滑系统；所述润滑系统包括两个润滑液进液口( 22)、润滑液出液口( 25)和润滑液栗；润滑液进液口(22)和润滑液出液口(25)均设在外端定子(I)上，两个润滑液进液口(22)设在外端定子(I)纵向的两边，滑液进液口(22)和润滑液出液口(25)呈横向180度布置，环形外端定子(I)的内侧为圆形轨道，内端转子(5)嵌在外端转子的圆形轨道内，外端定子(I)和内端转子(5)之间的间隙为润滑间隙(28)，所述润滑间隙(28)与滑液进液口(22)和润滑液出液口(25)相通，滑液进液口(22)与润滑液栗连接，润滑液出液口(25)与油箱连接。7.根据权利要求1所述的电动汽车增程式转子发动机，其特征在于，高压空气室(9)和高压燃气室(11)的压力比等于燃气和空气的配气比。8.根据权利要求1所述的电动汽车增程式转子发动机，其特征在于，所述点火装置为继电器(12) ο9.根据权利要求8所述的电动汽车增程式转子发动机，其特征在于，所述断电器(12)沿内端转子(5)旋转方向在进气口(23)下方15度的位置。10.根据权利要求1所述的电动汽车增程式转子发动机，其特征在于，高压燃气室(11)与燃气罐之间连接的燃气输气管(27)上设有减压阀。
【文档编号】F02B53/10GK106014613SQ201610327937
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】江浩斌, 陈彪, 王亚平, 栗欢欢
【申请人】江苏大学