专利名称：一种剪刀式旋转发动机的设计方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机领域，具体涉及一种剪刀式旋转发动机的设计方法和装置。
背景技术：
目前的发动机应用较多的是活塞式发动机和三角旋转转子发动机，这些发动机的压缩比都是固定的，不能灵活的根据情况自动调节。
传统的活塞式发动机还有体积大、需要大质量的飞轮、需要曲轴等复杂的结构件，加工维修都不便。
三角旋转转子发动机的压缩比不可调节，转子要偏心旋转，耗油量大等固有缺点。
为了改善传统发动机缺点，人们提出多种解决方案，其中在中国专利03136630.9提出剪刀式旋转发动机，该类型发动机具有解决传统发动机的缺点的潜力，本发明是中国专利03136630.9的发展。
发明内容
剪刀式旋转发动机，包含A、气缸，包含一个内部为圆柱形腔体的壳体，所述壳体上设置有与外部大气连通的出气通道和进气通道；
B、能够开合、并且心轴相互对准的第一和第二旋转转子，每一个所述转子包含两个叶片，所述叶片将所述气缸内部的腔体分隔为四个腔室；C、喷油嘴，设置在所述气缸壳体的内壁上；D、辅助机构；所述辅助机构包括E、启动机构，外力通过启动机构耦合到旋转转子上，；F、防反转机构；为了加强发动机的稳定性，所述的第一旋转转子的质量可以设计为大于第二旋转转子的质量，将防止反转装置作用于所述第二旋转转子，启动机构包括启动齿轮和启动电机，启动电机作用于所述第二旋转转子，该动力输出装置作用于第一旋转转子。
在上述的等质量转子或不等质量转子的剪刀式旋转发动机，其防止反转装置为齿轮耦合，并且所述齿轮是全齿或不完全齿。
在上述的等质量转子或不等质量转子的剪刀式旋转发动机，在气缸内壁上设置有与外界大气相通或不相通的气体缓存腔，该气体缓存腔与喷油嘴分别位于进气通道和出气通道所划分的两段气缸圆弧上。
在上述的等质量转子或不等质量转子的剪刀式旋转发动机，气缸内还设置有至少一个高温高压气体反馈通道，所述反馈通道的长度大于旋转转子的宽度，用于将燃烧后的高温高压气体反馈到压缩的未燃烧的高压气体，在高温高压气体反馈通道的内壁上设置有扩大的腔体，喷油嘴设置在所述高温高压气体反馈通道中。
一种剪刀式旋转发动机设计方法，所述方法包括如下步骤步骤1、确定最佳压缩比；步骤2、根据输出的功率、速度范围确定转子的质量和宽度，同时确定动力输出位置；步骤3、根据压缩比和转子的宽度确定进气口与排气口的距离；步骤4、确定喷油嘴和火花塞的位置。
图1是本发明剪刀式旋转发动机示意图；图2是本发明剪刀式旋转发动机的转子速度变化周期示意图；图3是本发明等质量剪刀式旋转发动机实施例示意图；图4是本发明等质量剪刀式旋转发动机结构透视图；图5是本发明不等质量剪刀式旋转发动机的示意图；图6是本发明不等质量剪刀式旋转发动机的转子速度变化周期示意图；图7是本发明不等质量剪刀式旋转发动机的一个具体实施例示意图；图8是本发明中中轴破分气缸结构示意9是本发明不等质量剪刀式旋转发动机反向制动机构的图结构透视图；
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。
图1是本发明剪刀式旋转发动机示意图，如图剪刀式旋转发动机包括了气缸、两个旋转转子、出气通道和进气通道，如图在进气通道和出气通道之间有一个气体缓存包，剪刀式旋转发动机的工作是一种动态的稳定，其压缩，爆炸位置等都在动态的变化，会有如下问题1、在出气通道和进气通道之间，进气和排气可能相通，导致废气与吸入气体混合。
2、启动阶段两个转子有可能处于合并，这时要用启动电机分开比较困难。
在出气口和排气口直接开口与大气相通可以改善这个问题，但不能利用废气的压力，设定气体缓存包可以利用这个压力。
图1中，有高温高压的导气反馈通道，反馈通道能够将燃烧的高压气体和反馈到区域S4-S5，该区域为待燃烧的压缩气体，在发动机运行期间，高温反馈气体可以点燃压缩气体，这样保障了点火电点的固定，同时提高压缩比和提高废气利用。
喷油嘴位于反馈通道中，高速反馈气体可以提高汽化度。
在反馈通道中有部分扩大的空间，用来提高反馈气体的质量和限制正向的反馈强度。
图2是本发明剪刀式旋转发动机的转子速度变化周期示意图，图2中，表示了转子在一个周期中的速度变化，由图中可以看出，转子在旋转一周中，有两个峰值速度和两个谷值速度，如果两个转子的质量相同，都作为输出转子，它们的速度变化曲线一致，要维持剪刀式旋转发动机的持续工作，要求工作的时候严格控制输入的燃油和输出功率，确保两个转子的比值变化符合曲线的变化规律，该规律为(峰值速度对时间的积分)比(上谷值速度对时间的积分)等于(或波动在)(S1-S3加上转子宽度)比上(S4-S5加上转子宽度)，同时要维持最低点速度不能小于零，也就是不能反转。
为了维持转子不反转，和低速启动，需要有启动机构和防止反转机构，起动机构可以是启动电机作用在其中一个转子上，或作用在两个转子上，反转机构作用在两个转子上。
如图3所示，图3为等质量旋转转子发动机的一个实施例，如图，两个旋转转子上都有动力输出齿轮和反向制动齿轮，其中一个转子上有启动电机耦合，用于启动发动机。
如图4所示，为等质量剪刀式旋转发动机的动力输出机构和防止反向旋转机构的示意图，图中的动力输出齿轮与旋转转子耦合，耦合的部位位于转子刚好封闭进气口的另一端，图中是通过不完全齿耦合的，这样可以使动力输出齿轮的转速平稳，反向制动齿轮也是不完全齿轮耦合，这样设计是为了减小反向制动机构对旋转转子的摩擦影响。
防止反转机构和动力输出机构可以有许多其他的形式，如自行车上的飞轮，或链齿结构等等。
如图4，在设计动力输出齿轮的位置的时候，要考虑爆炸点的位置，同时考虑输出速度的范围，一般设定在爆炸点的位置，同时以不完全齿设计，在旋转转子刚好处于爆炸点的时候转子上的不完全齿与输出齿轮耦合，如图4，转子在旋转一周期间，两次拨动动力输出齿轮。如图2，在获得功率输出后，速度变化曲线会如虚线所示变化。
图5是本发明不等重转子式剪刀式旋转发动机示意图，如图2，发动机工作的时候，速度变化的频度和幅度都很大，对部件的要求和燃油供应系统，动力输出系统，启动系统的要求都相当高，同时设计的难度也很大，而本发明提出的不等重转子非常好的解决了这些问题。
如图5，一个转子的质量大于另一个转子的质量，两个转子的宽度可以相同也可以不同，相同宽度的设计，可以将其中一个转子设计为空心，或在重转子的外面附带配重。
图6是本发明不等重转子式剪刀式旋转发动机转子速度变化示意图，重转子的质量大，速度变化慢，轻转子的质量小，速度变化快，重转子的质量大，能够起到飞轮的效果，动力输出可以作用在重转子上，当然也可以根据应用的不同，将动力输出作用在轻转子上，作用在轻转子上可以获得非常高的速度输出。
当剪刀式旋转发动机工作的速度变快的时候，图6中速度曲线的周期变小，而幅度变大，重转子的平均速度增大，并且这种变化的范围大，也就是剪刀式旋转发动机的输出速度范围大。
重转子速度变化小、稳定可以作为输出动力转子，而轻转子的质量小，加速减速容易，在反向制动机构的支撑下，轻转子可以迅速制动支撑重转子的加速和动力输出。
图7是本发明不等重转子式剪刀式旋转发动机的一个具体实施例的部分结构示意图，如图7，发动机主要包括了汽缸、重转子、轻转子、启动电机、反向制动装置、基座。
基座为各个部分的支撑，如图8，由于剪刀式旋转发动机没有上下活动的活塞，气缸设计成为对半破开的形式，方便安装维修。
图9为反向制动机构的透视图，由于有轻重转子设计，重转子的速度变化范围不大，可以直接作为动力输出，也可以取其中的一部分速度输出，如同图4所示。
轻转子不作用于输出机构，轻转子上有反向制动齿，当轻转子速度降低到为零的时候，反向制动齿受反向制动机构支撑，而不能反转。
上面详细的介绍了本发明中的结构要素，但要使剪刀式旋转发动机连续工作，需要严格的设定参数具体步骤如下步骤1、确定最佳压缩比；可以根据使用的燃料来确定压缩比，如10或15等等，剪刀式旋转发动机的压缩比不是固定的，但会在一个值波动，首先需要根据发动机使用的燃料类型设定压缩比。
步骤2、根据输出的功率、速度范围确定转子的质量和宽度，同时确定动力输出位置；确定发动机的功率，和输出的转速，这两个值是根据需求的来确定，比如要求1个马力的输出，转速为60转/分，有了转速和功率，可以确定转子的质量，根据压缩比建立热能方程和转子的动能方程，可以得到转子的质量和宽度。
要注意的是，在确定转子的宽度的时候，不能将宽度设定的太小，太小需要根据压缩比来设计，压缩比大，宽度要求大，压缩比小，宽度要求小，一般来说，转子的宽度设定为1/8气缸圆弧左右。
步骤3、根据压缩比和转子的宽度确定进气口与排气口的距离；有了转子的宽度，和压缩比就可以确定进气口和排气口的距离，如图1，两个转子的宽度加上转子中间夹的气腔S4-S5就是进气口和排气口的距离，而S1-S3与S4-S5的比值要等于压缩比。
步骤4、确定喷油嘴和火花塞的位置。
进气口和排气口的距离确定后，确定火花塞的位置为进气口相对应于气缸原点的位置附近，喷油嘴位于旋转转子从进气口旋转到火花塞之间的位置。
在设计中可以不要求有火花塞，燃油自动被高压高温气体点燃。
以上详细的阐述了剪刀式旋转发动机的组成部件和设计步骤，本领域的普通技术人员应该明白图示中的速度变化图为示意图，与具体的速度变化图有一定的差距，但并不影响整个发明思路的展示。
虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种剪刀式旋转发动机，其特征在于，包含A、气缸，包含一个内部为圆柱形腔体的壳体，所述壳体上设置有与外部大气连通的出气通道和进气通道；B、能够开合、并且心轴相互对准的第一和第二旋转转子，每一个所述转子包含两个叶片，所述叶片将所述气缸内部的腔体分隔为四个腔室；C、喷油嘴，设置在所述气缸壳体的内壁上；D、辅助机构；
2.根据权利要求1所述的剪刀式旋转发动机，所述辅助机构包括E、启动机构，外力通过启动机构耦合到旋转转子上，；F、防反转机构，外力阻止旋转转子反向旋转；
3.根据权利要求2所述的剪刀式旋转发动机，所述第一旋转转子的质量大于第二旋转转子的质量。
4.根据权利要求3所述的剪刀式旋转发动机，其特征在于，所述防止反转装置作用于所述第二旋转转子，所述的启动机构包括启动齿轮和启动电机，启动电机作用于所述第二旋转转子，所述辅助机构包括进一步包含输出动力装置，该动力输出装置作用于第一旋转转子。
5.根据权利要求2或3所述的剪刀式旋转发动机，其特征在于，所述的防止反转装置为齿轮耦合，并且所述齿轮是全齿或不完全齿。
7.根据权利要求2或3所述的剪刀式旋转发动机，其特征在于，所述气缸内壁上设置有与外界大气相通或不相通的气体缓存腔，该气体缓存腔与喷油嘴分别位于进气通道和出气通道所划分的两段气缸圆弧上。
8.根据权利要求2或3所述的剪刀式旋转发动机，其特征在于，所述气缸内还设置有至少一个高温高压气体反馈通道，所述反馈通道的长度大于旋转转子的宽度，用于将燃烧后的高温高压气体反馈到压缩的未燃烧的高压气体。
9.根据权利要求8所述的剪刀式旋转发动机，其特征在于，所述至少一个高温高压气体反馈通道的内壁上设置有扩大的腔体，喷油嘴设置在所述高温高压气体反馈通道中。
10.根据权利要求1所述的剪刀式旋转发动机，其特征在于，所述的气缸由以轴心平行破分的两个部分组成。
11.一种剪刀式旋转发动机设计方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤步骤1、确定最佳压缩比；步骤2、根据输出的功率、速度范围确定转子的质量和宽度，同时确定动力输出位置；步骤3、根据压缩比和转子的宽度确定进气口与排气口的距离；步骤4、确定喷油嘴和火花塞的位置。
全文摘要
本发明公开了一种旋转发动机和该类型发动机的设计方法，该发动机主要由两个相互交叉的转子和缸体构成，本发明详细的公开了旋转发动机的运行原理和工作机制、设计方法，同时公开运用该设计方法设计出的发动机实例，该类型发动机能够自动调节压缩比、运行速度高，结构简单等多种优点，输出功率大小、输出转速调节范围宽等特点。
文档编号F01C1/073GK1710264SQ200410049459
公开日2005年12月21日 申请日期2004年6月17日 优先权日2004年6月17日
发明者梁良 申请人:梁良