一种正圆转子杠杆型旋转式发动机的制作方法

本方案涉及发动机技术领域，具体涉及一种正圆转子杠杆型旋转式发动机。

背景技术：

往复式内燃机在当今世界动力范畴占据主导地位，被广泛地用做汽车动力，其具有多个气缸，通过曲轴连接各活塞柄，多个气缸各自做功，推动曲轴转动，向外输出动力。由于曲轴的结构复杂，而且多个气缸需要纵向设置，导致占据的体积较大，使得发动机结构复杂。而且受制于原理，每个气缸对外做功一次曲轴需要运行两周(720度)，故而做功效率低。

上世纪出现了旋转式发动机试图改变上述现状，代表性的有汪克尔转子发动机，其结构大大简化，发生故障的可能性也大大减小，具有高马力容积比。然而，由于没有往复式发动机的高压缩比，燃料燃烧不够充分，而且，汪克尔转子发动机是由三角形转子和缸壁间限定燃烧室，三角形转子和缸壁接触点密封复杂，其径向密封片磨损快，使用一段时间之后容易因油封材料磨损而造成漏气问题，大幅度增加了油耗与污染。

技术实现要素：

本发明提供一种正圆转子杠杆型旋转式发动机，解决现有三角转子式发动机径向密封困难、磨损率高以及燃烧不充分引起的污染及油耗高的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种正圆转子杠杆型旋转式发动机，包含：

主轴，

转子，其为周向具备圆弧状凹部的轮状体，轮状体设置在主轴上，在转子径向上至少均匀的设有两个契合所述凹部的分隔板；

缸盖，其为空心圆柱体，内部周向具备冷却水槽，并被设置在所述转子上，在缸盖设置于所述转子上时，所述的凹部与缸盖内周面间形成环形密封的气缸；缸盖径向上设有贯通一侧缸盖的定位槽，该定位槽的一侧设有进气门、喷油口和点火口，定位槽的另一侧设有排气门；

第一法兰和第二法兰，第一法兰和第二法兰分别设置在缸盖的两侧，并通过紧固件与缸盖固定，且主轴枢设于第一法兰和第二法兰；其中第二法兰轴向延伸形成扩宽的安装部，该安装部径向上设有第一支撑台，在安装部轴向位于第一支撑台两侧处分别设有径向贯通安装部的第一通孔和第二通孔；

活塞机构，包含第一凸轮、第二凸轮、第一顶杆、第二顶杆、第一连杆以及契合所述气缸轮廓的活塞板；其中第一连杆一端铰接在第一支撑台上，活塞板铰接于第一连杆的另一端，并局部置于定位槽中，第一凸轮和第二凸轮固定在主轴上，第一顶杆穿过第一通孔与第一凸轮相抵，第二顶杆穿过第二通孔与第二凸轮相抵，其中第一凸轮和第二凸轮均具有与分隔板数量相同的凸轮廓线和凹轮廓线，且第一凸轮的凸轮廓线和第二凸轮的凹轮廓线布置位置相同，从而在主轴带动第一凸轮和第二凸轮转动时，第一连杆带动活塞板在定位槽内做周期性往复运动，使得在活塞板下移时，活塞板和分隔板间形成燃烧室。

进一步，上述的正圆转子杠杆型旋转式发动机，所述安装部径向上还设有第二支撑台，在安装部轴向位于第二支撑台两侧处分别设有径向贯通安装部的第三通孔和第四通孔；所述缸盖靠近定位槽开有与所述气缸等宽且与相邻分隔板间缸盖等长的弧形槽，所述进气门和排气门设置在弧形槽远离排气门端的缸盖上；

该正圆转子杠杆型旋转式发动机还包含压气机构，该压气机构包含第三顶杆、第四顶杆、第二连杆和压气块，其中第二连杆一端铰接在第二支撑台上，压气块铰接于第二连杆另一端，并置于弧形槽内，第三顶杆穿过第三通孔与第一凸轮相抵，第四顶杆穿过第四通孔与第二凸轮相抵，从而在主轴带动第一凸轮和第二凸轮转动时，第二连杆带动压气块在弧形槽内做周期性往复运动，使得在压气块下移时，完成两个分隔板间气体的压缩。

进一步，上述的正圆转子杠杆型旋转式发动机，所述气缸轮廓为弧形或椭圆形。

进一步，上述的正圆转子杠杆型旋转式发动机，所述排气门设置在分隔板背离燃烧室形成侧的缸盖上。

进一步，上述的正圆转子杠杆型旋转式发动机，所述转子和缸盖间设有密封环，所述分隔板与凹部，定位槽与活塞板以及压气块与弧形槽间均设有密封装置。

进一步，上述的正圆转子杠杆型旋转式发动机，所述第一顶杆和第三顶杆与第一凸轮为滚动式接触，第二顶杆和第四顶杆与第二凸轮为滚动式接触。

进一步，上述的正圆转子杠杆型旋转式发动机，所述转子在活塞板下移并与其接触位置上设有沿转子旋转方向布置的缓冲槽。

本发明实施例的有益效果是：

1、相比往复运动式发动机，不必使用曲柄滑块机构，燃料在燃烧室燃烧，燃料燃烧膨胀压力直接作用在分隔板侧面，从而将分隔板推向偏心轴的中心，这一运动在两个分力作用下进行，一个是指向主轴中心的向心力，另一个是使主轴转动的切线力。换句话说，可燃气的燃烧膨胀力直接转化为驱动扭矩，取消了往复式发动机连杆无用的直线运动，从而热效率得以提高，同样功率下发动机尺寸可设置小型、重量轻，造价低，而且振动和噪声较低，具有较大优势。

2、活塞板下移时与分隔板间逐渐形成燃烧室，从而活塞板和分隔板间的气缸形成燃烧室，在燃烧室进气、喷油和点火，可直接进入做功冲程，燃料燃烧膨胀后燃烧室不断扩大，而上一做功冲程的废气充斥的气缸不断缩小，从而在完成做功冲程的同时，完成上一次做功冲程对应燃烧气体的排气冲程。

3、活塞板下移时与分隔板间形成燃烧室，不同以往三角转子旋转和缸壁间限定燃烧室的设计形式，径向密封只需完成活塞板与气缸以及定位槽间的密封，而活塞板与气缸以及定位槽均为面接触，尽管活塞板与气缸和定位槽接触的位置始终在变化，面接触可降低密封难度以及活塞板的磨损速度，从而得以延长活塞板与气缸和定位槽间的油封使用寿命，即使油封磨损漏气，也可方便更换活塞板方便进行维修。

4、活塞板在定位槽内周期性往复运动实际为杠杆机构驱动，相比以往旋转式发动机活塞板周期性往复运动采用弹性件驱动形式，可降低活塞板和气缸壁接触的冲击力，从而提高转子和活塞板的使用寿命，进一步降低工作时的噪声。

5、在往复式发动机中，曲轴(输出轴)在四个工作冲程中转两圈(720度)；而该正圆转子杠杆型旋转式发动机中，主轴转一圈(360度)，转子转一圈，至少进行两个做功冲程和一个排气冲程，同样的设计尺寸下，动力输出更优，形成较小的扭矩波动，从而使运转平稳流畅。

6、燃烧室喷入的是具有高压缩比的空气，与自然吸气或单涡轮增压式汪克尔发动机相比，燃料燃烧充分，从而大幅度降低尾气排放污染以及油耗。

附图说明

图1为本发明旋转式发动机实施例1形成燃烧室的一个视角立体图；

图2为本发明旋转式发动机实施例1形成燃烧室的另一视角隐藏缸盖立体图；

图3为本发明旋转式发动机实施例1形成燃烧室的俯视图；

图4为图3b-b面剖视图；

图5为图3a-a面半剖视图；

图6为本发明旋转式发动机实施例1完成做功冲程的一个视角立体图；

图7为本发明旋转式发动机实施例1完成做功冲程的另一视角隐藏缸盖立体图；

图8为本发明旋转式发动机实施例1完成做功冲程的俯视图；

图9为图8c-c面剖视图；

图10为本发明旋转式发动机实施例1的爆炸视图；

图11为本发明旋转式发动机实施例2活塞板形成燃烧室及压气块进入压气准备阶段的立体图；

图12为本发明旋转式发动机实施例2活塞板形成燃烧室及压气块进入压气准备阶段的俯视图；

图13为图12d-d面剖视图；

图14为本发明旋转式发动机实施例2完成做功冲程及压气块进入压气的立体图；

图15为本发明旋转式发动机实施例2完成做功冲程及压气块进入压气的俯视图；

图16为图15e-e面剖视图。

说明书附图中的附图标记包括：主轴1、转子2、凹部2a、分隔板2b、缓冲槽2c、缸盖3、冷却水槽30、定位槽31、进气门32、喷油口33、点火口34、排气门35、气缸4、第一法兰5、第二法兰6、安装部60、第一支撑台61、第一通孔62、第二通孔63、第一凸轮7、第二凸轮8、第一顶杆9、第二顶杆10、第一连杆11、活塞板12、燃烧室13、第二支撑台14、第三通孔15、第四通孔16、弧形槽17、第三顶杆18、第四顶杆19、第二连杆20、压气块21、密封环22、第一凸轮廓线70、第一凹轮廓线71、第二凸轮廓线80、第二凹轮廓线81。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：参照图1～图10

本发明提供一种正圆转子杠杆型旋转式发动机，包含：

主轴1，

转子2，该转子2为周向具备圆弧状凹部2a的轮状体，轮状体设置在主轴1上，在转子2径向上至少均匀的设有两个契合上述凹部2a的分隔板2b(附图中具体示意出分隔板2b设置有四个),且相邻分隔板2b所夹圆心角均相等；

缸盖3，该缸盖3为空心圆柱体，内部周向具备呈环形的冷却水槽30(水冷为发动机常规采用的冷却方式，也可在缸盖3的内壁上和转子2密封环22上设置陶瓷内衬或喷涂陶瓷隔热层等)，并被设置在转子2上，在缸盖3设置于转子2上时，其中凹部2a与缸盖3内周面间形成环形密封的气缸4；缸盖3径向上设有贯通一侧缸盖3的定位槽31，该定位槽31其中一侧设有进气门32、喷油口33和点火口34，另一侧设有排气门35；

第一法兰5和第二法兰6，第一法兰5和第二法兰6分别设置在缸盖3的两侧，并通过紧固件附图中具体示意出采用螺栓与缸盖3固定，且主轴1枢设于第一法兰5和第二法兰6上；其中第二法兰6轴向延伸形成扩宽的安装部60，该安装部60径向上设有第一支撑台61，在安装部60轴向位于第一支撑台61两侧处分别设有径向贯通安装部60的第一通孔62和第二通孔63；

活塞机构，包含第一凸轮7、第二凸轮8、第一顶杆9、第二顶杆10、第一连杆11以及契合气缸4轮廓的活塞板12；其中第一连杆11一端铰接在第一支撑台61上，活塞板12铰接于第一连杆11的另一端，并局部置于定位槽31中，第一凸轮7和第二凸轮8固定在主轴1上，第一顶杆9穿过第一通孔62与第一凸轮7相抵，第二顶杆10穿过第二通孔63与第二凸轮8相抵，其中第一凸轮7具有与分隔板2b数量相同的第一凸轮廓线70和第一凹轮廓线71，第二凸轮8具有与分隔板2b数量相同的第二凸轮廓线80和第二凹轮廓线81，且第一凸轮廓线70和第二凹轮廓线81布置位置相同，从而在主轴1带动第一凸轮7和第二凸轮8转动时，第一连杆11带动活塞板12在定位槽31内做周期性往复运动，使得在活塞板12下移时，活塞板12和分隔板2b间形成燃烧室13。

工作原理如下：

如图2～图5所示；初始驱动力驱动主轴1带动转子2进行转动过程中，当第一凸轮7由第一凹轮廓线71转动至第一凸轮廓线70的过程中，第一顶杆9在第一通孔62内逐渐被向上顶起，第一顶杆9推动第一连杆11的一端向上移动，与此同时，第二凸轮8由第二凸轮廓线80转动至第二凹轮廓线81，第二顶杆10在第二通孔63内高度随之下降，第一连杆11的另一端随之失去第二顶杆10的限位，而第一连杆11铰接在第一支撑台61上，在第一顶杆9的向上推动下，第一连杆11铰接活塞板12的一端随之下降，逐渐与气缸4完全契合，并且在活塞板12与气缸4完全契合时，在转子2旋转方向活塞板12与分隔板2b间形成燃烧室13，这时通过电子或机械控制进气门32向燃烧室13供入压缩的空气，通过喷油口33供给燃油，同时通过点火口34进行点火，点火后由于第一凸轮7还处于第一凸轮廓线70段，从而第一顶杆9保持原有的高度，此时第一连杆11静止，相对的活塞板12也与气缸4契合不运动，从而点火后燃料燃烧膨胀，可燃气体膨胀压力作用在分隔板2b的侧面，进而燃油膨胀压力驱动转子2沿工作方向旋转，燃烧室13体积随之不断扩大，该膨胀压力一个为指向主轴1中心的向心力，另一个为作用在分隔板2b侧面使主轴1转动的切线力。从而其将可燃气的膨胀力转化为驱动扭矩。

如图6至图9所示；

主轴1转动过相对图2中相邻分隔板2b间一半的角度时，此时第一凸轮7由第一凸轮廓线70向第一凹轮廓线71转动，进而第一顶杆9失去第一凸轮廓线70限位在第一通孔62内高度随之下降，同时，第二凸轮8由第二凹轮廓线81转动至第二凸轮廓线81，第二顶杆10在第二通孔63内被逐渐向上顶起，从而在第二顶杆10向上推动第一连杆11，第一连杆11铰接活塞板12的一端高度随之抬升，进而第一连杆11带动活塞板12脱离气缸4，燃烧室13空间不断扩大，相应的，其余的气缸4空间在转子2沿工作方向转动下被形成燃烧室13的分隔板2b逐渐压缩，上一做功冲程内的燃烧废气逐渐被压缩，通过排气门35排出；然后依据上述的运动形式，如此循环往复，实现周期性的做功冲程和排气冲程，活塞板12在定位槽31内进行周期性往复运动，在主轴1旋转360⁰时形成四次燃烧室13，进行四个做功冲程；在相同输出功率下，该正圆转子杠杆型旋转式发动机相比传统往复式发动机相对尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，运转平稳流畅，具有较大优势。相比以往正圆转子杠杆型旋转式发动机活塞板12形成燃烧室13的采用弹性件的驱动方式，第一连杆11、第一顶杆9和第二顶杆10形成的杠杆机构驱动活塞板12在定位槽31内往复运动，减弱了活塞板12和气缸4壁的冲击力，延长了转子2和活塞板12的安全运行周期，而且进一步降低了机械振动和噪声。

此外，活塞板12下移时与分隔板2b间形成燃烧室13，不同以往三角转子旋转和缸壁间限定燃烧室的设计形式，径向密封只需完成活塞板12与气缸4以及定位槽31间的密封，而活塞板12与气缸4以及定位槽31均为面接触，尽管活塞板12与气缸4和定位槽31接触的位置始终在变化，面接触可降低密封难度以及活塞板12的磨损速度，从而得以延长活塞板12与气缸4和定位槽31间的油封使用寿命，即使油封磨损漏气，也可方便更换活塞板12方便进行维修。如上描述，活塞板12在定位槽31内周期性往复运动实际为杠杆机构驱动，相比以往正圆转子杠杆型旋转式发动机活塞板12周期性往复运动采用弹性件驱动形式，可降低活塞板12和气缸4壁接触的冲击力，从而提高转子2和活塞板12的使用寿命，进一步降低工作时的噪声。

实施例2：参照图11至图16

与实施例1相比，区别是安装部60径向上还设有第二支撑台14，在安装部60轴向位于第二支撑台14两侧处分别设有径向贯通安装部60的第三通孔15和第四通孔16；在缸盖3靠近定位槽31开有与气缸4等宽且与相邻分隔板2b间缸盖3等长的弧形槽17，进气门32和排气门35设置在弧形槽17远离排气门35端的缸盖3上；

该正圆转子杠杆型旋转式发动机还包含压气机构，该压气机构包含第三顶杆18、第四顶杆19、第二连杆20和压气块21，其中第二连杆20一端铰接在第二支撑台14上，压气块21铰接于第二连杆20另一端，并置于弧形槽17内，第三顶杆18穿过第三通孔15与第一凸轮7相抵，第四顶杆19穿过第四通孔16与第二凸轮8相抵，从而在主轴1带动第一凸轮7和第二凸轮8转动时，第二连杆20带动压气块21在弧形槽17内做周期性往复运动，使得在压气块21下移时，完成两个分隔板2b间气体的压缩。

工作原理：

如图11所示；该正圆转子杠杆型旋转式发动机沿旋转方向活塞板12和分隔板2b间形成燃烧室13做功如实施例1所阐述，具体的在形成燃烧室13转子2旋转方向的前段，活塞板12上移的同时，通过进气门32向活塞板12前端的两个分隔板2b间进入足量的空气，在相邻两个分隔板2b间，第一凸轮7由第一凹轮廓线71向第一凸轮廓线70转动，第三顶杆18在第三通孔15内被快速向上顶起，从而第三顶杆18推动第二连杆20的一端向上移动，同时，第二凸轮8由第二凸轮廓线80旋转至第二凹轮廓线81，第四顶杆19在第四通孔16内的高度随之下降，即第二连杆20失去第四顶杆19的限位，又由于第二连杆20铰接在第二支撑台14上，在第三顶杆18的推动下，第二连杆20铰接压气块21的一端随之下降，即压气块21在弧形槽17内下降，从而压气块21将两个分隔板2b间的气体逐渐压缩，直至压气块21与气缸4壁完全契合，完成进气的压缩，即压缩冲程；随着转子2的转动，第一凸轮7由第一凸轮廓线70段旋转至第一凹轮廓线71段，此时，压气块21在第二连杆20带动下上移，活塞板12在第一连杆11带动下下移，从而活塞板12和压气块21旋转方向后部的分隔板2b间将压气块21压缩的空气隔离，在活塞板12和分隔板2b间形成燃烧室13的同时将上一段压气块21压缩的空气置入燃烧室13，然后通过喷油口33向燃烧室13喷入燃料，通过点火口34点火，随后燃料燃烧膨胀进入做功冲程，由于第一凸轮7和第二凸轮8设置具有与分隔板2b数量相同的凸轮廓线和凹轮廓线，因此,在初始驱动力驱动下，可周期性进行压缩冲程和做功冲程。

相比实施例1，在该正圆转子杠杆型旋转式发动机上设置压缩冲程，功用有二，一是提高空气的温度，为燃料自行发火作准备:二是为气体膨胀作功创造条件。当压气块21下行，进气门32关闭以后，气缸4内的空气受到压缩，随着容积的不断变小，空气的压力和温度也就不断升高，相比压缩空气直接喷入燃烧室13的形式，获得了可靠的压缩比，避免燃料燃烧不充分直接通过排气门35排出，进而造成较大环境污染和燃料浪费的可能，进一步提高了热效率。

实施例3：参照图5

与实施例1相比，区别是气缸4轮廓设置成弧形或椭圆形(附图中具体示意出弧形)，弧形的气缸4轮廓光滑，活塞板12和压气块21与气缸4轮廓接触形成的是面接触，避免形成点接触，进而可减缓在活塞做周期性往复运动时，活塞板12和压气块21油封的磨损速度，避免燃烧室13出现漏气，从而可提高该正圆转子杠杆型旋转式发动机的使用寿命。另一方面，椭圆形气缸4设置形式，使活塞板12和压气块21轮廓更好设置，在周期性往复运动时与气缸4契合也更紧密。

实施例4：参照图4和图9

与上述实施例相比，区别是排气门35设置在转子2旋转方向分隔板2b背离燃烧室13形成侧的缸盖3上；排气门35的布置位置，在活塞板12和分隔板2b间形成燃烧室13后，燃料燃烧膨胀后，扩大了燃烧室13的膨胀空间，避免未充分燃烧的燃料直接排出气缸4，从而充分利用燃料燃烧内能，提高了发动机热效率，降低了环境污染。

实施例5：参照图5

与上述实施例相比，区别是在转子2和缸盖3间设有密封环22，分隔板2b与凹部2a，定位槽31与活塞板12以及压气块21与弧形槽17间均设有密封装置；密封环22在缸盖3设置在转子2上时形成气缸4的密封，分隔板2b和转子2的凹部2a间的密封装置，将相邻分隔间气缸4形成互不干扰的独立段，在燃料燃烧膨胀后，形成的燃烧室13不会出现向上段分隔板2b漏气的问题，可充分利用燃料的燃烧热能；定位槽31和活塞板12间的密封装置起到活塞板12和气缸4的密封，避免活塞板12周期性往复运动过程中气缸4漏气，压气块21与弧形槽17间的密封装置为压气块21和气缸4间的密封，避免在压气块21动作时，其余气缸4接合处漏气。第一顶杆9和第三顶杆18与第一凸轮7为滚动式接触，第二顶杆10和第四顶杆19与第二凸轮8为滚动式接触(附图中具体示意出采用滚轮)，滚动式接触形成的是面接触，使第一凸轮7和第二凸轮8转动更流畅，减少第一凸轮7和第二凸轮8的磨损(尤其在高速运动状态下)。

实施例6：参照图4和图9

与上述实施例相比，区别是转子2在活塞板12下移并与其接触位置上设有沿转子2旋转方向布置的缓冲槽2c；转子2上设置缓冲槽2c，在活塞板12下移与分隔板2b间形成燃烧室13时，缓冲槽2c可降低活塞板12与转子2轮廓接触时的冲击，在转子2高速转动下效果尤为明显，从而可避免由于活塞板12与转子2长期接触冲击引起的燃烧室漏气问题，提高该发动机的使用寿命。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。