三缸四沖程轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)的制造方法
【專利摘要】一種三缸四沖程轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括缸體（10）以及第一端蓋（15）和第二端蓋（16），三個(gè)內(nèi)凹的燃燒腔（12）均勻分布在缸體中間轉(zhuǎn)子腔（11）的邊緣，還包括驅(qū)動(dòng)軸（40）以及呈“8”字形的轉(zhuǎn)子（30），所述驅(qū)動(dòng)軸（40）上設(shè)置有偏心柱（41），相鄰兩個(gè)燃燒腔（12）之間的隔離帶（13）斷面呈錐形結(jié)構(gòu)，該錐形結(jié)構(gòu)的頂端（14）為弧形。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)具有活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的特征，但不需要進(jìn)、排氣閥以及相關(guān)的控制機(jī)構(gòu)，也不需要連桿曲軸機(jī)構(gòu)，本發(fā)明還兼具轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的特征，但不需要驅(qū)動(dòng)齒輪，且所有密封以及獨(dú)立的燃燒室均位于靜止元件上，結(jié)構(gòu)非常簡單，性能可靠，大大提高使用壽命。
【專利說明】三缸四沖程轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，特別涉及三缸四沖程轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及軍事領(lǐng)域中常用的一種機(jī)器，它是將燃油(氣)的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的設(shè)備，目前常用的發(fā)動(dòng)機(jī)大多是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，其技術(shù)比較成熟，應(yīng)用很廣泛，但這種發(fā)動(dòng)機(jī)存在著功重比小以及單機(jī)功率小的缺陷，還有一種是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)功重比大和單機(jī)功率比較大，但是，技術(shù)復(fù)雜，制造和維修的成本比較高，目前僅用于航空和軍事領(lǐng)域。也有一種三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，雖然其具有功重比大以及單機(jī)功率大的特點(diǎn)，但是由于技術(shù)要求高，并未被廣泛使用，特別是目前的這種發(fā)動(dòng)機(jī)，其密封性能以及缸體摩擦損耗問題比較嚴(yán)重，例如:中國專利ZL2005100297004《四沖程氣口式三缸兩弧轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)》，按其說明中所提供的型線方程制作的缸體，在密封部位為尖角結(jié)構(gòu)，一方面其密封效果不佳，另外一個(gè)方面，容易燒損，甚至將轉(zhuǎn)子卡滯。還有馬自達(dá)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)密封件設(shè)計(jì)在轉(zhuǎn)子的頂端，由于其處于燃燒室的高溫區(qū)域，容易燒損，影響到密封效果，也影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命。同時(shí)，由于以上兩種發(fā)動(dòng)機(jī)均需要相位齒輪，以保證轉(zhuǎn)子的正常運(yùn)行，因此，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明提供的這種三缸四沖程轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，采用新的型線設(shè)計(jì)，將密封部件設(shè)計(jì)在缸體上，并且采用圓弧形結(jié)構(gòu)，并且取消相位齒輪，解決現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、密封效果不佳以及使用壽命短的技術(shù)問題。
[0004]本發(fā)明提供的這種三缸四沖程轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)包括盤狀的缸體以及該缸體兩端分別設(shè)置的第一端蓋和第二端蓋，缸體中間為中空的轉(zhuǎn)子腔，三個(gè)內(nèi)凹的燃燒腔均勻分布在轉(zhuǎn)子腔的邊緣，還包括驅(qū)動(dòng)軸以及呈“8”字形的轉(zhuǎn)子，所述驅(qū)動(dòng)軸上設(shè)置有偏心柱，所述偏心柱置于轉(zhuǎn)子中間的軸孔內(nèi)，驅(qū)動(dòng)軸通過偏心柱與軸孔的配合驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子在所述轉(zhuǎn)子腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，每個(gè)燃燒腔的內(nèi)凹部分呈弧形結(jié)構(gòu)，該內(nèi)凹部分與轉(zhuǎn)子兩端的弧形相配合，相鄰兩個(gè)燃燒腔之間的隔離帶斷面呈錐形結(jié)構(gòu)，該錐形結(jié)構(gòu)的頂端為弧形，所述弧形的頂端與轉(zhuǎn)子表面為滾動(dòng)配合滑動(dòng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)密封，所述轉(zhuǎn)子的一端分別設(shè)置有內(nèi)凹的進(jìn)氣腔和排氣腔，所述進(jìn)氣腔和排氣腔相背設(shè)置，在所述轉(zhuǎn)子的頂端設(shè)置有連通所述進(jìn)氣腔的第一進(jìn)氣口以及連通所述排氣腔的第一排氣口，在第一端蓋上對(duì)應(yīng)進(jìn)氣腔的徑向位置開有第二進(jìn)氣口，在第二端蓋對(duì)應(yīng)排氣腔徑向位置開有第二排氣口。
[0005]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:所述隔離帶包括開口朝向轉(zhuǎn)子腔的滑槽以及該滑槽內(nèi)嵌入的彈性隔離滑塊，所述弧形的頂端為彈性隔離滑塊的頂端。
[0006]本發(fā)明所述轉(zhuǎn)子腔和三個(gè)燃燒腔內(nèi)腔型線方程如以下曲線的外包線:
「 π「知「.k.?1 α 「3e ( k Λ ).J.α.2α
[0007]χ -——sin/——snur +rcos/? cos —— + ■— cos/ ——cos j/1 -rsinβ sin--esin—:
k \ 3 J3 k \ 3 y3 3f kcc 3c f k ^cc r1c
[0008]y = — sinr——sin 3t -f rcos β sin--— cost ——cos3t -rsin β cos —-ecos —
LH 3 J J 3 LH 3 J 」3 3
[0009]式中:e為驅(qū)動(dòng)軸上偏心柱的偏心距；r為弧形的頂端(14)的半徑；
[0010]t為角變量，O < t < 3 Ji ；k為缸體形狀系數(shù)，取值為0.3?0.45 ;.? -/ccos3/ + COS/
[0011]Β?ηβ = ^==；
'sjl-l.k~ - 2k cos It...ks\r\3t - sint
[0012]Cus μ =---;
Vl+/r -2/fcos2r
( tΛ
-cos -k cos 1.5/
2
[0013]a = larctg —---;
sin +/esin 1.5/
I 2 J
[0014]- Ji ^ a < 2 π。
[0015]所述滑槽(131)的槽寬依據(jù)于下列方程:
[0016]b = 2(r + i>)sin - - arctgJ-~;
I2 V k~ J
[0017]式中:b為槽寬；δ為轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子腔的徑向間隙。
[0018]所述盤狀的缸體的厚度為h，所述轉(zhuǎn)子的厚度為Ill = h-2 δ 2，δ 2為轉(zhuǎn)子與第一端蓋或第二端蓋之間的間隙，所述軸孔的半徑為2e，所述轉(zhuǎn)子的外輪廓線依據(jù)以下方程:
[0019].r = — cos Λ - e cos Stl - (/.+ S)cos β ;
k
3己
[0020]V = —siru, -c smr + (r + c>')sin β ;
"k 1
[0021]式中A1為角變量,0 ^ ^ π。
[0022]所述第一端蓋和第二端蓋的內(nèi)側(cè)均設(shè)有三條封閉的密封帶，其中處于最內(nèi)環(huán)并用于軸孔密封的軸孔密封帶的寬度為Id1,密封帶中心圓的半徑為!T1 = 3e+l.Sb1 ;其中處于最外環(huán)并用于端蓋與缸體之間密封的缸體密封帶的寬度為b3，該缸體密封帶的中心線依據(jù)于下列方程的外包線:
X= —? sin 1- — sin 3/ I + (r + 1.5h, )cos β cos — + — f cos ? - — cos 3/ -(r-1.5/>,)sin^LH 3 J v 7 J 3 L^V 3 Jv 37
[0023].a.2a
sin--esin——;
33
[0024]y = — sin / - — sin3/ +(r —1.5/)')cos/7 sin-- — cos/ - — cos3/ -(r-1.5/?,)sinβ
_k \ 3 J」3|_ 灸 k 3 J_
a2a
cos---ecos——;
33
[0025]其中處于中環(huán)并用于端蓋與轉(zhuǎn)子之間密封的轉(zhuǎn)子密封帶的寬度Sb2，該轉(zhuǎn)子密封帶的中心線依據(jù)于以下方程的內(nèi)包線:
[0026]
X= — sin^- —sin3rl + (r+ 1,5/^ )cosβ cos — + — cos/— cos3i —(r +1.5/Osin/?
Ik I 3 J v 27 」3 LH 3 J v_
? a.2asin--esin——；
33
[0027]
y = —■ sin^sin3/ + (r+ 1.5^)cos/^ sin — - — cos /- — cos3/ -(r + 1.5/^)sinβ
_k \ 3 J— J 3 \_k\ 3 J_
a2a
cos--ecos——o
33
[0028]所述第二排氣口和第二進(jìn)氣口均為三個(gè)，均布于所述轉(zhuǎn)子密封帶與軸孔密封帶之間。
[0029]所述進(jìn)氣腔和排氣腔的軸向深度為h3 = h-2 δ 2-h4，其中h4為進(jìn)氣腔與排氣腔之間隔板的厚度，所述進(jìn)氣腔和排氣腔的外輪廓均由四條曲線構(gòu)成，其中靠近轉(zhuǎn)子頂部的頂邊釆用以下方程的部分曲線:
/ \
[0030]χ = — cos U — ecos 3t, — (/.+ δ 十 b4 )cos β ;
k ~ ~
/ \
[0031]y = —sin/-, - ecosSt2 + (/’ +J + /?4)sinβ ;
k ^
[0032]式中:b4為進(jìn)氣腔和排氣腔頂邊距離轉(zhuǎn)子頂部邊緣的距離，也就是進(jìn)氣腔和排氣腔頂部腔壁的壁厚；t2為角變量，O ^ t2 ^ 2 Ji J1為三個(gè)第二排氣口或三個(gè)第二進(jìn)氣口所在圓的半徑；r2為三個(gè)第二排氣口或三個(gè)第二進(jìn)氣口的孔半徑，調(diào)整R1值，使三個(gè)第二排氣口(161)和三個(gè)第二進(jìn)氣口(151)均位于軸孔密封帶(17)與轉(zhuǎn)子密封帶(19)之間，并且r2取最大值；
[0033]其中靠近轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸方向的底邊采用圓弧曲線，該圓弧曲線的圓心為轉(zhuǎn)子軸孔的中心，半徑為R4 = 4e+2bi ；
[0034]其中端部的兩個(gè)曲線分別為兩個(gè)等徑的圓弧曲線，圓弧半徑為r2，兩個(gè)曲線的圓心分別依據(jù)以下方程確定:
5π
χ = R, cos —
[0035]<5π6 ；
γ = IL sin--Ve
K ^ 6
? π
χ -1u cos ——he
[0036]I3 ο.π
γ = IL sin —
?." - 3
[0037]所述彈性隔離滑塊包括隔離滑塊、壓迫彈簧以及調(diào)整螺釘，所述隔離滑塊嵌在所述滑槽內(nèi)，所述壓迫彈簧位于滑槽的槽底部與隔離滑塊之間，所述調(diào)整螺釘設(shè)置于滑槽的槽底部，所述隔離滑塊利用壓迫彈簧的彈性使其弧形的頂端始終接觸所述轉(zhuǎn)子的表面，所述調(diào)整螺釘限位所述隔離滑塊在所述滑槽內(nèi)的縮入量以及補(bǔ)償磨損量。
[0038]所述第一進(jìn)氣口和第一排氣口起止位置依據(jù)以下方程確定:
π
[0039]= 了 。
[0040]本發(fā)明的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)具有活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的特征，但不需要進(jìn)、排氣閥以及相關(guān)的控制機(jī)構(gòu)，也不需要連桿曲軸機(jī)構(gòu)，本發(fā)明還兼具轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的特征，但不需要驅(qū)動(dòng)齒輪，且所有密封以及獨(dú)立的燃燒室均位于靜止元件上，結(jié)構(gòu)非常簡單，性能可靠，由于三個(gè)燃燒腔循環(huán)工作，缸體受熱均勻。進(jìn)一步新的型線設(shè)計(jì)，密封性能更佳，燃燒效率更高，可以大大提聞使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0041]圖1是本發(fā)明三缸四沖程轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖2是本發(fā)明缸體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖3是本發(fā)明轉(zhuǎn)子進(jìn)氣腔側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖4是本發(fā)明轉(zhuǎn)子排氣腔側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖5是本發(fā)明轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的剖視示意圖。
[0046]圖6是本發(fā)明轉(zhuǎn)子軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]圖7是本發(fā)明第一端蓋和第二端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048]圖8是本發(fā)明缸體曲線的示意圖。
[0049]圖9是本發(fā)明隔離帶部分的示意圖。
[0050]圖10是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)0°時(shí)進(jìn)氣側(cè)的示意圖。
[0051]圖11是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)0°時(shí)排氣側(cè)的示意圖。
[0052]圖12是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)60°時(shí)進(jìn)氣側(cè)的示意圖。
[0053]圖13是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)60°時(shí)排氣側(cè)的示意圖。
[0054]圖14是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)120°時(shí)進(jìn)氣側(cè)的示意圖。
[0055]圖15是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)120°時(shí)排氣側(cè)的示意圖。
[0056]圖16是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)180°時(shí)進(jìn)氣側(cè)的示意圖。
[0057]圖17是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)180°時(shí)排氣側(cè)的示意圖。
[0058]圖18是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)240°時(shí)進(jìn)氣側(cè)的示意圖。
[0059]圖19是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)240°時(shí)排氣側(cè)的示意圖。
[0060]圖20是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)300°時(shí)進(jìn)氣側(cè)的示意圖。
[0061]圖21是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)300°時(shí)排氣側(cè)的示意圖。
[0062]圖22是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)360°時(shí)進(jìn)氣側(cè)的示意圖。
[0063]圖23是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)360°時(shí)排氣側(cè)的示意圖。
[0064]圖24是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)420°時(shí)進(jìn)氣側(cè)的示意圖。
[0065]圖25是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)420°時(shí)排氣側(cè)的不意圖。
[0066]圖26是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)480°時(shí)進(jìn)氣側(cè)的示意圖。
[0067]圖27是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)480°時(shí)排氣側(cè)的示意圖。
[0068]圖28是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)540°時(shí)進(jìn)氣側(cè)的示意圖。
[0069]圖29是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)540°時(shí)排氣側(cè)的不意圖。
[0070]圖30是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)600°時(shí)進(jìn)氣側(cè)的示意圖。
[0071]圖31是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)600°時(shí)排氣側(cè)的示意圖。
[0072]圖32是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)660°時(shí)進(jìn)氣側(cè)的示意圖。
[0073]圖33是本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)660°時(shí)排氣側(cè)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0074]結(jié)合上述【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0075]由圖1至圖9中可知，本發(fā)明的這種三缸四沖程轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)包括盤狀的缸體10以及該缸體兩端分別設(shè)置的第一端蓋15和第二端蓋16，缸體中間為中空的轉(zhuǎn)子腔11，三個(gè)內(nèi)凹的燃燒腔12均勻分布在轉(zhuǎn)子腔11的邊緣，還包括驅(qū)動(dòng)軸40以及呈“8”字形的轉(zhuǎn)子30，所述驅(qū)動(dòng)軸40上設(shè)置有偏心柱41，所述偏心柱41置于轉(zhuǎn)子30中間的軸孔31內(nèi)，驅(qū)動(dòng)軸40通過偏心柱41與軸孔31的配合驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子30在所述轉(zhuǎn)子腔11內(nèi)旋轉(zhuǎn)，每個(gè)燃燒腔12的內(nèi)凹部分呈弧形結(jié)構(gòu)，該內(nèi)凹部分與轉(zhuǎn)子兩端的弧形相配合，相鄰兩個(gè)燃燒腔12之間的隔離帶13斷面呈錐形結(jié)構(gòu)，該錐形結(jié)構(gòu)的頂端14為弧形，所述弧形的頂端14與轉(zhuǎn)子表面為滾動(dòng)配合滑動(dòng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)密封，所述轉(zhuǎn)子30的一端分別設(shè)置有內(nèi)凹的進(jìn)氣腔32和排氣腔33，所述進(jìn)氣腔32和排氣腔33相背設(shè)置，在所述轉(zhuǎn)子30的頂端設(shè)置有連通所述進(jìn)氣腔32的第一進(jìn)氣口 321以及連通所述排氣腔33的第一排氣口 331，在第一端蓋15上對(duì)應(yīng)進(jìn)氣腔32的徑向位置開有第二進(jìn)氣口 151，在第二端蓋16對(duì)應(yīng)排氣腔33徑向位置開有第二排氣口 161。本發(fā)明的這種轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)采用弧形的缸體膛線，轉(zhuǎn)子也采用弧形外輪廓線，轉(zhuǎn)子與缸體燃燒室部分不接觸，隔離帶頂部為弧形設(shè)計(jì)，隔離帶與轉(zhuǎn)子采用滾動(dòng)配合滑動(dòng)的方式進(jìn)行密封，避免尖角結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的容易燒損和卡滯，同時(shí)，也提高密封的可靠性。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的密封至關(guān)重要，密封性能的好壞直接影響到功率的發(fā)揮，有效提高密封性能，可以提高燃燒效率，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，另外，發(fā)動(dòng)機(jī)由于長期處于高溫加爆震的狀態(tài)，部件極其容易受損，如何提高部件性能的可靠性，也決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)劣，本發(fā)明主要在密封性能和提高部件的可靠性方面入手，可以大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和可靠性。
[0076]所述隔離帶13包括開口朝向轉(zhuǎn)子腔11的滑槽131以及該滑槽131內(nèi)嵌入的彈性隔離滑塊132，所述弧形的頂端14為彈性隔離滑塊的頂端。本發(fā)明的隔離帶部分采用活動(dòng)式的配合，彈性隔離滑塊始終保持與轉(zhuǎn)子表面的密貼，弧形的頂部避免尖角所產(chǎn)生的跳動(dòng)以及間歇密封不良的問題。
[0077]本發(fā)明中對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體以及轉(zhuǎn)子等方面的具體設(shè)計(jì)如下:所述轉(zhuǎn)子腔11和三個(gè)燃燒腔12內(nèi)腔型線方程如下:( k ^cc 3e f k ^cx 2cx
[0078]X-"— sinr- —sin 3t + r cos β cos — + — cosr ——cos 3t -rsin β sin ——esin — ；
k \ 3 J3 k \ 3 J3 3
f kcx 3c ( k \cxrLcc
[0079]y = — sin/- —sin 3/ + r cos β sin--— cos/ ——cos 3t -rsin B cos--ecos —
LH 3 J J 3 LH 3 J J 3 3
[0080]式中:e為驅(qū)動(dòng)軸上偏心柱的偏心距為弧形的頂端14的半徑；t為角變量，
O< t < 3 Ji 土為缸體形狀系數(shù)，取值為0.3?0.45;.? -/; cos 3/+ cos r
[0081]Sinyg = -=.............................................................,;
Vl + /「- 2kcos2?
/csin.3r-sinr
[0082]cos/；=——--；
yj\ + k, -2/ccos2r
f tΛ
-cos -k cos 1.5/
2
[0083]a = larctg；
sin +/( sin 1.5/
I 2 J
[0084]- Ji ^ a < 2 π 0
[0085]所述滑槽131的槽寬依據(jù)于下列方程:
?Π7ΤΛ
7.πl(wèi)-kr
[0086]O = 2\r + ? jsin — - arctgJ—^r-;
VJ
[0087]式中:b為槽寬；δ為轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子腔11的徑向間隙。
[0088]所述盤狀的缸體10的厚度為h，所述轉(zhuǎn)子30的厚度為Ii1 = h-2 δ 2，δ 2為轉(zhuǎn)子與第一端蓋或第二端蓋之間的間隙，所述軸孔31的半徑為2e，所述轉(zhuǎn)子30的外輪廓線依據(jù)以下方程:
[0089]X = — cos — ecos 3?, — (/.+ i^cos β ;
k
V/八
[0090]y = —SirU1 - esintx +(r + i>jsin β ;
k
[0091]式中A1為角變量,O ^ ti ^ π。
[0092]所述第一端蓋15和第二端蓋16的內(nèi)側(cè)均設(shè)有三條封閉的密封帶，其中處于最內(nèi)環(huán)并用于軸孔密封的軸孔密封帶17的寬度為卜，密封帶17中心圓的半徑Sr1 = 3e+l.Sb1 ；其中處于最外環(huán)并用于端蓋與缸體之間密封的缸體密封帶18的寬度為b3，該缸體密封帶18的中心線依據(jù)于下列方程:
X= ~ sin / - -sin 3/ + (r + 1.5hx )cos β cos — + — cos / - - cos 3/ - (r -1.5h, )sin β
_k\ 3 J」3 \_k \ 3 J_
[0093].a.2a
sin--esin——;
33
[0094]V= — sin / - — sin 3/ + (r -1.5h , )cos β sin — - — cos ? - — cos 3t -(r-1.5/?,)sin β
_k \ 3 y」3|_眾、 3 )_
a2a
COS--GCOS——;
33
[0095]其中處于中環(huán)并用于端蓋與轉(zhuǎn)子之間密封的轉(zhuǎn)子密封帶19的寬度為b2，該轉(zhuǎn)子密封帶19的中心線依據(jù)于以下方程:
[0096]
χ= — sin/- —sin 3/ +(r+l_5/')cos/? cos — + — cos t- — cos 3t ] - (r +1.5b-, )s in β
LH 3 J v " J 33 J v ’.a.2a
sin--esin——;
33
[0097]
y - — sin1-—sin3i + (r +1.5h-, )cosβ sin — - — cos1- —cos3/ — (r +1.Sb2)sinβ
_k \ 3 J" 」3|_ 八 3 )_
a2a
cos--ecos——ο
33
[0098]所述第二排氣口 161和第二進(jìn)氣口 151均為三個(gè)，均布于所述轉(zhuǎn)子密封帶19與軸孔密封帶17之間。
[0099]所述進(jìn)氣腔32和排氣腔33的軸向深度為h3 = h-2 δ 2_h4，其中h4為進(jìn)氣腔32與排氣腔33之間隔板的厚度，所述進(jìn)氣腔32和排氣腔33的外輪廓均由四條曲線構(gòu)成，其中靠近轉(zhuǎn)子頂部的頂邊采用以下方程的部分曲線:
[0100]χ-—.cos t -L cos 3/ - (r + δ + b4 )cos β ;
k
[0101]y = —?η? -e cos 3t + (r + δ + /?4 )s in β:
"k
[0102]式中:b4為進(jìn)氣腔32和排氣腔33頂邊距離轉(zhuǎn)子頂部邊緣的距離，也就是進(jìn)氣腔32和排氣腔33頂部腔壁的壁厚；t2為角變量，O ^ t2 ^ 2 Ji J1為三個(gè)第二排氣口 161或三個(gè)第二進(jìn)氣口 151所在圓的半徑；r2為三個(gè)第二排氣口 161或三個(gè)第二進(jìn)氣口 151的孔半徑，調(diào)整R1值，使三個(gè)第二排氣口(161)和三個(gè)第二進(jìn)氣口(151)均位于軸孔密封帶(17)與轉(zhuǎn)子密封帶(19)之間，并且r2取最大值；
[0103]其中靠近轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸方向的底邊采用圓弧曲線，該圓弧曲線的圓心為轉(zhuǎn)子軸孔的中心，半徑為R4 = 4e+2bi ；
[0104]其中端部的兩個(gè)曲線分別為兩個(gè)等徑的圓弧曲線，圓弧半徑為r2，兩個(gè)曲線的圓心分別依據(jù)以下方程確定:
η$兀.V = R2 cos —
[0105]<5^6 ;
V= R'、sin:--l.e
1: 6
η π
X - R2 cos——
[0106]\3o
D.^
V = R, sin —
"-3
[0107]本發(fā)明中所述彈性隔離滑塊132包括隔離滑塊133、壓迫彈簧134以及調(diào)整螺釘135，所述隔離滑塊133嵌在所述滑槽131內(nèi)，所述壓迫彈簧134位于滑槽131的槽底部與隔離滑塊133之間，所述調(diào)整螺釘135設(shè)置于滑槽131的槽底部，所述隔離滑塊133利用壓迫彈簧134的彈性使其弧形的頂端14始終接觸所述轉(zhuǎn)子30的表面，所述調(diào)整螺釘135限位所述隔離滑塊133在所述滑槽131內(nèi)的縮入量以及補(bǔ)償磨損量。
[0108]所述第一進(jìn)氣口 321和第一排氣口 331起止位置依據(jù)以下方程確定:
π
[0109]屮=y。
[0110]由圖10至圖33中可知，本發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程是:驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)到在0°角時(shí)，第一進(jìn)氣口 321轉(zhuǎn)到燃燒室位置處于開放狀態(tài)，而第一排氣口 331開始脫離第一缸燃燒室，第二進(jìn)氣口 151處于進(jìn)氣腔的起點(diǎn)位置，隨著驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)后，第一缸燃燒室處于吸氣階段，直至轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)180°時(shí)關(guān)閉第二進(jìn)氣口 151，吸氣階段結(jié)束。轉(zhuǎn)子由180°?360°區(qū)間，轉(zhuǎn)子的另外一端開始在第一缸的燃燒室內(nèi)進(jìn)行壓縮，根據(jù)設(shè)定的提前角控制點(diǎn)火噴油系統(tǒng)開始向燃燒室內(nèi)噴油并點(diǎn)火(汽油發(fā)動(dòng)機(jī))，或由轉(zhuǎn)子壓縮時(shí)引燃噴入的燃油(柴油發(fā)動(dòng)機(jī))，從而完成壓縮以及點(diǎn)火的階段。轉(zhuǎn)子由360°?540°區(qū)間，燃油燃燒，空氣開始膨脹做功，推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。從540°開始，做功結(jié)束，第一排氣口 331轉(zhuǎn)到燃燒室的位置，處于開放狀態(tài)，第二排氣口 161處于排氣腔的開始位置，從540°?720°區(qū)間，燃燒的廢氣開始排放，第一缸處于排氣狀態(tài)，然后轉(zhuǎn)入下一個(gè)工作循環(huán)。其他的兩個(gè)缸的工作過程與第一缸一樣，只是相位相差240°。
[0111]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種三缸四沖程轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括盤狀的缸體(10)以及該缸體兩端分別設(shè)置的第一端蓋(15)和第二端蓋(16)，缸體中間為中空的轉(zhuǎn)子腔(11)，三個(gè)內(nèi)凹的燃燒腔(12)均勻分布在轉(zhuǎn)子腔(11)的邊緣，還包括驅(qū)動(dòng)軸(40)以及呈“8”字形的轉(zhuǎn)子(30)，所述驅(qū)動(dòng)軸(40)上設(shè)置有偏心柱(41)，所述偏心柱(41)置于轉(zhuǎn)子(30)中間的軸孔(31)內(nèi)，驅(qū)動(dòng)軸(40)通過偏心柱(41)與軸孔(31)的配合驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子(30)在所述轉(zhuǎn)子腔(11)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，其特征在于:每個(gè)燃燒腔(12)的內(nèi)凹部分呈弧形結(jié)構(gòu)，該內(nèi)凹部分與轉(zhuǎn)子兩端的弧形相配合，相鄰兩個(gè)燃燒腔(12)之間的隔離帶(13)斷面呈錐形結(jié)構(gòu)，該錐形結(jié)構(gòu)的頂端(14)為弧形，所述弧形的頂端(14)與轉(zhuǎn)子表面為滾動(dòng)配合滑動(dòng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)密封，所述轉(zhuǎn)子(30)的一端分別設(shè)置有內(nèi)凹的進(jìn)氣腔(32)和排氣腔(33)，所述進(jìn)氣腔(32)和排氣腔(33)相背設(shè)置，在所述轉(zhuǎn)子(30)的頂端設(shè)置有連通所述進(jìn)氣腔(32)的第一進(jìn)氣口(321)以及連通所述排氣腔(33)的第一排氣口(331)，在第一端蓋(15)上對(duì)應(yīng)進(jìn)氣腔(32)的徑向位置開有第二進(jìn)氣口(151)，在第二端蓋(16)對(duì)應(yīng)排氣腔(33)徑向位置開有第二排氣口(161)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述三缸四沖程轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述隔離帶(13)包括開口朝向轉(zhuǎn)子腔(11)的滑槽(131)以及該滑槽(131)內(nèi)嵌入的彈性隔離滑塊(132)，所述弧形的頂端(14)為彈性隔離滑塊的頂端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述三缸四沖程轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子腔(11)和三個(gè)燃燒腔(12)內(nèi)腔型線方程如以下曲線的外包線:
3ef.k n a Ze ( k ^ Λ.η.a.2α γ - — sin/——sin+rcos/) cos — + — cosr ——cos.31-rsin B sin--esin —: [k{ 3 J 」3 LH 3 J J 3 3 %p f k cc 3e f k cc ?α y - ■— sin/——sin3t + rcosβ sin---- cos,——cos3/1 -rsinβ cos--ecos—:LH 3 J」3 LH 3 J」33 式中:e為驅(qū)動(dòng)軸上偏心柱的偏心距；r為弧形的頂端(14)的半徑； t為角變量，O彡t彡3 π ；k為缸體形狀系數(shù)，取值為0.3?0.45 ;
,? -k cos 3t + cos t
snip =.，;
Vl + k2 - 2k cos It
n A- sin3/-sirt/ cos p =.-;
λ/Ι + /c -2/(cos2/.( tΛ
—cos — k cos 1.5/
0 , V 2 a = larcig —-;
sin f k sin 1.5/
I 2 J
-Ji < a < 2 π。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述三缸四沖程轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述滑槽(131)的槽寬依據(jù)于下列方程:
b - 2(廠 + ^)sin — - arctgJ-; 式中:b為槽寬；δ為轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子腔(11)的徑向間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述三缸四沖程轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于: 所述盤狀的缸體(10)的厚度為h，所述轉(zhuǎn)子(30)的厚度為Ii1 = h-2 δ 2，δ 2為轉(zhuǎn)子與第一端蓋或第二端蓋之間的間隙，所述軸孔(31)的半徑為2e，所述轉(zhuǎn)子(30)的外輪廓線依據(jù)以下方程:
、
X = — cos /, ~ e cos 3/,—(廠 + ?)cos β ;
k
V- — sin /, - ^sin ,丨 + (r + iijsin β ; "k 式中^為角變量，0彡&彡π。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述三缸四沖程轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述第一端蓋(15)和第二端蓋(16)的內(nèi)側(cè)均設(shè)有三條封閉的密封帶，其中處于最內(nèi)環(huán)并用于軸孔密封的軸孔密封帶(17)的寬度為Id1，密封帶(17)中心圓的半徑為Γι = 3e+l.Sb1 ;其中處于最外環(huán)并用于端蓋與缸體之間密封的缸體密封帶(18)的寬度為匕，該缸體密封帶(18)的中心線依據(jù)于下列方程的外包線:
X= — sin ? - — sin 3/ | + (r + 1.5b, )cos β cos — + — cos ? - - cos 3/ -(r-1.5/?,)sin β_k\ 3 JJ 33 J_.a.2a sin--esin——; 33
y = — sin / - -sin 3/ +(r-1.5/j,)cos β sin — - — cos 1- — cos 3/ -(r-1.5/7, )sin β _k \ 3 )」3 \_k \ 3 y_ a 2a cos--ecos——； 33 其中處于中環(huán)并用于端蓋與轉(zhuǎn)子之間密封的轉(zhuǎn)子密封帶(19)的寬度Sb2，該轉(zhuǎn)子密封帶(19)的中心線依據(jù)于以下方程的內(nèi)包線:
X= — sin1- —sin3i ) + (r + 1.5/> , )cos β cos — + — cos t- — cos 3/ 1- (r +1.5b； )sin
lk{ 3 J vJ 3 LH 3 J.a.2a sin--es in——; 33
V- — sin/- —sin 3/ + (r + 1.5b-, )cos β sin — - — cos t- — cos 3t -(/.+ 1.5Λ, )sin β "_k、 3 )" 」3|_ 允 L 3 )" _ a 2a cos--ecos——o 33
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述三缸四沖程轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述第二排氣口(161)和第二進(jìn)氣口(151)均為三個(gè)，均布于所述轉(zhuǎn)子密封帶(19)與軸孔密封帶(17)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述三缸四沖程轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述進(jìn)氣腔(32)和排氣腔(33)的軸向深度為h3 = h-2 δ 2-h4，其中h4為進(jìn)氣腔(32)與排氣腔(33)之間隔板的厚度，所述進(jìn)氣腔(32)和排氣腔(33)的外輪廓均由四條曲線構(gòu)成，其中靠近轉(zhuǎn)子頂部的頂邊 采用以下方程的部分曲線:
X = — cos t2 - ecos St1 - (r + S + b4 )cos β ; k ' —
V= -Sinr1 - ecos3/, + (,’ + δ + b4)sin β ； ' k ' ' 式中山4為進(jìn)氣腔(32)和排氣腔(33)頂邊距離轉(zhuǎn)子頂部邊緣的距離，也就是進(jìn)氣腔(32)和排氣腔(33)頂部腔壁的壁厚；t2為角變量，O ^ t2 ^ 2 Ji 為三個(gè)第二排氣口(161)或三個(gè)第二進(jìn)氣口(151)所在圓的半徑；r2為三個(gè)第二排氣口(161)或三個(gè)第二進(jìn)氣口(151)的孔半徑，調(diào)整R1值，使三個(gè)第二排氣口(161)和三個(gè)第二進(jìn)氣口(151)均位于軸孔密封帶(17)與轉(zhuǎn)子密封帶(19)之間，并且r2取最大值； 其中靠近轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸方向的底邊采用圓弧曲線，該圓弧曲線的圓心為轉(zhuǎn)子軸孔的中心，半徑為R4 = 4e+2b!； 其中端部的兩個(gè)曲線分別為兩個(gè)等徑的圓弧曲線，圓弧半徑為r2，兩個(gè)曲線的圓心分別依據(jù)以下方程確定:
5π
X = R, cos —— <".6.?.5π 5
y = /L sin--l.e I二 6
η π
X = R, cos — -l.e
? 3 。
D.π
y - R2Sm-
-
9.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述三缸四沖程轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述彈性隔離滑塊(132)包括隔離滑塊(133)、壓迫彈簧(134)以及調(diào)整螺釘(135)，所述隔離滑塊(133)嵌在所述滑槽(131)內(nèi)，所述壓迫彈簧(134)位于滑槽(131)的槽底部與隔離滑塊(133)之間，所述調(diào)整螺釘(135)設(shè)置于滑槽(131)的槽底部，所述隔離滑塊(133)利用壓迫彈簧(134)的彈性使其弧形的頂端(14)始終接觸所述轉(zhuǎn)子(30)的表面，所述調(diào)整螺釘(135)限位所述隔離滑塊(133)在所述滑槽(131)內(nèi)的縮入量以及補(bǔ)償磨損量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述三缸四沖程轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述第一進(jìn)氣口(321)和第一排氣口(331)起止位置依據(jù)以下方程確定:
π
Ct 丨=—O 13
【文檔編號(hào)】F02B55/08GK104234828SQ201410447498
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】霍勇賢, 陳旭, 霍蔚辰 申請人:霍勇賢