專利名稱：沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機，通過對燃油燃燒做功輸出動力的一種裝置。
背景技術(shù)：
目前，公知的發(fā)動機有活塞式、三角轉(zhuǎn)子式、渦輪式?；钊l(fā)動機依靠燃
油在燃燒室內(nèi)燃燒推動活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)直線運動，再由連桿和曲軸將往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為
曲軸旋轉(zhuǎn)運動輸出軸功率。活塞發(fā)動機的燃油在氣缸內(nèi)產(chǎn)生的膨脹氣體不僅不能夠向缸外
輸出噴氣推力，還具有體積大、功效低、配器及曲軸連桿機構(gòu)的零部件在工作過程中產(chǎn)生嚴
重的振動及噪聲等缺點；三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機由燃油燃燒推動繭狀殼體內(nèi)的三角轉(zhuǎn)子作旋輪線
旋轉(zhuǎn)，并由與三角轉(zhuǎn)子相聯(lián)而套在主軸外緣上的大齒輪作偏心運動驅(qū)動主軸上的小齒輪轉(zhuǎn)
動做功輸出軸功率。三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機的燃油在氣缸內(nèi)產(chǎn)生的膨脹氣體同樣不能夠向缸外輸
出噴氣推力，還具有低扭矩以及偏心振動等缺點；渦輪發(fā)動機由壓縮機、燃燒室、渦輪機三
大部份協(xié)同工作輸出動力，渦輪發(fā)動機通過燃燒室燃燒的膨脹氣體驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)動能夠以噴
氣推力和軸功率方式輸出動力，但是渦輪發(fā)動機的燃油燃燒為非等壓燃燒，其熱力學效率
較低，故通常采取增加壓氣機轉(zhuǎn)速或增加葉輪級數(shù)提高增壓比、大量噴射燃油以及提高渦
輪前溫度提高推重比等手段彌補和增加輸出功率，從而衍生各機件在極端惡劣條件下的工
作特點以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、工作穩(wěn)定性低、高耗油、機械制造難度大等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機，通過燃燒缸內(nèi)燃油在等容燃燒時產(chǎn)
生的燃燒能量經(jīng)動力切換裝置切換入噴管內(nèi)點然噴管內(nèi)油氣混合物共同匯成爆燃能量以
沖壓噴氣推力輸出動力的工作方式和切換為由燃燒缸內(nèi)產(chǎn)生的爆燃能量推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動以
軸功率輸出動力的工作方式。沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機具有輸出功率大、結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)流暢、
應(yīng)用范圍廣的特點。 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的方案是由壓縮缸、氣閥、燃燒缸、動力切換裝置、噴管等部分共同組成的沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機中，由壓縮缸內(nèi)對稱設(shè)置的兩個壓氣腔承擔進氣、壓縮工作，壓縮氣經(jīng)氣閥單向傳輸?shù)饺紵字袑ΨQ設(shè)置的兩個燃燒腔中噴油、點火，通過動力切換裝置將燃燒腔中點火燃燒的燃燒能量切換入噴管內(nèi)點然噴管內(nèi)油氣混合物共同匯成爆燃能量完成噴氣推力輸出動力的工作方式和通過動力切換裝置將燃燒缸內(nèi)產(chǎn)生的爆燃能量切換為作用于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動推動主軸轉(zhuǎn)動的軸功率輸出動力工作方式。 本發(fā)明通過以下方法達到目的各形狀、結(jié)構(gòu)相同的兩部分缸體、轉(zhuǎn)子、滑塊等零部件組成壓縮缸和燃燒缸，由壓縮缸內(nèi)對稱設(shè)置的兩個壓氣腔承擔空氣壓縮工作，壓縮氣經(jīng)過氣閥單向輸出。按工作方式需要由噴氣推力輸出動力的工作方式時，動力切換裝置將壓縮氣輸入燃燒缸內(nèi)的兩個燃燒腔和噴管中，由燃燒缸內(nèi)燃油點火燃燒產(chǎn)生的燃燒能量進入噴管內(nèi)點然噴管內(nèi)油氣混合物共同匯成爆燃能量以沖壓噴氣推力方式輸出動力，按工作方式需要由軸功率輸出動力的工作方式時，動力切換裝置關(guān)閉向噴管內(nèi)輸送壓縮氣及燃油，由燃燒腔點火燃燒的膨脹氣體作用于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動推動主軸轉(zhuǎn)動輸出軸功率。其特點是兩個圓環(huán)狀殼體軸向前后串聯(lián)構(gòu)成壓縮缸體和燃燒缸體。壓縮缸體的兩端由進端蓋和輸出端蓋固定密封連接，在壓縮缸體與兩側(cè)端蓋密封連接構(gòu)成的空間內(nèi)安裝由轉(zhuǎn)子芯、兩塊相互套接的轉(zhuǎn)子外輪和轉(zhuǎn)子彈簧組成的前轉(zhuǎn)子，安裝的前轉(zhuǎn)子將壓縮缸體與兩側(cè)端蓋密封連接所構(gòu)成的空間分隔成兩個位置對稱、封閉的壓氣腔，由進氣端蓋、輸出端蓋、壓縮缸體、前轉(zhuǎn)子等零部件共同組成壓縮缸。燃燒缸體的兩端由輸入端蓋和排出端蓋固定密封連接，在燃燒缸體與兩側(cè)端蓋密封連接構(gòu)成的空間內(nèi)內(nèi)裝與前轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、形狀相同的后轉(zhuǎn)子，安裝的后轉(zhuǎn)子將燃燒缸體與兩側(cè)端蓋密封連接所構(gòu)成的空間分隔成兩個位置對稱、封閉的燃燒腔，由輸入端蓋、排出端蓋、燃燒缸體、后轉(zhuǎn)子等零部件共同組成燃燒缸。在進氣端蓋上對稱設(shè)置兩處進氣口 ，進氣口是空氣進入壓縮缸內(nèi)兩個壓氣腔的入口 ，在輸出端蓋上對稱設(shè)置兩處氣出孔，氣出孔是壓縮氣輸出壓縮缸外的出口，在輸入端蓋上對稱設(shè)置兩處氣入孔，氣入孔是壓縮氣輸入燃燒缸內(nèi)兩個燃燒腔的入口，在排出端蓋上分別對稱設(shè)置兩處噴入口和兩處廢氣口 。噴入口是以沖壓噴氣推力輸出動力時爆燃氣體高速噴入噴管的入口 ，廢氣口是做功廢氣排出的出口。在壓縮缸與燃燒缸之間設(shè)置由閥盤、進氣閥片、出氣閥片組成的氣閥，在進氣閥片上對稱設(shè)置兩處閥片進氣口，兩處閥片進氣口與兩處氣出孔分別由導氣管相互連接，在出氣閥片上對稱設(shè)置兩處閥片出氣口，兩處閥片出氣口與兩處氣入孔分別由分流管相互連接，其中，分流管的支管進入噴管內(nèi)，在噴管壁上還設(shè)置有噴油孔。在閥盤上對稱設(shè)置兩條弧形閥盤氣口。壓縮缸內(nèi)兩個壓氣腔中的壓縮氣分別經(jīng)導氣管連接氣閥，壓縮氣通過氣閥的單向輸送一部分經(jīng)分流管進入燃燒缸內(nèi)的兩個燃燒腔中，一部分進入噴管。在燃燒缸與噴管間設(shè)置有切換板，在切換板上對稱設(shè)置有與排出端蓋上兩處噴入口相對應(yīng)的通道口 ，當通道口切換到與噴入口對合位置時，燃燒腔的爆燃氣體進入噴管，使噴管內(nèi)經(jīng)分流管進入的壓縮氣與燃油混合后的油氣混合物迅速爆燃，膨脹氣體和爆燃波能高速從噴管噴出產(chǎn)生推力，當通道口切換到與噴入口遮擋關(guān)閉位置時，分流管關(guān)閉向噴管輸送壓縮氣，供油系統(tǒng)停止向噴管噴油，燃燒腔內(nèi)的燃燒膨脹氣體作用于后轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動推動主軸轉(zhuǎn)動輸出軸功率。從壓縮缸體外壁穿過內(nèi)壁對稱設(shè)置一弧形滑塊通道，在通道內(nèi)分別安裝弧形前滑塊，前滑塊延伸入壓縮缸內(nèi)由前滑塊端頭與前轉(zhuǎn)子工作面密封接觸，前轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，前滑塊端頭受前轉(zhuǎn)子工作面的切線推力與滑塊彈簧的彈性力的共同作用使前滑塊在滑塊通道內(nèi)作弧線周期性往復(fù)滑動。前滑塊滑動延伸入壓縮缸內(nèi)與壓縮缸壁和前轉(zhuǎn)子工作面相對應(yīng)的面共同組成壓氣腔壁面，通過前轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，伴隨前滑塊延伸入壓縮缸內(nèi)長度的變化導致由前滑塊組成的壓氣腔壁面積發(fā)生變化但位置未改變，由壓縮缸體組成的壓氣腔壁面積及位置和由前轉(zhuǎn)子工作面組成的壓氣腔壁面積及位置均發(fā)生變化，使壓氣腔的形狀和體積發(fā)生周期性改變。從燃燒缸體外壁穿過內(nèi)壁對稱設(shè)置一弧形滑塊通道，在通道內(nèi)分別安裝與前滑塊組成及形狀相同的后滑塊，后轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，兩個燃燒腔的形狀和體積發(fā)生與壓氣腔的形狀和體積同樣的周期性改變。當前、后轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的工作面與前、后滑塊端頭密封接觸，隨著轉(zhuǎn)子軸心到轉(zhuǎn)子工作面與滑塊端頭接觸處的半徑增大時，由前、后轉(zhuǎn)子工作面的切線推力將前、后滑塊在滑塊通道內(nèi)作離心弧線滑動，當前、后轉(zhuǎn)子到達上止點時，前、后轉(zhuǎn)子端頭與前、后滑塊接觸的切線推力消失，由滑塊彈簧的彈性力將前、后滑塊在滑塊通道內(nèi)作向心弧線回縮滑動到轉(zhuǎn)子軸心與轉(zhuǎn)子工作面的最小半徑位置。通過前、后轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動和前、后滑塊以及滑塊彈簧的共同作用，始終保持壓縮腔、燃燒腔的形狀和體積周期性變化和前、后轉(zhuǎn)子工作面與前、后滑塊密封接觸。在燃燒缸體上還對稱設(shè)置兩處噴油孔和火花塞，在噴管上也設(shè)置有噴油孔。在前滑塊和后滑塊的頂部設(shè)置有配合前滑塊和后滑塊在滑塊通道內(nèi)作弧線往復(fù)滑動的滑塊彈簧。主軸穿過進氣端蓋、前轉(zhuǎn)子、輸出端蓋、閥盤、進氣閥片、出氣閥片、輸入端蓋、后轉(zhuǎn)子、排出端蓋、切換板。主軸與進氣端蓋、輸出端蓋、進氣閥片、出氣閥片、輸入端蓋、排出端蓋旋轉(zhuǎn)密封連接。主軸與切換板經(jīng)軸承支撐連接。主軸與前轉(zhuǎn)子、閥盤、后轉(zhuǎn)子固定密封連接。前轉(zhuǎn)子和后轉(zhuǎn)子兩端面分別與兩側(cè)端蓋內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)密封連接，前轉(zhuǎn)子和后轉(zhuǎn)子兩端頭分別與壓縮缸體內(nèi)壁和燃燒缸體內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)密封連接，前滑塊和后滑塊端頭分別與前轉(zhuǎn)子和后轉(zhuǎn)子工作面密封接觸，前滑塊和后滑塊兩側(cè)面分別與相對應(yīng)的兩側(cè)端蓋內(nèi)壁為弧線往復(fù)滑動密封連接，閥盤與兩側(cè)的進氣閥片和出氣閥片旋轉(zhuǎn)密封連接。切換板與兩側(cè)的排出端蓋、噴管密封連接，切換板上的通道口與噴入口遮擋切換連接。前轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動過程中周期性遮擋進氣端蓋內(nèi)壁上的進氣口 ，后轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動過程中周期性遮擋排出端蓋內(nèi)壁上的噴入口和廢氣口。 工作過程中，空氣由兩處進氣口分別進入壓縮缸內(nèi)的兩個壓氣腔中進行氣體壓
縮，當氣體被壓縮到設(shè)計壓縮參數(shù)容積后，兩個壓氣腔中的壓縮氣分別從輸出端蓋內(nèi)壁上
的氣出孔進入導氣管，通過與主軸固定連接的閥盤轉(zhuǎn)動到閥盤氣口與兩側(cè)的閥片進氣口和
閥片出氣口對合位置時，氣體傳輸通道開啟，當需要以噴氣推力輸出動力時，通道口切換到
與噴入口對合位置，壓縮氣經(jīng)過氣閥從分流管一部分進入兩個燃燒腔中，一部分進入噴管，
壓縮氣在傳輸?shù)饺紵缓蛧姽苓^程中，噴油孔向燃燒腔和噴管內(nèi)同時噴油并進行油氣混
合，當壓縮氣完全傳輸?shù)絻蓚€燃燒腔和噴管后，閥盤轉(zhuǎn)動到閥盤氣口與兩側(cè)的閥片進氣口
和閥片出氣口分離位置使氣體傳輸通道關(guān)閉時，燃燒腔燃燒做功的爆燃氣體進入噴管使噴
管內(nèi)油氣混合物迅速爆燃，其膨脹氣體和爆燃波能高速從噴管噴出產(chǎn)生推力，當通道口切
換到與噴入口遮擋關(guān)閉位置時，分流管關(guān)閉向噴管輸送壓縮氣，當需要以軸功率輸出動力
時，通道口切換到與噴入口關(guān)閉位置，分流管關(guān)閉向噴管輸送壓縮氣，供油系統(tǒng)停止向噴管
噴油，燃燒腔內(nèi)的燃燒膨脹氣體作用于后轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動推動主軸轉(zhuǎn)動輸出軸功率。 壓氣腔在壓氣過程中同時進行進氣過程，壓縮缸內(nèi)的兩個壓氣腔以轉(zhuǎn)子兩端頭為
分界互為毗鄰，前轉(zhuǎn)子端頭轉(zhuǎn)動到與前滑塊端頭接觸的上止點位置時完成上一輪壓氣過
程，此時的兩個壓氣腔為最大進氣容積，前轉(zhuǎn)子端頭轉(zhuǎn)動到超過進氣口位置時，關(guān)閉壓氣腔
進入壓氣過程，同時也打開了毗鄰的壓氣腔隨后轉(zhuǎn)動到該位置時的進氣口進入進氣過程，
前面的壓氣腔前轉(zhuǎn)子端頭向前滑塊方向移動，壓氣腔容積為逐漸變小的壓氣過程，隨后的
壓氣腔進氣容積為逐漸變大的進氣過程，當前面的壓氣腔轉(zhuǎn)子端頭轉(zhuǎn)動到與前滑塊端頭接
觸位置上止點時完成壓氣過程，后面的的壓氣腔也同時進入最大進氣容積過程，通過前、后
壓氣腔交替的工作順序變化，往復(fù)進入進氣、壓氣循環(huán)，在前轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動360°的一個轉(zhuǎn)動周
期中，兩個壓氣腔共完成4次進氣、壓氣工作。燃燒腔在燃燒做功過程中同樣進行掃氣排
氣過程，當后轉(zhuǎn)子端頭轉(zhuǎn)動到與后滑塊端頭接觸的上止點位置時完成將上上一輪尾氣掃出
過程，此時的燃燒腔為最大容積，里面有本次燃燒的廢氣，當后轉(zhuǎn)子端頭轉(zhuǎn)動到燃燒腔設(shè)計
的最小燃燒容積時，燃燒腔點火做功容積逐漸變大并通過切換入一種工作方式中，無論為
任一種工作方式，在燃燒腔點火做功容積逐漸變大過程中，上一輪的燃燒腔容積逐漸變小
進行掃氣工作，當后轉(zhuǎn)子端頭轉(zhuǎn)到與廢氣口相通位置時，做功產(chǎn)生的廢氣從廢氣口排出并
從復(fù)掃氣排氣、燃燒的循環(huán)過程，在后轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動360°的一個轉(zhuǎn)動周期中，兩個燃燒腔共完
成4次掃氣排氣、燃燒工作。沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機，燃燒腔和噴管內(nèi)油氣混合物燃燒是脈動式等
容燃燒過程，等容燃燒產(chǎn)生的爆燃氣體和爆燃波能高速從噴管噴出以沖壓推力完成動力輸
出。動力輸出方式的選擇由切換裝置切換改變，切換是對燃燒腔內(nèi)油氣混合物爆燃所釋放
的能量進行分配，當需要以沖壓噴氣為推力的工作方式時，大部分能量分配轉(zhuǎn)換為沖壓噴氣推力，其小部分能量分配轉(zhuǎn)換為推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動維持壓縮缸、燃燒缸工作循環(huán)。當需要以軸功率輸出動力時，切換板完全關(guān)閉噴入口，由燃燒腔內(nèi)油氣混合物爆燃的釋放能量轉(zhuǎn)換為
推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動以軸功率輸出動力。切換裝置尚具備微調(diào)功能，通過調(diào)整噴入口位置、口徑等相關(guān)的參數(shù)特征，切換裝置對噴入口施加適當?shù)牟煌耆哉趽跤绊?，能夠使發(fā)動機取得最佳工作狀態(tài)。 本發(fā)明中轉(zhuǎn)子平面曲線形狀為在同一平面上，以Q為共同圓心分別作QA為半徑和QB為半徑的圓，在QA為半徑的圓弧上作A點過Q交Al點的直線，在QB為半徑的圓弧上作B點過Q交Bl點并垂直于AA1的直線。在QA為半徑的圓弧上作Al點交A2點平行于AA1的直線和A3點交A4點平行于AA1的直線，Al點到A3點和A2點到A4點的弧長度相等并大于滑塊通道的寬度。作Al點交B點和A4點交Bl點的拋物線，作A3點交Cl點和A2點交C點曲線。由A1-B-C-A2-A4-B1-C1-A3-A1的閉合曲線為外輪廓線所組成的封閉圖形為轉(zhuǎn)子截面曲線形狀。本圖中，A1點到A3點和A2點到A4點的弧長度為轉(zhuǎn)子兩端頭與缸壁的接觸面長度，其轉(zhuǎn)子兩端頭與缸壁接觸面長度大于滑塊通道的寬度能夠保證轉(zhuǎn)子兩端頭平穩(wěn)轉(zhuǎn)動通過滑塊通道位置并與滑塊端頭平穩(wěn)密封接觸。轉(zhuǎn)子外輪的寬度大于轉(zhuǎn)子芯寬度，使整個轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子外輪兩側(cè)為凸出面與兩側(cè)端蓋內(nèi)壁旋密封轉(zhuǎn)連，在兩塊轉(zhuǎn)子外輪的套接線位置的轉(zhuǎn)子工作面為相互平行線面段，轉(zhuǎn)子外輪受轉(zhuǎn)子彈簧支撐力和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的離心力作用使兩轉(zhuǎn)子外輪端頭沿套接線平行線面段平行移動保持與缸壁密封接觸和間隙補償。轉(zhuǎn)子芯為橢圓形幾何平面，其橢圓長軸的半徑大于轉(zhuǎn)子截面曲線形狀中的QB半徑。潤滑系統(tǒng)的潤滑油通過轉(zhuǎn)子芯與兩側(cè)端蓋間的空間向QB半徑內(nèi)的轉(zhuǎn)子外輪凸出面及兩側(cè)端蓋內(nèi)壁進行潤滑并保持油、氣密封。在轉(zhuǎn)子外輪端頭設(shè)置有與外輪端頭同寬度的齒形開口，齒形開口通過轉(zhuǎn)子彈簧通道相通于轉(zhuǎn)子芯與兩側(cè)端蓋間的空間內(nèi)，潤滑系統(tǒng)的潤滑油通過轉(zhuǎn)子芯與兩側(cè)端蓋間的空間到達轉(zhuǎn)子外輪端頭的齒形開口處對缸壁進行潤滑。前滑塊和后滑塊由兩塊相互套合組成，套合線開口與兩側(cè)端蓋內(nèi)壁接觸為弧形線段與滑塊弧形具有共同心圓，其套合線開口與兩側(cè)端蓋內(nèi)壁接觸。由兩塊套合組成的滑塊能夠相互間以共同圓心沿
套合線作相對弧線移動，套合線預(yù)留一定寬度和深度與兩側(cè)端蓋內(nèi)壁弧線滑動連接。套合線貫穿于滑塊端頭，其滑塊端頭與轉(zhuǎn)子工作面接觸的接觸面位置上同樣預(yù)留一定寬度和深度，在滑塊端頭與轉(zhuǎn)子工作面接觸時是滑塊端頭的兩個接觸面與轉(zhuǎn)子工作面接觸?；瑝K在滑塊通道內(nèi)上下滑動時，轉(zhuǎn)子工作面與滑塊的兩個端頭接觸為連續(xù)非同半徑接觸，因此，滑塊在滑塊通道內(nèi)上下滑動時，兩塊相互套合的兩半滑塊滑動為連續(xù)非同半徑弧線滑動。潤滑滑塊的潤滑油通過預(yù)留的寬度和深度的套合線聯(lián)通到滑塊端頭位置對轉(zhuǎn)子工作面、兩側(cè)端蓋內(nèi)壁及QB半徑外的轉(zhuǎn)子外輪凸出面進行潤滑。前轉(zhuǎn)子和后轉(zhuǎn)子相互間的關(guān)系是，前轉(zhuǎn)子端頭到軸心的連線段的所在射線與后轉(zhuǎn)子端頭到軸心的連線段的所在射線在軸向上的投影顯現(xiàn)一定夾角。本發(fā)明中，后轉(zhuǎn)子在順時針轉(zhuǎn)動過程中始終超前于前轉(zhuǎn)子30°角，當后轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到上止點，即后轉(zhuǎn)子端頭與后滑塊接觸時，前轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)動離上止點30。角，此時，壓縮缸內(nèi)氣體已達到壓縮比10 : I，壓縮比為IO : 1的壓縮氣經(jīng)分流管進入燃燒缸，在燃燒腔內(nèi)噴油點火做功驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動輸出軸功率。本發(fā)明中，前、后轉(zhuǎn)子同軸轉(zhuǎn)動相差30°角，壓縮缸轉(zhuǎn)子端頭離滑塊30。角時，燃燒缸轉(zhuǎn)子到上止點，壓縮缸轉(zhuǎn)子端頭到上止點時，燃燒缸轉(zhuǎn)子到下止點，從壓縮缸轉(zhuǎn)子端頭到上止點完成壓縮氣輸出，燃燒缸轉(zhuǎn)子到下止點完成壓縮氣輸入。轉(zhuǎn)子設(shè)計為端頭兩側(cè)面在平面上顯不對稱性曲線的目的為一、增加壓氣腔進氣容積，二、使燃燒腔在燃燒做功時轉(zhuǎn)子工作面與滑塊接觸處的半徑逐漸增加的切線力支撐滑塊的工作穩(wěn)定性。由于轉(zhuǎn)子端頭兩側(cè)面顯不對稱性曲線，從壓縮缸與燃燒缸橫切面見壓氣腔面積與燃燒腔面積顯不對稱性導致非等容氣體交換，解決方法為一、設(shè)計燃
燒缸轉(zhuǎn)子截面曲線形狀時使QB的半徑大于壓縮缸的QB的半徑，二、燃燒缸寬度小于壓縮缸的寬度，三、減小滑塊與轉(zhuǎn)子工作面接觸迎角，四、燃燒缸內(nèi)壁半徑小于壓縮缸內(nèi)壁半徑。


圖1為本發(fā)明沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機縱剖面結(jié)構(gòu)圖2為圖1中進氣端蓋主視3為圖1中輸出端蓋主視4為圖1中壓縮缸主視5為圖4中壓縮缸截面主視6為圖1中進氣閥片主視7為圖1中閥盤主視8為圖1中出氣閥片主視9為轉(zhuǎn)子主視10為圖9中轉(zhuǎn)子右視11為圖1中輸入出端蓋主視12為圖1中排出端蓋主視13為圖1中切換板主視14為圖1中燃燒缸主視15為圖14中燃燒缸截面主視16-19為轉(zhuǎn)子平面曲線20為滑塊主視21-22為圖20中滑塊套接移動示意23為圖20中滑塊斷面24-29為壓縮缸工作時序30-35為燃燒缸工作時序圖
具體實施例方式
—種沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機由壓縮缸內(nèi)對稱設(shè)置的兩個壓氣腔(15)對空氣進行進氣、壓縮，壓縮氣經(jīng)氣閥單向傳輸?shù)饺紵變?nèi)對稱設(shè)置的兩個燃燒腔(16)中噴油、點火，通過動力切換裝置將燃燒腔(15)中點火燃燒的爆燃能量切換入噴管(35)內(nèi)完成噴氣推力輸出動力和切換為將爆燃氣體作用于后轉(zhuǎn)子(6)轉(zhuǎn)動推動主軸(24)轉(zhuǎn)動完成軸功率輸出動力。特點是兩個圓環(huán)狀殼體軸向前后串聯(lián)組成壓縮缸體(13)和燃燒缸體(14)。壓縮缸體(13)的兩端由進氣端蓋(1)和輸出端蓋(2)固定密封連接，在壓縮缸體(13)與兩側(cè)端蓋密封連接所構(gòu)成的空間內(nèi)安裝由轉(zhuǎn)子芯(26)、兩塊相互套接的轉(zhuǎn)子外輪(27)和轉(zhuǎn)子彈簧(28)組成的前轉(zhuǎn)子(5)，安裝的前轉(zhuǎn)子(5)將壓縮缸體(13)與兩側(cè)端蓋密封連接所構(gòu)成的空間分隔成兩個位置對稱、封閉的壓氣腔(15)，由進氣端蓋(1)、輸出端蓋(2)、壓縮缸體
7(13)、前轉(zhuǎn)子(5)等零部件共同組成壓縮缸。燃燒缸體(14)的兩端由輸入端蓋(3)和排出端蓋(4)固定密封連接，在燃燒缸體(14)與兩側(cè)端蓋密封連接所構(gòu)成的空間內(nèi)安裝與前轉(zhuǎn)子(5)結(jié)構(gòu)、形狀相同的后轉(zhuǎn)子(6)，安裝的后轉(zhuǎn)子(6)將燃燒缸體(14)與兩側(cè)端蓋密封連接所構(gòu)成的空間分隔成兩個位置對稱、封閉的燃燒腔(16)，由輸入端蓋(3)、排出端蓋(4)、燃燒缸體(14)、后轉(zhuǎn)子(6)等零部件共同組成燃燒缸。在進氣端蓋(1)上對稱設(shè)置兩處進氣口 (9)，在輸出端蓋(2)上對稱設(shè)置兩處氣出孔(ll)，在輸入端蓋(3)上對稱設(shè)置兩處氣入孔(12)，在排出端蓋(4)上分別對稱設(shè)置兩處噴入口 (10)和兩處廢氣口 (32)。在壓縮缸與燃燒缸之間設(shè)置由閥盤(17)、進氣閥片(18)、出氣閥片(19)組成的氣閥，在進氣閥片上(18)對稱設(shè)置有兩處閥片進氣口 (29)，兩處閥片進氣口 (29)與兩處氣出孔(11)分別由導氣管(20)相互連接，出氣閥片上(19)對稱設(shè)置兩處閥片出氣口 (30)，兩處閥片出氣口
(30) 與兩處氣入孔(12)分別由分流管(21)相互連接，其中，分流管(21)的支管進入噴管(35)內(nèi)，在噴管(35)壁上設(shè)置有噴油孔(22)。在閥盤(17)上對稱設(shè)置兩條弧形閥盤氣口
(31) 。壓縮缸內(nèi)兩個壓氣腔(15)中的壓縮氣分別經(jīng)導氣管(20)連接氣閥，壓縮氣通過氣閥的單向傳輸一部分經(jīng)分流管(21)進入燃燒缸內(nèi)的兩個燃燒腔(16)中，一部分進入噴管(35)。在燃燒缸與噴管(35)間設(shè)置有切換板(33)，在切換板(33)上對稱設(shè)置有與排出端蓋(4)上兩處噴入口 (10)相對應(yīng)的通道口 (34)。從壓縮缸體(13)外壁穿過內(nèi)壁對稱設(shè)置一弧形滑塊通道，在通道內(nèi)分別安裝弧形前滑塊(7)，前滑塊(7)延伸入壓縮缸內(nèi)由前滑塊(7)端頭與前轉(zhuǎn)子(5)工作面密封接觸。從燃燒缸體(14)外壁穿過內(nèi)壁對稱設(shè)置一弧形滑塊通道，在通道內(nèi)分別安裝與前滑塊(7)組成及形狀相同的后滑塊(8)。在燃燒缸體(14)上對稱設(shè)置兩處噴油孔(22)和火花塞(23)，在噴管(35)設(shè)置有噴油孔(22)。在前滑塊(7)和后滑塊(8)的頂部設(shè)置有配合前滑塊(7)和后滑塊(8)作弧線往復(fù)滑動的滑塊彈簧(25)。主軸(24)穿過進氣端蓋(1)、前轉(zhuǎn)子(5)、輸出端蓋(2)、閥盤(17)、進氣閥片(18)、出氣閥片(19)、輸入端蓋(3)、后轉(zhuǎn)子(6)、排出端蓋(4)、切換板(33)。主軸(24)與進氣端蓋(1)、輸出端蓋(2)、進氣閥片(18)、出氣閥片(19)、輸入端蓋(3)、排出端蓋(4)旋轉(zhuǎn)密封連接。主軸(24)與切換板(33)經(jīng)軸承支撐連接。主軸(24)與前轉(zhuǎn)子(5)、閥盤(17)、后轉(zhuǎn)子(6)固定密封連接。前轉(zhuǎn)子(5)和后轉(zhuǎn)子(6)兩端面分別與兩側(cè)端蓋內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)密封連接，前轉(zhuǎn)子(5)和后轉(zhuǎn)子(6)兩端頭分別與壓縮缸體(13)內(nèi)壁和燃燒缸體(14)內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)密封連接，前滑塊(7)端頭和后滑塊(8)端頭分別與前轉(zhuǎn)子(5)和后轉(zhuǎn)子(6)工作面密封接觸。前滑塊(7)和后滑塊(8)兩側(cè)面分別與其相對應(yīng)的兩側(cè)端蓋內(nèi)壁為弧線往復(fù)滑動密封連接，閥盤(17)與兩側(cè)的進氣閥片(18)、出氣閥片(19)旋轉(zhuǎn)密封連接。切換板(33)與兩側(cè)的排出端蓋(4)、噴管(35)密封連接，切換板(33)上的通道口 (34)與噴入口 (10)遮擋切換連接。前轉(zhuǎn)子(5)在轉(zhuǎn)動過程中周期性遮擋進氣端蓋(1)內(nèi)壁上的進氣口 (9)，后轉(zhuǎn)子(6)在轉(zhuǎn)動過程中周期性遮擋排出端蓋(4)內(nèi)壁上的噴入口 (10)和廢氣口 (32)。
工作過程圖24-圖29是壓縮缸工作時序圖，圖30-圖35是燃燒缸工作時序圖。前轉(zhuǎn)子由順時針轉(zhuǎn)到圖24時，壓氣腔壓氣到設(shè)計壓縮比，后轉(zhuǎn)子將上一周期尾氣掃除運行到上止點圖30，閥盤轉(zhuǎn)動到氣體傳輸通道開啟位置。前轉(zhuǎn)子由圖24轉(zhuǎn)到上止點圖25過程中，完成壓縮氣從壓氣腔傳輸經(jīng)氣閥由分流管進入燃燒腔，同時，后轉(zhuǎn)子由圖30轉(zhuǎn)到圖31 ，完成接收壓縮氣并向燃燒腔內(nèi)噴油工作，閥盤轉(zhuǎn)動到氣體傳輸通道關(guān)閉位置，氣體傳輸通道關(guān)閉后，燃燒腔點火做功。前轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到圖26時，前轉(zhuǎn)子端頭將壓縮缸進氣口遮擋關(guān)閉進行壓氣，同時，后轉(zhuǎn)子做功轉(zhuǎn)到圖32。圖27、圖28、圖29為壓氣腔繼續(xù)壓氣過程，圖33、圖34、圖35為燃燒腔繼續(xù)燃燒做功過程，在做功過程中，將上一周期尾氣從排氣口排出進入下一周期。以上為壓縮缸和燃燒缸完成一個工作循環(huán)周期的時間順序。在一個循環(huán)周期中，壓縮缸內(nèi)的兩個壓氣腔完成四次進氣、壓縮工作；燃燒缸內(nèi)的兩個燃燒腔完成四次燃燒、排氣工作。從工作時序上，圖24 =圖30圖25=圖31圖26=圖32圖27 =圖33圖28 =圖34圖29 =圖35。 本實施例中的沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機，以前、后轉(zhuǎn)子在同一平面上投影相鄰的轉(zhuǎn)子端頭為參照，前、后轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動的任一角速度時，前轉(zhuǎn)子端頭到軸心的連線段的所在射線與后轉(zhuǎn)子端頭到軸心的連線段的所在射線的投影呈30°度夾角，后轉(zhuǎn)子端頭的運動軌跡始終超前于前轉(zhuǎn)子端頭的運動軌跡，前滑塊和后滑塊作相互間不同步伸縮運動。本發(fā)明的沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機，能夠根據(jù)選擇固定的做功方式簡化工作流程及相應(yīng)零部件，只需要以噴氣為推力
的工作方式時，即不需要切換板轉(zhuǎn)換工作方式而去掉切換裝置，直接將燃燒腔爆燃的膨脹氣體由噴入口進入噴管，只需要以軸功率輸出動力的工作方式時，即不需要切換板轉(zhuǎn)換工
作方式而去掉切換裝置，在排出端蓋上不設(shè)置噴入口和去掉噴管部分。沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機由兩個壓氣腔和兩個燃燒腔對稱工作，體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)動平穩(wěn)、工作可靠、大扭矩等優(yōu)點。在前轉(zhuǎn)子端頭到軸心的連線段的所在射線與后轉(zhuǎn)子端頭到軸心的連線段的所在射線夾角設(shè)計上可以變動夾角的角度以得到與壓力值及燃燒參數(shù)相關(guān)的特征。
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權(quán)利要求
一種沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機，由壓縮缸、氣閥、燃燒缸、動力切換裝置、噴管等零部件共同組成，壓縮缸和燃燒缸具有形狀、結(jié)構(gòu)相同的缸體、轉(zhuǎn)子、滑塊等零部件。工作方式為由壓縮缸內(nèi)對稱設(shè)置的兩個壓氣腔承擔空氣壓縮工作，壓縮氣經(jīng)過氣閥單向輸出，通過動力切換將壓縮氣輸入燃燒缸內(nèi)的兩個燃燒腔和噴管中點火燃燒完成以沖壓噴氣推力輸出功率和切換為燃燒腔點火燃燒的膨脹氣體作用于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動推動主軸轉(zhuǎn)動輸出軸功率的兩種工作方式。
2. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機，壓縮缸由進氣端蓋、輸出端蓋、壓縮缸 體、前轉(zhuǎn)子、前滑塊等零部件組成，燃燒缸由輸入端蓋、排出端蓋、燃燒缸體、后轉(zhuǎn)子、后滑 塊、火花塞等零部件組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求書l所述的沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機，前轉(zhuǎn)子和后轉(zhuǎn)子均由結(jié)構(gòu)和形狀相同的 轉(zhuǎn)子芯、兩塊相互套接的轉(zhuǎn)子外輪和轉(zhuǎn)子彈簧組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求書l所述的沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機，前滑塊和后滑塊均由兩塊相互套接組成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求書l所述的沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機，壓縮缸具有單獨承擔進氣、壓縮功能，燃 燒具有單獨承擔燃燒、排氣功能。
6. 根據(jù)權(quán)利要求書l所述的沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機，氣閥由閥盤和進氣閥片和出氣閥片組 成，氣閥具有對流體的單向輸出功能。
7. 根據(jù)權(quán)利要求書l所述的沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機，切換裝置具有對以沖壓噴氣推力輸出功 率和輸功率輸出功率的兩種輸出功率方式的切換選擇。
8. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機，在同一平面上，以Q為共同圓心分別作 QA為半徑和QB為半徑的圓，在QA為半徑的圓弧上作A點過Q交Al點的直線，在QB為半徑 的圓弧上作B點過Q交Bl點并垂直于AA1的直線。在QA為半徑的圓弧上作Al點交A2點 平行于AA1的直線和A3點交A4點平行于AA1的直線，Al點到A3點和A2點到A4點的弧 長度相等并大于滑塊通道的寬度。作Al點交B點和A4點交Bl點的拋物線，作A3點交Cl 點和A2點交C點曲線。由A1-B-C-A2-A4-B1-C1-A3-A1的閉合曲線為外輪廓線所組成的封 閉圖形為轉(zhuǎn)子截面曲線形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機，由兩部分形狀、結(jié)構(gòu)相同的缸體、轉(zhuǎn)子、滑塊等零部件組成壓縮缸和燃燒缸。由壓縮缸內(nèi)對稱設(shè)置的兩個壓氣腔(15)承擔空氣壓縮工作，壓縮氣經(jīng)過氣閥單向輸出，通過動力切換將壓縮氣輸入燃燒缸內(nèi)的兩個燃燒腔(16)和噴管(35)中點火燃燒完成以沖壓噴氣推力輸出功率和切換為燃燒腔(16)點火燃燒的膨脹氣體作用于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動推動主軸轉(zhuǎn)動輸出軸功率。沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機由進氣端蓋(1)、輸出端蓋(2)、壓縮缸體(13)、前轉(zhuǎn)子(5)、前滑塊(7)、輸入端蓋(3)、排出端蓋(4)、燃燒缸體(14)、后轉(zhuǎn)子(6)、后滑塊(8)、火花塞(23)、閥盤(17)、進氣閥片(18)、出氣閥片(19)、主軸(24)、導氣管(20)、分流管(21)、切換板(33)、噴管(35)等零部件共同組成。
文檔編號F02K7/10GK101705883SQ20091022278
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月12日
發(fā)明者李珊 申請人:李珊