專利名稱：偏心轉(zhuǎn)子柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是一種偏心轉(zhuǎn)子柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的活塞式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，要不斷加速減速，這種結(jié) 構(gòu)不僅影響其做功效率，而且震動(dòng)較大。目前，出現(xiàn)一種新型的三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。與活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)也 是利用空氣、燃油混合氣燃燒產(chǎn)生的壓力。不同的是，在活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃燒產(chǎn)生的壓力 保存在氣缸中，驅(qū)使活塞運(yùn)動(dòng)，連桿和曲軸將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而在轉(zhuǎn)子發(fā) 動(dòng)機(jī)中，燃燒產(chǎn)生的壓力保存在定子內(nèi)壁和三角形轉(zhuǎn)子(在該發(fā)動(dòng)機(jī)中用來代替活塞)構(gòu)成 的密封室中。所述三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)主要包括內(nèi)腔大致呈橢圓形的定子，三角轉(zhuǎn)子——該三 角轉(zhuǎn)子的每個(gè)角的頂端與所述定子的內(nèi)壁滑動(dòng)密封接觸，該三角轉(zhuǎn)子的兩側(cè)分別與定子的 兩端滑動(dòng)密封接觸，從而構(gòu)成三個(gè)獨(dú)立的密封氣室，燃油供給系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)。燃燒過程的 四部分包括進(jìn)氣，壓縮，燃燒和排氣。當(dāng)轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由轉(zhuǎn)子構(gòu)成的三個(gè)氣室的 體積將發(fā)生變化。這種變化會(huì)產(chǎn)生一種泵作用。進(jìn)氣循環(huán)進(jìn)氣階段從轉(zhuǎn)子頂點(diǎn)經(jīng)過進(jìn) 氣口時(shí)開始，在進(jìn)氣口接通氣室的那一刻，氣室的體積接近其最小值。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過進(jìn)氣口 時(shí)，氣室的體積將增大，從而將空氣、燃油混合氣吸入氣室。當(dāng)氣室的頂點(diǎn)經(jīng)過進(jìn)氣口時(shí)，該 氣室即被密封，然后并開始?jí)嚎s。壓縮當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)在定子內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣室的體積會(huì)變得更 小，進(jìn)而壓縮空氣、燃油混合氣，當(dāng)轉(zhuǎn)子的面轉(zhuǎn)到火花塞處時(shí)，氣室的體積再次接近最小，這 是燃燒的起點(diǎn)。燃燒當(dāng)火花塞點(diǎn)燃空氣、燃油混合氣時(shí)，會(huì)迅速產(chǎn)生壓力，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)， 燃燒的壓力會(huì)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿著氣室體積增大的方向移動(dòng)，燃燒氣體繼續(xù)膨脹，推動(dòng)轉(zhuǎn)子并產(chǎn) 生動(dòng)力，直至轉(zhuǎn)子的頂點(diǎn)再次經(jīng)過排氣口。排氣當(dāng)轉(zhuǎn)子的頂點(diǎn)經(jīng)過排氣口時(shí)，高壓燃燒氣 體會(huì)釋放到排氣裝置中，當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣室開始?jí)嚎s，迫使剩余廢氣排出，當(dāng)氣室體 積接近最小時(shí)，轉(zhuǎn)子的頂點(diǎn)將經(jīng)過進(jìn)氣口，整個(gè)循環(huán)再次開始。這種新型的三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，與傳統(tǒng)的活塞式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)運(yùn) 動(dòng)零件更少，因而其可靠性更高；更順暢，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)中所有零件均沿一個(gè)方向持續(xù)旋轉(zhuǎn)， 不需要像傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞那樣劇烈地變換方向。但該結(jié)構(gòu)目前還存在以下缺陷一是 熱動(dòng)力效率較低，其與活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，燃燒室的壓縮比較低，因此比活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)更耗 油，且做不成大功率發(fā)動(dòng)機(jī)；二是生產(chǎn)成本高，其三角轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易加工和裝 配。正是因?yàn)槠浯嬖谶@些缺陷，致使三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)到目前為止還沒有被普及應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種熱動(dòng)力效率高，生產(chǎn)成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且使用壽命長(zhǎng) 的偏心轉(zhuǎn)子柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案
本發(fā)明一種偏心轉(zhuǎn)子柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，包括內(nèi)腔橫截面為圓形的定子，設(shè)置在所述定子內(nèi)腔的橫截面為圓形的轉(zhuǎn)子，具有開、關(guān)控制機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣孔和排氣孔，及柴油噴嘴，所述轉(zhuǎn)子 的軸線與定子的軸線平行，轉(zhuǎn)子軸心沿水平方向向左偏離定子軸心的距離為e，輸出軸沿轉(zhuǎn) 子的軸線貫穿于轉(zhuǎn)子的兩端并通過兩軸承支撐于定子兩端的端蓋上；在所述轉(zhuǎn)子周體上沿 周向開設(shè)有均布的至少8個(gè)通槽，所述通槽沿軸向與轉(zhuǎn)子的軸線平行，在每個(gè)所述通槽內(nèi) 均設(shè)有一個(gè)長(zhǎng)方形的葉片，通槽與葉片滑動(dòng)配合；在所述轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，所 述葉片通過離心力的作用其頂端與所述定子的內(nèi)壁接觸，所述葉片兩側(cè)、轉(zhuǎn)子兩端分別與 定子的兩端接觸，構(gòu)成數(shù)量與所述通槽數(shù)量相等的密封氣室；所述排氣孔設(shè)于定子內(nèi)腔的 下方偏左區(qū)域的所述端蓋上，其沿周向的兩端點(diǎn)與轉(zhuǎn)子軸心的夾角大于兩個(gè)相鄰葉片間的 夾角a、小于加；所述進(jìn)氣孔設(shè)于定子內(nèi)腔的上方偏左區(qū)域的所述端蓋上，其沿周向的兩端 點(diǎn)與轉(zhuǎn)子軸心的夾角大于a、小于加；所述柴油噴嘴位于定子內(nèi)腔的左上方區(qū)域的所述端 蓋上，從其噴口中心到轉(zhuǎn)子軸心的連線與水平線的夾角小于a。所述通槽為8個(gè)，或12個(gè)，或16個(gè)。所述通槽的底部與壓力氣源相通。在所述通槽的槽底與葉片的底端之間設(shè)有彈簧。所述e大于零、小于定子內(nèi)腔直徑與轉(zhuǎn)子直徑的差；在所述輸出軸上設(shè)有飛輪。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是轉(zhuǎn)子的橫截面和定子內(nèi)腔的橫截面均為 圓形，所述轉(zhuǎn)子的軸線與定子的軸線平行，轉(zhuǎn)子軸心偏離定子軸心(設(shè)定子1內(nèi)腔直徑為D， 轉(zhuǎn)子2的直徑為d，則偏離距離e的取值范圍為0 < e < D-d)，在轉(zhuǎn)子周體上沿周向均布 至少8個(gè)葉片，構(gòu)成數(shù)量與所述葉片數(shù)量相等的密封氣室，這種結(jié)構(gòu)，既具有三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng) 機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)行順暢，可靠性高，又克服了三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)熱動(dòng)力效率較低、生產(chǎn)成本高的 缺陷。圓形轉(zhuǎn)子和定子，結(jié)構(gòu)比三角轉(zhuǎn)子簡(jiǎn)單，加工成本低；葉片的采用，可大大縮小轉(zhuǎn)子的 尺寸，且更換葉片方便，沒有曲軸和配氣機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)和運(yùn)行成本；密封氣室數(shù) 量增加，因而運(yùn)行更順暢，震動(dòng)更小，零部件不易損壞，使用壽命更長(zhǎng)；通過調(diào)整轉(zhuǎn)子與定子 的偏心距離，可以大大提高密封氣室的壓縮比，提高熱動(dòng)力效率，可以做成大功率發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的所述葉片數(shù)量，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)功率大小相應(yīng)增加，優(yōu)選8個(gè)、12個(gè)或16 個(gè)，成4的倍數(shù)遞增，這樣的葉片數(shù)量，上述有益效果較好。優(yōu)選在所述輸出軸上設(shè)置飛輪， 用于配重和平衡，進(jìn)一步消除震動(dòng)。


圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種偏心轉(zhuǎn)子柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，包括內(nèi)腔橫截面為圓形的定 子1，設(shè)置在所述定子1內(nèi)腔的橫截面為圓形的轉(zhuǎn)子2，具有開、關(guān)控制機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣孔5和排 氣孔6，及柴油噴嘴7，所述轉(zhuǎn)子2的軸線與定子1的軸線平行，轉(zhuǎn)子2軸心沿水平方向向左 偏離定子1軸心的距離為e(設(shè)定子1內(nèi)腔直徑為D，轉(zhuǎn)子2的直徑為d，則0 < e < D-d), 輸出軸4沿轉(zhuǎn)子2的軸線貫穿于轉(zhuǎn)子2的兩端并通過兩軸承9支撐于定子1前后兩端的端 蓋上(本發(fā)明對(duì)前、后、上、下、左、右的方向描述，均以圖1為準(zhǔn))，在所述輸出軸4上設(shè)有用于配重和轉(zhuǎn)動(dòng)平衡的飛輪10 ；在所述轉(zhuǎn)子2周體上沿周向開設(shè)有均布的8個(gè)通槽，所述通 槽沿軸向與轉(zhuǎn)子2的軸線平行，在每個(gè)所述通槽內(nèi)均設(shè)有一個(gè)長(zhǎng)方形的葉片3，通槽與葉片 3密封滑動(dòng)配合；優(yōu)選的，為了增加葉片3從通槽內(nèi)沿徑向向外伸出的力，在所述通槽的槽 底設(shè)有氣孔，所述氣孔通過開設(shè)在轉(zhuǎn)子2上的通道經(jīng)滑動(dòng)接口與外部壓力氣源連通，或經(jīng) 設(shè)置在所述通道內(nèi)的單向閥與相應(yīng)的密封氣室連通；也可以在所述通槽的槽底與葉片3的 底端之間設(shè)置彈簧來增加葉片3從通槽內(nèi)沿徑向向外伸出的力，再進(jìn)一步地，可以在葉片3 底端開設(shè)腔室，用于容置所述彈簧，以減小所述彈簧所占的空間。在所述轉(zhuǎn)子2沿順時(shí)針方 向旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，所述葉片3在離心力和所述氣孔氣壓(或所述彈簧的彈力)的作用下其頂端 與所述定子1的內(nèi)壁接觸，所述葉片3兩側(cè)、轉(zhuǎn)子2兩端分別與定子的兩端接觸，構(gòu)成數(shù)量 與所述通槽數(shù)量相等的8個(gè)密封氣室；所述排氣孔6設(shè)于定子1內(nèi)腔的下方偏左區(qū)域的后 端蓋上，其沿周向的兩端點(diǎn)與轉(zhuǎn)子2軸心的夾角大于45度(相鄰葉片3的夾角為a = 360/8 =45度)、小于90度0 鄰的兩組葉片3的夾角為加=90度);所述進(jìn)氣孔5設(shè)于定子1內(nèi) 腔的上方偏左區(qū)域的后端蓋上，其沿周向的兩端點(diǎn)與轉(zhuǎn)子2軸心的夾角大于45度、小于90 度；所述柴油噴嘴7位于定子1內(nèi)腔的左上方區(qū)域的后端蓋上，從其噴口中心到轉(zhuǎn)子2軸心 的連線與水平線的夾角小于45度(相鄰葉片3的夾角為a = 360/8 = 45度)。本發(fā)明各技術(shù)方案中，所述葉片3的數(shù)量也可以設(shè)置為8個(gè)以上的其它數(shù)量，優(yōu)選 12個(gè)，或16個(gè)。本發(fā)明各技術(shù)方案中，還可以設(shè)置火花塞，用于更可靠的、尤其是在低溫環(huán)境下點(diǎn) 燃密封氣室內(nèi)的空氣、柴油混合氣。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)由電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子2順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，工作過程如下
1、吸氣行程轉(zhuǎn)子2順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在離心力和所述氣孔氣壓(或所述彈簧的彈力)的作 用下，葉片3外伸，右上密封氣室逐漸加大，形成真空，所述開、關(guān)控制機(jī)構(gòu)控制進(jìn)氣孔5打 開，空氣由進(jìn)氣管11經(jīng)進(jìn)氣孔5吸入密封氣室，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)過90度。2、壓縮行程轉(zhuǎn)子2順時(shí)針繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，吸入空氣的密封氣室轉(zhuǎn)到定子1內(nèi)腔右下區(qū) 域時(shí)，容積逐漸減小，產(chǎn)生高溫高壓氣體，在此過程中，所述開、關(guān)控制機(jī)構(gòu)控制排氣孔6關(guān) 閉，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)過90度。3、做功行程，轉(zhuǎn)子2順時(shí)針繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生高溫高壓氣體的密封氣室越過定子1內(nèi) 腔左端點(diǎn)后，柴油嘴噴7柴油，使高溫高壓柴油混合氣體燃燒，體積膨脹，推動(dòng)轉(zhuǎn)子2向著容 積擴(kuò)大的方向即順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率，兩相鄰葉片由于外伸，密封氣室逐漸加 大，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)過90度。4、排氣行程轉(zhuǎn)子2順時(shí)針繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，燃燒后的密封氣室兩相鄰葉片受定子內(nèi)壁 面的作用縮回轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，由于收縮該密封氣室逐漸減小，在定子1內(nèi)腔左下區(qū)域氣室內(nèi)產(chǎn) 生壓力將燃燒后氣體由排氣孔6經(jīng)排氣管12排出，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)過90度，在此過程中， 所述開、關(guān)控制機(jī)構(gòu)控制排氣孔6關(guān)閉、控制進(jìn)氣孔5關(guān)閉，完成一個(gè)工作循環(huán)。因?qū)ΨQ分布，轉(zhuǎn)子和軸承所受的徑向力基本相平衡，使發(fā)動(dòng)機(jī)軸及軸承的壽命長(zhǎng)， 噪聲低，發(fā)動(dòng)機(jī)沒有曲軸和進(jìn)排氣配氣機(jī)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)完成2個(gè)熱力過程。
權(quán)利要求
1.一種偏心轉(zhuǎn)子柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，包括內(nèi)腔橫截面為圓形的定子(1 )，設(shè)置在所述定子(1) 內(nèi)腔的橫截面為圓形的轉(zhuǎn)子(2)，具有開、關(guān)控制機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣孔(5)和排氣孔(6)，及柴油噴 嘴(7)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(2)的軸線與定子(1)的軸線平行，轉(zhuǎn)子(2)軸心沿水平方向 向左偏離定子(1)軸心的距離為e，輸出軸(4)沿轉(zhuǎn)子(2)的軸線貫穿于轉(zhuǎn)子(2)的兩端并 通過兩軸承(9)支撐于定子(1)兩端的端蓋上；在所述轉(zhuǎn)子(2)周體上沿周向開設(shè)有均布的 至少8個(gè)通槽，所述通槽沿軸向與轉(zhuǎn)子(2 )的軸線平行，在每個(gè)所述通槽內(nèi)均設(shè)有一個(gè)長(zhǎng)方 形的葉片(3)，通槽與葉片(3)滑動(dòng)配合；在所述轉(zhuǎn)子(2)沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，所述葉 片(3)通過離心力的作用其頂端與所述定子(1)的內(nèi)壁接觸，所述葉片(3)兩側(cè)、轉(zhuǎn)子(2)兩 端分別與定子的兩端接觸，構(gòu)成數(shù)量與所述通槽數(shù)量相等的密封氣室；所述排氣孔(6)設(shè) 于定子(1)內(nèi)腔的下方偏左區(qū)域的所述端蓋上，其沿周向的兩端點(diǎn)與轉(zhuǎn)子(2)軸心的夾角 大于兩個(gè)相鄰葉片(3)間的夾角a、小于加；所述進(jìn)氣孔(5)設(shè)于定子(1)內(nèi)腔的上方偏左 區(qū)域的所述端蓋上，其沿周向的兩端點(diǎn)與轉(zhuǎn)子(2)軸心的夾角大于a、小于加；所述柴油噴 嘴(7)位于定子(1)內(nèi)腔的左上方區(qū)域的所述端蓋上，從其噴口中心到轉(zhuǎn)子(2)軸心的連線 與水平線的夾角小于a。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏心轉(zhuǎn)子柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述通槽為8個(gè)，或12 個(gè)，或16個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏心轉(zhuǎn)子柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述通槽的底部與壓力 氣源相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏心轉(zhuǎn)子柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在所述通槽的槽底與葉 片(3)的底端之間設(shè)有彈簧。
5.根據(jù)權(quán)利要1至4所述的任何一種偏心轉(zhuǎn)子柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述e大于 零、小于定子(1)內(nèi)腔直徑與轉(zhuǎn)子(2)直徑的差；在所述輸出軸(4)上設(shè)有飛輪(10)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種偏心轉(zhuǎn)子柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，包括內(nèi)腔橫截面為圓形的定子，橫截面為圓形的轉(zhuǎn)子，具有開、關(guān)控制機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣孔和排氣孔，及柴油噴嘴，轉(zhuǎn)子軸心沿水平方向向左偏離定子軸心的距離為e，在轉(zhuǎn)子周體上沿周向開設(shè)有均布的至少8個(gè)通槽，在每個(gè)通槽內(nèi)均設(shè)有一個(gè)長(zhǎng)方形的葉片；在轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，葉片通過離心力的作用其頂端與定子的內(nèi)壁接觸，葉片兩側(cè)、轉(zhuǎn)子兩端分別與定子的兩端接觸，構(gòu)成數(shù)量與通槽數(shù)量相等的密封氣室；排氣孔、進(jìn)氣孔和柴油噴嘴分別設(shè)于定子內(nèi)腔的下方偏左區(qū)域的端蓋上、上方偏左區(qū)域的端蓋上和左上方區(qū)域的端蓋上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明熱動(dòng)力效率高，生產(chǎn)成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)F02B53/10GK102146838SQ201110045998
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者黃德中 申請(qǐng)人:紹興文理學(xué)院