專利名稱:三轉(zhuǎn)子活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)的制作方法
一、概論三轉(zhuǎn)子活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)是一種新型結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)，它不同于三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)，簡稱三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。
目前廣泛應(yīng)用的往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)各種指標(biāo)都已達(dá)到相當(dāng)高的水平，但其基本結(jié)構(gòu)方案具有根本缺陷，即這種發(fā)動機(jī)存在許多往復(fù)運動質(zhì)量，如活塞、氣門機(jī)構(gòu)等。在進(jìn)一步提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速時，這些往復(fù)運動質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力急劇增大，使軸承載荷顯著增加，振動加劇;并有可能破壞氣門機(jī)構(gòu)的正常工作。是提高發(fā)動機(jī)單位工作容積功率、降低單位功率質(zhì)量，使之向高速發(fā)展的嚴(yán)重障礙。為解決上述問題，人們制成了三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)，此種發(fā)動機(jī)雖無氣門機(jī)構(gòu)，并具有單位工作容積功率大，單位功率質(zhì)量小等優(yōu)點，但由于其結(jié)構(gòu)方案使其同時存在起動性差，不經(jīng)濟(jì)，缺乏耐久性，尤其低速動力性差。而且在不增加發(fā)動機(jī)體積下設(shè)計柴油機(jī)有很大的困難。因此特設(shè)計出三轉(zhuǎn)子活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)。
三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)和往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)比較有以下優(yōu)點單位工作容積功率大，單位功率質(zhì)量小，由于無復(fù)雜的往復(fù)運動零件，因此振動較微，結(jié)構(gòu)簡單、零件數(shù)量少、拆裝方便，維修簡易，在具有專有設(shè)備情況下生產(chǎn)工藝不算復(fù)雜。在設(shè)計為柴油機(jī)時，由于壓縮末期燃燒室中氣體將產(chǎn)生強(qiáng)烈渦流因此理論上可使用重柴油。在相同工作容積和壓縮比下理論上輸出扭矩較往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)大A倍(A＝R/r，R相當(dāng)于大轉(zhuǎn)子節(jié)元半徑，r曲軸的曲柄半徑)。故相同功率下燃油消耗少于往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)。
三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)和三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)比較有以下優(yōu)點燃燒室緊湊，設(shè)計為柴油機(jī)時發(fā)動機(jī)體積無明顯增加，因此有利于發(fā)展汽車用柴油機(jī)。易于起動、具有良好經(jīng)濟(jì)性，因不存在進(jìn)排氣孔之間竄氣，且有足夠大的進(jìn)氣孔，采用進(jìn)氣效率好的周面布置氣孔，使發(fā)動機(jī)在高速和低速情況下都具有良好的動力性;火花塞位于無壓力差處，保證了點火性能。理論上相同工作容積和壓縮此下輸出扭矩較三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)大A倍(A＝R/e，R相當(dāng)于大轉(zhuǎn)子節(jié)元半徑，e偏心距)。其相同功率燃油消耗少于三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)。
圖一是雙缸水冷汽油三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
小轉(zhuǎn)子(循環(huán)機(jī)油腔沒有畫出)17半徑為大轉(zhuǎn)子2基元半徑的三分之一，它們之間有齒輪12和11聯(lián)動，其傳動比為1∶3。
三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)氣缸1內(nèi)壁為元弧型面，其兩端由端蓋5及中間隔板所封閉。氣缸和端蓋均為固定件。在端蓋內(nèi)面有循環(huán)機(jī)油槽6機(jī)油通過此槽進(jìn)入大、小轉(zhuǎn)子內(nèi)腔16，沖刷轉(zhuǎn)子內(nèi)腔后流入對側(cè)端蓋機(jī)油槽。大轉(zhuǎn)子上具有轉(zhuǎn)子角18其作用相當(dāng)于往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)的活塞;小轉(zhuǎn)子凹陷部分23構(gòu)成燃燒室，其頂部有通氣孔21在混合氣壓縮到最小容積左右(相當(dāng)于圖示位置)和端蓋5上的火花塞孔相通，通氣孔還具有平衡小轉(zhuǎn)子兩端面氣壓的作用。轉(zhuǎn)子軸4、10與轉(zhuǎn)子之間采用花鍵聯(lián)接，主動齒輪12和主軸即大轉(zhuǎn)子軸之采用滑鍵聯(lián)接，并有彈簧8使其保持和從動齒輪11間的齒合。軸環(huán)14具有阻止軸向移動作用，主軸支承于主軸承上，小轉(zhuǎn)子軸兩端配有平衡重13，支承于可沿大小轉(zhuǎn)子軸心連線移動一定距離的小轉(zhuǎn)子軸承座15上，杠桿7在彈簧8作用下將楔塊9壓入小轉(zhuǎn)子軸承座孔和軸承座間的楔形間隙使冷態(tài)下大、小轉(zhuǎn)子緊密接觸，保持良好密封，暖機(jī)完成后，由轉(zhuǎn)子熱膨脹，使軸承座移動將楔塊“擠出”，保證大、小轉(zhuǎn)子間不會由于熱膨脹而損壞。彈簧應(yīng)具有足夠的彈力和強(qiáng)度，不使小轉(zhuǎn)子在起動和暖機(jī)過程中被燃?xì)馔齐x大轉(zhuǎn)子。氣缸1鑄有冷卻水腔3并有混合氣進(jìn)氣孔19，空氣進(jìn)氣孔20和排氣孔22。
轉(zhuǎn)子角頂和氣缸內(nèi)壁緊密接觸，形成三個密封的工作腔。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，由于小轉(zhuǎn)子的阻隔使工作腔容積發(fā)生變化，其變化規(guī)律正好符合四行程內(nèi)燃機(jī)對氣缸容積變化的要求。發(fā)動機(jī)工作時，空氣由進(jìn)氣孔20開始進(jìn)入氣缸，當(dāng)轉(zhuǎn)子角轉(zhuǎn)過混合氣進(jìn)氣孔19后較濃的混合氣開始進(jìn)入氣缸和氣缸中的空氣相混合。此時小轉(zhuǎn)子凹陷開口已由氣缸型面所封閉，因而“泵”到排氣側(cè)為純空氣。混合氣經(jīng)壓縮后，在燃燒室23中被點燃，推動轉(zhuǎn)子角18旋轉(zhuǎn)，并通過主軸輸出作功。同時，在主軸上的主動齒輪12驅(qū)動從動齒輪11使小轉(zhuǎn)子以三倍于大轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。在大轉(zhuǎn)子表面滾動。燃燒室中殘余廢氣，依靠掃氣泵增壓后的空氣自一側(cè)通氣孔進(jìn)入，經(jīng)另一側(cè)通氣孔驅(qū)除，相應(yīng)燃燒室底部制成特殊形狀。對于排氣側(cè)小轉(zhuǎn)子其容積應(yīng)減小到最小程度，在相當(dāng)于最小容積時通氣孔和端蓋上的掃氣孔相通(不接掃氣泵)以排出其內(nèi)廢氣，不使其“泵”到進(jìn)氣側(cè)。其小轉(zhuǎn)子底部不制成特殊形狀。
上述方案同樣適用于柴油機(jī)。
在大轉(zhuǎn)子是二轉(zhuǎn)子角時，小轉(zhuǎn)子半徑為大轉(zhuǎn)子基元半徑的二分之一，相應(yīng)大、小轉(zhuǎn)子間傳動比為1∶2，采用此方案，可使發(fā)動機(jī)體積不顯著增加的情況下增加單腔工作容積，從而提高輸出最大扭矩，燃燒室中殘余廢氣，靠氣缸內(nèi)經(jīng)壓縮具有一定壓力的空氣驅(qū)除，不裝設(shè)掃氣泵。理論上兩小轉(zhuǎn)子軸心和大轉(zhuǎn)子軸心在一條直線上，即180°，為提高進(jìn)氣容積，故將小轉(zhuǎn)子位置向排氣側(cè)“移動”一定角度，此方案尤其適用于柴油機(jī)也可用于缸內(nèi)直接噴油式汽油機(jī)。
二、三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)工作原理三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)工作原理和往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)相同，即由進(jìn)氣壓縮、作功和排氣四個過程組成。
圖二為汽油三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)工作原理示意圖。如圖所示以A、B工作腔為例，在位置1、相當(dāng)于往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)上死點位置。隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，在位置2開始進(jìn)入空氣。到位置3、轉(zhuǎn)子角A轉(zhuǎn)過混合氣進(jìn)氣孔，開始進(jìn)入較濃的混合氣和氣缸中空氣混合。位置4示轉(zhuǎn)子角B轉(zhuǎn)過進(jìn)氣孔，并封閉進(jìn)氣孔(相當(dāng)于往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)下死點時)，完成進(jìn)氣行程。到位置5時混合氣開始被壓縮，位置6混合氣被壓縮于燃燒室中混合氣體積達(dá)最小。(相當(dāng)于往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)上死點)?；旌蠚獗稽c燃，開始膨脹。燃?xì)馔苿愚D(zhuǎn)子角B旋轉(zhuǎn)作功，到位置9轉(zhuǎn)子角B轉(zhuǎn)過排氣孔完成作功行程，進(jìn)入排氣行程。位置10示轉(zhuǎn)子角C對廢氣進(jìn)行排除，到位置12排氣行程結(jié)束。完成一個工作循環(huán)。此時主軸已轉(zhuǎn)過600°。在AB工作腔完成一個工作循環(huán)的同時，AC和BC工作腔也分別完成一個工作循環(huán)。
綜上所述三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)工作原理和四行程往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)基本相同，只是對應(yīng)各行程主軸所轉(zhuǎn)過角度不同。柴油三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)工作原理和汽油機(jī)基本相同。在大轉(zhuǎn)子為二角時各行程對應(yīng)主軸轉(zhuǎn)過角度基本和四行程發(fā)動機(jī)相同。
三、轉(zhuǎn)子外廓和氣缸型線的創(chuàng)成兩個半徑比為1∶3的元相外切并作純滾動時，小元周上的兩點在大元外所畫出的兩條形狀相同，位置不同并相交的兩條軌跡曲線便構(gòu)成大轉(zhuǎn)子角外廓型線，交點為轉(zhuǎn)子角頂。以此點到大元心距為半徑所劃元弧和以大元心為頂點所夾120°角的兩小元元弧便構(gòu)成發(fā)動機(jī)氣缸的理論型線。同理當(dāng)大、小元半徑為1∶2時便得到兩工作腔(大轉(zhuǎn)子為兩轉(zhuǎn)子角)發(fā)動機(jī)的理論型線。轉(zhuǎn)子角頂點于小元周兩點間畫出的軌跡曲線構(gòu)成小轉(zhuǎn)子凹陷最小容積理論型線，其理論最小容積如圖三右所示陰影部分。
由于轉(zhuǎn)子角頂和小轉(zhuǎn)子凹陷開口處理論上為一個點，應(yīng)用于實際時當(dāng)為一尖片，這樣便會很快磨損而喪失密封性能。為改善這種情況，在相應(yīng)的位置采用一定半徑的元頭密封片相配。故實際氣缸型線大元弧部分為以理論型線6上的點作元心，作一定半徑的無數(shù)小元，這些小元的外包絡(luò)線5便是實際氣缸型線，如圖三左，所示。為使發(fā)動機(jī)冷態(tài)時轉(zhuǎn)子角頂1密封片3不和小轉(zhuǎn)子2凹陷開口處密封片4發(fā)生干涉，而將轉(zhuǎn)子角頂密封片3向旋轉(zhuǎn)方向傾斜一定角度，使密封片3最高點在小轉(zhuǎn)子凹陷開口密封片4距轉(zhuǎn)子角頂有相當(dāng)距離時，提前進(jìn)入小轉(zhuǎn)子凹陷，避免發(fā)生干涉。
四、三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)主要零件構(gòu)造1、轉(zhuǎn)子三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)具有一個大轉(zhuǎn)子和兩個小轉(zhuǎn)子。大轉(zhuǎn)子角相當(dāng)于往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)的活塞作用;小轉(zhuǎn)子具有阻隔并密封工作腔的作用。大、小轉(zhuǎn)子和氣缸及端蓋起著共同密封發(fā)動機(jī)工作腔，承受高溫燃?xì)鈮毫Φ淖饔?，并通過大轉(zhuǎn)子將燃?xì)饽芰總鹘o主軸。在轉(zhuǎn)子上裝有密封氣體，機(jī)油的元件。
轉(zhuǎn)子應(yīng)使用高強(qiáng)度、低膨脹材料制成(如使用高強(qiáng)度合金鑄鐵，高強(qiáng)度稀土球墨鑄鐵或可鍛鑄鐵)，對作為燃燒室的小轉(zhuǎn)子甚至使用耐熱鋼制造，以保證其可靠性和耐久性。大、小轉(zhuǎn)子接觸面及兩端面需硬化處理、并精磨(如噴鋼、高頻淬火等)，以達(dá)到較高精度，使其相互間具有良好配合，保證密封。
如圖五-1所示，大轉(zhuǎn)子1的轉(zhuǎn)子角2寬度小于基元部分，側(cè)面觀呈階梯狀，基元部分端面不是單一的平面，轉(zhuǎn)子外緣和高燃?xì)饨佑|，溫度較高必須留有較大軸向間隙，才能保證轉(zhuǎn)子不卡死在氣缸內(nèi)。中心部溫度較低，為保證轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)運動時具有良好導(dǎo)向，要求有較小軸向間隙，因此油封環(huán)槽12以內(nèi)部分較以外部分高出一定距離(約0.1mm左右)。為保證轉(zhuǎn)子有足夠的剛度和強(qiáng)度，內(nèi)部布置有肋條，循環(huán)機(jī)油腔3通過端面的循環(huán)機(jī)油孔6和端蓋上的循環(huán)機(jī)油槽相通。為防止機(jī)油通過端面間隙漏入工作腔特于端面安裝有油環(huán)12。端面外緣和轉(zhuǎn)子角2端面裝有密封氣體的密封條11和端面密封片10，其密封由密封銷8和9所構(gòu)成。轉(zhuǎn)子角頂有密封片7，轉(zhuǎn)子上還有和主軸聯(lián)接的花鍵4。轉(zhuǎn)子端面外緣雖有氣體密封的元件，但仍難免漏氣，為使兩端面壓力平衡，不使轉(zhuǎn)子被壓于一側(cè)而磨損，特于端面鉆有氣壓平衡孔5，圖五-2為大轉(zhuǎn)子為二轉(zhuǎn)子角的結(jié)構(gòu)圖，圖釋同上述。
圖六為小轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，端面通氣孔6，并具有平衡氣壓作用，小轉(zhuǎn)子1端面還有循環(huán)機(jī)油孔通循環(huán)機(jī)油腔5，小轉(zhuǎn)子依靠花鍵2和小轉(zhuǎn)子軸聯(lián)接。端面有密封氣體的密封環(huán)4及密封銷8。密封機(jī)油的油環(huán)3。小轉(zhuǎn)子凹陷開口部靠氣體密封片7和密封銷8和轉(zhuǎn)子角端面密封元件共同構(gòu)成對燃燒室的密封。
和其它發(fā)動機(jī)一樣，轉(zhuǎn)子溫度過高會引起不正常燃燒和氣封元件的失效，因此轉(zhuǎn)子采用循環(huán)機(jī)油冷卻。
2、氣缸體和端蓋氣缸體、端蓋和大、小轉(zhuǎn)子表面共同組成了密封工作腔。
氣缸體和端蓋始終和高溫、高壓氣體接觸，因此剛度要大(內(nèi)腔設(shè)加強(qiáng)肋)而且導(dǎo)熱要良好?？刹捎娩X合金，摩擦表面需硬化處理(如鍍鉻、噴鋼等)，也可采用合金鑄鐵或球墨鑄鐵。
圖七-1是汽油三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)氣缸結(jié)構(gòu)示意圖，為使氣缸有適宜的溫度分布在缸體1內(nèi)鑄有冷卻水腔6，氣缸和端蓋間要嚴(yán)格密封，為此在氣缸端面上加工出封閉的方形斷面槽7，埋入鉛條或橡膠條。氣缸內(nèi)壁大、小元弧交界處有徑向密封片槽5，在氣缸上還鑄出混合氣、進(jìn)氣孔2，空氣進(jìn)氣孔3和排氣孔4。圖七-2為大轉(zhuǎn)子為二角時相應(yīng)氣缸結(jié)構(gòu)示意圖。其結(jié)構(gòu)和大轉(zhuǎn)子為三轉(zhuǎn)子角時基本相同，只是兩小元弧元心位置不是120°，而是近180°。
圖八是三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)端蓋外觀示意圖，(杠桿結(jié)構(gòu)未畫出)，為使端蓋有適宜的溫度分布，在端蓋體1中鑄有冷卻水腔2，和在氣缸體的冷卻水腔相通。并鑄有循環(huán)機(jī)油道3和端蓋內(nèi)面的循環(huán)機(jī)油槽6相通。端蓋中央有主軸承孔9裝配有主軸承4。小轉(zhuǎn)子側(cè)端蓋上有彈簧座5，杠桿支承座8和小轉(zhuǎn)子軸承座孔11，小轉(zhuǎn)子軸承座用固定板通過鑼絲孔10用鑼絲固定于端蓋上，在相當(dāng)于壓縮終了時小轉(zhuǎn)子通氣孔對應(yīng)位置有火花塞(或噴油嘴)孔7。端蓋內(nèi)面觀同中間隔板(兩氣缸間的端蓋)。
如圖九所示，中間隔板體1中同樣鑄有冷卻水腔2。其外觀和端蓋內(nèi)面觀相同。其外觀并不是一個平面，而是適應(yīng)于大、小轉(zhuǎn)子端面而呈階梯狀。并在相當(dāng)于大小轉(zhuǎn)子循環(huán)機(jī)油孔位置加工出循環(huán)機(jī)油槽6，通過端蓋的循環(huán)機(jī)油孔13和循環(huán)機(jī)油道12相通。在大、小轉(zhuǎn)子相切接觸處和氣缸徑向密封片槽對應(yīng)處鑄有氣體密封片槽3，(應(yīng)鑄有耐熱材料制成的護(hù)槽，改善磨損)。中央部位有主軸承孔，安裝有主軸承8，在小轉(zhuǎn)子側(cè)，有小轉(zhuǎn)子軸承孔，內(nèi)裝軸承座4，其鑄出的內(nèi)腔中有杠桿結(jié)構(gòu)(包括楔塊7(其對軸承座并具有軸向固定作用)，杠桿支承軸9，杠桿10和彈簧11)。燃燒室小轉(zhuǎn)子在凹陷開口被氣缸型面所封閉左右通氣孔和掃氣孔、道5相通。排氣側(cè)小轉(zhuǎn)子在相當(dāng)于壓縮終了時通氣孔和掃氣孔、道相通，故二者掃氣孔位置不同。
圖十是端蓋上的杠桿結(jié)構(gòu)圖，杠桿10借支承軸9支承于端蓋1上，卡環(huán)11對支承軸9具有軸向固定作用。彈簧8通過杠桿10將楔塊7壓入軸承座3和座孔間的楔形間隙內(nèi)，使小轉(zhuǎn)子軸5具有一定位移，將小轉(zhuǎn)子壓緊于大轉(zhuǎn)子表面。小轉(zhuǎn)子借花鍵和小轉(zhuǎn)子軸5上的花鍵軸12實現(xiàn)聯(lián)接，軸環(huán)13具有防止軸產(chǎn)生軸向位移的作用。軸承座依靠固定板2用鑼絲固定于端蓋上，其相互間應(yīng)具有較高精度并保證軸承座能沿大、小轉(zhuǎn)子軸心連線作自由滑動。發(fā)動機(jī)起動后轉(zhuǎn)子受熱產(chǎn)生膨脹使軸產(chǎn)生一定位移，(使轉(zhuǎn)子間不發(fā)生干涉)通過軸承座將楔塊“擠出”使軸承座直接支承于端蓋上。杠桿結(jié)構(gòu)則起輔助作用。因此對于彈簧8應(yīng)具有足夠彈力，以保證在起動和暖機(jī)過程中，小轉(zhuǎn)子不被燃?xì)庾饔昧ν齐x大轉(zhuǎn)子。小轉(zhuǎn)子軸承座上的油封環(huán)4具有密封氣缸防止機(jī)油漏出的作用。6為循環(huán)機(jī)油槽。
3、主軸和小轉(zhuǎn)子軸三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)采用強(qiáng)度較高的實心軸，軸頸必須具有很高的精度、表面光潔度和一定硬度。
主軸可用中碳鋼鍛造，也可用高強(qiáng)度球墨鑄鐵鑄造，但作為燃燒室小轉(zhuǎn)子的軸必須用中碳鋼鍛造，以保證良好的可靠性和耐久性。軸頸表面均應(yīng)淬硬。
為防止軸的軸向移位，在軸上有軸環(huán)，也可用其他有效的措施阻止軸的軸向移位。由于小轉(zhuǎn)子軸具有一定徑向移位，可能使傳動齒輪產(chǎn)生一定傳動誤差，為改善這種情況，傳動齒輪用和軸心線具有一定夾角的斜齒，主動齒輪和主軸(大轉(zhuǎn)子軸)/采用滑鍵3聯(lián)接，并有適當(dāng)彈力的彈簧6相配。使傳動齒輪間具有良好齒合。如圖十一B所示，裝在小轉(zhuǎn)子軸2上的從動齒輪5在發(fā)動機(jī)冷態(tài)時，對主動齒輪4產(chǎn)生擠壓，使其滑動對彈簧產(chǎn)生壓縮。發(fā)動機(jī)起動后，由于熱膨脹使小轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生徑向移位，如圖十一、A所示，彈簧6推動主動齒輪4滑動，保證傳動齒輪的良好齒合，避免產(chǎn)生傳動誤差。小轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生一定旋轉(zhuǎn)慣性力(離心力)，使發(fā)動機(jī)產(chǎn)生一定振動，需在小轉(zhuǎn)子兩端配平衡重，如圖四所示，小轉(zhuǎn)子4產(chǎn)生的離心力偶應(yīng)和平衡重5及傳動齒輪3上的配重造成的離心力偶，大小相等方向相反，在結(jié)構(gòu)上保證發(fā)動機(jī)的動平衡。小轉(zhuǎn)子軸1上的軸環(huán)2具有對小轉(zhuǎn)子軸防止軸向位移作用。
五、三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的配氣和氣體密封1、發(fā)動機(jī)的配氣三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的配氣和四行程往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)不同，是由轉(zhuǎn)子角直接開閉進(jìn)、排氣孔的，因而簡化了發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)。
三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)、氣孔布置采用進(jìn)氣效率較好的周面進(jìn)氣即氣孔布置于氣缸型面上，由于進(jìn)氣和排氣孔分別布置在小轉(zhuǎn)子的兩側(cè)因而避免了進(jìn)、排氣孔之間竄氣的可能。汽油三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)有兩個進(jìn)氣孔?？諝膺M(jìn)氣孔使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子角和小轉(zhuǎn)子間部分不致造成嚴(yán)重真空，轉(zhuǎn)子角自小轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)過60°后方開啟混合氣進(jìn)氣孔，保證了混合氣不被小轉(zhuǎn)子“泵”到排氣側(cè)而造成浪費?？諝夂突旌蠚夤?jié)氣門采用同步控制，以保證混合后混合氣濃度適宜。在柴油機(jī)和大轉(zhuǎn)子為兩個轉(zhuǎn)子角時由于發(fā)動機(jī)進(jìn)入的是純空氣因此只在小轉(zhuǎn)子處設(shè)一較大的進(jìn)氣孔。燃燒室中的殘余廢氣對混合氣的品質(zhì)具有一定影響，因此在汽油機(jī)增設(shè)掃氣泵，利用增壓后的空氣自一側(cè)通氣孔進(jìn)入經(jīng)另一側(cè)通氣孔對廢氣進(jìn)行清除，相應(yīng)燃燒室底部制成特殊形狀。在柴油機(jī)和大轉(zhuǎn)子為兩轉(zhuǎn)子角時，利用氣缸內(nèi)經(jīng)壓縮具有一定壓力的空氣通過通氣孔對廢氣進(jìn)行清除。在大轉(zhuǎn)子為兩角時，為增加進(jìn)氣容積特將小轉(zhuǎn)子位置向排氣側(cè)““移動”一定角度(理論上兩小轉(zhuǎn)子軸心和大轉(zhuǎn)子軸心在一條直線上，即180°)。
2、三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的氣體密封三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的氣體密封是依靠大、小轉(zhuǎn)子的緊密接觸，大、小轉(zhuǎn)子和氣缸、端蓋上的密封元件共同構(gòu)成。
如圖十二所示，大轉(zhuǎn)子1端面氣體密封條3，轉(zhuǎn)子角9端面氣體密封條3和小轉(zhuǎn)子端面氣體密封條(也叫密封環(huán))3及其密封銷10、和14及15構(gòu)成了大、小轉(zhuǎn)子的端面密封。軸向密封片6構(gòu)成對大小轉(zhuǎn)子接觸處，端面密封條和轉(zhuǎn)子緣之間的間隙的密封(圖A)。軸向密封片4對小轉(zhuǎn)子端面密封條和端蓋7之間的間隙構(gòu)成密封(圖B)。小轉(zhuǎn)子處，依靠大、小轉(zhuǎn)子的緊密接觸和徑向密封片5對工作控實現(xiàn)徑向密封。轉(zhuǎn)子角頂密封片16，使轉(zhuǎn)子角頂對工作腔實現(xiàn)徑向密封。端面密封片13密封大轉(zhuǎn)子和端蓋之間存在的間隙(圖C)。以上各密封元件共同構(gòu)成了對工作腔的密封。徑向密封片12(頂部為四分之一元，底部兩端部分借密封銷11，不使其頂部超出小轉(zhuǎn)子周面。)，對燃燒室構(gòu)成徑向密封，端面密封由轉(zhuǎn)子角的端面密封元件和密封銷11共同構(gòu)成(圖D)。
由于密封片之間存在一定干涉，為減小這種干涉而將密封片磨擦面制成具有一定半徑的元弧面，即元頭密封片。且將密封片4、和6做的比較寬，對于轉(zhuǎn)子角頂密封片16兩端面和頂部都是元弧面。8為氣缸體。
在氣體密封條的底部和氣體密封片的底部特裝有波形彈簧17，密封銷底部的彈簧18較薄，但必須能耐高溫。密封銷11和15分別適應(yīng)于密封片12和13，特加工有一定深度的槽。密封片4和6在密封片槽內(nèi)應(yīng)具有一定徑向移動度，以適應(yīng)轉(zhuǎn)子的熱膨脹變化。
各密封元件對所密封面的壓緊，主要依靠進(jìn)入其底部的氣體壓力，裝在其底部的彈簧也起一定作用。
六、三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的點火點火在很大程度上關(guān)系到發(fā)動機(jī)的性能和運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。和四行程往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)相比，三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的火花塞工作條件更為嚴(yán)酷。為避免火花塞和小轉(zhuǎn)子發(fā)生干涉，火花塞應(yīng)位于端蓋內(nèi)面，這樣就得不到新鮮混合氣的沖刷和冷卻，同時主軸每轉(zhuǎn)過一周即點火2或3次，更增加了火花塞電極的溫度，因此三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)應(yīng)采用熾熱數(shù)較大的冷型火花塞。
和三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)比較，由于火花塞位于無氣壓差處，因此火花塞孔可較大，且冷起動和低速時將無燃油吹落于電極上影響點火的缺點，保證了火花塞的點火性能，從而使發(fā)動機(jī)有良好的起動性和低速運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。
七、三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的潤滑和冷卻和其他類型發(fā)動機(jī)一樣，在發(fā)動機(jī)工作時，有很多零件作相對運動，需要不斷地把潔凈的機(jī)油送到需潤滑的表面，以減小磨損。由于轉(zhuǎn)子不斷受高溫燃?xì)饧訜?，溫度很高，故采用大量機(jī)油沖刷轉(zhuǎn)子內(nèi)腔壁予以冷卻。因此，潤滑系還承擔(dān)冷卻轉(zhuǎn)子的任務(wù)。主要包括機(jī)油泵，吸油器，機(jī)油散熱器，機(jī)油濾清器和機(jī)油道等。
發(fā)動機(jī)工作時，機(jī)油泵從機(jī)油盤經(jīng)吸油器吸入機(jī)油，把機(jī)油泵入機(jī)油散熱器進(jìn)行冷卻，冷卻后的機(jī)油流入機(jī)油濾清器進(jìn)行濾清。機(jī)油節(jié)溫器和散熱器并聯(lián)，溫度較低時，機(jī)油不經(jīng)散熱器，經(jīng)節(jié)溫器閥門直接流入濾清器。在散熱器和濾清器之間裝設(shè)油壓調(diào)節(jié)閥，在油壓過高時，一部分機(jī)油通過油壓調(diào)節(jié)閥流回機(jī)油盤。機(jī)油經(jīng)濾清后進(jìn)入端蓋的機(jī)油道。在機(jī)油道和機(jī)油濾清器間并聯(lián)有旁通閥，如果濾清器堵塞，機(jī)油將通過旁通閥直接進(jìn)入端蓋的機(jī)油道。在雙缸發(fā)動機(jī)時，機(jī)油進(jìn)入中間隔板的杠桿結(jié)構(gòu)腔，然后分成兩路分別進(jìn)入大、小轉(zhuǎn)子內(nèi)腔。同時流向在中間隔板中的大、小轉(zhuǎn)子軸承。機(jī)油沖刷受熱的轉(zhuǎn)子內(nèi)腔壁后，流入端蓋機(jī)油道并匯合流回機(jī)油盤。濾清的機(jī)油除流入端蓋中的機(jī)油道外，有一部分通向端蓋上的軸承，以及分電器和掃氣泵等部位軸承，最后流回機(jī)油盤。另外，還有一部分機(jī)油通向計量油泵，其作用是按發(fā)動機(jī)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速使一定數(shù)量的機(jī)油經(jīng)化油器(或噴油系統(tǒng))進(jìn)入氣缸，以潤滑密封元件及所接觸的密封表面。也可不裝計量油泵，而將機(jī)油按一定比例((1/40～1/200)混入燃油中。
三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)各受熱零部件必須加以冷卻，使發(fā)動機(jī)在最適宜的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行工作。大、小轉(zhuǎn)子采用循環(huán)機(jī)油冷卻，已經(jīng)闡述。氣缸和端蓋采用循環(huán)水冷卻。
三轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的水冷卻系也是由水泵、散熱器、風(fēng)扇等組成。水循環(huán)方式可以是軸流式，也可采用環(huán)流式。但都應(yīng)首先保證最受熱區(qū)域的冷卻，使各零、部件溫度分布盡量均勻。冷卻順序為從進(jìn)水口進(jìn)入后首先到達(dá)燃燒室的小轉(zhuǎn)子和火花塞孔區(qū)域，依次流經(jīng)排氣側(cè)氣缸和端蓋，進(jìn)氣側(cè)氣缸和端蓋，最后自出水口流出。氣缸和端蓋的冷卻水腔內(nèi)應(yīng)設(shè)有布水肋，起布水和增加氣缸和端蓋剛度的作用。
權(quán)利要求
1.一種新型內(nèi)燃機(jī)，其特點是基本結(jié)構(gòu)由端蓋、氣缸和裝在氣缸內(nèi)由一定傳動比齒輪聯(lián)動的兩個小轉(zhuǎn)子和與它們緊密接觸的一個大轉(zhuǎn)子(具有二個或三個轉(zhuǎn)子角)所構(gòu)成。
2.要求1在大轉(zhuǎn)子為三轉(zhuǎn)子角時小轉(zhuǎn)子半徑為大轉(zhuǎn)子基元半徑的1/3，相應(yīng)兩者間傳動比為3∶1;在大轉(zhuǎn)子為二轉(zhuǎn)子角時小轉(zhuǎn)子半徑為大轉(zhuǎn)子基元半徑的1/2，相應(yīng)兩者間傳動比為2∶1。
3.要求2大、小轉(zhuǎn)子采用高強(qiáng)度，低膨脹材料制成(如采用高強(qiáng)度合金鑄鐵、高強(qiáng)度稀土球墨鑄鐵或可鍛鑄鐵);對于作為燃燒室的小轉(zhuǎn)子，還應(yīng)具有高的沖擊韌性。
4.要求3的大轉(zhuǎn)子角外廓型線必須符合小轉(zhuǎn)子凹陷開口處點之軌跡，且角頂密封片采用一定半徑的元頭密封片，并向旋轉(zhuǎn)方向傾斜一定角度。相應(yīng)小轉(zhuǎn)子凹陷底部型線基本符合轉(zhuǎn)子角頂點之軌跡。
5.氣缸內(nèi)壁型線大元弧部分為轉(zhuǎn)子角頂密封片元頭半徑加轉(zhuǎn)子角頂?shù)街鬏S心距離為半徑的元弧;小元弧部分適應(yīng)于小轉(zhuǎn)子是稍大于小轉(zhuǎn)子半徑的元弧。
6.端蓋內(nèi)面必須適應(yīng)于大、小轉(zhuǎn)子為階梯狀。
7.氣缸和端蓋內(nèi)鑄有循環(huán)水腔并有布水肋;其冷卻順序為燃燒室小轉(zhuǎn)子周圍-排氣孔側(cè)-進(jìn)氣側(cè)氣缸和端蓋-出水口。
8.端蓋內(nèi)鑄有循環(huán)機(jī)油道和掃氣孔、道。小轉(zhuǎn)子軸承座處具有杠桿結(jié)構(gòu);中間隔板的杠桿結(jié)構(gòu)在其鑄出的相應(yīng)腔隙內(nèi)。
9.要求8杠桿結(jié)構(gòu)彈簧應(yīng)有足夠彈力和強(qiáng)度。相應(yīng)杠桿結(jié)構(gòu)和小轉(zhuǎn)子軸承座用高強(qiáng)度(合金鋼)材料制造，端蓋和杠桿結(jié)構(gòu)的楔塊接觸處必須鑲鑄有高強(qiáng)度合金鋼材料。
10.要求1各磨接面和大小轉(zhuǎn)子接觸面需硬化處理并精磨。
11.要求3大小轉(zhuǎn)子內(nèi)必須鑄有循環(huán)機(jī)油腔，端面有密封氣體和機(jī)油元件，并鉆有氣壓平衡孔;大小轉(zhuǎn)子采用循環(huán)機(jī)油冷卻。
12.大、小轉(zhuǎn)子軸可用中炭鋼鍛造，也可用球墨鑄鐵制造，必須有阻止軸向移動的軸環(huán)或采用其他措施;作為燃燒室小轉(zhuǎn)子的軸必須為實心用中炭鋼鍛造。
13.小轉(zhuǎn)子軸兩端需加配平衡重。
14.大、小轉(zhuǎn)子間傳動齒輪采用和軸心線具有一定角度的斜齒，主動齒輪和主軸間采用滑鍵裝配，并有適當(dāng)彈力的彈簧相配。
15.各氣體密封片應(yīng)鍍鉻，位于端蓋上的密封片槽應(yīng)有護(hù)圈，各密封片和密封面接觸處為元弧面。
16.要求1為汽油發(fā)動機(jī)時使用熾熱數(shù)較大的冷型火花塞。
17.汽油發(fā)動機(jī)氣缸周面設(shè)二個進(jìn)氣孔，采用有三轉(zhuǎn)子角的大轉(zhuǎn)子，小轉(zhuǎn)子底部制成特殊形狀，并增設(shè)掃氣泵。
18.端蓋上具有火花塞(或噴油嘴)孔。
19.要求5在發(fā)動機(jī)為三工作腔時(即大轉(zhuǎn)子為三轉(zhuǎn)子角)兩小元弧元心和大元弧元心連線夾角為120°;兩工作腔時(即大轉(zhuǎn)子為二轉(zhuǎn)子角)，兩小元弧元心和大元弧元心連線所夾角近180°。
專利摘要
三轉(zhuǎn)子活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)是一種新型內(nèi)燃機(jī)。它不同于三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)?；窘Y(jié)構(gòu)是由裝在密封的端蓋和氣缸內(nèi)的一個大轉(zhuǎn)子(具有二個或三個轉(zhuǎn)子角)，二個半徑相同，和大轉(zhuǎn)子緊密接觸的小轉(zhuǎn)子構(gòu)成，大、小轉(zhuǎn)子間采用一定傳動比的齒輪聯(lián)動。這種發(fā)動機(jī)具有以下優(yōu)點單位工作容積功率大，單位功率質(zhì)量小，在相同功率下燃油消耗比其他類型發(fā)動機(jī)少，并且無氣門機(jī)構(gòu)，構(gòu)造簡單，制造和維修簡易。
文檔編號GK87102946SQ87102946
公開日1988年11月9日 申請日期1987年4月19日
發(fā)明者蔣海忠, 蔣海波, 蔣偉真, 賈寅, 蔣連山 申請人:蔣海忠, 蔣海波, 蔣偉真, 賈寅, 蔣連山導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan