阅读说明：本技术 一种叶片转子式全效汽油发动机 (Blade rotor type full-effect gasoline engine ) 是由 白羽 白永红 于 2020-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种叶片转子式全效汽油发动机,属于动力设备技术领域,包括定子、转子及端盖,转子圆周均匀分布六组叶片安装槽,叶片安装槽下端连通轨道控制器工作室,轨道控制器工作室内固定有轨道控制器,叶片的底部设有卡扣卡在轨道控制器伸入的轨道上,叶片安装槽与叶片的摩擦接触面设有数道润滑油细槽,端盖上固定有压缩比控制器。本发明转动起来没有振动源,每转一圈做功六次相当于12缸的活塞式发动机,并且用一块轻轻的叶片代替了笨重的活塞连杆,使本发明的发动机拥有极高的功率密度,加上超高热效率,用作飞行器或者汽车的动力源可提升数倍续航能力。(The invention discloses a vane rotor type full-effect gasoline engine, which belongs to the technical field of power equipment and comprises a stator, a rotor and an end cover, wherein six groups of vane mounting grooves are uniformly distributed on the circumference of the rotor, the lower ends of the vane mounting grooves are communicated with a track controller working chamber, a track controller is fixed in the track controller working chamber, the bottoms of vanes are provided with buckles to be clamped on a track into which the track controller extends, a plurality of lubricating oil grooves are formed in the friction contact surfaces of the vane mounting grooves and the vanes, and a compression ratio controller is fixed on the end cover. The invention has no vibration source when rotating, does work for six times per circle and is equivalent to a 12-cylinder piston engine, and a light blade replaces a heavy piston connecting rod, so that the engine of the invention has extremely high power density and ultrahigh thermal efficiency, and can improve the endurance capacity by several times when being used as a power source of an aircraft or an automobile.)

一种叶片转子式全效汽油发动机

技术领域

本发明属于动力设备技术领域，特别是指一种叶片转子式全效汽油发动机。

背景技术

现有的活塞式发动机虽然历经一百多年的发展，但是热效率始终低下，只有百分之三十多，这意味着有三分之二的燃料白白浪费，污染环境、浪费能源，二氧化碳大量排放给地球环境带来严重后果。为了提高热效率人们想尽办法投入巨资但收效甚微、止步不前。其实造成发动机热效率低下的原因是散热损失和排气损失，这两项各损失百分之三十的热效率，所以活塞式发动机的理论热效率就只剩下百分之四十，再去掉机械传动损失则只剩下百分之三十几。

由于活塞式发动机的结构和原理是无法消除这两大损失的所以活塞式发动机的热效率没有再提升的空间，鉴于此，申请人设计一种全效发动机，不再需要散热，排气损失较小小，提高燃料燃烧产生的热能利用率。

发明内容

本发明提出一种叶片转子式全效汽油发动机，大幅提高发动机的热效率，可以降低能源消耗，本发明的技术方案是这样实现的：

一种叶片转子式全效汽油发动机，包括定子、转子及端盖，所述定子作为壳体具有椭圆形内腔，所述转子位于所述定子的内腔中，呈圆柱体，所述端盖设于所述定子两端，在圆柱体的所述转子圆周均匀分布六组叶片安装槽，圆柱体的所述转子两端面加工有环型轨道控制器的工作室，所述叶片安装槽下端连通轨道控制器工作室，所述轨道控制器工作室内固定有轨道控制器，所述轨道控制器固定在所述端盖上，所述轨道伸入所述轨道控制器工作室，每组叶片的底部设有卡扣，卡在所述轨道控制器伸入的轨道上，所述叶片在所述轨道控制器控制下随着所述转子的转动在所述叶片安装槽内做伸缩运动与定子内壁配合实现发动机四个工作行程的容积变化，所述叶片安装槽与所述叶片的摩擦接触面设有数道润滑油细槽，通过设在所述转子上的输油道同外部机油泵相连，所述叶片的顶部设有第一弹性密封条，与所述定子内壁紧密密封，所述叶片的两端设有第二弹性密封条，与所述端盖紧密密封，构成六个独立密封空间，所述叶片安装槽每一面设有燃气密封条和刮油条，所述端盖上固定有压缩比控制器。

作为优选，所述转子包括转子轴，所述转子轴圆周均匀分布六个瓣体，每个所述瓣体之间为所述叶片安装槽，所述瓣体顶部设有可拆卸的燃烧室。

作为优选，所述燃烧室采用高强度绝热陶瓷材料，通过螺丝安装在所述瓣体顶部，与所述转子成为一个整体。

作为优选，所述燃烧室的四个密封面设有第一凹槽，用于安装燃气密封条，所述燃烧室与所述瓣体结合处设有第二凹槽，用于安装刮油条。

作为优选，燃烧室中央安装有火花塞，通过所述转子轴中心孔内的分火头电极引入点火电压进行点火，所述分火头电极设于分火头探棒上。

作为优选，所述转子两端设有加强环，所述转子内部设有输油道和回油道，所述输油道连接外置润滑油泵，所述回油道连接外部的储油罐。

作为优选，所述定子内部设有内置散热循环装置。

作为优选，所述内置散热循环装置包括微型高压水泵、微型锅炉、高温水喷嘴、控制器、冷凝器和水箱，所述微型高压水泵连接所述微型锅炉的进水接口，所述高温水喷嘴连接所述微型锅炉的排水接口，所述高温水喷嘴朝向所述定子的内腔，所述定子内腔设有废气排出口，所述废气排出口连接所述冷凝器，所述冷凝器连接有水箱，所述微信高压水泵置于所述水箱内。

作为优选，所述内置散热循环装置包括冷却水道、水泵、散热器及风扇，所述冷却水道布置在所述定子的内腔，所述水泵设置在所述散热器与所述冷却水道之间，所述风扇设置在所述散热器的一侧。

本发明的有益效果在于：由于转子的叶片都是轴对称设计，转动起来没有振动源，每转一圈做功六次相当于12缸的活塞式发动机，并且用一块轻轻的叶片代替了笨重的活塞连杆，使本发明的发动机拥有极高的功率密度，加上超高热效率，用作飞行器或者汽车的动力源可提升数倍续航能力。

附图说明

图1是本发明叶片转子式全效汽油发动机的轴向透视效果图；

图2是本发明叶片转子式全效汽油发动机的径向透视效果图；

图3是转子剖面透视效果图；

图4是转子分解示意图；

图5是转子瓣体与燃烧室以及火花塞和分火头连接安装透视效果图；

图6是叶片与轨道、转子外圆、定子内圆的任意转角位置配合示意图；

图7是叶片轨道控制器轴向视图；

图8是端盖结构轴向透视效果图；

图9是压缩比控制器的结构示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1-8所示，一种叶片转子式全效汽油发动机，包括定子1、转子2及端盖3，定子1作为壳体具有椭圆形内腔，转子2位于定子1的内腔中，呈圆柱体，端盖3设于定子1两端，构成发动机的基本结构。

在圆柱体的转子2圆周均匀分布六组叶片安装槽4，圆柱体的转子2两端面加工有环型轨道控制器17的工作室，叶片安装槽4下端连通轨道控制器工作室，轨道控制器工作室内固定有轨道控制器17，轨道控制器17固定在端盖3上，轨道伸入轨道控制器工作室，每组叶片5的底部设有卡扣，卡在轨道控制器17伸入的轨道上，叶片5在轨道控制器17控制下随着转子2的转动在叶片安装槽4内做伸缩运动与定子1内壁配合实现发动机四个工作行程的容积变化。

叶片5的顶部设有第一弹性密封条6，与定子1内壁紧密密封，叶片5的两端设有第二弹性密封条7，与端盖3紧密密封，六块叶片5就与转子2上的燃烧室8、定子1内壁和前后端盖3构成了六个独立的密封空间，就构成叶片转子发动机的六个气缸，转子每转一圈每个气缸的容积大小变化两次，完成一个工作循环，相当于一台12缸的活塞式发动机。叶片安装槽4每一面设有燃气密封条和刮油条，燃气密封条，设于可拆卸的燃烧室上对应叶片槽口一侧封住高压燃气，刮油条，在叶片伸出时刮下附着在叶片上的润滑油并排入排油道。

转子2包括转子轴21，转子轴21圆周均匀分布六个瓣体22，每个瓣体22之间为叶片安装槽4，瓣体22顶部设有可拆卸的燃烧室8。燃烧室8采用高强度绝热陶瓷材料，通过螺丝安装在瓣体22顶部，与转子成为一个整体。燃烧室8的四个密封面设有第一凹槽81，用于安装燃气密封条9，其功能与活塞式发动机的活塞气环相当；燃烧室8与瓣体22结合处设有第二凹槽82，用于安装刮油条10，其功能与活塞式发动机的活塞油环相当。

燃烧室8中央安装有火花塞11，通过转子轴21中心孔内的分火头电极12引入点火电压进行点火，分火头电极12设于分火头探棒13上。转子2两端设有加强环14，可以提高转子强度保证各部位间隙尺寸的精密度。转子2内部设有输油道15和回油道16，输油道15连接外置润滑油泵，将高压润滑油均匀压入叶片5与叶片安装槽4摩擦面实现强制润滑减少摩擦，提高可靠性和使用寿命；回油道16连接外部的储油罐，用过的润滑油通过回油道16排出回到储油罐经冷却和过滤后重新循环使用。为了充分润滑叶片与叶片槽，叶片卡口与轨道控制器之间的滑动摩擦，润滑油泵泵出的机油经过滤后经端盖上的接口和油道送至转子轴处转子轴上加工有油道，能将润滑油送到各个摩擦接触面实现完美润滑。叶片安装槽4与叶片的摩擦接触面设有数道润滑油细槽，通过设在转子上的输油道同外部机油泵相连，为叶片与叶片槽摩擦面提供可靠润滑，叶片卡口与轨道摩擦面由设在转子轴上的并与设在转子轴内部输油道相连的喷油孔喷射润滑油提供可靠润滑。

定子1作为发动机的主要部件类似电动机的定子部分，使用耐磨耐高温高强度的材料制成，鉴于本发明发动机废热生成与分布情况以及各个部位所需的工作温度的不同，以及为了追求极致的热效率，本发明采用内置散热循环方式，具体方案就是整体采用外保温设计，利用定子1产生废热高温的位置集中一处，便于收集用来将水加热至高温，因为要完全的利用燃料产生热能，本发明采用水作为工作介质对热能接力利用，实际上就是设计了一个微型锅炉横胯压缩行程与做功行程的范围，先用低温水对必要位置进行冷却，再进入高温区进一步升温备用，水温将会被加热到大约三百度，在发动机做功行程进行到三分之一角度之前大约25度角被喷入气缸和高温燃气混合至55度角结束，由于发动机工作在微爆震状态，燃料燃烧速度快，燃烧已经结束，水会在自身的高温高压和环境的高温低压发生***性膨胀，就像柴油发动机柴油喷入等压燃烧一样的效果，柴油发动机那是化学反应，本发明的全效发动机这是物理反应，是利用水的临界温度与压力特性进行的温度与压力的置换，水的临界温度是374.3摄氏度，临界压力22.13Mpa,而做功行程结束时排气压力不到0.4Mpa，对应的排气温度145摄氏度，这个原理表明只要喷水温度和喷水量合适，这个置换就会很完美，全效发动机的工作原理就是这样将燃料燃烧产生的热能完全的吸收利用，内燃发动机的热效率就会达到和电动机相当的水平。

在端盖3上设有安装腔体31，用于安装压缩比控制器19，压缩比控制器19包括楔型零件191和阀片结构192。

发动机的工作过程现以图1为例加以说明，吸气行程从A处开始到B处结束，气缸容积从最小变成最大，压缩行程从B处开始到C处结束气缸容积由最大变最小，由于本发动机采用了只有普通的发动机的三分之一容积的燃烧室容积，相当于在海平面高度只将吸入的三分之一混合气压缩到工作所需的压缩比，三分之二的则通过压缩比控制器19泄放到下一个气缸，压缩比控制器19会根据发动机工作情况适时调节压缩比，使发动机能一直工作轻微爆震状态，提高燃烧效率和燃烧速度。随着发动机工作的海拔高度的升高压缩比控制器19会自动调节压缩比使发动机工作在最佳状态直到用尽调节能力，通常这一高度在八千米以上，这一技术给予了发动机及为宽广的海拔高度适应能力。在压缩行程即将结束时火花塞点火做功行程开始了，做功行程从C到D，由于压缩行程只压缩了三分之一的混合气，那么在做功行程就要多了两份的做功膨胀容积，这样就使得发动机的热效率提高了很多，已经远远超过现有的任何发动机。但是由于转子发动机点火燃烧的位置是固定不变且连续的会使得定子部位温度高且集中，并会传导给压缩行程部位使得压缩温度过高影响正常压缩比的建立，需要采取散热措施。

为了能将发动机的热效率提高到极致，本申请发动机的定子内部设有内置散热循环装置，内置散热循环装置包括微型高压水泵、微型锅炉、高温水喷嘴、控制器、冷凝器和水箱，微型高压水泵将低温水加压到10Mpa以上送入微型锅炉，先冷却压缩行程部分阻止热量对压缩行程部位的加温，然后进入高温部位继续加热，当温度达到设定温度则由控制器控制高温水喷嘴喷射，从做功行程转子转过25度开始到55度结束喷水，由于水本身的高温足以克服汽化潜热，再以极细雾状混合上千度的燃气会爆胀成气体，压力大增获得了额外推动转子转动的力量，这样就再次大幅提高发动机的热效率，转子转到D位排气行程开始，到A位结束完成一个做功循环，还有一定温度和压力的废气被排入冷凝器进行保压降温，温度低于100摄氏度，大部分的水会被回收，减轻给水箱补水的麻烦。

本发明以一种全新的方案和设计理念尽量使内燃发动机产生的热能全部利用转化为动力，主要在两个方面创新，第一是在机械设计上采用叶片式转子方案，并设计完美的润滑系统和可靠的轨道控制器控制叶片方法，使得机械运动原理可行可靠，最终意图是利用这一方案实现一种高做功膨胀率的内燃发动机工作原理，即通过设计较小的燃烧室容积并只压缩少部分混合汽点火做功，在做功行程就能获得更充分的做功效果，能大幅提高发动机热效率，压缩比控制器会将多余的混合汽泄放到下一个燃烧室，泄放量会根据海拔高度自动调节。第二是废热回收与利用的设计方案，本发明的叶片转子发动机即因为点火做功位置都集中定子一个部位，所以有散热的必要，也因为进气位置远离做功位置，所以做功位置的高温对进气温度并没有影响，对散热的需求并不强烈，本发明采用机体外保温设计降低散热损失并对废热回收利用，具体利用了水的饱和蒸汽温度与压力特性曲线所呈现的特点，利用水作为介质，先使较低温度的水流经需要冷却的部位完成冷却任务，再流经高温部位继续加热，形成一股流量较小但温度和压力都很高的高能量水流，再用喷嘴喷入叶片转子发动机正在进行做功行程的燃气中，此时的发动机变成了发动机与蒸汽马达的合体，饱和蒸汽温度与压力特性曲线告诉我门发动机的排气温度被钳位在200摄氏度以下，在这一温度区间饱和蒸汽的压力对温度变化很敏感，温度升高一点点，排气压力升高却多，发动机的转速和马力提高，迫使发动机供油减少，同样功率条件下，节能减排效果显著，这就是全效发动机的工作原理，是以叶片式转子发动机为基础结构配合其它技术手段实现对内然机热能的完全利用以大幅提高发动机的热效率，当然，本发明的废热回收利用方案可根据实际条件确定是否实施，并不影响叶片式转子发动机的实用价值，本发动机转动起来没有振动源，每转一圈做功六次相当于12缸的活塞式发动机，本发明的发动机拥有极高的功率密度，加上超高热效率，用作飞行器或者汽车的动力源可提升数倍续航能力。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。