一种转子发动机及其运行参数的调控方法
阅读说明：本技术 一种转子发动机及其运行参数的调控方法 (Rotor engine and method for regulating and controlling operating parameters thereof ) 是由 赵新年 李军生 计超 于 2020-09-04 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种转子发动机及其运行参数的调控方法,所述转子发动机包括壳体和转子,所述转子位于壳体内,所述壳体包括顺序连接的上端盖、外偏盖、定子、内偏盖和下端盖,所述定子内部具有三段圆弧围成的三瓣形空腔,转子为“8”字形,位于定子内部的三瓣形空腔中,“8”字的头部的弧与构成所述三瓣形空腔的圆弧相适配；所述三瓣形空腔具有弧形内壁,在三瓣形空腔的弧形内壁上开有3个对称分布的燃烧室。基于对转子发动机的深入研究,本发明对转子的弧形侧壁和定子三瓣形空腔的弧形内壁的间距进一步调整,使发动机压缩比进一步改善。(The invention provides a rotor engine and a method for regulating and controlling the operating parameters of the rotor engine, wherein the rotor engine comprises a shell and a rotor, the rotor is positioned in the shell, the shell comprises an upper end cover, an outer inclined cover, a stator, an inner inclined cover and a lower end cover which are sequentially connected, a three-petal-shaped cavity defined by three sections of circular arcs is arranged in the stator, the rotor is 8-shaped, and the arc of the head of the 8-shaped cavity is matched with the circular arc forming the three-petal-shaped cavity; the three-petal-shaped cavity is provided with an arc-shaped inner wall, and 3 symmetrically distributed combustion chambers are arranged on the arc-shaped inner wall of the three-petal-shaped cavity. Based on the deep research on the rotor engine, the invention further adjusts the distance between the arc-shaped side wall of the rotor and the arc-shaped inner wall of the stator three-lobe cavity, so that the compression ratio of the engine is further improved.)
本申请是发明名称为“一种转子发动机及其运行参数的调控方法”的分案申请，其中母案的申请号为202010920945.0，申请日为2020.09.04。
技术领域
本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种转子发动机及其运行参数的调控方法。
背景技术
转子发动机采用在缸体内的转子旋转运动来控制压缩和排放，不同于传统的往复活塞式发动机，把直线往复运动改成了旋转运动。与往复式发动机相比，转子发动机取消了无用的直线运动，因而同样功率的转子发动机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，成为汽车工业领域的新颖而高效的发动机技术。比较具有代表性的转子发动机技术是马自达公司的三角形转子发动机，例如公开号CN101413436所公开的转子活塞发动机及其设计方法，其转动部绕输出轴做轨道运动的同时，以平行于该输出轴且偏置的偏心轴为中心旋转，从轴方向看转子近似呈三角形状。该结构转子发动机油耗较大，压缩比较小，因此只能用压燃式的燃烧方式，对燃料种类有限制。
转子发动机的转子围绕转轴在壳体内旋转，随着旋转运动，转子外侧壁和壳体内壁围成的空间也在不断改变，使油气混合并燃烧做功。以活塞式发动机为例，活塞运动带来发动机内密闭空间的变化，整个活塞运动行程中容积最大和容积最小的比值即为压缩比，发动机的压缩比越高就代表着其性能越好。转子发动机也是一样，转子在壳体内转动使得转子与壳体之间空间容积不断变化，这个变化的容积的最大值和最小值之比越大、则燃油效率越高。
当前，对转子发动机的形状和结构研究开展的并不充分，通过改进结构来提高燃烧效率、延长转子发动机的运行寿命，是发动机行业最具挑战性的课题。
发明内容
为解决上述现有技术的问题，本发明提供了一种转子发动机。
基于本发明提出的转子发动机，本发明的第二个目的是提出一种转子发动机运行参数的调控方法
本发明的第三个目的是提出所述的转子发动机的运行方法。
实现本发明上述目的的技术方案为：
一种转子发动机，包括壳体和转子，所述转子位于壳体内，
所述壳体包括由下至上顺序连接的上端盖、外偏盖、定子、内偏盖和下端盖，所述定子内部具有三段弧形内壁围成的三瓣形空腔，所述下端盖上设置有进气口，所述壳体的侧壁上设置有排气口，所述排气口位于所述外偏盖的下方；
所述转子为“8”字形，所述转子位于所述定子内部的所述三瓣形空腔中，所述转子的“8”字的头部的弧与构成所述三瓣形空腔的圆弧相适配；所述转子具有弧形侧壁，当“8”字形的所述转子的头部位于所述三瓣形空腔中的一个空腔时，所述转子的弧形侧壁和该空腔的弧形内壁的间距为1～3mm；所述转子为中空结构，所述转子的侧壁上设置有两组孔组，两组所述孔组分别用于进气和排气；
在所述三瓣形空腔的每段弧形内壁上开有有径向向外的燃烧室，所述定子上共3个对称分布的所述燃烧室(3个燃烧室不联通)；所述燃烧室为锥形并沿所述定子的径向方向朝外设置。
进一步优选地，所述燃烧室在所述弧形内壁上的开口的形状为圆形或椭圆形，所述开口的弧度为所在所述弧形内壁的弧度的20～30％。本发明的一种优选方案为，开口尺寸为10～50mm，开口的高度约为定子高度的50～60％。
其中，所述燃烧室深度为20～40mm。
本发明的一种优选技术方案为，所述内偏盖和所述外偏盖分别位于所述转子上面和下面，所述内偏盖和所述外偏盖内均设置有润滑油路。
进一步地，注入润滑油的进口在偏盖外壁上，所述润滑油路沿所述偏盖的径向设置，所述偏盖为所述外偏盖和所述内偏盖。
本发明的又一优选技术方案为，排气孔设在定子的侧壁上，排气孔为矩形或类似矩形。
其中，所述下端盖上设置有冷却液道；排气孔设在定子的侧壁上，在所述下端盖上设置有进气口和排气口，所述进气口与所述冷却液道的轴线的夹角为80～95度。优选地，所述进气口与所述冷却液道互相独立地为矩形。
其中，所述下端盖上设置有主轴安装孔和多条加强筋，多条所述加强筋围绕所述主轴安装孔而设，所述主轴安装孔的内径为30～45mm。
本发明的一种优选技术方案为，每组所述孔组包括2个开孔，每组孔组的孔面积为10～30cm2。两组所述孔组相对于“8”字形的所述转子的长轴对称布置。
基于本发明的转子发动机结构，本发明提出一种转子发动机运行参数的调控方法，通过调整所述转子侧壁的所述孔组的尺寸而调整发动机的排量，
每组孔组的孔面积为10～12cm2时，所述发动机的排量为0.7～0.75升，
每组孔组的孔面积为12～18cm2(不包括12cm2)时，所述发动机的排量为1.3～1.7升，
每组孔组的孔面积为18～30cm2(不包括18cm2)时，所述发动机的排量为2.4～2.6升。
排量和发动机转速相关，本发明转子发动机的一组转速参数为：
排量0.7，转速7000-11000
1.33 5000-7000
2.5 3000-5000。
一种转子发动机的运行方法，包括：
组装完成所述转子发动机后，从润滑油孔注入润滑油；
所述转子发动机的燃料为油，所述油是煤油、汽油、柴油、甲醇中的一种；
所述转子转动使气和油以漩涡状充分混合，使燃料充分燃烧。
本发明的有益效果在于：
本发明的发明人对转子发动机多年从事研究开发，进行了大量试验，基于本发动机转子的头部形状和定子的空腔形状，对转子的弧形头部和定子三瓣形空腔的弧形内壁之间的间距进行调整，从而使转子发动机增压能力进一步提高，
在转子侧壁上开两组对称布置的孔组，孔组的面积大小可调整发动机的排量，两组孔组分别用于进气和排气，作用可以互换，给加工和安装带来便利；
本发明在转子的侧壁上增加了燃烧室，当“8”字形转子的头部位于三瓣形空腔中的一个空腔时，除了转子的弧形侧壁和该空腔的弧形内壁间距提供燃烧空间，还额外有燃烧室的燃烧空间，燃烧室的锥形形状提供涡旋空间，加强了油气混合，使油气混合更加均匀，转子最大行程和最小行程的差值更大，从而提高了压缩比，以柴油为燃料时压缩比可达22.3。
附图说明
图1为本发明转子发动机外观的立体视图。
图2为定子的俯视图。
图3为定子和转子配合的立体示意图。
图4为转子的立体视图。
图中，
1为下端盖，101为主轴安装孔，102为加强筋，2为定子，3为壳体，4为主轴，5为进气口，6为冷却液道，7为燃烧室，8为转子，9为三瓣形空腔，10为转子的轴承，11为转子侧壁上的开孔，12为排气口，13为内偏盖，14为外偏盖，15为注入润滑油的进口。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例中，如无特殊说明，所采用的技术手段均为本领域已有的技术手段。
实施例1
参见图1，一种转子发动机，包括壳体3和转子8，转子8位于壳体内，壳体由多部分组装而成，包括由下至上顺序连接的上端盖、外偏盖14、定子2、内偏盖13和下端盖1，定子内部具有三段弧形侧壁围成的三瓣形空腔9(参见图2，3个燃烧室7互不联通)，
参见图3和图4，转子为“8”字形，位于定子内部的三瓣形空腔9中,“8”字的头部的弧与构成三瓣形空腔的圆弧相适配；在三瓣形空腔的弧形内壁上开有3个对称分布的燃烧室7。
图3示出转子的头部位于三瓣形空腔中的一个空腔时的状态，转子8头部具有弧形侧壁，当“8”字形转子的头部位于三瓣形空腔中的一个空腔时，转子8的弧形侧壁和该空腔的弧形内壁间距为1～3mm。图中以d表示该间距。
燃烧室7在弧形内壁上燃烧室的开口的形状为圆形或椭圆形，开口尺寸为10～50mm。燃烧室7的形状为锥形，沿定子的径向方向朝外，燃烧室7深度为20～40mm。
本实施例的转子发动机在壳体内设置一个转子8，转子上面和下面分别设置有内偏盖13和外偏盖14，内偏盖和外偏盖内均设置有润滑油路，本实施例中，润滑油路是沿内偏盖(或外偏盖)的径向设置，注入润滑油的进口15在偏盖外壁上，润滑油路沿偏盖的径向设置。
在下端盖1上设置有进气口5和冷却液道6；排气口12设在壳体的侧壁上，排气口12位于外偏盖14的下方，进气口5与冷却液道6的轴线的夹角为90度。进气口5与冷却液道6均为矩形。
本实施例中，下端盖1上设置有主轴安装孔101和多条加强筋102，多条加强筋102围绕主轴安装孔101而设，加强筋102为三角形，加强筋102高(即连接主轴安装孔101处的高度)为30mm。
在转子8的侧壁上设置有两组孔组，每组孔组包括2个开孔11，每组孔组的孔面积为10～30cm2。这两组转子侧壁上的开孔11相对于“8”字形的长轴对称布置。两组孔组分别用于进气和排气，作用可以互换：转子方向改变，则进气孔(一组2个)转换为出气孔，出气孔转换为进气孔。
本实施例的部分部件参数为：下端盖1为铝合金材质，直径512mm(不加四个耳朵，加上耳朵是600mm)。
转子的长宽是349.3mm和259.2,厚度是125mm，本转子发动机重量约200公斤。固定转子的齿轮轴的长度为282.75mm，转子的压盖(内偏盖和外偏盖，厚度一样)的厚度为40mm。本实施例中，主轴安装孔101的内径为45mm。主轴安装孔101的内径为35mm，和主轴4有0.01mm的公差。转子的轴承10的外径为130mm。
燃烧室7在弧形内壁上椭圆形，参见图3，该燃烧室的形状为锥型。燃烧室开口所占的弧度约30度，其所在弧形内壁的弧度为120度。燃烧室开口尺寸为短轴58mm(开口的短轴约为定子的高度的50～60％)、长轴88mm，深度40mm。转子侧壁上的开孔11每组的孔面积为21.86cm2(每组的两个开孔一样大小)，转子的弧形侧壁和定子三瓣形空腔的弧形内壁的间距d为3mm。
实施例2
本实施例为基于实施例1结构调控转子发动机运行参数的方法以及实施例1转子发动机的运行方法：
组装完成转子发动机后，从润滑油孔注入润滑油，至加满。润滑油在转子发动机内自循环，以润滑转子。本运行实施例中，燃料为柴油，冷却剂为机油。本转子发动机采用压燃点火，压缩比达到17以上，温度即可达600-700℃，运行时，转子转动使气和油以漩涡状充分混合，使燃料充分燃烧。
以柴油为燃料，本转子发动机的排量为2.5，转速3000-5000。发动机压缩比为22.3。
实施例3
一种转子发动机，包括壳体和转子8，转子8位于壳体内，
壳体由多部分组装而成，包括顺序连接的上端盖、外偏盖14、定子2、内偏盖13和下端盖1，定子内部具有三段弧形侧壁围成的三瓣形空腔9，
转子为“8”字形，位于定子内部的三瓣形空腔中,“8”字的头部的弧与构成三瓣形空腔的圆弧相适配；在三瓣形空腔的弧形内壁上开有3个对称分布的燃烧室。
本实施例的部件参数为主轴安装孔101的内径为35mm，和主轴4有0.01mm的公差。燃烧室的开口为圆形，开口直径为60mm，深度为35mm。燃烧室开口的弧度约30度，其所在弧形内壁的弧度为120度。
转子侧壁上的开孔11每组的孔面积为18cm2，转子的弧形侧壁和定子三瓣形空腔的弧形内壁的间距d为2.5mm。下端盖1上加强筋最高(即连接主轴安装孔处的高度)为26mm。本转子发动机重量约180公斤。
本实施例转子发动机其他结构同实施例1。
实施例4
本实施例为基于实施例3结构调控转子发动机运行参数的方法，以及实施例3转子发动机的运行方法：
组装完成转子发动机后，从润滑油孔注入润滑油，至加满。润滑油在转子发动机内自循环，以润滑转子。
本运行实施例中，转子发动机的燃料为柴油，压缩比22.3，发动机的排量为1.33，转速5000-7000。
实施例5
本实施例提供一种转子发动机，包括壳体和转子8，转子8位于壳体内，壳体由多部分组装而成，包括顺序连接的上端盖、外偏盖14、定子2、内偏盖13和下端盖1，定子内部具有三段弧形侧壁围成的三瓣形空腔9，
转子为“8”字形，位于定子内部的三瓣形空腔中,“8”字的头部的弧与构成三瓣形空腔的圆弧相适配；
三瓣形空腔具有弧形内壁，在三瓣形空腔的弧形内壁上开有3个对称分布的燃烧室。燃烧室7在弧形内壁上的开口为椭圆形，燃烧室的形状为锥型。燃烧室开口的弧度约32度，其所在弧形内壁的弧度为120度。燃烧室深度30mm。
本实施例的部件参数为主轴安装孔101的内径为30mm，和主轴4有0.01mm的公差。转子侧壁上的开孔11每组的孔面积为12cm2，转子的弧形侧壁和定子三瓣形空腔的弧形内壁的间距d为1.5mm。
本实施例转子发动机其他结构同实施例1。
实施例6
本实施例为基于实施例5结构调控转子发动机运行参数的方法以及实施例5转子发动机的运行方法：
组装完成转子发动机后，从润滑油孔注入润滑油，至加满。润滑油在转子发动机内自循环，以润滑转子。本运行实施例中，燃料为柴油；
转子发动机的燃料为柴油，压缩比22.3。发动机的排量为0.7，转速7000-11000。
虽然，以上通过实施例对本发明进行了说明，但本领域技术人员应了解，在不偏离本发明精神和实质的前提下，对本发明所做的改进和变型，均应属于本发明的保护范围内。
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