新型转子发动机探索

修改，所设计的概念发动机结构简单，能较好地解决旋转过程中科里奥利力、活塞曲线运动中的反旋向
阻力、离心力的影响。 避免了汪克尔转子发动机的主要缺陷，而且它的泵气阻力明显比现有往复活塞发
动机小。
经过广州市哲力专利事务所对本项目进行 为期 2 个月的检索， 目前还未发现与本研究相 同的发动机设计。
散热器
置于端盖上 （汽油机用） （副腔室进气孔） 火花塞
中图分类号：TK45
文献标志码：A
现有车用发动机几乎都采用往复活塞结构，这是一种古老的结构，人们一直在探索理想结构的发 动机，即旋转式发动机（转子发动机）。 目前转子发动机是一个发动机领域的崭新理念，虽然具备诸多优 点，然而，由于其自身的缺陷和技术、后期维护的障碍，使得其依然是汽车制造领域里的尖端技术,其技 术价值远高于其使用价值，转子发动机无法像当今活塞往复式发动机那样在民用车上普及［1］。现在仅有 德国人汪克尔设计的三角转子发动机被日本马自达公司用于个别车型上。
压缩行程 次级密封件
mm，待样机试验确定）所受气压力（也可以对副 腔室做再设计，取代活塞气压肩方案）。 活塞头
转子转轴 排气 - 扫气行程
摇转入副腔室的动力来源于转子凸面对活塞的 挤压。 下端活塞也可以不设连通槽，以便让下端 副腔室气压及时将活塞推出。 涡流燃烧室中间 分隔变为两个燃烧室， 一个对应燃烧 - 膨胀冲 程；另一个对应吸气 - 压缩冲程，它们轮番交替 进行。 燃烧室的压缩空气进口、燃气喷出口均设
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涡流燃烧室 火花塞 正时气门
副腔室进气孔
火花塞 正时气门
涡流燃烧室
连通槽
点火 - 做功行程
吸气 - 压缩行程
径向密封线 吸气 - 压缩行程
连通槽
转子转轴
排气 - 扫气行程
排气
副腔室进气孔
排气
进气 排气 - 扫气行程
进气
c 本机构工作过程 3
2.2 本机构与现有发动机的比较 2.2.1 本机构与往复式活塞发动机比较
连通槽
涡流燃烧室 径向密封线
吸气 - 压缩行程 点火 - 做功行程
次级密封件
转子转轴 排气 - 扫气行程
T 型密封条
连通槽
摇摆活塞
副腔室进气孔
（置于端盖上）
进气
排气
a 本机构工作过程 1
转子转轴 径向密封线
排气 - 扫气行程
副腔室进气孔 进气 b 本机构工作过程 2
排气
第1期
袁 政：新型转子发动机探索
本研究在遵守这 5 条原则的条件下进行。
收稿日期：2014-07-12 作者简介：袁 政（1960-），男，四川南充人，中山大学副教授，博士。
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佛山科学技术学院学报（自然科学版）
第 33 卷
2.1 新型转子发动机结构及工作原理示意
经过多年探索， 笔者于 2013 年 12 月至 2014 年 3 月提出了关于转子发动机的若干专利及实用新
图 2 机构工作过程
d 本机构工作过程 4
（1）本机构体积缩小、重量大为减轻、结构简单（转子本身亦是飞轮）、无庞杂的气门机构，运转可靠 性提高，制造成本大为降低，维修简便。
（2）传统往复活塞式发动机，在进气 - 压缩阶段受到较大的压气阻力，压缩比越大，压缩阶段消耗 的负功越大。 而本机构在进气 - 压缩阶段，随着压缩过程的进行，压强越来越大，且转子的压气截面积
T 型密封条
连通槽 摇摆活塞
副腔室进气孔
（置于端盖上）
进气
来自百度文库
排气
图 1 摇摆活塞式转子发动机概念
有正时旋转气门。
图 1 与 2 显示了本机构工作过程的几个主要阶段。
置于端盖上 （汽油机用） （副腔室进气孔） 火花塞
散热器 摇摆活塞
正时气门
A
涡流燃烧室
B
连通槽
T 型密封条
点火 - 做功行程
压缩行程
副腔室进气孔 火花塞 正时气门
型 申 请 ， 申 请 受 理 号 分 别 为 201320882112.5、201310744138.8、201420132710.5、201420132711.X、
201420132722.8、201410108957.8、201420132062.3。
在本研究发动机概念的设计中，发动机的主要部件包括摇摆活塞、转子、缸体。 经过多次参数设计、
新型转子发动机探索
袁政
（中山大学 政治与公共事务管理学院，广东 广州 510275）
摘要：往复活塞式发动机结构存在明显的缺陷，旋转式（转子式）发动机是研究的方向，提出了转子式发动机结构
设计的基本原则，在此基础上提出了新型摇摆活塞式发动机的结构设计，并给出了与之配套的技术细节。
关键词：转子；发动机；旋转气门
2 新型转子发动机探索结果
在总结已有研究经验、教训的基础上，得出转子发动机结构设计需遵循如下 5 条原则：1）机械结构 尽量简单。 2）结实、耐高温高压。 3）满足压缩比（燃烧室容积与进气室容积的比例）的需要。 4）在同等排 量、同等转速条件下，功率及扭矩不低于现有的发动机，且油耗不高于现有的发动机。 5）低排放。
由此可见，转子发动机面临着一些困境，本文对此进行研究。
1 转子发动机存在的问题
目前转子发动机的设计，多数存在如下缺陷。 （1）压缩比达不到要求，密封环境不好，做功过程部分正负能量相互抵消,如汪氏三角转子发动机就 存在这样的问题。 （2）压缩比达不到要求，难以承受发动机的高爆压力,如日本人提出的叶片式转子发动机［2］就存在 类似的问题。 （3）未能处理好高速转动部件的科里奥利力、活塞曲线运动中的反旋向阻力、离心力问题，且结构 复杂，如德国人提出的奎西发动机［3］就存在这样的问题。 本文在目前研究状况的基础上，对转子发动机进行新的探索。
正时气门
本研究提出的转子发动机属于摇摆活塞式 转子发动机，其结构概念如图 1 所示。
图 1 中，副腔室的连通槽设有单向阀，压缩
摇摆活塞 连通槽
A 涡流燃烧室
B 点火 - 做功行程 T 型密封条
空气只能单方向由主腔室进入副腔室。 活塞头 从副腔室摇出的动力来源于初始阶段副腔室气 压力 + 后续阶段活塞气压肩 （其宽度暂定 0.5
第 33 卷 第 1 期 2015 年 1 月
佛山科学技术学院学报（自然科学版） Journal of Foshan University（Natural Sciences Edition）
文章编号：1008-0171（2015）01-0023-06
V o l. 33 N o. 1 Jan. 2015