三冲程园盘式转子发动机.pdf

摘要
申请专利号：	CN201310543080.0	申请日：	2013.11.06
公开号：	CN103967598A	公开日：	2014.08.06
当前法律状态：	撤回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):F02B 53/00申请公布日:20140806\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):F02B 53/00申请日:20131106\|\|\|公开
IPC分类号：	F02B53/00; F02B53/02; F02B53/04; F02B55/02; F02B55/04; F02B55/08; F02B55/10; F02B55/14	主分类号：	F02B53/00
申请人：	王建民
发明人：	王建民
地址：	401121 重庆市北部新区民心佳园23栋8-8
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内容摘要

三冲程园盘式转子发动机是一种全新理念的点燃式内燃机，其工作原理是：由①进气行程；②膨胀作功行程；③排气行程组成一个工作循环，转子外园周上工作室作功的转矩是通过与之直联的主轴直接输出动力，这种新型动力源结构极紧凑、简洁，革除了传统机的连杆、活塞、曲轴、气伐驱动机构，质量和体积不足传统机50％，该机采用缸内压力直喷、稀燃技术，可实现压缩比随工况变化而变化，能大幅提高压缩比，可高效使用多种燃料或单燃料，能有效提高发动机有效效率、升功率、降低比油耗，基本消除振动、噪声、降低污染排放，该发动机制造简单，工作可靠、耐用、成本低、易于系列化生产、广泛适于汽车、船舶、飞机、铁路机车，工程机械等领域，实属新一代动力源。

权利要求书

权利要求书
1.  三冲程园盘式转子发动机属点燃式内燃机，主要部件包括：缸体1、园盘式转子2、前端盖3、后端盖4、主轴5、中隔板6、残余废气清除装置7、还有常规发动机的部分进排气系统(含增压器、中冷器)、燃料供给系统和微机电子控制系统(含点火子系统)，动力输出机构的特征是：转子2的转矩是通过转子2与主轴5的直连而由主轴5直接输出功率，转子2与主轴5连接为一体，位于由缸体1、前端盖3、后端盖4(多缸机则每两缸之间还加一个中隔板6)组成的空腔中，缸体1则固定在机座上。

2.  三冲程园盘式转子发动机的工作原理即是：①进气行程(向缸内压力直喷燃料、空气)；②膨胀作功行程；③排气行程，这三个行程组成一个工作循环，园盘式转子2转动一周，外园周上的工作室2-1就作一次功(相当于传统机曲轴转二周作一次功)，理论上每片转子上有N个工作室，转动一周就作N次功，如有X片转子则作N·X次功。

3.  根据权利要求1：三冲程转子发动机产生动力的部分，是由缸体1和转子2组成，在园盘转子外园周弧面上加工的一个(或数个)特型凹坑与缸体的内园弧面组成一个(或数个)密闭的、滑动的工作室，工作室容腔内的容积为定值，发动机各缸工作室容积的总和就是发动机的排量。

4.  根据权利要求3：转子工作室的容积为定值，其压缩比的概念相当于由压力直喷缸内的燃气结束时形成的压力或缸内工质质量增加的倍数决定，例：常规汽油发动机进气行程终了时缸内工质压力一般为Pa=0.08MPa-0.095MPa，平均约0.0875MPa(也可实测压力)，如三冲程转子机进气行程终了，缸内工质压力达到0.875Mpa，即压缩比在数值上可表述为ε=0.875Mpa：00875Mpa=10，实际上工质被压缩的倍数理论上同于工质受压，压力增大的倍数，对于无压缩行程的三冲程园盘式转子发动机来说，进气和压缩是二合一的，当进气终了的同时，即相当于传统机压缩终了，这时工作室压力等于0.085Mpa几倍则压缩比就相当于几，实际上，在同一状态下，同种工质，同一容积，可直观近似的表述为压缩比(值)=压力比(值)=工质质量增加倍数(值)。

5.  三冲程转子发动机采用电控单元ECU控制系统，根据工况变化，即时向燃料喷射器发出指令，在最佳的时间，按最佳喷油量完成向缸内直喷，根据权利要求2、本发明无压缩行程，而是采用了缸内直喷技术，从而实现了工质带压直喷进气，完成了非压缩行程的混合气压缩实质，且燃料在燃烧室内滞留的时间极短，极不易产生爆燃，故可增大缸内燃料压力(或质量数)，可将压缩比(或压力比)大幅提高(如10-15或以上)，在火花塞口使用2个高能火花塞工作，更能有效地实现稀薄燃烧技术，可真正有效地提高汽车的动力性、经济性、可靠地提高发动机热效率，提高使用寿命、减少尾气排放。

6.  根据权利要求1：三冲程转子发动机革除了曲轴、连杆、传统活塞、复杂的配气机构等，发动机质量和体积大幅减小(不足传统机一半)，节省了原来的众多高速运动零部件占用的大量发动机功率自耗，实实在在地提高了热效率。

7.  三冲程转子发动机，没有往复质量引起的往复惯性力矩，转子无侧向力产生，发动机能得到完全的运动平衡，因此完全适合朝高转速，大功率、高效率方向发展。

8.  三冲程转子发动机，能实现高压缩比，稀燃技术且极不易爆燃，可真正地适用于各种点燃式燃料，既适宜两用燃料，也适宜单一燃料，特别适合天然气、页岩气、煤层气、液化气，不仅压缩比可提高，且缸内充气效率也能大幅提高，天然气、页岩气的物化特性能得到充分发挥。通过缸内喷气技术，可恢复天然气发动机功率，CNG尾气中有害物质比传统机使用汽油降低许多，因此，发动机动力强、能耗低、工作平稳，冷起动性好，高转速，无振动，噪声微小，制造成本低，使用寿命长，发展这种专用型单一燃料发动机，非常符合我国国情。

9.  为消除残余废气对工作室燃烧反应的阻碍作用，本发明装设了一个废气扫除装置7，每当工作室转过排气行程D至进气行程①开始前，这微过程段，可经该装置快速吸引并清除，为了满足严格的排放法规，还需对燃烧的废气采用三元催化转换器，进行废气后处理。

10.  三冲程转子发动机的转子2与缸体1之间进行的保持设计间隙的无接触性园周运动，且无轴向力产生，工作室周围置二个专用异形活塞环(密闭气体之用)与主轴承等一样采用机油压力润滑，转子 2则做成有加强筋的空腔体并用泵送机油，经主轴油道入空腔作循环冷却，至于缸体1，前端盖3，后端盖4，中隔板6的内腔都应保证具有足够的强度和刚度，以减少工作时的变形，提高发动机的密封性能，作成布有加强筋的中空结构，用泵泵水入内腔进行循环冷却。

11.  三冲程园盘转子发动机的转子外园周上的工作室形状，造形不仅应使燃料雾化效果好，还应使燃烧膨胀的高温燃气全部沿着转子园周的切线方向，喷射到缸体内园面(有较短一段刻纹)使强大的反作用力让转子的转矩获得最大化，让与转子2直连一体的主轴5也同时获得功率输出的最大化。

说明书

说明书三冲程园盘式转子发动机
技术领域：本发明涉及一种内燃动力机械，具体涉及一种三冲程园盘式转子发动机。
背景技术：当今世界的内燃机，绝大部分属于往复式发动机及少量转子发动机。这都是遵循着一百多年前的四冲程理论指导下生产制造的动力机械。这种传统发动机体积大、质量大、机构复杂、制造难度大、造价高、维修量大，点火式发动机压缩比低、工质燃烧利用不充分，效率低，很难做到一机高效能地适应多种燃料的充分使用，同时噪声大、震动大、排放大、热效率低；三角转子类发动机其活塞、缸筒型体复杂、加工较难，转子密封问题不易解决，油耗高、工作寿命短、热效率不高。传统发动机对人类社会、生活确实起到过十分重要的作用，但在能源紧张、污染严重(特别是城市)，人类自然环境越来越恶化，严峻的现实摆在世人面前，传统内燃机问世已经100多年了，但它的机械构造至今没有根本的变革。只有进、排气系统成为众多厂家研发的重点。因此，必须用新技术对传统发动机进行根本性改造。时间不等人，让更节能减排、性能更好、更环保的新型内燃机早日面世，这就是当今紧迫的时代要求。
三冲程园盘式转子发动机从内燃机的核心：工作原理、机械结构进行改革，从而实现比重量小、升功率高，使用寿命长，利于环保、易于维护，能高效适应各种点燃式燃料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种结构简单、紧凑、工作可靠、热效率高、排放低的、适应气油、天然气、石油夜化气、页岩气、煤层气等多种燃料的点燃式三冲程园盘式转子发动机。
本发明提供一种三冲程园盘式转子发动机，它包括缸体1、园盘式转子(外园周上有工作室小坑)2、前端盖3、后端盖4、主轴5、中隔板6、残余废气排除装置7、以及常规发动机的进排气系统(仅部分)、燃料供给系统、电子控制系统(含点火子系统)，转子动力输出机构特征在于：转子作园周运动产生的转矩是通过主轴5与转子2直连为一体(见图3)、由主轴输出功率，其联合体位于由缸体1、前端盖3、后端盖4、(如系多缸机则每两缸之间还应加装中隔板6)所组成的容腔中(见图1)，缸体1则固定在机座上(见图2)。
本发明提供一种三冲程园盘式转子发动机，其工作原理的特征是：由三个行程组成一个工作循环，即：进气行程①、作功行程②、排气行程③、见图2。
所述缸体1(见图2缸体1)、其外园周上布有二个进气口、一个火花塞口、二个废气排口。
所述缸体1、转子2、前端盖3、后端盖4、中隔板6、均属为了增加强度、刚度利于冷却而分布有加强筋的空腔体。其中转子活塞内腔用油泵经主轴油道供给机油作冷却之用、同时还供主轴承5-1和转子外园周密封环作强制润滑。缸体1、前端盖3、后端盖4、中隔板6、等采用循环冷却水方式冷却。
所述转子2的外园周上有一个或N个特型小坑与缸体1内园周面组成一个或多个密闭的滑动的工作室见图1、转子2与缸体1内园面无接触，始终保持设定的间隙、消除了活塞与缸体摩擦产生的热量并降低了发动机的功率自耗。
所述三冲程转子发动机旋转动力输出机构、其特征在于：旋转动力输出机构由转子活塞2与主轴5直连组成，见图3，主轴5与转子2组成一体于缸体1、前端盖3、后端盖4的组合体内、见图1、主轴5套装在主轴承5-1里，摩擦面施行压力润滑。
所述三冲程转子发动机工作原理的特征在于：由进气行程①、作功行程②、排气行程③、组成一个工作循环，转子2每转一周完成一个工作循环、工作室作一次功。其作功的详情见图2、即：当转子2外园周上工作室到达A处时即进入行程①-1、这时增压后的空气受ECU指令直接喷入工作室，随着转动、工作室到达行程①-2的B处，这时根据ECU指令燃料喷射器向工作室并按要求的压力直喷燃料，从而完成行程①的两次缸内压力直喷，至此，进气直喷程序完成。尔后，工作室转至C处即进入行程②、根据ECU指令高能火花塞通电跳火使混合气燃烧、膨胀作功，其动能由与转子连接一体的主轴5直接输出。随着转子旋转接近缸体D处(行程③-1)时，就开始快速排除废气、通过D处时废气已基本排除。为消除少量残余废气会在下一循环对工作室燃烧反应的阻碍作用，故工作室运转至缸体E处(即行程③)-2时废气扫除装置7就自动把残余废气排除掉，这对提高天燃气发动机性能至关重要。这样，转子工作室自缸体A处起经过B处、C处、D处、E处就完成了一个工作循环，即：行程①直喷进气行程②、膨胀作功行程③排气行程（详见图2)。
与传统内燃机四冲程理论廻然不同的是：三冲程转子发动机从理论上减少一个压缩行程，它巧秒地利用电控单元ECU实施的缸内直喷技术，也就是现代汽车普遍采用的缸内直喷技术从而实现工质带压直喷进气，完成了非压缩行程的压缩实质。。
三冲程发动机从理论上将进气和压缩合并为一，直接将工质喷入工作室由此而产生了许多实质性技术进步：
1、缸体直喷的燃料、空气直接进入工作室，其质量和密度远优于传统机由进气歧管进入缸内的方式、工质避开了温度较高的进气管线免除了热膨胀和阻力，因而充气效率大幅提高，热效率得以提升，例如通过缸内喷气对恢复天然气发动机功率也是非常有效的。
2、本机根据工况，通过ECU可适时动态调节喷入工作室的工质压力、质量、可动态调整压缩比(或压力比)、通过调节喷入工作室的工质压力、质量可得到工况所需的压缩比(如10-15或更高)真正实现柔和可调、从而可实现稀薄燃烧技术。
3、工质高压快速直喷缸内，可吸收缸内热量，降低最高燃烧温度，减少非正常燃烧的几率，且其时间短暂，因而缸内极不易暴燃，所以辛烷值低且不含铅的低牌号汽油也可以安全、高效使用，增加了对油品品种的选择。
4、暴燃使传统汽油发动机机械磨损比正常燃烧时大27倍、造成零部件损坏、发动机寿命缩短、暴燃是传统点火式发动机性能进一步提高的主要障碍。本发明技术使暴燃变得极不易发生，解决了这一难题。
5、对于使用CNG而言、三冲程发动机采用缸内高压喷射技术可达到较高的燃料供给量及延续较短的供气喷射时刻，完全实现了燃料供给的质调节。因此，CNG可不必像通常那样由20Mpa大减压到2-3kpa才能进缸使用，实际上可将CNG控制在12-16Mpa的高压、就可实现缸内高压气体喷射，获得高的热效率并有效降低燃料消耗，还可节约不少CNG的加工能耗。
6、为减少NOX的排放，现代汽车利用废气循环技术来降低缸内最高燃烧温度以达到减少NOX的排放。本发明技术革除了压缩行程、缸内混合气没被压缩，自然缸内最高燃烧温度低于传统发动机，NOX的生成量就会随着降低、可见去除压缩行程不仅减少了发动机的功率自耗，对降低NOX排放也有着极积意义。
7、提高缸内燃烧压力，缩短了燃烧持续期，燃烧效率进一步提高。资料显示、点燃式发动机、当压缩比从6提高到8时，理论循环热效率可提高10％左右。而压缩比(或压力比)可随工况变化而变化(可达10-15)的三冲程转子发动机靠着较高的压缩比(压力比)进行稀薄燃烧热效率会更佳。
8、内燃发动机作为动力机械、其机构越简单越可靠，生命力也越强。把转子和输出轴直接相连所组成的机构必然是最简洁的，三冲程转子发动机正是这种最简单的发动机(见图3)。它用旋转运动的转子来替代传统机往复运动的活塞、连杆，从机构学来说无疑是极为合理的，它革除了曲轴、连杆、活塞、气伐驱动机构及配套的众多管线。它除转子和主轴外没有什么高速运动零部件，轴承数目极少，因此在工作中省去了传统机大量占用的功率自耗实实在在提高了发动机的热效率。它没有往复运动质量、处于任何缸数的发动机都可以得到完全平衡，在高负荷运动中更可靠、更耐久。因此，三冲程转子发动机的质量和体积者会大幅下降，其质量、体积均不足传统机50％。其制造工艺通用化，制造成本仅为传统机30-50％、适合市场化生产。
9、三冲程转子发动机每片活塞转一周就作一次功(如每片活塞有N个工作室，则作N次功)，而传统往复机曲轴转二周仅做一次功，显然、三冲程转子发动机的有效转速和功率，比传统机高许多。例如四冲程某型乘用车的四缸发动机，当每分钟5700转时，功率达92kw但在工作室容积和压缩比等条件相当时，三冲程转子机一片转子的一个工作室仅每分钟3850转时，就可达92KW。如一片活塞上有两个工作室时、只要每分钟达到1925转时就可获得92KW功率，如有两片或多片转子作功时，那就能获得更高的有效转速，更大的有效功率。可见，三冲程转子发动机特别适合向大功率、高转速、高效率、低噪音、低排放的内燃机方向发展。
10、三冲程转子发动机、能实现高压缩比、稀薄燃烧技术且极不爆燃，可真正地适用于各种点燃式燃料，既适宜两用燃料也适宜单一燃料，特别适合天然气，液化气、页岩气、煤层气作单一燃料专用。本新型机不仅压缩比可提高，且缸内充气效率能大幅高。绿色能源天然气、页岩气、煤层气的物化特性亦能得到充分发挥，燃烧完全、效果理想。原本天然气发动机的输出功率达不到气油发动机的输出功率，但对于压缩比增高的天然气专用方式，热效率却比汽油机提高约9％，天然气尾气中有害物质与汽油机相比CO排放下降20％以上NOX排放下降40-50％，NO2降低25％左右。
11、三冲程转子发动机工作时，转子园周上的工作室在作功的同时燃烧膨胀的高温燃气是沿着园周的切线方向喷射到缸体内园面，强大的反作用力使转子的转矩获得最大化、与转子直连一体的主轴也能同时获得功率输出的最大化。
本发明所具有的技术效果是：本发明园盘式转子与主轴直连一体，组成功率传输机构、极大地简化了传统发动机动力输出机构，它革除了曲轴、连杆、活塞、气阀驱动机构及配套的管线省去了它们在运行中占用的大量发动机功率自耗和占用的宝贵空间、有效地提高了发动机热效率。因此，三冲程转子发动机质量和体积轻松地减少到不足传统机50％，制造成本仅为传统机30-50％。
本发明转子工作时进行的是圆周运动，它没有往复运动质量，就是任何缸数时，发动机都可以得到完全平衡。园盘转子与缸体间不接触，始终保持设计的间隙并施行机油压力润滑，消除了摩擦和发热并且由于去除了众多传统机高速运动零部件，如连杆、活塞、配气机构等，也就消除了噪声的主要震动源。这样的结构即使在高负荷运转中仍然更可靠、更耐久，因此新型发动机的振动和噪声很微小更环保，发动机的工作寿命长。由于新型结构的重大改进和创新，它没有往复机那样一套复杂的配气机构，不需要调整气门间隙及研磨气门，缸体和端盖之间不加气缸垫、也不会像往复机那样，时有冲坏气缸垫的情况，由于没有了往复运动，没有了活塞连杆，就没有了气缸套常被“拉缸”的现象，因此，维修工作量会大大减少，变得简单容易。
本发明采用缸内高压喷射燃气技术(国内已成功技术)，可以达到较高燃料供给量及延续较短的供气喷射时段，完全实现了燃料供给的质调节。因此CNG可以不必由20Mpa大减压到2KPa-3Kpa才能进缸使用，而经过技术处理，可保持在12-16Mpa间直接喷入燃烧室工作，由此就可节约不少宝贵的CNG的制造能量。
本发明系点燃式三冲程园盘式转子发动机，它革除了四冲程内燃机的压缩行程，采用现代汽车通用的电控单元(ECU)进而实现缸内压力直喷燃料、空气的二合一进气行程。由于无压缩行程，而进行的缸内压力直喷、基本上消除了爆燃现象的发生、由于本型机压缩比(或压力比)的提高、能可靠地实现稀燃技术、大大地降低了汽油机的燃料消耗、其充气系数的提高和压缩的比的提高使燃油经济性提高25％左右，并大大改善了汽油机的尾气排放水平、燃料的经济性和动力输出都会有较大提高。
本发明三冲程转子发动机、采用ECU控制工质向缸内压力直喷、并根据工况电控单元ECU可适时地调节喷入工作室的工质压力、质量，并通过调节工质的质量、压力、动态地调整压缩比(或压力比)真正实现压缩比(或压力比)柔和可调并可达到较高的压缩比(如10-15或以上)，从而提高了缸内最高燃烧压力、缩短燃烧的持续期，燃烧效率将进一步提高(例如压缩比从6提高到8，火花点火花发动机理论循环的热效率提高10％左右)。
本发明能提高压缩比(或压力比)可实现稀薄燃烧技术使混合气燃烧彻底、燃料转化为动能的效率提高、直接地推动了发动机动力性能的提高，由于稀薄燃烧使燃油发挥出最大效率、使工作时燃烧更完全、不仅大大降低了燃油消耗率、而且大大地改善了发动机尾气排放水平。据资料称：由实验验证悉、燃料喷射式分层燃烧发动机使用燃料的经济性比普通汽油机高13％以上、考虑冶炼、总的节能率达23％。本发明效果会更好。三冲程转子发动机优异的结构和科学的工作原理使发动机具有广普的燃料适应性，不仅液态的汽油等适用、许多燃气亦可使用，特别是天然气、页岩气、液化气、煤层气等气体燃料均可成为好能源。以往它们多是与汽油发动机共用双燃料发动机但由于压缩比低，天然气等优良的物化特性没有得到发挥、甚至功率还有下降。本发明，通过缸内喷气技术可大幅度提高充气系数、可恢复天然气发动机功率，本发明技术能提高压缩比，这也是恢复燃气汽车发动机的动力性、提高热效率最有效的一种手段。对于压缩比增高的天然气专用方式、热效率却比汽油机提高9％。天然气尾气中有害物质与汽油机相比CO排放下降20％以上、NOX排放下降40-50％、CO2降低25％左右。
本发明三冲程转子发动机的特殊结构和工作原理，决定了它的有效高转速、大功率及高效输出特性。例如：某乘用车、系四冲程直列4缸机、排量1.781L，当其每分钟转速达到5700转时，功率即达到92KW，但是，如在工作室容积和压缩比(或压力比)等与其相当时，三冲程转子机仅一片转子上的一个工作室且只要每分钟达到2850转时，功率就可达到92KW。如一片转子上有两个工作室时，理论上仅要每分钟达到1425转时就能获得92KW的功率，当有多片转子多个工作室时那就能轻松获得更有效的高转速、更大的功率，其瞬时加速性很好、可适宜赛车或特殊用途，加之本发明发动机有较高的压缩比(或压力比)和简洁、可靠、小巧、宁静的动力机构、合理的工作原理，综上所述就可获得高的升功率、较低的比油耗、比重量，可获得高的有效效率、耐用的寿命、产生低排、微振、低噪的环保效果。
三冲程园盘转子发动机将以优良的性能、低廉的造价、较低的运行成本、制造工艺的通用性、燃料的广普适用性、可靠的环保性而成为集四冲程发动机、转子发动机优点于一体的新一代动力源，广泛地应用于汽车、船舶、飞机、铁路机车、工程机械等等领域。
下面结合附图和实施例进行详细说明
如图1所示，三冲程转子发动机主件装配正立面剖视图，如图所示，包括：缸体1、转子2、前端盖3、后端盖4、主轴5，且主轴5穿过缸体1、转子2、前端盖3、后端盖4、居于正中心，主轴5与转子2由键5-2在键槽处连接，工作时主轴随转子同步转动。前端盖3与后端盖4，缸体1均用螺栓贯通各自园周上的螺栓孔连结、固定，这些螺栓孔与缸体、端盖中的水腔不通，以免螺栓浸水生锈。图1所示各部件相对位置及安装精度，由各自园周上精加工的两个定位肖孔确定(见图2)。缸体和端盖之间还应保证应有的密封性，因此，缸体1端面的加工精度和光洁度要求较高，同时对于接合面的压紧力也有一定要求，为了可靠地解决封水、封气问题，可在缸体内、外壁的端面上加工有封闭的环槽，在槽内嵌入“O”形耐热橡胶圈。工作时缸体1内壁和转子工作室2-1周围处于高温区域，冷却作用很重要，除有冷却水、机油循环冷却外，缸体内壁C→E段(见图2)应减薄，转子工作室2-1周围也应适当减薄(必须保证强度和刚度)薄壁利于传热，可以降低最高工作温度和温差，避免局部过热和变形。
图1所示：功率输出主轴5与转子2直连一体是发动机高速运动的核心体，为确保高速、平稳、耐久运行、须在前端盖3及后端盖4的中心孔位置，安装按设计选配的主轴承 5-1各1个，将主轴5贯通主轴承并定位。各主轴承采用机油压力润滑。
图3所示为三冲程转子发动机功率输出机构，转子2与主轴5组合示意图，图3B为正面剖视图，图3a为侧立面剖视图，转子2与功率输出主轴5贯通连接，并在交结部位由键5-2在键槽定位。转子2的外园周上有一个(或N个)工作室凹坑2-1，此凹坑为缸内压力直喷燃料，空气的集合地，也是点火、燃烧，膨胀产生动力的部位，工作室的几何形状及造型应能使工质雾化极佳，燃烧理想，并使高温燃气全部沿转子外园切线方向喷出，使强力作用在缸体内壁面上的反作用力(转矩)最大化。
图3b所示：主轴5是发动机中受负荷最大的部件，而这些负荷的大小也是变化的，因此，主轴不仅要有较高的强度和刚度，还要有较好的抗疲劳强度。而在双缸机中可仍采用两支承主轴，其间跨度较大，主轴的刚度较差，所以在设计双缸机主轴颈的中间过渡段，应适当加大过渡段尺寸，以保证主轴具有足够的刚度。
图2所示为三冲程转子发动机动力产生的部分(机构)，即：缸体1，转子2与主轴5组合体的正立面剖视图，由转子2外园周上的小坑2-1与缸体1内园周弧面组成一个(或多个)滑动，封闭的工作室2-1，在工作时沿切线方向喷出高温燃气、经缸体1内园弧面反射，推动转子2旋转而获得发动机所需要的转矩动力，再经由与转子2直连的主轴5将动力输出。所述三冲程转子发动机工作原理的特征在于：由进气行程①、作功行程②、排气行程③组成一个工作循环，转子2每转一周完成一个工作循环，工作室2-1作一次功。其作功的详情见图2所示，即：当活塞2外园周上的工作室2-1到达A处时，即进入行程①-1，这时通过电控元件ECU指令，增压后的空气就直接喷入工作室2-1，随着转动，工作室到达行程①-2的B处，这时根据ECU指令，燃料喷射器向工作室2-1带压直喷燃料，从而完成行程①的两次缸内压力直喷。缸内气体直喷完全实现了燃料供给的质调节，对空气充量完全没有影响，因而进气行程分两次进气易于分层燃烧，效果更好。随后工作室2-1转至C处，即进入行程②，根据ECU指令，火花塞(1-2个)通电跳火使工作室2-1混合气燃烧、膨胀、作功，其动能由与转子2连接的主轴5直接输出。尔后，转子工作室2-1旋转接近D处(即行程③-1处)时，就开始快速排除废气，通过D处时废气已基本排除。为消除工作室2-1内少量残余废气将在下一个循环对工作室2-1燃烧反应的阻碍作用，当工作室2-1运行至缸体E处(即行程③-2处)时，本机的残余废气装置7就会自动把残余废气除掉。这样，转子工作室2-1自A处起，经过B、C、D、E处就完成了一个工作循环。即：①直喷进气行程；②作功行程；③排气行程(工作循环详见图2所示)。
图2所示：缸体1与转子2组合成滑动封闭的工作室2-1，为保证工作室密封性能，防止气体泄漏、洩压，应在工作室2-1周围安置2个异形密封环，靠着离心力，始终贴着缸体1内园弧面运动并由机油压力润滑，由于密封线很短(一个工作室密封线长度仅与传统发动机一个缸的密封线长相当)、因此，效果理想。在工作时大量高温燃气会使缸体1、活塞2温升过高，为减少工作变形影响使用，必须及时冷却，为增强部件的强度和刚度，提高散热效果，缸体1应作成布有加强筋的中空体并用水泵循环水冷却之，并按工艺要求保持冷却温度。转子工作时处于高温中，特别是作功时，工作室2-1及周围附近区域更是高温集中区，更应加强冷却、降温，除结构上做成有加强筋的空腔体，还应将冷却液(水)换成效果较好的机油，用油泵经主轴油道，泵油入转子空腔进行冷却。
为提高发动机热效率，转子工作室2-1的几何尺寸、造形，应能使高温燃气全部沿转子外园切线方向排出，以获得缸体内园弧面最大的反作用力，从而使转子的转矩实现最大化以及主轴输出功能的最大化。
图4所示，为本发明端盖(前、后)示意图
三冲程园盘式转子发动机的内腔是由缸体1和两侧的端盖组成的(指单缸机)。双缸机或多缸机侧由端盖和中隔板夹缸体组成。由于内腔温度较高，特别是转子工作室2-1点火燃烧区温度特别高，因此，不仅在材料选择和冷却系统设计方面，应尽量降低缸壁的最高温度和缩小缸壁各处间的温差，在设计中还应保证缸体和端盖具有足够的强度和刚度，以减少工作时的变形，提高发动机的密封性能。同时，端盖还是高速旋转及功率输出主轴5的主轴承5-1的支座，作用很重要，所以端盖3、4的强度和刚度显得很重要，主轴承5-1与主轴5组成的摩擦付采用来自主轴油道的机油压力润滑以保证高速运转。端盖3、4与缸体1同样设有定位肖孔，作为加工和装配的定位基准，整个发动机则固定在机座上。
附图说明：
图1为三冲程转子发动机主要部件的总装配(正面剖视图)示意图
图2为本发明，动力产生机构和动力传输机构的工作原理图(正立面剖面)示意图
图3为本发明，动力传输机构示意图，图3a为机构正侧面剖视示意图，图3b为机构正立面剖视示意图。
图4为本发明，前后端盖示意图：图4-a为前端盖立面剖面示意图，图4-b为后端盖侧立面剖面示意图，图5为前端盖A-A向剖视面示意图和后端盖B-B向剖视面示意图。

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 103967598 A (43)申请公布日 2014.08.06 C N 1 0 3 9 6 7 5 9 8 A (21)申请号 201310543080.0 (22)申请日 2013.11.06 F02B 53/00(2006.01) F02B 53/02(2006.01) F02B 53/04(2006.01) F02B 55/02(2006.01) F02B 55/04(2006.01) F02B 55/08(2006.01) F02B 55/10(2006.01) F02B 55/14(2006.01) (71)申请人王建民地址 401121 重庆市北部新区。

2、民心佳园23 栋8-8 (72)发明人王建民 (54) 发明名称三冲程园盘式转子发动机 (57) 摘要三冲程园盘式转子发动机是一种全新理念的点燃式内燃机，其工作原理是：由进气行程；膨胀作功行程；排气行程组成一个工作循环，转子外园周上工作室作功的转矩是通过与之直联的主轴直接输出动力，这种新型动力源结构极紧凑、简洁，革除了传统机的连杆、活塞、曲轴、气伐驱动机构，质量和体积不足传统机50，该机采用缸内压力直喷、稀燃技术，可实现压缩比随工况变化而变化，能大幅提高压缩比，可高效使用多种燃料或单燃料，能有效提高发动机有效效率、升功率、降低比油耗，基本消除振动、噪声、降低污染排放，。

3、该发动机制造简单，工作可靠、耐用、成本低、易于系列化生产、广泛适于汽车、船舶、飞机、铁路机车，工程机械等领域，实属新一代动力源。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页说明书7页附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书2页说明书7页附图4页 (10)申请公布号 CN 103967598 A CN 103967598 A 1/2页 2 1.三冲程园盘式转子发动机属点燃式内燃机，主要部件包括：缸体1、园盘式转子2、前端盖3、后端盖4、主轴5、中隔板6、残余废气清除装置7、还有常规发动机的部分进排气系统 (含增压器、中冷器)、燃料供给系统和微机电。

4、子控制系统(含点火子系统)，动力输出机构的特征是：转子2的转矩是通过转子2与主轴5的直连而由主轴5直接输出功率，转子2与主轴5连接为一体，位于由缸体1、前端盖3、后端盖4(多缸机则每两缸之间还加一个中隔板6)组成的空腔中，缸体1则固定在机座上。 2.三冲程园盘式转子发动机的工作原理即是：进气行程(向缸内压力直喷燃料、空气)；膨胀作功行程；排气行程，这三个行程组成一个工作循环，园盘式转子2转动一周，外园周上的工作室2-1就作一次功(相当于传统机曲轴转二周作一次功)，理论上每片转子上有N个工作室，转动一周就作N次功，如有X片转子则作NX次功。 3.根据权利要求1：三冲程转子发动机产生动。

5、力的部分，是由缸体1和转子2组成，在园盘转子外园周弧面上加工的一个(或数个)特型凹坑与缸体的内园弧面组成一个(或数个)密闭的、滑动的工作室，工作室容腔内的容积为定值，发动机各缸工作室容积的总和就是发动机的排量。 4.根据权利要求3：转子工作室的容积为定值，其压缩比的概念相当于由压力直喷缸内的燃气结束时形成的压力或缸内工质质量增加的倍数决定，例：常规汽油发动机进气行程终了时缸内工质压力一般为Pa=0.08MPa-0.095MPa，平均约0.0875MPa(也可实测压力)，如三冲程转子机进气行程终了，缸内工质压力达到0.875Mpa，即压缩比在数值上可表述为 =0.875Mpa：00。

6、875Mpa=10，实际上工质被压缩的倍数理论上同于工质受压，压力增大的倍数，对于无压缩行程的三冲程园盘式转子发动机来说，进气和压缩是二合一的，当进气终了的同时，即相当于传统机压缩终了，这时工作室压力等于0.085Mpa几倍则压缩比就相当于几，实际上，在同一状态下，同种工质，同一容积，可直观近似的表述为压缩比(值)=压力比 (值)=工质质量增加倍数(值)。 5.三冲程转子发动机采用电控单元ECU控制系统，根据工况变化，即时向燃料喷射器发出指令，在最佳的时间，按最佳喷油量完成向缸内直喷，根据权利要求2、本发明无压缩行程，而是采用了缸内直喷技术，从而实现了工质带压直喷进气，完成了非压缩行。

7、程的混合气压缩实质，且燃料在燃烧室内滞留的时间极短，极不易产生爆燃，故可增大缸内燃料压力 (或质量数)，可将压缩比(或压力比)大幅提高(如10-15或以上)，在火花塞口使用2 个高能火花塞工作，更能有效地实现稀薄燃烧技术，可真正有效地提高汽车的动力性、经济性、可靠地提高发动机热效率，提高使用寿命、减少尾气排放。 6.根据权利要求1：三冲程转子发动机革除了曲轴、连杆、传统活塞、复杂的配气机构等，发动机质量和体积大幅减小(不足传统机一半)，节省了原来的众多高速运动零部件占用的大量发动机功率自耗，实实在在地提高了热效率。 7.三冲程转子发动机，没有往复质量引起的往复惯性力矩，转子无侧向力产生。

8、，发动机能得到完全的运动平衡，因此完全适合朝高转速，大功率、高效率方向发展。 8.三冲程转子发动机，能实现高压缩比，稀燃技术且极不易爆燃，可真正地适用于各种点燃式燃料，既适宜两用燃料，也适宜单一燃料，特别适合天然气、页岩气、煤层气、液化气，不仅压缩比可提高，且缸内充气效率也能大幅提高，天然气、页岩气的物化特性能得到充分发挥。通过缸内喷气技术，可恢复天然气发动机功率，CNG尾气中有害物质比传统机使用汽权利要求书CN 103967598 A 2/2页 3 油降低许多，因此，发动机动力强、能耗低、工作平稳，冷起动性好，高转速，无振动，噪声微小，制造成本低，使用寿命长，发展这种专用。

9、型单一燃料发动机，非常符合我国国情。 9.为消除残余废气对工作室燃烧反应的阻碍作用，本发明装设了一个废气扫除装置 7，每当工作室转过排气行程D至进气行程开始前，这微过程段，可经该装置快速吸引并清除，为了满足严格的排放法规，还需对燃烧的废气采用三元催化转换器，进行废气后处理。 10.三冲程转子发动机的转子2与缸体1之间进行的保持设计间隙的无接触性园周运动，且无轴向力产生，工作室周围置二个专用异形活塞环(密闭气体之用)与主轴承等一样采用机油压力润滑，转子 2则做成有加强筋的空腔体并用泵送机油，经主轴油道入空腔作循环冷却，至于缸体1，前端盖3，后端盖4，中隔板6的内腔都应保证具有足够的强度。

10、和刚度，以减少工作时的变形，提高发动机的密封性能，作成布有加强筋的中空结构，用泵泵水入内腔进行循环冷却。 11.三冲程园盘转子发动机的转子外园周上的工作室形状，造形不仅应使燃料雾化效果好，还应使燃烧膨胀的高温燃气全部沿着转子园周的切线方向，喷射到缸体内园面(有较短一段刻纹)使强大的反作用力让转子的转矩获得最大化，让与转子2直连一体的主轴 5也同时获得功率输出的最大化。权利要求书CN 103967598 A 1/7页 4 三冲程园盘式转子发动机 0001 技术领域：本发明涉及一种内燃动力机械，具体涉及一种三冲程园盘式转子发动机。 0002 背景技术：当今世界的内燃机，绝大部分。

11、属于往复式发动机及少量转子发动机。这都是遵循着一百多年前的四冲程理论指导下生产制造的动力机械。这种传统发动机体积大、质量大、机构复杂、制造难度大、造价高、维修量大，点火式发动机压缩比低、工质燃烧利用不充分，效率低，很难做到一机高效能地适应多种燃料的充分使用，同时噪声大、震动大、排放大、热效率低；三角转子类发动机其活塞、缸筒型体复杂、加工较难，转子密封问题不易解决，油耗高、工作寿命短、热效率不高。传统发动机对人类社会、生活确实起到过十分重要的作用，但在能源紧张、污染严重(特别是城市)，人类自然环境越来越恶化，严峻的现实摆在世人面前，传统内燃机问世已经100多年了，但它的机械构造至今。

12、没有根本的变革。只有进、排气系统成为众多厂家研发的重点。因此，必须用新技术对传统发动机进行根本性改造。时间不等人，让更节能减排、性能更好、更环保的新型内燃机早日面世，这就是当今紧迫的时代要求。 0003 三冲程园盘式转子发动机从内燃机的核心：工作原理、机械结构进行改革，从而实现比重量小、升功率高，使用寿命长，利于环保、易于维护，能高效适应各种点燃式燃料。发明内容 0004 本发明要解决的技术问题是：提供一种结构简单、紧凑、工作可靠、热效率高、排放低的、适应气油、天然气、石油夜化气、页岩气、煤层气等多种燃料的点燃式三冲程园盘式转子发动机。 0005 本发明提供一种三冲程园盘式转子发。

13、动机，它包括缸体1、园盘式转子(外园周上有工作室小坑)2、前端盖3、后端盖4、主轴5、中隔板6、残余废气排除装置7、以及常规发动机的进排气系统(仅部分)、燃料供给系统、电子控制系统(含点火子系统)，转子动力输出机构特征在于：转子作园周运动产生的转矩是通过主轴5与转子2直连为一体(见图3)、由主轴输出功率，其联合体位于由缸体1、前端盖3、后端盖4、(如系多缸机则每两缸之间还应加装中隔板6)所组成的容腔中(见图1)，缸体1则固定在机座上(见图2)。 0006 本发明提供一种三冲程园盘式转子发动机，其工作原理的特征是：由三个行程组成一个工作循环，即：进气行程、作功行程、排气行程、见图2。。

14、 0007 所述缸体1(见图2缸体1)、其外园周上布有二个进气口、一个火花塞口、二个废气排口。 0008 所述缸体1、转子2、前端盖3、后端盖4、中隔板6、均属为了增加强度、刚度利于冷却而分布有加强筋的空腔体。其中转子活塞内腔用油泵经主轴油道供给机油作冷却之用、同时还供主轴承5-1和转子外园周密封环作强制润滑。缸体1、前端盖3、后端盖4、中隔板 6、等采用循环冷却水方式冷却。 0009 所述转子2的外园周上有一个或N个特型小坑与缸体1内园周面组成一个或多个密闭的滑动的工作室见图1、转子2与缸体1内园面无接触，始终保持设定的间隙、消除了活说明书CN 103967598 A 2/7。

15、页 5 塞与缸体摩擦产生的热量并降低了发动机的功率自耗。 0010 所述三冲程转子发动机旋转动力输出机构、其特征在于：旋转动力输出机构由转子活塞2与主轴5直连组成，见图3，主轴5与转子2组成一体于缸体1、前端盖3、后端盖4 的组合体内、见图1、主轴5套装在主轴承5-1里，摩擦面施行压力润滑。 0011 所述三冲程转子发动机工作原理的特征在于：由进气行程、作功行程、排气行程、组成一个工作循环，转子2每转一周完成一个工作循环、工作室作一次功。其作功的详情见图2、即：当转子2外园周上工作室到达A处时即进入行程-1、这时增压后的空气受ECU指令直接喷入工作室，随着转动、工作室到达行程-2的B处。

16、，这时根据ECU指令燃料喷射器向工作室并按要求的压力直喷燃料，从而完成行程的两次缸内压力直喷，至此，进气直喷程序完成。尔后，工作室转至C处即进入行程、根据ECU指令高能火花塞通电跳火使混合气燃烧、膨胀作功，其动能由与转子连接一体的主轴5直接输出。随着转子旋转接近缸体D处(行程-1)时，就开始快速排除废气、通过D处时废气已基本排除。为消除少量残余废气会在下一循环对工作室燃烧反应的阻碍作用，故工作室运转至缸体E处(即行程)-2时废气扫除装置7就自动把残余废气排除掉，这对提高天燃气发动机性能至关重要。这样，转子工作室自缸体A处起经过B处、C处、D处、E处就完成了一个工作循环，即：行。

17、程直喷进气行程、膨胀作功行程排气行程（详见图2)。 0012 与传统内燃机四冲程理论廻然不同的是：三冲程转子发动机从理论上减少一个压缩行程，它巧秒地利用电控单元ECU实施的缸内直喷技术，也就是现代汽车普遍采用的缸内直喷技术从而实现工质带压直喷进气，完成了非压缩行程的压缩实质。 0013 三冲程发动机从理论上将进气和压缩合并为一，直接将工质喷入工作室由此而产生了许多实质性技术进步： 0014 1、缸体直喷的燃料、空气直接进入工作室，其质量和密度远优于传统机由进气歧管进入缸内的方式、工质避开了温度较高的进气管线免除了热膨胀和阻力，因而充气效率大幅提高，热效率得以提升，例如通过缸内喷气对恢。

18、复天然气发动机功率也是非常有效的。 0015 2、本机根据工况，通过ECU可适时动态调节喷入工作室的工质压力、质量、可动态调整压缩比(或压力比)、通过调节喷入工作室的工质压力、质量可得到工况所需的压缩比 (如10-15或更高)真正实现柔和可调、从而可实现稀薄燃烧技术。 0016 3、工质高压快速直喷缸内，可吸收缸内热量，降低最高燃烧温度，减少非正常燃烧的几率，且其时间短暂，因而缸内极不易暴燃，所以辛烷值低且不含铅的低牌号汽油也可以安全、高效使用，增加了对油品品种的选择。 0017 4、暴燃使传统汽油发动机机械磨损比正常燃烧时大27倍、造成零部件损坏、发动机寿命缩短、暴燃是传统点火式发。

19、动机性能进一步提高的主要障碍。本发明技术使暴燃变得极不易发生，解决了这一难题。 0018 5、对于使用CNG而言、三冲程发动机采用缸内高压喷射技术可达到较高的燃料供给量及延续较短的供气喷射时刻，完全实现了燃料供给的质调节。因此，CNG可不必像通常那样由20Mpa大减压到2-3kpa才能进缸使用，实际上可将CNG控制在12-16Mpa的高压、就可实现缸内高压气体喷射，获得高的热效率并有效降低燃料消耗，还可节约不少CNG的加工能耗。 0019 6、为减少NO X 的排放，现代汽车利用废气循环技术来降低缸内最高燃烧温度以达说明书CN 103967598 A 3/7页 6 到减少NO 。

20、X 的排放。本发明技术革除了压缩行程、缸内混合气没被压缩，自然缸内最高燃烧温度低于传统发动机，NO X 的生成量就会随着降低、可见去除压缩行程不仅减少了发动机的功率自耗，对降低NO X 排放也有着极积意义。 0020 7、提高缸内燃烧压力，缩短了燃烧持续期，燃烧效率进一步提高。资料显示、点燃式发动机、当压缩比从6提高到8时，理论循环热效率可提高10左右。而压缩比(或压力比)可随工况变化而变化(可达10-15)的三冲程转子发动机靠着较高的压缩比(压力比)进行稀薄燃烧热效率会更佳。 0021 8、内燃发动机作为动力机械、其机构越简单越可靠，生命力也越强。把转子和输出轴直接相连所组成的机。

21、构必然是最简洁的，三冲程转子发动机正是这种最简单的发动机 (见图3)。它用旋转运动的转子来替代传统机往复运动的活塞、连杆，从机构学来说无疑是极为合理的，它革除了曲轴、连杆、活塞、气伐驱动机构及配套的众多管线。它除转子和主轴外没有什么高速运动零部件，轴承数目极少，因此在工作中省去了传统机大量占用的功率自耗实实在在提高了发动机的热效率。它没有往复运动质量、处于任何缸数的发动机都可以得到完全平衡，在高负荷运动中更可靠、更耐久。因此，三冲程转子发动机的质量和体积者会大幅下降，其质量、体积均不足传统机50。其制造工艺通用化，制造成本仅为传统机 30-50、适合市场化生产。 0022 9、三冲程。

22、转子发动机每片活塞转一周就作一次功(如每片活塞有N个工作室，则作N次功)，而传统往复机曲轴转二周仅做一次功，显然、三冲程转子发动机的有效转速和功率，比传统机高许多。例如四冲程某型乘用车的四缸发动机，当每分钟5700转时，功率达 92kw但在工作室容积和压缩比等条件相当时，三冲程转子机一片转子的一个工作室仅每分钟3850转时，就可达92KW。如一片活塞上有两个工作室时、只要每分钟达到1925转时就可获得92KW功率，如有两片或多片转子作功时，那就能获得更高的有效转速，更大的有效功率。可见，三冲程转子发动机特别适合向大功率、高转速、高效率、低噪音、低排放的内燃机方向发展。 0023 1。

23、0、三冲程转子发动机、能实现高压缩比、稀薄燃烧技术且极不爆燃，可真正地适用于各种点燃式燃料，既适宜两用燃料也适宜单一燃料，特别适合天然气，液化气、页岩气、煤层气作单一燃料专用。本新型机不仅压缩比可提高，且缸内充气效率能大幅高。绿色能源天然气、页岩气、煤层气的物化特性亦能得到充分发挥，燃烧完全、效果理想。原本天然气发动机的输出功率达不到气油发动机的输出功率，但对于压缩比增高的天然气专用方式，热效率却比汽油机提高约9，天然气尾气中有害物质与汽油机相比CO排放下降20以上 NO X 排放下降40-50，NO 2 降低25左右。 0024 11、三冲程转子发动机工作时，转子园周上的工作室在。

24、作功的同时燃烧膨胀的高温燃气是沿着园周的切线方向喷射到缸体内园面，强大的反作用力使转子的转矩获得最大化、与转子直连一体的主轴也能同时获得功率输出的最大化。 0025 本发明所具有的技术效果是：本发明园盘式转子与主轴直连一体，组成功率传输机构、极大地简化了传统发动机动力输出机构，它革除了曲轴、连杆、活塞、气阀驱动机构及配套的管线省去了它们在运行中占用的大量发动机功率自耗和占用的宝贵空间、有效地提高了发动机热效率。因此，三冲程转子发动机质量和体积轻松地减少到不足传统机50，制造成本仅为传统机30-50。说明书CN 103967598 A 4/7页 7 0026 本发明转子工作时进。

25、行的是圆周运动，它没有往复运动质量，就是任何缸数时，发动机都可以得到完全平衡。园盘转子与缸体间不接触，始终保持设计的间隙并施行机油压力润滑，消除了摩擦和发热并且由于去除了众多传统机高速运动零部件，如连杆、活塞、配气机构等，也就消除了噪声的主要震动源。这样的结构即使在高负荷运转中仍然更可靠、更耐久，因此新型发动机的振动和噪声很微小更环保，发动机的工作寿命长。由于新型结构的重大改进和创新，它没有往复机那样一套复杂的配气机构，不需要调整气门间隙及研磨气门，缸体和端盖之间不加气缸垫、也不会像往复机那样，时有冲坏气缸垫的情况，由于没有了往复运动，没有了活塞连杆，就没有了气缸套常被“拉缸”。

26、的现象，因此，维修工作量会大大减少，变得简单容易。 0027 本发明采用缸内高压喷射燃气技术(国内已成功技术)，可以达到较高燃料供给量及延续较短的供气喷射时段，完全实现了燃料供给的质调节。因此CNG可以不必由20Mpa 大减压到2KPa-3Kpa才能进缸使用，而经过技术处理，可保持在12-16Mpa间直接喷入燃烧室工作，由此就可节约不少宝贵的CNG的制造能量。 0028 本发明系点燃式三冲程园盘式转子发动机，它革除了四冲程内燃机的压缩行程，采用现代汽车通用的电控单元(ECU)进而实现缸内压力直喷燃料、空气的二合一进气行程。由于无压缩行程，而进行的缸内压力直喷、基本上消除了爆燃现象的发。

27、生、由于本型机压缩比(或压力比)的提高、能可靠地实现稀燃技术、大大地降低了汽油机的燃料消耗、其充气系数的提高和压缩的比的提高使燃油经济性提高25左右，并大大改善了汽油机的尾气排放水平、燃料的经济性和动力输出都会有较大提高。 0029 本发明三冲程转子发动机、采用ECU控制工质向缸内压力直喷、并根据工况电控单元ECU可适时地调节喷入工作室的工质压力、质量，并通过调节工质的质量、压力、动态地调整压缩比(或压力比)真正实现压缩比(或压力比)柔和可调并可达到较高的压缩比 (如10-15或以上)，从而提高了缸内最高燃烧压力、缩短燃烧的持续期，燃烧效率将进一步提高(例如压缩比从6提高到8，火。

28、花点火花发动机理论循环的热效率提高10左右)。 0030 本发明能提高压缩比(或压力比)可实现稀薄燃烧技术使混合气燃烧彻底、燃料转化为动能的效率提高、直接地推动了发动机动力性能的提高，由于稀薄燃烧使燃油发挥出最大效率、使工作时燃烧更完全、不仅大大降低了燃油消耗率、而且大大地改善了发动机尾气排放水平。据资料称：由实验验证悉、燃料喷射式分层燃烧发动机使用燃料的经济性比普通汽油机高13以上、考虑冶炼、总的节能率达23。本发明效果会更好。三冲程转子发动机优异的结构和科学的工作原理使发动机具有广普的燃料适应性，不仅液态的汽油等适用、许多燃气亦可使用，特别是天然气、页岩气、液化气、煤层气等气体。

29、燃料均可成为好能源。以往它们多是与汽油发动机共用双燃料发动机但由于压缩比低，天然气等优良的物化特性没有得到发挥、甚至功率还有下降。本发明，通过缸内喷气技术可大幅度提高充气系数、可恢复天然气发动机功率，本发明技术能提高压缩比，这也是恢复燃气汽车发动机的动力性、提高热效率最有效的一种手段。对于压缩比增高的天然气专用方式、热效率却比汽油机提高9。天然气尾气中有害物质与汽油机相比CO排放下降20以上、NO X 排放下降 40-50、CO 2 降低25左右。 0031 本发明三冲程转子发动机的特殊结构和工作原理，决定了它的有效高转速、大功率及高效输出特性。例如：某乘用车、系四冲程直列4缸机。

30、、排量1.781L，当其每分钟转速说明书CN 103967598 A 5/7页 8 达到5700转时，功率即达到92KW，但是，如在工作室容积和压缩比(或压力比)等与其相当时，三冲程转子机仅一片转子上的一个工作室且只要每分钟达到2850转时，功率就可达到 92KW。如一片转子上有两个工作室时，理论上仅要每分钟达到1425转时就能获得92KW的功率，当有多片转子多个工作室时那就能轻松获得更有效的高转速、更大的功率，其瞬时加速性很好、可适宜赛车或特殊用途，加之本发明发动机有较高的压缩比(或压力比)和简洁、可靠、小巧、宁静的动力机构、合理的工作原理，综上所述就可获得高的升功率、较低的比。

31、油耗、比重量，可获得高的有效效率、耐用的寿命、产生低排、微振、低噪的环保效果。 0032 三冲程园盘转子发动机将以优良的性能、低廉的造价、较低的运行成本、制造工艺的通用性、燃料的广普适用性、可靠的环保性而成为集四冲程发动机、转子发动机优点于一体的新一代动力源，广泛地应用于汽车、船舶、飞机、铁路机车、工程机械等等领域。 0033 下面结合附图和实施例进行详细说明 0034 如图1所示，三冲程转子发动机主件装配正立面剖视图，如图所示，包括：缸体1、转子2、前端盖3、后端盖4、主轴5，且主轴5穿过缸体1、转子2、前端盖3、后端盖4、居于正中心，主轴5与转子2由键5-2在键槽处连接，工作时主。

32、轴随转子同步转动。前端盖3与后端盖4，缸体1均用螺栓贯通各自园周上的螺栓孔连结、固定，这些螺栓孔与缸体、端盖中的水腔不通，以免螺栓浸水生锈。图1所示各部件相对位置及安装精度，由各自园周上精加工的两个定位肖孔确定(见图2)。缸体和端盖之间还应保证应有的密封性，因此，缸体1端面的加工精度和光洁度要求较高，同时对于接合面的压紧力也有一定要求，为了可靠地解决封水、封气问题，可在缸体内、外壁的端面上加工有封闭的环槽，在槽内嵌入“O”形耐热橡胶圈。工作时缸体1内壁和转子工作室2-1周围处于高温区域，冷却作用很重要，除有冷却水、机油循环冷却外，缸体内壁CE段(见图2)应减薄，转子工作室2-1周。

33、围也应适当减薄(必须保证强度和刚度)薄壁利于传热，可以降低最高工作温度和温差，避免局部过热和变形。 0035 图1所示：功率输出主轴5与转子2直连一体是发动机高速运动的核心体，为确保高速、平稳、耐久运行、须在前端盖3及后端盖4的中心孔位置，安装按设计选配的主轴承 5-1各1个，将主轴5贯通主轴承并定位。各主轴承采用机油压力润滑。 0036 图3所示为三冲程转子发动机功率输出机构，转子2与主轴5组合示意图，图3B 为正面剖视图，图3a为侧立面剖视图，转子2与功率输出主轴5贯通连接，并在交结部位由键5-2在键槽定位。转子2的外园周上有一个(或N个)工作室凹坑2-1，此凹坑为缸内压力直喷燃。

34、料，空气的集合地，也是点火、燃烧，膨胀产生动力的部位，工作室的几何形状及造型应能使工质雾化极佳，燃烧理想，并使高温燃气全部沿转子外园切线方向喷出，使强力作用在缸体内壁面上的反作用力(转矩)最大化。 0037 图3b所示：主轴5是发动机中受负荷最大的部件，而这些负荷的大小也是变化的，因此，主轴不仅要有较高的强度和刚度，还要有较好的抗疲劳强度。而在双缸机中可仍采用两支承主轴，其间跨度较大，主轴的刚度较差，所以在设计双缸机主轴颈的中间过渡段，应适当加大过渡段尺寸，以保证主轴具有足够的刚度。 0038 图2所示为三冲程转子发动机动力产生的部分(机构)，即：缸体1，转子2与主轴 5组合体的正立。

35、面剖视图，由转子2外园周上的小坑2-1与缸体1内园周弧面组成一个(或多个)滑动，封闭的工作室2-1，在工作时沿切线方向喷出高温燃气、经缸体1内园弧面反说明书CN 103967598 A 6/7页 9 射，推动转子2旋转而获得发动机所需要的转矩动力，再经由与转子2直连的主轴5将动力输出。所述三冲程转子发动机工作原理的特征在于：由进气行程、作功行程、排气行程组成一个工作循环，转子2每转一周完成一个工作循环，工作室2-1作一次功。其作功的详情见图2所示，即：当活塞2外园周上的工作室2-1到达A处时，即进入行程-1，这时通过电控元件ECU指令，增压后的空气就直接喷入工作室2-1，随着。

36、转动，工作室到达行程-2的B处，这时根据ECU指令，燃料喷射器向工作室2-1带压直喷燃料，从而完成行程的两次缸内压力直喷。缸内气体直喷完全实现了燃料供给的质调节，对空气充量完全没有影响，因而进气行程分两次进气易于分层燃烧，效果更好。随后工作室2-1转至C处，即进入行程，根据ECU指令，火花塞(1-2个)通电跳火使工作室2-1混合气燃烧、膨胀、作功，其动能由与转子2连接的主轴5直接输出。尔后，转子工作室2-1旋转接近D处(即行程-1处)时，就开始快速排除废气，通过D处时废气已基本排除。为消除工作室2-1内少量残余废气将在下一个循环对工作室2-1燃烧反应的阻碍作用，当工作室2-1运行。

37、至缸体E处(即行程-2处)时，本机的残余废气装置7就会自动把残余废气除掉。这样，转子工作室2-1自A处起，经过B、C、D、E处就完成了一个工作循环。即：直喷进气行程；作功行程；排气行程(工作循环详见图2所示)。 0039 图2所示：缸体1与转子2组合成滑动封闭的工作室2-1，为保证工作室密封性能，防止气体泄漏、洩压，应在工作室2-1周围安置2个异形密封环，靠着离心力，始终贴着缸体1内园弧面运动并由机油压力润滑，由于密封线很短(一个工作室密封线长度仅与传统发动机一个缸的密封线长相当)、因此，效果理想。在工作时大量高温燃气会使缸体1、活塞 2温升过高，为减少工作变形影响使用，必须及时冷。

38、却，为增强部件的强度和刚度，提高散热效果，缸体1应作成布有加强筋的中空体并用水泵循环水冷却之，并按工艺要求保持冷却温度。转子工作时处于高温中，特别是作功时，工作室2-1及周围附近区域更是高温集中区，更应加强冷却、降温，除结构上做成有加强筋的空腔体，还应将冷却液(水)换成效果较好的机油，用油泵经主轴油道，泵油入转子空腔进行冷却。 0040 为提高发动机热效率，转子工作室2-1的几何尺寸、造形，应能使高温燃气全部沿转子外园切线方向排出，以获得缸体内园弧面最大的反作用力，从而使转子的转矩实现最大化以及主轴输出功能的最大化。 0041 图4所示，为本发明端盖(前、后)示意图 0042 三冲。

39、程园盘式转子发动机的内腔是由缸体1和两侧的端盖组成的(指单缸机)。双缸机或多缸机侧由端盖和中隔板夹缸体组成。由于内腔温度较高，特别是转子工作室 2-1点火燃烧区温度特别高，因此，不仅在材料选择和冷却系统设计方面，应尽量降低缸壁的最高温度和缩小缸壁各处间的温差，在设计中还应保证缸体和端盖具有足够的强度和刚度，以减少工作时的变形，提高发动机的密封性能。同时，端盖还是高速旋转及功率输出主轴5的主轴承5-1的支座，作用很重要，所以端盖3、4的强度和刚度显得很重要，主轴承5-1 与主轴5组成的摩擦付采用来自主轴油道的机油压力润滑以保证高速运转。端盖3、4与缸体1同样设有定位肖孔，作为加工和装。

40、配的定位基准，整个发动机则固定在机座上。附图说明： 0043 图1为三冲程转子发动机主要部件的总装配(正面剖视图)示意图说明书CN 103967598 A 7/7页 10 0044 图2为本发明，动力产生机构和动力传输机构的工作原理图(正立面剖面)示意图 0045 图3为本发明，动力传输机构示意图，图3a为机构正侧面剖视示意图，图3b为机构正立面剖视示意图。 0046 图4为本发明，前后端盖示意图：图4-a为前端盖立面剖面示意图，图4-b为后端盖侧立面剖面示意图，图5为前端盖A-A向剖视面示意图和后端盖B-B向剖视面示意图。说明书CN 103967598 A 10 1/4页 11 图1 说明书附图CN 103967598 A 11 2/4页 12 图2 说明书附图CN 103967598 A 12 3/4页 13 图3 说明书附图CN 103967598 A 13 4/4页 14 图5 图4 说明书附图CN 103967598 A 14 。

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