各位朋友!我构思了一种新型转子发动机,请各位朋友帮忙看看是否可行,多提宝贵意见!
构思过程
简单说一下我是怎么琢磨的这个东西,由于我本人不是机械相关专业的,所以专业术语说的不准确的地方请谅解!
现在最广泛使用的内燃机不管什么燃料,大都属于往复活塞式发动机,即燃料燃烧推动活塞在气缸内直线运动,活塞的这种直线运动通过连杆和曲轴转换成圆周运动。所以我就在想:能不能把气缸从直的改成圆的,也就是从圆柱改成圆环(活塞形状也做适当改动),如图1所示:
图1
这样一来,就不再需要连杆和曲轴将活塞的往复直线运动转换成圆周运动,岂不是彻底消除了活塞和连杆等机构的往复直线运动带来的震动等问题吗?
那么问题来了,发动机应当怎样进行吸气、压缩、做功、排气呢?如果单纯在图1中的气缸内注入燃料和空气混合气体,用火花塞点火,我们会发现燃料会推着两个活塞向相反的方向运动,即一个顺时针转动,另一个逆时针转动。这样它们的转矩相互抵消,全部做了无用功。
后来我考虑在每个活塞的尾部后方设置挡板,让活塞尾部、挡板、气缸壁构成燃烧室。挡板位置固定不动,这样混合气体燃烧时燃烧室压强增大,可以实现推动活塞转动了,两个活塞在混合气体推动下均是逆时针转动,如图2所示:
图2
问题又来了,图2中如果挡板固定不动的话,活塞旋转差不多180°活塞是要撞到挡板上去的,挡板挡住了活塞的必经之路!在每次活塞到达挡板位置时拿开挡板,并在活塞尾部越过挡板位置时放置挡板可以避免活塞撞击挡板的发生。但是考虑到挡板的拿开和放置必须与活塞位置严格配合,还要保证挡板与气缸壁严丝合缝,不能漏气,实现起来还是很困难的。
经过深思熟虑,我设计了绕自身中心旋转运动的偏心块来实现上文提到的挡板的功能,如图3所示:
图3
活塞尾部、偏心块、气缸壁构成燃烧室,做功过程中混合气体膨胀推动两个活塞逆时针转动。另外设置偏心块的转速为活塞转速两倍,转向与活塞相反(通过发动机外部的同步带或链条实现),合理设置偏心块与活塞相位差后可以实现活塞经过偏心块位置时刚好从偏心块的缺口处通过,因此活塞不会与偏心块碰撞。也就实现了上文提到的挡板的“拿开”和“放置”的功能。如图4所示:
图4
动力传输问题
我设计了飞轮来将高压混合气体推动活塞的动力传输出来,活塞安装在飞轮的外侧,飞轮与发动机主轴相结合。所以我们的气缸壁的截面并不是完整的圆,因为气缸壁的形状更像是自行车的外胎而不是内胎。图1的截面如图5所示:
图5
实际上,气缸截面可以是圆,也可以是椭圆、半圆等形状。上述发动机的截面形状决定了我们可以设置活塞环并使用润滑油对活塞环进行润滑和散热,这是上述发动机相对三角转子发动机的优势。
构思过程
简单说一下我是怎么琢磨的这个东西,由于我本人不是机械相关专业的,所以专业术语说的不准确的地方请谅解!
现在最广泛使用的内燃机不管什么燃料,大都属于往复活塞式发动机,即燃料燃烧推动活塞在气缸内直线运动,活塞的这种直线运动通过连杆和曲轴转换成圆周运动。所以我就在想:能不能把气缸从直的改成圆的,也就是从圆柱改成圆环(活塞形状也做适当改动),如图1所示:
图1
这样一来,就不再需要连杆和曲轴将活塞的往复直线运动转换成圆周运动,岂不是彻底消除了活塞和连杆等机构的往复直线运动带来的震动等问题吗?
那么问题来了,发动机应当怎样进行吸气、压缩、做功、排气呢?如果单纯在图1中的气缸内注入燃料和空气混合气体,用火花塞点火,我们会发现燃料会推着两个活塞向相反的方向运动,即一个顺时针转动,另一个逆时针转动。这样它们的转矩相互抵消,全部做了无用功。
后来我考虑在每个活塞的尾部后方设置挡板,让活塞尾部、挡板、气缸壁构成燃烧室。挡板位置固定不动,这样混合气体燃烧时燃烧室压强增大,可以实现推动活塞转动了,两个活塞在混合气体推动下均是逆时针转动,如图2所示:
图2
问题又来了,图2中如果挡板固定不动的话,活塞旋转差不多180°活塞是要撞到挡板上去的,挡板挡住了活塞的必经之路!在每次活塞到达挡板位置时拿开挡板,并在活塞尾部越过挡板位置时放置挡板可以避免活塞撞击挡板的发生。但是考虑到挡板的拿开和放置必须与活塞位置严格配合,还要保证挡板与气缸壁严丝合缝,不能漏气,实现起来还是很困难的。
经过深思熟虑,我设计了绕自身中心旋转运动的偏心块来实现上文提到的挡板的功能,如图3所示:
图3
活塞尾部、偏心块、气缸壁构成燃烧室,做功过程中混合气体膨胀推动两个活塞逆时针转动。另外设置偏心块的转速为活塞转速两倍,转向与活塞相反(通过发动机外部的同步带或链条实现),合理设置偏心块与活塞相位差后可以实现活塞经过偏心块位置时刚好从偏心块的缺口处通过,因此活塞不会与偏心块碰撞。也就实现了上文提到的挡板的“拿开”和“放置”的功能。如图4所示:
图4
动力传输问题
我设计了飞轮来将高压混合气体推动活塞的动力传输出来,活塞安装在飞轮的外侧,飞轮与发动机主轴相结合。所以我们的气缸壁的截面并不是完整的圆,因为气缸壁的形状更像是自行车的外胎而不是内胎。图1的截面如图5所示:
图5
实际上,气缸截面可以是圆,也可以是椭圆、半圆等形状。上述发动机的截面形状决定了我们可以设置活塞环并使用润滑油对活塞环进行润滑和散热,这是上述发动机相对三角转子发动机的优势。