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榄心转子发动机项目

1790 已有 18107 次阅读   2019-05-12 10:51

目前,世界已经发明的转子发动机类型已有不少,各国都在发明研制,但除了飞机使用的涡轮发动机外,比较成功过的当属日本马自达公司生产的汪克尔发动机,它曾经创造过一段令人瞩目和辉煌的历史,但目前几乎已消声灭迹,不过它的实际运用与探索所取得的成就,向世人表明了转子发动机的优势和可以实用的事实。

当然转子发动机拥有的优势也是很明显的,与往复式活塞发起机相比,转子发起机取消了活塞连杆无用的直线运动,因此同样功率的转子发起机相对于直线往复式发起机体积小,重量轻,重心低,并且振动和噪声很低,同时,转子发动机易于突破高速时复式活塞发起机燃料效率急剧下降的局限,在全油门长时间高速运转的情况下,转子输出效率要高于同等排量的活塞发动机,因此使用性和研发空间广阔,未来一定会有成功结果。

下面介绍一款新的转子发动机,因为它的转子曲面外形与橄榄相似,所以定名为榄心发动机。该发动机的工作原理和汪克尔发动机基本相似,通过对封闭式缸体的内侧壁的横截面曲线的具体设置以及转子的横截面呈橄榄形状的结构设置,将发动机分割成两个相对独立的工作腔体,转子与缸体的配合保证了当转子的两端尖部在扫气压缩时不产生受力死点,转子能够相对于滑块轴产生向另一端的滑行分力,克服转子与转轴上的滑块滑动产生的阻力,同时保证转子与滑块的往复滑动过程中不出现突变的状态。转子与缸体及滑块轴配合工作,形成两个相对独立可变密闭腔体,进而循环的完成发动机各阶段动作,把燃爆所产生的能量转换成转矩输出。


发动机的径向曲线是近似于椭圆的异园体,曲线并不固定,可以依据实验需求改变,改变成符合试验理想的形状。榄心与异园缸体捏合,基于榄心两端带有向外弹力可动的扫气条,转子除两端扫气条与外缸体接触外,其他部位在径向上均不与缸体接触。因此对于榄心发动机来说,它不像汪克尔发动机那样要求转子与缸体公差配合精密,形状尺寸精度要求不高。

发动机的滑块转轴中心偏离于外缸体质心,榄心转子在燃料燃爆获得偏心的变动压力力矩,通过滑块的结合将力矩转动输出。转轴中心偏离于外缸体中心越大,发动机越容易获得较高的空压比,转子和滑块轴在发动机工作时获得的转矩输出就越大,燃油效率越高,但负面影响效果也加大:一是滑块轴宽度减少,转子与滑块轴捏合受力加大,其间的机械磨损越大。其次转子两端在转动中与外缸体曲线所产生的阻力角变大,扫气条滑动阻力随之变大,转子旋转顺畅度降低,以上两个因素会影响转子和滑块轴对材料的特殊需求,提高制造成本。合理的偏离度必须通过实验来决定。

发动机保留了往复式发动机的进出气方式,由正时链条、凸轮、气门来保证发动机工作时进气、压缩、燃爆及排气的各个时段机械动作,由于这一切都是与往复式发动机雷同并且迄今已技术条件成熟,这里不再重复论述。

它也有四个冲程,跟活塞往复式发动机一样,也分进气,压缩,做功和排气,如此反复的做功,转子与滑块轴配合,相对滑动的将转子获得的偏压转矩传递到滑块轴,使其输出转矩动力,其原理与扳手扳动螺母一样。

转子发动机是直接把燃烧产生的热能转换成了旋转能量。发动机没有曲轴连杆等的运动部件,相对简单,所以质量很小,功重比高,传动链简洁,内部功率损失小,旋转惯性也很小,振动和噪声就低,转速自然就很容易提高。据有关研究文献显示:往复式发动机机械损失分配比例,其中活塞连杆组的机械损失,所占比例最大,活塞平均速度为11.7m/s时,所占损失比例达65.5%。初中时的物理知识就告诉我们动能的计算公式:E=1/2MV2 ,这就有助于理解往复运动构件的能耗了。往复式发动机本身可以用加大活塞的行成来获得高效的空压比,提高燃油的燃爆效率,获得较高的燃油效率,但是结果是得不偿失。而转子发动机基本没有上述的情形,只要机器构件承受力足够,高速燃油效率下降不明显,同时转子发动机具备了突破往复式发动机的燃料燃爆效率的极限的条件,发展空间更加广泛。

那么所介绍的榄心发动机有什么值得关注的优势或是特点呢?

首先,它保持了转子发动机的优势,同时解决了汪克尔发动机转子发动机几个重点缺陷。

榄心发动机的结构,可以易于获得较高的任意空压比,按摘要附图所示,改变碗型园腔的形状体积,就可以改变空压比,这使得设计极为简单和方便,理论上可以获得无限大的空压比,它足以满足各种燃料充分燃爆压力的需要,发动机可以设置成使用柴油、汽油、煤油、酒精及其他可以燃爆燃料的各种功能的发动机。

燃爆腔体可灵活设置且偏离转子对称中心,即使遇到燃料燃烧爆炸过快,也不会造成往复式发动机的爆震对发动机的严重损害现象,善加利用会增大转矩动力输出,这对提高然油效率十分有利。

发动机是11的转子动力输出,固低速有较大的力矩,同时由于其偏心距可以有较大的灵活性,有效偏心受压尺寸较大。在转子半径尺寸相同的条件下,即使在相同的燃爆压力作用一样的情况下,一个燃爆工作的转矩输出比起汪克尔发动机要大6倍以上,工作转角达到160度,加上可以容易获得的很高的空压比,燃油利用效率会高出很多。

榄心与滑块轴是面接触运动,工作中直接承接转子工作时燃料燃爆正压力,转子两端与缸体间不直接承受这种压力,燃爆正压了对于其间的磨损影响较小。最终获得转矩并输出的滑块轴是简单而对称的旋转轴,在材料强度允许的条件下,发动机工作时无论转速多高都不会产生偏心力。榄心的侧面与缸体是平面,密封条件较好。靠近滑块轴旋转附近有燃爆工作变动腔体影响不到的空间,可用于设置滑块轴的冷却及润滑通道,转子与滑块轴相对工作运动环境较好。

缸体径向曲线近似于椭圆形,转子中心偏离缸体质心半径12%时,长短轴相差不到5%,转子两端与缸体曲线相对运动的最大阻切角不到18度,这不但能让转子转动时有较小的突变滑动状态,运转阻力较小,同时也能够降低发动机热膨胀带来的变形负面效应,缸体变形影响不大。

异园缸体对榄心两端相对滑动的阻切角较小,转子高速运转顺畅,其间产生的摩擦压力主要是榄心与滑块的滑动阻力以及密封所需的压力,由于缸体的阻切角较小,扫气条可设置多层,改善径向密封条件,同时可降低其间的压强,降低磨损速度,提高发动机正常使用寿命。如果制造精度足够,一层扫气条就能满足径向密封要求的条件,可以考虑将扫气条改变成滚轴形式,向外与缸体接触,反向与弹簧块组相接,将转子两端与缸体径向刮动接触改变成滚动和滑动工作方式,其间的磨损会变得很小。

与往复式发动机相比较,两种发动机获得转矩输出原理不同,但力矩同角度合成的曲线在不考虑机构部件摩擦等因数条件下,结果极为相似。但从现实角度来看,还是有差别的:1、转子发动机获取相当于往复发动机连杆无限长的实在转矩,而后者的连杆和曲轴半径之比是在3141之间,固随之获得的转矩会有所折扣。2、活塞连杆机构的往复运动所造成的燃油损耗是往复发动机的短板,制约转速和燃油使用效能的提高,这一方面转子发动机是有独特优势的,高转速时机构平衡和动力输出平稳的优势较为突出。

 榄心转子发动机具有汪克尔转子发动机特点的优势,没有汪克尔转子发动机的缺陷,其燃油燃爆条件完善,可轻易获得很高的机械空压比,转矩输出很高,同等排量要比活塞发动机高一倍以上,并能赚取活塞发动机活塞连杆的功耗,这一功耗约为20-30%。发动机结构简单,没有米勒循环机构限制,转子运转顺畅,功重比高,制作加工装配精度要求不高,适用于中小型飞机、汽车等动力装置。


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发表评论 评论 (6 个评论)

  • 天使投资 2019-05-12 16:42
    6、我们现在做的怎么样:
    7、融资规模及出让股权比例:
    8、资金用途:
    9、融资阶段(未融资或已融资到什么阶段):
    10、退出机制(资金提供方可在协议投资回报时退出,也可以转让给其他投资者或创始人,或者留有原始股):
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    以上这些请说明下
  • 韦满红 2019-05-12 17:31
    第一步寻求天使资金600万,股权5%,作为实际产品的初步设计及产品性能测试,并对设计进一步完善,理论上,榄心转子燃爆条件完善,相同条件下,可以获得比王克尔发动机大6到10倍的转矩输出,燃油效率会在40%以上。
    然后继续第二步,也许融资,也许和专业企业合作,这是个已获的专利的项目,其功重比较大,优先适用于中小飞行器的发动机,填补国内空白,市场极大,最终的成功程度靠产品的特点决定,
  • 韦满红 2019-05-12 18:14
    榄心发动机的说明论述在今年二月《内燃机与配件》期刊(下半月刊)上发表,这里再普及一下:转子发动机只要可以到达燃料所需的空压比,效率都会在40%以上,因为它可以赚取往复式活塞发动机活塞机构往复运动的能耗,这一能耗在20%-30%之间,2.0活塞发动机在每分钟3000转时每千克的活塞能耗达20千瓦,而每个活塞机构重量在0.9千克左右。转子发动机没有这一能耗,只是发明时的原理问题,有的是过于复杂难以生产,有的是受力过大材料无法满足要求,有的是密封条件过于苛刻,寿命太短,美国的 X重油活塞转子发动机宣称成功了,我很想知道它的密封如何做到长期有效
  • 韦满红 2019-05-21 13:49
    汪克尔发动机在运转原理上是一个完善的发动机,但是它在每次燃爆中获得的转矩太小,20cm 直径的转子的偏心距最大不到15mm,加上它燃爆空压比满足不了汽油的燃爆条件(空压比为7),所以必须高速才能获得动力输出,这反过来造成径向密封条过大磨损而需要大修更换。其实空运比是有办法提高的,不过要在进气道上加上类似罗茨鼓风机的加压机构,将进气腔压力提升至1.5个大气压,其燃爆的空压就会达到10以上,汽油效率就会极大提高,也就不需要高速运转才有动力输出,发动机大修的寿命就可增加一倍。
  • 韦满红 2019-05-21 14:02
    美国的X重油活塞发动机的运转原理和汪克尔一样,遵循米勒循环,不过它克服了汪克尔空压比不足的缺陷,但它的密封条件比汪可尔更加苛刻,同时获得的偏心距也极为有限。但是转子发动机没有活塞直线往复运动的功耗,固燃油热效率达到40%以上一点都不奇怪,因为这是转子发动机的正常起点。
  • 韦满红 2019-05-21 14:27
    米勒循环运动看似简单,但其正时机构零件是一种三向交叉的作用关系,制造装配精度要求很高,稍有差错,转子就会撞击外缸体,而其外缸体非圆形,汪克尔是8字型,美国X发动机是三瓣梅花型,恐怕目前还没有什么材料能承受这样的冲击。以我国目前的加工精度条件和基础材料恐怕难以胜任,即使有科研单位有投资,也难以有有效的作为。
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