一种离心式涡轮转子发动机的制作方法

本申请涉及无人机动力发动机，尤其涉及一种离心式涡轮转子发动机，是一种全新的内燃机设计方案。

背景技术：

1、随着无人机行业的发展，以往主要用于军事的无人飞行器逐渐向民用任务进军，并被广泛的应用于环境监测、线路巡逻、高空勘测、地形测绘和航空摄影等方面。国内无人机产品日渐成熟，应用场景和成功案例越来越多，科技创新和进步成效显著。无人机行业在快速发展中面临进一步规范，市场对无人机的加工质量和可靠性要求越来越高。

2、发动机（engine）是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机（往复活塞式发动机、转子发动机、涡喷发动机等）、外燃机（斯特林发动机、蒸汽机等）、喷气发动机、电动机等。内燃机通常是把化学能转化为机械能，现有的航空领域运用较多的是内燃机。传统的往复式活塞发动机通过活塞在密封的燃烧室内往复运动来产生强大的扭矩，这样会导致发动机震动大、噪音大、转速上限低等一系列的负面效果。而转子发动机虽然有着更高的转速，但是由于本身也是通过活塞在密封的燃烧室内偏心旋转，所以也有很大的震动，并且机械结构复杂，维护困难，制造成本高等缺点。涡喷发动机转速高、震动小，但由于燃烧室没有密封，而是与大气联通，所以燃油的利用率低，油耗巨大且寿命极短。因此发明了一种高转速、重量轻、震动小和结构简单的低成本内燃发动机。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种离心式涡轮转子发动机，采用偏心主轴内嵌涡轮叶片的设计替代传统的发动机活塞，结构简单，震动小，生产和维护成本低；主轴旋转一圈发动机做三次功，保留了传统发动机的密封燃烧室结构，相比涡喷发动机燃油利用率高，经济性更好。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种离心式涡轮转子发动机，包括：发动机气缸、发动机后盖、主轴、涡轮叶片、排气管、化油器、点火系统和转速传感器；所述化油器用于向所述发动机气缸内喷入混合气体，所述转速传感器用于监测所述主轴转速，控制所述点火系统点火；所述点火系统用于对所述混合气体点火，使所述混合气体爆燃产生高温高压气体，所述排气管用于所述高温高压气体的排出，所述发动机气缸内壁直径大于所述主轴直径，所述主轴与所述发动机气缸内壁相切设置，所述主轴与所述发动机气缸呈偏心布置；所述主轴设置有沿主轴半径方向的滑槽，所述涡轮叶片内嵌于所述滑槽内，所述主轴旋转时，所述涡轮叶片受到离心力作用自动沿所述滑槽向外滑出，所述涡轮叶片始终与所述发动机气缸内壁相切，形成封闭腔体；所述主轴旋转时所述涡轮叶片始终与所述发动机气缸内壁相切，所述涡轮叶片伸缩距离不断变化，所述封闭腔体容积不断变化。

3、进一步的，所述主轴旋转时所述涡轮叶片始终与所述发动机气缸内壁相切，所述涡轮叶片伸缩距离不断变化，所述涡轮叶片受到所述发动机气缸内壁反作用力会缩进滑槽。

4、进一步的，所述发动机气缸与所述主轴相切点逆时针方向的近所述相切点处设置有进气口，所述化油器通过所述进气口与所述发动机气缸密封连接。

5、进一步的，所述发动机气缸与所述主轴相切点顺时针方向的远所述相切点处设置有排气口，所述排气管通过所述排气口与所述发动机气缸固定连接。

6、进一步的，所述点火系统与所述发动机气缸固定连接，所述点火系统位于沿所述相切点逆时针方向，所述进气口与所述排气口之间位置。

7、进一步的，所述涡轮叶片包括第一涡轮叶片、第二涡轮叶片和第三涡轮叶片，当所述第一涡轮叶片完全滑过所述进气口后，所述第一涡轮叶片和所述第二涡轮叶片形成第一充气腔体，当所述第二涡轮叶片完全滑过所述进气口后，所述第二涡轮叶片与所述第一涡轮叶片形成完全封闭的第一封闭燃烧室，所述第二涡轮叶片和所述第三涡轮叶片形成第二充气腔体，所述第三涡轮叶片完全滑过所述进气口后，所述第一涡轮叶片滑过所述排气口，所述第一封闭燃烧室与所述排气管连通进行排气，所述第二涡轮叶片和所述第三涡轮叶片形成完全封闭的第二封闭燃烧室，所述第三涡轮叶片和第一涡轮叶片形成第三充气腔体，当所述第一涡轮叶片完全滑过所述进气口后，所述第二涡轮叶片滑过所述排气口，所述第二封闭燃烧室与所述排气管连通进行排气，所述第三涡轮叶片和所述第一涡轮叶片形成完全封闭的第三封闭燃烧室，所述第一涡轮叶片和第二涡轮叶片再次形成第一充气腔体，由此循环，所述主轴旋转一圈，所述点火系统点火三次，发动机做三次功，从而产生巨大的功率。

8、进一步的，所述第一涡轮叶片旋转至所述主轴与所述发动机气缸内壁相切点时，所述第一涡轮叶片和所述第二涡轮叶片与所述发动机气缸内壁形成的腔体容积最小，随着所述主轴的旋转，所述腔体容积逐渐变大，产生负压，当所述第一涡轮叶片滑过所述进气口后，所述第一涡轮叶片和所述第二涡轮叶片形成第一充气腔体，所述化油器通过所述进气口向负压状态的所述第一充气腔体内喷入混合气体。

9、进一步的，当所述第二涡轮叶片完全滑过所述进气口后，所述第二涡轮叶片与所述第一涡轮叶片形成完全封闭的第一封闭燃烧室，此时所述转速传感器触发点火指令，所述点火系统开始点火，所述混合气体爆燃产生高温高压气体；所述第一涡轮叶片伸出距离大于所述第二涡轮叶片伸出距离，以主轴为支点，所述第一涡轮叶片力臂大于所述第二涡轮叶片力臂，爆燃后的所述高温高压气体会推动所述第一涡轮叶片绕所述主轴继续旋转，这个过程发动机做功产生扭矩。

10、本申请的技术方案的有益效果：

11、1.本发明通过取消传统内燃机的活塞设计，采用涡轮叶片和偏心主轴的设计，使得发动机内部运动部件减少，机械损耗降低，从而提高热效率。同时，发动机做功次数增多，主轴每圈旋转即可完成多次做功，使得发动机整体效率得到显著提升。

12、2.由于涡轮叶片的独特设计，使得燃烧过程更加充分，废气排放减少。此外，发动机工作过程中，燃烧室内气体容积的变化有利于降低氮氧化物和碳氢化合物等有害物质的排放，符合环保要求。

13、3.本发明通过增加点火次数和优化涡轮叶片设计，使得发动机在单位体积内具有更高的功率输出。这有助于提高动力设备的紧凑性，降低重量，从而满足现代交通工具对轻量化和高功率的需求。

14、4.本发明中的涡轮叶片和滑槽设计，使得发动机的运动部件减少，从而降低故障率。此外，发动机工作过程中，涡轮叶片始终与气缸内壁保持接触，有效减小了磨损，降低机械震动和冲击，延长了发动机的使用寿命。

15、5.本发明中的点火系统可以根据实际工况需求进行调节，实现对发动机功率和扭矩的精确控制。

16、6.本发明可应用于各种类型的内燃机，如汽车、船舶、发电机组等，具有广泛的市场前景。此外，由于发动机的高效率和低排放特性，本发明还有助于推动新能源技术的发展，为环保事业作出贡献。

技术特征：

1.一种离心式涡轮转子发动机，其特征在于，包括：发动机气缸、发动机后盖、主轴、涡轮叶片、排气管、化油器、点火系统和转速传感器；所述化油器用于向所述发动机气缸内喷入混合气体，所述转速传感器用于监测所述主轴转速，控制所述点火系统点火；所述点火系统用于对所述混合气体点火，使所述混合气体爆燃产生高温高压气体，所述排气管用于所述高温高压气体的排出，所述发动机气缸内壁直径大于所述主轴直径，所述主轴与所述发动机气缸内壁相切设置，所述主轴与所述发动机气缸呈偏心布置；所述主轴设置有沿主轴半径方向的滑槽，所述涡轮叶片内嵌于所述滑槽内，所述主轴旋转时，所述涡轮叶片受到离心力作用自动沿所述滑槽向外滑出，所述涡轮叶片始终与所述发动机气缸内壁相切，形成封闭腔体；所述主轴旋转时所述涡轮叶片始终与所述发动机气缸内壁相切，所述涡轮叶片伸缩距离不断变化，所述封闭腔体容积不断变化。

2.根据权利要求1所述的一种离心式涡轮转子发动机，其特征在于，所述发动机气缸与所述主轴相切点逆时针方向的近所述相切点处设置有进气口，所述化油器通过所述进气口与所述发动机气缸密封连接；所述发动机气缸与所述主轴相切点顺时针方向的远所述相切点处设置有排气口，所述排气管通过所述排气口与所述发动机气缸固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种离心式涡轮转子发动机，其特征在于，所述点火系统与所述发动机气缸固定连接，所述点火系统位于沿所述相切点逆时针方向，所述进气口与所述排气口之间位置。

4.根据权利要求3所述的一种离心式涡轮转子发动机，其特征在于，所述涡轮叶片包括第一涡轮叶片、第二涡轮叶片和第三涡轮叶片，当所述第二涡轮叶片完全滑过所述进气口后，所述第一涡轮叶片和所述第二涡轮叶片形成第一充气腔体，当所述第二涡轮叶片完全滑过所述进气口后，所述第二涡轮叶片与所述第一涡轮叶片形成完全封闭的第一封闭燃烧室，所述第二涡轮叶片和所述第三涡轮叶片形成第二充气腔体，所述第三涡轮叶片完全滑过所述进气口后，所述第一涡轮叶片滑过所述排气口，所述第一封闭燃烧室与所述排气管连通进行排气，所述第二涡轮叶片和所述第三涡轮叶片形成完全封闭的第二封闭燃烧室，所述第三涡轮叶片和第一涡轮叶片形成第三充气腔体，当所述第一涡轮叶片完全滑过所述进气口后，所述第二涡轮叶片滑过所述排气口，所述第二封闭燃烧室与所述排气管连通进行排气，所述第三涡轮叶片和所述第一涡轮叶片形成完全封闭的第三封闭燃烧室，所述第一涡轮叶片和第二涡轮叶片再次形成第一充气腔体，由此循环，所述主轴旋转一圈，所述点火系统点火三次，发动机做三次功，从而产生巨大的功率。

5.根据权利要求4所述的一种离心式涡轮转子发动机，其特征在于，所述第一涡轮叶片旋转至所述主轴与所述发动机气缸内壁相切点时，所述第一涡轮叶片和所述第二涡轮叶片与所述发动机气缸内壁形成的腔体容积最小，随着所述主轴的旋转，所述腔体容积逐渐变大，产生负压，当所述第一涡轮叶片滑过所述进气口后，所述第一涡轮叶片和所述第二涡轮叶片形成第一充气腔体，所述化油器通过所述进气口向负压状态的所述第一充气腔体内喷入混合气体。

6.根据权利要求5所述的一种离心式涡轮转子发动机，其特征在于，当所述第二涡轮叶片完全滑过所述进气口后，所述第二涡轮叶片与所述第一涡轮叶片形成完全封闭的第一封闭燃烧室，此时所述转速传感器触发点火指令，所述点火系统开始点火，所述混合气体爆燃产生高温高压气体；所述第一涡轮叶片伸出距离大于所述第二涡轮叶片伸出距离，以主轴为支点，所述第一涡轮叶片力臂大于所述第二涡轮叶片力臂，爆燃后的所述高温高压气体会推动所述第一涡轮叶片绕所述主轴继续旋转，这个过程发动机做功产生扭矩。

技术总结本发明涉及无人机动力发动机技术领域，提供一种离心式涡轮转子发动机，包括：发动机气缸、发动机后盖、主轴、涡轮叶片、排气管、化油器、点火系统和转速传感器；发动机气缸内壁直径大于所述主轴直径，主轴与发动机气缸内壁相切设置，主轴与发动机气缸呈偏心布置；主轴设置有沿主轴半径方向的滑槽，涡轮叶片内嵌于滑槽内，主轴旋转时，涡轮叶片受到离心力作用自动沿滑槽向外滑出，主轴旋转时涡轮叶片始终与发动机气缸内壁相切，三个涡轮叶片形成三个封闭腔体，主轴旋转一圈发动机做三次功，转速高，震动小，功率大。保留了传统发动机的密封燃烧室结构，相比涡喷发动机燃油利用率高，经济性更好。结构简单，生产和维护成本低。技术研发人员：杨希望,王川受保护的技术使用者：天峋创新（北京）科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15