CN101173631A - 一种大功率全汽动式内燃机 - Google Patents

Abstract

一种大功率全汽动式内燃机，包括：两个系统：燃烧系统和机械动力系统，机械动力系统包括安装在涡轮轴承上的动力涡轮和燃气涡轮，其特征在于：所述燃烧系统至少包括左主燃烧系统、中主燃烧系统、右主燃烧系统；各燃烧系统均由主汽缸、进气辅助汽缸、排气辅助汽缸和用于各汽缸活塞连接的“h”形强力杠杆构成；各主汽缸、进气辅助汽缸、排气辅助汽缸均用钢架固定。各主汽缸分别通过高压气道与各进气辅助汽缸和排气辅助汽缸连接。本发明巧妙地将现有内燃机的燃烧方式和燃气轮机的机械动力方式相结合，通过各辅助汽缸随各主汽缸交替连续工作而交替连续，实现了内燃机运行的全汽动和大功率，具有燃烧效力高、工作效率高等优点。

Description

一种大功率全汽动式内燃机

技术领域

本发明涉及的是内燃机，尤其是一种大功率全汽动式内燃机。

背景技术

中国发明专利号ZL200510100647.2公开了一种全汽动式内燃机，它包括两个系统：燃烧系统和机械动力系统，机械动力系统包括涡轮和涡轮轴承；燃烧系统主要包括两个主汽汽缸和两套由辅助汽缸、巨型弹簧、强力杠杆和高压气道构成的辅助装置；主汽缸通过高压气道与其中一个辅助汽缸相通；另一个主汽缸也通过高压气道与另一个辅助汽缸相通；主汽缸的外壳顶部侧边有一个高压喷嘴，高压喷嘴与涡轮相通；活塞上端设置与强力杠杆相连的协调卡，强力杠杆与巨弹簧相连，巨型弹簧由钢架固定，强力杠杆还与辅助汽缸的活塞相连。这种结构的全汽动式内燃机采用内燃机的燃烧方式和燃气轮机的机械动力方式，不仅燃烧效率高，结构简单、成本低，可靠性高，而且操作简单，同时维修方便。但是，由于活塞的往复运动依靠协调卡和巨型弹簧的伸张来实现的，因此其排气速度相对较慢，从而导致功率较小。

发明内容

本发明的目的是针对上述全汽动式内燃机存在的不足，提供一种排气速度快的大功率全汽动式内燃机。

本发明大功率全汽动式内燃机，包括两个系统：燃烧系统和机械动力系统，机械动力系统包括安装在涡轮轴承上的动力涡轮和燃气涡轮，其特征在于：

所述燃烧系统至少包括左主燃烧系统、中主燃烧系统、右主燃烧系统；

所述左主燃烧系统主要由左主汽缸、左进气辅助汽缸、左排气辅助汽缸和用于各汽缸活塞连接的“h”形强力杠杆构成；

所述左主汽缸由左主缸体、左主活塞和左电火花塞构成，左主缸体上部侧缸壁设有与动力涡轮和燃气涡轮相通的左高压喷嘴，左主缸体的底部设置左电火花塞，左主缸体的底部还设有左主进气口和左主排气口；

所述左进气辅助汽缸由左进气辅助缸体和左进气辅助活塞构成，左进气辅助缸体的底部设有左辅助进气口；

所述左排气辅助汽缸由左排气辅助缸体和左排气辅助活塞构成，左排气辅助缸体的底部设有左辅助排气口；

所述左进气辅助汽缸的左进气辅助活塞和左排气辅助汽缸的左排气辅助活塞以同轴方式安装在“h”形强力杠杆直杆的两端，左主汽缸的左主活塞通过活塞弹簧与“h”形强力杠杆的短杆端连接；

所述中主燃烧系统、右主燃烧系统的结构组成及与动力涡轮和燃气涡轮的连接关系与主燃烧系统完全相同；

所述左主缸体底部的左排气口通过高压气道与中排气辅助缸体底部的中辅助排气口连接，左主缸体底部的左进气口通过高压气道与右进气辅助缸体底部的右辅助进气口连接；

所述中主缸体底部的中排气口通过高压气道与右排气辅助缸体底部的右辅助排气口连接，中主缸体底部的中进气口通过高压气道与左进气辅助缸体底部的左辅助进气口连接；

所述右主缸体底部的右排气口通过高压气道与左排气辅助缸体底部的左辅助排气口连接，右主缸体底部的右进气口通过高压气道与中进气辅助缸体底部的中辅助进气口连接；

各主汽缸、进气辅助汽缸、排气辅助汽缸均用钢架固定。

本发明大功率全气动式内燃机的工作原理是：左主汽缸、中主汽缸和右主汽缸之间为互动式工作，当左主汽缸作功时，中主汽缸完成吸气工作，右主汽缸完成排气工作；当中主汽缸作功时，右主汽缸完成吸气工作，左主汽缸完成排气工作；当右主汽缸作功时，左主汽缸完成吸气工作，中主汽缸完成排气工作。各辅助汽缸随各主汽缸交替连续工作而交替连续，如此不断连续循环产生高速高压气流。机械动力系统作用是把连续的高压高速热气流转化为连续的机械转动，即：当高速高压气流通过喷嘴进入燃气涡轮的叶片间和动力涡轮的叶片间后，气流开始减速，气流同时推动燃气涡轮和动力涡轮转动，当燃气涡轮和动力涡轮作机械转动时，燃气涡轮和动力涡轮通过各自涡轮轴承将连续输出机械转动。燃气涡轮作用主要是驱动空气压缩机。空气压缩机将为汽缸增压。

本发明大功率全气动式内燃机巧妙地将现有内燃机的燃烧方式和燃气轮机的机械动力方式相结合，实现了内燃机运行的全汽动和大功率，具有如下优点：

1、燃烧效力高。

2、全系统工作效率高。

3、结构简单，成本低。

4、工艺要求低，生产效率高。

5、操作简单可靠。

6、维修保养简单。

7、可靠性高。

8、生产一台全汽动内燃机的材料较少，且材料质量求不高，可进一步减少成本。

本发明大功率全汽动式内燃机的具体结构由以下附图和实施例详细给出。

附图说明

图1是大功率全汽动式内燃机的结构示意图；

图2是图1所示大功率全汽动式内燃机A部位的放大结构示意图。

具体实施方式

实施例：从图1可以清楚地看到大功率全汽动式内燃机由：燃烧系统和机械动力系统组成。

所述机械动力系统包括安装在涡轮轴承1上的动力涡轮2和燃气涡轮3。

所述燃烧系统包括左主燃烧系统、中主燃烧系统、右主燃烧系统；

所述左主燃烧系统主要由左主汽缸1a、左进气辅助汽缸2a、左排气辅助汽缸3a和用于各汽缸活塞连接的“h”形左强力杠杆4a构成；

所述左主汽缸1a由左主缸体11a、左主活塞12a和左电火花塞13a构成，左主缸体11a上部侧缸壁设有与动力涡轮1和燃气涡轮2相通的左高压喷嘴14a，左主缸体11a的底部设置左电火花塞13a(见图2)，左主缸体11a的底部还设有左主进气口15a和左主排气口16a；

所述左进气辅助汽缸2a由左进气辅助缸体21a和左进气辅助活塞22a构成，左进气辅助缸体21a的底部设有左辅助进气口23a；

所述左排气辅助汽缸3a由左排气辅助缸体31a和左排气辅助活塞32a构成，左排气辅助缸体31a的底部设有左辅助排气口33a；

所述左进气辅助缸体21a内的左进气辅助活塞22a和左排气辅助缸体31a内的左排气辅助活塞32a以同轴方式安装在“h”形左强力杠杆4a的直杆两端，左主缸体11a内的左主活塞12a通过左活塞弹簧42a与“h”形左强力杠杆4a的短杆端连接。

所述中主燃烧系统主要由中主汽缸1b、中进气辅助汽缸2b、中排气辅助汽缸3b和用于各汽缸活塞连接的“h”形中强力杠杆4b构成；

所述中主汽缸1b由中主缸体11b、中主活塞12b和中电火花塞13b构成，中主缸体11b上部侧缸壁设有与动力涡轮1和燃气涡轮2相通的中高压喷嘴14b，中主缸体11b的底部设置中电火花塞15b，中主缸体11b的底部还设有中主进气口15b和中主排气口16b；

所述中进气辅助汽缸2b由中进气辅助缸体21b和中进气辅助活塞22b构成，中进气辅助缸体21b的底部设有中辅助进气口23b；

所述中排气辅助汽缸3b由中排气辅助缸体31b和中排气辅助活塞32b构成，中排气辅助缸体31b的底部设有中辅助排气口33b；

所述中进气辅助缸体21b内的中进气辅助活塞22b和中排气辅助缸体31b内的中排气辅助活塞32b以同轴方式安装在“h”形中强力杠杆4b的直杆两端，中主缸体11b内的中主活塞12b通过中活塞弹簧42b与“h”形中强力杠杆4b的短杆端连接。

所述左主燃烧系统主要由左主汽缸1c、左进气辅助汽缸2c、左排气辅助汽缸3c和用于各汽缸活塞连接的“h”形左强力杠杆4c构成；

所述右主汽缸1c由右主缸体11c、右主活塞12c和右电火花塞13c构成，右主缸体11c上部侧缸壁设有与动力涡轮1和燃气涡轮2相通的右高压喷嘴14c，右主缸体11c的底部设置右电火花塞15c，右主缸体11c的底部还设有右主进气口15c和右主排气口16c；

所述右进气辅助汽缸2c由右进气辅助缸体21c和右进气辅助活塞22c构成，右进气辅助缸体21c的底部设有右辅助进气口23c；

所述右排气辅助汽缸3c由右排气辅助缸体31c和右排气辅助活塞32c构成，右排气辅助缸体31c的底部设有右辅助排气口33c；

所述右进气辅助缸体21c内的右进气辅助活塞22c和右排气辅助缸体31c内的右排气辅助活塞32c以同轴方式安装在“h”形右强力杠杆4c的直杆两端，右主缸体11c内的右主活塞12c通过右活塞弹簧42c与“h”形右强力杠杆4c的短杆端连接。

上述左主燃烧系统、中主燃烧系统、右主燃烧系统之间高压管道的连接关系如下：

左主缸体11a底部的左主排气口16a通过高压气道10与中排气辅助汽缸3b之缸体底部的中辅助排气口33b连接，左主缸体11a底部的左主进气口15a通过高压气道10与右进气辅助缸体2c底部的右辅助进气口23c连接；

中主缸体11b底部的中主排气口17b通过高压气道10与右排气辅助缸体3c底部的右辅助排气口33c连接，中主缸体11b底部的中主进气口15a通过高压气道10与左进气辅助缸体21a底部的左辅助进气口23a连接；

所述右主缸体11c底部的右主排气口16c通过高压气道10与左排气辅助缸体21a底部的左辅助排气口23a连接，右主缸体11c底部的右主进气口15c通过高压气道10与中进气辅助缸体21b底部的中辅助进气口23b连接；

所述左主汽缸1a、中主汽缸1b、右主汽缸1c、左进气辅助汽缸2a、左进气辅助汽缸2b、左进气辅助汽缸2c、左排气辅助汽缸3a、左排气辅助汽缸3b、左排气辅助汽缸3c均用钢架固定。

本发明大功率全气动式内燃机的运行过程如下：

1、当左主缸体11a内的左主活塞12a作吸气运动时，油气混合体从左主缸体11a底部的左主进气口15a吸入并充满左主缸体11a；

2、当左主活塞12a运动到左主缸体11a上部侧缸壁左高压喷嘴14a位置时，左主活塞12a停止运动，此刻左主活塞12a正好将左高压喷嘴14a封闭；

3、此时左主缸体11a内的油气混合体由左主缸体11a底部的左火花塞13a点燃。

4、油气混合体燃爆后产生的高压气流迫使左主活塞12a克服左活塞弹簧42a的弹力向左主缸体11a顶部运动，左主缸体11a缸壁上的左高压喷嘴14a被打开，高压气流加速运动从左高压喷嘴14a喷出并作用于机械动力系统的动力涡轮1和燃气涡轮2；

5、此时左主缸体11a内充满油气混合体燃爆后的废气，左主活塞12a开始从左主缸体11a的顶部向下运动，废气从左主缸体11a底部的左主排气口16a排出，当左主活塞12a运动到左主缸体11a底部时，D左活塞弹簧42a自然扩张复位，左主汽缸1a完成了一次燃烧过程。

中主汽缸1b和右主汽缸1c的具体工作过程与左主汽缸1a相同。

三个燃烧系统的各进气辅助汽缸2a、2b、2c，排气辅助汽缸3a、3b、3c的作用是帮助三个主汽缸1a、1b、1c完成互动，即帮助主汽缸完成排气吸气。

各进气辅助汽缸2a、2b、2c和排气辅助汽缸3a、3b、3c的工作过程如下：

1、当左主汽缸1a工作时，左主汽缸1a内的高压气流通过其底部的左主进气口15a经高压气道10进入中进气辅助汽缸2b；通过其底部的左主排气口16a经高压气道10进入右排气辅助汽缸3c。

2、中进气辅助体缸21b中的中进气辅助活塞22b在高压气体的作用下由汽缸底部向上运动；右排气辅助缸体31c中的右排气辅助活塞32c在高压气体的作用下从右排气辅助缸体31c的顶端向下运动。

3，中进气辅助缸体21c中的中进气辅助活塞22c推动中强力扛杆4b向上运动；右排气辅助缸体31c中的右排气辅助活塞32推动右强力扛杆4c向下运动。

4、同时中强力扛杆4b推动中主缸体11b内的中主活塞12b向上运动，油气混合体吸入中主汽缸1b；与此同时右强力扛杆4c推动右主缸体11c内的右主活塞12c向下运动，废气排出右主缸体11c。

5、当左主缸体11a内的高压气体喷出后，中主缸体11b内的中主活塞12b运动到中主缸体11b的高压喷口14b位置时停止，这时中主缸体11b内充满油气混合体；右主缸体11c内的右主活塞12c运动到缸体底部时停止，这时右主缸体11c内的废气完全排出，辅助汽缸完成一个程序的运行。各辅助汽缸随各主汽缸交替连续工作而交替连续。

机械动力系统作用是把连续的高压高速热气流转化为连续的机械转动。当高速气流通过高压喷嘴进入燃气涡轮的叶片间后，气流开始减速，气流推动燃气涡轮运转，当燃气涡轮涡轮作机械转动时，通过涡轮轴承和动力涡轮将机械转动连续输出。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (1)

1.一种大功率全汽动式内燃机，包括两个系统：燃烧系统和机械动力系统，机械动力系统包括安装在涡轮轴承上的动力涡轮和燃气涡轮，其特征在于：

所述燃烧系统至少包括左主燃烧系统、中主燃烧系统、右主燃烧系统；

所述左主燃烧系统主要由左主气汽、左进气辅助汽缸、左排气辅助汽缸和用于各汽缸活塞连接的“h”形强力杠杆构成；

所述左主汽缸由左主缸体、左主活塞和左电火花塞构成，左主缸体上部侧缸壁设有与动力涡轮和燃气涡轮相通的左高压喷嘴，左主缸体的底部设置左电火花塞，左主缸体的底部还设有左主进气口和左主排气口；

所述左进气辅助汽缸由左进气辅助缸体和左进气辅助活塞构成，左进气辅助缸体的底部设有左辅助进气口；

所述左排气辅助汽缸由左排气辅助缸体和左排气辅助活塞构成，左排气辅助缸体的底部设有左辅助排气口；

所述左进气辅助汽缸的左进气辅助活塞和左排气辅助汽缸的左排气辅助活塞以同轴方式安装在“h”形强力杠杆直杆的两端，左主汽缸的左主活塞通过活塞弹簧与“h”形强力杠杆的短杆端连接；

所述中主燃烧系统、右主燃烧系统的结构组成及与动力涡轮和燃气涡轮的连接关系与主燃烧系统完全相同；

所述左主缸体底部的左排气口通过高压气道与中排气辅助缸体底部的中辅助排气口连接，左主缸体底部的左进气口通过高压气道与右进气辅助缸体底部的右辅助进气口连接；

所述中主缸体底部的中排气口通过高压气道与右排气辅助缸体底部的右辅助排气口连接，中主缸体底部的中进气口通过高压气道与左进气辅助缸体底部的左辅助进气口连接；

所述右主缸体底部的右排气口通过高压气道与左排气辅助缸体底部的左辅助排气口连接，右主缸体底部的右进气口通过高压气道与中进气辅助缸体底部的中辅助进气口连接；

各主汽缸、进气辅助汽缸、排气辅助汽缸均用钢架固定。

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