CN107060995A - 一种应用于转子发动机的多孔介质蓄热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于转子发动机的多孔介质蓄热装置，包括缸体和多孔介质部件，所述缸体上设有火花塞安装孔，所述火花塞安装孔依次设有火花塞安装区、多孔介质安装区和过渡区；所述过渡区与缸体内部平面通过圆弧过渡；所述多孔介质部件粘接在所述多孔介质安装区内；所述火花塞安装区内安装火花塞。本发明可以可以促进转子发动机顺利点火和稳定燃烧的作用，并使燃烧区域内的温度分布更加均匀，减少局部高温的产生，大大减少氮氧化物的生成量，气流流经空心圆柱体结构下方可以产生稳定的气旋，混合气与多孔介质进行热交换后进入气缸，多孔介质的设置可以吸收高温燃气的热量，新鲜混合气流经多孔介质时可以获得预热作用。

Description

一种应用于转子发动机的多孔介质蓄热装置

技术领域

本发明涉及发动机领域，特别涉及一种应用于转子发动机的多孔介质蓄热装置。

背景技术

转子发动机具有结构简单，零部件少，运转平稳等优点，是除往复式发动机之外的又一高效的动力机械，由于克服了往复式发动机体积大，重量重等缺点更适合作为对尺寸和重量要求比较高的领域的动力选择。

现有结构产生了两个主要问题：一、燃烧室扁平狭长，面容比大导致点火后能量容易散失且缸内散热损失大，混合气内火焰传播速度不高因此冷启动性能不佳，设置高能点火装置可以一定程度上提高点火效果，但成本较高且可靠性低；二、转子单向运转导致缸内气流主要呈单向流动，混合气形成后在缸内迁移速度很大，对某一位置处的混合气进行点火后，火焰在气流的带动下以较快的速度向燃烧室前部移动，在火花塞周围停留的时间很短，而燃烧室后部的混合气只有向前部继续迁移遇到火焰后锋面才能起到点火作用。在这种情况下刚着火的燃气区域温度较高，易产生有害气体，而局部着火的混合气对整体燃烧的促进作用低，燃烧持续期较长，燃料得不到充分的燃烧，产生的污染物中未燃烃、颗粒物含量高。提高混合气整体的燃烧速度是改进转子发动机燃烧过程的重要措施之一。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了应用于转子发动机的多孔介质蓄热装置，可以促进转子发动机顺利点火和稳定燃烧的作用，并使燃烧区域内的温度分布更加均匀，减少局部高温的产生，大大减少氮氧化物的生成量。为了使多孔介质内部进入足够多的新鲜混合气，多孔介质底部与气缸壁面用圆弧连接，气流流经空心圆柱体结构下方可以产生稳定的气旋，混合气与多孔介质进行热交换后进入气缸，多孔介质的设置可以吸收高温燃气的热量，新鲜混合气流经多孔介质时可以获得预热作用。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种应用于转子发动机的多孔介质蓄热装置，包括缸体和多孔介质部件，所述缸体上设有火花塞安装孔，所述火花塞安装孔依次设有火花塞安装区、多孔介质安装区和过渡区；所述过渡区与缸体内部平面通过圆弧过渡；所述多孔介质部件粘接在所述多孔介质安装区内；所述火花塞安装区内安装火花塞。

进一步，所述多孔介质部件结构为空心圆柱体。

进一步，所述多孔介质部件材料为碳化硅。

进一步，所述多孔介质部件材料孔隙率0.7-0.8。

进一步，所述空心圆柱体内径不小于10mm，外径不大于18mm，厚度为4mm。

进一步，所述多孔介质安装区设有矩形凹坑，所述矩形凹坑内嵌入摩擦片。

进一步，所述摩擦片材料为碳纤维。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的应用于转子发动机的多孔介质蓄热装置，主要呈现为与转子转动方向一致的单向流动，圆弧的设计可以使气流顺利的流入多孔介质与火花塞安装孔形成的腔内，并形成稳定的气流，有利于混合气与多孔介质进行充分的热交换以及火花塞有效的点火。

2.本发明所述的应用于转子发动机的多孔介质蓄热装置，多孔介质与火花塞安装孔位置的配合使得流经多孔介质的混合气可以获得预热作用，在火花塞跳火后有利于提高点火的可靠性和提高燃料的消耗速度，可以降低高温区域的温度以减少有害气体的产生。

3.本发明所述的应用于转子发动机的多孔介质蓄热装置，

附图说明

图1为本发明所述的应用于转子发动机的多孔介质蓄热装置安装示意图。

图2为本发明所述的火花塞安装孔局部放大图。

图3为本发明所述的多孔介质部件结构图。

图中：

1-缸体；2-摩擦片；3-火花塞安装孔；4-多孔介质部件。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1和图2所示，一种应用于转子发动机的多孔介质蓄热装置，包括缸体1和多孔介质部件4，所述缸体1上设有火花塞安装孔3，所述火花塞安装孔3依次设有火花塞安装区、多孔介质安装区和过渡区；所述过渡区与缸体1内部平面通过圆弧过渡；所述多孔介质部件4粘接在所述多孔介质安装区内；所述火花塞安装区内安装火花塞。工作时候混合气先依次经过过渡区、多孔介质安装区和火花塞安装区；多孔介质安装区放置在火花塞安装区后面有利于提高点火的可靠性和提高燃料的消耗速度，而多孔介质部件4的存在也可以降低高温区域的温度以减少有害气体的产生。通过该装置的设计可减少缸内气流的热散失并有利于产生稳定的燃烧组织，最终提高转子发动机燃烧效率和降低未燃烃的排放。而转子发动机由于缸体1内气流主要呈现为与转子转动方向一致的单向流动，过渡区为圆弧设计可以使气流顺利的流入多孔介质与火花塞安装孔形成的腔内，并形成稳定的气流，有利于混合气与多孔介质进行充分的热交换以及火花塞有效的点火。

图3所示，所述多孔介质部件4结构为空心圆柱体。火花塞点火后形成的火焰在多孔介质部件4环内中心，而燃料燃烧产生高温区域是氮氧化物产生的重要因素，多孔介质部件4吸收来自燃烧组织的热量并积蓄在内，高温燃气的温度大大降低，减少了氮氧化物的产生。已燃混合气随着气流运动从多孔介质部件4中流出，而未燃混合气随着转子的转动进入多孔介质部件4材料内，混合气获得了加热作用后进入气缸内与火焰汇合，提高了火焰传播的速度。当下一个燃烧室运转至安装多孔介质的位置处，缸内温度较低的混合气进入多孔介质部件4内部，吸收剩余的热量同样获得了预热效果。所述多孔介质部件4材料一般为碳化硅，孔隙率0.7-0.8最佳。

所述多孔介质部件4的设置在于产生蓄热作用，使燃气的高温区域温度降低，减少有害气体的产生，预热新鲜燃气，提高燃料整体燃烧效率，所以所述多孔介质部件4应该有足够大的尺寸以便获得较强的蓄热能力，其外径的设计面临两个相互矛盾的问题：如果外径较小会造成混合气与多孔介质接触的时间短，减弱多孔介质传热的作用，而外径过大时当转子密封片扫过该区域时会引起较大的漏气量，对缸内燃烧过程产生不利影响。经试验得出所述空心圆柱体内径不小于10mm，外径不大于18mm，厚度为4mm。

为了使所述多孔介质部件4安装在火花塞安装孔3内牢固，不会由于发动机的震动导致脱落，所述多孔介质安装区设有矩形凹坑，所述矩形凹坑内嵌入摩擦片2。所述摩擦片2材料为碳纤维最佳。此外，还可以方便多孔介质部件4的更换。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种应用于转子发动机的多孔介质蓄热装置，其特征在于，包括缸体(1)和多孔介质部件(4)，所述缸体(1)上设有火花塞安装孔(3)，所述火花塞安装孔(3)依次设有火花塞安装区、多孔介质安装区和过渡区；所述过渡区与缸体(1)内部平面通过圆弧过渡；所述多孔介质部件(4)粘接在所述多孔介质安装区内；所述火花塞安装区内安装火花塞。

2.根据权利要求1所述的应用于转子发动机的多孔介质蓄热装置，其特征在于，所述多孔介质部件(4)结构为空心圆柱体。

3.根据权利要求1所述的应用于转子发动机的多孔介质蓄热装置，其特征在于，所述多孔介质部件(4)材料为碳化硅。

4.根据权利要求1所述的应用于转子发动机的多孔介质蓄热装置，其特征在于，所述多孔介质部件(4)材料孔隙率0.7-0.8。

5.根据权利要求2所述的应用于转子发动机的多孔介质蓄热装置，其特征在于，所述空心圆柱体内径不小于10mm，外径不大于18mm，厚度为4mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的应用于转子发动机的多孔介质蓄热装置，其特征在于，所述多孔介质安装区设有矩形凹坑，所述矩形凹坑内嵌入摩擦片(2)。

7.根据权利要求6所述的应用于转子发动机的多孔介质蓄热装置，其特征在于，所述摩擦片(2)材料为碳纤维。