CN108412671A - 一种旋轮发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋轮发动机，其包括供液装置、控制器、机体，所述供液装置和控制器分别与所述机体连接；其中，所述机体包括机壳，所述壳体内安装有旋转叶轮，所述壳体上设有至少一个进液口和出液口；在所述进液口处设有直喷推进器，所述半导体激光器和泵喷器安装在所述直喷推进器上，所述供液装置通过所述泵喷器与所述机壳连接，在所述供液装置与所述泵喷器之间设有磁化器。本发明的旋轮发动机可节省设备、省厂房，省料、省工、省时，低成本高产出，便于投放市场。避免了排放大量污染物，对环境、生态造成污染，可达到高质、高效、高输出功率的目的，具有广阔持续市场发展前景的换代动力源。

Description

一种旋轮发动机
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种旋轮发动机。
背景技术
目前，随着技术的发展，各种类型的发动机逐渐被研发出来，但是，柴油机、汽油机虽然技术比较成熟，但是这些发动机在使用的过程中，发动机要产生废气，容易对环境产生污染。
虽然很多发动机的已经研发了近半个多世纪，但是，仍然存在很多缺陷，例如，汪克尔转子发动机，经过半个多世纪的研发，该转子发动机已经上市销售以及使用，但是仍然存在多种缺陷，无法再市场上普及，其主要原因是该发动机的结构设计不合理导致在功能上存在着缺陷。
例如，柴油机的已有100多年的发展历程，在此发展中，按电控燃油技术分别经历了位置控制、时间控制、时间压力控制三个阶段的重大技术突破，才达到今天的技术水平。然而从柴油机技术发展来看，由于柴油机结构复杂，摩擦点多，内耗能达到30％。燃料消耗高，尤其是存在着排放大量污染物危害环境、能效低的缺陷。此外，传统的柴油机燃烧效率已经达到了极限，效率上不可能再有较大提高。
综上所述，传统的发动机存在着热效率低，存在排放尾气，对环境产生污染的缺陷，亟待进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种旋轮发动机，用以解决现有发动机对环境污染，热效率低，制造成本高的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供一种旋轮发动机，所述旋轮发动机包括供液装置、控制器、机体，所述供液装置和控制器分别与所述机体连接；
其中，所述机体包括机壳，所述壳体内安装有旋转叶轮，所述壳体上设有至少一个进液口和出液口；
在所述进液口处设有直喷推进器，所述半导体激光器和泵喷器安装在所述直喷推进器上，所述供液装置通过所述泵喷器与所述机壳连接，在所述供液装置与所述泵喷器之间设有磁化器；
所述供液装置内具有推进剂，所述推进剂经过所述磁化器磁化后形成磁流体，所述磁流体通过泵喷器喷入直喷推进器，在所述半导体激光器的作用下，所述磁流体喷入所述壳体内，推动所述旋转叶轮转动。
优选地，所述旋轮发动机还包括冷却器，所述壳体通过所述冷却器与所述供液装置连接。
优选地，所述供液装置包括供液箱和供液高压泵，所述供液高压泵与所述供液箱固定连接。
优选地，所述供液箱内安装有推进剂流量传感器。
优选地，所述壳体内安装有转速传感器和温度传感器。
优选地，所述直喷推进器内安装有工作压力传感器。
优选地，所述供液装置与所述泵喷器之间安装有推进剂压力传感器。
优选地，所述控制器包括自诊断报警装置，所述自诊断报警装置对所述传感器信号进行检测，并发出故障提示信号。
优选地，所述壳体上设有第一进液口和第二进液口，所述第一进液口上设有第一直喷推进器，所述第二进液口上设有第二直喷推进器。
本发明具有如下优点：
本发明的旋轮发动机可节省设备、省厂房，省料、省工、省时，低成本高产出，便于投放市场。避免了排放大量污染物，对环境、生态造成污染。本发明的推进剂循环做功，无排放、无污染，绿色环保。可达到高质、高效、高输出功率的目的，具有广阔持续市场发展前景的换代动力源。
附图说明
图1为本发明的旋轮发动机的结构示意图。
图2为本发明的控制器的电路原理图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明的旋轮发动机，其包括供液装置50、控制器40、机体10，供液装置50和控制器40分别与机体10连接；其中，机体10包括机7，壳体7内安装有旋转叶轮9，旋转叶轮9中心设为转动轴15，通过转动轴15对外输出动力，转动轴15和壳体10之间通过轴承14可转动连接，壳体7上设有至少一个进液口和出液口；在进液口处设有直喷推进器41，半导体激光器51和泵喷器41安装在直喷推进器61上，供液装置50通过泵喷器与机壳7连接，在供液装置50与泵喷器41之间设有磁化器28；供液装置50内具有推进剂，推进剂经过磁化器磁化后形成磁流体推进剂，磁流体推进剂通过泵喷器41喷入直喷推进器61，在半导体激光器51的作用下，磁流体推进剂喷入壳体7内，推动旋转叶轮9转动。
具体的，强磁化器设置28在供液高压泵的高压管33上，当供液高压泵21将多种溶于水的混合物推进剂，其中，推进剂由如下成分组成：洁净水98.5份(其中含重水17份)、钾0.5份、氩气1份，在供液装置内将钾缓慢加入到洁净水中，并通入氩气，形成推进剂，钾起到提质增效的作用，氩气起到稳定剂的作用。推进剂泵入高压管道33，流经高压管道33时推进剂经强磁化器28磁化后，形成磁流体推进剂，大大提升推进剂能量跃迁与激发，起到提质增效的功能，产生强大的推进效应，由直喷推进器61尾管直喷推进壳体7内的旋转叶轮9做功，转化为旋转动力。并将排出的推进剂回收冷却，经回流管送回供液装置50，构成循环回路，形成磁流体推进剂循环做功。本发明的旋轮发动机的耗能极少、无排放、推进剂无臭无毒、不燃不爆、安全可靠、推进剂可循环利用。
其中，壳体7上可以设置两个进液口，第一进液口71和第二进液口72，第一进液口71上设有第一直喷推进器61，第二进液口72上设有第二直喷推进器62，即第一直喷推进器61和第二直喷推进器62，磁流体推进剂喷到直喷推进器室内经半导体激光器51、52照射，激光能对磁流体推进剂作用，激发磁流体推进剂能量跃迁与激发态，产生强大的推进力，磁流体推进剂直喷入机体的壳体内推进旋转叶轮旋转做功；第二直喷推进器62将磁流体推进剂喷入壳体7内，继续推动旋转叶轮9转动作功，在第一直喷推进器61和第二直喷推进器62的作用下，旋转叶轮9不间断的转动，周而复始对外输出动力。本发明的旋转发动机可实现全节省油料、无排放、无污染，旋转发动机的循环效率高达80％左右，达到超低运行成本。
供液装置50包括供液箱1和供液高压泵21，供液高压泵21与供液箱1固定连接。较佳的，供液箱内安装有两个供液高压泵，第一供液高压泵21和第二高压供液泵22，每个供液高压泵通过高压管33与泵喷器41相连接，控制器40控制供液高压泵21将供液箱1内的推进剂泵入泵喷器41。供液箱50内安装有推进剂流量传感器24，推进剂流量传感器24的作用是监测发动机的推进剂量，推进剂流量传感器24的检测信号转变电信号发送到控制器，作为磁流体推进剂和启动主控信号的依据。
旋轮发动机还包括冷却器12，壳体7通过冷却器12与供液装置50连接，在冷却器12末端管内设有推进剂温度传感器25，推进剂经过直喷推进器61对旋转叶轮作功后，经过出液口排出，进入到冷却器12中，经过冷却器12冷却的推进剂再经过管道13进入供液箱1内，推进剂供下一个过程循环使用。推进剂温度传感器25用于测量推进剂温度，给控制器提供热态信号，控制器利用其信号对泵喷器41供液量进行修正控制，以实现相应的控制功能。
壳体内安装有转速传感器23和温度传感器32，其中，转速传感器23用于测量磁流体推进剂喷射时刻和喷射量、转速计算。温度传感器32用于检测壳体内的磁流体推进剂在壳体7内的工作温度，当温度过高时，将信号反馈到控制器40中，控制器40控制喷入直喷推进器61内的磁流体推进剂的流量。
直喷推进器61内安装有工作压力传感器20，工作压力传感器20的作用为实时地测量直喷推进器61工作室内磁流体的推力、压力，作为磁流体推进剂的闭环回路一个精确反馈信号，控制器40根据该精确的反馈信号，控制器40控制直喷推进器61喷射磁流体推进剂的压力、推力，使得直喷推进器61的工作状态处于最佳状态，若反馈信号反应出直喷推进器未处在最佳状态时，控制器40会控制供液高压泵21对直喷推进器61的推进剂的输出量。
供液装置50与泵喷器41之间安装有推进压力传感器28，推进压力传感器28作用是根据推进剂密度计算喷射剂量和所需的脉宽，推进压力传感器28安装于供液装置50与泵喷器41之间的高压输液管内，通过推进压力传感器28实时地检测高压输液管内推进剂的流量等参数，并实时地反馈到控制器50中。
供液高压泵21经高压输液管将推进剂体输送至泵喷器41再注入直喷推进器61内，经过直喷推进器61内半导体激光器照射磁流体推进剂的相互作用，形成能量跃迁与激发态，经直喷推进器61直喷进入壳体7内推进旋转叶轮转动，旋转叶轮转动带动转动轴转动，转动轴可连接外界的设备及装置，达到对外输出动力的目的。
本发明中，所有的传感器采集的信号，经控制器运算处理、判断，然后输出指令，控制有关执行器动作，达到快速、准确自动控制发动机工作。本发明的旋转发动机通过激光器照射，直喷推进器内磁流体推进剂的相互作用，形成能量跃迁与激发态，产生强大的推进效应，这些能量以3100m/s高速向外传播，形成30-500MPa的压力和推进力，从直喷推进器尾管直喷进入壳体内，推动壳体内旋转叶轮转动做功。
作为可变换的实施方式，在壳体上可以设置多个直喷推进器，多个直喷推进器对旋转叶轮进行驱动，旋轮发动机的功率可再提升三倍。在旋轮发动机具体应用的过程中，可将多台旋轮发动机串联在同一根轴上，对同一轴进行驱动，输出功率将大大提高，多肽旋轮发动机功率预计能达到500-6000kW，可以满足多种不同动力需求。
如图2所示，本发明的控制器40包括自诊断报警装置27，自诊断报警装置27对传感器信号进行检测，并发出故障提示信号。报警装置包括自诊断故障灯，在发动机运行时，控制器不断监测各种传感器的信号，一旦发现有不正常的检测信号，传感器检测的故障信号包括有机器故障、传感器、执行器、线路、发动机模块引起的故障，或是各参数改变，通过解码读取，若有故障，自诊断故障灯亮起，提示需要停止发动机进行维修。发动机启动开关开启后，控制器进入工作状态，某些程序或步骤从ROM中取出进入CPU，这些程序可以是：启动推进剂调节，运行推进剂调节，限量推进剂控制，怠速调节，运行平稳调节，巡航控制，转速调节，故障报警，关闭发动机控制等。
本发明的旋轮发动机的控制器由各个传感器、开关、ECU和执行器组成。控制器的电源电路包括四部分：ECU控制器的外部电源电路、ECU控制器的内部电源电路、接地电路、超级电容器与蓄电池组合电路。ECU控制器外部电源电路受启动开关19控制，打开启动开关19主继电器26吸合，ECU的+B和+B1端子通电；关闭启动开关19，主继电器26断开，ECU控制器的+B和+B1端子断电。
ECU控制器的内部电源电路：ECU控制器的内部电源电路具有电池盒内置电源电路，以保证微机处理器及其接口电路在+5V的电压以下，即使在发动机启动工况等使蓄电池电压有较大波动时，也能保持+5V的电压，从而保证整个系统稳定的工作。
接地电路：ECU接地电路至少有三条接地线，以确保ECU正常工作。
超级电容器与蓄电池组合电路：电源采用16.2V/400F超级电容器与12v45A·h的蓄电池并联时，由于超级电容器的等效串联电阻(ESR)远低于蓄电池的内阻，在启动瞬间1200A启动电流中的800A的电流由超级电容器提供，蓄电池仅提供400A的电流，明显低于仅采用蓄电池的560A，阻止电池内阻上升平稳电压。超级电容器与电压为12v，容量为45A·h的蓄电池节省电能，确保系统工作，延长蓄电池寿命。
工作室温度传感器32置于壳体内，可实时监测工作温度，向控制器提供发动机温度信号。控制器将根据温度变化，调节控制泵喷器的脉宽调节信号，同时对发动机过热保护。
本发明的旋轮发动机的工作过程为：开启发动机启动开关19，发动控制器进入工作状态，所有传感器对检测的各种信号进行采集，某些程序或步骤从ROM中取出，进入CPU进行运算、判断经输出电路发出指令，控制有关执行器动作，达到快速、准确自动控制发动机工作。
控制器执行器动作，执行器接输出电路指令，令直喷推进器内的供液高压泵输送推进剂，磁流体推进剂经过泵喷器喷出推进剂，经半导体激光器照射磁流体推进剂，激光对磁流体推进剂作用，形成能量跃迁与激发态产生强大的推进力以3100m/s高速喷射，并产生30-500MPa压力，喷射的磁流体喷入壳体内，推动壳体内的旋转叶轮做功，两个直喷推进器可同时或者间隔喷入壳体内磁流体推进剂，推动旋转叶轮不断转动，完成作功行程，如此循环，不断驱动旋转叶轮转动，对外输出动力，并将作功后的磁流体推进剂回收冷却，输送回供液箱形成推进剂循环做功，无排放。
本发明的旋轮发动机具有以下优点：
本发明的旋轮发动机可节省设备、省厂房，省料、省工、省时，低成本高产出，便于投放市场。我将为产企节省大量投资。本发明的旋轮发动机不用油、省钱、省力、省时，实现用户使用便利的目的。避免了排放大量污染物，对环境、生态造成污染。本发明的推进剂循环做功，无排放、无污染，绿色环保。如果若在今后15～20年内都能换用旋轮发动机，每年将节省我国石油消耗总量的70％的石油，同时也减排这70％的石油产生的污染物，将产生巨大的经济效益和巨大的社会效益。本发明利用磁流体推进剂，理化性能稳定、循环做功，成本低、无臭无毒、不燃不爆，使用安全可靠，可达到高质、高效、高输出功率的目的，具有广阔持续市场发展前景的换代动力源。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种旋轮发动机，其特征在于，所述旋轮发动机包括供液装置、控制器、机体，所述供液装置和控制器分别与所述机体连接；
其中，所述机体包括机壳，所述壳体内安装有旋转叶轮，所述壳体上设有至少一个进液口和出液口；
在所述进液口处设有直喷推进器，所述半导体激光器和泵喷器安装在所述直喷推进器上，所述供液装置通过所述泵喷器与所述机壳连接，在所述供液装置与所述泵喷器之间设有磁化器；
所述供液装置内具有推进剂，所述推进剂经过所述磁化器磁化后形成磁流体，所述磁流体通过泵喷器喷入直喷推进器，在所述半导体激光器的作用下，所述磁流体喷入所述壳体内，推动所述旋转叶轮转动。
2.根据权利要求1所述的旋轮发动机，其特征在于，
所述旋轮发动机还包括冷却器，所述壳体通过所述冷却器与所述供液装置连接。
3.根据权利要求1所述的旋轮发动机，其特征在于，
所述供液装置包括供液箱和供液高压泵，所述供液高压泵与所述供液箱固定连接。
4.根据权利要求1所述的旋轮发动机，其特征在于，
所述供液箱内安装有推进剂流量传感器。
5.根据权利要求1所述的旋轮发动机，其特征在于，
所述壳体内安装有转速传感器和温度传感器。
6.根据权利要求1所述的旋轮发动机，其特征在于，
所述直喷推进器内安装有工作压力传感器。
7.根据权利要求1所述的旋轮发动机，其特征在于，
所述供液装置与所述泵喷器之间安装有推进剂压力传感器。
8.根据权利要求1所述的旋轮发动机，其特征在于，
所述控制器包括自诊断报警装置，所述自诊断报警装置对所述传感器信号进行检测，并发出故障提示信号。
9.根据权利要求1所述的旋轮发动机，其特征在于，
所述壳体上设有第一进液口和第二进液口，所述第一进液口上设有第一直喷推进器，所述第二进液口上设有第二直喷推进器。
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