CN110388265A - 多燃料内燃式热机 - Google Patents

Abstract

多燃料内燃式热机，包括燃烧室、三个缸筒、曲轴和机架，燃烧室设置进气口和出气口，三个缸筒为进气缸筒、出气缸筒和二次做功缸筒，进气缸筒和出气缸筒体积大小完全相同，二次做功缸筒的缸径略大于进气缸筒和出气缸筒，进气缸筒的出气口与燃烧室的进气口相连，燃烧室的出气口与出气缸筒的进气口相连，出气缸筒的出气口与二次做功缸筒的进气口相连，曲轴包括三个曲柄，三个曲柄分别与进气缸筒的连杆、出气缸筒的连杆和二次做功缸筒的连杆相连。本发明采用曲轴配合燃烧室和三个缸筒协同动作，使空气和燃料进入稳定燃烧的高压燃烧室燃烧后，废气再排出燃烧室同时输出动力和热量，具有设计合理、运行稳定和能量利用率高的优点。

Description

多燃料内燃式热机

技术领域

本发明属于燃烧加热设备技术领域，具体涉及一种多燃料内燃式热机。

背景技术

目前车辆的内燃机根据使用燃料的不同分为汽油机和柴油机，两者只能使用单一的燃料，而涡轮式发动机不适用于车辆，常用的燃烧加热设备都是等压燃烧，燃烧时部分能量对大气做功浪费掉了，例如煤在等压燃烧时的温度为2000℃左右而在等容燃烧时的温度可达到2500℃，此外现有内燃机的转速都过高，需要加装减速机才可使用。这些现象都是因为内燃机没有一个单独的燃烧室，燃料在气缸中进入一次燃烧一次，不能连续稳定的燃烧，涡轮式发动机虽然具备单独的燃烧室，但是转速太高不太适用于车辆和加热设备。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种多燃料内燃式热机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多燃料内燃式热机，包括燃烧室、三个缸筒、曲轴和机架，燃烧室设置进气口和出气口，燃烧室的进气口处设置进料机构，燃烧室的出气口处设置过滤机构，三个缸筒固定在机架上，三个缸筒的气门在同一侧，三个缸筒的活塞在同一侧，三个缸筒为进气缸筒、出气缸筒和二次做功缸筒，每个缸筒由进气口、出气口、筒壁、活塞和连杆组成，进气缸筒和出气缸筒体积大小完全相同，二次做功缸筒的缸径略大于进气缸筒和出气缸筒，进气缸筒的出气口与燃烧室的进气口相连，燃烧室的出气口与出气缸筒的进气口相连，出气缸筒的出气口与二次做功缸筒的进气口相连，进气缸筒和出气缸筒的进气口和出气口分别设置一个气门，二次做功缸筒的出气口处设置一个气门，曲轴包括三个曲柄，三个曲柄分别与进气缸筒的连杆、出气缸筒的连杆和二次做功缸筒的连杆相连，三个曲柄长度相同，进气缸筒连杆连接的曲柄与出气缸筒连杆连接的曲柄之间呈180°，出气缸筒连杆连接的曲柄与二次做功缸筒连杆连接的曲柄呈180°，进气缸筒连杆连接的曲柄与与二次做功缸筒连杆连接的曲柄呈0°，曲轴两端连接在机架上。

上述进气缸筒出气口安装的气门为单向压力气门，只有气缸压力大于燃烧室压力时才会打开，这样气体只能由气缸流入燃烧室，而不会回流。

上述进气缸筒进气口安装的气门和出气缸筒出气口安装的气门为单向压力气门。

上述三个缸筒的活塞为往复式活塞或转子活塞。

本发明的工作原理是三个缸筒协同工作，使空气和燃料进入稳定燃烧的高压燃烧室燃烧后，废气再排出燃烧室同时输出动力和热量，工作时曲轴运转一圈，每一个缸筒都完成一个进气冲程和一个出气冲程，当曲轴的曲柄转到离缸筒最近时，曲柄处在和缸筒曲轴同一平面上，此时缸筒内容积为零，进气冲程开始，随着曲轴的转动曲柄通过连杆带动活塞向曲轴侧运动，容积增加，当活塞运动到离曲轴最近时，曲柄和缸筒曲轴在同一平面上，气缸内容积达到最大，进气完成，开始出气冲程，三个缸筒的进气冲程和出气冲程不是同时的，进气缸筒做进气冲程时，出气缸筒做出气冲程，二次做功缸筒做进气冲程，进气缸筒做出气冲程时，出气缸筒做进气冲程，二次做功缸筒做出气冲程，由于相邻曲柄呈180°，所以当进气缸筒做进气冲程开始的同时，出气缸筒的出气冲程也同时开始，二次做功缸筒的进气冲程也同时开始，实现同时开始同步结束，设备开始启动时二次做功缸筒出气口的气门E处于常开状态，二次做功缸筒的活塞虽然随着曲轴做往复运动，但不影响也不参与工作，进气缸筒出气时，缸筒内部气压增大，大于燃烧室气压时，进气缸筒出气口安装的气门B打开，气体进入燃烧室，同时出气缸筒活塞吸气气压减少，燃烧室的气体流入出气缸筒，由于进气缸筒和出气缸筒体积大小完全相同所以进入燃烧室和排出燃烧室的气体一样多，燃烧室气压没有变化等于大气压，曲轴运转时没有阻力也没有动力，随着曲轴的运转，气体不停地从燃烧室流过，当点燃燃料，燃烧室气压增加，气门C打开，出气缸筒进气，高压气体推动活塞一次做功，动力通过曲轴传给进气缸筒的活塞，活塞压缩气体当进气缸筒气压和燃烧室气压相同时，出气活塞不再做功，在惯性的作用下，进气缸筒活塞会继续压缩气体，进气缸筒气压大于燃烧室气压时，气门B打开气体压入燃烧室，这是由于进气缸筒活塞和出气缸筒活塞受到的压力相同，所以气体进入燃烧室的过程中不用对其做功，压气完成的同时出气缸筒的进气冲程完成，曲轴继续转动，进气缸筒和出气缸筒进入下一冲程，进气缸筒活塞吸气，气压减少，气门B关闭，出气缸筒活塞出气完成后进入下一次的循环；当气门C关闭，气门D打开，气门E关闭时，出气缸筒排气到二次做功缸筒，由于二次做功缸筒活塞直径大于出气缸筒活塞直径，气体增加推动二次做功缸筒活塞做功，做功完毕，气门C打开，气门D关闭，气门E打开，出气缸筒活塞吸气（一次做功），二次做功缸筒活塞排出废气，进入下一循环。

完整过程大致如下：气门A打开，气门C关闭，气门D打开，气门E关闭，进气缸筒做进气冲程，出气缸筒做出气冲程，二次做功缸筒做进气冲程（做功）；气门A关闭，气门C打开，气门D关闭，气门E打开，进气缸筒做出气冲程，出气缸筒做进气冲程（做功），二次做功缸筒做出气冲程，因此曲轴每转一圈会有两次做功。

本发明采用曲轴配合燃烧室和三个缸筒协同动作，使空气和燃料进入稳定燃烧的高压燃烧室燃烧后，废气再排出燃烧室同时输出动力和热量，曲轴运转一圈做功两次，具有设计合理、运行稳定和能量利用率高的优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明设备的结构示意图；

图2是本发明缸筒的结构示意图。

图中1燃烧室、2进气缸筒、3出气缸筒、4二次做功缸筒、5曲轴、6进气口、7出气口、8进气口、9出气口、10进气口、11出气口、12进气口、13出气口、14机架、15过滤机构、16进料机构、17筒壁、18活塞、19连杆、51曲柄、52曲柄、53曲柄。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种多燃料内燃式热机，包括燃烧室1、三个缸筒、曲轴5和机架14，燃烧室1设置进气口和出气口，燃烧室的进气口处设置进料机构16，燃烧室的出气口处设置过滤机构15，三个缸筒固定在机架上，三个缸筒的气门在同一侧，三个缸筒的活塞在同一侧，三个缸筒为进气缸筒2、出气缸筒3和二次做功缸筒4，每个缸筒由进气口、出气口、筒壁17、活塞18和连杆19组成，进气缸筒和出气缸筒体积大小完全相同，二次做功缸筒的缸径略大于进气缸筒和出气缸筒，进气缸筒2的出气口7与燃烧室1的进气口12相连，燃烧室的出气口13与出气缸筒的进气口8相连，出气缸筒的出气口9与二次做功缸筒的进气口10相连，进气缸筒和出气缸筒的进气口和出气口分别设置一个气门，二次做功缸筒的出气口处设置一个气门，曲轴包括三个曲柄，三个曲柄分别与进气缸筒的连杆、出气缸筒的连杆和二次做功缸筒的连杆相连，三个曲柄长度相同，进气缸筒连杆连接的曲柄51与出气缸筒连杆连接的曲柄52之间呈180°，出气缸筒连杆连接的曲柄52与二次做功缸筒连杆连接的曲柄53呈180°，进气缸筒连杆连接的曲柄与与二次做功缸筒连杆连接的曲柄呈0°，曲轴两端连接在机架上，进气缸筒出气口安装的气门B为单向压力气门，只有气缸压力大于燃烧室压力时才会打开，这样气体只能由气缸流入燃烧室，而不会回流，进气缸筒进气口安装的气门A和出气缸筒出气口D安装的气门为普通气门或单向压力气门，三个缸筒的活塞为往复式活塞或转子活塞。

本发明的工作原理是三个缸筒协同工作，使空气和燃料进入稳定燃烧的高压燃烧室燃烧后，废气再排出燃烧室同时输出动力和热量，工作时曲轴运转一圈，每一个缸筒都完成一个进气冲程和一个出气冲程，当曲轴的曲柄转到离缸筒最近时，曲柄处在和缸筒曲轴同一平面上，此时缸筒内容积为零，进气冲程开始，随着曲轴的转动曲柄通过连杆带动活塞向曲轴侧运动，容积增加，当活塞运动到离曲轴最近时，曲柄和缸筒曲轴在同一平面上，气缸内容积达到最大，进气完成，开始出气冲程，三个缸筒的进气冲程和出气冲程不是同时的，进气缸筒做进气冲程时，出气缸筒做出气冲程，二次做功缸筒做进气冲程，进气缸筒做出气冲程时，出气缸筒做进气冲程，二次做功缸筒做出气冲程，由于相邻曲柄呈180°，所以当进气缸筒做进气冲程开始的同时，出气缸筒的出气冲程也同时开始，二次做功缸筒的进气冲程也同时开始，实现同时开始同步结束，设备开始启动时二次做功缸筒出气口的气门E处于常开状态，二次做功缸筒的活塞虽然随着曲轴做往复运动，但不影响也不参与工作，进气缸筒出气时，缸筒内部气压增大，大于燃烧室气压时，进气缸筒出气口安装的气门B打开，气体进入燃烧室，同时出气缸筒活塞吸气气压减少，燃烧室的气体流入出气缸筒，由于进气缸筒和出气缸筒体积大小完全相同所以进入燃烧室和排出燃烧室的气体一样多，燃烧室气压没有变化等于大气压，曲轴运转时没有阻力也没有动力，随着曲轴的运转，气体不停地从燃烧室流过，当点燃燃料，燃烧室气压增加，气门C打开，出气缸筒进气，高压气体推动活塞一次做功，动力通过曲轴传给进气缸筒的活塞，活塞压缩气体当进气缸筒气压和燃烧室气压相同时，出气活塞不再做功，在惯性的作用下，进气缸筒活塞会继续压缩气体，进气缸筒气压大于燃烧室气压时，气门B打开气体压入燃烧室，这是由于进气缸筒活塞和出气缸筒活塞受到的压力相同，所以气体进入燃烧室的过程中不用对其做功，压气完成的同时出气缸筒的进气冲程完成，曲轴继续转动，进气缸筒和出气缸筒进入下一冲程，进气缸筒活塞吸气，气压减少，气门B关闭，出气缸筒活塞出气完成后进入下一次的循环；当气门C关闭，气门D打开，气门E关闭时，出气缸筒排气到二次做功缸筒，由于二次做功缸筒活塞直径大于出气缸筒活塞直径，气体增加推动二次做功缸筒活塞做功，做功完毕，气门C打开，气门D关闭，气门E打开，出气缸筒活塞吸气（一次做功），二次做功缸筒活塞排出废气，进入下一循环。

完整过程大致如下：气门A打开，气门C关闭，气门D打开，气门E关闭，进气缸筒做进气冲程，出气缸筒做出气冲程，二次做功缸筒做进气冲程（做功）；气门A关闭，气门C打开，气门D关闭，气门E打开，进气缸筒做出气冲程，出气缸筒做进气冲程（做功），二次做功缸筒做出气冲程，因此曲轴每转一圈会有两次做功。

Claims (4)

1.一种多燃料内燃式热机，其特征是包括燃烧室、三个缸筒、曲轴和机架，燃烧室设置进气口和出气口，燃烧室的进气口处设置进料机构，燃烧室的出气口处设置过滤机构，三个缸筒固定在机架上，三个缸筒的气门在同一侧，三个缸筒的活塞在同一侧，三个缸筒为进气缸筒、出气缸筒和二次做功缸筒，每个缸筒由进气口、出气口、筒壁、活塞和连杆组成，进气缸筒和出气缸筒体积大小完全相同，二次做功缸筒的缸径略大于进气缸筒和出气缸筒，进气缸筒的出气口与燃烧室的进气口相连，燃烧室的出气口与出气缸筒的进气口相连，出气缸筒的出气口与二次做功缸筒的进气口相连，进气缸筒和出气缸筒的进气口和出气口分别设置一个气门，二次做功缸筒的出气口处设置一个气门，曲轴包括三个曲柄，三个曲柄分别与进气缸筒的连杆、出气缸筒的连杆和二次做功缸筒的连杆相连，三个曲柄长度相同，进气缸筒连杆连接的曲柄与出气缸筒连杆连接的曲柄之间呈180°，出气缸筒连杆连接的曲柄与二次做功缸筒连杆连接的曲柄呈180°，进气缸筒连杆连接的曲柄与与二次做功缸筒连杆连接的曲柄呈0°，曲轴两端连接在机架上。

2.根据权利要求1所述的多燃料内燃式热机，其特征是进气缸筒出气口安装的气门为单向压力气门，只有气缸压力大于燃烧室压力时才会打开，这样气体只能由气缸流入燃烧室，而不会回流。

3.根据权利要求1所述的多燃料内燃式热机，其特征是进气缸筒进气口安装的气门和出气缸筒出气口安装的气门为单向压力气门。

4.根据权利要求1所述的多燃料内燃式热机，其特征是三个缸筒的活塞为往复式活塞或转子活塞。