CN212054898U - 一种核心发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种核心发动机，包括设置在壳体内的压气装置、燃烧室、点火组件和燃料输送组件，壳体的中心贯穿有中心轴，壳体顶部安装带有与压气装置的一端连通第一进气口的上安装板，中心轴的外周依次连接有定子、转子，定子与转子之间设有定子阀板、转子阀板，定子阀板的一端与定子转动连接，定子阀板的另一端沿转子的内周运动，转子阀板的一端与转子转动连接，转子阀板的另一端沿定子的外周运动，定子、转子、定子阀板和转子阀板之间形成相互独立的燃烧室、排气室，定子上设有第二进气口、第三进气口，第三进气口处设有气门组件，转子上设有与排气室连通的排气口。本实用新型结构简单，能够将能量直接转换为旋转运动，提高能量转换效率。

Description

一种核心发动机

技术领域

本实用新型涉及一种核心发动机。

背景技术

发动机，包括如活塞发动机、涡喷发动机等。其中，活塞发动机，是一种利用一个或者多个活塞将压力转换成旋转动能的发动机，通过曲柄连杆机构将直线运动转换为旋转运动，结构复杂、能量转换效率低下。涡喷发动机，是一种将高温、高压燃气能量，通过涡轮将直线运动转换为旋转运动，对耐热材料具有依赖性，限制了发动机的使用寿命。上述两种类型的发动机将压缩空气喷入燃烧室时，均需要经直线运动转换为旋转运动，这就导致能量在转换过程中会有一部分损失，从而使燃烧效率低下，能量转换效率低。因此，研究一种性能相对优良的发动机成为本实用新型所亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单，能够将能量直接转换为旋转运动，提高能量转换效率的核心发动机。

本实用新型提供一种核心发动机，包括设置在壳体内的压气装置、燃烧室、点火组件和燃料输送组件，所述压气装置、点火组件和燃料输送组件分别与所述燃烧室连接，所述壳体的中心贯穿有中心轴，所述中心轴上端套设有安装在所述壳体顶部的上安装板，所述上安装板上周向等距开设有多个与所述压气装置的一端连通的第一进气口，所述中心轴的下端套设有安装在所述壳体底部的下安装板，所述中心轴的外周依次连接有定子、转子，所述定子与转子之间设有定子阀板、转子阀板，所述定子阀板的一端与定子转动连接，所述定子阀板的另一端沿所述转子的内周运动，所述转子阀板的一端与转子转动连接，所述转子阀板的另一端沿所述定子的外周运动，所述定子、转子、定子阀板和转子阀板之间形成相互独立的燃烧室、排气室，所述定子上设有第二进气口、第三进气口，所述第二进气口与压气装置的另一端连通，所述第三进气口与燃烧室连通，所述第三进气口处设有气门组件，所述转子上设有与排气室连通的排气口，所述定子上还设有弹簧推杆，所述弹簧推杆的一端与定子转动连接，所述弹簧推杆的另一端与所述定子阀板的一端位置对应。

优选的是，所述压气装置包括套设在中心轴上且与其转动连接的电机转子支架，所述电机转子支架设于上安装板的下部，，所述电机转子支架的外周连接有风扇、支撑架，所述支撑架的下部连接有压缩凸轮，所述压缩凸轮的下表面与滚轮相抵接，所述压缩凸轮的下表面为凹凸不平且顺滑连接的曲面结构，所述滚轮与活塞固定，所述活塞设置在缸体内，所述缸体的外周依次连接有电机定子、电机转子，所述电机转子与支撑架连接，所述缸体上周向设有与所述活塞连接的复位组件，所述活塞的下部周向设有多个与其转动连接的进气阀板。

在上述任一方案优选的是，所述缸体的下部设有隔气组件，所述隔气组件包括支杆、单向阀板和弹簧，所述支杆套设于中心轴的外周，所述单向阀板沿支杆水平滑动并与所述支杆的外周连接，所述单向阀板与缸体下部的内周位置对应，所述弹簧设于支杆上分别与所述中心轴和支杆相抵接。

在上述任一方案优选的是，所述复位组件包括弹簧固定板、拉伸弹簧，所述弹簧固定板套设在中心轴的外周并与所述缸体固定，所述拉伸弹簧的两端分别与所述弹簧固定板和活塞抵接。

在上述任一方案优选的是，所述风扇的外周与壳体之间设有第一散热通道，所述定子上设有第二散热通道。

在上述任一方案优选的是，所述定子阀板的一端设有与所述弹簧推杆另一端位置对应的凸块。

在上述任一方案优选的是，所述燃料输送组件包括输油泵、喷油嘴，所述喷油嘴通过输油管道与输油泵连接，所述输油泵与油箱连接，所述输油泵设置在下安装板上，所述喷油嘴伸至燃烧室内。

在上述任一方案优选的是，所述点火组件包括点火线圈、火花塞，所述点火线圈设于压气装置内，所述点火线圈与火花塞连接，所述火花塞伸至燃烧室内。

与现有技术相比，本实用新型所具有的优点和有益效果为：

1、核心发动机的燃烧室由定子、转子、转子阀板和定子阀板形成密闭的燃烧室，能够直接将输送过来的能量转换为旋转运动，应用力学原理，可以在涵盖0～330度范围内做功，与传统的活塞发动机、涡喷发动机相比，省略直线运动这一运动过程，简化结构，减少能量损失，提高能量转换效率。

2、压气装置通过设有与活塞转动连接的进气阀板和隔气组件，能够实现高增压比(ηk>20)的助燃压缩气体的输入，高增压比的助燃压缩气体与燃料分别进入燃烧室，不会产生爆燃，而且可任意调节油气比，提高能源转换效率。此外，压气装置设置在燃烧室的轴向方向上，导入的气流沿轴向流动，能够增加核心发动机的轴向推力。

3、转子和转子阀板在相对定子旋转时，随着燃烧室腔体面积的增大，使排气室腔体面积的减小，从而将排气室内的废气经排气口排出。一方面，能够保证燃烧室和排气室内的压差，避免出现因排气不畅导致爆炸现象，安全性能高，另一方面，空气在风扇的作用下导入时，一部分会旋入第一散热通道内，实现转子的冷却。

4、旋入的压缩空气充满定子内腔，一方面在受到加热的同时，冷却定子。另一方面，定子上设有第二散热通道，能够将定子内部的热量带走，实现内部冷却降温，与传统的发动机相比，无需额外的冷却系统对发动机内部进行冷却。

5、通过采用定压燃烧膨胀和定子、转子上的凸轮结构，可有效降低高速运动冲击，增加输出稳定性。而且还能够适应多燃料，采用清洁燃料可降低排放污染。此外，定子和转子的功能可根据实际情况进行互换。

下面结合附图对本实用新型的一种核心发动机作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型一种核心发动机的剖视图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1中A-A方向的剖视图；

图4为图1中B-B方向的剖视图；

图5为图1中C-C方向的剖视图；

图6为图1中D-D方向的剖视图；

图7(a)～图7(d)为本实用新型一种核心发动机燃烧室做功的示意图；

其中：1、上安装板；101、第一进气口；2、上轴承；3、电机转子支架；4、风扇；5、支撑架；6、压缩凸轮；7、滚轮；8、缸体；9、电机定子；10、转子端盖；11、定子支座； 12、喷油嘴；13、火花塞；14、定子支架；15、转子支架；15、正时机构；16、输油泵；17、下安装板；18、下轴承；19、单向阀板；20、支杆；21、弹簧；22、转轴；23、进气阀板； 24、活塞；25、电机转子；26、拉伸弹簧；27、弹簧固定板；28、弹簧推杆；29、气门组件； 30、定子阀板；31、转子阀板；32、燃烧室；33、排气口；34、中心轴；35、点火线圈；36、第二进气口；37、第三进气口；38、输油管道。

具体实施方式

如图1-图6所示，本实用新型提供一种核心发动机，包括设置在壳体内的压气装置、燃烧室32、点火组件和燃料输送组件，压气装置、点火组件和燃料输送组件分别与燃烧室32 连接，壳体的中心贯穿有中心轴34，中心轴34上端套设有安装在壳体顶部的上安装板1，上安装板1上周向等距开设有多个与压气装置的一端连通的第一进气口101，中心轴34的下端套设有安装在壳体底部的下安装板17，中心轴34的外周依次连接有定子、转子，定子与转子之间设有定子阀板30、转子阀板31，定子阀板30的一端与定子铰接，定子阀板30的另一端沿转子的内周运动，转子阀板31的一端与转子铰接，转子阀板31的另一端沿定子的外周运动，定子、转子、定子阀板30和转子阀板31之间形成相互独立的燃烧室32、排气室，定子上设有第二进气口36、第三进气口37，第二进气口36与压气装置的另一端连通，第三进气口37与燃烧室32连通，第三进气口37处设有气门组件29，转子上设有与排气室连通的排气口33，定子上还设有弹簧推杆28，弹簧推杆28的一端与定子铰接，弹簧推杆28的另一端与定子阀板30的一端位置对应。

本实施例中，如图7(a)～图7(d)所示，空气在压气装置的作用下经第一进气口101进入压气装置内，并在压气装置内形成压缩空气，再经第二进气口36源源不断地进入定子内腔。气门组件29在正时机构15的作用下打开，压缩空气沿第三进气口37充入燃烧室32内，同时，燃料输送组件将燃料输送至燃烧室32内，燃料与压缩空气形成可燃混合气，由点火组件点燃，转子和转子阀板31在高温燃气的推动下，相对定子旋转，从而增大燃烧室32腔体面积，缩小排气室腔体面积。当转子和转子阀板31相对定子旋转至一定角度时(本实施例的角度为330度)，定子阀板30在弹簧推杆28的作用下打开，使燃烧室32与排气室连通，燃烧室32内燃烧的气体经排气口33排出，由此完成一次做功，转子和转子阀板31继续旋转复位，进入下一循环。

其中，气门组件29包括气门、导管、气门弹簧、弹簧座、锁片、卡环零件，其作用是用于控制第三进气口37的开合，当转子旋转到相对应的位置时，正时机构15控制气门组件29打开。弹簧推杆28、点火组件和燃料输送组件分别与正时机构15连接，正时机构15以分别控制弹簧推杆28、点火组件和燃料输送组件动作。本实施例中，弹簧推杆28采用气动弹簧推杆。

本实施例中，弹簧推杆28、点火组件和燃料输送组件分别与正时机构15的连接方式为本领域技术人员常规采用的连接方式，其功能也为本领域技术人员所常规采用的。本申请方案并未对上述连接方式和功能进行改进，故在申请文件中无需详细赘述。

燃烧室32的个数至少设为一个。本实施例的燃烧室32设为两个，两燃烧室32轴向且呈中心对称设置，具体安装结构如图1所示，定子和转子分别沿中心轴34轴向设置为两个，其中，每个定子包括定子本体、分别设置在定子本体上下端的定子支座11、定子支架14，转子包括转子本体、分别设置在转子本体上下端的转子支架15、转子端盖10。

本实施例核心发动机的燃烧室32由定子、转子、转子阀板31和定子阀板30形成密闭的燃烧室32，能够直接将输送过来的能量转换为旋转运动，应用力学原理，可以在涵盖0～330 度范围内做功，与传统的活塞24发动机、涡喷发动机相比，省略直线运动这一运动过程，简化结构，减少能量损失，提高能量转换效率。

此外，转子和转子阀板31在相对定子旋转时，随着燃烧室32腔体面积的增大，使排气室腔体面积的减小，从而将排气室内的废气经排气口33排出。一方面，能够保证燃烧室32和排气室内的压差，避免出现因排气不畅导致爆炸现象，安全性能高，另一方面，空气在风扇4的作用下导入时，一部分会旋入第一散热通道内，实现转子的冷却。

再结合图5、图6、图7(a)～图7(d)所示，本实施例的核心发动机在一边燃烧时，转子和转子阀板31同时相对定子旋转，能够实现定压燃烧。通过采用定压燃烧膨胀和定子、转子上的凸轮结构，可有效降低高速运动冲击，增加输出稳定性。而且还能够适应多燃料，采用清洁燃料可降低排放污染。另外，定子和转子的功能可根据实际情况进行互换，即，本实施例中为转子和转子阀板31相对定子旋转，也可实现定子和定子阀板30相对转子旋转。

进一步的，压气装置包括套设在中心轴34上且与其铰接的电机转子支架3，其中，电机转子支架3通过上轴承2与中心轴34连接，电机转子支架3设于上安装板1的下部，电机转子支架3的外周连接有风扇4、支撑架5，支撑架5的下部连接有压缩凸轮6，压缩凸轮6的下表面与滚轮7相抵接，压缩凸轮6的下表面为凹凸不平且顺滑连接的曲面结构，滚轮7与活塞24固定，活塞24设置在缸体8内，缸体8的外周依次连接有电机定子9、电机转子25，电机转子25与支撑架5连接，缸体8上周向设有与活塞24连接的复位组件，活塞24的下部周向设有多个与其铰接的进气阀板23。其中，进气阀板23通过转轴22与活塞24连接。

该结构中，压气装置用于将空气进行压缩并输送至燃烧室32中。具体的，电机转子25 依次带动支撑架5、风扇4转动，空气在风扇4的作用下经第一进气口101旋至缸体8内腔，压缩凸轮6在支撑架5的带动下转动，并与滚轮7相抵接接触，由于压缩凸轮6下表面为凹凸不平且顺滑连接的曲面结构，滚轮7分别在与压缩凸轮6和复位组件的作用下带动活塞24相对缸体8上下运动，当活塞24上行时进气阀板23打开，从而实现空气的导入。活塞24下行时，进气阀板23关闭，缸体8内腔下部的气压逐渐增大，形成压缩空气。

进一步的，缸体8的下部设有隔气组件，隔气组件包括支杆20、单向阀板19和弹簧21，支杆20套设于中心轴34的外周，单向阀板19沿支杆20水平滑动并与支杆20的外周连接，单向阀板19与缸体8下部的内周位置对应，弹簧21设于支杆20上分别与中心轴34和支杆 20相抵接。

该结构中，隔气组件的设置以控制缸体8底部的开合，当活塞24下行至缸体8的下部时，压缩气体推动单向阀板19沿支杆20水平滑动，使缸体8底部的开口打开，并经第二进气口 36输送至定子内腔。

再进一步的，复位组件包括弹簧固定板27、拉伸弹簧26，弹簧固定板27套设在中心轴 34的外周并与电机转子支架3固定，拉伸弹簧26的两端分别与弹簧固定板27和活塞24抵接。该结构中，复位组件的设置以保证滚轮7始终与压缩凸轮6的下表面抵接接触，以保证活塞24能够相对缸体8上下运动，从而实现空气的导入。

本实施例压气装置通过设有与活塞24铰接的进气阀板23和隔气组件，能够实现高增压比(ηk>20)的助燃压缩气体的输入，高增压比的助燃压缩气体与燃料分别进入燃烧室32，不会产生爆燃，而且可任意调节油气比，提高能源转换效率。此外，压气装置设置在燃烧室 32的轴向方向上，导入的气流沿轴向流动，能够增加核心发动机的轴向推力。

进一步的，风扇4的外周与壳体之间设有第一散热通道，空气在风扇4的作用下导入时，一部分会旋入第一散热通道内，实现转子的冷却。

定子上设有第二散热通道，旋入的压缩空气充满定子内腔，一方面在受到加热的同时，冷却定子。另一方面，定子上设有第二散热通道，能够将定子内部的热量带走，实现内部冷却降温，与传统的发动机相比，无需额外的冷却系统对发动机内部进行冷却。

进一步的，定子阀板30的一端设有与弹簧推杆28另一端位置对应的凸块。正时机构15 控制弹簧推杆28，弹出的推杆推动凸块，从而带动定子阀板30相对定子转动，进而实现燃气室与排气室的连通。

进一步的，燃料输送组件包括输油泵16、喷油嘴12，喷油嘴12通过输油管道38与输油泵16连接，输油泵16与油箱连接，输油泵16设置在下安装板17上，喷油嘴12伸至燃烧室32内。

进一步的，点火组件包括点火线圈35、火花塞13，点火线圈35设于压气装置内，点火线圈35与火花塞13连接，点火线圈35与开关装置的输出端电连接，开关装置的输入端与正时机构15电连接，火花塞13伸至燃烧室32内。该结构中，由于压气装置处的温度较低，将点火线圈35设于压气装置位置处，能够延长点火线圈35的使用寿命。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种核心发动机，其特征在于：包括设置在壳体内的压气装置、燃烧室、点火组件和燃料输送组件，所述压气装置、点火组件和燃料输送组件分别与所述燃烧室连接，所述壳体的中心贯穿有中心轴，所述中心轴上端套设有安装在所述壳体顶部的上安装板，所述上安装板上周向等距开设有多个与所述压气装置的一端连通的第一进气口，所述中心轴的下端套设有安装在所述壳体底部的下安装板，所述中心轴的外周依次连接有定子、转子，所述定子与转子之间设有定子阀板、转子阀板，所述定子阀板的一端与定子转动连接，所述定子阀板的另一端沿所述转子的内周运动，所述转子阀板的一端与转子转动连接，所述转子阀板的另一端沿所述定子的外周运动，所述定子、转子、定子阀板和转子阀板之间形成相互独立的燃烧室、排气室，所述定子上设有第二进气口、第三进气口，所述第二进气口与压气装置的另一端连通，所述第三进气口与燃烧室连通，所述第三进气口处设有气门组件，所述转子上设有与排气室连通的排气口，所述定子上还设有弹簧推杆，所述弹簧推杆的一端与定子转动连接，所述弹簧推杆的另一端与所述定子阀板的一端位置对应。

2.根据权利要求1所述的一种核心发动机，其特征在于：所述压气装置包括套设在中心轴上且与其转动连接的电机转子支架，所述电机转子支架设于上安装板的下部，所述电机转子支架的外周连接有风扇、支撑架，所述支撑架的下部连接有压缩凸轮，所述压缩凸轮的下表面与滚轮相抵接，所述压缩凸轮的下表面为凹凸不平且顺滑连接的曲面结构，所述滚轮与活塞固定，所述活塞设置在缸体内，所述缸体的外周依次连接有电机定子、电机转子，所述电机转子与支撑架连接，所述缸体上周向设有与所述活塞连接的复位组件，所述活塞的下部周向设有多个与其转动连接的进气阀板。

3.根据权利要求2所述的一种核心发动机，其特征在于：所述缸体的下部设有隔气组件，所述隔气组件包括支杆、单向阀板和弹簧，所述支杆套设于中心轴的外周，所述单向阀板沿支杆水平滑动并与所述支杆的外周连接，所述单向阀板与缸体下部的内周位置对应，所述弹簧设于支杆上分别与所述中心轴和支杆相抵接。

4.根据权利要求2所述的一种核心发动机，其特征在于：所述复位组件包括弹簧固定板、拉伸弹簧，所述弹簧固定板套设在中心轴的外周并与所述缸体固定，所述拉伸弹簧的两端分别与所述弹簧固定板和活塞抵接。

5.根据权利要求2所述的一种核心发动机，其特征在于：所述风扇的外周与壳体之间设有第一散热通道，所述定子上设有第二散热通道。

6.根据权利要求1所述的一种核心发动机，其特征在于：所述定子阀板的一端设有与所述弹簧推杆另一端位置对应的凸块。

7.根据权利要求1所述的一种核心发动机，其特征在于：所述燃料输送组件包括输油泵、喷油嘴，所述喷油嘴通过输油管道与输油泵连接，所述输油泵与油箱连接，所述输油泵设置在下安装板上，所述喷油嘴伸至燃烧室内。

8.根据权利要求1所述的一种核心发动机，其特征在于：所述点火组件包括点火线圈、火花塞，所述点火线圈设于压气装置内，所述点火线圈与火花塞连接，所述火花塞伸至燃烧室内。

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