CN2352689Y - 双燃烧室双转子反动式旋转内燃机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种双燃烧室双转子反动式旋转内燃机。它是由一对同轴向固定的燃室室以及一对同心的内外转子组成。内转子有混合腔，切向喷嘴与径向排汽道之间有排汽控制阀塞。由电脑控制各功能电磁阀使发动机循环工作。这种内燃机的热力过程既具有活塞式内燃机的等容过程，又具有燃气轮机、蒸汽机的等压双工质循环过程。集活塞式内燃机、燃气轮机、蒸汽机的优点于一体，具有体积小、高效率、高比功、高转矩的热力性能的发动机。

Description

双燃烧室双转子反动式旋转内燃机

本实用新型涉及一种发动机，尤其是一种由双燃烧室、内外转子组成的双转子反动式旋转内燃机。

目前用于机动车上的发动机，大多采用活塞、曲轴连杆机构的四冲程内燃机。其曲轴连杆机构、配汽机构、冷却系统、点火系统、燃油喷射系统、零部件精度要求高、机构复杂、体积大、效率低、废气排放含有毒成分高，使用振动大，难于高速运转。

而现有燃汽轮机，虽有起动速快，高速转动平稳，体积小，功率大的优点，但其耗油量大、不适宜于机动车，频繁的停车起动，在机动车上难以应用。

本实用新型的目的在于提供一种既能利用活塞式内燃机燃料瞬间爆燃的高压力作功，适应机动车频繁启动停车的需要，又具有燃汽轮机起动加速快，高速运转平稳、体积小、功率大、蒸汽回注充分利用了燃料的热能。无活塞、曲轴速杆的旋转式高效率的发动机。

本实用新型是这样实现的，一种双燃室双转子反动式旋转内燃机，它包括蓄电池、磁电机、火花塞、燃烧室、空气压缩机、压缩空气储罐、燃油箱、燃油泵、喷油嘴、水箱、水泵、散热器、机油泵、废汽集热器、电磁控制阀、电脑板、内转子、外转子、喷嘴、行星齿轮组件。其特征在于：内转子的转动轴左右两端分别设有汽缸头，汽缸头内有燃烧室，汽缸头的排汽管插入内转子转动轴内。左右汽缸头上有火花塞、燃料喷嘴，压缩空气进汽阀与燃烧室相连。左右两端汽缸头排汽管内有排汽道与内转子的内腔相连通组成高温燃汽与水蒸汽的膨胀混合腔。左右两端汽缸头排汽管与内转子的转动轴之间有水冷腔，内转轴与汽缸头排汽管之间有密封环。汽缸头顶部有蒸汽喷射阀，蒸汽喷射阀的阀塞靠阀内弹簧的张力紧密封闭燃烧室排汽口，当燃烧室可燃混合汽爆燃时，高压燃汽推开阀塞，高温高压燃汽便通过燃烧室排汽道进入内转子混合腔，与混合腔内的水蒸汽混合，水蒸汽迅速膨胀形成高压混合汽。内转子有径向排汽道与混合腔相连通，径向排汽道的外端有彻向喷嘴，在径向排汽道与彻向喷嘴之间设有排汽控制阀塞，阀塞的园锥体一端紧密堵塞切向喷嘴，阀塞的另一端是园柱体，园柱体的一端有阀塞腔，阀塞腔与相应的左右汽道相连通，压力汽道与相应的电控阀相连接，切向喷嘴与阀塞锥体之间的阀塞腔有径向排汽道与混合腔相连通，外转子的内圆设置有斗型齿，斗内有汽道与内环型流槽相通，外转子的切向喷嘴通过排汽道与内环型流槽相通。

内外转子所设置的喷嘴方向相反，内外转子的旋转方向是相反方向，内转子通过行星齿轮组合将转矩加在外转子转动轴上，由外转子转动轴上的左右齿圈的外齿与传动输出轴的齿轮齿合输出动力。

它的左右汽缸头顶部蒸汽喷射阀由阀塞、阀体、弹簧组成。阀塞是一个上端大下端小的园柱体，上下园柱体之间有一园锥型斜面，下端的园锥型喷嘴紧压堵塞燃烧室排汽口，上端紧压着弹簧，阀体上有接头导管与电磁控制阀的输出端相接，电磁控制阀的输入端分别通过导管与废汽腔集热器的输出端，以及汽缸头排汽管水冷腔输出端相连接。水箱内的水由水泵压入废器腔集热器和汽缸头排汽管水冷腔受热，产生压力水蒸汽，通过电磁控制阀由蒸汽喷射阀喷入内转子混合腔，同时在喷射的过程中抽出左右汽缸头燃烧室内的残余废汽，使之形成负压，使燃料与空气充分混合。

废汽中的水蒸汽经冷却处理回收后泵回水箱重复循环使用。

从结构上可以看出，本实用新型采用蒸汽喷射阀、电控蒸汽阀、电控汽压阀、电控压缩空气进气阀、电控燃料喷嘴，实现了发动机由电脑控制的蒸汽喷射进气、喷油、点火、排气做功的循环工作过程。克服当今使用的活塞曲轴连杆结构的发动机转速越高空气进气量越少的缺陷。使空燃比可控制在最佳配比上。

本实用新型既具有活塞式内燃机燃料瞬间燃爆高压力做功，又具有燃汽轮机，蒸汽机又工质循环做功的特点，它是集当今内燃机燃汽轮机，蒸汽机的优点于一体的的发动机。特别适用于使用天燃气或酒精作燃料。它具有高效率、高比功、高转矩的热力性能。并且减少废气对环境的污染。

现有技术燃汽轮机无论涡轮、涡轴、涡扇或喷嘴冲击等方式都只能利用燃料的连续燃烧所产生的能量不能象活塞式内燃机那样利用燃料的瞬间爆燃的爆发力做功，所以现有技术的燃汽轮机尽管有许多优点，由于其效率低，耗油量大，限制了应用范围，尤其不能应用在机动车上。

本实用新型与现有技术相比，其积极效果在于：双燃烧室、双转子反动式结构，燃烧室轴向固定安装，进气管路短，减少进气损耗，提高进气速度以及冲气系数。采用由电脑，电磁阀控制的进排气结构，使进气排气门的开闭与发动机转动轴转速无关。从而使进入燃烧室的空燃比较为稳定在一个最佳配比上。本实用新型的内燃机增加减小功率输出是采用改变电脑输出的程控频率来达到控制发动机每秒进、排气、点火的次数来实现。克服了当今内燃机以加大油门，增加进油量而产生的进油量越大，转动轴的转速越高，排气门开启时间越短，空气进气量越少，燃料不能完全燃烧的缺点。本实用新型的排气门是一种气控排气门，克服了弹簧式排气门中弹簧在高温条件下难以长时间稳定、可靠地工作的缺点。

以下结合附图实施例进一步说明本实用新型。

图(1)是本实用新型实施例的结构原理图。

图(2)是本实施例的内外转子结构原理图。

(3)是本实施例的压缩空气进气，燃料喷嘴与气缸头的连接结构原理图。

如图(1)、图(2)、图(3)所示：

1、蒸汽喷射过程：启动时，电脑获得启动信号，输出第一个脉冲程控指令，打开左右蒸汽电控阀(22)。此时发动机还处于冷态，水蒸汽没有产生，但此时水泵已经启动，所以在电控蒸汽阀的回路中充满了压力水。左右蒸汽电控阀(22)打开后，压力水或蒸汽进入蒸汽喷射阀(8)，压开上阀塞(6)，水或蒸汽从阀塞喷嘴的汽道(9)喷出，经左右汽缸头排汽道(25)进入内转子混合腔(26)，由于流体的喷射抽吸作用，在水或蒸汽的喷射过程中，燃烧室内的废汽被抽出，与水或蒸汽混合喷入混合腔，造成燃烧室的负压，以利于油在燃烧室的雾化。

2、喷油过程：电脑输出第二个脉冲程控指令，打开控制喷油的左右电喷嘴(63)，燃油由油箱(64)经燃油泵(65)进入电喷嘴(63)向左右燃烧室(2)喷油。

3、压缩空气进气过程：电脑输出第三个脉冲程控指令，打开压缩空气电控阀(66)，压缩空气从压缩空气储罐(67)经导管和左右空气进气单向阀(68)进入左右燃烧室(2)内。压缩空气的气流使进入燃烧室的燃油在流动中充分混合。

4、点火排汽过程：电脑输出第四个脉冲程控指令，启动点火系统，通过左右缸头(1)的火花塞(3)点火。左右燃烧室(2)内的可燃混合汽爆燃产生高温高压气体，压开燃烧室排汽口的蒸汽喷射阀塞(6)，左右燃烧室内的高温高压气体便从排汽口经排汽道(25)冲入内转子混合腔(26)，当左右燃烧室内的气压降低后，蒸汽喷射阀塞在弹簧(11)的复位力作用下又将排汽口堵塞。

5、排汽做功过程：电脑输出第五个脉冲程控指令，打开左右电控汽压阀(48)、(49)泄放内转子(39)的左右压力汽道(52)、(53)内的压力汽，内转子切向喷嘴内的排汽控制阀塞(54)无汽压支撑，在混合腔(26)内的混合高压蒸汽的作用下，排汽控制阀塞(54)向后移动，混合腔内的高温高压蒸汽通过各径向汽道(27)、(28)和切向喷嘴(29)、(30)向外转子的齿斗(32)高速喷出。高温高压汽流从内转子切向喷嘴以极高流速喷出使内转子或得强劲的反冲动能，同时高速冲击汽流也使外转子(40)或得冲击动能。混合汽经内转子喷嘴膨胀做功后温度降低，但仍有相当的内能，再经外转子(40)的齿斗(32)内气孔(33)进入外转子内环型流槽(35)，最后经外转子的各径向气道(34)，外转子切向喷嘴喷出废汽腔(38)，混合汽在外转子切向喷嘴再次膨胀使外转子获得反冲动能。外转子(40)所获得的旋转力矩是本身喷嘴切向喷出的高速气流的反冲力和内转子喷嘴喷出的高速气流的冲力两个力矩之和。

内转子(39)的旋转力矩，通过内转轴(42)左右两端的太阳齿轮(43)行星齿轮(45)、齿轴(44)，和固定安装在外转子(40)的转轴(41)左右两端的齿圈(46)组成的左右行星齿轮组合，加在外转子转动轴上，由外转子转动轴左右两端的齿圈的外齿(47)与传动输出轴的齿轮齿合输出动力。

双工质循环做功过程：当废汽腔集热器(19)以及汽缸头排汽管水冷腔(56)的温度超过100℃时，由水箱(13)经水泵(14)、(15)废汽腔集热器进水导管接头(17)，和左右汽缸头排汽管水冷腔进水接头(16)进入废汽腔集热器(19)内的管道(20)和汽缸头排汽管水冷腔的水受热气化成饱和水蒸汽，饱和水蒸汽经输出导管接头(21)(24)，左右电控阀(22)进入左右蒸汽喷射阀(8)喷入内转子混合腔(26)内，与左右燃烧室(2)排出的高温高压燃汽混合迅速膨胀为过热混合水蒸汽。过热混合水蒸汽通过内外转子喷嘴膨胀做功。本实用新型将活塞式内燃机作冷却散热用的工质水用来回收发动机的废热做功，既能控制机件的温升，又能有效地提高热效率。

本实用新型采用油冷系统来冷却轴承以及有关的机械件。如图(3)所示，机油经机油泵(69)通过油管(70)接头(71)(72)从左右两端的齿轮箱抽出，通过油管(73)输入散热器(75)散热，再经接头(76)(77)输入左右齿轮箱内达到冷却润滑轴承，行星齿轮组的目的。

本实用新型采用迷宫密封和密封环密封相结合的密封件(57)(58)(59)(60)(61)达到旋转轴机械密封。

本实用新型的废汽排出经废汽腔由废汽排出口(62)排入蒸汽冷却回收器，再经消声器排出体外。

Claims (5)

1、一种双燃烧室双转子反动式旋转内燃机它包括：磁电机、蓄电池、火花塞、燃烧室、空气压缩机、压缩空气储罐、燃油箱、燃油泵、喷油嘴、水箱、水泵、散热器、机油泵、废汽集热器、电磁控制阀、电脑板、内转子、外转子、行星齿轮组件，其特征在于：

(1)内转子转动轴(42)左右两端分别设置有汽缸头(1)，汽缸头内有燃烧室(2)，汽缸头的排汽管插入内转子的转动轴内，左右汽缸头排汽管与转动轴之间有水冷腔(56)；

(2)左右两端的汽缸头排汽管内有排汽道(25)与内转子的内腔(26)连通组成混合腔；

(3)左右汽缸头的顶部有蒸汽喷射阀，蒸汽喷射阀由阀塞(6)，弹簧(11)，阀体组成，阀塞(6)是一个上端大下端小的园柱体，上下园柱体之间有园锥型斜面，下端的园锥型喷嘴紧压堵塞燃烧室排汽口，上端紧压着弹簧(11)，阀体有接头、导管与电控阀(22)相连接；

(4)内转子的切向喷嘴有排汽控制阀塞(54)，阀塞的园锥体一端紧密堵塞切向喷嘴，阀塞的另一端是园柱体，园柱体的一端有阀塞腔，阀塞腔与相应的左右压力汽道(52)(53)相连通，压力汽道与左右相应的电控阀(48)(49)相连接，切向喷嘴与阀塞锥体之间的阀塞腔有径向排汽道(28)与混合腔(26)相连通；

(5)外转子(40)内圆周有斗型齿圈(31)，齿斗(32)内汽道(33)与内环型流槽(35)相连通。

2、根据权利要求1所述的双燃烧室双转子反动式旋转内燃机，其特征在于：它的内外转子喷嘴设置的方向为相反方向。

3、根据权利要求1所述的双燃烧室双转子反动式旋转内燃机，其特征在于：它的内转子轴左右两端有太阳齿轮(43)与行星齿轮(45)齿合，再与外转子转动轴上左右两端的齿圈(46)齿合，由齿圈的外齿(47)与传动输出轴的传动齿轮齿合传输动力。

4、根据权利要求1所述的双燃烧室双转子反动式旋转内燃机，其特征在于：它的压缩空气进气由电控阀(66)与气缸头上的单向阀(68)相连接再由单向阀(68)与气缸头燃烧室相连通。

5、根据权利要求1所述的双燃烧室双转子反动式旋转内燃机，其特征在于：它的废汽腔有废汽集热器，集热器内外园上有环型凹槽，集热器内有连通管。

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