CN2906079Y - 内燃喷射式转子发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种内燃喷射式转子发动机，其模拟电动机结构，结合活塞式内燃机和喷气发动机的原理，在涡轮转子内侧设置带燃烧腔的定子，燃油经高压空气泵带动喷入燃烧腔，经点火的爆燃气体通过涡轮转子的喷射腔产生与外圆相切的喷射，从而推动转子单向旋转。该结构取消了活塞式发动机的活塞往复运动，完全按单方向旋转，因此消除了活塞往复运动时造成的惯性损失，使效率得到大幅度的提高。整体结构简单，外形简洁，整机体积更趋小型化。

Description

内燃喷射式转子发动机

【技术领域】

本实用新型涉及一种内燃发动机的结构。

【背景技术】

目前，市场上各种汽车发动机主要是活塞式内燃发动机，该类发动机经过上百年的不断改进和演化，在设计和制造工艺上目前已很完善，已经成为汽车发动机的主导类型，经历了上百年的商品化生产。

这类发动机的最主要原理和特点是：利用活塞的往复运动，形成进气、压缩、点火燃烧推动、排气的完整冲程。由于燃油在做功时完全封闭在气缸内，因此产生的动能能充分得到利用，形成有效的推动力。

但是，这类发动机的最大不足之处在于：由于存在活塞的往复运动和燃油压缩过程，给发动机带来了一定的惯性损失和阻力损失，使发动机的效率难以得到原理性的提高。此外，由于需要各种气门的配合，也同样损失一部分功率，同时使发动机结构变得十分复杂。

现有技术中的应用中，另一类发动机是喷气式发动机，其主要类型有涡轮喷气发动机和冲压喷气发动机。

涡轮喷气发动机的基本原理和特点如下：

涡轮喷气发动机简称涡喷发动机，通常由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。部分军用发动机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。

涡喷发动机属于热机，做功原则同样为：高压下输入能量，低压下释放能量。

随后高压气流进入燃烧室。燃烧室的燃油喷嘴射出油料，与空气混合后点火，产生高温高压燃气，向后排出。

高温高压燃气向后流过高温涡轮，部分内能在涡轮中膨胀转化为机械能，驱动涡轮旋转。由于高温涡轮同压气机装在同一条轴上，因此也驱动压气机旋转，从而反复的压缩吸入的空气。

从高温涡轮中流出的高温高压燃气，在尾喷管中继续膨胀，以高速从尾部喷口向后排出。这一速度比气流进入发动机的速度大得多，从而产生了对发动机的反作用推力，驱使飞机向前飞行。

冲压喷气发动机基本原理及特点如下：

冲压发动机由进气道(也称扩压器)、燃烧室、推进喷管三部组成，比涡轮喷气发动机简单得多。其优缺点是：冲压发动机的优势在于构造简单、重量轻、体积小、推重比大、成本低。但冲压发动机没有压气机，就不能在地面静止情况下启动。

由此可见，这类喷气发动机因其本身特点及在工作时有火焰或高热气流从尾部喷出，无法适用于行驶在陆地上的各种汽车。

【发明内容】

本实用新型的目的就是为了克服现有技术中的以上不足，提供一种高效低耗、结构简单紧凑的内燃喷射式转子发动机。

为实现上述目的，本实用新型提出一种内燃喷射式转子发动机，其特征是：包括主轴、前端密封罩、壳体、转子、定子、冷却罩、点火系及泵体总成；所述前端密封罩、壳体、定子、冷却罩、点火系及泵体总成依次固接；所述定子设置有若干用于燃烧混合油气的燃烧腔，该燃烧腔壁上安装有火花塞及高压油气混合喷嘴；所述冷却罩与所述定子、壳体液路相接，用于输送冷却液冷却所述定子、壳体；所述点火系及泵体总成与所述火花塞电连接，与所述高压油气混合喷嘴油路或气路连接；所述转子封装于所述壳体内定子与壳体之间的腔体内，且与所述定子同轴，所述转子围绕所述燃烧腔对应设置有喷射腔；所述主轴与转子轴心固连，其一端暴露于所述前端密封罩外。

上述的内燃喷射式转子发动机，所述点火系及泵体总成包括点火位置感应装置、点火高压产生及分电装置、水泵、高压油气混合泵和机油泵，所述水泵与所述冷却罩通过液路相连，所述高压油气混合泵通过气路或油路与所述定子燃烧腔中的高压油气混合喷嘴相连，所述机油泵通过油路与所述主轴相连，点火高压产生及分电装置与所述火花塞电连接。

上述的内燃喷射式转子发动机，所述喷射腔与燃烧腔空间位置错开。所述喷射腔为涡旋形，其产生的涡流喷射方向与所述转子圆周相切。所述转子于所述喷射腔两侧缘设置有侧缘涡旋片，其沿所述转子的圆周方向形成涡旋状。所述燃烧腔壁开设有流通孔，该流通孔与所述冷却罩液路相接，用于流通冷却液。所述壳体外壁设置有散热鳍。所述壳体开设有流通孔，该流通孔与所述冷却罩液路相接，用于流通冷却液。所述壳体内壁开设有扰流槽。

由于采用了以上的方案，带来了如下的有益效果：

一、本实用新型模拟电动机结构，结合活塞式内燃机和喷气发动机的原理，在涡轮转子内侧设置相当于定子的燃烧腔，燃油经高压空气泵带动喷入燃烧腔，经点火的爆燃气体通过涡轮转子的喷射腔产生与外圆相切的喷射，从而推动转子单向旋转。涡轮转子的喷射腔与燃烧室的在设计上数量不等，从而形成喷射腔和燃烧室之间空间上的不同步，给燃烧腔创造出燃油喷射、点火喷发的机会。该结构取消了活塞式发动机的活塞往复运动，完全按单方向旋转，因此消除了活塞往复运动时造成的惯性损失，使效率得到大幅度的提高。

二、本实用新型的结构易于采用计算机进行控制，可根据转子的转速和扭矩的要求，按照对称二腔、四腔、六腔、八腔或十二腔点火的方式工作，因而在转子高速旋转不需要很大的动力时，可由计算机控制自动减为四腔或两腔工作，从而节省燃油，在高速运行又需要加大动力时可人为控制成多腔工作。

三、本实用新型整体结构简单，外形简洁，燃油、润滑和冷却所需用的泵体均可同轴设计，与点火定时机构合成一体，从而使整机体积缩小，单位功率的发动机体积更小。

四、本实用新型由于采用喷射式转子结构，省去了气门、活塞连杆等复杂繁多的结构部件，重量较轻，而且振动和噪声较低；且生产装配效率提高、维修保养简便易行。

【附图说明】

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的前端密封罩结构示意图；

图3是壳体结构示意图；

图4是转子结构示意图；

图5是带有燃烧腔体的定子(后端封罩)结构示意图；

图6是壳体后端冷却罩结构示意图；

图7是点火系及泵体总成结构示意图；

图8是本实用新型定子、转子配合的剖视结构示意图之一；

图9是本实用新型定子、转子配合的剖视结构示意图之二；

图10是本实用新型结构分解示意图。

【具体实施方式】

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。

请参考图1、图9的本实用新型的整体结构图，图中，1为主轴，在转子受燃油燃烧喷射的动力推动时将动力输出。

2为前端密封罩。

3为壳体，该壳体上设计有按三角形布置的支撑架，用于在车辆底盘上安装固定。

4是带有燃烧腔体的定子，设计有火花塞及高压油气混合喷嘴的安装孔。

5为壳体后端的冷却罩，其中有冷却水流通用的通水孔，经过壳体外侧的通水孔与前端密封罩的排水孔相通，通过冷却水泵形成循环，经过散热器降温后再次从壳体后端的冷却罩5上的进水管法兰盘处送入壳体。

6为本发动机的点火系和泵体总成，其中集成了点火系的点火位置感应装置、点火高压产生及分电装置、水泵、高压油气混合泵和机油泵。点火系与泵体总成上设置有电源线和信号线穿线孔，用于给点火系供电并从点火位置感应装置中引出点火分析信号，供计算机用于点火和供油控制。

7为带有涡旋形喷射腔的转子，密封安装于壳体3内，与定子4相配合，产生油气混合燃烧时的涡旋喷射流，推动整上转子的高速旋转。

请参考图2所示的前端密封罩结构示意图，该前端密封罩设置有：废气排放管法兰盘21，用于与消声器连接，进行消声降噪。螺栓孔23作为组装用。冷却水的水槽24，冷却水经该槽流至排水管法兰盘22处，从这里由水泵抽送到散热器。主轴孔25是给主轴及其轴承座留出的安装空间。

请参考图3所示的壳体结构示意图，其设置有：用于安装到车辆底盘上的支撑架31，共三个，呈三角形排列；组装用的螺栓孔基座32；壳体外部设置有鳍状的散热鳍37，可以增大散热面积，提高散热速度和散热效果；轴承座36；组装用的螺栓孔34；内壁设置有扰流槽38，以增大喷射气体遇到的反推阻力；壳体上供冷却水流通的通水孔33，起到给壳体散热的作用；轴承座上的机油孔，用于连接机油泵给轴承加油。排气孔35，用于燃烧喷射后的废气的排出。

请参考图4所示的转子结构示意图，其设置有：涡旋形喷射腔72，定子燃烧腔燃烧后的气体从中喷出，并产生与圆周相切的推动力；主轴支座71，用于安装主轴，在主轴支座上设置有用于固定主轴的键槽；侧缘涡旋片73，其沿转子圆周方向二侧缘成涡旋状排列，主要用于未从喷射腔喷出而从轴向流出的高压气体的二次做功；转子和定子之间设有气密槽74，通过非接触方式实现气密，因接触式气密需要采取润滑和冷却，使结构明显复杂，而本例中只需要应付可能的侧向泄漏，气密方式就可以达到要求，而结构却简单的多。一旦有高压气体从此处泄漏，则会被定子端盖阻挡回来，经侧缘涡旋片处排出，产生附加推力。

请参考图5所示的带有燃烧腔体的定子(后端封罩)结构示意图，其设置有：组装用的螺栓孔41；用于安装的轴承座，轴承座上设有用于加入润滑油的孔；燃烧腔体上的冷却水流通孔42，用于给该腔体散热；燃烧腔45，成涡旋状排列，高压雾化燃油在这里燃烧后，经转子的喷射腔喷出；燃烧腔45内设置有火花塞安装孔44、高压油气混合喷嘴43，用于形成由高压气体带动的雾化燃油的喷射；轴承润滑油的供油及排油孔，与泵体总成上的机油泵相连，形成润滑油循环；另一侧同样有一对润滑油孔，用于给这一侧的轴承提供润滑油。

请参考图6所示的壳体后端冷却罩，其设置有：组装用的螺栓孔架51；水流分布槽53；冷却水槽52；冷却水进水管的法兰盘54，用于与水泵相接。

请参考图7所示的点火系及泵体总成，其设置有：组装用螺栓孔支架61；内部为安放点火系及各个泵的集成空间；电源及信号线穿线孔52；用于固定各个泵体集成的螺栓孔53。

请参考图8、图9所示的本实用新型定子、转子、壳体配合的剖视结构示意图；定子4位于壳体内轴心位置，涡轮转子7的涡旋形喷射腔位于壳体与定子的燃烧腔之间。当燃油经高压空气泵带动喷入燃烧腔，经点火的爆燃气体通过涡轮转子的喷射腔产生与外圆相切的喷射，从而推动转子单向旋转。涡轮转子的喷射腔与燃烧室的在设计上数量不等，从而形成喷射腔和燃烧室之间空间上的不同步，给燃烧腔创造出燃油喷射、点火喷发的机会。

请参考图10所示的本实用新型结构分解示意图。在本实用新型中，几大部件均为整体结构，零部件较少，因此便于组装。

在组装过程中，首先将轴承装到壳体和燃烧腔体的轴承座中，精确定位后，加装密封垫和密封罩。

之后，把前端密封罩安装到壳体上。然后，把主轴安装于转子的轴孔中，定位后用键子锁定，注意键子露出的部位不可过大，以免刮擦燃烧腔体的内面。

然后，把装好主轴的转子上的主轴穿过壳体的轴承，安装到壳体上。安装好后，将定子(后端封罩)上的轴承对准主轴。向前端密封罩方向推动，最后将这几个部件结合为一体。对准固定用的螺栓孔后，即可用相应的螺栓固定。以上过程中，还须加装缸垫。

此后，在燃烧腔体后端封罩上摆放好壳体后端冷却罩，加装缸垫，，对准螺栓孔位置后用相应的螺栓加以固定。

在此之后，就可以把火花塞及喷油嘴等部件安装好，把需要与点火系及泵体总成连接的部位事先连接好后，即可把点火系及泵体总成对准燃烧腔体后端封罩的固定孔，用螺栓加以固定。

把与外部的散热器、主控计算机、电源、油箱等的连接完成后，即形成了本实用新型的工作形态。

Claims (9)

1、一种内燃喷射式转子发动机，其特征是：包括主轴、前端密封罩、壳体、转子、定子、冷却罩、点火系及泵体总成；所述前端密封罩、壳体、定子、冷却罩、点火系及泵体总成依次固接；所述定子设置有若干用于燃烧混合油气的燃烧腔，该燃烧腔壁上安装有火花塞及高压油气混合喷嘴；所述冷却罩与所述定子、壳体液路相接，用于输送冷却液冷却所述定子、壳体；所述点火系及泵体总成与所述火花塞电连接，与所述高压油气混合喷嘴油路或气路连接；所述转子封装于所述壳体内定子与壳体之间的腔体内，且与所述定子同轴，所述转子围绕所述燃烧腔对应设置有喷射腔；所述主轴与转子轴心固连，其一端暴露于所述前端密封罩外。

2、如权利要求1所述的内燃喷射式转子发动机，其特征是：所述点火系及泵体总成包括点火位置感应装置、点火高压产生及分电装置、水泵、高压油气混合泵和机油泵，所述水泵与所述冷却罩通过液路相连，所述高压油气混合泵通过气路或油路与所述定子燃烧腔中的高压油气混合喷嘴相连，所述机油泵通过油路与所述主轴相连，点火高压产生及分电装置与所述火花塞电连接。

3、如权利要求1或2所述的内燃喷射式转子发动机，其特征是：所述喷射腔与燃烧腔空间位置错开。

4、如权利要求1或2所述的内燃喷射式转子发动机，其特征是：所述喷射腔为涡旋形，其产生的涡流喷射方向与所述转子圆周相切。

5、如权利要求3所述的内燃喷射式转子发动机，其特征是：所述转子于所述喷射腔两侧缘设置有侧缘涡旋片，其沿所述转子的圆周方向形成涡旋状。

6、如权利要求3所述的内燃喷射式转子发动机，其特征是：所述燃烧腔壁开设有流通孔，该流通孔与所述冷却罩液路相接，用于流通冷却液。

7、如权利要求3所述的内燃喷射式转子发动机，其特征是：所述壳体外壁设置有散热鳍。

8、如权利要求3所述的内燃喷射式转子发动机，其特征是：所述壳体开设有流通孔，该流通孔与所述冷却罩液路相接，用于流通冷却液。

9、如权利要求3所述的内燃喷射式转子发动机，其特征是：所述壳体内壁开设有扰流槽。

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