CN87101335A - 增压式齿轮内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种增压式齿轮内燃机。在其进气系统采用了涡轮冲压式增压器，提高了进气压力，改善了动力性。在其排气部分设置了导流负压排流器，避免了废气窜入进气道，提高了充气系数。在其燃烧部分，增加了多种燃料回旋燃烧器，可以使用多种燃料和氧化剂，扩大了内燃机的应用范围。在其膨胀作功部分，加设了水汽增压器，使动力性和经济性都得到了提高。本发明的内燃机还具有结构简单，容易制造，工作稳定等优点。

Description

本发明涉及一种动力机械，特别是一种旋转活塞内燃机。

旋转活塞内燃机是二十世纪后期才开始进入实用阶段的一种新型动力机械。它同传统的往复式活塞内燃机相比较，具有结构简单、运转平稳、体积小、重量轻、成本低等明显的优点，集中地反映了动力机械发展史上的重大技术革新，因而正日益受到人们极大的重视，并争相进行大量的研究和试制工作。

二十世纪六十年代，三角活塞旋转式内燃机成为首先得到实际应用的一种旋转活塞内燃机。

齿轮内燃机是一种将燃料的热能直接转换成机械能的新型转子发动机，是当代内燃机研究的热门课题。

然而，由于结构上的原因，现有的齿轮内燃机存在着动力性能差和经济性差的缺点，妨碍了它们的进一步发展和广泛投入使用。

日本专利公开说明书（昭58-204935）提供了一种改进的齿轮内燃机的燃烧室。燃烧室空气的进口和燃烧室废气的出口之间，形成了一个不让吸入了的空气走近道就流出的“隔壁”，以此来改善其动力性能。

但是，由于这个凸起状“隔壁”尺寸的限制，燃料-空气混合气通过燃烧室的时间短暂，燃料的气化、燃烧不能理想和完全。

原齿轮内燃机的结构缺陷，使排气道内的废气能窜入进气道，造成充气系数减少，气缸压力降低，动力性能变差。

废气之所以能窜入进气道，其原因是：

1.排气道内废气的压力大于进气道内空气的自然压力。

2.为了工作齿轮的高速旋转，齿轮间必须留有适当的间隙。

3.工作齿轮的啮合面上又无法衬密封材料。

所以，排气道内高温高压的废气便可通过其间隙窜入进气道。

随着齿轮的磨损，间隙继续增大，窜气现象将日趋严重，最终导致机器无法工作。因此，进、排气道间的窜气问题，成了齿轮内燃机发展中的一大难题。

原齿轮内燃机经济性差的主要原因是排气和冷却损失的热能，没有加以利用，热效率低。

本发明的目的，就是提高齿轮内燃机的动力性能和经济性。

本发明的目的是这样实现的：

1.通过进气增压和喷注氧化剂来增加进入燃烧室的氧的数量，使更多的燃料充分燃烧，从而提高气缸压力，达到改善动力性能的目的。

2.通过减少进、排气道间的气压差来解决窜气问题。

3.通过第二次充填（就是在混合气燃烧之后，往燃烧膨胀室里注入一定数量的水汽，与燃气混合、气化、膨胀，使工质的压力升高），不仅能达到改善其动力性的目的，而且能大大减少冷却和排气的热损失，使热效率大幅度提高，从而达到改善其经济性的目的。

实现本发明的目的所采取的具体措施是：

1.在齿轮内燃机的进气道中，加设涡轮冲压式增压器，通过涡轮的高速旋转和扩散形管道的冲压作用，使进气压力升高，充气系数增加，窜气的可能性减少。

2.在齿轮内燃机的排气道中，加设导流负压式排流器。利用导流片改变气流方向，迫使废气和灰份从排气道的外侧流出，减少废气进入进、排气道的结合处的机会。对于混入进、排气道的结合处的少量废气，负压管也会将其吸出。这样就降低了排气道一侧的气压和温度，减少了废气窜入进气道的可能性，使充气系数不致下降。

3.在燃烧膨胀室中，加设多种燃料回旋燃烧器。该燃烧器有较长的回旋燃烧管道，可为燃料和空气的混合、气化、燃烧、膨胀及热交换，提供了较长时间、较高的温度和较大的散热面积，为多种燃料的燃烧和氧化剂的使用，创造了良好的条件。

该燃烧器中，设有双料（燃油和氧化剂）喷嘴，除燃油外，可往燃烧器中喷射氧化剂（硝酸铵、硝酸钠、硝酸钾等）溶液。在高温下氧化剂会放出热量和氧气，使更多的燃料得以充分地燃烧。这不仅增加了动力，而且扩大了内燃机的使用范围（在缺氧的场所使用）。

4.在齿轮内燃机的燃烧膨胀室中，加设了水汽增压器。该增压器由汽化室和温控水汽喷嘴组成。为便于热交换，汽化室和燃烧器连为一体，当机器温度升高后，温控水汽喷嘴便往汽化室内喷射水汽，吸收燃烧器散发的热量而汽化，变成高压蒸汽进入燃烧膨胀室，与高温燃气直接混合、膨胀，使气缸压力升高。这样不仅增加了动力，而且减少了排气和冷却的热损失，使热效率大幅度提高。

下面通过附图和实例作进一步说明。

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是燃烧膨胀室的剖视示意图。

增压式齿轮内燃机的基本结构如下：

将四个以上偶数个的工作齿轮〔1〕（图中标示为六个）装配成环状，使其互相啮合，置于机壳2中，与壳的内壁形成进气道5，燃烧膨胀室19和排气道10。在机壳的端盖11内有压缩空气室12。在进气道5内，设有涡轮冲压式增压器。它是由压气涡轮6和扩散形管道7组成。由压缩空气室12、双料（燃油和氧化剂）喷嘴14、燃烧筒4、点火器17构成多种燃料回旋燃烧器。与燃烧筒4相邻的汽化室3，两者实际上连成一体，共用一个隔壁，向心侧为燃烧筒4，其外侧为汽化室3，两者的长度均与工作齿轮的齿宽等长。汽化室3中，装有温控水汽喷嘴15，组成水汽增压器。在排气道10中，设有由导流片8和负压管9组成的导流负压式排流器。导流片8在排气道中的位置是位于负压管9两侧，对称排列，其数目为两个以上的偶数。负压管9两端开口，其向心端正对工作齿轮啮合处，其外侧处于排气道10的中心。此外，还有保温填料16和耐热合金18等。图2中，13为工作齿轮啮合面。

齿轮增压式内燃机的工作过程如下：

当工作齿轮1按指定方向旋转时，压气涡轮6在传动齿轮的带动下，高速旋转，将外部的空气从进气道6吸入并初步压缩。当压缩空气通过扩散形管道7时，流速加快。因压缩空气的流动方向与工作齿轮的旋转方向相反，工作齿轮迫使压缩空气回转方向时，将压缩空气的动能，转变成了压力能，使空气压力再次升高。此后，压缩空气被啮合的轮齿挤压到压缩空气室12中。由于压缩空气室的出气口截面较小，所以会使压缩空气的流速增快。位于压缩空气室出气口中央的双料喷嘴14，喷射燃料与压缩空气混合，一齐冲入燃烧筒4中，经点火器17引燃（启动后，形成连续的燃烧，燃烧筒内产生一个炽烈的中心），即可燃烧、膨胀，使气压升高。根据齿轮马达的工作原理，高压气体可推动工作齿轮继续旋转。

当燃烧筒4中的温度达到一定高度后，双料喷嘴14便在喷射燃料的同时，喷射氧化剂溶液。高温下氧化剂会产生氧气与过浓的混合气燃烧，使气缸压力升高，动力增加。

当机器温度达到一定高度时，温控水汽喷嘴15，便往汽化室3中喷射水汽，吸收室壁的热量而气化，使汽化室3中的气压升高，高压蒸汽从汽化室的出气口流出，与高温燃气混合而膨胀，使燃烧膨胀室19中的气压再度升高，动力增加。

做功后的废气和其中灰份，受其惯性力和离心力的作用，紧贴机壳2流动，同时又受导流片8的阻挡，便从导流片外外侧流出。进入进、排气道结合处的少量废气，被负压管9吸出。

本发明所提供的增压式齿轮内燃机的多种燃料燃烧器所使用的燃油可以是煤油、轻柴油或重柴油。添加的氧化剂可以是硝酸铵、硝酸钠或硝酸钾。

Claims (11)

1、增压式齿轮内燃机，现有的齿轮内燃机也具有进气、压缩、燃烧和排气等四个过程，燃料--空气的混合气体在系统中经此四个过程工作，燃爆作功后排出，其燃烧室内，工作齿轮的数目是四个以上的偶数，装配成环状，使其互相啮合，本发明的特征是，在现有齿轮内燃机的进气、压缩、燃烧和排气等四个系统中增加了涡轮冲压式增压器、多种燃料回旋燃烧器、水汽增压器和导流负压式排流器等四种组合件。

2、根据权利要求1所述的增压式齿轮内燃机，其特征是采用了增压式的进气方式，在端面中央进气道5内，由压气涡轮6和扩散形气道7组成的涡轮冲压式增压器。

3、根据权利要求1所述的增压式齿轮内燃机，其特征是增加了由压缩空气室12、双料喷嘴14、燃烧筒4及点火器17组成的多种燃料回旋燃烧器。

4、根据权利要求3所述的增压式齿轮内燃机，其特征是多种燃料回旋燃烧器是由相邻的燃烧筒4与汽化室3组成，向心侧为燃烧筒，其外侧为汽化室，两者共用一个隔壁，两者的长度均与工作齿轮的齿宽等长。

5、根据权利要求4所述的增压式齿轮内燃机，其特征是多种燃料回旋燃烧器中的汽化室3中，装有温控水汽喷嘴15。

6、根据权利要求1所述的增压式齿轮内燃机，其特征是在排气道10中，设有由导流片8和负压管9组成的导流负压式排流器。

7、根据权利要求6所述的增压式齿轮内燃机，其特征是排气道10中的导流片8在排气道中的位置是位于负压管9两侧，对称排列，其数目为两个以上的偶数。

8、根据权利要求6所述的增压式齿轮内燃机，其特征是排气道10中的负压管9，两端开口，其向心端正对工作齿轮啮合处，其外侧处于排气道10的中心。

9、根据权利要求3所述的增压式齿轮内燃机的多种燃料燃烧器，其特征是所使用的燃料，可以是煤油、轻柴油或重柴油。

10、根据权利要求3所述的增压式齿轮内燃机的多种燃料燃烧器，其特征是在燃烧中还可以添加氧化剂的溶液。

11、根据权利要求10所述的增压式齿轮内燃机的多种燃料燃烧器中添加的氧化剂可以是硝酸铵、硝酸钠或硝酸钾。

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