雙轉子反動式旋轉內燃機的製作方法

2023-07-19 22:38:26 2

專利名稱：雙轉子反動式旋轉內燃機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發動機一種雙轉子反動式旋轉內燃機。
目前用於機動車上的發動機，大多採用活塞、曲軸連杆機構的四衝程內燃機。其曲軸連杆機構，配汽機構、冷卻系統、點火系統，燃油噴射系統，零部件精度要求高，機構複雜，體積大，效率低，廢氣排放含有毒成分高，使用振動大，難於高速運轉。
而現有燃汽輪機，雖有起動加速快，高速轉動平穩，體積小，功率大的優點，但其耗油量大，不適宜於機動車，頻繁的停車起動，在機動車上難以應用。
本發明的目的在於提供一種既能利用活塞式內燃機燃料瞬間爆燃的高壓力作功，適用機動車頻繁啟動停車的需要，又具有燃汽輪機起動加速快，高速運轉平穩，體積小，功率大，蒸汽回注充分利用了燃料的熱能。具有燃料一次燃爆兩次澎漲作功，熱效率很高的發動機。
本發明是這樣實現的，一種雙轉子反動式旋轉內燃機，它包括畜電池，磁電機、空氣壓縮機、壓縮空氣儲罐，氣閥、燃油箱、電動油泵、水箱、水泵、電動機油泵、電腦控制板，其特徵在於一對同心的內外轉子，內轉子(1)、與轉動軸成一體結構，內轉子有燃燒室(2)、內轉子設置了壓縮空氣噴射式燃油、空氣混合噴射進氣噴嘴，它由噴嘴(4)、噴嘴閥塞(5)、復位彈簧(6)、壓縮空氣腔(7)、燃油腔(8)、氣道(9)、組成，噴嘴(4)、與噴嘴閥塞(5)、成一體結構，噴嘴閥塞(5)、內有氣孔和氣道，壓縮空氣腔(7)、與壓縮空氣進氣道相連通，它的內轉子設置了壓縮空氣或水蒸氣噴射式抽氣，排氣噴嘴(10)，它由排氣噴嘴(11)、排氣室(12)、排氣閥塞(13)、抽氣噴嘴(14)、氣室(15)、抽氣噴嘴閥塞(16)、復位彈簧(17)、組成，排氣室(12)有排氣道(92)與燃燒室(2)相連通，抽氣噴嘴(14)與抽氣噴嘴閥塞(16)成一體結構，抽氣噴嘴閥塞(16)內有氣孔及氣道，抽氣噴嘴閥塞(16)的下部即抽氣噴嘴(14)套在排氣閥塞(13)的內腔內成滑動密封結構，抽氣噴嘴閥塞(16)、與排氣閥塞(13)的接觸面有氣室(15)與壓縮空氣或水蒸氣進氣道相通，排氣閥塞(13)內腔有氣道(18)與排氣室(12)相連通，抽氣噴嘴閥塞(16)的端面緊壓著復位彈簧(17)。外轉子有輻向氣道(21)、和切向噴嘴(22)，外轉子(20)內圓有齒槽(23)，內外轉子之間有環形流槽(19)、與內轉子相聯的行星齒輪組合(70)、(71)、(72)、(73)，廢氣腔集熱管(27)、蒸氣回注控制閥(29)、內轉子外圓有傳熱槽(30)。
它的軸向進氣、進油、進水結構有外環管(96)、(35)、(44)、(45)，控制閥(44)、(45)、噴油嘴(36)，與外環管接頭相應連通的旋轉軸內環槽，與內環槽相通的軸內孔道，密封環(84)、(85)、(86)、(87)、(88)、(89)、(91)。內外轉子所設置的噴嘴方向相反，內外轉子的旋轉方向是相反方向，外轉子(20)通過行星齒輪組合(70)、(71)、(72)將轉矩加在內轉子轉動軸上。
它的排氣進氣、點火時間控制盤(81)與轉動軸齒合，轉盤上有磁鋼(82)，轉盤外與之對應的固定位置安裝的霍爾元件(83)。
從結構上可以看出，內轉子所設置的壓縮空氣噴射式燃油空氣混合噴射進氣噴嘴，使燃油與空氣充分混合霧化，實現快速進氣。內轉子所設置的壓縮空氣或蒸氣噴射式排氣噴嘴是一個具有抽氣、排氣功能的複合噴嘴，它能快速抽出燃燒室內的殘餘廢氣形成負壓，有利於噴射式進氣燃油與空氣充分混合和霧化，克服無活塞燃燒室殘餘廢氣無法排出，嚴重影響發動機升功率的缺陷。這種雙轉子反動式旋轉內燃機，它的內轉子、燃燒室、進、排氣噴嘴組成一個燃氣輪機，而內外轉子間的環形流槽，外轉子噴嘴，外轉子又組成一個蒸氣輪機，是一種既能利用活塞式內燃機燃料瞬間燃爆的高壓力作功，又具有燃料一次爆燃兩次膨脹作功的高效率旋轉內燃機。
以下結合附圖實施例進一步說明本發明。


圖1是本發明的雙轉子反動式旋轉內燃機結構原理圖。
圖2是本發明內外轉子、廢氣腔、集熱器、排氣噴嘴結構剖視圖。
如圖1轉動軸經主動齒輪(74)、傳動齒輪(79)、(80)帶動壓氣機(38)運轉，空氣經濾清器(37)進入壓氣機，壓氣機運轉將空氣壓縮，壓縮空氣經導管進入壓縮空氣儲罐(39)。啟動時，電腦獲得啟動信號，輸出指令，打開壓縮空氣閥(40)、(41)，壓縮空氣經導管(42)、(43)進入環管(44)、(45)，經控制閥(47)進入轉動軸氣道，氣道與抽氣噴嘴氣室(15)相通，壓縮空氣或蒸氣的壓力克服噴嘴復位彈簧(17)的張力，將抽氣噴嘴閥塞(16)及抽氣噴嘴(14)向左推開，壓縮空氣便進入內噴嘴氣道，由噴嘴噴出，高速噴射氣流產生負壓，燃燒室(2)內的殘餘廢氣經排氣道(92)、噴嘴排氣腔(12)、氣道(18)抽出。電腦根據廢氣腔集熱管的蒸氣壓力，控制蒸氣回注控制閥(29)及壓縮空氣閥(40)，轉換抽氣射流。在壓縮空氣或水蒸氣壓力和復位彈簧(17)的作用下，抽氣噴嘴閥塞(16)可以快速往復運動。本發明的實施例按120°分布設置了三個噴射式抽氣排氣噴嘴，所以能在極短的時間內抽盡燃燒室內的殘餘廢氣，使燃燒室瞬間變為負壓，使噴射式進氣中的燃油與空氣充分混合霧化，取代活塞排氣，這是本發明的廢氣排氣過程。排氣結束，電腦便關閉壓縮空氣控制閥(47)，打開壓縮空氣控制閥(46)，壓縮空氣進入轉動軸內氣道，氣道與噴射式進氣噴嘴氣室(7)相通，壓縮空氣使噴嘴閥塞(5)、克服噴嘴彈簧(6)的張力，噴嘴閥塞(5)便快速向上移動，壓縮空氣進入噴嘴內氣室，由噴嘴(4)高速噴射入燃燒室(2)，由於高速氣流產生負壓，使進氣噴嘴內油腔(8)的燃油被吸入，在氣流噴射過程中充分混合霧化，這就是本發明的燃油、空氣混合噴射式進氣過程。由於本發明的實施例同樣按120°分布設置了三個噴射式進氣噴嘴，能在極短時間內使燃燒室充滿可燃性氣休。
排氣做功過程燃燒室(2)充滿可燃性氣體後，電腦根據進氣、點火、排氣控制轉盤(81)的信號，輸出點火指令，火花塞(3)便獲得高壓點火脈衝，燃燒室(2)的可燃混合氣爆燃後產生高溫、高壓氣體，噴射式排氣噴嘴的閥塞(13)在燃燒氣體的壓力作用下克服復位彈簧(17)的張力，排氣孔打開，高溫高壓氣體便由噴嘴(11)噴射出環形流槽(19)，高速氣流在噴嘴處產生極強的反衝力，使內轉子獲得旋轉力矩，順時針旋轉做功。燃燒室(2)的氣體壓力下降後，在噴嘴內復位彈簧(17)的張力作用下，排氣閥塞(13)便封閉排氣孔，電腦根據排氣、進氣、點火、排氣控制轉盤的信號，按排氣→進氣→點火作功→排氣的程序，循環操作控制機器做功。
外轉子的做功過程外轉子(20)與內轉子(1)之間有環形流槽(19)，水由水箱(24)經水泵(25)導管(26)壓入廢氣腔集熱管(27)，水吸收廢氣的熱，蒸發成水蒸汽，經導管(28)，水蒸氣回注控制閥(29)進入環管(44)，由電腦按排氣時間程序控制閥(47)進入轉動軸氣道，由轉動軸氣道進入噴射式抽氣、排氣噴嘴氣室(15)，作抽氣射流，由噴嘴噴出，進入環形流槽(19)。水蒸氣在環形流槽內與內轉子排氣噴嘴噴出的高溫氣流混合，迅速膨脹成高壓混合氣，高壓混合氣以極強的衝力由輻向氣道(21)、噴嘴(22)切向噴出，產生極強的反衝力，使外轉子(20)獲得轉矩，外轉子(20)沿著內轉子(1)相反方向高速旋轉做功。外轉子(20)在環形流槽的內圓開有齒槽(23)，能很好地吸收內轉子噴嘴噴射出的高速氣流衝力，因而外轉子(20)所獲得的旋轉力矩是其本身噴嘴切向噴出的高速氣流的反衝力和內轉子排氣噴嘴噴出的高速氣流的衝力兩個力矩之和。
外轉子(20)的旋轉力矩通過太陽齒輪(70)、行星齒輪(71)、齒圈(72)、行星架(73)組成的行星齒輪組合加在內轉子轉動軸上，由轉動軸輸出動力。
水噴入環形流槽(19)內，既控制轉動軸(內轉子)以及進排氣噴嘴的溫升，又有效地利用了熱能，實現了燃料一次爆燃，兩次膨脹做功的目的。
潤滑油冷卻本發明系用油冷，水冷雙冷卻系統。水冷由電腦根據檢測溫度，經注水控制閥(95)控制環管(96)的水壓達到控制向內轉子、環形流槽注水量來實現控制內外轉子的溫升在一定範圍內。油冷是通過油泵接頭(48)、機油泵(49)，從行星齒輪箱內腔(67)抽出，經輸油管(50)，接頭(51)、(52)，經油道(53)、(54)向轉動軸內腔(55)以及軸承(58)分內外油道輸油潤滑冷卻。內油道經油道(53)、(54)轉動軸內腔(55)，油道(56)進入進氣噴嘴內彈簧腔，再經內轉子油道進入排氣噴嘴(10)彈簧腔，經油道(57)流入行星齒輪箱內腔(67)，達到潤滑冷卻內轉子進氣噴嘴和排氣噴嘴的機件的目的。外油道經軸承(58)與軸承(58)相通的油道(61)進入軸承(62)，再由集油環(63)，輻向油道(64)，由旋轉時的離心力拋出集油腔(65)，然後流進軸承(66)，經集油環(67)，油道(68)、(69)，回流入行星齒輪箱內腔(67)實現冷卻潤滑軸承的目的。潤滑油經油泵從內腔抽出，經外循環輸油管風冷油溫下降，再分內外油道注入，轉動軸內油腔和軸承，實現冷卻潤滑。
本發明採用軸向進氣、進油、進水結構，軸向進氣、進油、進水結構由汽環管(44)、(45)，油環管(35)，水環管(96)蒸汽回注控制閥(29)，噴油嘴(36)，進氣控制閥(46)、(47)，轉動軸內相對應的氣環道、油環道、水環道，以及分別與各環道連通的，按120°等分分布的軸向氣道、油道、水道及填料密封環(84)、(85)、(86)、(87)、(88)、(89)組成，使氣、油，水互相不滲漏，實現轉動軸機械密封。
本發明的排氣、進氣、點火時間控制信號由與轉動軸齒合的排氣、進氣、點火時間控制轉盤(81)以及安裝在轉盤上的磁鋼(82)跟隨轉動軸減速旋轉，與之對應的固定角度位置安裝的霍爾元件(83)分別獲得每轉一周的排氣、進氣、點火信號，這些信號脈衝經電腦處理後分別輸出排氣、進氣、點火指令，控制有關元件，協調動作循環做功。
本發明由內轉子(1)的轉軸經主動齒輪(74)減速齒輪(75)、(76)將轉矩傳給變速傳動箱的傳動軸(77)，由變速傳動箱的輸出軸(78)輸出力矩做功。
本發明的廢氣排出經廢氣腔(93)、廢氣出口(94)排入消聲器，排出體外。
現有技術燃汽輪機無論渦輪、渦軸、渦扇或噴嘴反衝等方式都只能利用燃料的連續燃燒所產生的能量不能象活塞式內燃機那樣利用燃料的瞬間爆燃的爆發力作功，所以現有技術的燃汽輪機儘管有許多優點，由於其效率低，耗油量大，限制了應用範圍，尤其不能應用在機動車上。
本發明和現有技術相比，其積極效果在於雙轉子反動式結構，燃燒室在轉動軸內，燃料由空氣噴射式噴嘴帶入能充分混合霧化，混合氣在燃燒室內的爆燃象活塞式內燃機一樣屬於脈動間歇燃燒，能有效地利用燃料瞬間爆燃力作功，設置的空氣噴射式排氣噴嘴既能抽吸燃燒室內的殘餘廢氣，使燃燒室形成負壓，使噴射式進氣的燃料能充分混合霧化，有利於完全燃燒，又能切向排出燃燒室高溫高壓燃氣，噴嘴噴射出的高溫高壓氣流的動能，使內轉子旋轉做功，取消了活塞，曲軸連杆結構。設置的注水結構，回收廢氣的熱量，既控制了內轉子的溫升，又實現了燃料一次性爆燃，兩次膨脹做功，所以，本發明是一種熱效率很高的內燃機。
權利要求
1.一種雙轉子反動式旋轉內燃機，它包括蓄電池、磁電機、空氣壓縮機、壓縮空氣儲罐、氣閥、燃油箱、電動油泵、水箱、水泵、電動機油泵、電腦控制板，其特徵在於一對同心的內外轉子，內轉子(1)與轉動軸成一體結構，內轉子有燃燒室(2)，內轉子設置了壓縮空氣噴射式燃油、空氣混合噴射進氣噴嘴(4)，和壓縮空氣或水蒸氣噴射式抽氣、排氣噴嘴(10)，外轉子(20)內圓有齒槽(23)，內外轉子之間有環形流槽(19)，與內轉子相聯的行星齒輪組合(70)、(71)、(72)、(73)，廢氣排出腔有集熱管(27)，與集熱管相連的蒸氣回注控制閥(29)，外轉子有輻向氣道(21)和切向噴嘴(22)。
2.如權利要求1所述的雙轉子反動式旋轉內燃機，其特徵在於它的燃油空氣混合進氣噴嘴由噴嘴(4)、噴嘴閥塞(5)、復位彈簧(6)、壓縮空氣腔(7)、燃油腔(8)、氣道(9)組成，噴嘴(4)與噴嘴閥塞(5)成一體結構，噴嘴閥塞(5)內有氣孔和氣道，壓縮空氣腔(7)與壓縮空氣進氣道相連通。
3.如權利要求1所述的雙轉子反動式旋轉內燃機，其特徵在於它的抽氣、排氣噴嘴由排氣噴嘴(11)、排氣室(12)、排氣閥塞(13)、抽氣噴嘴(14)、氣室(15)、抽氣噴嘴閥塞(16)、復位彈簧(17)組成，排氣室(12)有排氣道(92)與燃燒室(2)相連通，抽氣噴嘴(14)與抽氣噴嘴閥塞(16)成一體結構，抽氣噴嘴閥塞(16)內有氣孔及氣道，抽氣噴嘴閥塞(16)的下部即抽氣噴嘴(14)套在排氣閥塞(13)的內腔內成滑動密封結構，抽氣噴嘴閥塞(16)與排氣閥塞(13)接觸面有氣室(15)與壓縮空氣或水蒸氣進氣道相通，排氣閥塞(13)的內腔有氣道(18)與排氣室(12)相連通，抽氣噴嘴閥塞(16)的端面緊壓著復位彈簧(17)。
4.如權利要求1所述的雙轉子反動式旋轉內燃機，其特徵在於它的軸向進氣、進油、進水結構有外環管(35)(96)、(44)、(45)及控制閥(46)、(47)、噴油嘴(36)，與外環管接頭相對應連通的旋轉軸內環槽，與內環槽相通的軸內孔道，密封環(84)、(85)、(86)、(87)、(88)、(89)。
5.如權利要求1所述的雙轉子反動式旋轉內燃機，其特徵在於內外轉子所設置的排氣噴嘴方向相反，內外轉子的旋轉方向是相反方向，外轉子(20)通過行星齒輪組合(70)、(71)、(72)將轉矩加在內轉子轉動軸上。
6.如權利要求1所述的雙轉子反動式旋轉內燃機、其特徵在於它的內轉子外圓有傳熱槽(30)。
7.如權利要求1所述的雙轉子反動式旋轉內燃機，其特徵在於它的排氣、進氣、點火時間控制盤(81)與轉動軸齒合，轉盤上有磁鋼(82)，轉盤外與之對應的固定位置安裝的霍爾元件(83)。
8.如權利要求1所述的雙轉子反動式旋轉內燃機，其特徵在於壓縮空氣噴射式燃油、空氣混合噴射進氣噴嘴可以是1個或多個結構，壓縮空氣或水蒸氣噴射式抽氣，排氣噴嘴，根據功率的大小設置可以是2個或多個結構。
全文摘要
本發明在於提供一種雙轉子反動式旋轉內燃機。它是由一對同心的內外轉子組成,內轉子與轉動軸成一體結構,內有燃燒室、進氣、排氣噴嘴,內轉子能利用燃燒室內燃料的瞬間燃爆力旋轉,排出的高溫廢氣能使回注的水蒸汽迅速膨脹,使外轉子高速旋轉實現一次爆燃兩次膨脹做功。因此它體積小重量輕、能耗低、熱效率高,高速轉動平穩。集燃氣輪機、蒸汽輪機的優點於一體,能適應機動車輛的頻繁啟動,停車的需要。是現時可取代往復式內燃機的一種優良熱機。
文檔編號F02B53/00GK1197159SQ9711062
公開日1998年10月28日 申請日期1997年4月24日 優先權日1997年4月24日
發明者黃兆煥 申請人:黃兆煥