[發明專利]脈沖爆震內燃機

無效

• 申請號: 200910134363.3
• 申請日: 2009-04-08
• 公開（公告）號: CN101858253A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 李桂云
• 申請（專利權）人: 李桂云
• 主分類號: F02C3/14
• 分類號: F02C3/14;F02C3/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明是一種利用脈沖爆震波產生推力，推力來使渦輪旋轉產生動力的一種新概念的發動機。

脈沖爆震內燃機是利用脈沖爆震波產生的周期性沖量來做功的非定常的系統，脈沖爆震內燃機與常規發動機的區別有兩點：非定常工作和爆震過程。

背景技術：

脈沖爆震內燃機吸取了脈沖爆震發動機的優點發展而來：燃燒是動力裝置中十分重要的過程。它通過化學反應將燃料的化學能轉變為工質的熱能，再轉變為動能，產生動力，自然界有兩種燃燒波：一種是緩燃波，另一種是爆震波。緩燃波通常以相對低的速度向未燃混合物傳播，大多數碳氫燃料與空氣的混合物的火焰傳播速度約為幾十厘米每秒至十幾米每秒，它主要受層流或湍流的質量與熱量擴散的控制。緩燃波使流體比體積增加，壓力略有下降，可近似認為是等壓過程。目前所有燃氣輪機的燃燒過程均按等壓過程處理，而爆震波則以幾千米每秒的速度向未燃混合物傳播，爆震波能產生極高的燃氣壓力(大于1.5～5.5MPa)及燃氣溫度(大于2800K)，爆震波可以描述成具有化學反應的強激波。激波壓縮反應物就像反應物與產物之間的活塞，由于沒有足夠的時間使壓力平衡，因此爆震燃燒過程接近等容燃燒過程。眾所周知，基于等容燃燒過程的發動機具有更高的熱效率，熱循環效率高的潛在優點是驅動人們發展以爆震為基礎的發動機的動力。

發明內容：

典型的脈沖爆震發動機循環包括以下幾個基本過程：爆震波的起始，爆震波的傳播，燃燒產物的排出或排氣過程以及新鮮反應物的填充過程。(圖1)形象地表示了理想脈沖爆震發動機的循環過程，該發動機是一個等面積直管，閥門位于頭部，循環從填充壓力為p1的反應物開始，然后關閉閥門，用位于封閉端附近的點火源直接起爆或通過緩燃向爆震轉變起爆。爆震波以2000m/s左右的爆震波速度向開口端傳去，我的發明是讓爆震波通過渦輪組旋轉產生動力，最后壓力下降到環境壓力水平，廢氣排出，當排氣過程結束時，進氣閥門打開，讓新鮮反應物填充入大小爆震室，在填充過程完成后，進氣閥門關閉，開始下一個循環。

脈沖爆震內燃機的組成：空氣濾清器、進氣道、火花塞、進氣門、小爆震室、大爆震室、噴管、渦輪動力組(圖2)、燃料供應系統(圖3)、點火系統(圖4)、控制系統(圖5)、潤滑系統(圖6)、冷卻系統(圖7)、起動系統(圖8)。

各系統作用：火花塞點燃汽油和空氣的混合氣，而爆震室需要的空氣通過速度沖壓吸入，進氣道用來吸入爆震燃燒所需要的混合氣，進氣門主要功能是向爆震室供給定量空氣，并在爆震波形成和傳播階段起推力壁作用。

小爆震室：(1)接受吸入的氧氣和汽油進行混合，形成可爆震混合物；(2)點火起爆，形成爆震波；(3)爆震波向大爆震室傳播；(4)從爆震室出口方向傳入的膨脹波，在推力壁發射將燃燒產物排除。

小爆震室中產生的高溫高壓氣體的爆震波可以用來起爆大爆震管的可爆混合物，大爆震管中的爆震波來推動渦輪做功，產生動力。

點火系統：(1)以所要求的頻率點燃可爆震混合物；(2)提供形成爆震所需的點火能量。

供油系統：以所要求的頻率向進氣管供給燃料，或直接噴入爆震室中。

控制系統：(1)用以控制間歇式供油；(2)間歇式點火；(3)控制進氣、進油及點火的時序；(4)控制發動機的性能等。

渦輪組：渦輪組把爆震波的推力改變為旋轉的動力輸出。

飛輪：飛輪主要是儲備功力。

起動系：通過起動機來發動脈沖爆震內燃機。

潤滑系：通過潤滑系來潤滑各個運動部件，降低磨損。

冷卻系統：可采用風冷，也可以采用水冷，據發動機功率大小來設計。

優點：由于爆震燃燒過程具有很高的燃燒速度和反應物轉換速率，脈沖爆震發動機相對于以緩燃為基礎的發動機具備以下優點：更高的熱循環效率，這是由于爆震過程非常接近于等容燃燒過程。以等容燃燒為基礎的發動機循環(Humphrey循環)的熱循環效率高于以等壓燃燒為基礎的發動機循環(Brayton循環)，對于恰當比例的汽油——空氣混合物，(Humphrey)的熱循環效率比Brayton的熱循環效率高30％～50％，脈沖爆震發動機較高的熱循環效率可以轉變為較高比沖，較高比沖通過渦輪轉化成大扭矩的旋轉動力，燃料消耗率低。

缺點：噪聲大。

在普通的四沖程內燃機中由于點火不當，而產生爆震，發動機出現“敲缸”聲的噪音，動力下降，雖然脈沖爆震內燃機是利用爆震來產生動力，也存在噪聲大的問題，在渦輪的末端也要加裝消聲器來降低噪聲。

實施方式：