[發明專利]一種新型內燃機

無效

• 申請號: 201310040855.2
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103104335A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 于魁江
• 申請（專利權）人: 于魁江
• 主分類號: F02B53/02
• 分類號: F02B53/02;F02B55/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

　　本發明涉及的是一種發動機，尤其是一種內燃發動機。

背景技術：

　　在現有技術中，與本申請最為接近的技術是燃氣輪機，燃壓共軸的單個做功轉子的燃氣輪機其轉速適應范圍較窄，壓氣轉子和做功轉子之間的轉速比不可變，在有自由做功轉子的軸流發動機上由于其自由做功轉子跟其它做功轉子都在一個燃氣通道內，多個做功轉子之間的轉速還是受流量流速限制其相互制約，分軸式燃氣輪機即軸流發動機雖然做到了燃壓分軸，但是其壓氣做功轉子和功率輸出做功轉子還是同在一個燃氣通道內且只能在一種模式下工作，其燃氣利用效率較低，其在低速工作時壓氣做功轉子仍然受其制約，無法做到高低速相互適應，使其功率輸出范圍和工況適應范圍相對較窄，再就是現有技術中燃氣輪機的做功轉子幾乎全都是透平式的渦輪或頁輪，其形狀、周/排氣量都相對固定不變，使其在相同工作氣壓下做功轉子的排氣量相對固定不變，這就是燃氣輪機低速時耗油較高的問題所在，不能在低速條件下使用，還有就是其噴氣口的大小、燃燒室的形狀、容積固定不變，使燃料從噴射、混合、點火、燃燒到做功轉子的距離都固定不變，使燃料適用范圍相對較窄，不能使用多種燃料，這就是現有技術所存在的不足之處。

發明內容：

本發明所要解決的技術問題，就是針對現有技術所存在的不足，而提供一種做功轉子在相同壓力下周/排氣量和燃燒室的形狀以及做功轉子和壓氣轉子之間的轉速比都可調可變可控，多種工作模式可選，燃氣利用效率較高，轉速適用范圍較寬，功率輸出范圍較寬，可在復雜工況條件下工作，在不更換機器硬件的情況下可實現多燃料互換的技術方案。

本方案是通過如下技術措施來實現的：主要由機體、壓氣轉子、復合式做功轉子、燃燒室以及燃料供給裝置和點火裝置構成，所述壓氣轉子和復合式做功轉子分別安裝在機體內壓氣轉子腔和復合式做功轉子腔中，所述壓氣轉子跟復合式做功轉子在機體內同一條軸線上，所述復合式做功轉子和壓氣轉子之間有間隔機體壁，所述機體壁里有支撐軸承，所述機體內有主進氣口和副進氣口以及主排氣道和燃燒室，在主進氣口對應的出氣口上還可以有副排氣道，所述壓氣轉子可以是現有技術中可適用于本方案的各種形式的壓氣機構，如離心式渦輪壓氣機、葉片泵式壓氣機或透平式頁片壓氣機等，所述壓氣轉子可以是由單個壓氣轉子構成的單級壓氣結構也可以是兩個壓氣轉子構成的兩級壓氣結構還可以是多個壓氣轉子構成的多級壓氣機構，如多級渦輪風扇式壓氣機、多級透平式壓氣機、多級葉片泵式壓氣機等，所述壓氣轉子還可以是多種形式的壓氣機構成的復合多級壓氣機構，如用透平頁片式多級壓氣機作初次級離心式渦輪壓氣機為末級、離心式渦輪壓氣機為初級葉片泵式壓氣機為中末級等混合結構，所述多級壓氣機構或復合多級壓氣機構的各級之間可以是共軸模式也可以是用行星齒輪組連接的分軸模式還可以是有選擇性的使用行星齒輪組進行連接共軸、分軸混用，具體可根據實際需要靈活選擇組合模式，所述行星齒輪組上有行星齒輪組控制裝置，所述行星齒輪組控制裝置可以鎖定行星齒輪組中任兩項齒輪也可以鎖止或控制處于自由狀態的那一項齒輪，所述復合式做功轉子由輪體、透平式頁輪和非透平式葉輪構成，所述復合式做功轉子其圓柱形輪體安裝在做功轉子軸上，所述圓柱形輪體外圓周上裝有透平式頁片，所述透平式頁片外緣端裝有筒形圓周構成透平式頁輪，所述透平式頁輪外圓周上裝有非透平式葉片構成非透平葉輪，所述復合式做功轉子透平式頁輪前面有跟透平式頁輪直徑相匹配的碗型渦腔，所述復合式做功轉子透平式頁輪后面有跟透平式頁輪直徑相匹配的主排氣道，所述做功轉子軸前端從碗型渦腔底部中心穿出跟壓氣轉子軸連接，所述做功轉子軸可以用行星齒輪組跟壓氣轉子軸連接，所述行星齒輪組上可以有行星齒輪組控制裝置，所述做功轉子軸后端穿過主排氣道伸出機體，所述渦腔有旁通氣道跟壓氣轉子和大氣相通，所述旁通氣道上有旁通氣閥，所述旁通氣道跟壓氣轉子相通的氣道上有節氣閥，所述旁通氣道跟壓氣轉子的連通接口可以在壓氣轉子末級出氣口上連接，也可以在壓氣轉子的多級壓氣機中的任何一級上連接，所述旁通氣道跟大氣相通的氣道口上有旁通單向閥，所述復合式做功轉子非透平式葉輪腔上半圓內側腔壁內圓邊上在主進氣口一側可以有跟轉子空腔底部對應的圓弧形出氣槽，所述圓弧形出氣槽跟做功轉子透平式頁輪前的渦腔相通，所述圓弧形出氣槽跟渦腔相通的氣道中有出氣槽單向閥，所述復合式做功轉子非透平式葉輪腔下半圓內側腔壁內圓邊上在出氣口一側可以有跟轉子空腔底部對應的圓弧形進氣槽，所述圓弧形進氣槽經氣道在旁通道上旁通氣閥和旁通單向閥以及節氣閥之間連通，所述進氣槽氣道上有進氣槽單向閥，所述圓弧形出氣槽和圓弧形進氣槽可以在復合式做功轉子非透平式葉輪腔壁內同一側圓面上也可以不在同一側圓面上，所述非透平式葉輪可以是開式葉輪也可以是葉片一邊由輪片封堵的半閉式葉輪或葉片兩邊都由輪片封堵的閉式葉輪，所述非透平式葉輪上的葉片是固定在輪體上的固定葉片，所述固定式葉片可以往順時針傾斜也可以往逆時針傾斜，所述非透平葉輪上的相鄰兩葉片之間還可以有跟葉片同寬且可以上下活動的舌片，所述舌片的一個邊跟相鄰兩葉片中一個葉片頂邊用活動軸進行活性連接，所述活動軸可以在葉片的逆時針側面頂邊上也可以在葉片的順時針側面頂邊上，所述舌片以連接軸為軸心另一個邊沿相鄰另一葉片的葉面在九十度范圍內上下滑動，其上止點不超過所對應的葉片頂邊，所述舌片活動邊所對應的葉片面成弧形其弧度和舌片滑動邊的滑動弧度相匹配，在開式葉輪結構中當舌片滑動邊在上止點時相鄰兩葉片、舌片、葉片所在的內圓周和復合式做功轉子非透平葉輪腔兩壁之間形成一個相對密封的轉子空腔，在閉式葉輪結構中當舌片滑動邊在上止點時相鄰兩葉片、舌片、葉片所在的內圓周和葉片兩側輪片之間形成一個相對密封的轉子空腔，在半閉式葉輪結構中，當舌片活動邊在上止點時相鄰兩葉片、舌片、葉片所在的內圓周和葉片一邊的輪片以及葉片另一邊的輪腔側壁之間形成一個相對密封的葉輪空腔，所述轉子空腔底部跟復合式做功轉子非透平式葉輪腔側壁上對應的圓弧形出氣槽和圓弧形進氣槽相通，?當葉片的封堵側在對應的圓弧形進出氣槽一邊時，葉片封堵側轉子空腔底部輪片上有通氣孔和復合式做功轉子非透平式葉輪腔側壁上對應的圓弧形進出氣槽相通，所述舌片下面轉子空腔內可以有彈簧，所述復合式做功轉子上面機體內有圓筒形燃燒室，所述燃燒室內有跟燃燒室內圓相匹配的圓柱形活塞，所述圓柱形活塞把燃燒室分成前后兩個腔室，圓柱形活塞可以在燃燒室的前后腔室內滑動，所述圓柱形活塞外圓面上有密封活塞環，所述圓柱形活塞中心有噴氣孔，所述噴氣孔上可以有導向片也可以有導向槽，所述噴氣孔內安裝有燃料噴射器，所述燃料噴射器在噴氣孔內可以前后軸向活動，所述燃料噴射器在噴氣孔內最前位置時噴氣孔的開度最小，所述燃料噴射器在噴氣孔內最后位置時噴氣孔的開度最大，所述圓柱形活塞后端有活塞位置控制器，所述活塞位置控制器可以推進或拉回活塞控制活塞在燃燒室內所處的位置，所述燃燒室后腔室內有伸縮管，所述伸縮管前端連接在燃料噴射器上跟燃料噴射器相通，伸縮管后端經過活塞位置控制器、機體跟機體外燃料供給裝置相通，所述伸縮管可以調節燃料噴射器在噴氣孔內的位置來控制噴氣孔的開度大小進而控制噴氣孔的噴氣流量，所述圓柱形活塞后端跟活塞位置控制器之間可以有彈簧，所述燃燒室后腔室后端跟壓氣轉子出氣口連通，所述燃燒室前腔室前端跟復合式做功轉子主進氣口和副進氣口連通，所述燃燒室前腔室前端內復合式做功轉子主副進氣口處裝有點火裝置，所述復合式做功轉子主進氣口和副進氣口上分別裝有主進氣閥和副進氣閥，所述主進氣口跟復合式做功轉子非透平式葉輪腔相通，所述副進氣口跟復合式做功轉子透平式頁輪前的渦腔連通，所述復合式做功轉子非透平式葉輪腔進氣口相對的下半圓上有出氣口，所述出氣口可以在下半圓的非透平式葉輪腔周上，也可以在下半圓的非透平式葉輪腔側壁上，所述出氣口處有回氣道，所述回氣道跟復合式做功轉子透平式頁輪前的渦腔相通，所述回氣道上有回氣閥，所述復合式做功轉子透平式頁輪前的渦腔經透平式頁輪的頁片間隙跟透平式頁輪后主排氣道相通，所述復合式做功轉子非透平式葉輪腔出氣口上可以有副排氣道并相通，所述出氣口處回氣道外副排氣道上有排氣閥，所述燃料供給裝置可以是現有技術中可適用于本方案的能供給各種液體燃料及氣體燃料的燃料供給設備，所述燃料噴射器可以是現有技術中可適用于本方案的能噴射各種氣體和液體燃料的燃料噴嘴或噴頭或其它燃料噴射器件，所述點火裝置可以是現有技術中可用于本方案的各種點火器件，所述復合式做功轉子可以是單個復合式做功轉子也可以是兩個復合式做功轉子還可以是兩個以上多個復合式做功轉子，所述復合式做功轉子是兩個時，兩復合式做功轉子可以共用一個燃燒室也可以不共用一個燃燒室，所述復合式做功轉子是多個時，多個復合式做功轉子可以共用一個燃燒室也可以不共用一個燃燒室還可以有選擇性的分組共用燃燒室，所述復合式做功轉子的做功轉子軸和壓氣轉子軸之間可以是共軸連接也可以是經行星齒輪組進行分軸連接，所述壓氣轉子出氣口上有儲氣控制閥跟機體外儲氣裝置連接，所述儲氣裝置可以是現有技術中可適用于本方案的各種可以儲存壓縮空氣的儲氣設備，所述儲氣控制閥可以使壓氣轉子出氣口、燃燒室后腔室和儲氣裝置三者互通，儲氣控制閥還可以關閉壓氣轉子出氣口使儲氣裝置單獨跟燃燒室后腔室相通，儲氣控制閥還可以關閉儲氣裝置使壓氣轉子出氣口跟燃燒室后腔室單獨相通，所述燃燒室前腔室內復合式做功轉子主副進氣口處可以有穩焰器，所述穩焰器是多孔鐘形使穩焰器內燃氣流速低于穩焰器外燃氣流速，讓可燃混合氣的燃燒更穩定，所述復合式做功轉子非透平式葉輪腔上進氣口處可以有可轉動凸輪軸，所述凸輪軸可以關閉或打開非透平式葉輪腔進氣口，通過凸輪軸還可以調節進氣口的開度大小，調整經過進氣口的燃氣流量與方向，所述復合式做功轉子非透平式葉輪腔側壁上圓弧形進氣槽跟渦腔旁通氣道相通的氣道上的進氣槽單向閥讓空氣只能往圓弧形進氣槽方向進不能忘外出還可以完全關閉進氣槽氣道，所述復合式做功轉子非透平式葉輪腔側壁上圓弧形出氣槽跟渦腔相通的氣道口中有出氣槽單向閥使氣流只能往渦腔流出還可以完全關閉出氣槽氣道，所述渦腔旁通氣道跟大氣相通的氣道口處有旁通單向閥使機體外的空氣只能往渦腔流動不能往外流出，所述復合式做功轉子非透平式葉輪腔出氣口跟回氣道相通的氣道口外副排氣道上有排氣閥，通過排氣閥可以調控和完全關閉副排氣道，所述復合式做功轉子主副進氣口上的主進氣閥和副進氣閥以及渦腔旁通氣道上的旁通氣閥還有回氣道中的回氣閥都可以完全關閉和打開，所述旁通氣道和副進氣口上可以有副燃料噴射器，所述儲氣控制閥、主進氣閥、副進氣閥、排氣閥、回氣閥、節氣閥、旁通氣閥、旁通單向閥、進氣槽單向閥、出氣槽單向閥、燃料噴射器、活塞位置控制器以及行星齒輪組控制裝置、點火裝置、燃料供給裝置均可以是現有技術中可用于本方案的電控裝置或電控制機構以及電控器件。