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脉冲爆震内燃机

阅读:829发布:2020-05-13

专利汇可以提供脉冲爆震内燃机专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 使用 汽车 发动机 缸盖的气 门 组、 凸轮 轴等作为进气系统、缸盖中的 燃烧室 来作为 爆震 产生的小燃烧室,小燃烧室中的燃气来引爆大爆震管中的可燃气,产生推 力 来推动 涡轮 做功的一种新型脉冲爆震 内燃机 (如图1)。脉冲爆震内燃机较之常规的内燃机有独特的诱人的优点,热循环效率高,推力转换成动力大,工作范围宽,结构简单, 质量 轻。潜在应用:技术成熟后有可能代替现在使用的内燃机作为交通运输工具的动力。缺点:噪声大,有待进一步改进。,下面是脉冲爆震内燃机专利的具体信息内容。

1.本发明是一种新型的动装置,其特征在于:
(1)用汽车发动机缸盖,气组,凸轮轴等组成的汽车发动机,进气系统作为脉冲爆震内燃机的进气系统,原来缸盖中的燃烧室作为小的脉冲爆震燃烧室,用小的爆震燃烧室中的可燃气,来引爆大爆震管中可燃气产生冲力来推动涡轮旋转做功的发动机类型。
(2)单缸或多缸柴油机改装,把缸盖上的喷油孔改装成火花塞孔,在气缸垫下再加上一个气缸垫形状的板,把钢板中央钻一个孔,再焊上一个无缝钢管,放入缸套的中心位置,钢管末端接上废气涡轮增压机的废气进气管,改装而成的发动机。
(3)使用的燃料包括:氢气、乙烯、乙炔、丙烷、汽油油、柴油等。
(4)此种类型的脉冲爆震内燃机的功率,从微型(几瓦)至巨型(几十万千瓦)。
(5)包括单缸到多缸的脉冲爆震内燃机。
(6)涡轮包括单级到多级。

说明书全文

脉冲爆震内燃机

技术领域:

[0001] 本发明是一种利用脉冲爆震波产生推,推力来使涡轮旋转产生动力的一种新概念的发动机
[0002] 脉冲爆震内燃机是利用脉冲爆震波产生的周期性冲量来做功的非定常的系统,脉冲爆震内燃机与常规发动机的区别有两点:非定常工作和爆震过程。背景技术:
[0003] 脉冲爆震内燃机吸取了脉冲爆震发动机的优点发展而来:燃烧是动力装置中十分重要的过程。它通过化学反应将燃料化学能转变为工质的热能,再转变为动能,产生动力,自然界有两种燃烧波:一种是缓燃波,另一种是爆震波。缓燃波通常以相对低的速度向未燃混合物传播,大多数氢燃料与空气的混合物的火焰传播速度约为几十厘米每秒至十几米每秒,它主要受层流湍流质量与热量扩散的控制。缓燃波使流体比体积增加,压力略有下降,可近似认为是等压过程。目前所有燃气轮机的燃烧过程均按等压过程处理,而爆震波则以几千米每秒的速度向未燃混合物传播,爆震波能产生极高的燃气压力(大于1.5~5.5MPa)及燃气温度(大于2800K),爆震波可以描述成具有化学反应的强激波。激波压缩反应物就像反应物与产物之间的活塞,由于没有足够的时间使压力平衡,因此爆震燃烧过程接近等容燃烧过程。众所周知,基于等容燃烧过程的发动机具有更高的热效率,热循环效率高的潜在优点是驱动人们发展以爆震为基础的发动机的动力。
发明内容:
[0004] 典型的脉冲爆震发动机循环包括以下几个基本过程:爆震波的起始,爆震波的传播,燃烧产物的排出或排气过程以及新鲜反应物的填充过程。(图1)形象地表示了理想脉冲爆震发动机的循环过程,该发动机是一个等面积直管,位于头部,循环从填充压力为p1的反应物开始,然后关闭阀门,用位于封闭端附近的点火源直接起爆或通过缓燃向爆震转变起爆。爆震波以2000m/s左右的爆震波速度向开口端传去,我的发明是让爆震波通过涡轮组旋转产生动力,最后压力下降到环境压力平,废气排出,当排气过程结束时,进气阀门打开,让新鲜反应物填充入大小爆震室,在填充过程完成后,进气阀门关闭,开始下一个循环。
[0005] 脉冲爆震内燃机的组成:空气滤清器、进气道、火花塞、进气门、小爆震室、大爆震室、喷管、涡轮动力组(图2)、燃料供应系统(图3)、点火系统(图4)、控制系统(图5)、润滑系统(图6)、冷却系统(图7)、起动系统(图8)。
[0006] 各系统作用:火花塞点燃汽油和空气的混合气,而爆震室需要的空气通过速度冲压吸入,进气道用来吸入爆震燃烧所需要的混合气,进气门主要功能是向爆震室供给定量空气,并在爆震波形成和传播阶段起推力壁作用。
[0007] 小爆震室:(1)接受吸入的气和汽油进行混合,形成可爆震混合物;(2)点火起爆,形成爆震波;(3)爆震波向大爆震室传播;(4)从爆震室出口方向传入的膨胀波,在推力壁发射将燃烧产物排除。
[0008] 小爆震室中产生的高温高压气体的爆震波可以用来起爆大爆震管的可爆混合物,大爆震管中的爆震波来推动涡轮做功,产生动力。
[0009] 点火系统:(1)以所要求的频率点燃可爆震混合物;(2)提供形成爆震所需的点火能量
[0010] 供油系统:以所要求的频率向进气管供给燃料,或直接喷入爆震室中。
[0011] 控制系统:(1)用以控制间歇式供油;(2)间歇式点火;(3)控制进气、进油及点火的时序;(4)控制发动机的性能等。
[0012] 涡轮组:涡轮组把爆震波的推力改变为旋转的动力输出。
[0013] 飞轮:飞轮主要是储备功力。
[0014] 起动系:通过起动机来发动脉冲爆震内燃机。
[0015] 润滑系:通过润滑系来润滑各个运动部件,降低磨损。
[0016] 冷却系统:可采用冷,也可以采用水冷,据发动机功率大小来设计。
[0017] 优点:由于爆震燃烧过程具有很高的燃烧速度和反应物转换速率,脉冲爆震发动机相对于以缓燃为基础的发动机具备以下优点:更高的热循环效率,这是由于爆震过程非常接近于等容燃烧过程。以等容燃烧为基础的发动机循环(Humphrey循环)的热循环效率高于以等压燃烧为基础的发动机循环(Brayton循环),对于恰当比例的汽油——空气混合物,(Humphrey)的热循环效率比Brayton的热循环效率高30%~50%,脉冲爆震发动机较高的热循环效率可以转变为较高比冲,较高比冲通过涡轮转化成扭矩的旋转动力,燃料消耗率低。
[0018] 缺点:噪声大。
[0019] 在普通的四冲程内燃机中由于点火不当,而产生爆震,发动机出现“敲缸”声的噪音,动力下降,虽然脉冲爆震内燃机是利用爆震来产生动力,也存在噪声大的问题,在涡轮的末端也要加装消声器来降低噪声。
[0020] 实施方式:
[0021] (1)由于本人资金有限,发动机的零件都是从旧的汽油发动机上拆下来的,我买了一个六缸发动机上的大空气滤清器,这种发动机需要大的空气滤清器保证进气的需要,买了一个旧的四缸的汽油机的气门室盖,缸盖、进、排气门,进、排气门弹簧凸轮轴、凸轮轴是四缸的,经过双正时齿轮改装,把排气门也改为进气门,这种发动机只能有进气门不能有排气门,因为排气是从涡轮组的尾端排出,涡轮组是本人用低碳片手工加工焊接而成,涡轮机外壳采用一个汽车柴油机上使用的缸套,涡轮机的轴承采用浮动轴承、火花塞、高压点火线圈、分电器、排气管等都是买来的旧件,燃料系统由油箱、电油燃油滤清器电池等经过东拼西凑组装而成。
[0022] (2)另一种实施方式单缸或多缸柴油机改装:把缸盖上的喷油孔改为火花塞孔,把气缸垫换成一个气缸垫形状的钢板,在钢板中央钻一个孔,再焊上一个无缝钢管,放入缸套的中心位置,钢管末端接上废气涡轮增压机的废气进管,改装而成的发动机。(图9)附图说明:图1、理想脉冲爆震发动机的循环过程
图2、脉冲爆震内燃机示意图
图3、燃料供应系统
图4、点火系统
图5、控制系统
图6、润滑系统
图7、冷却系统
图8、起动系统
图9、单缸柴油机改装
图1中:a阀门关闭、b起爆、c爆震波传播、d排气、e完成排气、f填充可燃混合物。
图2中:1进气门、2气门导管、3气门弹簧、4凸轮轴、5火花塞、6气门室盖、7小爆震室、
8缸盖、9小爆震室下盖、10连接螺栓、11气缸垫、12弯管、13大爆震室、14涡轮机外壳、15涡轮、16中心轴、17排气孔、18轴承、19飞轮。
图3中:1汽油表、2空气滤清器、3喷油阀、4缸盖、5进气管、6汽油泵、7汽油滤清器、8排气消音器、9油箱、10油管、11涡轮机。
图4中;1点火开关、2电流表、3起动机开关、4断电器、5点火线圈、6蓄电池、7分电器、
8火花塞、9附加电阻。C电容器
图5中:1燃油箱、2电动汽油泵、3燃油滤清器、4压力调节器、5控制单元、6点火线圈、
7分电器、8火花塞、9喷油器、10节气门、11节气门开关、12空气流量计、13电位计、14另一进气管、15大爆震室、16怠速调节器、17小爆震室下盖、18蓄电池、19点火起动开关。
图6中:1凸轮轴、2油道、3机油压力表、4涡轮轴承、5机油滤清器、6机油泵、7油底壳
图7中:1百叶窗、2散热器、3散热器盖、4风扇、5小循环水管、6水泵、7节温器、8出水管、9缸盖、10水温表和传感器、11涡轮外壳水套、12缸盖水套。
图8中:1附加继电器触点、2附加继电器线圈、3点火开关、4、5起动机开关接柱、6起动机接柱、7点火线圈附加电阻短路接柱、8吸拉线圈、9保位线圈、10活动芯、11连接片、
12、13触头、14接触盘、15调节螺钉、16传动叉、17调节螺钉、18驱动小齿轮、19单向滚柱式啮合器、20飞轮。
图9中:1缸体、2缸套、3连接螺栓、4进气门、5气门导管、6气门弹簧、7凸轮轴、8气门室盖、9火花塞、10缸盖、11小爆震室、12小爆震室下盖、13气缸垫、14连接管、15大爆震室、
16涡轮、17轴承、18中心轴、19涡轮外壳、20排气孔。
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