喷压转子发动机的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了喷压转子发动机，包括一个或两个空气压缩机、转子动力装置，转子动力装置与所述空气压缩机同轴布置；空气压缩机为转子动力装置提供压缩空气，通过转子动力装置的燃烧室中油气混合物持续燃烧形成高压气体，推动转子动力装置的转子转动，做功后的气体从排气口排出；转子旋转带动压缩机作同步转动，为燃烧室持续输送压缩空气，空气压缩机的外端可以作为输出端。本实用新型机械效率高，达到60％以上，燃油利用率高，无死点，振动小，噪音小，结构简单，与现行燃油发动机相比具有显著的进步。
【专利说明】
喷压转子发动机
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及发动机技术领域，具体地讲是喷压转子发动机。
【背景技术】
[0002]内燃机是当前被广泛应用的一种动力装置，但随着人们生活质量的提高，尤其是对环境的要求越来越高，内燃机的机械效率低、高油耗、对环境污染大、振动大、噪音大的弊端便凸显出来。于是新能源动力装置应用而生，但截止目前，依然没有有效的办法，尤其是在可移动领域，如汽车、轮船等交通运输工具上，内燃机仍然是主要动力。冲程发动机在实践中虽经多次改进，但始终无法有效克服曲轴在功传递过程中造成功的减损，导致机械效率无法得到实质性提高。以汽油发动机为例，机械效率仅为30%。
[0003]三角转子发动机虽然具备了重量轻，结构简单、高转速等特点，但其转矩低，存在偏心振动，对发动机的材料、润滑、冷却、密封要求高、制造成本过高，无法得到普遍推广和应用。
[0004]上述两类发动机均采用间歇性爆燃式工作方式，振动大，噪音大。
【发明内容】
[0005]为了解决现有发动机效率低、油耗高、对环境污染大、振动大、噪音大的问题，本实用新型提供一种喷压转子发动机，具备机械效率高、燃油利用率高、振动小、噪音小的优点，可有效缓解对环境的压力，便于广泛应用和推广，达到节能减排的目的。
[0006]本实用新型的技术构思:采用一个或两个空气压缩机提供压缩空气，油气混合物在燃烧室持续燃烧形成高压气体，直接作用于转子齿槽，推动转子作定向旋转，做功后的气体带至排气口排出。转子旋转带动压缩机作同步转动，为燃烧室持续输送压缩空气。
[0007]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案有两种情况。
[0008]一、喷压转子发动机，包括一个空气压缩机、转子动力装置，转子动力装置，包括转子、机壳、转子轴、燃烧室，其特征在于:
[0009]转子动力装置与空气压缩机同轴布置；
[0010]转子轴通过轴承支撑在机壳上，转子轴与空气压缩机的主轴固定连接;空气压缩机的主轴外端连接有输出轴，或者转子轴的外端直接连接有输出轴；
[0011]转子固定连接在转子轴，转子呈圆柱体，转子与机壳的内腔配合，转子外圆上均匀布设有多个齿槽，并且齿槽的两边通过台阶轴向封闭;燃烧室设置在机壳上，燃烧室上设有进气口、燃油喷射装置、火花塞装置，进气口通过进气管与空气压缩机相连，燃烧室通过机壳上的径向喷气口与机壳的内腔连通，径向喷气口正对转子外圆的齿槽，并形成闭合状态；机壳上与径向喷气口沿旋转方向相距1-3个齿槽间距的位置设有排气口。
[0012]二、喷压转子发动机，包括两个空气压缩机、转子动力装置，转子动力装置，包括转子、机壳、转子轴、燃烧室，其特征在于:
[0013]转子动力装置位于中间，两个空气压缩机位于转子动力装置的两端，转子动力装置与两个空气压缩机同轴布置；
[0014]转子轴通过轴承支撑在机壳上，转子轴与两个空气压缩机的主轴固定连接;一个空气压缩机的主轴外端连接有输出轴，或者两个空气压缩机的主轴外端都连接有输出轴；
[0015]转子固定连接在转子轴，转子呈圆柱体，转子与机壳的内腔配合，转子外圆上均匀布设有多个齿槽，并且齿槽的两边通过台阶轴向封闭;燃烧室设置在机壳上，燃烧室上设有进气口、燃油喷射装置、火花塞装置，进气口通过进气管与空气压缩机相连，燃烧室通过机壳上的径向喷气口与机壳的内腔连通，径向喷气口正对转子外圆的齿槽，并形成闭合状态；机壳上与径向喷气口沿旋转方向相距1-3个齿槽间距的位置设有排气口。
[0016]对上述技术方案一或技术方案二的进一步限定:所述转子两边的台阶上设有环形凹槽，环形凹槽与机壳上的环形凸筋相对应形成耦合结构，起到进一步密封的作用。
[0017]对上述技术方案一或技术方案二的进一步限定:转子轴与空气压缩机的主轴合并为一根中心轴，更便于保证同轴，减小振动，降低噪音。
[0018]对上述技术方案一或技术方案二的进一步限定:本实用新型中单位时间进气量与排气量的比例为1:3，燃烧室上进气口的截面大小及齿槽的尺寸参数根据单位时间进气量与排气量的比例确定。
[0019]有益效果:油气混合物在燃烧室持续燃烧形成高压气体，直接作用于转子齿槽，推动转子作定向旋转，做功后的气体带至排气口排出，转子旋转带动压缩机作同步转动，为燃烧室持续输送压缩空气。本实用新型的机械效率高，达到60%以上，燃油利用率高，无死点，振动小，噪音小，结构简单，与现行燃油发动机相比具有显著的进步。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型喷压转子发动机的主视图。
[0021]图2是是图1中沿A-A剖视图。
[0022]图3是本实用新型喷压转子发动机的俯视图。
[0023]图中所不:1.输出轴;2.第一空气压缩机;3.第一空气压缩机的主轴;4.机壳;5.进气管;6.燃油喷射装置;7.火花塞装置;8.进气管;9.燃烧室；10.第二空气压缩机；11.输出轴；12.第二空气压缩机的主轴；13.环形凹槽；14.环形凸筋；15.转子；16.转子轴；17.联轴器;18.排气口；401.径向喷气口； 1501.齿槽。
【具体实施方式】
[0024]为了更好地理解与实施本实用新型，下面结合附图进一步说明本实用新型。
[0025]参见图1、图2、图3，转子动力装置，包括转子15、机壳4、转子轴16、燃烧室9，转子动力装置位于中间，两个空气压缩机位于转子动力装置的两端，为了以下便于描述，把两个空气压缩机分别定义为:第一空气压缩机、第二空气压缩机；
[0026]转子动力装置与第一空气压缩机2、第二空气压缩机10同轴布置;转子轴16通过轴承支撑在机壳4上，转子轴16与第一空气压缩机的主轴3、第二空气压缩机的主轴12固定连接，第一空气压缩机的主轴3、第二空气压缩机的主轴12外端通过联轴器17分别连接有输出轴1、输出轴11;
[0027]转子15固定连接在转子轴16上，转子15呈圆柱体，转子与机壳4的内腔配合，转子15外圆上均匀布设有多个齿槽1501，并且齿槽1501的两边通过台阶轴向封闭，所述转子两边的台阶上设有环形凹槽13，环形凹槽13与机壳上的环形凸筋14相对应，形成耦合结构，起到进一步密封的作用;燃烧室9设置在机壳4上，燃烧室9上设有进气口、燃油喷射装置6、火花塞装置7，进气口通过进气管5与第一空气压缩机2相连，进气口通过进气管8与第二空气压缩机10相连，燃烧室9通过机壳上的径向喷气口 401与机壳4的内腔连通，径向喷气口 401正对转子外圆的齿槽1501，并形成闭合状态;机壳4上与径向喷气口 401沿旋转方向相距1-3个齿槽间距的位置设有排气口 18。
[0028]如图1所示，转子轴16与第一空气压缩机的主轴3、第二空气压缩机的主轴12合并为一根中心轴，更便于保证同轴，减小振动，降低噪音。
[0029]如图1所示，燃烧室9和径向喷气口401的宽度与转子的齿槽1501宽度一致。
[0030]如图1、图3所示，转子上的齿槽为16个。本实用新型不局限于此，齿槽的设置数量可以根据转子大小、排气量综合考虑。
[0031]如图1所示，本实用新型中单位时间进气量与排气量的比例为1:3，燃烧室上进气口的截面大小及齿槽1501的尺寸参数根据单位时间进气量与排气量的比例确定。
[0032]如图2所示，燃烧室9、径向喷气口401中心线与转子齿槽内圆相切或略大于切线角，便于推动转子转动。
[0033]如图2所示，为了增大功率，也可以在同一转子动力装置上增设燃烧室的数量，并对应增加排气口的数量。理解:转子动力装置上的燃烧室为一个或者多个。
[0034]本实用新型的工作原理:转子15作定向旋转带动两侧的第一空气压缩机2、第二空气压缩机10工作(设置空气压缩机初始压缩气体压强为0.7-1MP)，第一空气压缩机2、第二空气压缩机10将压缩气体通过进气管5、8从进气口输送到燃烧室9，同时，燃油喷射装置6持续向燃烧室9内喷入雾化燃油，火花塞装置7将油、气混合物点燃后开始持续燃烧，随着燃烧室9内温度急剧升高，混合气体体积迅速膨胀，通过径向喷气口 401，直接作用在转子15的齿槽1501坡面上，推动转子15旋转，做功后的气体从排气口 18排出；转子15旋转带动空气压缩机2、10工作，为燃烧室9提供压缩气体。第一空气压缩机2、第二空气压缩机10的主轴外端连接有输出轴1、11，将功输出。
[0035]本实用新型中单位时间进气量与排气量的比例为1:3的情况下，对本实用新型机械效率高的特点进行分析和计算:
[0036]1、设转子旋转一周，进入燃烧室的压缩空气体积V，压强P，排气量为3V;
[0037]2、在燃烧室内，压缩空气体V经与燃油混合燃烧后，燃油燃烧释放的热量对混合气体的做功为:W总=PnV，n为压缩空气体积膨胀的倍数，就是说在同一压强P条件下，体积V膨胀了 η倍，(依据燃油空燃比、燃油燃烧释放的热量、空气比热容可以计算出温度，再通过盖.吕萨克定律计算出η，理论数据η=8，远大于3)由于排气量为3V小于膨胀气体nV，加之不断有压缩气体进入，促使燃烧室压强P升高，当燃烧室压强P升至P n/3时，压缩气体压强P将随之升高并略大于Pn/3，旋转一周进入燃烧室的压缩气体略小于3V/n;此时燃烧室气体以3V每周对转子做功并向外排出。进气、(燃烧)膨胀、(做功)排气三者形成平衡。
[0038]3、在平衡状态下有:
[0039]P^= Pn/3,V^=n(3V/n)= 3V， W总=P总Vf (Pn/3)(3V)= PnV=nPV；
[0040]P进〉P总=Pn/3,Va<3V/n, Wa= (Pn/3)(3V/n)=PV；[0041 ] Wft= (Pn/3)(3V)= PnV= nPV；
[0042]设P进V进为I个功，即胃进=1，即得到压强为:P进，体积为:V进的压缩气体将消耗I个功，则W转=W总=n。压缩机的机械效率为:85%(现行压缩机的机械效率)，则转子需对压缩机做功为:％ρ1+85%=1.17647;
[0043]4、根据机械效率公式计算:(％-_)+fe=(n-l.17647) +n，由于理论数据n=8，考虑到热损耗等因素，只取n=3，则(3-1.17647 ) + 3=0.6078 =60.8% ；
[0044]5、通过以上对机械效率的分析和计算，可以预估本实用新型机械效率在60%左右。
[0045]对于本实用新型，图1-图3所述表达的是两个空气压缩机的技术方案，采用一个空气压缩机的技术方案也是本实用新型的保护范围。在结合图1-图3理解的基础上，采用一个空气压缩机的技术方案也是非常容易理解的，在此不再详细描述。
[0046]对于本实用新型，在实际制造过程中，空气压缩机可以与转子动力装置直接固定为一体，或者通过一个连接支架固定为一体;这些技术特征是显而易见的，可以理解是本实用新型的隐含技术特征，也可以理解是为了实现本实用新型在机动车辆上的安装增加的过渡连接零件。
【主权项】
1.喷压转子发动机，包括一个空气压缩机、转子动力装置，转子动力装置，包括转子、机壳、转子轴、燃烧室，其特征在于: 转子动力装置与空气压缩机同轴布置； 转子轴通过轴承支撑在机壳上，转子轴与空气压缩机的主轴固定连接;空气压缩机的主轴外端连接有输出轴，或者转子轴的外端直接连接有输出轴； 转子固定连接在转子轴，转子呈圆柱体，转子与机壳的内腔配合，转子外圆上均匀布设有多个齿槽，并且齿槽的两边通过台阶轴向封闭;燃烧室设置在机壳上，燃烧室上设有进气口、燃油喷射装置、火花塞装置，进气口通过进气管与空气压缩机相连，燃烧室通过机壳上的径向喷气口与机壳的内腔连通，径向喷气口正对转子外圆的齿槽，并形成闭合状态;机壳上与径向喷气口沿旋转方向相距1-3个齿槽间距的位置设有排气口。2.根据权利要求1所述的喷压转子发动机，其特征在于:所述转子两边的台阶上设有环形凹槽，环形凹槽与机壳上的环形凸筋相对应形成耦合结构，起到进一步密封的作用。3.根据权利要求1或2所述的喷压转子发动机，其特征在于:转子轴与空气压缩机的主轴合并为一根中心轴。4.根据权利要求1或2所述的喷压转子发动机，其特征在于:单位时间进气量与排气量的比例为1:3，燃烧室上进气口的截面大小及齿槽的尺寸参数根据单位时间进气量与排气量的比例确定。5.根据权利要求3所述的喷压转子发动机，其特征在于:单位时间进气量与排气量的比例为1:3，燃烧室上进气口的截面大小及齿槽的尺寸参数根据单位时间进气量与排气量的比例确定。6.喷压转子发动机，包括两个空气压缩机、转子动力装置，转子动力装置，包括转子、机壳、转子轴、燃烧室，其特征在于: 转子动力装置位于中间，两个空气压缩机位于转子动力装置的两端，转子动力装置与两个空气压缩机同轴布置； 转子轴通过轴承支撑在机壳上，转子轴与两个空气压缩机的主轴固定连接； 一个空气压缩机的主轴外端连接有输出轴，或者两个空气压缩机的主轴外端都连接有输出轴； 转子固定连接在转子轴，转子呈圆柱体，转子与机壳的内腔配合，转子外圆上均匀布设有多个齿槽，并且齿槽的两边通过台阶轴向封闭;燃烧室设置在机壳上，燃烧室上设有进气口、燃油喷射装置、火花塞装置，进气口通过进气管与空气压缩机相连，燃烧室通过机壳上的径向喷气口与机壳的内腔连通，径向喷气口正对转子外圆的齿槽，并形成闭合状态;机壳上与径向喷气口沿旋转方向相距1-3个齿槽间距的位置设有排气口。7.根据权利要求6所述的喷压转子发动机，其特征在于:所述转子两边的台阶上设有环形凹槽，环形凹槽与机壳上的环形凸筋相对应形成耦合结构，起到进一步密封的作用。8.根据权利要求6或7所述的喷压转子发动机，其特征在于:转子轴与两个空气压缩机的主轴合并为一根中心轴。9.根据权利要求6或7所述的喷压转子发动机，其特征在于:单位时间进气量与排气量的比例为1:3，燃烧室上进气口的截面大小及齿槽的尺寸参数根据单位时间进气量与排气量的比例确定。10.根据权利要求8所述的喷压转子发动机，其特征在于:单位时间进气量与排气量的比例为1:3，燃烧室上进气口的截面大小及齿槽的尺寸参数根据单位时间进气量与排气量的比例确定。
【文档编号】F02C7/00GK205503279SQ201520994633
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年12月6日
【发明人】魏秀成
【申请人】魏秀成