专利名称：脉冲爆轰内燃机燃烧室的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用可燃介质中的脉冲爆轰波所产生的高压气体，推动活塞向外输出机械功的脉冲爆轰内燃机燃烧室装置。
在通过燃烧进行化学能一热能一机械能转换的过程中，采用爆轰方式，将比采用爆燃方式获得高出许多的能源转换效率，这是因为爆轰过程是接近于等容压缩加绝热膨胀的过程，而爆燃过程是近似的等压过程。然而，在传统的内燃机的燃烧室中，气缸内的燃烧过程都是爆燃过程而非爆轰过程。之所以如此，一是因为爆轰过程速度过于剧烈，能源释放率过高，难以驾驭；二是因为爆轰波伴随有激波现象，当激波直接作用到活塞、连杆、曲轴等机件时，后者由于受到冲击荷载作用会发生损坏或大幅降低使用寿命。
发明内容
为能使爆轰波能够应用于内燃机，本实用新型提出在脉冲爆轰管和活塞缸筒之间安装缓冲器的技术方案。通过采用缓冲器，使爆轰产生的高压缓慢地(而非突然地)上升作用于活塞上，从而克服前述不利因素，达到利用爆轰波提高内燃机效率的目的。
本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的本实用新型包括火花塞、进出气阀、活塞及缸筒等，其特征在于一作用是将可燃介质爆轰的爆轰管通过一缓冲器连接将燃烧过程释放的化学能转换为机械能输出的活塞缸筒。
本实用新型所述的爆轰管上装有起爆用的火花塞，并分别设有供燃料和助燃气体进入爆轰管内的燃料阀门和助燃气体阀门，两阀门可以按照事先设定关闭和开启。所述的爆轰管上端安装有起爆用的火花塞和进入爆轰管内的燃料阀门和助燃气体阀门，下端通过一缓冲器连接将燃烧过程释放的化学能转换为机械能输出的活塞缸筒。
本实用新型所述的缓冲器内装有其作用是为了在爆轰能量向活塞缸筒传送的初期形成压力梯度、避免活塞遭受猛烈冲击的多个孔盘，其上端一孔盘通过孔与爆轰管的底部连通。多个孔盘之间其孔的位置是相互错开的，其底部孔盘与缸筒上部的进气孔连接。其缸筒上设有排气阀门，可以按照设定的要求关闭开启，使燃烧废气从中排出。
本实用新型与现有技术相比，为避免爆轰波直接作用于活塞所产生的敲击现象，在爆轰管与活塞缸筒之间设置了缓冲器。由于在爆轰过程中，介质的燃烧过程接近等容燃烧，因此使用这种新型装置的内燃机的能源转换效率高于传统的内燃机。
参考说明书附图
脉冲爆轰内燃机燃烧室的每一个工作循环由4个冲程构成，进料阶段、压缩阶段、爆轰做功阶段和排气阶段。如图2所示的进料阶段中，燃料阀门1和助燃气体阀门7开启，排气阀门8关闭。活塞5从上止点位置9沿图中箭头所示方向运动。由于活塞5运动在爆轰管3内造成负压，燃料和助燃气体分别从燃料阀门1和助燃气体阀门7进入爆轰管3、缓冲器4和缸筒6。当活塞5运行至下止点位置10时，进料阶段结束。压缩阶段如图3所示。此时燃料阀门1、助燃气体阀门7和排气阀门8均关闭，活塞5从下止点位置10反向运动，使已经进入爆轰管3、缓冲器4和缸筒6内的燃料混合体受到压缩，初压提高。当活塞5运行到上止点位置9时，压缩阶段完成。完成对燃料混合体的压缩之后，如图4所示，爆轰做功阶段开始。在此阶段中，燃料阀门1、助燃气体阀门7和排气阀门8均关闭。由火花塞2提供电火花点燃火焰，开始一个单脉冲爆轰周期。被点燃的火焰迅速发展为爆轰波，爆轰波在爆轰管3内由点火端向缓冲器4方向以每秒数千米的速度传播，迅速形成波后的高压和高温区域。当传播至缓冲器4的位置时，由于孔盘41对波的阻挡作用，初期阶段大部分能量被留在爆轰管3中，而只有一小部分能量通过孔盘41上的小孔传播进入缓冲器4内。在缓冲器4中，燃烧过程在孔盘41的抑制下变为爆燃波和压缩波，而不再是爆轰波。因为有多个孔盘41的存在，高压区域将从缓冲器的入口向出口方向逐步传递，形成压力梯度，压力上升的快慢可通过调整缓冲器4中孔盘41的个数和间距，或通过调整孔盘41上小孔的位置和个数来实现。缓冲器4内整体的压力水平在爆轰管内的能量不断涌入缓冲器4的同时不断提高。在缓冲器4的出口处，一个在初期逐渐升高的压力作用传入缸筒6，作用于活塞5，使活塞沿图3中箭头所示方向运动，并通过联杆、曲轴系统输出机械能。当活塞运行至下止点10时，爆轰做功阶段结束。
循环的最后一个阶段为排气阶段，如图5所示。在排气阶段中，燃料阀门1和助燃气体阀门7关闭，排气阀门8打开。活塞5由下止点位置10向上止点位置9推进，燃烧废气由排气阀门排出。当活塞5运行至上止点时，排气阶段结束，完成一个循环。紧接着重新进行进料过程，开始下一个循环。
因为通过可燃介质的爆轰提高了燃烧产物对外输出机械功的能力，本实用新型的应用将为内燃机系统的节能提供新的途径。
权利要求1.一种脉冲爆轰内燃机燃烧室，包括火花塞、进出气阀、活塞及缸筒等，其特征在于一作用是将可燃介质爆轰的爆轰管通过一缓冲器连接将燃烧过程释放的化学能转换为机械能输出的活塞缸筒。
2.根据权利要求1所述的脉冲爆轰内燃机燃烧室，其特征在于所述的爆轰管上装有起爆用的火花塞，并分别设有供燃料和助燃气体进入爆轰管内的燃料阀门和助燃气体阀门，两阀门可以按照事先设定关闭和开启。
3.根据权利要求1或2所述的脉冲爆轰内燃机燃烧室，其特征在于所述的爆轰管上端安装有起爆用的火花塞和进入爆轰管内的燃料阀门和助燃气体阀门，下端通过一缓冲器连接将燃烧过程释放的化学能转换为机械能输出的活塞缸筒。
4.根据权利要求1所述的脉冲爆轰内燃机燃烧室，其特征在于所述的缓冲器内装有其作用是为了在爆轰能量向活塞缸筒传送的初期形成压力梯度、避免活塞遭受猛烈冲击的多个孔盘，其上端一孔盘通过孔与爆轰管的底部连通。
5.根据权利要求5所述的脉冲爆轰内燃机燃烧室，其特征在于所述的多个孔盘之间其孔的位置是相互错开的，其底部孔盘与缸筒上部的进气孔连接。
6.根据权利要求1所述的脉冲爆轰内燃机燃烧室，其缸筒上设有排气阀门，可以按照设定的要求关闭开启，使燃烧废气从中排出。
专利摘要本实用新型涉及一种利用可燃介质中的脉冲爆轰波所产生的高压气体，推动活塞向外输出机械功的脉冲爆轰内燃机燃烧室装置。本实用新型的设计中，为避免爆轰波直接作用于活塞所产生的敲击现象，在爆轰管与活塞缸筒之间设置了缓冲器。由于在爆轰过程中，介质的燃烧过程接近等容燃烧，因此使用这种新型装置的内燃机的能源转换效率高于传统的内燃机。
文档编号F02B23/00GK2599249SQ02250559
公开日2004年1月14日 申请日期2002年12月20日 优先权日2002年12月20日
发明者黄中伟 申请人:黄中伟