专利名称：环保节能旋转内燃机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于动力设备技术领域，特别涉及内燃机结构的设计。
背景技术：
活塞式内燃机是热机中效率最高的一种设备，其主要包括气缸、活塞、曲轴等结构。其中，气缸是燃料与空气充分混合的场所，(燃气轮机等其它热机因没有气缸这一燃料与空气充分混合的场所而无法完全燃烧，所以热效率更低)；同时也是工质膨胀做功的场所，但是由于活塞处于不停的运动之中，因此整个容积是在不断地变化，相应地温度、压力也在变化。在这三者同时变化的情况下，要想准确地喷入燃料是不太现实的。即使是完全理想化地进行配比，要达到同时燃烧(爆炸)也是根本不可能的。因为汽油机点火火焰的传播和柴油机的喷油都是一个过程，在此过程的某一阶段，活塞位置早已变化。因此只好尽可能地使燃料在活塞的上止点(即活塞运动的最高点)燃烧(爆炸)，从而达到最大爆发力。于是便有点火提前角或喷油提前角之类的调节和增加压缩比等措施。但因为活塞是竖直运动，必须通过曲轴转换成旋转运动，所以所有的燃烧(爆炸)必须在上止点以后进行，如果处于上止点以前，则会有破坏性的损伤；为了增加压缩比，必须使用抗爆震性强的高品位燃料和降低气缸的温度(否则在上止点以前就会燃烧)；于是就必须通过冷却水套进行冷却，也就是白白浪费掉热能。因为压缩产生高温高压，又加上冷却产生的室壁激冷效应等，所以就产生了NOx污染环境。最主要的是即使使用了电喷系统，但是在容积、温度、压力、空气同时变化的情况下，精确喷入的燃料不可能同时燃烧，一部分因处于后燃(补燃)期而失去了做功能力；(因为活塞已经下行，容积已经变大，即使膨胀也不再产生有用功)因为循环周期很短，充分混合需要空间和时间，而使用工况又时刻变化，如怠速、牵引、爬坡、加减速等又造成了不完全燃烧的CO、CH、PM(颗粒)等大气污染物的排放。
活塞式内燃机，对外做功是间歇性的，又是往复式的动力机械，其惯性力影响转速的提高。功率也难以增加，飞机、船舶、发电等需要大型动力的时候，只能采用热效率更低的燃气轮机。总之，现有热机效率极低，污染严重，制造困难(国产化率极低)，成本昂贵。
发明内容
本实用新型为解决已有内燃机效率低，结构复杂、制造困难、且使用污染严重等问题，设计出一种新型结构的旋转内燃机，具有无污染、高效、节能的优点。
本实用新型设计的一种环保节能旋转内燃机，包括供空气设备、喷燃油/燃气设备、喷水设备、火花塞高压设备；其特征在于，还包括由安装在固定架上的燃烧器及气马达，所说的燃烧器包括具有隔热层外壳的燃烧室，其外壳上边有5个通孔，分别安装喷空气阀、喷燃油/燃气阀、喷水阀、火花塞及排气阀；所说的喷空气阀、喷燃油/燃气阀、喷水阀、火花塞分别与所说的供空气设备、喷燃油/燃气设备、喷水设备、火花塞高压设备相连；排气阀与固定在固定架上的气马达的两个(正反转)进气口相联。
所说的燃烧室可为球形空腔容器。
本实用新型的特点是零部件极少、成本极低、制造简单。本身速度、扭矩调节范围宽，不须离合器及变速机构，可实现直接转矩起动。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为用本实用新型组合的内燃机组示意图。
具体实施方式
本实用新型设计的一种环保节能旋转内燃机实施例结构如图1所示，它是由燃烧器1、气马达2、固定架3、附属设备所构成。其中燃烧器1包括一燃烧室11，其外包裹有隔热层31，以及喷空气嘴12，喷燃油或燃气嘴13，喷水嘴14，火花塞15，排气阀16。气马达2包括外壳21，输出轴22，转子23及外壳上的两个(正反转)进气口211、212及排气口213。附属设备都是常规成熟产品，包括供空气设备(废气涡轮增压器及储气瓶)、喷燃油或燃气设备、喷水设备、高压放电设备(图中未示出)。
本实施例的燃烧室11是由金属(铸铁、铝合金等)铸造的球形空腔容器，上边开有五个通孔，孔内攻丝，旋入钢丝螺套，钢丝螺套由不锈钢丝精确绕制而成，具有一定弹性，作为中介弹性元件装在五个内螺纹孔中，使内外螺纹之间形成弹性连接，补偿了螺距和螺纹半角误差，在整个旋合长度上载荷均匀分布，减少了基体材料的应力集中，加强了内螺纹承载能力，同时具有优良的抗腐蚀性能和耐高温性能，能在高温下防止螺丝咬死。五个内螺纹孔中分别安装喷空气嘴12，喷燃油或燃气嘴13，喷水嘴14，火花塞15，排气阀16。燃烧室11及隔热层31，共同由螺丝33安装于固定架3上。排气阀16通过梭阀(像织布机上的梭子一样的阀，打开一端时，封闭另一端)与固定在固定架32上的气马达2的外壳21上的两个(正反转)排气阀211、212相连。喷空气嘴12，喷燃油或燃气嘴13，喷水嘴14，火花塞15，分别与附属设备3中的废气涡轮增压器及储气瓶、喷燃油或燃气设备、喷水设备、高压放电设备相连。
本实施例的工作过程为由进气嘴喷入增压后的纯空气并立即关闭排气阀，而后喷入燃油(气)，可分两次进行，先喷入绝大部分燃料进行充分混合，最后在点火前的瞬间再喷入极少的一部分形成浓混合气(也就是所谓的分层稀燃)，然后喷入液态热水(汽化吸热降温同时体积膨胀)，再由火花塞点火燃烧(爆炸)，最后打开排气阀对气马达做功，上述过程如此循环往复。
在实际应用中，为得到较大的能量，可同时使用多台上述旋转内燃机组合成为内燃机组，如图2所示，其中起动时要同时点燃两个或以上燃烧室(A、B或C)，只要有一个排气阀打开，就有相应的燃烧室点火燃烧(爆炸)；各台内燃机的燃烧室的排气阀由同一个机构控制(相当于汽车的油门)，加速时，一阀打开，能量不足时另一阀补充，依此类推。所有的的控制都是固定的模式(严格按照顺序进行，且基本上都是定量的，唯有喷水量略有调节，但因为不是由膨胀气体直接做功，还要通过排气阀的控制，所以影响不大。所以可以采用阀岛、顺序阀或者做成廉价的芯片来设计控制)。
本实用新型由于燃烧是在恒定不变的空气、燃料、压力、容积、温度(在100摄氏度以下稍有变动)条件下进行，混合又极其充分，温度明显低于汽、柴油机的温度；虽有进气时的增压但没有压缩，所以压力很低，因此NOx生成机率极小。空气、燃料、水按照理想比例配置，且在密闭容器里，有利于全部燃烧。采用低品位爆震性强的燃料，成本低廉且燃烧(爆炸)迅速。最主要的是由喷水来降低温度同时体积膨胀增加压力，排出的是低温废气。因为唯一的调节对象是喷水量，而且水量对做功影响不是太大，所以设计制作极其简单；也没有活塞磨擦、漏气、曲轴转换等损失，所以效率极高。加减速、扭矩由排气阀的打开程度决定，操作简单。可实现直接转矩起动。
其中喷水降温增压技术如应用于飞机等燃气轮机[用压缩空气的绝大部分(60-80％)来冷却燃烧的气体]则会产生很大的效益；如果飞机、船舶等采用此设备，不但经济而且会达到超常的速度。
几个燃烧室相联也可以作为单独的储气设备。因为气压传动可以储存，而电能等是很难存贮的，因此在常规的矿山、筑路等工业中使用的气动设备只能是柴油机——发电机——压气机——储气瓶——气动工具这种类型。
汽油机点火火焰的传播与柴油机喷油都是一个过程，所以就有了后燃(补燃)的存在。
汽油机气缸中因有残留高温废气，温度明显高于柴油机，所以汽油机中NOx的含量也就明显地高于柴油机。
柴油机因为燃料与空气没有充分的混合机会(甚至在喷油过程中就有燃烧)，所以PM(颗粒)、CO、CH明显多于汽油机。
本设备零部件极少、成本极低、制造简单。本身速度、扭矩调节范围宽，不须离合器及变速机构，可实现直接转矩起动。
权利要求1.一种环保节能旋转内燃机，包括供空气设备、喷燃油/燃气设备、喷水设备、火花塞高压设备；其特征在于，还包括固定架，及安装在固定架上的燃烧器及气马达，所说的燃烧器包括具有隔热层外壳的燃烧室，其外壳上边有5个通孔，分别安装喷空气阀、喷燃油/燃气阀、喷水阀、火花塞及排气阀；所说的喷空气阀、喷燃油/燃气阀、喷水阀、火花塞分别与所说的供空气设备、喷燃油/燃气设备、喷水设备、火花塞高压设备相连；排气阀与固定在固定架上的气马达的两个正/反转进气口相联。
2.如权利要求1所述的环保节能旋转内燃机，其特征在于，所说的燃烧室为球形空腔容器。
专利摘要本实用新型属于动力设备技术领域，涉及环保节能旋转内燃机。包括供空气设备、喷燃油/燃气设备、喷水设备、火花塞高压设备；还包括固定架，及安装在固定架上的燃烧器及气马达，所说的燃烧器包括具有隔热层外壳的燃烧室，其外壳上边有5个通孔，分别安装喷空气阀、喷燃油/燃气阀、喷水阀、火花塞及排气阀；所说的喷空气阀、喷燃油/燃气阀、喷水阀、火花塞分别与所说的供空气设备、喷燃油/燃气设备、喷水设备、火花塞高压设备相连；排气阀与固定在固定架上的气马达的两个正/反转进气口相联。本实用新型具有无污染、高效、节能的优点。
文档编号F02B55/00GK2630504SQ03265208
公开日2004年8月4日 申请日期2003年6月5日 优先权日2003年6月5日
发明者贾永康 申请人:贾永康