专利名称：供气式内燃机的制作方法
这是一种环形结构的，带有导轨和活门的动力机械装置，这种结构应用广泛，它可以由高压蒸气推动，做单方向连续旋转，用于核动力或火力发电厂成为充分利用热能的蒸气机，也可以利用这种结构设计成燃烧汽油或其它燃料的动力机械如汽车或摩托车称其为供气式内燃机。
供气式内燃机是以汽油为主要燃料把供气系统和燃烧系统分开工作的发动机，提供连续的单方向旋转输出的动力装置，内部旋转，机架结构在外的称为转子发动机。外部旋转机架结构在内的称为环形发动机，这两种发动机(转子和环形)的工作原理，另件结构基本一样，只是被驱动的方式不同，下面分别予以介绍。供气式内燃机由一个独立工作的供气系统和全新设计的燃烧结构组成。供气系统可以采取多种传统方式作(如手泵、电泵、滑轮泵、往复活塞式、旋转挤压式等)把空气压缩到理想的压力，存储在燃烧室外待用。新型设计的燃烧室结构功能单一，专为燃烧作功，产生推力。它主要由较大的锥状主燃烧室、细长的环状付燃烧室、止推导轨、止推活门及辅助燃烧所需的现有技术设备组成。新的燃烧室设计，形成了一个全新的燃烧作功空间，它大头小尾像一条蝌蚪拖着长长的尾巴，头尾衔接呈一圆环形状，这种大头小尾的燃烧作功空间在受推力推动头部主燃烧室沿圆周做较长运动时，燃烧室内的可燃气体既能充分燃烧，且压力因尾部付燃烧室的细长空间而不会迅速衰减，作功时间长，热效率高，排污减少。
这是一种新的热作功方法，独立的供气系统可以把空气按需要完美的送入主燃烧室；而作功燃烧室因功能单一，在设计安排每个作功单元的位置时既可以排列也可以组合，为设计人员在设计选择时留有充裕的选择空间。具体的说就是一个作功单元可以由一个圆环形付燃烧室及一个锥状的主燃烧室组成，例如后面实例意向设计的双缸小型转子发动机，把作功单元并排设计，每个作功单元的燃烧作功起始都是转子旋转整一周360度时；这种发动机也可以并列多个作功单元，形成多缸转子发动机，以增大输出功率。但一个大功率的作功单元也可以由一个较大直径的环状的付燃烧室等距离串两个或两个以上的主燃烧室来共同组成。例如后面实例意向设计的六缸接力式环形发动机，每个作功单元为一个环形付燃烧室等距离串联两个主燃烧室，六个主燃烧室被设计成等距离安排在被驱动环的六个位置上，被驱动环的断面为四方形的四面体的内侧及两则共设计三道独立的环形付燃烧室，就要有六道止推导轨，六个止推活门及六套配气，点火装置来配合作功。设计点火作功的点为0度和180度两个位置，那么每次就有两个对称的主燃烧室内的可燃气体被同时点燃，推动被驱动环转动60度后另外两个对称的主燃烧室再次被点燃作功，以此类推，被驱动环每旋转一周360度，就相当于被一个主燃烧室作功推动了12次，这种串联接力式作功的方法只要被驱动环的直径足够大，就可以把主燃烧室继续增加从两个以至三个、四个，以前面的六缸共用一道被驱动环为例，再增加三个新的主燃烧室及必备设施，成为九缸共用一道被驱动环时，每道环形付燃烧室上均匀的分配着三个主燃烧室，设计点火作功的点也就变成0度和120度和240度三个点，每次有三个共用一个付燃烧室的主燃烧室内可燃气体被同时点燃；推动被驱动环旋转40度后就又有三个主燃烧室开始作功，被驱动环每被推动旋转一周360度被相当于单缸作功推动27次，推力巨大。所以每增加三个主燃烧室所增大的推力都要乘以数倍，以这种串接力式的热作功方法可以因需要而设计制造出多种大功率输出的动力机械。
供气式内燃机的工作原理为压、进、爆、排、清五过程。(一)压把大气通过多种方式压缩到理想压力储存在储压器内。如果是火车、轮船等大型机械设施可设有气泵房。(二)进储压气内的压力空气在进气过程中与燃料理想搭配进入主燃烧室。(三)爆点燃主燃烧室内的可燃气，热能推动主燃烧室沿圆周做单方向的旋转运动。(四)排释放经过燃烧作功后的废气。(五)清此过程既能使燃烧室废气排净，又能产生气阻，防止可燃气的回流，同时起到空气润滑的作用。(具体的工作示意图在后面予以说明)供气式内燃机与四冲程活塞发动机相比较(1)由于有了独立的空气压缩机构，就可以使进入燃烧室的压力任意调整，既可以使发动机因需要而制成节油型的，充分利用燃烧室的变化，如使环型付燃烧室变得更细小，利用稀薄燃烧技术就可以达到节能的目的；也可以设计成速度型的发动机，因燃烧作功的转子是做圆周运动的，与活塞连杆组合相比，可以承受更大的冲击力，所以在工作时，能从正常的燃烧作功逐渐加速到爆燃的状态下工作，使转子转的更快。而爆燃问题一直是困扰四冲程发动机的大问题，因活塞连杆组合上下改变方向的运动，抗冲击力差，不能充分实现热功的转换。
(2)输出功率因作功半径可以任意加大，所以没有极限，可满足多种机械的设计要求。
(3)四冲程发动机的热功受作用力面是活塞的顶部，而活塞的直线运动使作功燃烧室形成一个圆柱体的迅速增大的空间，作功行程短，能量损耗大。而新型发动机的主燃烧室在受推力向前运动时，推动它前进的付燃烧室热功空间相对来说细而长，相比四冲程发动机活塞圆面运动形成的圆柱体空间，新燃烧室内部的压力衰减过程相对来说放慢，能量损耗小，作功时间延长，热效率提高。
(4)对环境保护有利，供气和燃烧作功分开后，供气系统不会产生空气污染，燃烧室功能单一，另件减少，转子由轴承支撑，全浮在机架中，在解决材料的耐热性及加工精度上下功夫，力争实现空气润滑，不用机油润滑燃烧室高温环槽部分，减少了烧机油污染。
(5)节约维修保养费用由于在高温下工作的另件减少，压气机构等在常温下的工作寿命延长，而且维修方便，费用降低。
工作过程简介供气式内燃机的压气、供油、点火等设备都可以利用现有技术完成，这里就不介绍了，主要介绍燃烧室部分的构造及工作过程。燃烧室的构成主要由机架、转子、转子轴承、引燃室、主燃烧室、付燃烧室、止推导轨、止推活门及进气门、排气孔、清浊孔、主喷油咀、付喷油咀、火花塞和一些辅助另件如配气、点火装置、气密环等组成，也选需要的予以介绍。在转子与机贺的圆筒型紧密旋转配合间，主燃烧室和付燃烧室像一条首尾衔接的环形蝌蚪，较大的头身部分是主燃烧室，细长成环状的尾巴是付燃烧室被紧夹在转子与机架间。主燃烧室的形状呈锥形大头朝前，朝向转子运动的方向，前后与付燃烧室联接，付燃烧室断面成梯形或者半圆形等，但所有的断面在一个付燃烧室里时必须完全一样，达到一定的加工精度，止推导轨是机架上凸进于付燃烧室与付燃烧室紧密配合的一段弧形另件，长度设计因要求而不同，它把环形付燃烧室完全阻断为前后不通气的两部分，而在主燃烧室通过它时又能使主燃烧室成为完全密封的独立空间，并在主燃烧室通过止推导轨时要完成进气和喷油的过程，使主燃烧室内充满空燃比为十八到二十二比一的稀薄可燃气体，止推导轨的前端开有排气孔，后端有引燃室及点火装置，引燃室是一微型易于被火花塞点燃理想可燃气体的构造，有单独的付喷油咀喷油，作功时先被点燃后再引燃主燃烧室内的稀薄可燃气。止推活门是安装在主燃烧室前面使之与环形付燃烧室分成不通气的两部分，使主燃烧室作功时能量不致外泄。止推活门在运行到止推导轨前面时打开，以便顺利通过止推导轨，在通过止推导轨后又被立即关闭，为下一步作功做准备。进气门及清浊孔是安装在机架上宽度大于止推导轨而小于主燃烧室宽度的位于止推导轨两旁的几道高压空气出气口，可以因需要设置多道进气门。清浊孔的作用较多，它靠近止推导轨的前面，当主燃烧室刚刚运行到清浊孔时，主燃烧室的一部分还在止推导轨的外边，清浊孔内喷出的高压力空气及时将主燃烧室内未排清的废气吹出，当主燃烧室完全进入止推导轨后，清浊孔就成为进气孔，当主燃烧室通过清浊孔以后，清浊孔应对外继续保持压力，形成气阻，防止废所前行及可燃气的回流。主喷油咀设在止推导轨的中部靠前位置，在进气喷油过程中争取油气最好的混合。
由于转子发动机与环形发动机的燃烧作功方法完全一样，只不过驱动的形式不同，所以下面只详细介绍转子发动机的由一个主燃烧室，一个环形付燃烧室组成的最小的作功单元的(压气过程就不介绍了)进气、爆发、排气、清污四过程。
(1)进气过程如说明书附
图1-1至附图1-3所示，是沿环形燃烧室中心正剖面示意图当主燃烧室运行全部进入止推导轨时(如附图1-1)，已经成为独立的密封空间，清浊孔变为进气孔，压力空气进入主燃烧室，进气过程开始，转子继续运行到通过进气门和主喷油咀处(如附图1-2所示)，进气和喷油同时进行，主燃烧室充满可燃气继续运行到通过进气门和主喷油咀(如附图1-3所示)进气过程结束。附图1-4是前面三张图的解释图，是前三图水平旋转90度的侧面透视示意图。
(2)爆发过程如说明书附图2-1至附图2-2所示附图2-1时主燃烧室内充满压力的可燃气体被引燃室喷出的火焰点燃，作功开始，推动转子旋转至附图2-2位置，爆发过程结束。点火正时时间为引燃室必须在主燃烧室内就喷火，不得在进入付燃烧室后再点火。
(3)排气过程如附图3-1所示，止推活门被打开，经过作功燃烧过的废气通过排气门被排出，排气过程开始，到下一次作功开始前如附图2-1时，排气过程结束。排气门的另一作用是把未燃烧净的气体及泄漏的可燃烧气体引到压气机构，被压入储压器内准备二次燃烧。
(4)清浊过程如附图4-1所示，当主燃烧室运行到这个位置时，清浊孔送出压力空气，把主燃烧内残存的未排净废气吹向排气孔，瞬间结束。
说明书附图5-1和附图5-2是环形发动机燃烧室作功的简单示意图，它的作功方式与转子发动机完全一样，只不过是驱动的方式不同，就不多介绍了。
以上是供气式内燃机燃烧室部分进气，爆发，排气，清浊四过程的示意图的解释。
实例设计意向简单示意图(1)双缸小型转子发动机如说明书附图6-1至6-4所示本设计根据压、进、爆、排、清五过程原理，按设计需要，附图6-1是利用转子本身的旋转，设计成自体压气机构，是在转子的内径加双镙旋结构装置，附图6-3是把双缸发动机的两个主燃烧室安排在圆筒型转子的圆形表面成错开的180度对称，两个作功单元并列平行，每个燃烧室的每次作功要推动转子旋转360度。为充分利用转子筒型高速旋转的结构特点，在转子圆筒型内壁与转子轴之间安装呈螺旋状的起压气及散热作用的螺旋装置，再辅助以空气压缩机以满足发动机压气的需要，两缸发动机的两道止推导轨并排可以安排在圆周的任何位置，假设安装在圆的0度位置前面，0度为点火爆发点，那么设1缸先被点火作功，转子旋转180度时Ⅱ缸再被点火，以此类推，推动转子旋转连续作功。
(2)六缸接力式大功率环形发动机如说明书附图7-1至7-5所示本设计也是根据压、进、爆、排、清五过程原理，按设计需要，把六缸发动机的六个主燃烧室安排成串联在环形发动机的大半径的被驱动环上，在被驱动环的断面为正方形的四面体的内侧及左右两侧上设有三道独立的环形付燃烧室，并在被驱动环上等距离即每60度弧上安排一个主燃烧室，这六个主燃烧室分别联接成三道独立的燃烧动力输出单元，而且因为六个主燃烧室的顶部断面圆的圆心(如附图7-3至7-5)在一个与被驱动环同心的圆上，所以六个主燃烧室所产生的推动力的方向完全相同。与六个主燃烧室相对应，也应有六道止推导轨，六个止推活门和六套进配气装置，六套喷油点火装置被对称安装在被驱动环的0度和180度的两个相对应的位置上。每个作功燃烧室推动主燃烧室的行程是180度而不是360度，每次点火都是两个对称成180度的主燃烧室被同时点燃，然后被驱动环每前进60度又有两个主燃烧室开始作功，这样一来，被驱动环每转动一周相当于一个主燃烧室作功十二次，输出动力相当可观。附图7-2至7-5是附图7-1的解释图。
关于说明书附图的说明说明书附图1-1是环形燃烧室正剖面进气过程示意图。主燃烧室在此位置时，进气过程开始，止推活门被压缩在止推导轨的下面，图中1、机架，2、转子，3、引燃室，4、主燃烧室，5、付燃烧室，6、止推导轨，7、止推活门，8、主燃烧室，9、清浊孔，10、排气门，11、主喷油咀，12、付喷油咀，13、火花塞。
说明书附图5-1是环形发动机的燃烧室结构简单示意图，图中1、机架，2、被驱动环，3、引燃室，4、主燃烧室，5、付燃烧室，6、止推导轨，7、止推活门，8、进气门，9、清浊孔，10、排气门，11、主喷油咀，12、付喷油咀，13、火花塞。
权利要求
1.供气式内燃机，包括转子发动机和环形发动机，所发明的是一种新的热作功方法，根据这种方法能设计出多种可应用的动力机械。我根据这种方法设计的转子和环形发动机是其中之一。
2.发动机的锥型主燃烧室，环形付燃烧室结构呈前大后小的燃烧作功空间。由止推导轨和止推活门来把付燃烧室分割成几段独立的空间。主燃烧室在运行到止推导轨时被与付燃烧室隔绝，成一独立空间并同时被充满高压可燃气。
3.作功燃烧时的作功单元可以设计成一个主燃烧室一次作功推动转子旋转360度的整圆周，也可以设计成一个主燃烧室一次作功推动较大半径的驱动环前进180度或90度或其它度数，以形成接力式的连续作功，这样一个大型被驱动环每旋转一周被点火作功达十几次或几十次，可获得强大的动力输出。以上几个特点与现有的各类发动机构造有明显的不同，属于本人所发明，特申请专利，并希望得到专利法所能给予的应得权力。
全文摘要
供气式内燃机属于机械领域，供气系统和燃烧系统分开工作,提供单方向连续旋转输出的动力,以汽油,柴油,压缩天然气及液氢等为燃料的内燃机。供气系统可充分利用高速运动物体的迎风阻力。燃烧系统使燃料燃烧充分。转子或环型发动机的结构使作功连续,热效率提高,功率加大。无进排气门,无活塞连杆曲轴组合设计既降低噪音又降低了发动机高度。燃烧室不用机油润滑减少了空气污染。是一种适用范围很广的内燃机。
文档编号F02B53/00GK1213742SQ9810073
公开日1999年4月14日 申请日期1998年3月16日 优先权日1998年3月16日
发明者李健 申请人:李健