專利名稱：環保節能旋轉內燃機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于動力設備技術領域，特別涉及內燃機結構的設計。
背景技術：
活塞式內燃機是熱機中效率最高的一種設備，其主要包括氣缸、活塞、曲軸等結構。其中，氣缸是燃料與空氣充分混合的場所，(燃氣輪機等其它熱機因沒有氣缸這一燃料與空氣充分混合的場所而無法完全燃燒，所以熱效率更低)；同時也是工質膨脹做功的場所，但是由于活塞處于不停的運動之中，因此整個容積是在不斷地變化，相應地溫度、壓力也在變化。在這三者同時變化的情況下，要想準確地噴入燃料是不太現實的。即使是完全理想化地進行配比，要達到同時燃燒(爆炸)也是根本不可能的。因為汽油機點火火焰的傳播和柴油機的噴油都是一個過程，在此過程的某一階段，活塞位置早已變化。因此只好盡可能地使燃料在活塞的上止點(即活塞運動的最高點)燃燒(爆炸)，從而達到最大爆發力。于是便有點火提前角或噴油提前角之類的調節和增加壓縮比等措施。但因為活塞是豎直運動，必須通過曲軸轉換成旋轉運動，所以所有的燃燒(爆炸)必須在上止點以后進行，如果處于上止點以前，則會有破壞性的損傷；為了增加壓縮比，必須使用抗爆震性強的高品位燃料和降低氣缸的溫度(否則在上止點以前就會燃燒)；于是就必須通過冷卻水套進行冷卻，也就是白白浪費掉熱能。因為壓縮產生高溫高壓，又加上冷卻產生的室壁激冷效應等，所以就產生了NOx污染環境。最主要的是即使使用了電噴系統，但是在容積、溫度、壓力、空氣同時變化的情況下，精確噴入的燃料不可能同時燃燒，一部分因處于后燃(補燃)期而失去了做功能力；(因為活塞已經下行，容積已經變大，即使膨脹也不再產生有用功)因為循環周期很短，充分混合需要空間和時間，而使用工況又時刻變化，如怠速、牽引、爬坡、加減速等又造成了不完全燃燒的CO、CH、PM(顆粒)等大氣污染物的排放。
活塞式內燃機，對外做功是間歇性的，又是往復式的動力機械，其慣性力影響轉速的提高。功率也難以增加，飛機、船舶、發電等需要大型動力的時候，只能采用熱效率更低的燃氣輪機。總之，現有熱機效率極低，污染嚴重，制造困難(國產化率極低)，成本昂貴。
發明內容
本實用新型為解決已有內燃機效率低，結構復雜、制造困難、且使用污染嚴重等問題，設計出一種新型結構的旋轉內燃機，具有無污染、高效、節能的優點。
本實用新型設計的一種環保節能旋轉內燃機，包括供空氣設備、噴燃油/燃氣設備、噴水設備、火花塞高壓設備；其特征在于，還包括由安裝在固定架上的燃燒器及氣馬達，所說的燃燒器包括具有隔熱層外殼的燃燒室，其外殼上邊有5個通孔，分別安裝噴空氣閥、噴燃油/燃氣閥、噴水閥、火花塞及排氣閥；所說的噴空氣閥、噴燃油/燃氣閥、噴水閥、火花塞分別與所說的供空氣設備、噴燃油/燃氣設備、噴水設備、火花塞高壓設備相連；排氣閥與固定在固定架上的氣馬達的兩個(正反轉)進氣口相聯。
所說的燃燒室可為球形空腔容器。
本實用新型的特點是零部件極少、成本極低、制造簡單。本身速度、扭矩調節范圍寬，不須離合器及變速機構，可實現直接轉矩起動。
圖1為本實用新型的結構示意圖。
圖2為用本實用新型組合的內燃機組示意圖。
具體實施方式
本實用新型設計的一種環保節能旋轉內燃機實施例結構如圖1所示，它是由燃燒器1、氣馬達2、固定架3、附屬設備所構成。其中燃燒器1包括一燃燒室11，其外包裹有隔熱層31，以及噴空氣嘴12，噴燃油或燃氣嘴13，噴水嘴14，火花塞15，排氣閥16。氣馬達2包括外殼21，輸出軸22，轉子23及外殼上的兩個(正反轉)進氣口211、212及排氣口213。附屬設備都是常規成熟產品，包括供空氣設備(廢氣渦輪增壓器及儲氣瓶)、噴燃油或燃氣設備、噴水設備、高壓放電設備(圖中未示出)。
本實施例的燃燒室11是由金屬(鑄鐵、鋁合金等)鑄造的球形空腔容器，上邊開有五個通孔，孔內攻絲，旋入鋼絲螺套，鋼絲螺套由不銹鋼絲精確繞制而成，具有一定彈性，作為中介彈性元件裝在五個內螺紋孔中，使內外螺紋之間形成彈性連接，補償了螺距和螺紋半角誤差，在整個旋合長度上載荷均勻分布，減少了基體材料的應力集中，加強了內螺紋承載能力，同時具有優良的抗腐蝕性能和耐高溫性能，能在高溫下防止螺絲咬死。五個內螺紋孔中分別安裝噴空氣嘴12，噴燃油或燃氣嘴13，噴水嘴14，火花塞15，排氣閥16。燃燒室11及隔熱層31，共同由螺絲33安裝于固定架3上。排氣閥16通過梭閥(像織布機上的梭子一樣的閥，打開一端時，封閉另一端)與固定在固定架32上的氣馬達2的外殼21上的兩個(正反轉)排氣閥211、212相連。噴空氣嘴12，噴燃油或燃氣嘴13，噴水嘴14，火花塞15，分別與附屬設備3中的廢氣渦輪增壓器及儲氣瓶、噴燃油或燃氣設備、噴水設備、高壓放電設備相連。
本實施例的工作過程為由進氣嘴噴入增壓后的純空氣并立即關閉排氣閥，而后噴入燃油(氣)，可分兩次進行，先噴入絕大部分燃料進行充分混合，最后在點火前的瞬間再噴入極少的一部分形成濃混合氣(也就是所謂的分層稀燃)，然后噴入液態熱水(汽化吸熱降溫同時體積膨脹)，再由火花塞點火燃燒(爆炸)，最后打開排氣閥對氣馬達做功，上述過程如此循環往復。
在實際應用中，為得到較大的能量，可同時使用多臺上述旋轉內燃機組合成為內燃機組，如圖2所示，其中起動時要同時點燃兩個或以上燃燒室(A、B或C)，只要有一個排氣閥打開，就有相應的燃燒室點火燃燒(爆炸)；各臺內燃機的燃燒室的排氣閥由同一個機構控制(相當于汽車的油門)，加速時，一閥打開，能量不足時另一閥補充，依此類推。所有的的控制都是固定的模式(嚴格按照順序進行，且基本上都是定量的，唯有噴水量略有調節，但因為不是由膨脹氣體直接做功，還要通過排氣閥的控制，所以影響不大。所以可以采用閥島、順序閥或者做成廉價的芯片來設計控制)。
本實用新型由于燃燒是在恒定不變的空氣、燃料、壓力、容積、溫度(在100攝氏度以下稍有變動)條件下進行，混合又極其充分，溫度明顯低于汽、柴油機的溫度；雖有進氣時的增壓但沒有壓縮，所以壓力很低，因此NOx生成機率極小。空氣、燃料、水按照理想比例配置，且在密閉容器里，有利于全部燃燒。采用低品位爆震性強的燃料，成本低廉且燃燒(爆炸)迅速。最主要的是由噴水來降低溫度同時體積膨脹增加壓力，排出的是低溫廢氣。因為唯一的調節對象是噴水量，而且水量對做功影響不是太大，所以設計制作極其簡單；也沒有活塞磨擦、漏氣、曲軸轉換等損失，所以效率極高。加減速、扭矩由排氣閥的打開程度決定，操作簡單。可實現直接轉矩起動。
其中噴水降溫增壓技術如應用于飛機等燃氣輪機[用壓縮空氣的絕大部分(60-80％)來冷卻燃燒的氣體]則會產生很大的效益；如果飛機、船舶等采用此設備，不但經濟而且會達到超常的速度。
幾個燃燒室相聯也可以作為單獨的儲氣設備。因為氣壓傳動可以儲存，而電能等是很難存貯的，因此在常規的礦山、筑路等工業中使用的氣動設備只能是柴油機——發電機——壓氣機——儲氣瓶——氣動工具這種類型。
汽油機點火火焰的傳播與柴油機噴油都是一個過程，所以就有了后燃(補燃)的存在。
汽油機氣缸中因有殘留高溫廢氣，溫度明顯高于柴油機，所以汽油機中NOx的含量也就明顯地高于柴油機。
柴油機因為燃料與空氣沒有充分的混合機會(甚至在噴油過程中就有燃燒)，所以PM(顆粒)、CO、CH明顯多于汽油機。
本設備零部件極少、成本極低、制造簡單。本身速度、扭矩調節范圍寬，不須離合器及變速機構，可實現直接轉矩起動。
權利要求1.一種環保節能旋轉內燃機，包括供空氣設備、噴燃油/燃氣設備、噴水設備、火花塞高壓設備；其特征在于，還包括固定架，及安裝在固定架上的燃燒器及氣馬達，所說的燃燒器包括具有隔熱層外殼的燃燒室，其外殼上邊有5個通孔，分別安裝噴空氣閥、噴燃油/燃氣閥、噴水閥、火花塞及排氣閥；所說的噴空氣閥、噴燃油/燃氣閥、噴水閥、火花塞分別與所說的供空氣設備、噴燃油/燃氣設備、噴水設備、火花塞高壓設備相連；排氣閥與固定在固定架上的氣馬達的兩個正/反轉進氣口相聯。
2.如權利要求1所述的環保節能旋轉內燃機，其特征在于，所說的燃燒室為球形空腔容器。
專利摘要本實用新型屬于動力設備技術領域，涉及環保節能旋轉內燃機。包括供空氣設備、噴燃油/燃氣設備、噴水設備、火花塞高壓設備；還包括固定架，及安裝在固定架上的燃燒器及氣馬達，所說的燃燒器包括具有隔熱層外殼的燃燒室，其外殼上邊有5個通孔，分別安裝噴空氣閥、噴燃油/燃氣閥、噴水閥、火花塞及排氣閥；所說的噴空氣閥、噴燃油/燃氣閥、噴水閥、火花塞分別與所說的供空氣設備、噴燃油/燃氣設備、噴水設備、火花塞高壓設備相連；排氣閥與固定在固定架上的氣馬達的兩個正/反轉進氣口相聯。本實用新型具有無污染、高效、節能的優點。
文檔編號F02B55/00GK2630504SQ03265208
公開日2004年8月4日 申請日期2003年6月5日 優先權日2003年6月5日
發明者賈永康 申請人:賈永康