專利名稱：燃氣發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機械工程領(lǐng)域，特別是屬于發(fā)動機領(lǐng)域，國際分類表主分類號位置是(F02)' 二，背景技術(shù)公知的發(fā)動機，廣泛使用的是活塞發(fā)動機和燃氣發(fā)動機?；钊l(fā)動機主要由活塞，活塞環(huán)，氣缸，連桿，曲軸，化油器，空氣濾清器，燃料噴射器，點火器，冷卻器，消聲器等等組成，制造工藝和結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，材料強度要求髙，成本髙，氣缸損耗大壽命短，冷卻散熱要求離，進氣潔凈度要求髙，容易產(chǎn)生燃燒不完全不充分，積炭，爆展，熄火，熱效率較低，尾氣排放溫度高，一般有攝氏數(shù)百度，大量能源白白浪費，燃氣發(fā)動機主要由燃燒室，燃氣透平，燃料/空氣噴管，點火器等組成，比較活塞發(fā)動機，具有結(jié)構(gòu)簡單，單位功率重量比輕，輸出功率大的優(yōu)點，廣泛運用于航空器，但是，尾氣排放溫度高，熱效率還是太低，一般只有40%~~60%。有些發(fā)動機，采用了渦輪增壓器，活塞發(fā)動機是利用排放的尾氣作渦輪增壓器動力，燃氣發(fā)動機是利用渦輪的部分輸出功率作渦輪増壓器動力，將大量空氣壓送進氣缸或燃燒室，從而降低燃氣抹放溫度，提離熱效率，但是，渦輪埔壓器本身需要功耗，熱效率的提髙，本質(zhì)上是犧牲了一部分功率作代價，而且，尾氣排放溫度還是很髙,所以，發(fā)動機熱效率一般也只有60%~~75%。 三，發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的任務(wù)和目的是，針對公知的發(fā)動機，熱效率較低，燃燒不完全不充分, 尾氣排放溫度高，大量能源白白浪費，提出了新的技術(shù)解決方案燃氣發(fā)動機，其特別之處是在燃燒室[1出氣口沿氣流前進方向貫通布置-個 增氣降壓管[3],増氣降壓管[3]呈嘛叭狀，管截面按氣流前進方向由大到小逐步收縮， 增氣降壓管進氣口[14]截面積大于增氣降壓管出氣口[15]截面積,燃燒室[1]出氣口截 面積小于增氣降壓管進氣口[14]截面積,燃燒室1出氣口位于增氣降壓管進氣口[14] 內(nèi)，燃燒室[l]出氣口和堆氣降壓管進氣口["]之間是敞開式通道，增氣降壓管[3]內(nèi) 部和大氣連通。
燃氣發(fā)動機，其特別之處是在燃燒室[l]出氣口沿氣流前進方向貫通布置數(shù)個增氣降壓管[3]，增氣降壓管[3呈喇叭狀,管截面按氣流前進方向由大到小逐步收縮, 增氣降壓管進氣口[14截面積大于增氣降壓管出氣口[15搏面積,燃燒室[1]出氣口截 面積小于增氣降壓管進氣口[14]截面積，燃燒室[1]出氣口位于増氣降壓管進氣口[14〗 內(nèi)，燃燒室[1]出氣口和增氣降壓管進氣口14]之間是敞開式通道，前增氣降壓管出 氣口[15和后增氣降壓管進氣口[14]之間是敞開式通道，增氣降壓管[3]內(nèi)部和大氣連 通。利用高速流體壓強變小而產(chǎn)生的空吸作用原理，等壓高溫低密度燃氣從燃燒室 [1出氣口進入增氣降壓管[3，在喇叭狀增氣降壓管[3]中運動，流速加快，壓強降低， 大氣壓強大于燃氣壓強，大量常壓常溫空氣從敞開式進口被吸入增氣降壓管[3中， 達到無功耗進氣的完美境界，燃氣和空氣相互碰撞混合交換能量，平均溫度降低， 同時密度和質(zhì)量上升，從而降低燃氣熱能密度和溫度，提高燃氣質(zhì)量密度和動能， 也就是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動能，然后進入擴氣管[4膨脹，速度下降，壓強上升，溫度進 —步降低，最后推動燃氣透平[2]工作，最終降低尾氣排放溫度，使熱效率提升。燃氣發(fā)動機，其特別之處是在燃燒室[1]內(nèi)壁有一個園狀渦旋室[16],燃料/空 氣噴管[91出口布置于圑狀渦旋室[16]內(nèi)。燃料/空氣噴管[9]出口和圑狀渦旋室[16]內(nèi) 壁圓周相切。燃氣發(fā)動機，其特別之處是燃燒室[l]內(nèi)底部的中心凸出，底部的環(huán)形圓圑凹 進，形狀如環(huán)形山，點火器[10]布置于燃燒室1]內(nèi)底部的中心凸出處，利用髙速流體在沖擊管壁時會發(fā)生渦旋的原理，使燃料/空氣混合體在燃燒室內(nèi) 形成渦旋氣流，使油氣混合更均勻，燃燒更充分，提高燃燒效率，同時，燃料/空氣噴管[9]出口布置于圉狀渦旋室[16]內(nèi)，能夠避免商溫燃氣對燃料/空氣噴管[9]出口的 直接沖擊，點火器[10]布置于燃燒室[1]內(nèi)底部的中心凸出處，能夠使點火器[10]和燃 料/空氣混合體充分接觸。眾所周知，噴霧器的工作原理，就是利用高速氣流在流管截面收縮時，流速加 快，壓強降低，和大氣壓強形成壓力差，于是在噴口處產(chǎn)生負壓效應(yīng)和空吸作用， 將噴口下部的流體吸上來，形成霧滴。射流泵的工作原理和噴霧器的工作原理大同 小異。本發(fā)明的工作原理，也就是利用了髙速氣流在增氣降壓管截面收縮時，流速 加快，壓強降低，和大氣壓強形成壓力差，產(chǎn)生的空吸效應(yīng)和負壓原理，將增氣降 壓管外的常溫常壓空氣吸入增氣降壓管內(nèi)，使增氣降壓管內(nèi)商溫低密度燃氣，溫度
下降，密度上升，質(zhì)量增加，眾所周知，根據(jù)動能方程E-mv2/2，燃氣動能和燃 氣密度及質(zhì)量成正比，因此，本發(fā)明使燃氣動能增加了。又根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定 律即熱力學(xué)第-—定律，在總能量不交的前提下，燃氣動能的增加，實質(zhì)上是由內(nèi)能 轉(zhuǎn)化而來，也就是通過燃氣溫度下降轉(zhuǎn)化而來，這樣一來，發(fā)動機的熱利用效率就 大幅度上升。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點和積極效果是1,尾氣排放溫度大幅度降低。以傳統(tǒng)汽車發(fā)動機為例，尾氣排放溫度一般有攝氏數(shù)百度，本發(fā)明將大量常壓常溫空氣吸入增氣降壓管[3]中，常壓常溫空氣的密 度一般是燃氣密度的8倍到9倍，吸入增氣降壓管[3]中的常壓常溫空氣的體積流量， —般是燃氣體積流盤的2到3倍，因此，質(zhì)量流ft則是燃氣質(zhì)量流盤的16到27倍， 燃氣和常壓常溫空氣混合后，其密度將上升到空氣密度的80%左右，而溫度則大幅 度下降，由原來的攝氏2000度左右下降到100度左右，尾氣排放溫度則從攝氏數(shù)百 度下降到幾十度。2，燃氣在燃燒室的溫度一般為攝氏2000度左右，采用本發(fā)明后，尾氣排放溫 度在攝氏幾十度，因此熱效率明顯提高，理論預(yù)測能達到卯％~~94%,即使按照 最保守估計，也能達到85%以上，明顯商于傳統(tǒng)發(fā)動機的熱效率。3，燃料使用范圍廣，無論汽油，柴油，煤油，酒精，甲醉，天然氣和混合動力 燃料，都能適應(yīng)。以傳統(tǒng)的汽車發(fā)動機為例，分為汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機，汽油 發(fā)動機不能使用柴油，柴油發(fā)動機不能使用汽油，燃料使用范圍有嚴(yán)格限制。4，根據(jù)發(fā)動機燃燒理論，當(dāng)空燃比為23比1時，燃燒最充分，氧化氣濃度最 低，本發(fā)明的空燃比完全超過23比1,因此排氣污染極小(NOx等有害成份低)， 能達到歐三排放標(biāo)準(zhǔn)，甚至歐五排放標(biāo)準(zhǔn)。5，以傳統(tǒng)的汽車發(fā)動機為例，需要散熱器，冷卻風(fēng)扇和大量冷卻水，以降低氣 缸溫度。本發(fā)明不需要散熱器，冷卻風(fēng)扇和大量冷卻水，大量常壓常溫空氣吸入增 氣降壓管[3]中，自然起到冷卻作用。6,以傳統(tǒng)的汽車發(fā)動機為例，當(dāng)氣溫在攝氏零度以下時，散熱器和冷卻水結(jié)冰, 低溫啟動性差。本發(fā)明不需要冷卻水，所以低溫啟動性好，在攝氏負30度到負50 度的氣溫下也能順利啟動。7，以傳統(tǒng)的汽車發(fā)動機為例，在高原缺氧條件下運行困難，不得不采用渦輪增 壓器，增加空氣輸入。本發(fā)明由于采用了增氣降壓管[3，因此在高原缺氧條件下也 能順利運行。四，


圖h燃氣發(fā)動機工作原理圖[l個增氣降壓管〗，圖2:燃氣發(fā)動機工作原理圖[數(shù)個增氣降壓管〗，圖3:增氣降壓管[3和固定支架[5]連接示意圖。圖4:套管[6]和空氣濾清消聲材料[8]關(guān)系圖。圖5:增氣降壓管[3]立體圖。圖6:固定支架[4]主視圖。圖7:燃氣發(fā)動機工作原理圖[雙發(fā)動機]。圖8:燃燒室[1結(jié)構(gòu)圖，圖9:燃燒室1]剖面圖。圖10:增氣降壓管[3]剖視圖。圖11:擴氣管[4]剖視圖。下面是部件名稱及編號燃燒室[l],燃氣透平[2]，増氣降壓管[3]，擴氣管[4]，固定支架[5],套管問， 進氣孔[7],空氣濾清消聲材料[8，燃料/空氣噴管[9],點火器[IO]，內(nèi)圑[ll],外圉 [12，連接桿[13]，增氣降壓管進氣口[14]，增氣降壓管出氣口[15，渦旋室[16。五，具體實施方式
下面結(jié)合附圖提供一種具體實施例，燃氣發(fā)動機，在燃燒室[1]出氣口沿氣流前進方向貫通布置數(shù)個增氣降壓管[3], 增氣降壓管[3]呈喇叭狀，管截面按氣流前進方向由大到小逐步收縮，增氣降壓管進 氣口14]截面積大于増氣降壓管出氣口[15博面積，燃燒室[1]出氣口截面積小于增氣 降壓管進氣口[14截面積，燃燒室[1出氣口位于增氣降壓管進氣口[14]內(nèi)，燃燒室[l
出氣口和增氣降壓管進氣口[14]之間是敝開式通道，前增氣降壓管出氣口[15和后增 氣降壓管進氣口[14之間是敞開式通道，增氣降壓管[3]內(nèi)部和大氣連通。在增氣降壓管出氣口[15和燃氣透平[2]進氣口之間，貫通連接一個擴氣管[4，擴氣管[4]呈喇叭狀，管截面按氣流前進方向由小到大逐步擴大，其進氣口截面積小 于出氣口截面積，增氣降壓管3的收斂角度R為5度——80度，擴氣管[4〗的收斂角度R為5度 ——抑度。
等壓離溫燃氣從燃燒室[1]出氣口進入增氣降壓管[3],燃氣在嘛叭狀增氣降壓管 [31中運動，流速加快，壓強降低，大氣壓強大于燃氣壓強，大量常壓常溫空氣通過 敞開式進口被吸入增氣降壓管[3]中，燃氣和空氣相互碰撞混合交換能量，平均溫度 降低，同時密度和質(zhì)量上升，然后進入擴氣管[4]膨脹，速度下降，壓強上升，溫度 進—步降低，最后推動燃氣透平[2]工作。在燃燒室[1]出氣口和增氣降壓管進氣口14之間，或前后增氣降壓管[3之間有 固定支架P]連接，固定支架[5]由內(nèi)圉[11]，外圃[12],以及將內(nèi)圑[11和外圉[12]連 接在--起的連接桿[13]組成，使燃燒室[1出氣口和增氣降壓管[3之間或前后增氣降 壓管[3]之間距離固定。在增氣降壓管[3]的外圍有一個套管[6,增氣降壓管[3]布置于套管[6內(nèi)，套管[6
表面有若干進氣孔[7],在套管問內(nèi)壁布置有空氣濾清消聲材料[8],既能消除燃氣噪 聲，又能過濾進入的空氣?？諝鉃V淸材料[8]建議采用玻璃纖維材料或石棉纖維材料。在燃燒室[1]內(nèi)壁有一個圉狀渦旋室[16，燃料/空氣噴管[9]出口布置于圑狀渦旋 室[16內(nèi)，燃料/空氣噴管[9出口和圉狀渦旋室[16內(nèi)壁圃周相切，燃燒室[l]內(nèi)底部 的中心凸出，底部的環(huán)形圓圉凹進，形狀如環(huán)形山，點火對10]布置于燃燒室[1]內(nèi) 底部的中心凸出處。燃料空氣混合體進入燃燒室[1后會形成渦旋氣流，使油氣混合 更為均勻，燃燒更為充分，提髙燃燒效率。
權(quán)利要求
1.燃氣發(fā)動機，其特征是在燃燒室[1]出氣口沿氣流前進方向貫通布置一個增氣降壓管[3]，增氣降壓管[3]呈喇叭狀，管截面按氣流前進方向由大到小逐步收縮，增氣降壓管進氣口[14]截面積大于增氣降壓管出氣口[15]截面積，燃燒室[1]出氣口截面積小于增氣降壓管進氣口[14]截面積，燃燒室[1]出氣口位于增氣降壓管進氣口[14]內(nèi)，燃燒室[1]出氣口和增氣降壓管進氣口[14]之間是敞開式通道，增氣降壓管[3]內(nèi)部和大氣連通。
2. 燃氣發(fā)動機，其特征是在燃燒室[l]出氣口沿氣流前進方向貫通布置數(shù)個增 氣降壓管[3]，增氣降壓管[3]呈喇叭狀，管截面按氣流前進方向由大到小逐步收縮， 增氣降壓管進氣口[14截面積大于增氣降壓管出氣口[15]截面積，燃燒室[1出氣口截 面積小于增氣降壓管進氣口[14]截面積，燃燒室[1]出氣口位于增氣降壓管進氣口[14
內(nèi)，燃燒室[1]出氣口和塌氣降壓管進氣口[14之間是敞開式通道，前增氣降壓管出氣 口15和后增氣降壓管進氣口[14]之間是敞開式通道，增氣降壓管3內(nèi)部和大氣連通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃氣發(fā)動機，其特征是在増氣降壓管出氣口[15
和燃氣透平[2進氣口之間，貫通連接一個擴氣管[4，擴氣管[4]呈喇叭狀，管截面按 氣流前進方向由小到大逐步擴大，其進氣口截面積小于出氣口截面積。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃氣發(fā)動機，其特征是増氣降壓管[3]的收斂角度R 為5度——80度，擴氣管[4]的收斂角度R為5度一80度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃氣發(fā)動機，其特征是在燃燒室[1出氣口和增 氣降壓管進氣口[14]之間，或前后增氣降壓管P]之間有固定支架[5]連接，固定支架[5] 由內(nèi)圑[ll],外圉[12],以及將內(nèi)圑[11和外附12連接在一起的連接桿[13]組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃氣發(fā)動機，其特征是在増氣降壓管[3]的外圍 有--個套管[6，增氣降壓管[3]布置于套管[6]內(nèi)，套管6表面有若干進氣孔[7]。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃氣發(fā)動機，其特征是在套管[6內(nèi)壁布置有空氣濾 清消聲材料[8。
8. 燃氣發(fā)動機，其特征是在燃燒室m內(nèi)壁有一個圉狀渦旋室[16，燃料/空氣噴管[9出口布置于圉狀渦旋室[16內(nèi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃氣發(fā)動機，其特征是燃料/空氣噴管[9]出口和圈狀 渦旋室[16]內(nèi)壁畫周相切。
10. 燃氣發(fā)動機，其特征是燃燒室[1內(nèi)底部的中心凸出，底部的環(huán)形圓圃凹進, 形狀如環(huán)形山，點火器[10]布置于燃燒室[1內(nèi)底部的中心凸出處。
全文摘要
燃氣發(fā)動機，屬于機械工程領(lǐng)域，特別是屬于發(fā)動機領(lǐng)域，針對公知的燃氣發(fā)動機，熱效率低，燃燒不完全不充分，尾氣排放溫度高，大量能源白白浪費等問題，提出了新的技術(shù)解決方案，提供了一種提高熱效率，燃燒完全充分的燃氣發(fā)動機。主要技術(shù)特征是，在燃燒室和燃氣渦輪中心連線之間，軸向布置一至數(shù)個前后連通的增氣降壓管，每個增氣降壓管，進氣口截面大于出氣口截面，增氣降壓管的進口是敞開式，和大氣連通。本發(fā)明的主要用途是作為導(dǎo)彈，運載火箭，戰(zhàn)機，坦克，軍艦的發(fā)動機，也可作為民用運輸工具的發(fā)動機及發(fā)電機的動力機。
文檔編號F02C3/32GK101126341SQ20061003009
公開日2008年2月20日 申請日期2006年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月15日
發(fā)明者徐亮良 申請人:徐亮良