一種旋轉(zhuǎn)等容增壓燃燒室的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實用新型涉及一種燃燒室，尤其涉及采用等容燃燒的旋轉(zhuǎn)等容增壓燃燒室。
【背景技術(shù)】
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[0002]等容、等壓和爆震燃燒是燃料能量釋放的三種常用方式，等容和等壓燃燒應(yīng)用最為廣泛，爆震燃燒仍處于應(yīng)用研究階段。在火焰?zhèn)鞑ニ俣确矫?，等壓燃燒傳播速度最慢，爆震燃燒最快，等容燃燒介于二者之間；在壓力方面，等壓燃燒過程壓力略有降低，等容和爆震燃燒壓力均有大幅度上升；在溫度方面，爆震燃燒燃?xì)鉁囟茸罡?，其次是等容燃燒，等壓燃燒溫度最低。綜上，等容燃燒與等壓燃燒相比具有火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?、自增壓和燃燒溫度高的性能?yōu)勢，在相同壓縮比和放熱量條件下基于等容燃燒的熱力循環(huán)性能明顯優(yōu)于等壓燃燒熱力循環(huán)。
[0003]正因為等容燃燒具有上述優(yōu)勢，其在工業(yè)生產(chǎn)、生活的熱能動力裝置中占有重要地位。如利用奧托熱力循環(huán)做功的往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，由于其具有熱能利用率高、功率范圍廣、適應(yīng)性能好、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小、使用操作方便、起動快、機(jī)動性強(qiáng)等特點(diǎn)，在交通運(yùn)輸、小型電站發(fā)電、石油勘探、礦山開采等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但目前內(nèi)燃機(jī)中所采用的等容燃燒室仍存在如下主要缺點(diǎn):1)對燃料質(zhì)量要求高，不能直接燃用劣質(zhì)燃料；2)由于內(nèi)燃機(jī)燃燒室需要周期性間歇進(jìn)氣與排氣，限制了進(jìn)入燃燒室的空氣和燃料流量，導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)單機(jī)功率受限；3)因燃燒室采用活塞式結(jié)構(gòu)，必然存在上止點(diǎn)和下止點(diǎn)，導(dǎo)致燃燒室有效容積小于氣缸體積；4)內(nèi)燃機(jī)活塞及活塞環(huán)與燃燒室壁之間存在摩擦，造成一定的機(jī)械損失，降低了內(nèi)燃機(jī)總體性能。
【實用新型內(nèi)容】:
[0004]本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有等容燃燒室所存在的周期性進(jìn)氣與排氣、燃燒室空氣和燃料流量受限、燃燒室有效容積少于燃燒室體積等問題，提供了一種采用旋轉(zhuǎn)等容燃燒方式的旋轉(zhuǎn)等容增壓燃燒室。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0006]—種旋轉(zhuǎn)等容增壓燃燒室，包括等容燃燒室、燃料入口管、燃料出口管、燃料噴嘴、火花塞安裝座、進(jìn)氣結(jié)構(gòu)及火花塞；其中，
[0007]等容燃燒室采用中心對稱結(jié)構(gòu)，包括具有中空腔體的圓柱形燃燒室外殼，燃燒室外殼周向呈180度夾角上設(shè)置有與燃燒室外殼相切且連通的方管形燃燒室排氣結(jié)構(gòu)，燃燒室外殼腔體的中心處設(shè)置有燃燒室進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，燃燒室進(jìn)氣結(jié)構(gòu)的周向上套裝有等容燃燒室主體，燃燒室進(jìn)氣結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置有進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，該進(jìn)氣結(jié)構(gòu)與燃燒室外殼和燃燒室進(jìn)氣結(jié)構(gòu)之間形成的腔體相連通，燃燒室外殼的兩個側(cè)面上對稱設(shè)置有四個燃料預(yù)熱器；
[0008]每個燃料預(yù)熱器均呈環(huán)形，且燃料預(yù)熱器沿順時針方向相對的兩端分別為進(jìn)氣端和出氣端，每個燃料預(yù)熱器的進(jìn)氣端均設(shè)置有一個燃料入口管，出氣端均設(shè)置有一個燃料出口管，每個燃料預(yù)熱器靠近燃料預(yù)熱器進(jìn)氣端的側(cè)面上均設(shè)置有與燃燒室外殼連通的若干燃料噴嘴和火花塞安裝座，火花塞安裝在火花塞安裝座上；
[0009]等容燃燒室主體包括旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)置有燃燒室內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)盤，燃燒室內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)盤的周向上通過燃燒室內(nèi)腔支架均勻設(shè)置有若干燃燒室隔板，若干燃燒室隔板用于將燃燒室外殼和燃燒室進(jìn)氣結(jié)構(gòu)之間形成的腔體等間距劃分為若干個獨(dú)立等容燃燒室，旋轉(zhuǎn)軸的另一端伸出至燃燒室外殼上相對于設(shè)置有進(jìn)氣結(jié)構(gòu)的一個側(cè)面外。
[0010]本實用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于，等容燃燒室主體還包括設(shè)置在每個燃燒室隔板兩側(cè)的密封篦齒結(jié)構(gòu)。
[0011]本實用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于，燃料噴嘴包括一端開口的圓柱形外殼，圓柱形外殼相對于其開口端的一端上開設(shè)有若干預(yù)混燃料噴射孔，圓柱形外殼內(nèi)設(shè)置有與其同軸心且一端開口的圓柱形內(nèi)殼，圓柱形內(nèi)殼的開口端與圓柱形外殼的開口端同向設(shè)置，圓柱形內(nèi)殼的周向上開設(shè)有若干燃料噴射孔，圓柱形內(nèi)殼的外壁與圓柱形外殼的內(nèi)壁之間通過若干平行設(shè)置的空氣擾流孔板相連，每個空氣擾流孔板上均開設(shè)有空氣擾流孔。
[0012]本實用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于，進(jìn)氣結(jié)構(gòu)包括一端開口的圓柱形殼體，進(jìn)氣結(jié)構(gòu)另一端的周向上開設(shè)有若干空氣噴射孔。
[0013]本實用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于，進(jìn)氣結(jié)構(gòu)在靠近其開口端的內(nèi)側(cè)設(shè)置有空氣過濾板，該空氣過濾板上開設(shè)有若干圓形通孔。
[0014]本實用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于，在靠近空氣噴射孔的進(jìn)氣結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)還設(shè)置有三排軸向?qū)ΨQ的弧形空氣導(dǎo)流板。
[0015]本實用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于，火花塞安裝座包括一端開口的火花塞引火座以及設(shè)置火花塞引火座另一端上的火花塞保護(hù)管，火花塞引火座另一端的中心處開設(shè)有火花塞安裝孔，火花塞通過火花塞保護(hù)管設(shè)置在火花塞安裝孔處。
[0016]本實用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于，燃燒室進(jìn)氣結(jié)構(gòu)為圓柱形殼體結(jié)構(gòu)，在其95度至150度和275度至330度之間開設(shè)有多排進(jìn)氣孔，且進(jìn)氣孔位置呈中心對稱布置。
[0017]本實用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于，每個燃料預(yù)熱器的進(jìn)氣端和出氣端分別呈外凸形和內(nèi)凹形，且燃料入口管和燃料出口管均經(jīng)90度轉(zhuǎn)彎后分別與燃料預(yù)熱器的進(jìn)氣端和出氣端連接。
[0018]本實用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于，若干燃料噴嘴設(shè)置在每個燃料預(yù)熱器的位置和火花塞安裝座設(shè)置在每個燃料預(yù)熱器的位置間隔一個獨(dú)立等容燃燒室。
[0019]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有如下的有益效果:
[0020]本實用新型提供的一種旋轉(zhuǎn)等容增壓燃燒室，采用燃燒室隔板將燃燒室均勻劃分成多個獨(dú)立且可旋轉(zhuǎn)的等容燃燒室，可實現(xiàn)燃燒室連續(xù)進(jìn)氣與排氣，提高了燃燒室進(jìn)氣與排氣效率，增加了燃燒室燃料和空氣填充速度；與活塞式等容燃燒室相比，本實用新型不存在任何活塞壓縮結(jié)構(gòu)，有效容積率接近100%，提高了燃燒室的空間利用率；此外燃燒室因避免了活塞與燃燒室壁之間的摩擦，機(jī)械摩擦損失減小，可提升燃燒室燃料的熱能利用率。
[0021]進(jìn)一步的，因若干個獨(dú)立等容燃燒室相互之間存在一定的壓差，為防止燃燒室之間燃?xì)獾南嗷ジ蓴_，在每個燃燒室隔板的兩側(cè)設(shè)置了密封篦齒結(jié)構(gòu)，密封篦齒結(jié)構(gòu)與燃燒室外殼之間存在多個突縮與突擴(kuò)空間，增加了相鄰燃燒室之間氣流流動的阻力，具有阻止各獨(dú)立等容燃燒室之間的燃?xì)獯髯饔谩?br>[0022]進(jìn)一步的，通過在燃料噴嘴的圓柱形外殼內(nèi)側(cè)設(shè)置空氣擾流孔板，進(jìn)而使得空氣經(jīng)空氣擾流孔板后湍流度明顯增加，可提高空氣與燃料的摻混速度，縮短預(yù)混距離。
[0023]進(jìn)一步的，進(jìn)氣結(jié)構(gòu)在靠近其開口端的內(nèi)側(cè)設(shè)置有空氣過濾板，該空氣過濾板上開設(shè)有若干圓形通孔，對來流空氣具有過濾粉塵和穩(wěn)定氣流的作用。
[0024]進(jìn)一步的，因氣流在進(jìn)氣結(jié)構(gòu)內(nèi)需從軸向轉(zhuǎn)變90度后從徑向的空氣噴射孔進(jìn)入燃燒室，為減小來流空氣在進(jìn)氣結(jié)構(gòu)中的流動損失，在進(jìn)氣結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)計有三排弧形空氣導(dǎo)流板?？諝鈱?dǎo)流板可引導(dǎo)來流空氣緩慢從軸向轉(zhuǎn)變?yōu)閺较?，大大降低了來流工質(zhì)因方向轉(zhuǎn)變過大時產(chǎn)生氣流分離、漩渦等所造成的流動損失。
[0025]進(jìn)一步的，考慮到等容燃燒具有自增壓作用，燃燒后燃?xì)鈮毫蜏囟染鶗蠓壬仙榱私鉀Q等容燃燒室因燃?xì)鈮毫^高而出現(xiàn)燃?xì)獾沽魅紵疫M(jìn)氣結(jié)構(gòu)的問題，特將進(jìn)氣孔位置設(shè)在95度至150度和275度至330度之間，與垂直位置(90度和270度)錯開。這樣燃燒室隔板內(nèi)側(cè)在旋轉(zhuǎn)至90度或270度時，燃燒室隔板外側(cè)與燃燒室外殼之間既已形成空隙，且該空隙隨著旋轉(zhuǎn)角度增加而逐漸變大，燃燒后燃?xì)庀韧ㄟ^這一間隙膨脹降壓后再進(jìn)行燃燒室填充，可確保燃燒室新鮮空氣的連續(xù)填充。
[0026]綜上所述，本實用新型中所采用的旋轉(zhuǎn)等容增壓燃燒室結(jié)構(gòu)簡單，具有多個獨(dú)立等容燃燒室，進(jìn)氣結(jié)構(gòu)可將空氣和燃料不間斷送入燃燒室，排氣結(jié)構(gòu)可持續(xù)排出各獨(dú)立等容燃燒室燃燒后的高溫高壓燃?xì)猓瑢崿F(xiàn)燃燒室連續(xù)進(jìn)氣與排氣，提高了燃燒室進(jìn)氣與排氣效率，同時增加了燃燒室燃料和空氣的填充速度；本實用新型中所采用的旋轉(zhuǎn)等容增壓燃燒室無活塞壓縮結(jié)構(gòu)，不存在上、下止點(diǎn)，有效容積可與燃燒室體積相等，提高了燃燒室的空間利用率；同時燃燒室因避免了活塞與燃燒室壁之間的摩擦，機(jī)械摩擦損失減小，可提升燃燒室燃料的熱能利用率。
【附圖