專利名稱：內(nèi)燃噴射式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，市場上各種汽車發(fā)動機(jī)主要是活塞式內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，該類發(fā)動機(jī)經(jīng)過上百年的不斷改進(jìn)和演化，在設(shè)計和制造工藝上目前已很完善，已經(jīng)成為汽車發(fā)動機(jī)的主導(dǎo)類型，經(jīng)歷了上百年的商品化生產(chǎn)。
這類發(fā)動機(jī)的最主要原理和特點(diǎn)是利用活塞的往復(fù)運(yùn)動，形成進(jìn)氣、壓縮、點(diǎn)火燃燒推動、排氣的完整沖程。由于燃油在做功時完全封閉在氣缸內(nèi)，因此產(chǎn)生的動能能充分得到利用，形成有效的推動力。
但是，這類發(fā)動機(jī)的最大不足之處在于由于存在活塞的往復(fù)運(yùn)動和燃油壓縮過程，給發(fā)動機(jī)帶來了一定的慣性損失和阻力損失，使發(fā)動機(jī)的效率難以得到原理性的提高。此外，由于需要各種氣門的配合，也同樣損失一部分功率，同時使發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)變得十分復(fù)雜。
現(xiàn)有技術(shù)中的應(yīng)用中，另一類發(fā)動機(jī)是噴氣式發(fā)動機(jī)，其主要類型有渦輪噴氣發(fā)動機(jī)和沖壓噴氣發(fā)動機(jī)。
渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的基本原理和特點(diǎn)如下渦輪噴氣發(fā)動機(jī)簡稱渦噴發(fā)動機(jī)，通常由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管組成。部分軍用發(fā)動機(jī)的渦輪和尾噴管間還有加力燃燒室。
渦噴發(fā)動機(jī)屬于熱機(jī)，做功原則同樣為高壓下輸入能量，低壓下釋放能量。
隨后高壓氣流進(jìn)入燃燒室。燃燒室的燃油噴嘴射出油料，與空氣混合后點(diǎn)火，產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)?，向后排出?br> 高溫高壓燃?xì)庀蚝罅鬟^高溫渦輪，部分內(nèi)能在渦輪中膨脹轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)。由于高溫渦輪同壓氣機(jī)裝在同一條軸上，因此也驅(qū)動壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而反復(fù)的壓縮吸入的空氣。
從高溫渦輪中流出的高溫高壓燃?xì)?，在尾噴管中繼續(xù)膨脹，以高速從尾部噴口向后排出。這一速度比氣流進(jìn)入發(fā)動機(jī)的速度大得多，從而產(chǎn)生了對發(fā)動機(jī)的反作用推力，驅(qū)使飛機(jī)向前飛行。
沖壓噴氣發(fā)動機(jī)基本原理及特點(diǎn)如下沖壓發(fā)動機(jī)由進(jìn)氣道(也稱擴(kuò)壓器)、燃燒室、推進(jìn)噴管三部組成，比渦輪噴氣發(fā)動機(jī)簡單得多。其優(yōu)缺點(diǎn)是沖壓發(fā)動機(jī)的優(yōu)勢在于構(gòu)造簡單、重量輕、體積小、推重比大、成本低。但沖壓發(fā)動機(jī)沒有壓氣機(jī)，就不能在地面靜止情況下啟動。
由此可見，這類噴氣發(fā)動機(jī)因其本身特點(diǎn)及在工作時有火焰或高熱氣流從尾部噴出，無法適用于行駛在陸地上的各種汽車。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的以上不足，提供一種高效低耗、結(jié)構(gòu)簡單緊湊的內(nèi)燃噴射式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出一種內(nèi)燃噴射式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，其特征是包括主軸、前端密封罩、殼體、轉(zhuǎn)子、定子、冷卻罩、點(diǎn)火系及泵體總成；所述前端密封罩、殼體、定子、冷卻罩、點(diǎn)火系及泵體總成依次固接；所述定子設(shè)置有若干用于燃燒混合油氣的燃燒腔，該燃燒腔壁上安裝有火花塞及高壓油氣混合噴嘴；所述冷卻罩與所述定子、殼體液路相接，用于輸送冷卻液冷卻所述定子、殼體；所述點(diǎn)火系及泵體總成與所述火花塞電連接，與所述高壓油氣混合噴嘴油路或氣路連接；所述轉(zhuǎn)子封裝于所述殼體內(nèi)定子與殼體之間的腔體內(nèi)，且與所述定子同軸，所述轉(zhuǎn)子圍繞所述燃燒腔對應(yīng)設(shè)置有噴射腔；所述主軸與轉(zhuǎn)子軸心固連，其一端暴露于所述前端密封罩外。
上述的內(nèi)燃噴射式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，所述點(diǎn)火系及泵體總成包括點(diǎn)火位置感應(yīng)裝置、點(diǎn)火高壓產(chǎn)生及分電裝置、水泵、高壓油氣混合泵和機(jī)油泵，所述水泵與所述冷卻罩通過液路相連，所述高壓油氣混合泵通過氣路或油路與所述定子燃燒腔中的高壓油氣混合噴嘴相連，所述機(jī)油泵通過油路與所述主軸相連，點(diǎn)火高壓產(chǎn)生及分電裝置與所述火花塞電連接。
上述的內(nèi)燃噴射式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，所述噴射腔與燃燒腔空間位置錯開。所述噴射腔為渦旋形，其產(chǎn)生的渦流噴射方向與所述轉(zhuǎn)子圓周相切。所述轉(zhuǎn)子于所述噴射腔兩側(cè)緣設(shè)置有側(cè)緣渦旋片，其沿所述轉(zhuǎn)子的圓周方向形成渦旋狀。所述燃燒腔壁開設(shè)有流通孔，該流通孔與所述冷卻罩液路相接，用于流通冷卻液。所述殼體外壁設(shè)置有散熱鰭。所述殼體開設(shè)有流通孔，該流通孔與所述冷卻罩液路相接，用于流通冷卻液。所述殼體內(nèi)壁開設(shè)有擾流槽。
由于采用了以上的方案，帶來了如下的有益效果一、本實(shí)用新型模擬電動機(jī)結(jié)構(gòu)，結(jié)合活塞式內(nèi)燃機(jī)和噴氣發(fā)動機(jī)的原理，在渦輪轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)設(shè)置相當(dāng)于定子的燃燒腔，燃油經(jīng)高壓空氣泵帶動噴入燃燒腔，經(jīng)點(diǎn)火的爆燃?xì)怏w通過渦輪轉(zhuǎn)子的噴射腔產(chǎn)生與外圓相切的噴射，從而推動轉(zhuǎn)子單向旋轉(zhuǎn)。渦輪轉(zhuǎn)子的噴射腔與燃燒室的在設(shè)計上數(shù)量不等，從而形成噴射腔和燃燒室之間空間上的不同步，給燃燒腔創(chuàng)造出燃油噴射、點(diǎn)火噴發(fā)的機(jī)會。該結(jié)構(gòu)取消了活塞式發(fā)動機(jī)的活塞往復(fù)運(yùn)動，完全按單方向旋轉(zhuǎn)，因此消除了活塞往復(fù)運(yùn)動時造成的慣性損失，使效率得到大幅度的提高。
二、本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)易于采用計算機(jī)進(jìn)行控制，可根據(jù)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和扭矩的要求，按照對稱二腔、四腔、六腔、八腔或十二腔點(diǎn)火的方式工作，因而在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)不需要很大的動力時，可由計算機(jī)控制自動減為四腔或兩腔工作，從而節(jié)省燃油，在高速運(yùn)行又需要加大動力時可人為控制成多腔工作。
三、本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)簡單，外形簡潔，燃油、潤滑和冷卻所需用的泵體均可同軸設(shè)計，與點(diǎn)火定時機(jī)構(gòu)合成一體，從而使整機(jī)體積縮小，單位功率的發(fā)動機(jī)體積更小。
四、本實(shí)用新型由于采用噴射式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，省去了氣門、活塞連桿等復(fù)雜繁多的結(jié)構(gòu)部件，重量較輕，而且振動和噪聲較低；且生產(chǎn)裝配效率提高、維修保養(yǎng)簡便易行。

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的前端密封罩結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是殼體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是帶有燃燒腔體的定子(后端封罩)結(jié)構(gòu)示意圖6是殼體后端冷卻罩結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是點(diǎn)火系及泵體總成結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實(shí)用新型定子、轉(zhuǎn)子配合的剖視結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖9是本實(shí)用新型定子、轉(zhuǎn)子配合的剖視結(jié)構(gòu)示意圖之二；圖10是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)分解示意圖。
具體實(shí)施方式下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
請參考圖1、圖9的本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)圖，圖中，1為主軸，在轉(zhuǎn)子受燃油燃燒噴射的動力推動時將動力輸出。
2為前端密封罩。
3為殼體，該殼體上設(shè)計有按三角形布置的支撐架，用于在車輛底盤上安裝固定。
4是帶有燃燒腔體的定子，設(shè)計有火花塞及高壓油氣混合噴嘴的安裝孔。
5為殼體后端的冷卻罩，其中有冷卻水流通用的通水孔，經(jīng)過殼體外側(cè)的通水孔與前端密封罩的排水孔相通，通過冷卻水泵形成循環(huán)，經(jīng)過散熱器降溫后再次從殼體后端的冷卻罩5上的進(jìn)水管法蘭盤處送入殼體。
6為本發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火系和泵體總成，其中集成了點(diǎn)火系的點(diǎn)火位置感應(yīng)裝置、點(diǎn)火高壓產(chǎn)生及分電裝置、水泵、高壓油氣混合泵和機(jī)油泵。點(diǎn)火系與泵體總成上設(shè)置有電源線和信號線穿線孔，用于給點(diǎn)火系供電并從點(diǎn)火位置感應(yīng)裝置中引出點(diǎn)火分析信號，供計算機(jī)用于點(diǎn)火和供油控制。
7為帶有渦旋形噴射腔的轉(zhuǎn)子，密封安裝于殼體3內(nèi)，與定子4相配合，產(chǎn)生油氣混合燃燒時的渦旋噴射流，推動整上轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)。
請參考圖2所示的前端密封罩結(jié)構(gòu)示意圖，該前端密封罩設(shè)置有廢氣排放管法蘭盤21，用于與消聲器連接，進(jìn)行消聲降噪。螺栓孔23作為組裝用。冷卻水的水槽24，冷卻水經(jīng)該槽流至排水管法蘭盤22處，從這里由水泵抽送到散熱器。主軸孔25是給主軸及其軸承座留出的安裝空間。
請參考圖3所示的殼體結(jié)構(gòu)示意圖，其設(shè)置有用于安裝到車輛底盤上的支撐架31，共三個，呈三角形排列；組裝用的螺栓孔基座32；殼體外部設(shè)置有鰭狀的散熱鰭37，可以增大散熱面積，提高散熱速度和散熱效果；軸承座36；組裝用的螺栓孔34；內(nèi)壁設(shè)置有擾流槽38，以增大噴射氣體遇到的反推阻力；殼體上供冷卻水流通的通水孔33，起到給殼體散熱的作用；軸承座上的機(jī)油孔，用于連接機(jī)油泵給軸承加油。排氣孔35，用于燃燒噴射后的廢氣的排出。
請參考圖4所示的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，其設(shè)置有渦旋形噴射腔72，定子燃燒腔燃燒后的氣體從中噴出，并產(chǎn)生與圓周相切的推動力；主軸支座71，用于安裝主軸，在主軸支座上設(shè)置有用于固定主軸的鍵槽；側(cè)緣渦旋片73，其沿轉(zhuǎn)子圓周方向二側(cè)緣成渦旋狀排列，主要用于未從噴射腔噴出而從軸向流出的高壓氣體的二次做功；轉(zhuǎn)子和定子之間設(shè)有氣密槽74，通過非接觸方式實(shí)現(xiàn)氣密，因接觸式氣密需要采取潤滑和冷卻，使結(jié)構(gòu)明顯復(fù)雜，而本例中只需要應(yīng)付可能的側(cè)向泄漏，氣密方式就可以達(dá)到要求，而結(jié)構(gòu)卻簡單的多。一旦有高壓氣體從此處泄漏，則會被定子端蓋阻擋回來，經(jīng)側(cè)緣渦旋片處排出，產(chǎn)生附加推力。
請參考圖5所示的帶有燃燒腔體的定子(后端封罩)結(jié)構(gòu)示意圖，其設(shè)置有組裝用的螺栓孔41；用于安裝的軸承座，軸承座上設(shè)有用于加入潤滑油的孔；燃燒腔體上的冷卻水流通孔42，用于給該腔體散熱；燃燒腔45，成渦旋狀排列，高壓霧化燃油在這里燃燒后，經(jīng)轉(zhuǎn)子的噴射腔噴出；燃燒腔45內(nèi)設(shè)置有火花塞安裝孔44、高壓油氣混合噴嘴43，用于形成由高壓氣體帶動的霧化燃油的噴射；軸承潤滑油的供油及排油孔，與泵體總成上的機(jī)油泵相連，形成潤滑油循環(huán)；另一側(cè)同樣有一對潤滑油孔，用于給這一側(cè)的軸承提供潤滑油。
請參考圖6所示的殼體后端冷卻罩，其設(shè)置有組裝用的螺栓孔架51；水流分布槽53；冷卻水槽52；冷卻水進(jìn)水管的法蘭盤54，用于與水泵相接。
請參考圖7所示的點(diǎn)火系及泵體總成，其設(shè)置有組裝用螺栓孔支架61；內(nèi)部為安放點(diǎn)火系及各個泵的集成空間；電源及信號線穿線孔52；用于固定各個泵體集成的螺栓孔53。
請參考圖8、圖9所示的本實(shí)用新型定子、轉(zhuǎn)子、殼體配合的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；定子4位于殼體內(nèi)軸心位置，渦輪轉(zhuǎn)子7的渦旋形噴射腔位于殼體與定子的燃燒腔之間。當(dāng)燃油經(jīng)高壓空氣泵帶動噴入燃燒腔，經(jīng)點(diǎn)火的爆燃?xì)怏w通過渦輪轉(zhuǎn)子的噴射腔產(chǎn)生與外圓相切的噴射，從而推動轉(zhuǎn)子單向旋轉(zhuǎn)。渦輪轉(zhuǎn)子的噴射腔與燃燒室的在設(shè)計上數(shù)量不等，從而形成噴射腔和燃燒室之間空間上的不同步，給燃燒腔創(chuàng)造出燃油噴射、點(diǎn)火噴發(fā)的機(jī)會。
請參考圖10所示的本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)分解示意圖。在本實(shí)用新型中，幾大部件均為整體結(jié)構(gòu)，零部件較少，因此便于組裝。
在組裝過程中，首先將軸承裝到殼體和燃燒腔體的軸承座中，精確定位后，加裝密封墊和密封罩。
之后，把前端密封罩安裝到殼體上。然后，把主軸安裝于轉(zhuǎn)子的軸孔中，定位后用鍵子鎖定，注意鍵子露出的部位不可過大，以免刮擦燃燒腔體的內(nèi)面。
然后，把裝好主軸的轉(zhuǎn)子上的主軸穿過殼體的軸承，安裝到殼體上。安裝好后，將定子(后端封罩)上的軸承對準(zhǔn)主軸。向前端密封罩方向推動，最后將這幾個部件結(jié)合為一體。對準(zhǔn)固定用的螺栓孔后，即可用相應(yīng)的螺栓固定。以上過程中，還須加裝缸墊。
此后，在燃燒腔體后端封罩上擺放好殼體后端冷卻罩，加裝缸墊，，對準(zhǔn)螺栓孔位置后用相應(yīng)的螺栓加以固定。
在此之后，就可以把火花塞及噴油嘴等部件安裝好，把需要與點(diǎn)火系及泵體總成連接的部位事先連接好后，即可把點(diǎn)火系及泵體總成對準(zhǔn)燃燒腔體后端封罩的固定孔，用螺栓加以固定。
把與外部的散熱器、主控計算機(jī)、電源、油箱等的連接完成后，即形成了本實(shí)用新型的工作形態(tài)。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)燃噴射式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，其特征是包括主軸、前端密封罩、殼體、轉(zhuǎn)子、定子、冷卻罩、點(diǎn)火系及泵體總成；所述前端密封罩、殼體、定子、冷卻罩、點(diǎn)火系及泵體總成依次固接；所述定子設(shè)置有若干用于燃燒混合油氣的燃燒腔，該燃燒腔壁上安裝有火花塞及高壓油氣混合噴嘴；所述冷卻罩與所述定子、殼體液路相接，用于輸送冷卻液冷卻所述定子、殼體；所述點(diǎn)火系及泵體總成與所述火花塞電連接，與所述高壓油氣混合噴嘴油路或氣路連接；所述轉(zhuǎn)子封裝于所述殼體內(nèi)定子與殼體之間的腔體內(nèi)，且與所述定子同軸，所述轉(zhuǎn)子圍繞所述燃燒腔對應(yīng)設(shè)置有噴射腔；所述主軸與轉(zhuǎn)子軸心固連，其一端暴露于所述前端密封罩外。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃噴射式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，其特征是所述點(diǎn)火系及泵體總成包括點(diǎn)火位置感應(yīng)裝置、點(diǎn)火高壓產(chǎn)生及分電裝置、水泵、高壓油氣混合泵和機(jī)油泵，所述水泵與所述冷卻罩通過液路相連，所述高壓油氣混合泵通過氣路或油路與所述定子燃燒腔中的高壓油氣混合噴嘴相連，所述機(jī)油泵通過油路與所述主軸相連，點(diǎn)火高壓產(chǎn)生及分電裝置與所述火花塞電連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃噴射式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，其特征是所述噴射腔與燃燒腔空間位置錯開。
4.如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃噴射式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，其特征是所述噴射腔為渦旋形，其產(chǎn)生的渦流噴射方向與所述轉(zhuǎn)子圓周相切。
5.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃噴射式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，其特征是所述轉(zhuǎn)子于所述噴射腔兩側(cè)緣設(shè)置有側(cè)緣渦旋片，其沿所述轉(zhuǎn)子的圓周方向形成渦旋狀。
6.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃噴射式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，其特征是所述燃燒腔壁開設(shè)有流通孔，該流通孔與所述冷卻罩液路相接，用于流通冷卻液。
7.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃噴射式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，其特征是所述殼體外壁設(shè)置有散熱鰭。
8.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃噴射式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，其特征是所述殼體開設(shè)有流通孔，該流通孔與所述冷卻罩液路相接，用于流通冷卻液。
9.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃噴射式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，其特征是所述殼體內(nèi)壁開設(shè)有擾流槽。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種內(nèi)燃噴射式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，其模擬電動機(jī)結(jié)構(gòu)，結(jié)合活塞式內(nèi)燃機(jī)和噴氣發(fā)動機(jī)的原理，在渦輪轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)設(shè)置帶燃燒腔的定子，燃油經(jīng)高壓空氣泵帶動噴入燃燒腔，經(jīng)點(diǎn)火的爆燃?xì)怏w通過渦輪轉(zhuǎn)子的噴射腔產(chǎn)生與外圓相切的噴射，從而推動轉(zhuǎn)子單向旋轉(zhuǎn)。該結(jié)構(gòu)取消了活塞式發(fā)動機(jī)的活塞往復(fù)運(yùn)動，完全按單方向旋轉(zhuǎn)，因此消除了活塞往復(fù)運(yùn)動時造成的慣性損失，使效率得到大幅度的提高。整體結(jié)構(gòu)簡單，外形簡潔，整機(jī)體積更趨小型化。
文檔編號F01D1/00GK2906079SQ200620056640
公開日2007年5月30日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者湯卓勛 申請人:湯卓勛