[发明专利]往复活塞式喷气发动机

说明书

一种往复活塞式喷气发动机，涉及喷气推进装置技术领域，尤其涉及一种发动机是往复活塞式的喷气推进装置，是针对内燃机的热效率提升的一种解决方案。本发明主要由燃烧室、换向阀、压气机、尾喷管组成，压气机主体是活塞式变径气缸，其各腔室直接或间接的通过换向阀分别与成对设置的燃烧室连接，在燃烧室做功期间，燃气流可以在压气机不同的压比下膨胀做功，从而使热能转换更完全；此外，压气机高低压腔室及成对的燃烧室的设置，可以使一个燃烧室燃气流的热膨胀驱动过量工质对另一燃烧室内进行换气、缸内冷却、压缩等作业，加诸燃烧室无运动机构，使得本发明的发动机可以适用在高压缩比、爆震燃烧的工作方式。

技术领域

本发明涉及喷气推进装置技术领域，尤其涉及一种发动机是往复活塞式的喷气推进装置。

背景技术

传统涡轮喷气发动机的热效率为25％～40％，其中主要的损失为：

1)从发动机排出的燃气所带走的热量，这部份热量随着排气散失在大气中，约占加给单位质量空气的燃料完全燃烧产生的热量q₀的55％～75％；

2)燃料在燃烧室中不完全燃烧损失的热量，这部份热量约占q₀的1％～3％；

3)通过发动机壁面向外界散失的热量，这部份热量约占q₀的1％～2％。

这些损失同样适用于其它类型的喷气发动机，只是程度上的差异

从涡轮喷气发动机的理想循环热效率公式来看，理想循环的热效率只取决于压缩比，压缩比越大、热效率越高，而在其实际循环当中，不仅压缩比，其有效功随着加热比的提升而提升，提高燃烧室出口燃气总温也是提高热效率的主要措施，但压缩比和加热比受到压气机喘振、压气机材料防热、发动机燃烧室和涡轮叶片材料防热和冷却等技术的制约，改善提升空间有限。

活塞式内燃机行业的工作者通过一个多世纪的努力，汽油机的热效率最高可以达到40％以上，但最大热效率大部分处于30％～40％之间。

汽油机的能量损失主要包括以下几个部分：

1)废气带走的热量约占燃料总化学能的40％；

2)冷却液带走的热量约占20％；

3)机械损失、泵气损失、以及不完全燃烧的损失等约占8％；

同喷气发动机一样，依据其理想循环的热效率公式，提高压缩比是提升活塞发动机的有效手段，但受到可燃气体混合物爆震特性的限制，现有的汽油机的压缩比在9～12之间；柴油机的压缩比没有爆震的限制，主要受机械强度的限制，在12～22之间。

发明内容

本发明公开了一种往复活塞式喷气发动机，采用一种新的热力学循环，通过变压膨胀，使热能转化更充分，并引入缸内冷却技术、简化缸体结构，使得在材料上未获得突破的情况下，燃烧室可以承受更高的压缩比和加热比，从而达到提升发动机热效率的目的。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明公开的第一方案为往复活塞式喷气发动机，如图一所示，主要由燃烧室1、燃烧室2、换向阀3、换向阀4、压气机5和尾喷管6组成；换向阀3、换向阀4均为三位四通阀；压气机5为活塞式压气机，由活塞7隔离为3个腔室，分别为腔室8、腔室9、腔室10，因所占活塞面积的不同，腔室间有一定的变压特性；腔室8和腔室9的容积超出燃烧室1和燃烧室2高温燃气流最大值完全膨胀后的容积，腔室9通过活塞内的单向通道11与腔室10连接(此项为优选项，腔室9也可通过管道与换向阀3换向阀4的b、f口连接)，腔室9底部还有通向低压区(大气)的单向通道12和通道13；压气机5上还设有可以感测活塞11实时位置并计算运动速度的传感器14。

发动机工作时，其具体的工作进程为：