[发明专利]一种间歇式旋转发动机

说明书

本发明提供一种间歇式旋转发动机，将容积式发动机间歇式做功变换为旋转做功，发动机运行过程中，压缩、燃烧与做功过程相对独立。该发动机包含低压压气机、高压压气机、扭转式燃烧器、燃气调节器、扩压器室等，该发动机的各组件相互独立，压缩过程、做功过程通过燃气调节器的作用，控制进入各段燃气量，调节空气压缩和对外做功比例。该发动机通过扭转式燃烧器，将发动机做功方式从容积式转换为速度型，同时保留了容积式发动机工作压力高和速度型发动机功率密度大的特点，本发动机利用低压压缩空气对高压压气机和扭转式燃烧器降温，提高系统整体效率。

技术领域

本发明涉及动力机械领域，具体为一种间歇式旋转发动机。

背景技术

现有发动机是将燃料的化学能转化为机械能，主要包括往复式发动机、旋转式发动机和燃气轮机等。往复式发动机由于其工作特点，做功粗暴，旋转两圈，做功一次，限制了发动机的功率密度及做功速度；旋转活塞发动机是以汪克尔发动机为主，与活塞式内燃机相比，其体积小、功率大、重量轻，但由于其结构特点，其制造难度大、精度和材料要求高、耐久性差、燃料燃烧不完全等缺点，使其应用受到较大的限制；燃气轮机通过由多级叶轮或离心叶轮组成的压气机吸入空气，提高空气总压后进入燃烧室与燃料混合燃烧，形成高压、高温燃气，一部分燃气驱动涡轮高速旋转，带动压气机持续吸入空气，另一部燃气经涡轮做功驱动负载或直接喷射做功。提高内燃机做功速度，改用旋转式做功等措施，可以有效提高内燃机功率密度、运行平稳性、适用范围和能源利用效率。

发明内容

本发明提供一种间歇式旋转发动机，可有效提高低速内燃机的运行速度和功率密度，采用现有相对成熟的产品组成，可有效提高设备可靠性和可维护性，降低设备运行成本。

为实现本发明目的，本发明提供了一种间歇式旋转发动机，本发明提供的发动机包含空气增压、燃料燃烧、高温高压燃气扭转和扩压流动、旋转做功、燃气调节器等部件。

本发明提供的间歇式旋转发动机，通过扭转式燃烧器进气段的进气装置控制，压缩空气以高压压气机排气频率进入燃烧器做功，形成间歇式高温高压的燃气流，经高压压气机的涡轮后进入燃气调节器，一部分燃气流入低压压气机，剩余部分燃气流驱动负载，当高压压气机排气频率达到一定程度后，可近似连续旋转做功。

对比现有技术存在的发动机，本发明提供的发动机在空气增压、燃料混合燃烧、高温燃气流扭转喷射，燃气流对外做功等相对独立，可单独控制，系统较为灵活，取消了传统发动机专门的散热结构，彻底减少能量损失。

本发明提供的发动机，扩压器室中的空气一部分进入高压压气机，经增压后进入扭转式燃烧器，其余部分用于对高压压气机、扭转式燃烧器等部件降温。

本发明提供的发动机，高压压气机安装在扩压器室中，高压压气机工作过程中利用低压压缩空气降温，扩压器中的压缩空气吸收高压压气机的热量，减少能量损失，随着高压压气机连续吸气增压，高压压气机散热的能量重新被发动机利用。

本发明提供的发动机，通过调节燃气流输出比、扭转式燃烧器进气与燃料参混段的进气装置开启时间及用于散热的扩压器室中的空气流量，可实现连续性控制空气增压比。

本发明提供的发动机，空气增压比越大，扭转式燃烧器燃气出口越小，燃气调节器越小，发动机越紧凑。

本发动机以高温高压燃气流作为控制对象，通过燃气调节器的作用，解决了常规发动机无法适应在不同工况下最佳充气效率、最优空燃比、燃料高效燃烧和最大化功率输出的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行简单地介绍，下图中虚线表示发动机内部气体回路，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

参考图1，本实施例的发动机采用多级空气增压方案。