[实用新型]一种新型内燃机

说明书

技术领域：

　　本实用新型涉及的是一种发动机，尤其是一种内燃发动机。

背景技术：

　　在现有技术中，与本申请最为接近的技术是燃气轮机，燃压共轴的单个做功转子的燃气轮机其转速适应范围较窄，压气转子和做功转子之间的转速比不可变，在有自由做功转子的轴流发动机上由于其自由做功转子跟其它做功转子都在一个燃气通道内，多个做功转子之间的转速还是受流量流速限制其相互制约，分轴式燃气轮机即轴流发动机虽然做到了燃压分轴，但是其压气做功转子和功率输出做功转子还是同在一个燃气通道内且只能在一种模式下工作，其燃气利用效率较低，其在低速工作时压气做功转子仍然受其制约，无法做到高低速相互适应，使其功率输出范围和工况适应范围相对较窄，再就是现有技术中燃气轮机的做功转子几乎全都是透平式的涡轮或页轮，其形状、周/排气量都相对固定不变，使其在相同工作气压下做功转子的排气量相对固定不变，这就是燃气轮机低速时耗油较高的问题所在，不能在低速条件下使用，还有就是其喷气口的大小、燃烧室的形状、容积固定不变，使燃料从喷射、混合、点火、燃烧到做功转子的距离都固定不变，使燃料适用范围相对较窄，不能使用多种燃料，这就是现有技术所存在的不足之处。

发明内容：

本实用新型所要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种做功转子在相同压力下周/排气量和燃烧室的形状以及做功转子和压气转子之间的转速比都可调可变可控，多种工作模式可选，燃气利用效率较高，转速适用范围较宽，功率输出范围较宽，可在复杂工况条件下工作，在不更换机器硬件的情况下可实现多燃料互换的技术方案。

本方案是通过如下技术措施来实现的：主要由机体、压气转子、复合式做功转子、燃烧室以及燃料供给装置和点火装置构成，所述压气转子和复合式做功转子分别安装在机体内压气转子腔和复合式做功转子腔中，所述压气转子跟复合式做功转子在机体内同一条轴线上，所述复合式做功转子和压气转子之间有间隔机体壁，所述机体壁里有支撑轴承，所述机体内有主进气口和副进气口以及主排气道和燃烧室，在主进气口对应的出气口上还可以有副排气道，所述压气转子可以是现有技术中可适用于本方案的各种形式的压气机构，如离心式涡轮压气机、叶片泵式压气机或透平式页片压气机等，所述压气转子可以是由单个压气转子构成的单级压气结构也可以是两个压气转子构成的两级压气结构还可以是多个压气转子构成的多级压气机构，如多级涡轮风扇式压气机、多级透平式压气机、多级叶片泵式压气机等，所述压气转子还可以是多种形式的压气机构成的复合多级压气机构，如用透平页片式多级压气机作初次级离心式涡轮压气机为末级、离心式涡轮压气机为初级叶片泵式压气机为中末级等混合结构，所述多级压气机构或复合多级压气机构的各级之间可以是共轴模式也可以是用行星齿轮组连接的分轴模式还可以是有选择性的使用行星齿轮组进行连接共轴、分轴混用，具体可根据实际需要灵活选择组合模式，所述行星齿轮组上有行星齿轮组控制装置，所述行星齿轮组控制装置可以锁定行星齿轮组中任两项齿轮也可以锁止或控制处于自由状态的那一项齿轮，所述复合式做功转子由轮体、透平式页轮和非透平式叶轮构成，所述复合式做功转子其圆柱形轮体安装在做功转子轴上，所述圆柱形轮体外圆周上装有透平式页片，所述透平式页片外缘端装有筒形圆周构成透平式页轮，所述透平式页轮外圆周上装有非透平式叶片构成非透平叶轮，所述复合式做功转子透平式页轮前面有跟透平式页轮直径相匹配的碗型涡腔，所述复合式做功转子透平式页轮后面有跟透平式页轮直径相匹配的主排气道，所述做功转子轴前端从碗型涡腔底部中心穿出跟压气转子轴连接，所述做功转子轴可以用行星齿轮组跟压气转子轴连接，所述行星齿轮组上可以有行星齿轮组控制装置，所述做功转子轴后端穿过主排气道伸出机体，所述涡腔有旁通气道跟压气转子和大气相通，所述旁通气道上有旁通气阀，所述旁通气道跟压气转子相通的气道上有节气阀，所述旁通气道跟压气转子的连通接口可以在压气转子末级出气口上连接，也可以在压气转子的多级压气机中的任何一级上连接，所述旁通气道跟大气相通的气道口上有旁通单向阀，所述复合式做功转子非透平式叶轮腔上半圆内侧腔壁内圆边上在主进气口一侧可以有跟转子空腔底部对应的圆弧形出气槽，所述圆弧形出气槽跟做功转子透平式页轮前的涡腔相通，所述圆弧形出气槽跟涡腔相通的气道中有出气槽单向阀，所述复合式做功转子非透平式叶轮腔下半圆内侧腔壁内圆边上在出气口一侧可以有跟转子空腔底部对应的圆弧形进气槽，所述圆弧形进气槽经气道在旁通道上旁通气阀和旁通单向阀以及节气阀之间连通，所述进气槽气道上有进气槽单向阀，所述圆弧形出气槽和圆弧形进气槽可以在复合式做功转子非透平式叶轮腔壁内同一侧圆面上也可以不在同一侧圆面上，所述非透平式叶轮可以是开式叶轮也可以是叶片一边由轮片封堵的半闭式叶轮或叶片两边都由轮片封堵的闭式叶轮，所述非透平式叶轮上的叶片是固定在轮体上的固定叶片，所述固定式叶片可以往顺时针倾斜也可以往逆时针倾斜，所述非透平叶轮上的相邻两叶片之间还可以有跟叶片同宽且可以上下活动的舌片，所述舌片的一个边跟相邻两叶片中一个叶片顶边用活动轴进行活性连接，所述活动轴可以在叶片的逆时针侧面顶边上也可以在叶片的顺时针侧面顶边上，所述舌片以连接轴为轴心另一个边沿相邻另一叶片的叶面在九十度范围内上下滑动，其上止点不超过所对应的叶片顶边，所述舌片活动边所对应的叶片面成弧形其弧度和舌片滑动边的滑动弧度相匹配，在开式叶轮结构中当舌片滑动边在上止点时相邻两叶片、舌片、叶片所在的内圆周和复合式做功转子非透平叶轮腔两壁之间形成一个相对密封的转子空腔，在闭式叶轮结构中当舌片滑动边在上止点时相邻两叶片、舌片、叶片所在的内圆周和叶片两侧轮片之间形成一个相对密封的转子空腔，在半闭式叶轮结构中，当舌片活动边在上止点时相邻两叶片、舌片、叶片所在的内圆周和叶片一边的轮片以及叶片另一边的轮腔侧壁之间形成一个相对密封的叶轮空腔，所述转子空腔底部跟复合式做功转子非透平式叶轮腔侧壁上对应的圆弧形出气槽和圆弧形进气槽相通， 当叶片的封堵侧在对应的圆弧形进出气槽一边时，叶片封堵侧转子空腔底部轮片上有通气孔和复合式做功转子非透平式叶轮腔侧壁上对应的圆弧形进出气槽相通，所述舌片下面转子空腔内可以有弹簧，所述复合式做功转子上面机体内有圆筒形燃烧室，所述燃烧室内有跟燃烧室内圆相匹配的圆柱形活塞，所述圆柱形活塞把燃烧室分成前后两个腔室，圆柱形活塞可以在燃烧室的前后腔室内滑动，所述圆柱形活塞外圆面上有密封活塞环，所述圆柱形活塞中心有喷气孔，所述喷气孔上可以有导向片也可以有导向槽，所述喷气孔内安装有燃料喷射器，所述燃料喷射器在喷气孔内可以前后轴向活动，所述燃料喷射器在喷气孔内最前位置时喷气孔的开度最小，所述燃料喷射器在喷气孔内最后位置时喷气孔的开度最大，所述圆柱形活塞后端有活塞位置控制器，所述活塞位置控制器可以推进或拉回活塞控制活塞在燃烧室内所处的位置，所述燃烧室后腔室内有伸缩管，所述伸缩管前端连接在燃料喷射器上跟燃料喷射器相通，伸缩管后端经过活塞位置控制器、机体跟机体外燃料供给装置相通，所述伸缩管可以调节燃料喷射器在喷气孔内的位置来控制喷气孔的开度大小进而控制喷气孔的喷气流量，所述圆柱形活塞后端跟活塞位置控制器之间可以有弹簧，所述燃烧室后腔室后端跟压气转子出气口连通，所述燃烧室前腔室前端跟复合式做功转子主进气口和副进气口连通，所述燃烧室前腔室前端内复合式做功转子主副进气口处装有点火装置，所述复合式做功转子主进气口和副进气口上分别装有主进气阀和副进气阀，所述主进气口跟复合式做功转子非透平式叶轮腔相通，所述副进气口跟复合式做功转子透平式页轮前的涡腔连通，所述复合式做功转子非透平式叶轮腔进气口相对的下半圆上有出气口，所述出气口可以在下半圆的非透平式叶轮腔周上，也可以在下半圆的非透平式叶轮腔侧壁上，所述出气口处有回气道，所述回气道跟复合式做功转子透平式页轮前的涡腔相通，所述回气道上有回气阀，所述复合式做功转子透平式页轮前的涡腔经透平式页轮的页片间隙跟透平式页轮后主排气道相通，所述复合式做功转子非透平式叶轮腔出气口上可以有副排气道并相通，所述出气口处回气道外副排气道上有排气阀，所述燃料供给装置可以是现有技术中可适用于本方案的能供给各种液体燃料及气体燃料的燃料供给设备，所述燃料喷射器可以是现有技术中可适用于本方案的能喷射各种气体和液体燃料的燃料喷嘴或喷头或其它燃料喷射器件，所述点火装置可以是现有技术中可用于本方案的各种点火器件，所述复合式做功转子可以是单个复合式做功转子也可以是两个复合式做功转子还可以是两个以上多个复合式做功转子，所述复合式做功转子是两个时，两复合式做功转子可以共用一个燃烧室也可以不共用一个燃烧室，所述复合式做功转子是多个时，多个复合式做功转子可以共用一个燃烧室也可以不共用一个燃烧室还可以有选择性的分组共用燃烧室，所述复合式做功转子的做功转子轴和压气转子轴之间可以是共轴连接也可以是经行星齿轮组进行分轴连接，所述压气转子出气口上有储气控制阀跟机体外储气装置连接，所述储气装置可以是现有技术中可适用于本方案的各种可以储存压缩空气的储气设备，所述储气控制阀可以使压气转子出气口、燃烧室后腔室和储气装置三者互通，储气控制阀还可以关闭压气转子出气口使储气装置单独跟燃烧室后腔室相通，储气控制阀还可以关闭储气装置使压气转子出气口跟燃烧室后腔室单独相通，所述燃烧室前腔室内复合式做功转子主副进气口处可以有稳焰器，所述稳焰器是多孔钟形使稳焰器内燃气流速低于稳焰器外燃气流速，让可燃混合气的燃烧更稳定，所述复合式做功转子非透平式叶轮腔上进气口处可以有可转动凸轮轴，所述凸轮轴可以关闭或打开非透平式叶轮腔进气口，通过凸轮轴还可以调节进气口的开度大小，调整经过进气口的燃气流量与方向，所述复合式做功转子非透平式叶轮腔侧壁上圆弧形进气槽跟涡腔旁通气道相通的气道上的进气槽单向阀让空气只能往圆弧形进气槽方向进不能忘外出还可以完全关闭进气槽气道，所述复合式做功转子非透平式叶轮腔侧壁上圆弧形出气槽跟涡腔相通的气道口中有出气槽单向阀使气流只能往涡腔流出还可以完全关闭出气槽气道，所述涡腔旁通气道跟大气相通的气道口处有旁通单向阀使机体外的空气只能往涡腔流动不能往外流出，所述复合式做功转子非透平式叶轮腔出气口跟回气道相通的气道口外副排气道上有排气阀，通过排气阀可以调控和完全关闭副排气道，所述复合式做功转子主副进气口上的主进气阀和副进气阀以及涡腔旁通气道上的旁通气阀还有回气道中的回气阀都可以完全关闭和打开，所述储气控制阀、主进气阀、副进气阀、排气阀、回气阀、节气阀、旁通气阀、旁通单向阀、进气槽单向阀、出气槽单向阀、燃料喷射器、活塞位置控制器以及行星齿轮组控制装置、点火装置、燃料供给装置均可以是现有技术中可用于本方案的电控装置或电控制机构以及电控器件。