[实用新型]一种新型内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种涡轮发动机，尤其是一种涡轴发动机。 

背景技术

在现有技术中，与本申请最为接近的技术是燃气涡轮发动机中的自由涡轮螺旋桨发动机也称涡桨发动机、自由涡轮风扇发动机也称涡扇发动机和涡轮轴发动机也称涡轴发动机，为了简便起见在一下叙述中全部简称涡轴发动机，在涡轴发动机上都是由初次级做功涡轮作压气转子的动力涡轮，采用次末级做功涡轮作功率输出转子，大家都知道从燃烧室内喷出的高温高压燃气在冲击初级涡轮做功后其能量是逐级衰减的，做功燃气的最大动能是作用在初次级做功涡轮上的，也就是说工作中初次级做功涡轮上产生的动能最大，由于整个压气转子在工作中占用的功率比较小，涡轴发动机用初次级做功涡轮作为压气转子的动力涡轮其在级数的数量设置上受到很大的局限性，因作为输出功率的次末级做功涡轮在整个燃气做功通道的末端，级数设置多了必将影响功率输出，还有，涡轴发动机虽然把压缩燃烧跟功率输出进行了分轴也称自由涡轮，但是作为功率输出的次末级做功涡轮各级都在同一根轴上，各级之间不能独立自由运转只相当于是单级自由轮，其分级的作用和效率较低，再就是为了保证有足够的转速和扭力输出，作用在次末级做功涡轮上的燃气就必须有足够高的压力和温度，这就使次末级涡轮后的燃气压力和温度降不下来，因为高温高压燃气不能在单个自由轮上完全转换成机械能，导致做功后的废气温度和流速也就仍然很高，这部分能量被白白的浪费掉，不能最大程度的吸收利用高温高压燃气产生的能量，燃料利用效率低下，还有涡轴发动机的做功转子都是透平式涡轮也就是说只能在一种工作模式即透平式涡轮模式下运转，涡轮的特性是高转速工作时效率较高，低转速工作时效率很低，在一种工作模式中无法适应低转速工作的需要，还有在涡轴发动机中压气涡轮和做功涡轮之间的转速比不能根据工况的变化而改变，其功率输出范围和工况适应范围相对较窄，涡轴发动机的这些缺陷是导致其在低转速工作时油耗较高的原因，还有就是其喷气口的大小、燃烧室的形状、容积都固定不变，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，不能更好的使用多种燃料，这就是现有技术所存在的不足之处。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种由机体、压气转子、做功转子、燃烧室以及燃料供给装置、点火装置构成的新型内燃机，所述压气转子和做功转子分别安装在机体内压气转子腔和做功转子腔中，所述机体上有间隔机体壁、导向片、空心间隔盘及支撑轴承，所述压气转子和做功转子在机体内同一条轴线上，所述压气转子是由离心式压气涡轮和增压涡轮构成，所述离心式压气涡轮安装在压气转子轴前端，所述做功转子是由复合式做功转子和动力涡轮构成，所述复合式做功转子是由圆锥形轮体、透平式涡轮、非透平式叶轮构成，所述复合式做功转子的圆锥形轮体安装在做功转子轴后端上，所述圆锥形轮体外圆周上是透平式涡轮，所述透平式涡轮外圆周上是非透平式叶轮结构，所述复合式做功转子的透平式涡轮前面有跟透平式涡轮直径相匹配的碗型涡腔，所述做功转子轴前端穿过涡腔底部中心跟压气转子轴后端连接并经齿轮装置跟功率输出轴连接，所述做功转子轴跟压气转子轴在同一条中心线上，所述离心式压气涡轮安装在压气转子轴前端，所述增压涡轮安装在增压转子轴前端，所述增压转子轴后端穿过离心式压气涡轮中心套装在压气转子轴筒中并穿出做功转子轴后端，所述动力涡轮安装在经过压气转子轴和做功转子轴中心穿出的增压转子轴后端上，在离心式压气涡轮跟增压涡轮之间和复合式做功转子的透平式涡轮跟动力涡轮之间有导向片及空心间隔盘，所述导向片外端固定在机体上，在动力涡轮后有跟动力涡轮直径相匹配的主排气道，在复合式做功转子上面有燃烧室，所述燃烧室上有燃料供给装置和点火装置，所述燃烧室后端跟压气转子出气口相通，所述燃烧室前端有复合式做功转子主进气口和副进气口，所述主进气口在复合式做功转子的非透平式叶轮腔上半圆上跟非透平式叶轮腔相通，所述副进气口跟复合式做功转子的透平式涡轮前的涡腔连通，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，所述出气口上有回气道并跟回气道相通，所述回气道跟复合式做功转子透平式涡轮前的涡腔连通，所述复合式做功转子透平式涡轮前的涡腔经透平式涡轮、动力涡轮跟动力涡轮后的主排气道相通。所述增压涡轮是由多个增压涡轮构成的多级增压涡轮组，所述动力涡轮是由多个动力涡轮构成的多级动力涡轮组，所述多级增压涡轮组中的第一增压涡轮安装在第一增压转子轴前端，所述第一增压转子轴后端穿过离心式压气涡轮中心套装在压气转子轴筒中并穿出做功转子轴后端安装有多级动力涡轮组中的第一动力涡轮，所述多级增压涡轮组中的第二增压涡轮安装在第二增压转子轴前端，所述第二增压转子轴后端穿过第一增压涡轮中心套装在第一增压转子轴筒中并穿出第一增压转子轴后端安装有多级动力涡轮组中的第二动力涡轮，所述多级增压涡轮组中的第三增压涡轮安装在第三增压转子轴前端，所述第三增压转子轴后端穿过第二增压涡轮中心套装在第二增压转子轴筒中并穿出第二增压转子轴后端安装有多级动力涡轮组中的第三动力涡轮，多级增压涡轮组中的各级增压涡轮安装依次类同，在离心式压气涡轮跟多级增压涡轮组中的第一增压涡轮之间和多级增压涡轮组中各级之间以及复合式做功转子的透平式涡轮跟多级动力涡轮组中的第一动力涡轮之间和多级动力涡轮组中的各级之间有相应导向片和空心间隔盘，所述导向片外端固定在机体腔内壁上，内端固定在空心间隔盘外圆周上，所述导向片偏转角跟离心式压气涡轮、多级增压涡轮组中的各级增压涡轮、复合式做功转子的透平式涡轮、多级动力涡轮组中的各级动力涡轮的偏转角相反，所述多级动力涡轮组中的末级动力涡轮后有直径跟末级动力涡轮直径相匹配的主排气道，所述非透平式叶轮腔出气口在非透平式叶轮腔下半圆的圆周上，所述出气口上有回气道和副排气道，所述回气道上有回气阀，所述出气口上回气道外副排气道上有排气阀，所述副排气道经排气阀跟主排气道连通，所述复合式做功转子透平式涡轮前的涡腔经过透平式涡轮、多级动力涡轮组跟多级动力涡轮组中末级动力涡轮后的主排气道相通。所述复合式做功转子非透平式叶轮上相邻两叶片之间有跟叶片同宽的舌片，所述舌片的一个边跟相邻两叶片中的一个叶片顶边经活动轴成活性连接，所述舌片以活动轴为轴心其另一个边沿相邻另一叶片的叶面在零至九十度之间范围内上下滑动，其上止点不超过所对应滑动的叶片顶边，所述舌片滑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，所述舌片活动边在上止点时相邻两叶片、腔壁、舌片、叶片所在内轮周之间形成一相对密封的转子空腔，所述舌片下面转子空腔内有弹簧。所述燃烧室是圆筒形内有跟燃烧室内圆直径相匹配的圆柱形活塞，所述圆柱形活塞外圆面上有密封环，所述圆柱形活塞把燃烧室分成燃烧室前腔室和燃烧室后腔室，所述圆柱形活塞可以在燃烧室的前后腔室内滑动，所述圆柱形活塞中心有喷气孔，所述喷气孔中心内装有燃料喷射器，所述燃料喷射器可在喷气孔中轴向滑动，所述圆柱形活塞后端燃烧室后腔室内有活塞位置控制器，所述燃烧室后腔室内有伸缩管，所述伸缩管前端跟燃料喷射器相通，后端经活塞位置控制器、机体跟燃料供给装置相通，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相通。所述复合式做功转子主、副进气口交汇处有分气阀。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。所述做功转子轴前端穿过涡腔底部中心跟压气转子轴后端经行星齿轮组连接，所述行星齿轮组经齿轮装置跟功率输出轴连接，所述行星齿轮组上有行星齿轮组控制装置。所述齿轮装置是由盆齿跟锥齿构成的齿轮组，所述压气转子出气口上有储气阀，所述储气阀跟机体外储气装置连通，所述复合式做功转子非透平叶轮腔上主进气口内有可转动的凸轮轴。所述燃烧室前腔室前端内复合式做功转子主、副进气口前方有稳焰器，所述燃烧室内圆柱形活塞后端与活塞位置控制器之间有弹簧，所述做功转子轴跟增压转子轴之间和各级增压转子轴之间有支撑轴承。所述复合式做功转子非透平式叶轮腔进气口下面侧壁上有跟碗型涡腔圆弧度对应的圆弧形进气槽，在下半圆侧壁上有对应的圆弧形出气槽，所述复合式做功转子透平式涡轮前的涡腔有旁通气道跟压气转子出气口和大气相通，所述旁通气道经旁通阀跟压气转子出气口相通，所述旁通气道上跟大气相通处有单向阀，所述转子空腔底部有气孔跟复合式做功转子非透平式叶轮腔侧壁上的圆弧形出气槽和圆弧形进气槽相通，所述出气槽跟碗型涡腔相通，所述进气槽跟碗型涡腔的旁通气道在单向阀和旁通阀之间连通，所述旁通阀内旁通气道上和副进气道上有副燃料喷射器，所述副燃料喷射器跟燃料供给装置连通。所述进气槽跟旁通气道相通的气道上有单向阀，所述出气槽跟涡腔相通的气道上有单向阀。