專利名稱：脈沖爆轟內(nèi)燃機(jī)燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用可燃介質(zhì)中的脈沖爆轟波所產(chǎn)生的高壓氣體，推動活塞向外輸出機(jī)械功的脈沖爆轟內(nèi)燃機(jī)燃燒室裝置。
在通過燃燒進(jìn)行化學(xué)能一熱能一機(jī)械能轉(zhuǎn)換的過程中，采用爆轟方式，將比采用爆燃方式獲得高出許多的能源轉(zhuǎn)換效率，這是因?yàn)楸Z過程是接近于等容壓縮加絕熱膨脹的過程，而爆燃過程是近似的等壓過程。然而，在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中，氣缸內(nèi)的燃燒過程都是爆燃過程而非爆轟過程。之所以如此，一是因?yàn)楸Z過程速度過于劇烈，能源釋放率過高，難以駕馭；二是因?yàn)楸Z波伴隨有激波現(xiàn)象，當(dāng)激波直接作用到活塞、連桿、曲軸等機(jī)件時，后者由于受到?jīng)_擊荷載作用會發(fā)生損壞或大幅降低使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
為能使爆轟波能夠應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)，本實(shí)用新型提出在脈沖爆轟管和活塞缸筒之間安裝緩沖器的技術(shù)方案。通過采用緩沖器，使爆轟產(chǎn)生的高壓緩慢地(而非突然地)上升作用于活塞上，從而克服前述不利因素，達(dá)到利用爆轟波提高內(nèi)燃機(jī)效率的目的。
本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型包括火花塞、進(jìn)出氣閥、活塞及缸筒等，其特征在于一作用是將可燃介質(zhì)爆轟的爆轟管通過一緩沖器連接將燃燒過程釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出的活塞缸筒。
本實(shí)用新型所述的爆轟管上裝有起爆用的火花塞，并分別設(shè)有供燃料和助燃?xì)怏w進(jìn)入爆轟管內(nèi)的燃料閥門和助燃?xì)怏w閥門，兩閥門可以按照事先設(shè)定關(guān)閉和開啟。所述的爆轟管上端安裝有起爆用的火花塞和進(jìn)入爆轟管內(nèi)的燃料閥門和助燃?xì)怏w閥門，下端通過一緩沖器連接將燃燒過程釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出的活塞缸筒。
本實(shí)用新型所述的緩沖器內(nèi)裝有其作用是為了在爆轟能量向活塞缸筒傳送的初期形成壓力梯度、避免活塞遭受猛烈沖擊的多個孔盤，其上端一孔盤通過孔與爆轟管的底部連通。多個孔盤之間其孔的位置是相互錯開的，其底部孔盤與缸筒上部的進(jìn)氣孔連接。其缸筒上設(shè)有排氣閥門，可以按照設(shè)定的要求關(guān)閉開啟，使燃燒廢氣從中排出。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，為避免爆轟波直接作用于活塞所產(chǎn)生的敲擊現(xiàn)象，在爆轟管與活塞缸筒之間設(shè)置了緩沖器。由于在爆轟過程中，介質(zhì)的燃燒過程接近等容燃燒，因此使用這種新型裝置的內(nèi)燃機(jī)的能源轉(zhuǎn)換效率高于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)。
參考說明書附圖
脈沖爆轟內(nèi)燃機(jī)燃燒室的每一個工作循環(huán)由4個沖程構(gòu)成，進(jìn)料階段、壓縮階段、爆轟做功階段和排氣階段。如圖2所示的進(jìn)料階段中，燃料閥門1和助燃?xì)怏w閥門7開啟，排氣閥門8關(guān)閉?；钊?從上止點(diǎn)位置9沿圖中箭頭所示方向運(yùn)動。由于活塞5運(yùn)動在爆轟管3內(nèi)造成負(fù)壓，燃料和助燃?xì)怏w分別從燃料閥門1和助燃?xì)怏w閥門7進(jìn)入爆轟管3、緩沖器4和缸筒6。當(dāng)活塞5運(yùn)行至下止點(diǎn)位置10時，進(jìn)料階段結(jié)束。壓縮階段如圖3所示。此時燃料閥門1、助燃?xì)怏w閥門7和排氣閥門8均關(guān)閉，活塞5從下止點(diǎn)位置10反向運(yùn)動，使已經(jīng)進(jìn)入爆轟管3、緩沖器4和缸筒6內(nèi)的燃料混合體受到壓縮，初壓提高。當(dāng)活塞5運(yùn)行到上止點(diǎn)位置9時，壓縮階段完成。完成對燃料混合體的壓縮之后，如圖4所示，爆轟做功階段開始。在此階段中，燃料閥門1、助燃?xì)怏w閥門7和排氣閥門8均關(guān)閉。由火花塞2提供電火花點(diǎn)燃火焰，開始一個單脈沖爆轟周期。被點(diǎn)燃的火焰迅速發(fā)展為爆轟波，爆轟波在爆轟管3內(nèi)由點(diǎn)火端向緩沖器4方向以每秒數(shù)千米的速度傳播，迅速形成波后的高壓和高溫區(qū)域。當(dāng)傳播至緩沖器4的位置時，由于孔盤41對波的阻擋作用，初期階段大部分能量被留在爆轟管3中，而只有一小部分能量通過孔盤41上的小孔傳播進(jìn)入緩沖器4內(nèi)。在緩沖器4中，燃燒過程在孔盤41的抑制下變?yōu)楸疾ê蛪嚎s波，而不再是爆轟波。因?yàn)橛卸鄠€孔盤41的存在，高壓區(qū)域?qū)木彌_器的入口向出口方向逐步傳遞，形成壓力梯度，壓力上升的快慢可通過調(diào)整緩沖器4中孔盤41的個數(shù)和間距，或通過調(diào)整孔盤41上小孔的位置和個數(shù)來實(shí)現(xiàn)。緩沖器4內(nèi)整體的壓力水平在爆轟管內(nèi)的能量不斷涌入緩沖器4的同時不斷提高。在緩沖器4的出口處，一個在初期逐漸升高的壓力作用傳入缸筒6，作用于活塞5，使活塞沿圖3中箭頭所示方向運(yùn)動，并通過聯(lián)桿、曲軸系統(tǒng)輸出機(jī)械能。當(dāng)活塞運(yùn)行至下止點(diǎn)10時，爆轟做功階段結(jié)束。
循環(huán)的最后一個階段為排氣階段，如圖5所示。在排氣階段中，燃料閥門1和助燃?xì)怏w閥門7關(guān)閉，排氣閥門8打開?；钊?由下止點(diǎn)位置10向上止點(diǎn)位置9推進(jìn)，燃燒廢氣由排氣閥門排出。當(dāng)活塞5運(yùn)行至上止點(diǎn)時，排氣階段結(jié)束，完成一個循環(huán)。緊接著重新進(jìn)行進(jìn)料過程，開始下一個循環(huán)。
因?yàn)橥ㄟ^可燃介質(zhì)的爆轟提高了燃燒產(chǎn)物對外輸出機(jī)械功的能力，本實(shí)用新型的應(yīng)用將為內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能提供新的途徑。
權(quán)利要求1.一種脈沖爆轟內(nèi)燃機(jī)燃燒室，包括火花塞、進(jìn)出氣閥、活塞及缸筒等，其特征在于一作用是將可燃介質(zhì)爆轟的爆轟管通過一緩沖器連接將燃燒過程釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出的活塞缸筒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖爆轟內(nèi)燃機(jī)燃燒室，其特征在于所述的爆轟管上裝有起爆用的火花塞，并分別設(shè)有供燃料和助燃?xì)怏w進(jìn)入爆轟管內(nèi)的燃料閥門和助燃?xì)怏w閥門，兩閥門可以按照事先設(shè)定關(guān)閉和開啟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脈沖爆轟內(nèi)燃機(jī)燃燒室，其特征在于所述的爆轟管上端安裝有起爆用的火花塞和進(jìn)入爆轟管內(nèi)的燃料閥門和助燃?xì)怏w閥門，下端通過一緩沖器連接將燃燒過程釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出的活塞缸筒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖爆轟內(nèi)燃機(jī)燃燒室，其特征在于所述的緩沖器內(nèi)裝有其作用是為了在爆轟能量向活塞缸筒傳送的初期形成壓力梯度、避免活塞遭受猛烈沖擊的多個孔盤，其上端一孔盤通過孔與爆轟管的底部連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈沖爆轟內(nèi)燃機(jī)燃燒室，其特征在于所述的多個孔盤之間其孔的位置是相互錯開的，其底部孔盤與缸筒上部的進(jìn)氣孔連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖爆轟內(nèi)燃機(jī)燃燒室，其缸筒上設(shè)有排氣閥門，可以按照設(shè)定的要求關(guān)閉開啟，使燃燒廢氣從中排出。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種利用可燃介質(zhì)中的脈沖爆轟波所產(chǎn)生的高壓氣體，推動活塞向外輸出機(jī)械功的脈沖爆轟內(nèi)燃機(jī)燃燒室裝置。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)中，為避免爆轟波直接作用于活塞所產(chǎn)生的敲擊現(xiàn)象，在爆轟管與活塞缸筒之間設(shè)置了緩沖器。由于在爆轟過程中，介質(zhì)的燃燒過程接近等容燃燒，因此使用這種新型裝置的內(nèi)燃機(jī)的能源轉(zhuǎn)換效率高于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)。
文檔編號F02B23/00GK2599249SQ02250559
公開日2004年1月14日 申請日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月20日
發(fā)明者黃中偉 申請人:黃中偉