專利名稱：一種用于加快轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的引火噴管、轉(zhuǎn)子及發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于動(dòng)力機(jī)械系統(tǒng)的燃燒技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種在轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上開設(shè)具有特殊形狀的引火噴管以加快轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒，以及具有該設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子及發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
一般發(fā)動(dòng)機(jī)是往復(fù)運(yùn)動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)，工作時(shí)活塞在氣缸里做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，為了把活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，必須使用曲柄連桿機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)則不同，它直接將可燃?xì)獾娜紵蛎浟D(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)扭矩。與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)取消了無用的直線運(yùn)動(dòng)，因而同樣功率的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸較小，重量較輕，而且振動(dòng)和噪聲較低，高速性能好等許多往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。但是由于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)單向轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致其內(nèi)部流場為隨轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方向的單向流動(dòng)，并且流速很大。這同時(shí)會(huì)帶來兩方面的缺陷:第一，缸內(nèi)混合氣氣體遷移速度過大造成火花塞附近氣流流速也很大，點(diǎn)火能量容易散失而導(dǎo)致點(diǎn)火不易成功，為了點(diǎn)火成功，發(fā)動(dòng)機(jī)需要安裝高能的點(diǎn)火系統(tǒng)，這不但增加發(fā)動(dòng)機(jī)成本而且發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)工作的可靠性較低；第二，點(diǎn)火成功后，由于混合氣流速較大，整個(gè)火焰面會(huì)不斷向前移動(dòng)，即火焰會(huì)很容易的快速向前傳播，而很難逆向的向后傳播，這樣燃燒室后部的未燃混合氣必須運(yùn)動(dòng)到火焰后鋒面才能被點(diǎn)燃，所以燃燒期就加長了，所以燃?xì)獠荒芸焖俪浞值娜紵蛎?，這不僅大大降低了燃燒的效率，還導(dǎo)致油耗增加及排放物中未燃烴含量的增加。為了克服轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的上述缺點(diǎn)，人們不斷的改變?nèi)紵业男螤?，以期待得到合理流場來使火花塞附近的流場速度不太大，來提高點(diǎn)火成功率；并且在做功燃燒行程的前期使燃燒室內(nèi)部產(chǎn)生渦流，渦流對火焰的帶動(dòng)作用，可以這一定程度解決火焰無法向燃燒室后部傳播的問題。但是隨著燃燒過程的進(jìn)行，轉(zhuǎn)子運(yùn)功到上止點(diǎn)附近時(shí)，渦流會(huì)因燃燒室內(nèi)部空間的急劇減小而破碎，即渦流作用時(shí)間很短，所以這種方法無法從根本上改變由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的單向流動(dòng)而是燃燒室內(nèi)部流場整體隨轉(zhuǎn)子單向向前運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)狀，燃燒效率的提高程度有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是設(shè)計(jì)一種引火噴管，使得燃燒室中部和前部形成了一種循環(huán)的氣流，從而在很大程度上改變了原來發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部因轉(zhuǎn)子單向轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致其內(nèi)部流場為隨轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方向的單向流動(dòng)的現(xiàn)狀，且很好的解決了由于工作工程中高速的單向流所產(chǎn)生的點(diǎn)火困難及火焰無法逆向的向燃燒室后部傳播的問題。本發(fā)明同時(shí)公開了具有該設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子及發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種用于加快轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的引火噴管(1)，其特征在于:所述噴管由開設(shè)在轉(zhuǎn)子(2)中部和前部的兩個(gè)直通道(3)相互交匯組成，交匯處作為引火噴管的彎道(4);所述中部的直通道還包括一減縮段(5)，通道半徑在彎道處最大并向轉(zhuǎn)子表面不斷減小。進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)子中部和前部的兩個(gè)直通道均為通孔，與轉(zhuǎn)子表面的夾角α的范圍為40° — 60°，β的范圍為20° — 40°，直徑范圍為4一6mm。進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)子中部直通道的減縮段(5)由一漸縮管(6)通過過盈配合的方式安裝到直通道(3)中形成引火噴管的減縮段，所述漸縮管的最小直徑也是整個(gè)引火噴管的直徑設(shè)計(jì)為I一2mm,最大直徑為2.5一3.5mm。一種轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子包括如權(quán)利要求1所述的引火噴管。一種轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子。本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于:現(xiàn)有技術(shù)中，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，由于轉(zhuǎn)子的單向轉(zhuǎn)動(dòng)而使燃燒室內(nèi)部的流場整體上隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向向前高速單向運(yùn)動(dòng)，由于火花塞附近氣流流速很高造成點(diǎn)火能量容易散失，從而點(diǎn)火困難。并且在火花塞點(diǎn)火后，燃燒室內(nèi)部這種高速的單向流使火焰迅速向前傳播而無法逆向的向后傳播，這是致使發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率降低的主要原因。而本發(fā)明的引火噴管使得燃燒室中部和前部形成了一種循環(huán)的氣流，其主要有兩方面的作用:一、燃燒前期，增加了對燃燒室內(nèi)部單向氣流的擾動(dòng)，降低了火花塞附近的氣流速度，提高了點(diǎn)火成功的幾率；二、燃燒中后期，促使前部已燃高溫氣體通過噴管反沖到燃燒室中后部并引燃附近的未燃混合氣，這在很大程度上解決了原來火焰無法逆向向燃燒室后部傳播的問題?？偲饋碚f，引火噴管的發(fā)明可以使得發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火容易并且利于中后部混合氣的燃燒，促進(jìn)和加快了燃燒效率，提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能。具體來說:1、燃燒過程前期，增加了對燃燒室內(nèi)部單向氣流的擾動(dòng)，降低了火花塞附近的氣流速度，減少點(diǎn)火能量的 散失，提高了點(diǎn)火成功的幾率，降低了對點(diǎn)火系統(tǒng)的要求，從而減小了點(diǎn)火系統(tǒng)的成本，并提高了其高效穩(wěn)定工作的可靠性；2、燃燒中后期，促使前部已燃高溫氣體通過噴管反沖到燃燒室的中后部并引燃附近的未燃混合氣，這在很大程度上解決了原來火焰無法逆向向燃燒室后部傳播的問題，整體上提高了燃燒的效率。


圖1、圖2、圖3分別是本發(fā)明轉(zhuǎn)子及引火噴管結(jié)構(gòu)的正視、左視及俯視圖。圖4、圖5分別是減縮段結(jié)構(gòu)的正視圖和俯視圖。圖6 (A) (B)是本發(fā)明的轉(zhuǎn)子及引火噴管在不同燃燒階段的流場效果圖。圖中:1_引火噴管；2-轉(zhuǎn)子；3_位于轉(zhuǎn)子中部和前部的直通道；4-彎道；5-漸縮段；6-漸縮管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)，燃燒初期必須使點(diǎn)火位置處的氣流速度降低，以減少點(diǎn)火能量的散失，提高點(diǎn)火成功率，而燃燒中后期必須使火焰可以向后傳播以增加燃燒速率，提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率，所以引火噴管的形狀的設(shè)計(jì)必須能較好的耦合缸內(nèi)的流場。并且引火噴管的開設(shè)在一定程度上增加了燃燒室的容積，減小了發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，為了減小這種不利的影響，引火噴管的直徑應(yīng)盡量小，但是同時(shí)為了防止在這種狹小的通道內(nèi)火焰?zhèn)鞑サ拇阆ìF(xiàn)象的產(chǎn)生，綜合考慮，整個(gè)引火噴管最小的直徑設(shè)計(jì)為I——2_，最大直徑為4—6mm。具體為:這個(gè)引火噴管由位于轉(zhuǎn)子的中部和前部所開設(shè)兩個(gè)直通道組成，這兩個(gè)通道和轉(zhuǎn)子的表面以一定的角度平滑連接，兩個(gè)直道的交匯處作為引火噴管的彎道。并且中部的直通道設(shè)計(jì)成減縮噴管，通道半徑在彎道處最大并向轉(zhuǎn)子表面不斷減小。而彎道處的直徑(Φυ為整個(gè)引火噴管通道的最大直徑，增加了流通面積以使燃燒室內(nèi)部的高速氣流可以自然的改變流動(dòng)方向。參見圖1-3，為了使氣流可以平順的在燃燒室中部和前部之間流動(dòng)，在轉(zhuǎn)子的中部和前部開設(shè)兩個(gè)直通道。具體設(shè)計(jì)為:前部和中部直通道均為通孔，與轉(zhuǎn)子表面的夾角α的范圍為40°——60°，β的范圍為20°——40°，直徑(Φυ范圍為4——6mm，這兩個(gè)通道用鉆削的工藝的方法，直至兩個(gè)孔交匯為止。同時(shí)為使中部的直通道設(shè)計(jì)為減縮噴管，加工如圖4-5所示的漸縮段，其漸縮管的最小直徑(ΦΑ)也是整個(gè)引火噴管的直徑設(shè)計(jì)為I——2mm，最大直徑(ΦΒ)為2.5——3.5mm，然后把這個(gè)部件通過過盈配合的方式安裝到中部的直通道，這樣形成了引火噴管的減縮段。本發(fā)明之所以能能有上述的技術(shù)效果主要原因是以下二個(gè)方面:1、燃燒初期，由圖6(A)可以看出，由于轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，因而燃燒室后部的氣體被壓縮而造成壓力變大。而由于燃燒室前部的容積不斷變大，其氣體壓力升高速率低于燃燒室中部的氣體，又由于轉(zhuǎn) 子發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中由于轉(zhuǎn)子連續(xù)地單向轉(zhuǎn)動(dòng)，所以其內(nèi)部氣體整體是沿轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方向單向高速流動(dòng)。同時(shí)燃燒室中部和前部區(qū)域之間由于通道非常狹小造成速度劇烈加速而形成了一個(gè)擠流區(qū)，這個(gè)擠流也使得點(diǎn)火位置處的氣流流速加大，點(diǎn)火能量容易散失，造成點(diǎn)火困難。而引火噴管的發(fā)明，會(huì)減小點(diǎn)火位置處的氣流流速，主要因?yàn)閮煞矫娴脑?一、引火噴管的出現(xiàn)，會(huì)起到分流的作用，相當(dāng)于間接的增加擠流區(qū)的流通面積，減弱了擠流的作用，所以點(diǎn)火位置的氣流速度會(huì)有一定的下降；二、進(jìn)入引火噴管的高速氣流通過彎道后，氣流方向被逆轉(zhuǎn)，在燃燒室前部和通過擠流區(qū)的高速氣流碰撞，這也會(huì)在一定程度上減弱擠流區(qū)的擠流作用，減小點(diǎn)火位置處的流速。這有利于點(diǎn)火能量的保持，提高了點(diǎn)火成功率并降低了對點(diǎn)火系統(tǒng)的要求，降低了成本并提高了點(diǎn)火系統(tǒng)高效穩(wěn)定工作的可靠性。2、燃燒過程的中后期，由圖6 (B)可以看出，由于燃燒室內(nèi)部流場整體隨轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)方向向前運(yùn)動(dòng)，所以火焰會(huì)迅速的傳播到燃燒室的前部而無法逆向向后傳播，燃燒室前部由于燃燒比較燃燒完全，溫度升高，造成此時(shí)燃燒室的前部壓力高于燃燒室中后部的壓力，所以前部已燃的高溫燃?xì)鈺?huì)進(jìn)入燃燒噴管并引燃噴管內(nèi)的燃?xì)?，并且火焰?huì)在噴管的漸縮段被加速，即火焰會(huì)反沖到燃燒室的中后部，從而引燃中后部無法及時(shí)燃燒的未燃混合氣。這從根本上解決了流場的結(jié)構(gòu)，在很大程度上解決了原發(fā)動(dòng)機(jī)因燃燒室內(nèi)部的高速單向流造成的火焰無法逆向向后傳播的問題，提高燃燒速率，提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能。本發(fā)明的上述具體實(shí)施方式
只是對本發(fā)明專利技術(shù)方案的舉例說明，而不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。任何依據(jù)本發(fā)明之發(fā)明精神所產(chǎn)生的技術(shù)方案的改進(jìn)、變換、省略、替代等，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于加快轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的引火噴管(1)，其特征在于:所述噴管由開設(shè)在轉(zhuǎn)子(2)中部和前部的兩個(gè)直通道(3)相互交匯組成，交匯處作為引火噴管的彎道(4);所述中部的直通道還包括一減縮段(5)，通道半徑在彎道處最大并向轉(zhuǎn)子表面不斷減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引火噴管，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子中部和前部的兩個(gè)直通道均為通孔，與轉(zhuǎn)子表面的夾角α的范圍為40° — 60°，β的范圍為20° — 40°，直徑范圍為 4—6mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引火噴管，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子中部直通道的減縮段(5)由一漸縮管(6)通過過盈配合的方式安裝到直通道(3)中形成引火噴管的減縮段，所述漸縮管的最小直徑也是整個(gè)引火噴管的直徑設(shè)計(jì)為I一2mm，最大直徑為2.5—3.5mm。
4.一種轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子包括如權(quán)利要求1所述的引火噴管。
5.一種轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子。
全文摘要
本發(fā)明屬于動(dòng)力機(jī)械系統(tǒng)的燃燒技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種在轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上開設(shè)具有特殊形狀的引火噴管以加快轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒，以及具有該設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子及發(fā)動(dòng)機(jī)。一種用于加快轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的引火噴管(1)，其特征在于所述噴管由開設(shè)在轉(zhuǎn)子(2)中部和前部的兩個(gè)直通道(3)相互交匯組成，交匯處作為引火噴管的彎道(4)；所述中部的直通道還包括一減縮段(5)，通道半徑在彎道處最大并向轉(zhuǎn)子表面不斷減小。本發(fā)明總起來說，引火噴管的發(fā)明可以使得發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火容易并且利于中后部混合氣的燃燒，促進(jìn)和加快了燃燒效率，提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能。
文檔編號F02B55/16GK103216319SQ20131011245
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者范寶偉, 潘劍鋒, 鄔迪, 陳瑞 申請人:江蘇大學(xué)