[发明专利]机械充气自增压发动机

说明书

市场上可获得的大部分商用发动机，不管是二冲程，四冲程还是旋转型发动机，所有都具有一个共同的缺点：即，它们不能承受对废气的限制。这是使它们更难使用到一过滤器的原因，因为通常一过滤器越有效，其限制越多。由于难于过滤因此这些发动机处于高污染状态。

如果我们拿二冲程发动机为例(图1)，当旧的气体仍处于气缸100中时，废气物质由发动机9底部来的新鲜气体的压力作用而获得。旧的废气可通过一个位于气缸侧面的开口排出。如果这个开口被堵住，并且燃烧气体的排出受到限制，则新鲜气体将没有足够的力量充入气缸，然后，燃烧过的气体被压缩，而不会排出，其结果是下一个压缩冲程燃烧室中的气体的可燃性和爆发性都是低的，原因是这些气体的大部分是由旧的气体构成的。因此发动机将熄火并停止运转。

如果我们限制燃烧气体从一四冲程或旋转型发动机(图2)中排出，将会产生一种不同但类似的现象。

这种困难来源于这样的事实，即在爆发时，燃烧室10必须保持一定大小，以便获得一优化的爆发气体压力。因此，活塞的行程在排气状态与爆发状态的相同时，气缸具有一确定的尺寸，即使在排气末了(图2)，也是如此。那么在二冲程发动机时，如果我们限制废气的排出，则它们仍具有足够的空间进行压缩，而不会排出，因此仍将留在燃烧室中，并在活塞再一次向下运动时进行再膨胀，结果是新鲜进气也会不足。一个人只要将手放在一汽车的排气管上就可确定该发动机是非常脆弱的，并且容易窒息和熄火。故容易理解：如第一种情况那样，这些发动机不能承受具有有效过滤的限制。

我们认为在具有对一过滤器的限制更加便于接受的废气量的内燃机中，这种缺点完全来源于最初的设计。内燃机是从蒸汽机改进而来的。因为蒸汽没有污染，这就导致内燃机存在一个有关废气的内在缺点。第二个假设也是自发地存在于这些发动机的设计中，即，为了运行，必须对这些发动机进行供给，首先必须将气体引入它们之中。这种理念似乎是不言而喻的。实际上，如果发动机不被供给，则它就不能工作。因此，废气只是进气和这些气体燃烧的产物。将废气认为是一种最终产物的认识方法是认识事实的本源，即这些发动机的废气不但是次要的而且是不够的。因此所有的过滤器或催化剂都必须按这样的方式设计，即不会增加对发动机的废气的排出的限制的方式。按这种认识到的方式进行设计得出的结果是：限制所有过滤器和催化剂的过滤能力，其结果是各种发动机都具有高的污染。

本发明的主要目的是为了证明：一种设计根据气体燃烧是和符逻辑的，而从机械的观点出发，根据流体力学，它没有必要是和符逻辑的。这个技术方案的目的是为了证明：尽管发动机必须被供给这是事实，但这并不意味着这种供给必须是发动机的第一种状态。

这个技术方案首先提出一种气体循环的不同设计，及因此而形成的发动机供给的不同设计。实际上，与传统相反，当发动机工作时，如果废气排出是该发动机的第一冲程，本发明的这种技术方案主要是针对发动机废气排放作出的。由于认为新鲜进气不是废气排放的原因而是结果，因此我们的设计得到更进一步的发展。由于这种技术方案最优先考虑的是完全排气，因此这将对过滤形成高水平的限制，并因此形成高的过滤量。

本发明的一第一实施例利用一个称之为平衡活塞12的固定辅助活塞来实现(图3)。该平衡活塞12处于气缸5中，并由一个称之为平衡活塞衬套13的衬套连接到该气缸的顶部。

一活塞1内部是圆柱形的空心，这就是我们称之为圆柱形活塞11的原因。该活塞1按这样的方式插装在发动机17的主活塞中，以致于该平衡活塞12处于它的内部。自然，该组件必须构成一个活塞，该活塞包括在插入该平衡活塞后按固定方式相互连接的两个部分。该圆柱形活塞的下部分由一连杆2连接，该连杆2又连接到曲轴3的曲柄销上。

各部件的这个组件将使我们可区分三个类型的腔室。第一个是处于圆柱形活塞的头部和我们称之为主气缸19并与该活塞的气缸相对的气缸的头部之间的腔室。第二个腔室处于该平衡活塞的下部分和该圆柱形活塞的下部分之间，称之为废气前室或废气进气室18。最后，一第三腔室位于该平衡活塞上部分和该圆柱形活塞的上部分之间，称之为新鲜物质进入前室22。

现在我们来讨论本发明的具体功能。将该发动机的第一冲程认为是排气冲程是合适的。废气如我们看到的那样是全部的，并可因此获得最大的限制，从而进行过滤(图3)。实际上，当圆柱形活塞11在主气缸17中再上升时，我们注意到废气前室18已经减少到0，这迫使全部的废气被排出。这种全部排空如一个泵那样可很好地承受因废气过滤而引起的发动机限制。