[其他]定容燃烧活塞发动机

说明书

一种按照理想燃烧过程（定容燃烧）工作的活塞发动机。现有任何一种内燃机结构原理方案，不管采用何种燃料，都不可能实现真正的定容燃烧。本发明由燃烧气缸和回热汽缸两部分组成，当曲轴等速旋转时，燃烧活塞于上止点位置，较长时间地处于静止状态，以保证燃料（柴油、汽油、煤气等）定容燃烧过程的进行；回热活塞进一步吸收废气余热做功，故热效率高，比功率大。用途同普通内燃机。

本发明是一种完全按照理想燃烧过程-燃料在容积不变的情况下实现“定容燃烧”的活塞发动机。

在现有各种内燃机理想循环中，压缩比相等时，以定容加热循环的理论热效率为最高。但是，所有各种内燃机结构原理方案，不管往复式、旋转式、摆动式，也不管它们采用何种燃料，均不能进行真正地定容燃烧，这降低了膨胀行程有效功收益;为了能使燃料尽量在上止点附近燃烧完。不得不提前点火或喷油，这又增加了压缩行程的功率消耗，故现有内燃机结构原理，使功率和热效率的提高受到很大影响。

本发明的任务是制造一种能够克服上述缺点，按照理想状态进行定容燃烧加热的高效内燃机。

上述任务是通过如下技术方案实现的（参见图1及其说明）：将传统往复式内燃机的连杆5从大头端延长并开孔，然后连接一小连杆4，曲轴旋转时小连杆即可带动导向杆3往复运动，导向杆再联接两只带柄活塞2，该活塞便在各自的气缸1中实现“定容燃烧”，从而拉动曲轴9旋转做功;原传统气缸7活塞6用作余热回收。该回热汽缸的工质是以燃烧气缸1的排气为热源的水蒸汽，若为汽油机，可引少量过热水蒸汽到燃烧室，以提高压缩比和热效率，并减少排污。还可用直接将燃烧废气引入回热汽缸的办法来回收排气能量。

本发明主要由下列基本零部件组成（参见图2）：燃烧气缸1，回热汽缸7，燃烧（带柄）活塞2，回热活塞6，燃烧气缸盖14，回热汽缸盖15，大连杆5，小连杆4，导向杆3，曲轴9，机身8，换热器（锅炉）10，储汽箱11，冷凝器12、16、17、18为联接销。燃烧气缸的配气机构与普通四冲程或二冲程发动机相似;回热汽缸的配气机构大致与一般蒸汽机相同;各系统的结构原理也基本与一般内燃机一样。

本发明的基本工作原理如下（参见图4）：当回热活塞6的大连杆5与曲轴9一起运转时，连结小连杆4的大连杆孔中心G的运动规迹的一部分G₁G₂为一园弧，小连杆长度恰为该园弧半径。因而，传动带柄活塞2的小连杆的一端，在沿G₁G₂弧运动时，带柄活塞与缸盖的相对位置（燃烧室容积）保持不变，该活塞静止时间可达80°-90°CA（曲轴转角），而传统往复内燃机燃料持续燃烧时间，不计着火落后（延迟）期，从急燃期开始，到后燃期结束，汽油机约为40°-45°CA，柴油机约为45°-50°CA，所以本发明不管是以汽油还是以柴油为燃料均可完全实现“定容燃烧”，而且还可以使点火（或喷油）提前角大大缩小，以减少压缩行程的压缩功消耗，回热汽缸则可通过回收排气热量进一步提高发动机热效率，实际上它是一种以排气为热源的蒸汽机。

本发明基于同一构思可有不同方案，其特征和定义如下：

定容（等容）燃烧活塞发动机，亦可称准理想发动机，它是一种以燃烧气缸进行定容燃烧，回热汽缸用燃烧废气为热源用蒸汽当工质为特征的发动机。

当燃烧室和活塞等高温部件利用绝热材料制造时称为定容燃烧绝热发动机。

当在排气系统中增设涡轮增压器时称为定容燃烧增压发动机。

当回热汽缸兼作增压气缸时称为定容燃烧兼增压发动机（例如图6）。

当回热汽缸只用作燃烧气缸的空气增压时称定容燃烧纯增压发动机（例如图7）。

当回热汽缸以燃烧废气为工质时称为 定容燃烧直接回热发动机。

当回热汽缸简化为导向机构时称 定容燃烧非回热发动机（例如图3）。

本发明的主要特点是热效率高，比功率大，因为：

①从对内燃机理想循环的分析可知，在压缩比相同时，以定容回热循环热效率为最高。本发明的结构原理保证了燃料 定容燃烧过程的进行。