[发明专利]界面压缩发动机

说明书

技术领域

本发明涉及发动机领域，尤其涉及一种界面压缩发动机。

背景技术

现有内燃机无论是活塞式内燃机还是涡轮式内燃机，都必须通过机械式压气部件对充入的新鲜充气进行压缩，以使已经充入的新鲜充气的压强和温度达到随后的爆炸燃烧所需的条件。但是，这一过程会消耗大量的机械功，使得从燃气热能中好不容易获得的宝贵的机械功，其很大的一部分在压缩冲程中又转化为了低品质的压缩充气热能，这是一种巨大的浪费。并且由于机械式压气部件的存在，使得发动机结构复杂。如果能找到一种方法，可以在不利用机械式压气部件、不消耗机械功的前提下，对充入气缸内的新鲜充气进行压缩，以使其同样能够达到随后的爆炸燃烧所需的压强和温度条件，将巨大的提高现有内燃机的热功转化效率，并且使得现有发动机的结构大大简化。

另外，本人向中国国家知识产权局递交的申请号为CN200910136747.9的中国发明专利公开了一种同缸内外燃发动机，该发明在对发动机冷却系统和排气系统的余热进行回收利用的过程中产生了大量的高温高压蒸汽。如果能找到一种方法，利用该高温高压蒸汽来压缩已经充入气缸内的新鲜充气，以使其达到随后的爆炸燃烧所需的压强和温度条件，将解决上述提到的现有内燃机压缩冲程中大量消耗机械功的问题。

如果在发动机中另外增加一个气动马达，利用上述高压高温蒸汽推动气动马达预先对新鲜充气进行压缩，使之达到在气缸中开始爆炸燃烧所需的压力后，再通过正时机构将该高压新鲜充气通入气缸以备爆炸燃烧，虽然解决了压气冲程中消耗大量机械功的问题，但是在现有技术条件下，蒸汽马达必须做的很大，这不仅提高了发动机的制造成本，而且使得发动机结构复杂，体积庞大，笨重，大大限制了发动机的实际应用价值。

如何能找到一种不另外增加气动马达，利用上述高压蒸汽来压缩已经充入气缸内的新鲜充气，以使其达到随后的爆炸燃烧所需的压强和温度条件，从而解决现有内燃机的压缩冲程中大量消耗机械功的问题是现有发动机技术领域中亟待解决的问题。

气体界面压气现象是自然界和工程技术中大量存在的一种现象，其原理在于：在一个充满低压气体A的空间内，通入高压气体B，如果A、B气体混合，则无论B气体压力多高，A气体实际上都不会被压缩，因为虽然混合后的A、B混合气的总压力已经大于A气体原来的压力，但A气体的分压并没有改变。但如果能够使得A、B气体不混合或者不完全混合，即当B气体充入时，在A、B气体之间形成一个界面，则无论该界面多厚，在该界面之外的A气体则必然没有跟B气体混合，则随着B气体的不断充入，该没有混合的A气体的压力会不断的升高，直至最后接近甚至等于B气体的压力，即A气体被B气体压缩了，这就是气体界面压气现象。

气体喉管扩张作用，是指气体的速度在经过喉管后其扩张会变得更加均匀平稳的现象。如果气体B通过喉管充入一个充满气体A的容器，由于气体喉管扩张作用的存在，气体B会在容器中更加均匀平稳的推进，从而在气体A、B之间形成一个更加稳定的界面，可以更加有效的防止气体A、B之间的混合。

发明内容

本发明利用气体界面压气现象解决了上述现有发动机中存在的问题，为此本发明公开了一种界面压缩发动机。其技术方案如下：

一种界面压缩发动机，包括工质包络空间、活塞、进气门和排气门，所述工质包络空间至少包括活塞缸套配合区、燃烧区和高压气体压气区三个区域，在所述高压气体压气区的外壁上设有高压气体进口，所述高压气体进口经压气控制阀与高压气体源相连通，所述高压气体源中高压气体的压力大于发动机充气完了时所述工质包络空间内的新鲜充气的压力。

所述高压气体源中高压气体的压力大于将所述工质包络空间内的新鲜充气压缩到发动机设定的压缩比所需的压力。

所述高压气体源中高压气体的压力大于发动机爆炸冲程中的爆炸压力。