專(zhuān)利名稱(chēng)：界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)無(wú)論是活塞式內(nèi)燃機(jī)還是渦輪式內(nèi)燃機(jī)，都必須通過(guò)機(jī)械式壓氣部件 對(duì)充入的新鮮充氣進(jìn)行壓縮，以使已經(jīng)充入的新鮮充氣的壓強(qiáng)和溫度達(dá)到隨后的爆炸燃燒 所需的條件。但是，這一過(guò)程會(huì)消耗大量的機(jī)械功，使得從燃?xì)鉄崮苤泻貌蝗菀撰@得的寶貴 的機(jī)械功，其很大的一部分在壓縮沖程中又轉(zhuǎn)化為了低品質(zhì)的壓縮充氣熱能，這是一種巨 大的浪費(fèi)。并且由于機(jī)械式壓氣部件的存在，使得發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。如果能找到一種方法， 可以在不利用機(jī)械式壓氣部件、不消耗機(jī)械功的前提下，對(duì)充入氣缸內(nèi)的新鮮充氣進(jìn)行壓 縮，以使其同樣能夠達(dá)到隨后的爆炸燃燒所需的壓強(qiáng)和溫度條件，將巨大的提高現(xiàn)有內(nèi)燃 機(jī)的熱功轉(zhuǎn)化效率，并且使得現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化。 另外，本人向中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局遞交的申請(qǐng)?zhí)枮镃N200910136747.9的中國(guó)發(fā) 明專(zhuān)利公開(kāi)了一種同缸內(nèi)外燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)明在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的余熱進(jìn)行 回收利用的過(guò)程中產(chǎn)生了大量的高溫高壓蒸汽。如果能找到一種方法，利用該高溫高壓蒸 汽來(lái)壓縮已經(jīng)充入氣缸內(nèi)的新鮮充氣，以使其達(dá)到隨后的爆炸燃燒所需的壓強(qiáng)和溫度條 件，將解決上述提到的現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)壓縮沖程中大量消耗機(jī)械功的問(wèn)題。 如果在發(fā)動(dòng)機(jī)中另外增加一個(gè)氣動(dòng)馬達(dá)，利用上述高壓高溫蒸汽推動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)
預(yù)先對(duì)新鮮充氣進(jìn)行壓縮，使之達(dá)到在氣缸中開(kāi)始爆炸燃燒所需的壓力后，再通過(guò)正時(shí)機(jī)
構(gòu)將該高壓新鮮充氣通入氣缸以備爆炸燃燒，雖然解決了壓氣沖程中消耗大量機(jī)械功的問(wèn)
題，但是在現(xiàn)有技術(shù)條件下，蒸汽馬達(dá)必須做的很大，這不僅提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本，而
且使得發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，笨重，大大限制了發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 如何能找到一種不另外增加氣動(dòng)馬達(dá)，利用上述高壓蒸汽來(lái)壓縮已經(jīng)充入氣缸內(nèi)
的新鮮充氣，以使其達(dá)到隨后的爆炸燃燒所需的壓強(qiáng)和溫度條件，從而解決現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)的
壓縮沖程中大量消耗機(jī)械功的問(wèn)題是現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域中亟待解決的問(wèn)題。 氣體界面壓氣現(xiàn)象是自然界和工程技術(shù)中大量存在的一種現(xiàn)象，其原理在于在
一個(gè)充滿低壓氣體A的空間內(nèi)，通入高壓氣體B，如果A、 B氣體混合，則無(wú)論B氣體壓力多
高，A氣體實(shí)際上都不會(huì)被壓縮，因?yàn)殡m然混合后的A、B混合氣的總壓力已經(jīng)大于A氣體原
來(lái)的壓力，但A氣體的分壓并沒(méi)有改變。但如果能夠使得A、B氣體不混合或者不完全混合，
即當(dāng)B氣體充入時(shí)，在A、B氣體之間形成一個(gè)界面，則無(wú)論該界面多厚，在該界面之外的A
氣體則必然沒(méi)有跟B氣體混合，則隨著B(niǎo)氣體的不斷充入，該沒(méi)有混合的A氣體的壓力會(huì)不
斷的升高，直至最后接近甚至等于B氣體的壓力，即A氣體被B氣體壓縮了，這就是氣體界
面壓氣現(xiàn)象。 氣體喉管擴(kuò)張作用，是指氣體在經(jīng)過(guò)喉管后其擴(kuò)張會(huì)變得更加均勻平穩(wěn)的現(xiàn)象。 如果氣體B通過(guò)喉管充入一個(gè)充滿氣體A的容器，由于氣體喉管擴(kuò)張作用的存在，氣體B會(huì) 在容器中更加均勻平穩(wěn)的推進(jìn)，從而在氣體A、 B之間形成一個(gè)更加穩(wěn)定的界面，可以更加有效的防止氣體A、 B之間的混合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明利用氣體界面壓氣現(xiàn)象解決了上述現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)中存在的問(wèn)題，為此本發(fā)明 公開(kāi)了一種界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)。其技術(shù)方案如下 —種界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，包括工質(zhì)包絡(luò)空間、活塞、進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)，所述工質(zhì)包絡(luò) 空間至少包括活塞缸套配合區(qū)、燃燒區(qū)和高壓氣體壓氣區(qū)三個(gè)區(qū)域，在所述高壓氣體壓氣 區(qū)上設(shè)有高壓氣體進(jìn)口 ，所述高壓氣體進(jìn)口通過(guò)正時(shí)氣體壓氣控制閥與高壓氣體源相連 通，所述高壓氣體源中高壓氣體的壓力大于發(fā)動(dòng)機(jī)充氣完了時(shí)所述工質(zhì)包絡(luò)空間內(nèi)的新鮮 充氣的壓力。 所述高壓氣體源中高壓氣體的壓力大于將所述工質(zhì)包絡(luò)空間內(nèi)的新鮮充氣壓縮 到發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)定的壓縮比所需的壓力。 所述高壓氣體源中高壓氣體的壓力大于發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸沖程中的爆炸壓力。
所述高壓氣體源中的高壓氣體為高壓蒸汽。 所述高壓蒸汽產(chǎn)生于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)或/和排氣中余熱的回收。
所述高壓氣體源中的高壓氣體為發(fā)動(dòng)機(jī)做功工質(zhì)或/和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣。
所述進(jìn)氣門(mén)通過(guò)正時(shí)充氣控制閥與有壓新鮮充氣源相連通。
所述高壓蒸汽產(chǎn)生于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)或/和排氣中余熱的回收。
所述燃燒區(qū)上設(shè)有燃料噴嘴。 所述燃燒區(qū)遠(yuǎn)離活塞，所述高壓氣體壓氣區(qū)位于所述燃燒區(qū)和所述活塞缸套配合 區(qū)之間；或者所述燃燒區(qū)靠近活塞，所述燃燒區(qū)位于所述氣體壓氣區(qū)和所述活塞缸套配合 區(qū)之間。 所述高壓氣體進(jìn)口為喉管狀或/和所述高壓氣體進(jìn)口附近設(shè)有喉管狀通道，或/ 和所述高壓氣體進(jìn)口的附近設(shè)有多孔隔板，或/和所述氣體壓氣區(qū)為多孔管式氣體壓氣 區(qū)。 本發(fā)明中所謂的工質(zhì)包絡(luò)空間，是指由活塞、氣缸套、氣缸蓋等所包絡(luò)成的、做功 沖程中的做功工質(zhì)所能夠充滿的空間。 本發(fā)明中所謂的活塞缸套配合區(qū)，是指工質(zhì)包絡(luò)空間中與活塞相配合的部分，即 活塞上止點(diǎn)與活塞下至點(diǎn)之間的氣缸段。本發(fā)明中所謂的燃燒區(qū)，是指工質(zhì)包絡(luò)空間中用 于可燃混合氣爆炸燃燒的部分，即可燃混合氣即將開(kāi)始爆炸燃燒時(shí)，新鮮充氣和高壓氣體 之間的界面的一側(cè)，新鮮充氣所在的工質(zhì)包絡(luò)空間部分。本發(fā)明中所謂的高壓氣體壓氣區(qū)， 是指工質(zhì)包絡(luò)空間中用于高壓氣體壓縮新鮮充氣的部分，即可燃混合氣即將開(kāi)始爆炸燃燒 時(shí)，新鮮充氣和高壓氣體界面一側(cè)，高壓氣體所在的工質(zhì)包絡(luò)空間部分。 本發(fā)明中所謂的新鮮充氣，是指發(fā)動(dòng)機(jī)在吸氣過(guò)程中充入的新鮮空氣或新鮮空燃 混合氣等。 本發(fā)明中所謂的有壓新鮮充氣源，是指經(jīng)過(guò)排氣渦輪增壓或其它增壓系統(tǒng)增壓后 的新鮮充氣源。 本發(fā)明中所謂的發(fā)動(dòng)機(jī)做功工質(zhì)，是指發(fā)動(dòng)機(jī)工質(zhì)包絡(luò)空間內(nèi)的可燃混合氣爆炸 燃燒后形成的高溫高壓燃?xì)狻?br> 本發(fā)明中所謂的壓力，是指壓強(qiáng)，因?yàn)橛脡毫?lái)指代壓強(qiáng)幾乎已經(jīng)成為了發(fā)動(dòng)機(jī) 領(lǐng)域一種不成文的慣例，因此本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中沿用了該慣例。 本發(fā)明中高壓氣體源中的高壓蒸汽可以產(chǎn)生于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)或/和排氣中 余熱的回收，也可以產(chǎn)生于發(fā)動(dòng)機(jī)外帶的獨(dú)立的鍋爐。 本發(fā)明中的所述活塞可以是普通活塞，也可以為懸浮式活塞或者準(zhǔn)懸浮式活塞。 懸浮式活塞，是指活塞的結(jié)構(gòu)使得氣缸與活塞之間既不發(fā)生接觸又維持相當(dāng)小的間隙，從 而實(shí)現(xiàn)既密封又不磨損的目的。所謂準(zhǔn)懸浮活塞，是指活塞的結(jié)構(gòu)使得活塞和氣缸之間 處于接觸與非接觸的臨界狀態(tài)，這樣就可以進(jìn)一步提高密封性，又可避免磨損。有關(guān)懸浮 式活塞和準(zhǔn)懸浮式活塞的詳細(xì)介紹請(qǐng)參見(jiàn)本人向中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?CN200910176960. 2的發(fā)明專(zhuān)利。 本發(fā)明中，高溫高壓氣體受正時(shí)控制機(jī)構(gòu)控制充入氣缸后，其與已經(jīng)充入氣缸內(nèi)
的新鮮充氣之間形成界面，利用該高溫高壓氣體來(lái)壓縮界面另一端的新鮮充氣，以使其達(dá)
到隨后的爆炸燃燒所需的壓強(qiáng)和溫度條件，從而減少或避免了壓氣沖程中消耗大量的機(jī)械
功的問(wèn)題，并且使得發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低。 本發(fā)明的有益效果如下 1 、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕，成本低廉。 2、本發(fā)明解決了現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)壓縮充氣過(guò)程中大量消耗機(jī)械功的問(wèn)題，大大提高了 發(fā)動(dòng)機(jī)的熱功轉(zhuǎn)化效率。 3、本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)在爆炸做功沖程中，當(dāng)活塞越過(guò)上止點(diǎn)一定角度時(shí)，活塞內(nèi)的 壓力達(dá)到最大，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)活塞位于上止點(diǎn)時(shí)缸內(nèi)壓力達(dá)到最大，而此時(shí)活 塞連桿機(jī)構(gòu)的力矩為零的矛盾。 4、由于可以通過(guò)電磁閥實(shí)時(shí)調(diào)整通入氣缸內(nèi)的高壓氣體，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸內(nèi) 新鮮充氣壓縮比的及時(shí)、連續(xù)調(diào)節(jié)，相比于現(xiàn)有技術(shù)中利用機(jī)械機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)氣缸內(nèi)新鮮充氣 壓縮比，能夠巨大的改善發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷響應(yīng)特性。


圖1所示的是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2所示的是本發(fā)明實(shí)施例2和實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3所示的是本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4所示的是本發(fā)明實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5所示的是本發(fā)明實(shí)施例5中多孔隔板的A-A向剖視圖； 圖6所示的是本發(fā)明實(shí)施例5中多孔管狀的氣體壓氣區(qū)的B-B向剖視圖。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 如圖l所示的界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，包括工質(zhì)包絡(luò)空間1、活塞2、進(jìn)氣門(mén)3和排氣門(mén)4， 工質(zhì)包絡(luò)空間1至少包括活塞缸套配合區(qū)5、燃燒區(qū)6和高壓氣體壓氣區(qū)7三個(gè)區(qū)域，在高 壓氣體壓氣區(qū)7上設(shè)有高壓氣體進(jìn)口 8，高壓氣體進(jìn)口 8通過(guò)正時(shí)氣體壓氣控制閥9與高壓 氣體源IO相連通，高壓氣體源10中高壓氣體的壓力大于發(fā)動(dòng)機(jī)充氣完了時(shí)工質(zhì)包絡(luò)空間1內(nèi)的新鮮充氣的壓力。 本實(shí)施例中在吸氣沖程中吸入的新鮮充氣為可燃混合氣，由于燃燒區(qū)6和高壓氣 體壓氣區(qū)7的容積之和相對(duì)于活塞缸套配合區(qū)5的比值設(shè)置的較大，如果在壓縮沖程中僅 靠活塞2的壓縮，即使當(dāng)活塞2位于上止點(diǎn)時(shí)，被壓縮的可燃混合氣也無(wú)法達(dá)到隨后的爆炸 燃燒所需的壓力。為解決這一問(wèn)題，可以在吸氣沖程完了后的壓縮沖程中，在工質(zhì)包絡(luò)空 間1內(nèi)的氣體壓力小于高壓氣體壓力的某一時(shí)刻正時(shí)氣體壓氣控制閥9打開(kāi)，高壓氣體經(jīng) 由高壓氣體進(jìn)口 8進(jìn)入工質(zhì)包絡(luò)空間l，該高壓氣體與已經(jīng)充入氣缸內(nèi)的可燃混合氣之間 形成界面，同時(shí)活塞2上行與高溫高壓的高壓氣體共同來(lái)壓縮可燃混合氣，當(dāng)工質(zhì)包絡(luò)空 間1的氣體總壓力接近高壓氣體壓力時(shí)正時(shí)氣體壓氣控制閥9關(guān)閉，活塞2繼續(xù)上行壓縮 可燃混合氣，以使可燃混合氣達(dá)到隨后的爆炸燃燒所需的壓強(qiáng)和溫度條件。其后，新鮮充氣 爆炸燃燒，爆炸燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)夂鸵呀?jīng)通入氣缸內(nèi)的高壓氣體共同推動(dòng)活塞2做 功。本實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)燃機(jī)僅靠活塞壓縮新鮮充氣以使其達(dá)到隨后的爆炸燃燒所需 的壓強(qiáng)和溫度條件相比，減少了壓氣沖程中消耗的機(jī)械功。
實(shí)施例2 如圖2所示的界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于，高壓氣體源10中的高 壓氣體為發(fā)動(dòng)機(jī)排氣。燃燒區(qū)6上設(shè)有燃料噴嘴13。燃燒區(qū)6遠(yuǎn)離活塞2，高壓氣體壓氣 區(qū)7位于燃燒區(qū)6和活塞缸套配合區(qū)5之間 本實(shí)施例中在吸氣沖程中吸入的新鮮充氣為新鮮空氣。同樣，由于燃燒區(qū)6和高 壓氣體壓氣區(qū)7的容積之和相對(duì)于活塞缸套配合區(qū)5的比值設(shè)置的較大，如果在壓縮沖程 中僅靠活塞2的壓縮，即使當(dāng)活塞2位于上止點(diǎn)時(shí)，被壓縮的新鮮空氣也無(wú)法達(dá)到隨后的 可燃混合氣開(kāi)始爆炸燃燒所需的壓力。為解決這一問(wèn)題，可以在吸氣沖程完了后的壓縮沖 程中，在工質(zhì)包絡(luò)空間1內(nèi)的氣體壓力小于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣壓力的某一時(shí)刻正時(shí)氣體壓氣控制 閥9打開(kāi)，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣經(jīng)由高壓氣體進(jìn)口 8進(jìn)入工質(zhì)包絡(luò)空間l，該發(fā)動(dòng)機(jī)排氣與已經(jīng)充 入氣缸內(nèi)的新鮮空氣之間形成界面，同時(shí)活塞2上行與高溫高壓發(fā)動(dòng)機(jī)排氣共同來(lái)壓縮新 鮮空氣，當(dāng)工質(zhì)包絡(luò)空間1的氣體總壓力接近發(fā)動(dòng)機(jī)排氣壓力時(shí)正時(shí)氣體壓氣控制閥9關(guān) 閉，活塞2繼續(xù)上行壓縮新鮮空氣，以使新鮮空氣達(dá)到隨后的爆炸燃燒所需的壓強(qiáng)和溫度 條件。其后，燃料噴嘴13打開(kāi)向被壓縮的新鮮空氣中噴入燃料形成可燃混合氣，可燃混合 氣爆炸燃燒，爆炸燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)夂鸵呀?jīng)通入氣缸內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣共同推動(dòng)活塞 2做功。本實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)燃機(jī)僅靠活塞壓縮新鮮空氣以使其達(dá)到隨后的爆炸燃燒 所需的壓強(qiáng)和溫度條件相比，同樣減少了壓氣沖程中消耗的機(jī)械功。
實(shí)施例3 如圖3所示的界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例2的區(qū)別為，高壓氣體源10中高壓氣 體的壓力大于將工質(zhì)包絡(luò)空間1內(nèi)的新鮮充氣壓縮到發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)定的壓縮比所需的壓力。高 壓氣體源10中的高壓氣體為發(fā)動(dòng)機(jī)做功工質(zhì)。進(jìn)氣門(mén)3通過(guò)正時(shí)充氣控制閥11與有壓新 鮮充氣源12相連通。燃燒區(qū)6靠近活塞2，燃燒區(qū)6位于氣體壓氣區(qū)7和活塞缸套配合區(qū) 5之間。 由于進(jìn)氣門(mén)3通過(guò)正時(shí)充氣控制閥11與新鮮充氣源12相連通，可以省略掉吸氣 和壓縮沖程，在排氣沖程的末期進(jìn)氣門(mén)3和正時(shí)充氣控制閥11打開(kāi)，新鮮充氣源12中的新 鮮空氣通過(guò)進(jìn)氣門(mén)3進(jìn)入工質(zhì)包絡(luò)空間1進(jìn)行掃氣，掃氣完成時(shí)排氣門(mén)4關(guān)閉，新鮮空氣繼續(xù)進(jìn)入工質(zhì)包絡(luò)空間1進(jìn)行充氣，充氣完成時(shí)進(jìn)氣門(mén)3和正時(shí)充氣控制閥11關(guān)閉，此時(shí)正 時(shí)氣體壓氣控制閥9打開(kāi)，高壓的發(fā)動(dòng)機(jī)做功工質(zhì)經(jīng)由高壓氣體進(jìn)口 8進(jìn)入工質(zhì)包絡(luò)空間 l，該高壓的發(fā)動(dòng)機(jī)做功工質(zhì)與已經(jīng)充入的新鮮空氣之間形成界面，利用該高溫高壓發(fā)動(dòng)機(jī) 做功工質(zhì)來(lái)壓縮界面另一端的新鮮空氣，以使其達(dá)到隨后的爆炸燃燒所需的壓強(qiáng)和溫度條 件。其后，燃料噴嘴13打開(kāi)向被壓縮的新鮮空氣中噴入燃料形成可燃混合氣，可燃混合氣 爆炸燃燒，爆炸燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)夂鸵呀?jīng)通入氣缸內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)做功工質(zhì)共同推動(dòng)活 塞2做功。本實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)燃機(jī)依靠活塞壓縮新鮮充氣以使其達(dá)到隨后的爆炸燃 燒所需的壓強(qiáng)和溫度條件相比，避免了壓氣沖程中消耗的機(jī)械功。本實(shí)施例與實(shí)施例1和 實(shí)施例2相比，由于取消了吸氣和壓縮沖程，避免了此過(guò)程中機(jī)械功的消耗，因此更徹底的 解決了現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)壓縮沖程中要消耗大量寶貴的機(jī)械功的問(wèn)題，進(jìn)一步提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱 功轉(zhuǎn)化效率。
實(shí)施例4 如圖3所示的界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例3的區(qū)別是，高壓氣體源10中高壓氣 體的壓力大于發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸沖程中的爆炸壓力。高壓氣體源10中的高壓氣體為高壓蒸汽。高 壓蒸汽產(chǎn)生于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)或/和排氣中余熱的回收。 與實(shí)施例3相比，本實(shí)施例中由于高壓氣體源10中高壓蒸汽的壓力大于發(fā)動(dòng)機(jī)的 爆炸壓力，可燃混合氣爆炸燃燒后，正時(shí)氣體壓氣控制閥9能夠繼續(xù)保持打開(kāi)狀態(tài)，高壓蒸 汽繼續(xù)持續(xù)不斷的充入工質(zhì)包絡(luò)空間1。這樣爆炸燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)夂屠^續(xù)通入工 質(zhì)包絡(luò)空間1內(nèi)的高壓蒸汽共同推動(dòng)活塞2做功，當(dāng)做功沖程結(jié)束時(shí)，正時(shí)氣體壓氣控制閥 9關(guān)閉，排氣門(mén)4打開(kāi)，開(kāi)始排氣。因此本實(shí)施例與實(shí)施例3相比，高壓蒸汽在整個(gè)做功沖程 中可以持續(xù)不斷的充入工質(zhì)包絡(luò)空間1以推動(dòng)活塞2做功，從而提高了高壓蒸汽參與做功 的比例。 實(shí)施例5 如圖4所示的界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例4的區(qū)別在于，高壓氣體進(jìn)口 8附近設(shè) 有喉管狀通道14。高壓氣體進(jìn)口 8附近設(shè)有的喉管狀通道14可以使得高壓蒸汽經(jīng)由高壓 氣體進(jìn)口 8進(jìn)入工質(zhì)包絡(luò)空間1時(shí)以均勻的方式擴(kuò)散，利于該高壓蒸汽與已經(jīng)充入氣缸內(nèi) 的新鮮之間形成界面，減少其相互之間的混合，利于界面壓氣效果的實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施例6 如圖5所示的界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例4的區(qū)別在于，高壓氣體進(jìn)口 8的附近 設(shè)有多孔隔板15。高壓氣體進(jìn)口 8的附近設(shè)有多孔隔板15，可以使得經(jīng)過(guò)該多孔隔板15 后的高壓蒸汽更加均勻的擴(kuò)散，進(jìn)一步利于該高壓蒸汽與已經(jīng)充入氣缸內(nèi)的新鮮空氣之間 形成界面，減少其相互之間的混合，以利于界面壓氣效果的實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施例7 如圖6所示的界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例4的區(qū)別在于，氣體壓氣區(qū)7設(shè)為為多 孔管狀氣體壓氣區(qū)16。這樣，高壓蒸汽與新鮮空氣在孔管狀氣體壓氣區(qū)16的一個(gè)個(gè)孔管內(nèi) 形成界面，由于每個(gè)管孔的直徑相對(duì)于氣體壓氣區(qū)7的直徑大大降低，更加有利于高壓蒸 汽與已經(jīng)充入氣缸內(nèi)的新鮮空氣之間形成界面，減少其相互之間的混合，以利于界面壓氣 效果的實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
一種界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，包括工質(zhì)包絡(luò)空間(1)、活塞(2)、進(jìn)氣門(mén)(3)和排氣門(mén)(4)，其特征在于所述工質(zhì)包絡(luò)空間(1)至少包括活塞缸套配合區(qū)(5)、燃燒區(qū)(6)和高壓氣體壓氣區(qū)(7)三個(gè)區(qū)域，在所述高壓氣體壓氣區(qū)(7)上設(shè)有高壓氣體進(jìn)口(8)，所述高壓氣體進(jìn)口(8)通過(guò)正時(shí)氣體壓氣控制閥(9)與高壓氣體源(10)相連通，所述高壓氣體源(10)中高壓氣體的壓力大于發(fā)動(dòng)機(jī)充氣完了時(shí)所述工質(zhì)包絡(luò)空間(1)內(nèi)的新鮮充氣的壓力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述高壓氣體源(10)中高壓 氣體的壓力大于將所述工質(zhì)包絡(luò)空間(1)內(nèi)的新鮮充氣壓縮到發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)定的壓縮比所需 的壓力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述高壓氣體源(10)中高壓 氣體的壓力大于發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸沖程中的爆炸壓力。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述高壓氣體源(10)中的高 壓氣體為高壓蒸汽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述高壓蒸汽產(chǎn)生于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)或/和排氣中余熱的回收。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述高壓氣體源(10)中的高壓氣體為發(fā)動(dòng)機(jī)做功工質(zhì)或/和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述進(jìn)氣門(mén)(3)通過(guò)正時(shí)充氣控制閥(11)與有壓新鮮充氣源(12)相連通。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述燃燒區(qū)(6)上設(shè)有燃料噴嘴(13)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述燃燒區(qū)(6)遠(yuǎn)離活塞(2)，所述高壓氣體壓氣區(qū)(7)位于所述燃燒區(qū)(6)和所述活塞缸套配合區(qū)(5)之間；或者 所述燃燒區(qū)(6)靠近活塞(2)，所述燃燒區(qū)(6)位于所述氣體壓氣區(qū)(7)和所述活塞缸套配 合區(qū)(5)之間。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9任意之一所述的界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述高壓氣體進(jìn)口 (8)為喉管狀或/和所述高壓氣體進(jìn)口 (8)附近設(shè)有喉管狀通道(14)，或/和所述高 壓氣體進(jìn)口 (8)的附近設(shè)有多孔隔板(15)，或/和所述氣體壓氣區(qū)(7)為多孔管式氣體壓 氣區(qū)(16)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種界面壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)，包括工質(zhì)包絡(luò)空間(1)、活塞(2)、進(jìn)氣門(mén)(3)和排氣門(mén)(4)，所述工質(zhì)包絡(luò)空間(1)至少包括活塞缸套配合區(qū)(5)、燃燒區(qū)(6)和高壓氣體壓氣區(qū)(7)三個(gè)區(qū)域，在所述高壓氣體壓氣區(qū)(7)上設(shè)有高壓氣體進(jìn)口(8)，所述高壓氣體進(jìn)口(8)通過(guò)正時(shí)氣體壓氣控制閥(9)與高壓氣體源(10)相連通，所述高壓氣體源中高壓氣體的壓力大于發(fā)動(dòng)機(jī)充氣完了時(shí)所述工質(zhì)包絡(luò)空間(1)內(nèi)的新鮮充氣的壓力。本發(fā)明解決了現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)壓縮沖程中大量消耗機(jī)械功的問(wèn)題，大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱功轉(zhuǎn)化效率，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕，成本低廉。
文檔編號(hào)F02B17/00GK101709665SQ20091021587
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者靳北彪 申請(qǐng)人:靳北彪