[发明专利]蒸汽增强的双活塞循环发动机

说明书

相关申请

本申请涉及2006年3月9日提交题目为“DOUBLE PISTON CYCLE ENGINE (DPCE)”的共有美国专利申请第11/371,827的部分后继申请，其全部内容以参见 的方式纳入本文，且它涉及2005年3月11日提交的题目为“DOUBLE PISTON CYCLE ENGINE(DPCE)”的临时专利申请第60/661,195，其全部内容以参见的方 式纳入本文。本申请还涉及2005年4月18日提交的题目为″STEAM ENHANCED DOUBLE PISTON CYCLE ENGINE(SE-DPCE)″的美国临时申请第60/672,421，其 全部内容以参见的方式纳入本文。

发明背景

技术领域

本发明一般地涉及内燃机，且更具体地涉及比常规内燃机更有效的蒸汽增强双 活塞循环发动机(SE-DPCE)。

相关领域的说明

可以理解，现今内燃机是普遍存在的且已经用了100多年了。通常，内燃机包 括一个或多个汽缸。每个汽缸包括执行四冲程的单个活塞，所述四个冲程通常称为 吸气、压缩、燃烧/动力、和排气冲程，它们一起形成常规活塞的完整循环。

常规内燃机的主要问题是燃油效率低。据估计常规发动机产生的一多半燃油潜 在热能通过发动机结构耗散而没有增加任何有用的机械功。该热能浪费的主要原因 是常规发动机的基本冷却需要。与实际上转化成有用功的总热量相比，冷却系统(例 如，散热器)自身以较大的速度和较大的量耗散。常规内燃机的另一问题是在用热 再生或再循环方法来提供更高的燃烧温度时，它们不能增加效率。

常规发动机遇到效率问题的另一原因是吸气和压缩冲程期间汽缸内的高温使 得活塞运行更困难，因此在这些冲程中效率较低。

关于现有内燃机的另一缺点是它们不能进一步增加燃烧温度和提高压缩比；尽 管在动力冲程提高燃烧室温度和增加压缩比能改进效率。

常规发动机的另一问题是它们的不完全化学燃烧过程产生有害的废气排放。

尽管这些装置可能适合于它们要解决的特定目的，但它们不像所提出的利用温 度区分的双汽缸SE-DPCE那样有效，后者将一个活塞的常规四冲程分成由相应双 活塞中的每个执行的两个低温冲程(吸气和压缩)和两个高温冲程(动力和排气)， 同时还利用高温冲程产生的热来产生蒸汽，蒸汽用于将附加热能转化成机械能。

尽管其它文献先前已揭示了双活塞内燃机构造，但都没有提供本发明的实质效 率和性能改进。例如，授予Casaday的美国专利No.1,372,216揭示了汽缸和活塞 相应成对设置的双活塞内燃机。燃烧汽缸的活塞先于压缩汽缸的活塞移动。授予 Thurston等人的美国专利第3,880,126揭示了两冲程循环分离汽缸内燃机。感应汽 缸的活塞在动力汽缸的活塞之前稍微少于一半冲程移动。感应汽缸压缩一次进料， 并将进料转移到动力汽缸，在那里进料与先前循环的燃烧产物的残余进料混合，并 在点燃之前进一步压缩。授予Scuderi的美国专利申请No.2003/0015171 A1揭示了 一种四冲程循环内燃机。第一汽缸内的动力活塞连接到曲柄轴上并执行四冲程循环 的动力和排气冲程。第二汽缸内的压缩活塞也连接到曲柄轴并在曲柄轴的同一旋转 期间执行同一四冲程循环的吸气和压缩冲程。第一汽缸的动力活塞先于第二汽缸的 压缩活塞移动。授予Suh等人的美国专利No.6,880,501揭示了具有一对汽缸的内 燃机，每个汽缸包含连接到一个曲柄轴的活塞。一个汽缸适于吸气和压缩冲程。另 一汽缸适于动力和排气冲程。授予Brackett的美国专利No.5,546,897揭示了可执 行两个、四个或柴油机动力循环的多汽缸往复活塞内燃机。