[发明专利]二级压缩内燃机

说明书

一、技术领域

本发明涉及的“二级压缩活塞式内燃机”属于交通机械(含各类汽车、摩托车等)发动机领域。 

二、背景技术

本发明涉及的二级压缩活塞式内燃机(以下简称二级压缩内燃机)是一种与传统活塞式内燃机类似的动力机械。它与传统内燃机的主要区别是：其压缩过程采用二级压缩。本发明通过将内燃机的压缩过程由传统的一级压缩变成二级压缩，并结合压缩中冷等措施，使内燃机(尤其是汽油型内燃机)的压缩比得到显著提高，从而提高了热能利用效率。 

三、发明内容

1、本发明涉及的二级压缩活塞式内燃机(以下简称二级压缩内燃机)是一种类似于传统活塞式内燃机的动力机械，它区别于传统活塞式内燃机的核心特征为：空气压缩过程采用二级压缩，空气膨胀过程为一级膨胀，(不含吸气增压及废气经过涡轮膨胀等部分)。 

2、该二级压缩内燃机可用于大多数需要将燃料的热能转化为机械能的场合，如用于驱动各类车辆、船舶、发电设备、压缩机、油泵、水泵、及各类工程机械等。 

3、该二级压缩内燃机可实现以下功能： 

(1)通过“吸气→压缩→吸热膨胀做功→排气”的往复循环，消耗热能获得机械能； 

(2)消耗少量燃料空转的功能(即怠速功能)； 

(3)停机功能； 

(4)停机后再次启动功能； 

(5)随时起停功能； 

该二级压缩内燃机的功能可为以上(1)～(5)项功能的部分或全部。 

4、该二级压缩内燃机的燃料可为汽油、柴油、石油液化气、天燃气、氢气、醇类等，可采用混合燃料，可利用废气余热。 

5、该二级压缩内燃机可通过吸气增压(机械增压或废气涡轮增压)提高工作效率。 

四、附图说明

图1为该二级压缩内燃机以最少的气缸个数(2个)实现时的空气循环原理。图中各编 号对应的组件名称如下： 

1——一级压缩气缸及活塞 

2——二级压缩气缸及活塞 

3——节气阀(可选) 

4——一级压缩吸气门 

5——一级压缩排气门 

6——压缩级间冷却器(可选) 

7——中冷转换(比例)阀(可选) 

8——二级压缩吸气门 

9——二级压缩排气门 

10——废气余热利用热交换器(可选) 

11——冷、热分配混气阀(可选) 

12、14——膨胀过程吸气门 

13、15——膨胀过程排气门 

16——气瓶(可选) 

17——气瓶充、放控制阀门(可选) 

18——充气阀(可选) 

19——限压阀(可选) 

20——储气冷却器(可选) 

图1中，各气门之间的气路管道兼有储气功能，若有需要，可在管路中的适当部位增加储气设备。 

五、具体实施方式

1、二级压缩内燃机的组成 

本发明所述的二级压缩内燃机主要由以下部分组成： 

(1)机体 

(2)气缸、活塞组(至少有两个气缸，当只有两个气缸时，承担一级压缩任务的气缸排量需大于承担二级压缩任务的气缸排量)； 

(3)气缸、活塞、曲轴、连杆组成的曲柄连杆机构； 

(4)吸气→压缩气路——从外界吸入空气，经二级压缩后提高空气压强的路径(图1中，气路实线部分为吸气→压缩气路，含进气空滤、节气阀3、气门4、5、8、9、冷却器 6、中冷转换气阀7等) 

(5)膨胀→排气气路-高压空气经过气缸膨胀后被排向自然界的路径(图1中，气路虚线部分为膨胀→排气气路，含气门12、13、14、15、以及连接各气门间的管路等)； 

(6)供油(气)燃烧系统——提供燃料燃烧使高压空气温度升高的系统； 

(7)配气调节系统——调节内燃机吸气量的系统； 

(8)余热利用系统(可选)——利用废气余热对高压空气提供热能的系统(根据废气余热利用价值选用)； 

(9)气瓶(可选)——用于储存压缩空气； 

2、二级压缩内燃机各种功能的简称定义 

为便于描述简洁，先对该二级压缩内燃机各种功能简称定义如下： 

功能一：正常运行输出动力(消耗燃料，输出机械能) 

功能二：怠速功能(即消耗少量燃料维持低速运转) 

功能三：停机功能 

功能四：停机后再次启动功能 

功能五：随时起停功能