[发明专利]一种内燃发动机和一种内燃发动机的操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃发动机。

背景技术

已知有各种内燃发动机装置，其中最常见的都包括有自动循环或四冲程发动机、二冲程发动机和万克尔(Wankel)转子发动机。还已知有其它的发动机类型，包括采用五或六个发动机周期和气体涡轮的类型。二和四冲程内燃发动机采用在汽缸内往复运动的活塞。汽缸中的燃烧作用驱动活塞在汽缸内来回往复运动，通过与活塞相连接的连杆，活塞往复运动产生的动力驱动曲柄轴，产生旋转功率输出。万克尔发动机没有采用往复式活塞。取而代之的是，其使用在椭圆形腔中旋转的偏心轴，以进行进气、压缩、点火和排气。气体涡轮也是一种包括有压缩机、燃烧室和涡轮的旋转式机器。采用滑动的往复式活塞和腔室并利用连接连杆将往复运动转换成旋转输出的内燃发动机，存在由于活塞汽缸和连接连杆以及曲柄轴之间的摩擦而损失一些燃烧能量的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的内燃发动机。

关于本发明的第一方面，提供了一种内燃发动机，其包括限定了具有一纵轴的汽缸的发动机缸体、滑动地设置于汽缸内的活塞和设置于汽缸一端处的叶轮，所述叶轮转动地安装在一轴上，所述轴延伸出汽缸并在叶轮的旋转驱动下旋转，所述发动机进一步包括防止活塞绕汽缸纵轴旋转的防旋转结构，以及设置于活塞面上引旋叶片，该叶片面对汽缸设置有叶轮的端部，这样，汽缸中活塞和叶轮之间的燃油燃烧所产生的燃烧气体通过与引旋叶片作用下打旋，打旋燃烧气体进而使叶轮旋转。

这样，燃烧能量转换成输出轴的旋转，而不需要在活塞和轴之间的机械互连。

优选地，活塞在其面上包括多个引旋叶片，其面对设置有叶轮的汽缸端部。

在较优选的设置中，叶轮设置在汽缸的每个端部处，活塞在其面对叶轮的另一个面上设置有一个或多个引旋叶片。

在叶轮设置于汽缸的每个端部处的情况下，燃油喷油嘴设置为在汽缸的两端部处将燃油注入汽缸中。

在一种设置中，点火机构，例如火花塞，设置于汽缸设置有叶轮的端部处或附近。在叶轮设置于活塞两端部处的情况下，点火机构设置于两端部处。可选地，燃油可采用类似于柴油发动机的方式，通过汽缸中的活塞运动所产生的压缩点燃。

根据本发明的第二方面，提供有一种内燃发动机，其包括限定了具有一纵轴的细长汽缸的发动机缸体、设置于汽缸内以便在汽缸内纵向往复滑动的活塞，所述活塞没有机械地连接至发动机的输出驱动轴，这样，在活塞一侧的燃油燃烧产生沿汽缸的活塞运动，以置换汽缸中活塞另一侧的气体，这样，由于所述燃烧产生的燃烧气体驱动叶轮，这样，至少发动机的一些动力是由作用于叶轮上的燃烧气体产生。

这样，大部分动力是由通过活塞的往复运动驱动的泄露排出气体所产生的。

在根据第二方面的内燃发动机中，活塞可在其一个面上具有引旋叶片，内叶轮可设置于汽缸的端部处，面对具有叶片的活塞，以便使汽缸中燃油燃烧所产生的燃烧气体在引旋叶片的作用下形成打旋，打旋的燃烧气体进而使内叶轮旋转。

在内叶轮和外叶轮由燃烧气体驱动的情况下，外叶轮优选地驱动外叶轮驱动轴。在这种情况下，外叶轮驱动轴可驱动地连接到发动机的主输出驱动轴。可选地，外叶轮驱动轴可为发电机，以产生电力，进而能够用于提供动力，例如通过为电动机提供动力。

在第二方面的发动机设置有内叶轮的情况下，内叶轮驱动轴可以驱动发动机的主输出驱动轴，或者可以为发电机提供动力，以产生电力，进而能够用于提供动力。

根据本发明的第三方面，提供有一种内燃发动机，其包括多个汽缸外壳，每个汽缸外壳内限定有细长的汽缸，每个汽缸具有一纵轴，每个汽缸具有一驱动轴，所述驱动轴沿汽缸的轴向方向延伸出汽缸外壳，每个驱动轴上具有带齿的齿轮，发动机进一步包括驱动输出驱动轴的主齿轮，驱动轴的齿轮设置为与主齿轮啮合，这样，汽缸的驱动轴的旋转就使主齿轮旋转，进而使输出驱动轴旋转，汽缸设置为环绕主齿轮的圆周。

因为汽缸经由从其延伸出的驱动轴分别直接输出旋转功率输出，而不是必须通过连接连杆和曲柄轴来转换的往复功率输出，在每个汽缸驱动轴上提供齿轮是方便的，所述齿轮可设置为环绕主齿轮，以产生主输出驱动力。为了紧凑，汽缸设置为环绕主齿轮的圆周。

为了特别紧凑的设置，齿轮可包括内齿环，汽缸可设置为在主齿轮内部环绕主齿轮的圆周。

在可选的设置中，主齿轮具有外齿，汽缸设置为环绕主齿轮的外圆周。

来自主齿轮的输出驱动轴可以驱动汽车变速器的输入轴，或者其可以驱动发电机，以产生电力，所述电力用于提供动力。