[发明专利]具有内置活动室的主动进气配气式压缩空气发动机

摘要

本发明提出一种活动室式发动机，发动机根据三阶段式热力学循环运转并具有能滑动地安装在汽缸(1)中的至少一个活塞(2)，三个阶段包括等压等温转移阶段、作功多变膨胀阶段和在环境压力下排气阶段，优选地，汽缸被供以高压储存器(12)中容纳的压缩空气，其中，活塞扫过的汽缸(1)的容积分成活动室(CA)和膨胀室(CD)，使用压缩空气驱动进气门(9)，以开启然后关闭进气管，从而向发动机活动室供气，然后，用于这些作用的压缩空气再用于发动机中以产生补充作功。

主权项

1.一种活动室式发动机，活动室式发动机根据一个包括如下阶段的三阶段式热力学循环运转：－等压等温转移阶段；－作功多变膨胀阶段；－环境压力下排气阶段；活动室式发动机具有：－至少一个汽缸(1)，汽缸被供给容纳在高压储存器(12)中的增压气体，－至少一个活塞(2)，活塞安装成能在汽缸(1)中滑动，－曲轴(5)，曲轴由活塞利用传统的曲柄连杆装置(3，4)驱动，－汽缸盖(6)，汽缸盖在汽缸上部部分封闭由活塞(2)扫过的汽缸(1)的容积，汽缸盖具有用于充注汽缸的增压气体流在其中流动的至少一个进气管(8)、在活塞上方的用于增压气体的一个进气口(7)、以及至少一个排气口和至少一个排气管，汽缸盖布置成使得当活塞(2)处于其上止点时，活塞(2)和汽缸盖(6)之间的余下容积通过构造被缩小到允许活塞(2)和汽缸盖(6)之间无接触式运行的仅仅最小间隙，－至少一个进气门(9)，进气门与汽缸盖(6)中形成的气门座(20)密封配合，进气门限定进气口(7)，在活动室式发动机中：－活塞(2)扫过的汽缸(1)的容积被分成不同的两个部分，其中的第一部分构成内置于汽缸(1)中的活动室(CA)，第二部分构成膨胀室(CD)，－在进入汽缸的具有恒定工作压力的增压气体的连续推力作用下，活动室(CA)的容积增大，产生作功，这表示等压等温转移阶段，－一达到活动室(CA)的最大容积，就封闭增压气体进入汽缸(1)中的进气口，活动室(CA)中含有的增压气体量则膨胀，回推活塞(2)进行其行程的确定膨胀室(CD)的第二部分，产生作功，从而确保多变膨胀阶段，－活塞(2)已到达其下止点，排气口于是开启，以确保在活塞在其整个行程中上升直至上止点的期间的排气阶段(7)，－活动室式发动机的扭矩和转速通过以如下方式开启和关闭进气门(9)来控制：允许大致在活塞行程的上止点开启进气门(9)，及允许通过关闭进气门(9)来改变进气持续时间和/或进气口的角扇形面、以及进气口的通过截面，以根据高压储存器(12)中容纳的压缩气体的压力和根据膨胀阶段结束时的压力，来确定进入的增压气体量以及活动室(CA)的容积，其特征在于：－a)进气门(9)安装成能在进气门密封抵靠在气门座(20)上的关闭低位与开启高位之间轴向移动，－b)进气门(9)沿其开启方向、朝与充注汽缸(1)的增压气体流的流动方向相反的方向轴向移动，－c)进气门(9)在关闭低位通过进气管(8)中存在的、施加于进气门的压力，以压热自闭的方式被保持闭合于气门座上，－d)活动室式发动机具有控制部件，控制部件用于控制大致在活塞行程的上止点开启进气门(9)，以致使进气门(9)脱离其气门座，以便能在活动室(CA)中建立进气压力，进气门则在增压气体对进气门的相应部分施加的差动压力的作用下，进行完整开启行程，－e)活动室式发动机具有用于关闭、相应地开启进气门(9)的气压作动筒，气压作动筒具有作动筒筒体(100)和活塞(102)，气压作动筒的活塞连接于进气门(9)以随进气门一起轴向移动，气压作动筒的活塞安装成能在作动筒筒体(100)中滑动，气压作动筒的活塞(102)在作动筒筒体内密封地限定作动筒的上控制室、以及作动筒的下控制室，上控制室称为封闭室(104)，下控制室称为开启室(105)，－f)活动室式发动机具有用于控制进气门(9)开启的至少一个导道(X2)，导道使所述进气管(8)的增压气体源或者连接于汽缸的活动室(CA)的上部部分或者连接于称为开启室(105)的所述作动筒的下控制室，－g)活动室式发动机具有主动配气导道(X1)和用于封闭气体在主动配气导道(X1)中流通的称为主动配气阀(Y)的阀(Y)，所述主动配气导道使所述封闭室(104)连接于活动室(CA)的上部部分，控制主动配气阀开启，以使封闭室(104)与活动室(CA)的上部部分连通，关闭进气门(9)并产生作功，这种作功加入到预先通过进气管进入活动室的增压气体荷载的作功中。