高效率的内燃机及其应用的制作方法

专利名称：高效率的内燃机及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及各种高效率的内燃机包括各种活塞式、转子式(容积型)和涡轮式(速度型)，以及内燃机的一些应用方法。
一百多年来，内燃机的燃油消耗率、噪声、有害气体和二氧化碳气的排放量始终居高不下，它们既带来了极大的好处又带来了极大的灾难，全世界不但多花了数万亿美元(累计)，使本该长久消费的石油顷刻即将枯竭，还使一些人有了发动战争的借口。尽管再三与更完善的循环擦肩而过，終因没有真正认清内燃机的物理过程、建立正确的数学模式而屡失良机，使现存的几种内燃机未能采用效率更高、缺陷更少的结构，酿成了有史以来最重大的失误和不可逆转的损失；长期的设计、制造和应用内燃机，却没有认真的反思其基本原理，是造成这种悲剧的主要原因。鉴于人工合成燃料或是热值低、使用效果差，或是制造过程能耗多、污染大、成本高，开发高效率内燃机的工作刻不容缓！本发明的目的在于提供各种高效率内燃机的构思和设计方法。
本发明是这样实现的首先要认清内燃机的真实的工作过程、推导出正确的效率公式，然后据此确定各种高效率内燃机的基本结构，除此没有任何其它道路可供选择。
一、错误的认识因为最初的压缩功W1是由外力供给的，根据能量守恒定律，燃烧产生的膨胀功W2之外的W1是可逆的、可以再现的，再现的W1立刻就成为这一膨胀功之后的压缩功，所以W2可以全部输出，奥托内燃机和燃气轮机的热效率公式由此而来，定压加热和混合加热公式是在前者基础上的修正。
正确的观点虽然最初的W1是由外力提供的，但在推导公式时发现它被包含或融合在W2之内，而不是在之外，在W2之外没有另外一份W1，为了维持内燃机的运转，W1不能全部输出，这就必须从W2中留出一部分功，作为其后的压缩功W1。如果W2全部输出，W1＝0，内燃机就会因失去W1而停止运转，或是直到这时，内燃机才可以把外力提供的W1返还给外部，这种解释才可以使能量守恒定律和内燃机的这些工作过程真正相符。只要内燃机连续不断的运转，W1作为不可缺少的内循环功将永远无法输出，W1很像交流电机的无功功率，但它要消耗有用功，容积型、速度型都是如此。为了获得正确的效率公式，必须在奥托效率公式和其他效率公式之后减去压缩功与膨胀功之比，即-W1/W2或-T2/T3，T2压缩温度、T3燃烧温度，此外，内燃机的辅助机构如冷却水泵、风扇、油泵和发电机等也要消耗辅助功率Pb，设内燃机产生的总功率为Pa，还要减去辅助功率与总功率之比-Pb/Pa。在压缩比等参数无法再作太大改变的情况下，提高内燃机效率的最重要的途径就是设法减少W1/W2，任何其它修正和改进都应该遵循这一原则。
二、错误的认识在膨胀过程中放热、压缩过程中吸热，多方指数x≥1.41。
正确的观点如果绝热指数γ＝1.4正确无误，那么多方指数x≤1.4。论证如果让膨胀过程放热并且把这部分热量传递给压缩过程、x≥1.41可以成立，那么超级永动机就会出现，因为它会使膨胀功大于驱动它的热量、压缩热大于其所获得的压缩功，这样的过程不断的反馈，只要有效效率不太低，所获得的功和热就会越来越多，至少在我们生活的世界它不可能实现，即x≤1.4。
建议尽量不要使用多方指数，它会遮盖事物的本质，有关的修正尽量从有效效率入手。
三、错误的认识惟有提高压缩比才能提高效率，充分膨胀得不偿失，不充分膨胀不但升功率大而且效率也很高。
正确的观点如果措施得当，只要实现比较充分的膨胀，即使不提高压缩比，甚至是无压缩，也将大幅度提高内燃机的效率；和不充分膨胀相比，充分膨胀所作的功是意外的收获，回收的功在有效热效率中所占的比例很高，充分膨胀不但可以大幅度的降低噪声，而且它就是减少W1/W2的一种非常重要的方法。在实用工程上，所谓比较充分的膨胀是指这样的概念在气体驱动活塞的力等于或即将等于活塞、曲轴等部件所产生的摩擦阻力的那一点，停止气体对活塞的膨胀作功。
四、错误的认识压缩过程都要绝热，因为压缩热可以增强作功能力。
正确的观点不充分膨胀内燃机的绝热压缩把压缩热带入循环，这部分热的确有所贡献，但这是一种不得已的选择。充分膨胀内燃机的压缩过程产生的热是废热，最好把它排放掉，排放越及时、越彻底，所需的压缩功越小、获得的膨胀功越大，就象蒸汽发电设施那样，工质的压缩是靠蒸汽的冷凝来完成的，这个过程要向低温热源排放废热；从是否可逆这个角度观察，具有放热压缩的充分膨胀内燃机是循环机制最完善内燃机，甚至其正循环也可以制冷，其逆循环是半开放的制冷机或热泵，工质是空气，所以它的效率最高；此外，绝热压缩会抬高燃烧前的起始温度(压缩末的温度)和燃烧温度，不但增加了接触传热损失和辐射传热损失，还因气体温度越高Cp、Cv越大以及Nox的增多，使燃烧升温降低、效率下降，而放热压缩和无压缩没有这一缺点。
建议认真的回顾19～20世纪的科学技术的发展史，特别对那些原本认为很成熟的、无须再考虑的问题闭循环也要重新审视，用建立精确的数学模式的方法，获得更合理的高效率的结构，忽视数值计算、只作定性分析的方法只能得到朦胧的、似是而非的概念。
基于一至四项错误的认识，出现了公式(1～4)绝热压缩不充分膨胀发动机及绝热压缩燃气轮机，公式中压缩比ε，增压比β，热效率ηt，有用热效率ηe，有效效率η1，多方指数x＝1.41(在一些书籍中多方指数使用n或其它字母)，定压预胀比ρ＝V3/V4＞1，定容升压比λ＞1。摘自《工程热力学》，同济大学、哈尔滨建筑工程学＞院、重庆建筑工程学院编，中国建筑工业出版社1979.12版。
1、定容加热循环，用于汽油发动机。 2、定压加热循环，用于柴油发动机。 3、混合加热循环，用于柴油机。
4、燃气轮机循环。 基于正确的认识，总结出公式(5～12)，推导方法把(进)吸气、压缩、膨胀、排气过程的温度、压强、体积、压缩比、膨胀比、燃烧升温等参数作近似处理，用热力学公式转换成压缩功、膨胀功代入W1～W4。
公式中绝热指数γ＝1.4，内燃机的有用热效率ηe，进气、膨胀、排气过程扣除机械摩擦损失、气流摩擦损失、漏气损失的有效效率η1，压缩过程扣除机械摩擦损失、漏气损失的有效效率η2，环境温度To＝300，进气温度T1＝300，压缩温度T2，燃烧温度T3，排气温度T4，定容燃烧升温ΔTv，汽油燃烧升温ΔTv＝2256，柴油燃烧升温ΔTv＝2068，环境大气压强Po＝1≈P1(进气压强)，辅助设施(水泵、风扇、油泵、发电机等)消耗功率与总轴功率之比Pb/Pa≈1--2％，柴油机Pb/Pa≈1％，化油器汽油机Pb/Pa≈1.5％，电子喷射汽油机Pb/Pa≈2％。为了简化繁杂的、不必要的描述，只介绍了单缸机，其基本工作原理当然适用于多缸机。
定容加热循环，绝热压缩、不充分膨胀发动机，包括活塞式或转子式的汽油机、柴油机。ηtmax≈0.46，最大有用升温比、升压比 5a,ηt=1-1ϵγ-1-1ΔTvϵγ-1T1+1=1-T4T3-T2T3,ηe=(1-1ϵγ-1)η1-1(ΔTvϵγ-1T1+1)η1η2-PbPa]]>注意1、因为掌握的资料不全，间接推算的燃烧升温ΔTv数值不够准确，它将影响有效效率η1、η2的精确确定。2、所用燃烧升温ΔTv数值比理论预期值低得多，更准确的表达式应该考虑加热效率η3——扣除接触传热损失、辐射传热损失和燃烧损失之后的效率，公式5a改写为5b,ηe=(1-1ϵγ-1)η1-1(ΔTVmaxη3ϵγ-1T1+1)η1η2-PbPa,]]>式中ΔTvmax应取理论预期最高值，预计η3≈0.7～0.85。
例1a、已知电喷汽油发动机ε＝9，η1≈0.96，η2≈0.99，汽油燃烧升温ΔTv≈2256，进气温度T1≈300k，Pb/Pa≈0.02，燃油消耗率为200g/hp.h，实际有用热效率为28.75％，求ηe＝？解代入公式5、ηe＝0.561366099-0.255222512-0.02≈28.61％例1b、已知柴油发动机ε＝18，η1≈0.96，η2≈0.99，柴油燃烧升温ΔTv≈2068，进气温度T1≈300k，Pb/Pa≈0.01，燃油消耗率为195g/hp.h，实际有用热效率为31.79％。
求ηe＝？解代入公式ηe＝0.657891996-0.331993643-0.01≈31.59％例1c、已知高压缩比电喷汽油发动机ε＝18，η1≈0.96，η2≈0.99，Pb/Pa≈0.02，注为了提高压缩比，应该把汽油喷入的时间推迟到接近柴油机的地步，然后用电火花点火。
求ηe＝？解代入公式ηe＝0.657891996-0.312545547-0.02≈32.53％
例1d、已知高压缩比发动机ε＝18，η1≈0.96，η2≈0.99，换用低热值燃料ΔTv≈1480，Pb/Pa≈0.02。求ηe＝？解代入公式5、ηe＝0.657891996-0.412218912-0.02≈22.57％，当压缩比很高时，换用高热值的汽油作燃料可使效率提高，换用低热值的燃料将使效率下降，后者比前者降幅达30.63％！例1e、已知化油器汽油发动机ε＝7.5，η1≈0.96，η2≈0.99，Pb/Pa≈0.015，燃油消耗率为220～230g/hp.h，实际有用热效率为25％～26.14％。求ηe＝？解代入公式5、ηe＝0.531207947-0.241390151-0.015≈27.48％化油器损失大、导致计算误差大，应该对等密度T1、η1、η2进行修正才可以减少计算误差。从公式5和例1a～e可以看出a、当η1、η2取值相同而且有效效率非常高时，和公式1相比计算精确度提高了上百倍！如果认为η1、η2取值不精确，建议测量内燃机的一些参数吸气温度和压强、最高燃烧升温、剩余废气在吸入空气中所占的比例等，予以仔细确定。
b、柴油机比汽油机的压缩比增加了很多，但其效率增加的却很少，主要原因是1、随压缩比的提高W1/W2加大。2、柴油的热值比汽油低、燃烧升温低，使W1/W2加大。3、燃烧前的基础温度高，热损失大。即1、2、3三点使柴油机的效率增加的很少。在柴油机中，定压或混合加热所起的作用微乎其微，其工作也是以定容加热为主，如果要对其修正，请参考后文燃气轮机公式。
c、T1越低、ΔTv越大，W1/W2就越小、ηe就越大；气温低时，空气密度大、供给的燃料多，这两重因素使内燃机的功率增大，反之功率减小。
d、使用化油器的内燃机持久功率小，最大功率不是最佳混合比，而是供给过浓气，原因是化油器产生的较大的负压不但使活塞多作功，还会使空气多降温、多吸热，对空气的节流增大了摩擦热，排气管又对进气管进行了烘烤，由于在压缩之前过多的吸收了废热，在压缩之初当活塞使汽缸内空气的密度和外界相等时，其温度、压强必将大于原始状态(注应该把这种等密度T1、V1状态作为考察内燃机工作是否良好的一项重要指标)，几种因素使W1/W2增加，多供给的汽油不是燃料而是冷却剂，它会吸收汽化热，因T1降低使W1/W下降，怠速状态供给的多余汽油也是冷却剂，以避免回火(注，一种补救性的小改革在进气阀与进气管道之间串接铜网可以阻断火焰、避免怠速回火，不必供给过浓汽)。同理适时的在汽油中掺水不但可以减少这种发动机的燃油消耗，而且也可以增加它的功率，电喷汽油机也有轻微的类似的现象，也可以掺更少量的水，那种认为“掺水没有道理、不能节油”的论断是没有根据的。在汽油中掺入适量的甲醇或酒精比掺水更好，它们不但可以吸收较多的汽化热，而且其本身就是燃料。在柴油中掺水几乎不能节油，因为柴油机喷油时间很晚，不能减少W1。
e、由空气和气体燃料或液体燃料汽化后形成的混合气，比等体积的雾态液体燃料混合气的热值低，又因为气体燃料要比雾态液体燃料占据更多的体积，而且温度越高占据的体积越大，必然会增加压缩功，这也是化油器发动机效率低的两个重要原因，所以不必苛求雾态液体燃料的充分汽化，只要求它部分汽化达到能够被电火花点燃即可，就象压燃式内燃机几乎不存在定压或混合加热那样，没有充分汽化的雾态液体燃料可以提高内燃机的效率。
f、关于稀薄燃烧空载时因为ηemin＝0％，根据例1a、b所示的数据，电喷汽油机的空载燃油消耗率约为满载的 ，柴油机的空载燃油消耗率约为满载的≈50.5％，随着负载的加大燃油消耗率逐渐增加效率也增加，接近满载效率最高，即稀薄燃烧只会降低效率，仅适用于怠速和不得已的轻载状态。
未查到甲醇、酒精的低位热值，无法椐此获得甲醇、酒精的燃烧升温△Tv，无法精确计算常用内燃机改烧甲醇、酒精的效率，请有条件的机构帮助测算，注意这点很重要，它将决定石油枯竭后常用内燃机的最后的命运，因为改烧燃料后，常用内燃机比无压缩、放热压缩内燃机的效率下降的幅度大得多。
6、废气涡轮增压、中间冷却发动机，放热压缩+绝热压缩、不充分膨胀发动机。ε1由废气涡轮增压机构提供的压缩比，ε2发动机本身的压缩比，T1进入发动机汽缸的空气的温度。有用升温比、升压比 7、绝热压缩燃气轮机。1-1/β(γ-1)/γ表达的仅是绝热膨胀功W4所占的比例，没有包含定压膨胀功W3，所以要在其后+W3/W2，W1压缩功，总膨胀功W2＝W3+W4。有用升温、增容比Kt=1ΔTpβγ-1γT1+,7a,ηt=1-1βγ-1γ+γ-1γ·W3W2-W1W2,ηe=(1-1βγ-1γ+γ-1γ·W3W2)η1-W1W2η12]]>W1=β(1-1βγ-1γ)γ-1,W3=βγ-1γΔTpT1,W4=(β-β1γ)(ΔTpβγ-1γT1+1)γ-1]]> 例1f、已知燃气轮机β＝20，η1≈η2≈0.88，Pb/Pa≈0.02煤油燃烧升温ΔTp≈1610，进气温度T1≈300k，燃油消耗率为190g/hp.h，实际有用热效率为30.26％，求ηe＝ 解代入公式7b、ηe＝0.58803998-0.265365485-0.02≈30.27％。
小结通过例1a～f及a～f的解释，可以证明本发明的观点是正确的。公式6～7可以进一步加深对本发明观点的认识，请根据内燃机的实际参数验算。这些公式明确的显示ηtmax＜＜100％，清楚的表达了T1、 ε、β与ηe之间的关系，以及各种内燃机可能达到的ηe的数值。
以下本发明将结合可能实施的示例，对新公式(8～12)所显示的内燃机加以说明(参考书目中国大百科全书，机械篇，内燃机、燃气轮机)A、绝热压缩充分膨胀内燃机充分膨胀比α，ηtmax≈0.57，二冲程发动机有效效率η1、实际效率较高ηe≈0.4～0.5，加热效率η3，四冲程发动机有效效率η1、η2较低，实际效率较低ηe≈0.3～0.4。有用升温、升压比Kt=ΔTvϵγ-1T1+1,8a,ηe=(1-1αγ-1)η1-ϵγ-1-1(ΔTvT1+ϵγ-1-αϵ)η1-PbPa]]> 例2、已知柴油燃烧升温ΔTvmax η3＝2068，T1＝300，压缩比ε＝18，有效效率η1≈0.95，Pb/Pa≈0.02求ηe＝？解代入8b、α≈41，ηe＝42％二冲程，参照

图1a、1b，oa＝1，压缩比即有效进气体积V1＝ε＝ob，充分膨胀比即排气体积V4＝α＝od，o点汽缸盖，a点上死点，b点有效进气点，d膨胀终止点，c点下死点，本发明大部分附图中的o、a、b、c、d含义与此相同，若有不同另有解释。工作方法相同、相似的部分活塞3下行到达d，先打开排气阀2，缸内部分废气借助其残余的、轻微的压强先行排出；稍后汽缸套上的进气口1开启，由供气机构供给的空气进入汽缸，又把一部分废气排出；3到达c后上行，在3到达d之后遮住1，3到达有效进气点b之前把其余废气和多余空气推出，以便留出充分膨胀的空间；3到达有效进气点b时关闭排气阀2，之后3对缸内气体进行压缩，如果是汽油机，可以在这一阶段喷入汽油，3到达上死点a之前提前点火，如果是柴油机，在3到达上死点a之前提前喷油；3被膨胀的气体推往c，再重复上述工作。
上述方法的优点是1、进、排气通道面积大，对气流的阻力小。2、废气在汽缸上部浓度大，又有排出多余气体的过程，使缸内保留的气体的废气比例极小。缺点是1、增加了活塞的行程。2、进气口开启的时间短。问题1、如果在活塞顶设置进气阀代替缸套进气口，优缺点同上，而且结构更紧凑，但易使机油进入汽缸，难于采用飞溅式润滑，不得不利用油泵和油路对汽缸、活塞、曲轴等部件进行润滑。2、如果用汽缸盖顶置进气阀代替进气口，可以减少活塞的行程，但优缺点将倒置，这种结构的工作方法是这样的活塞下行到下死点附近先打开排气阀，然后再打开进气阀——常用的气门叠加技术可能并非有利，或叠加程度可以适度减少，需通过实验加以确定；活塞上行排出废气和多余空气，活塞上行到有效进气点时同时关闭进、排气阀，进入压缩状态，以后工作同上文，略。
不同的部分——供气机构及进气方式参照图1a、单缸机或多缸机利用曲轴箱形成独立的呼吸腔A，1a空气滤清器——公用，1b呼吸腔吸气阀，1c挡油板准许空气流过、遮挡大机油滴、减少油滴随气流进入呼气孔的机会，(注意挡油板的安装方向要和曲轴的旋转方向相适应，如图中箭头所示，否则非但不能遮挡大油滴，反而使机油大量灌入。)1d呼吸腔呼气阀，1e公用的储气罐——内置滤油丝、网，进气口1，2排气阀，3活塞，3a喷油嘴。
供气方法，观察A汽缸的下部3从c上行，空气经1a、1b被吸入呼吸腔A，3到达a后下行，空气经1d被压入1e，空气携带的大部分机油滴被滤油丝、网拦截。注意1、呼吸腔是独立的，为了使曲轴箱(或称油箱、油底盘)的油位在静态平衡、在动态大致平衡，应该在两个曲轴箱油面以下留有小孔，但孔太大动态阻尼效果差，内燃机工作时油位起伏大；孔太小动态阻尼效果好，静态平衡效果差，内燃机停止后油位不易恢复平衡。
2、因为呼吸工作是靠活塞的下部来完成的，为了减少传入呼吸腔的热量、减少热损失，最好在活塞顶部安装陶瓷活塞顶；对曲轴箱等部位进行冷却可以降低进气温度。
3、在不妨碍曲轴等部件的工作的前提下，尽量减少呼吸腔润滑油油面以上的空间，可以提高呼吸腔的工作效率。
4、因为机油滴很难全部被拦截、过滤，进气阀1和排气阀2能够由此获得一些润滑，可以减少或停止其它形式的润滑。
参照图1b，空气经1a供气风机、1b冷却器、1c空气滤清器(注如果使用容积型压气机，应该把它放到空气滤清器之后，以免灰尘磨损)，供给各个汽缸，1进气口，2排气阀，3活塞。1a可以选用速度型的离心风机、单级或多级串联轴流风机，也可以选用容积型的活塞式、转子式的压气机(因为压缩比很小，所以不称其为压缩机)，风机、压气机后本应连接储气罐，以减少不必要的压缩功，储气罐最好用冷却器代替，图中冷却器是用循环水冷却的，也可以用热管来放热，风机或压气机最好用内燃机等速或变速驱动，它提供的空气的压强和流量容易和内燃机需要的进气保持一致。风机的流量大废气的浓度低，尾气的温度低、利用价值低，消耗功率大，风机的流量小废气的浓度高，尾气的温度高、利用价值高，消耗功率小，请恰当选择。注意无论采取哪种供气方式，如果供气的气压较高使气温升高的幅度较大，最好让空气对外放热，以便提高效率，请参考公式8。
四冲程、内冷式内燃机活塞从上死点下行，进气阀打开、吸入新鲜空气，行至下死点关闭进气阀、首次打开排气閥，上行、排出多余空气，至有效进气点关闭排气阀，1、如果是汽油机喷入汽油，活塞到对气体进行压缩，至上死点前提前点火，气体把活塞推往下死点；2、如果是柴油机，至上死点前提前喷油、压燃柴油，气体把活塞推往下死点；第二次打开排气閥，活塞上行、排出废气直至上死点，之后重复前述工作。注意1、因为首次排气可以对汽缸内部进行冷却，外部冷却可能不必使用了。2、排气凸轮要增加一个凸起。
因为充分膨胀比α或α/ε是随环境温度、燃料的热值和负荷的变化而变化的一个数值，需要借助这样一种装置，它可以适应这种变化在气温低、燃烧升温高、空载或轻负荷时减少压缩比ε——减少进气量、增加充分膨胀比α，即α/ε上升，在气温高、燃烧升温低、满载或重负荷时增加压缩比ε——增加进气量、减少充分膨胀比α，即α/ε下降，而且应该在内燃机运转时可以及时进行，要达到这一目的，必须使配气凸轮的工作角及角的幅度(或称宽度、角度的大小)可以调整，使配气凸轮的前沿或后沿的宽度可以变化，此调整应使伺服机构产生的轴向或径向的力传导到特殊结构的凸轮上，又不影响凸轮轴的正常转动，伺服机构产生的力既可以由电能提供也可以由其它形式如液压系统提供。上述二冲程可以用改变排气量的方法达到调整α/ε的目的，参照图1c半个排气动凸轮轴瓦1a，另半个排气动凸轮轴瓦1b，1a、1b用螺栓夹紧，1a、1b的内壁有几条象枪管、炮管的来复线那样的螺线形的槽1c，1a内的螺线形槽被遮盖在其内，1b内的螺线形槽大部分被剖掉，只露出了一小部分，图中螺线形槽是按顺时针旋进(俗称正扣)绘制的，1a、1b不固定在凸轮轴2a上，但既被凸轮轴带动旋转(图中凸轮轴作顺时针旋转)又可以沿凸轮轴作与之相对的适度的扭转(偏转)，1a、1b的工作外沿(工作面)和与排气定凸轮2b(所谓排气定凸轮是指其与2a的固定)的工作外沿(工作面)相符，当1a、1b与2b完全重合时就象一个普通的凸轮——相当于排气阀开启角最窄、排气量最少、有效进气量最大、α/ε最少，此时动凸轮、定凸轮的轮廓即为α/ε的最小值。因为2b和1a、1b的总宽度较大，与之接触的挺柱面积应该随之增加。凸轮轴2a上有几条直槽2c，直槽2c贯穿动凸轮轴瓦限位台2d——限制凸轮轴瓦1a、1b的轴向移动。每个直槽2c内放置一个调整条3a，调整条上的突起3b插入螺线形的槽1c，调整条另一端的突起3c被约束在传导轴瓦4a中的圆槽4b中。一对传导轴瓦4a用螺栓夹紧——它准许凸轮轴2a、调整条3a在其内旋转，用来传递伺服机构施加的轴向推拉力，4a内的圆槽4b是以凸轮轴軸心线为圆心，其所在的平面与凸轮轴2a的轴心线垂直且可以准许3c在其内旋转。3a可以沿直槽2c作轴向移动，当4a被伺服机构推拉作轴向移动时，4b推拉3c、3a令3b沿螺线形的槽1c移动使1a、1b发生扭转。图中3a处于其行程的右端，如果向左推4a，3b迫使1a、1b作逆时针偏转(如箭头所示)，如果向右推4a，3b迫使1a、1b作顺时针偏转(1、图中未标其偏转方向。2、本篇说明不需要1a、1b从图中位置再作顺时针偏转，即3a无须比图中位置更靠右，但为了给其它用途作示范，特作此描绘)。参照图1d，当动凸轮1a、1b作逆时针偏转时，挺柱先被定凸轮2b的前部a-b段单独推起，在b-c段被2b、1a共同托起，再被动凸轮1a的c-d段单独托住、下降，使排气阀关闭角推迟，有效进气量减少、α/ε增加。设计要点1、按极端的环境温度选择3a、4a起始端和终止端的位置，确定轴向移动的距离；选择螺线形槽1c的倾斜度的大小及其起始端和终止端的位置，确定1a、1b偏转角度的大小。2、如果要扩大调整范围，可以增加动凸轮的数量，比如在定凸轮的另以侧再设置一个动凸轮，其调整范围大约扩大到3倍。3、因为空气是由供气机构提供的，充气十分充裕，充气率＞1，设定ε必须考虑这一点。4、按最高气温设定汽油机的压缩比ε，以避免爆震。5、按最低气温设定柴油机的压缩比ε，以确保柴油被压燃。6、类似的结构可以用于点火提前角(机械触点、光电触发、电磁触发均可)及喷油提前角的调整、喷油角度的幅度的调整，还可以用于制冷机的膨胀机的膨胀比的调整。注1、实现充分膨胀后，点火及喷油提前角更靠近上死点，喷油提前角的幅度也应变窄，喷油更短促、有力、雾化更良好。2、α/ε可以作动态调整后，点火及喷油提前角也应该作相应的动态调整。3、在运转中动态调整汽油机的点火提前角、最佳的汽油喷入时间及柴油机的喷油提前角，有利于消除或改善汽油机的爆震和柴油机在不同转速、负荷的燃烧、冷车启动困难及爆燃等问题，比如尽量采用开式或W型燃烧室，使燃油雾化更良好、油滴分布更均匀、燃烧更迅速和彻底，放弃油膜式、复合式、预燃室式、涡流室式燃烧室。
以普通内燃机的升功率为1、启动功率为最大、结构重量为较大、实际效率最低、尾气热能利用价值高，方式1、2升功率≈0.5、方式3升功率≈1～1.2，启动功率都较小，结构重量方式1、2为最大、方式3为较小，实际效率方式1、2较高，方式3很高≈0.45～0.49，尾气热能利用价值方式1、高，方式2、3较低(注如果要提高这两种方式的尾气热能利用价值，可以在排气阀2之后安装换向阀，排气阀2排出高温尾气时，将其导入需要利用高温废气处，排气阀2排出混有空气的低温尾气时，将其导入需要利用低温废气处，或将其导入排气管)。
如果让a、b两点重合，即ε＝oa＝ob＝1，就成为第一种无压缩充分膨胀发动机，这种发动机的效率本该是非常高的，但1860年法国E′.勒努瓦发明的无压缩煤气机的实际效率只有4％，原因可能是1、追求较大的升功率，只利用了气体压强较大的那部分膨胀功，充分膨胀比选择得太小，当时无法计算这一数值和这类内燃机可能达到的最高效率，失去了改进的机会。2、所用的燃料——煤气热值太低，因为有用升温、升压比小使其热效率降低。3、汽缸的直径D与活塞的行程L之比不恰当D/L太小，增加了摩擦损失，在低压缩比、无压缩条件下，应该加大D/L。4、活塞环的张力过大，和压缩比为ε＝7～20的内燃机相比，无压缩内燃机的最大工作压强只有前者的5～10％，当漏气比例相同时，后者的张力应该是前者的5～10％，否则此项摩擦损失将增加10～20倍！5、扫气工作不理想，废气浓度过大。
有关α或α/ε的调整，在后面的《C、放热压缩充分膨胀发动机》说明中还有介绍。
B、自吸气无压缩充分膨胀发动机和无压缩燃气轮机公式9是8、10的特例，或是二者的交会点、转折点，燃烧温度T2，排气温度T3。令ε＝V1＝1即使吸入的空气维持其与外界环境相同或尽量相近的密度，又可以说是在燃烧之前尽量维持吸入空气的原始体积、不对其进行压缩，此时W1/W2＝0，简称无压缩，充分膨胀比α，ηtmax≈0.5，η1≈0.97，η3≈0.9如果出现较多的定压燃烧，实际效率将比理想值稍低，ηe≈0.42～0.46，最大有用升温、升压比 α=(ΔTvT1+1)1γ]]>或α=(ΔTVmaxη3T1+1)1γ,9,η1=1-1αγ-1=1-T3T2,ηe=(1-1αγ-1)η1-PbPa]]>例3a、已知汽油燃烧升温ΔTv≈2500，(注无压缩发动机、放热压缩充分膨胀发动机燃烧前的起始温度比绝热压缩内燃机低，温度越低、定容比热Cv越小、废气所占的比例越小、传热损失越小、ΔTv取值越大)，T1＝300，η1≈0.97，Pb/Pa≈0.015。
求ηe＝？解代入公式10、α＝4.93，ηe＝(1-0.528258672)0.97-0.015≈44.26％例3b、已知低热值燃料燃烧升温ΔTv≈1750，T1＝300，η1≈0.97，Pb/Pa≈0.015求ηe＝？解代入公式10、α＝4.416358055，ηe＝(1-0.57747547)0.97-0.015≈39.48％换用低热值燃料后，效率下降幅度較小为10.79％。
工作方式oa→0，ob＝ε＝1，oc＝α，活塞3从上死点a下行，吸入空气、供给气体燃料或喷入汽油——如果缸径较大，可以布置多个喷油嘴同时喷油，加快混合，3到达有效进气点b迅速关闭进气阀、用电火花点火——如果缸径较大、转速较高，为了减少定压燃烧，可以布置多个火花塞同时点火，火花塞相互间的位置要合适，3被气体推往下死点c，打开排气阀2，3返回a、排出废气；之后，重复前述工作。
从结构上可以把本内燃机看作是下一篇说明《C、放热压缩、充分膨胀发动机》工作方式1的特例，二者的基本结构、注意事项和工作方式自然相同或相似，区别是1、因为ε＝1相当于没有压缩机、冷却器和储气罐，它吸入的是从大气中得来的空气。
2、在汽缸外进气阀面对的是接近于大气的压强，进气阀复位弹簧的弹力可以很小，令其处于类似空气压缩机的进气阀的自行开启的工作方式，只需很小的气压差即可使其开启，虽然该气压差很小，也会使缸内残存的废气减压、降温，这有利于避免由此发生的回火。为了加快进气阀的关闭，可以增加这样的措施当活塞上行到上死点前，通过弹簧向进气阀门施加迅速关闭的力，此力维持时间不必过长或角度不必太宽，此后一旦点火燃烧，膨胀的气体即可对进气阀继续施加使其关闭的压力，这需要设置一个很窄的凸轮，它关闭进气阀阀片的力的角度很窄，具有这样的结构可以获得这些优点按较长时间出现的低气温确定充分膨胀比α，如果气温较高，活塞尚未到达下死点汽缸内就将出现负压，此时进气阀开启、吸入空气，避免了气压的大幅度的下降，优点是α值不必经常调整、结构简单，缺点是高气温时汽缸的容积不能充分利用——要避免此缺点就必须调整点火角和进气阀关闭角。注意，如果使用气体燃料，为了避免因进气阀因这样的开启造成燃料的泄漏1、使用独立的阀把气体燃料送入汽缸，缺点是空气、燃料混合时间比较短促。
2、参照图2a，可以增加空气、燃料混合的路程和时间1b气体燃料稳压、调压阀，1c气体燃料稳压室，1d气体燃料脉冲阀，1e混合室，1f阻燃铜丝网用来避免因1e有少量可燃气、1关闭不及时或关闭不严造成的回火，1进气阀，1a空气滤清器，2排气阀，3活塞；如果让气体燃料与空气在进气通道如在1e里混合，应该把气体燃料呈脉冲状态用1d送入，该脉冲为每个吸气过程一个，无论转速高低，每个脉冲的时间都相同且很短，短暂到在最高转速下仍能从容的工作，如果转速降低就更不必担忧，因为1c、1d有一个较稳定的时间常数(参考下文无压缩燃气轮机的时间常数的说明)，经过调整容易确保每次供给的气体燃料的体积都较稳定且有限——可以作到最多不超过最佳混合比，1d打开的时间安排在1正在打开或打开之前，力求在1关闭时进入混合室的气体燃料几乎全部进入汽缸，在1关闭之前先关闭1d，1d最好靠近进气阀1，1f装置在1d与1之间；如果用喷油嘴把汽油、甲醇、酒精等燃料喷入混合室，冷车启动可能有困难，可先用电力对液体燃料进行加热，使其易于汽化，发动机被加热后逐步减少或停止电力加热，附着在被加热的混合室壁的液滴也将易于汽化。有时，特别是在启动时，活塞从上死点下行，点火没有成功，进气阀会自动打开，避免了因太大的负压而使启动功率增加。为了加快进气阀门的复位速度，也可以采用普通发动机的进气阀的工作方式。
要求和特点1、压缩功W1＝0，只要选择合适的进气方式，启动电机、发电机可以合为一台直流电机。
2、汽缸盖至上死点a的距离最好尽量减少。
3、因为是二冲程，运转十分平稳，尽量减少汽缸的数量，以便提高η1、η2。
活塞运动的速度较快时，将出现较多的定压燃烧，建议尽量采用大容积、少汽缸取代小容积、多汽缸，适当降低转速、采用多个火花塞同时点火加快燃烧速度，以便获得更多的定容燃烧，特别注意增大缸径D、减少行程L，采用陶瓷活塞顶，以便减少摩擦损失和传热损失、提高实际效率。
参照图2b把空气滤清器和进气管道通入曲轴箱，在活塞顶部设置自由启闭的进气阀门1，活塞3从上死点a下行、空气推开活塞顶部的进气阀门1进入汽缸，喷入气体或液体燃料，活塞行至进气点b用电火花点火，膨胀的气体使1关闭、推动活塞3至下死点c，打开排气阀2，活塞上行推出废气，直至上死点a，之后重复前述工作。特点和注意事项1、不易采用飞濺式潤滑，虽然在汽油中掺入润滑油更简单，但缺点很多，建议使用油泵经过油路提供润滑，溢出的少量的润滑油滴可以随空气对阀门等部件进行潤滑。2、用密度小的材料制作进气阀门，以加快其关闭的速度，进气阀门和活塞顶的制作材料有较好绝热性能，或在其上涂附绝热层，以减少对进气的加热。3、气温低时提前点火，以减少进气量、增加充分膨胀比α；气温低高时推迟点火，以增加进气量、减少充分膨胀比α；可借鉴《A》文“改变排气量調节α/ε的装置”的原理，实现点火角的提前或推迟。显然，此结构也可以用于《A》文所述内燃机。
一种转子式内燃机，参照图2c转子3在汽缸10内旋转，3与10接触的那段圆柱面的一部分AB的半径和10的内壁半径相等或极为接近，AD、BC可以是平面状或是半径很大的圆柱面或弧型曲面的一部分，CD就是一段圆柱面——注意选择其恰当的半径，半径太大工作容积过小，半径太小板状舌4将对3产生过大的阻力；3被穿过其中的传动轴8上的弹簧9压向10，使圆柱AB紧贴10的内壁，避免漏气；圆柱面AB的宽度应大于舌腔7的开口的宽度和进气阀1所在的平面的宽度——(该平面平行于轴8、陷于10的圆柱面之内，包括阀片的厚度也不会阻碍3的旋转，之所以选择平面是为了便于加工)，以免3陷入7的开口和1所在的平面，而难于旋转；方轴8a在孔3a之中的形状是正方形或矩形的；3a是矩形的，其宽度稍大于8a，可以使3在9的作用下向10施加压力，所以它的长度更大，要容纳8a、9；板状舌4在舌腔7内可以伸出、缩回，4与3紧贴可以把10分隔成燃烧—膨胀腔和废气腔，4与3接触的部位呈圆弧形或是圆柱的一部分；最简单的方法是只借助弹簧的弹力让4与3紧贴，但此弹力难于与实际需要良好配合，图中拉杆6下部的滚轮6a，被圆盘11、12内的束位槽11a、12a约束，沿槽壁11b、12b滚动，6穿过端盖13、14上的导向孔13a、14a，将6a获得的力传递给压条6b，经6b、弹簧5把压力传递给3；11、12、11a、12a的形状最好是这样的当3的圆柱面AB处于汽缸10的o(a)、c区域时，6a使弹簧5的形变最小、圆柱面AB对10的压力也最小，因为膨胀腔在此区域其内气体的压强最低，且膨胀腔与废气腔即将融合，当3的圆柱面AB处于汽缸10的b区域时，6a使弹簧5的形变最大、圆柱面AB对10的压力也最大，因为膨胀腔在此区域其内气体的压强最大，圆柱面AB通过b区域前往c区域时，6a使弹簧5的形变逐渐减小、圆柱面AB对10的压力也逐渐减小，因为膨胀腔在此区域其内气体的压强逐渐减小；为了减少质量(重量)舌4是中空的，为了增加刚度和提供支撑，4内有肋4a，为了提高空间的利用率，4面向排气口2的方向是开口的，作为排出废气的通道，为了减少漏气，4面向进气阀1的方向4b是封闭的，此封闭延续到4与3之间的所有的有接触的部位；为了减少漏气，在舌腔7靠近10的部位，可以设置几条交错的直槽7a，7a与8平行，槽内放置密封条7b，7a与7b之间放置弹簧(未标)，在端盖13、14上也可以有类似的装置；当端盖13、14安装到10上时，边沿13d(未标，背向视线)、14d即可以定位又可以约束10，以免它被不均匀的压力过度变形，6b从13、14上的矩形孔13b、14b中穿出，用6上端的螺纹和螺母将它们紧固，13、14与3、4、10相互接触部位都是平面的，这些平面都与8的轴心线垂直，端盖13、14及其上的主要部位互成镜象式的对应；3、4、8a的轴向长度相等且稍大于10的轴向长度，在13、14与10之间用厚度适当的垫片调整13、14与3、4、8a的间隙，间隙过小3、4、8a运动困难，间隙过大在13、14与3、4之间会造成太多的漏气。工作方式分图I中转子3已经把舌4完全推入舌腔7，此时膨胀与废气腔已贯通，3继续向右转(图中顺时针方向)舌4下移，前一个冲程的废气经4的开口和排气口2开始被3推出，当3的B点、线遮盖进气阀1所在的平面后，在3的A线(相当于活塞顶)与4之间形成膨胀腔，产生的负压将自行启闭的1的阀片推开，空气被吸入，喷入汽油或气体燃料，当3的A到达有效进气点(线)b(相当于二冲程的b)时，用多个火花塞同时点火以加快燃烧速度(火花塞可以布置在多个进气阀之间，或在1与B点之间，布局要合理，以减少燃烧距离)，高压气体驱动3旋转，3的B点(线)与4之间形成废气腔里的废气继续被推出，当3的B点(线)到达10的c点、线(相当于活塞式内燃机的下死点c)时废气基本被排尽，3继续转动又把舌4完全推入舌腔7，之后重复前述工作。如果缸径较大，把转子制成中空的，不但可以减少重量，还可以使其作为气流的通道，视需要在转子的一面设置进气口、排气口、进气阀、排气阀任意之一种装置，节省此类装置在缸筒上要占据的空间、增加有效工作容积，此时端盖与转子相对的一面也要留出气流的通道。
分图III给出了另一种可以实现3与10的密闭方法，图中滑块3a与3之间放置了弹簧3b，即3a代替了9的功能。这种方法结构简单，在多极对称转子中也可以应用，所谓多极对称转子是这样的含义如果10直径很大，为了减少不对称的径向侧压力，可以把3制成两极、三级或更多极的，图中虚线是增加的那一级，相应的进气阀、舌和舌腔也应该各有两个。
这种结构稍加改动即可有多种用途，比如用于空气制冷膨胀机只需把进气阀改成用外力启闭的；用于气体压缩机把进气阀改成排气止回阀，排气口改成进气口，令转子反转。
因为无压缩和放热压缩内燃机需要的压缩功小，如果使用相同的飞轮，其怠速转速可以比目前的内燃机低得多、大扭矩转速范围宽得多。
启动功率为最小，结构重量为最小，升功率≈0.6、实际效率很高ηe≈0.42～0.46，尾气热能利用价值高。
小结对比A、B两类发动机，无论压缩比大小乃至无压缩，实际效率都处于同一水平，这是因为它们都没有排放压缩废热，高压缩比ηt↑，η1、η2、η3↓，ηe并不太高，适用于不易燃燃料，如压燃柴油；低压缩比ηt↓，η1、η2、η3↑，ηe并不太低，适用于易燃燃料，如汽油——特别是辛烷值极低的汽油、气体燃料。高压缩比升功率大，结构重量大；低压缩比升功率小、体积大、对结构强度要求低，结构重量并不大。
高效率的无压缩充分膨胀技术不但适用于活塞式和转子式内燃机，也适用于涡轮式内燃机，即无压缩燃气轮机，注意是定容加热，计算公式同10。1920年，德国人H.霍尔茨瓦特制成的断续工作的燃气轮机效率只有13％，其原因可能是1、无法预测它可能达到的最高效率，没有找到克服其缺点的方法，失去了进一步探讨的决心。2、燃烧室与涡轮机相比容积太小，定压加热的比例上升得太多、定容加热的比例过少。3、涡轮机最佳工况不能与燃烧室逐渐降低的气压相适应。4、涡轮机系统的惯性使相当一部分功无法有效输出。既然未经太多的努力其效率就达到了13％，那么只要结构合理，不但能克服其缺点，而且可以大幅度的提高有用热效率∵虽然透平的效率低于活塞式的膨胀机，但由于燃烧室的容积大、容易采取较好的绝热措施、加热效率高(参照公式5b关于加热效率η3的说明)，∴ηe≥40％，远超过绝热压缩式燃气轮机和放热压缩式燃气轮机！参照原理图2d，除燃烧室的容积较小这一点不同之外，H.霍尔茨瓦的无压缩燃气轮机可能是这样的大容积的燃烧室1，其底部的进气止回阀2，透平(涡轮机、膨胀机)3。通过2向1充入空气、可燃气，用多个火花塞同时点火，假如燃烧速度极快，而且3的流量不太大，因为2的关闭，发生了定容加热(不排除少量的定压加热)，高压气体驱动3作功，2内的气压和温度随时间推移逐渐降低，当气压降低到一定程度时，用外力驱动3使其作为风扇吸入新鲜空气或用另外的风扇送入新鲜空气，如此间歇的、脉冲式的重复工作。如果把燃烧室看作电容器C、透平看作电阻R，就象RC放电电路那样存在时间常数τ＝RC，利用这一特性，可以设计出较为平稳的、连续工作的、高效率的无压缩燃气轮机！参照图2e1～m+n个大容积的燃烧室，其底部的进气止回阀a，其上部的第1个排气止回阀b1，其上部第2～m-1个排气止回阀兼排气截止阀b2～b(m-1)，其顶部的末级排气截止阀c；m级或m段透平d，从第2级(段)开始，每级(段)透平的工作面积都逐级(段)增大，以接纳与它并联的燃烧室的流量，此流量最好能使其时间常数保持一致；所有燃烧室顶部的末级排气截止阀c都通往最末一级涡轮机兼风机、第1个排气止回阀b1都通往透平的首级、第2～(m-1)个排气止回阀兼排气截止阀b2～b(m-1)都通往透平的2～(m-1)级(段)。对第2～(m-1)个排气止回阀兼排气截止阀b2～b(m-1)的要求是这样的每个排气止回阀兼排气截止阀都串联在同一通道中，遇到高压差止回阀门自行关闭或称止回，截止阀门需用外力打开，或采用图3a的1c～1g的形式(见《C》文的说明)。为了抵消轴向推力，两个透平在轴的两边呈镜象对称安装，即两个透平的进气端相对、透平的动叶片及静叶片(整流器的叶片)扭曲方向相反，气流从中间进入、从两端排出。注意对称安装的透平可以用于蒸汽轮机，中间用类似混流式水轮机那样的装置代替喷嘴，可能会提高蒸汽轮机的效率。
工作方法，每个燃烧室从进入、退出工作状态及进入、退出准备状态，都是利用阀门按气压最高时先向首级透平供气，随着气压逐渐下降，利用阀门逐步转移向下一级透平供气，直至向末级透平供气，最后转入被抽气(或被供气)和供给燃料的状态，然后被下一个燃烧室顶替作同样的工作；虽然顶替和转移不是连续不断、没有时间间隔的，但就整体而言，在任一时刻总是有多个燃烧室相互配合的驱动透平。先从燃气轮机进入稳定工作状态进行描述，设m是偶数m＝6，n＝6个，m+n＝12个；把6级或6段透平按1级+6级、2级+5级、3级+4级分成3组，即L＝m/2＝3组(如果m是奇数，比如m＝5，第1级透平单独作1组，2级+5级、3级+4级分成2组，共3组)第1组、第1个燃烧室No1点燃，它通往首级(段)透平的第1个止回阀b1被气体推开去驱动第1段透平，其更高的气压使刚才还处于开启状态的第7个燃烧室N07的止回阀b1关闭，同时用外力打开第11个燃烧室No11的截止阀c，短暂的驱动第6段透平，之后No11的c保持开启，与先于它进入这一状态的第12个燃烧室No12及No2～6共同被第6段透平抽气，即排出废气、进入空气的换气状态，所以末级透平的面积很大——它既作为透平又作为风机(还可以另设鼓风机从燃烧室底部的进气止回阀送入新鲜空气，优点是可以克服进气止回阀的阻力、增加新鲜空气的密度)；第2组、相隔一段时间t3之后，同时打开No7、No10的截止阀b2、b5，与之串联的止回阀被气体推开驱动第2段、第5段透平，更高的气压使刚才还处于开启状态的No8、No11的止回阀b2、b5关闭，用外力关闭No8、No11的截止阀b2、b5；第3组、相隔一段时间t3之后，用外力打开N08、No9的截止阀b3、b4驱动第3段、第4段透平，更高的气压使刚才还处于开启状态的No9、No10的止回阀b3、b4关闭，用外力关闭No9、No10的截止阀b3、b4。其余5个燃烧室，即No2～6早已先后进入排放废气过程，此时它们的末级排气截止阀c都处于开启状态。最早进入排放废气过程的No2已经充满新鲜空气和可燃气体或易燃的雾态燃料，在和No1点燃相隔t2时间后，No2点燃，顶替刚才还向首段透平送气的No1，如此轮转循环。之所以把燃烧室的投入运行按首+尾段(级)、第二+末前段(级)....分组，目的是使各组的功率大致相等、每个节拍的输出功率也大致相等。向换气的燃烧室供给燃料要注意1、排放废气、充入新鲜空气的速度要适宜，以免废气、新鲜空气过分掺混，尽量借助废气轻、新鲜空气重的原理，把更多的热废气从燃烧室顶部的末级排气截止阀排出，新鲜空气到达排气截止阀时令其关闭。向燃烧室供给燃料不要过早，待废气离去、新鲜空气到达之后再供给，以免回火。2、燃烧室最好垂直安装，其高度H最好大于直径D，可以减少废气、新鲜空气过分掺混。多安排的n个燃烧室就是为了获得充分的时间，以利于1、2项工作。
工作频率(节拍)或时间的安排每个燃烧室从点燃到工作结束的时间定为t1，设t1＝9秒；每隔3秒点燃一个燃烧室t2＝3秒；t3＝t2/L——L＝3t3＝1秒。即通过延时、分组投入，多个分级并联工作的燃烧室可以使燃气轮机的波动周期大为缩短，燃烧室越多、涡轮机分级越细致，波动周期越短，借助透平系统的惯性，燃气轮机的运转将十分平稳，如果该惯性不够大，可以增加飞轮。
燃料的供给方法1、把多个气体燃料喷口或液体燃料喷油嘴设置在燃烧室的底部，待空气进入、废气远离之后给入燃料，以免剩余废气还很多就自行引燃。方法2、把更多的气体燃料喷口或液体燃料喷油嘴均匀的设置在燃烧室恰当的部位，待大部分废气离开燃烧室后迅速给入燃料，容易避免自行引燃。
无压缩燃气轮机的冷却前几级透平及相通的管道、阀门的温度可能高达T2≈3000k，后几级透平及相通的管道、阀门的温度T3≈1600k，管道、阀门、传动轴、透平的动叶片、静叶片(整流器)等部位可采取隔热+蒸发的冷却措施，蒸发最好是半开路的——其出口通往燃烧室，如果用汽油、甲醇、酒精作冷却剂，将没有热损失，因为其蒸汽就是燃料；为了避免冷却剂泄漏或高温气体进入冷却通路，透平叶片及传动轴的冷却通路的出入口，最好安排在透平后几级叶片的传动轴上，此处气体对冷却通路为正压，冷却剂不易向外泄漏，但压强不高，高温气体也不会大量进入冷却通路。
无压缩燃气轮机的功率设向首段(级)涡轮机送气的燃烧室提供的功率为N1，前述L组燃烧室提供的总功率为L N1≈3 N1。燃烧室越多、透平分级越细、L越大，由压强梯度差产生的不匹配损失越小、效率越高、总功率越大。
虽然透平的效率低于活塞式膨胀机，因为其燃烧温度远高于后者，有效热效率ηe不但不低，而且尾气温度非常高，如果实行燃气-蒸汽联合循环使用天然气、汽油，发电效率将大于60％，使用水煤气、半水煤气，发电效率大于50％。
C、放热压缩充分膨胀发动机和混合压缩充分膨胀发动机首级压缩机的进气量与膨胀机的进气量之比即压缩比ε＝V1/V2，膨胀机的排气量与膨胀机的进气量之比即膨胀比V4即α＝V4/V2，，等比压缩的级数m，当m→∞且放热十分良好时即成为等温压缩，在工程上可以按压缩比的大小决定m，通常m＝1～4；适当提高压缩比可以提高效率，而且α/ε减少、升功率增加，但压缩比太高，比如当 时，α/ε＝1，排气温度等于进气温度T4＝T1，再加大压缩比，则α/ε＜1，即排气温度T4＜T1进气温度，这表明它既产生动力又在制冷，效率反而下降。η1≈0.95，η2≈0.98，ηtmax≈0.68，据说燃料电池的理论效率≈0.7，二者路途不同，结果如此接近大概不是巧合。ηe≈0.55～0.60。最大有用升温、升压比 。放热压缩充分膨胀发动机10a,ηt=1-1αγ-1-mγ(ϵγ-1m·γ-1)ΔTvT1+1-αϵ,α=[(ΔTvT1+1)ϵ]1γ]]>或α=[(ΔTVmaxη3T1+1)ϵ]1γ]]>ηe=(1-1αγ-1)η2-m·γ(ϵγ-1m·γ-1)(ΔTvT1+1-αϵ)η1η2-PbPa]]>或ηe=(1-1αγ-1)η1-m·γ(ϵγ-1m·γ-1)(ΔTVmaxη3T1+1-αϵ)η1η2-PbPa]]>例4、已知汽油燃烧升温ΔTv＝2500，压缩比ε＝27，m＝3，η1＝0.96，η2＝0.98，Pb/Pa＝0.015求ηe＝？解α≈50，ηe＝0.759237205-0.23029073-0.015＝51.39％(混合压缩)一级放热压缩+绝热压缩充分膨胀发动机(多级放热压缩请自行推导) W1a、W1b放热、绝热压缩功，ε1、ε2放热、绝热压缩比。
参照图3a1′a空气滤清器，A压缩机、1′进气阀、2′排气阀、3′活塞，1a冷却器、1b储气罐、1h排水装置，1c膨胀机进气配气器、1d前置进气阀、1e后置进气阀、1f扭转柄、1g凸轮，B膨胀机、2排气阀、3活塞。公式9是循环最完善的内燃机，其压缩、膨胀不能在同一空间内完成，其前部是空气压缩机A，它为后部的膨胀机B提供高密度的空气。
压缩机的特殊结构和要求压缩机既可以是速度型也可以是容积型的——活塞式、转子式均可。每级压缩之后的冷却器1a或储气罐1b都应该设置排水装置1h——最好是自动的，以便及时排出冷凝水，这有利于内燃机长时间、不间断的工作。当气温很低，在冷却器、排水装置或储气罐中结冰较多且有碍于发动机工作时，可停止或减少冷却器的放热，待冰熔化且排水后，恢复冷却器的放热，如果排水装置或储气罐中的冰不易融化，可利用电力或排气废热来帮助熔化——这需要使用带有阀门的、可以在需要时供热的热管来达到此目的。在小型内燃机中，可以让压缩机、膨胀机使用同一根传动轴或曲轴。在大、中型内燃机中，为了减小启动功率，可以在压缩机、膨胀机之间安置离合器，启动时先将二者分开，让启动机先带动压缩机，待空气的压强足够高时再结合离合器，完成内燃机的启动。如果使用二冲程多级压缩，相邻各级的相位差以π为最好，这可以稳定储气罐的压强。
膨胀机的特殊结构和要求膨胀机必须使用容积型的——活塞式(二冲程)、转子式(一冲程)均可。如果使用活塞式，因为只承担进气、膨胀、排气这三项工作，所以很容易在二冲程之内把这三项工作安排得更合理；因为供给膨胀机的空气的压强很高，如果进气阀1d---1e的结构和普通内燃机相同，其复位弹簧的弹力就必须足够大，以避免汽缸内压强较低时，压缩空气不受控制的自行进入汽缸；如果嫌复位弹簧(图中未标)的弹力太大，可以在常规的进气阀1e的前面再安装一个阀1d，阀1d的阀门和进气阀1e的阀门安装方向相反，当其关闭时仅凭气压差即可阻止压缩机来的空气进入，这样复位ε弹簧的弹力就不必太大，需要进气时要用外力顶开前面的阀门1d，此时后面的阀门1e可以被空气推开——这可能增加气流的阻力，所以前、后两个阀门最好同时都用外力顶开——凸轮1g被杠杆1f扭转即可传递外力，复位弹簧的弹力也可以有更多的选择，显然这种结构易于克服1c的漏气的问题。
压缩机的工作和普通压缩机相似，无须重复。
工作方式1，放热压缩充分膨胀发动机首级压缩机进气体积V1＝ε，oa→0，充入膨胀机的压缩空气的体积ob＝1，充分膨胀比V4＝α＝oc。活塞3位于a，打开进气阀1d、e充入空气、喷入液体燃料或供给气体燃料，当3下行至b点时，迅速关闭1d、e，用电火花点火，3被气体推往c，3到达c气体接近完成充分膨胀时打开排气阀2，此时汽缸内气体的压强稍大于1——外界大气的压强，3向上移动推出废气，3即将到达a时，关闭2，如此反复；如果使用气体燃料，最好让燃料使用另外的阀，假如让空气、燃料共用同一阀，最好采取阻燃措施，还可以把B文2、图3中的1b、1c、1d接在图4的1c上，目的都是为了避免发生回火；此法的优点是废气排除的较彻底，缺点是进气、关闭进气阀、点火都是在活塞的运行速度处于越来越快的退行状态下完成的(注活塞的运行速度与充分膨胀比α有关，α越小、进气角越大，活塞的运行速度越快)，这不但对这些工作的时间配合要求较严，而且当活塞的速度很快时，可能发生较多的定压燃烧，活塞驱动曲轴的工作角度＜π。
方式2a，混合压缩充分膨胀发动机，为了减少定压燃烧，为了使进气、供给燃料、燃烧工作进行得比较从容，可能不得不采用较多的放热压缩和较少的绝热压缩，其构造与方式1几乎完全相同，区别在膨胀机的进气方式和膨胀机有放热压缩之后的少量的绝热压缩，首级压缩机进气体积V1＝ε1·ε2，充入膨胀机的压缩空气的体积ob＝ε2，oa＝1，总压缩比ε＝ε1·ε2，充分膨胀比V4＝α＝oc，活塞3上行、到达b之前，关闭排气阀2，打开进气阀1d～e充入空气—如果3的速度较慢其体积将大于ε2，3到达b之前会把大于ε2的那部分空气送回储气罐，3到达b关闭进气阀1d～e、给入燃料，此后发生绝热压缩，3到达上死点a之前用电火花提前点火.........以下工作和方式1完全相同，请参考上段文章。此法的优点是进气、关闭进气阀、点火都是在活塞的运行速度处于越来越慢的进行状态下完成的，此时曲轴偏转的角度较大而活塞移动的距离较小，定压燃烧的成分很少，活塞驱动曲轴的角度≈π，缺点是废气排除的不彻底，有少量的绝热压缩，使进气温度稍有提高。
方式2b，混合压缩充分膨胀发动机，参照图3b，为了简化结构，可以利用活塞打开进气阀进气室1c内装有前置进气阀1d、后置进气阀1e，前置进气阀1d是用来阻止燃烧产生的高压气体返回压缩空气储气罐的止回阀，后置进气阀1e是用来阻止压缩空气不受控制的从储气罐自行进入进气室1c。活塞3上行，排气阀2开启，排出废气，当3接近进气点b、尚未接触1e的挺杆之前关闭2，梢后3推起后置进气阀1e的挺杆，压缩空气推开前置进气阀1d进入进气室1c、汽缸；3继续上行，如果其速度不过快，1d来得及关闭，空气被少量绝热压缩，3到达上死点a之前喷入燃料、用电火花提前点火，如果1d未来得及彻底关闭，此时燃烧产生的高压将迫使其关闭、驱动3下行，在3脱离1e的挺杆之前，1c内存留的气体返回汽缸，3继续下行，汽缸内的气压逐步下降，后置进气阀1e彻底关闭，储气罐里的压缩空气不能自行进入汽缸；3到达下死点c、打开排气阀2，活塞3上行，排出废气，如此反复循环。注意1、在确保空气可以顺利进入汽缸的前提下，尽量减少1c的容积，以免其内存留的气体过多。2、3到达上死点a时，1d、1e之间要留有一定的间隙，以免挤压损坏。3、可以在1d、1e之间安置弹力适宜的弹簧，帮助其复位。4、因为3的速度越靠近上死点越慢，为了减轻碰撞，1e的挺杆不宜过长；可以把1e的挺杆设计成套筒状，其内安置弹力适宜的弹簧，在弹簧的工作间隙未被3压完之前，先由弹簧向1e传递一个逐步增大的缓冲的力；为了减少3与挺杆接触部位的压强，可以把挺杆顶端相应部位的面积增大。
二冲程配气、供油、点火的精度高，增大与之相应的凸轮的直径，可以使精度更高，为了简化结构，配气、供油、点火的凸轮可以直接设置在传动轴上。
启动功率为很小，结构重量为较小，升功率≥1、实际效率最高，尾气热能利用价值较高。
这种内燃机可以有多种变形的应用方式将其压缩机、膨胀机分开，并且把储气罐作得极大，就可以用于压缩空气蓄能电站，在电网电力过盈时，用电力驱动压缩机向水压式高压定压储气装置储存压缩空气，它可以安全、高效的储存压强十分平稳的高密度的空气，供电紧张时放出压缩空气供给膨胀机作功、发电，此时膨胀机的效率非常高，因为这时它无需压缩W1/W2＝0。
参照图3c，1气阀、通往压缩机，2气阀、通往容积型膨胀机或燃气轮机，3输气管，4水池，5垂直井道，6汇气室，7水平巷道，8输水管，9浮子，10配重气阀1、2输气管3与汇气室6水平巷道7连通作为“储气罐”；垂直井道5深达几百米，它的下部与汇气室6隔开、上部与水池4沟通；输水管8的下部插入6底部的水面下、上部弯头连通5——它可以准许水流出入、阻止空气出入；浮子9置于6的水中，与配重10用绳索连接，绳索用滑轮导向、穿过8。
工作方法最初先向5注满水，水通过8进入6、7，当6、7水位上升到一定高度时，6、7内气压与5施加的水压平衡。通过1、3向6、7充入压缩空气，6、7内的水经8被排入5、4，6的水位不可以低于8的底部，否则超过最大储气量，空气将从8、5逸出。通过3、2向容积型膨胀机或燃气轮机提供压缩空气，4内的水经5、8进入6、7，6的水位不可以高于其顶部，水位再度上升气压将会下降。当6、7水位升降时，9、10随之升降，根据10的位置可以判断6、7的储气量。4的面积越大、水位越稳定，气压越稳定，如果4靠近河、湖，引入、排出水可以减少4的面积。以垂直井道的底部为中心开凿许多辐射状的水平巷道，可以大幅度的增加储气量，这种蓄能电站的工作能力绝不亚于抽水蓄能电站，特别适用于荷兰那样的低地国家或地区。如果离岸边不远有适宜的深海或深湖，可以用配重和网把软囊锚定在水底，利用软囊体积的变化来储存压缩空气，就不必开凿巷道。如果利用废弃矿井，例如在南非，这类巷道的深度可达几百米至上千米，储气的气压极高，超过了内燃机膨胀机的工作范围，在内燃机前要用制冷膨胀机来减压、回收功，见后文有关鱼雷、潜水器用内燃机的说明。
关于充分膨胀比α或α/ε的调整；从公式8～12可以看出，α的取值决定于进气温度T1、ΔTv或ΔTv/T1，而T1≈To，即α的数值应该随环境温度的变化而调整，否则不但会降低效率还会产生排气噪声，有多种方法可供选择1、按最高环境温度固定α值，当环境温度降低时，减少燃料的供给，因为ΔTv下降就会使所须的α值维持不变，内燃机的最大功率也维持不变，此方法简单易行，但ηt不随环境温度降低而提高。
2、按最高环境温度使用高热值燃料如汽油固定α值，当环境温度降低时，依次改用低热值燃料，达到不必改变α值的目的。
3、改变进气量使所须的α/ε值随环境温度的变化而得到调整，为此应该使控制进气阀的凸轮的开启角度可以改变，类似的结构见《A》文；改变首级压缩机的进气量使所须的α/ε值得到调整，适用于放热压缩内燃机。
4、改变改变排气量使所须的α/ε值随环境温度的变化而得到调整改变，此方法虽然也可以获得不同温度下的最高的ηt，但不能充分利用膨胀机汽缸的容积。
5、利用后文所述的制冷机，使进气稳定在低温，不必改变α/ε值。
内燃机排气或尾气的利用虽然充分膨胀发动机对燃料的利用效率非常高，燃料的未利用的热能比例较少，但和燃气轮机相比其尾气的利用价值更高，因为它们通常都是在最佳混合比附近燃烧，尾气的热能属高位的热能。在小型移动设备中，用尾气给吸收式制冷机供热，获得的低温的一小部分使内燃机的进气得到降温、析出水分，因为进气的温度T1下降且十分干燥、ΔTv/T1上升使内燃机的效率得以提高，剩下大部分的低温用于空调或冷藏。
开发出高效率的温差电池，特别是可以在高温、中温、低温下工作的温差电池，用尾气的热能发出的电力驱动电动机，此电动机可以和内燃机并列共同输出动力。
D、放热压缩燃气轮机11a,ηt=1-1βγ-1γ+γ-1γ·W3W2-W1W2,ηe=(1-1βγ-1γ+γ-1γ·W3W2)η1-W1W2η12-Pbpa]]>W1=kβ·Lnβ..,W3=β·ΔTpT1..,W4=(β-β1γ)(ΔTpT1+1)γ-1..,W2=W3+W4,]]>W1放热压缩功，W2总膨胀功，W3等压膨胀功，W4绝热膨胀功。 例5a、已知燃气轮机β＝20，η1≈η2≈0.88，Pb/Pa≈0.02，K≈1.02，汽油燃烧升温ΔTp≈1750，进气温度T1≈300k，求ηe＝？解代入公式7b、ηe＝0.599764382-0.251998669-0.02≈32.78％，例5b、已知燃气轮机β＝50，η1≈η2≈0.88，Pb/Pa≈0.02，K≈1.02，汽油燃烧升温ΔTp≈1750，进气温度T1≈300k，求ηe＝？解代入公式7b、ηe＝0.676850284-0.297329238-0.02≈35.92％例5b、已知燃气轮机β＝100，η1≈η2≈0.88，Pb/Pa≈0.02，K≈1.02，汽油燃烧升温ΔTp≈1750，进气温度T1≈300k，求ηe＝？解代入公式7b、ηe＝0.723921047-0.330848924-0.02≈37.31％，增压比较低时，放热压缩比绝热压缩的效率相差不多，适当提高增压比后二者差距加大，增压比大幅度提高效率增幅减少。
绝热压缩燃气轮机从它诞生之日，就具备了放热压缩需要的一些条件，但因为没有正确的基础理论的指导，采用放热压缩技术是不可思议的。放热压缩燃气轮机的压气机、透平(涡轮机、膨胀机)也是分开工作的，其压气机的扇叶(动叶片)、静叶片(整流器的叶片)、外壳的内侧和传动轴的总表面面积很大，只要在其内部构成供传热介质流通的通道，它们就是非常好的吸热换热器，在燃气轮机之外——比如在飞机的机身、机翼的蒙皮里用导热好的黏合剂粘附上放热换热器的管道，用循环泵、阀门、管道，把吸热换热器、放热换热器构成循环回路，压气机压缩空气产生的废热就可以通过机身、机翼释放到大气。为了减少放热过程的温度差，又不消耗循环功率，还可以在整流器的叶片、外壳的内侧和机身、机翼的蒙皮之间，利用热管技术实现对外放热，在热管的适宜位置安装阀门，需要时可以阻断液体工质的回流、停止对外放热。为了约束气流的离心趋势和兼顾增加吸热换热的面积，可以把压气机扇叶的后侧(以进气方向为前)制作上许多以传动轴轴心为圆心的同心圆状的附翼，透平叶片的前侧也可以有这种附翼来约束气流的离心趋势。
由于对压缩空气进行了放热，当气温低于冰点而且工作在高湿度的环境时，可能在压气机里结冰，当冰层的厚度较大且有碍于工作时，或是停止循环泵、或是关闭有关阀门，减少或停止对外放热，利用压缩热来化冰，待冰融化后再进行放热；如果长期处于高湿度的环境，无论气温有多低，可能不得不让压气机工作于高于冰点的温度。
有了放热环节，降低了燃烧的起始温度，在材料的耐热性能相同的前提下，可以大幅度的提高增压比，不必担心压缩热和燃烧升温会烧毁压气机、透平，为把燃料的供给量增加到最佳混合比创造了有利条件，又因为压缩空气的质量、密度、 上升和η1的增加，最终使输出功率大幅度的提高。
如果在前级透平的叶片及其静叶片(整流器的叶片)采取类似《B》文无压缩燃气轮机的冷却措施，(注意所说的冷却措施，不是让燃料在透平的叶片及其静叶片的表面蒸发，这会降低燃料的利用效率。)不但可以把燃料、空气的混合浓度提高到最佳混合比，而且可以使燃烧在燃烧室内大部乃至全部完成，此时公式11的假设就成为现实，气体在透平内只进行绝热膨胀，可以使燃气轮机的效率得到更大的提高，排气温度大幅度降低，在燃气轮机的尾部将看不到火光。在位于燃烧室前端的传动轴上开出径向的孔，作为液体燃料的输入孔，让透平叶片内的通道沿传动轴与输入孔沟通以便输入液体燃料，把因吸热而汽化的燃料从轴心的另一条轴向通道送回燃烧室进行燃烧，之所以把冷却剂的输入、输出安排在燃烧室前端的传动轴上，是可以避免燃料白白的泄漏，此种泄漏可能是难免的。要使上述措施达到的良好的冷却的作用，可以大幅度的提高增压比，否则需要的燃料少、能提供的汽化热也少。如果气温太高，或是汽油、煤油这类燃料能提供的汽化热太少，还可以掺入一些酒精或甲醇。燃气轮机的启动先从进气口送入易于汽化的天然气、石油气，待作为冷却剂的燃料被汽化后，逐渐减少天然气、石油气的供给；据说飞机在起飞前的预热要消耗大量的燃油，建议在机场设置天然气、石油气供给设施，以减少燃油的装载量或等于增加了燃油的装载量。飞机发动机空中停车的再启动减少或停止压气机的放热，待发动机运转后，恢复压缩放热。
关于有效效率η1当吸入的空气的流量相同时，因热效率ηt上升、输出功率成倍增加，漏气损失的比例成倍下降，η1将大幅度上升。
关于变形应用和《C、放热压缩、充分膨胀发动机》一样，放热压缩燃气轮机也有类似的应用方法，比如只使用它的透平，再配合《C》文中的储气机构，就可以用于压缩空气蓄能电站。为了抵消因去除压气机而增大的轴向推力，可以采用《B》文无压缩燃气轮机的措施。这种发电装置的效率稍低于《C》文，因为它的燃烧只能增容不能增压，注意对其尾气热能的利用，总效率也不太低，最大的优点是体积小、功率大。
E鱼雷、潜水器内燃机无压缩充分膨胀式内燃机，P1进气压强，氧气发生器、氧化剂或储气罐供给气体的压强，排气压强P3≥Po+Ph，大气压强Po＝1，海水压强Ph＝0.1h，潜深h(m)12a,α=[(ΔTvT1+1)P10.1h+P0]1γ=[(ΔTvT1+1)P10.1h+1]1γ,η1=1-1αγ-1,]]>少压缩充分膨胀式内燃机α=[(ΔT∀·ϵT1+ϵγ)P11+0.1h]1γ]]>12b,η1=1-1αγ-1-0W2-W1bW2=1-1αγ-1-ϵγ-1γ-1ΔTvT1+ϵγ-1+αP1ϵ]]>本内燃机是基于《C》文方式1、2的改动，无压缩或少压缩内燃机可以代替奥托内燃机制作热动力鱼雷，压缩机及其冷却器放置在舰艇或基地，鱼雷上安置储气罐和无压缩(由放热压缩内燃机而来)、少压缩(由混合压缩内燃机而来)内燃机，如果给储气罐充入富氧、纯氧，或由氧气发生器供给具有一定压强的氧气，或供给具有一定压强的气态氧化剂，其实际效率非常高ηe＝70～80％，(W1＝0，W1/W2＝0)。注意通过改变进气量调节尾气的压强1、潜深加大、储气罐气压低增加进气量、减少膨胀比α。2、潜深减少、储气罐气压高减少进气量、增大膨胀比α。排气噪声，气泡噪声都很少，其总体噪声水平接近于电动鱼雷因为排气温度低，由气泡形成的航迹少，特别不易被远红外夜视仪发现，其航程或装载炸药的重量数倍于当前的鱼雷。
参照图3a，图中虚线右侧相当于鱼雷、潜水器的无压缩或少压缩内燃机，工作方法和《C》文的方式1、2大体相同。
参照图4，高压储气罐C，制冷机的膨胀机A如果储气罐C中的气体气压极高，或氧含量极高，燃烧压强过大，有可能超过膨胀机B允许的极限，或是超过了膨胀机B的充分膨胀比α及α/ε值的调整极限，将不得不对供给膨胀机B的气体进行减压，此种减压最好借助制冷机的膨胀机A来完成，制冷膨胀机A也应该采取膨胀比的调整措施，制冷膨胀机A在减压、调压的同时，既可以回收膨胀功又可以使输出的气体降温，而低温的进气可以提高无压缩内燃机的效率。结合全球定位系统及其它独特措施，继弹道导弹和巡航导弹之后，将出现一种廉价的超远程的鱼雷，既可以用于舰载又可以用于岸基，其航程可以达到几千甚至上万公里。
关于替代能源对当前的内燃机而言，如果用甲醇和酒精代替汽油和柴油，即使消耗热量相等的燃料，前者的输出功率也要远小于后者，因为前者的化合水多于后者，因 下降、W1/W2上升使ηe大幅度的减少，这就是使用甲醇燃料始终无法达到预期效果的根本原因。值得庆幸的是对无压缩和放热压缩的内燃机、燃气轮机而言，ηe下降的幅度很少，因为它们的W1/W2所占的比例很少、甚至趋于0，仅就这一优势也应该大力开发，是迫在眉睫的最重要的课题，只顾商业利益设法加以推委，是不负责任的以全球生命的命运作为殉葬品的行为。因未参加过内燃机的设计、制造和维修，对本发明所进行的描述可能不够正规。由于给出的示例较多，为了避免过分繁琐，一些可能实施的措施只在一个示例中作了表述，显然它们可以与其它示例和实例结合或组合，构成本发明的权利要求，特此声明。
补充接第12页23行还可以用于输送液体，即作为输液泵，俗称总泵、主动泵或是输入具有压力的液体流，输出动力，俗称从动泵、分泵或被动泵。
权利要求
1.绝热压缩内燃机实现充分膨胀而且进气吸收的废热较少的方法，其特征是在进入绝热压缩之前，先排出多余的空气，以便留出充分膨胀的空间。
2.实现较充分膨胀的必要条件，其特征是工程上应用的充分膨胀比，比理论计算值稍小，是随进气温度、进气——排气压强、燃料的热值、混合比、负载轻重的变化而变化的数值，和循环的方式有关，可以根据相关公式推算。
3.根据权利要求1、2所述，二冲程内燃机实现充分膨胀的方法，其特征是活塞前往上死点移动到有效进气点附近时，对于顶置进气门、排气门内燃机同时关闭进气阀门和排气阀门，然后进入绝热压缩，对于汽缸进气口或自行启闭的活塞顶进气阀内燃机关闭排气阀门，然后关闭进入绝热压缩。
4.根据权利要求1、2所述，四冲程内燃机实现充分膨胀和内部冷却的方法，其特征是在吸气冲程之后、活塞前往上死点移动到有效进气点附近时，先首次打开排气阀门排出多余的空气，然后关闭排气阀门进入绝热压缩。
5.根据权利要求1、2、3所述，二冲程内燃机利用曲轴箱供气的方法，其特征是把曲轴箱当作呼吸腔，其上有吸气阀——连通空气滤清器、呼气口——通往内燃机的进气阀或进气口，在呼气口有阻止机油随气流大量进入内燃机进气阀的装置。
6.根据权利要求1、2、3所述，二冲程内燃机利用曲轴箱供气的又一种方法，其特征是自行启闭的进气阀设置在活塞顶上，呼吸腔不必设置呼气口。
7.实现较充分膨胀的装置，可以根据需要随时调整内燃机的充分膨胀比α，或充分膨胀比与压缩比之比α/ε，以及汽油机的点火提前角、柴油机的喷油提前角的装置，此装置的原理不但可以用于内燃机，而且可以用于制冷机的膨胀机，其特征是在不影响某种轴例如凸轮轴的正常转动的前提下，利用伺服机构给予的力——例如轴向、径向或切线方向及其它方向的力，使某个跟随轴转动的部件——例如动凸轮、点火触发轮(但不限于动凸轮、点火触发轮)，产生相对于轴的适度扭转或偏转，可以达到调整汽油机的点火提前角、柴油机的喷油提前角、气门的开启或关闭角及这些角的宽度或称角的幅度的其中之一的一种的目的。
8.根据权利要求7所述，其特征是可以达到调整汽油机的点火提前角、柴油机的喷油提前角、气门的启闭角及这些角的宽度或称角的幅度的其中之一的几种的目的。
9.根据权利要求7、8所述，其特征是向传导轴瓦施加轴向的力，在其圆周形的槽内旋转的调整条的突起发生轴向位移，调整条另一端的突起沿动凸轮轴瓦的螺线形的槽的位移，迫使动凸轮发生相对于轴的扭转或称偏转。
10.自吸气无压缩充分膨胀内燃机的基本工作方法，其特征是在一个过程中吸入空气、混入燃料、点火、充分膨胀作功，在另一个过程中排出废气。
11.根据权利要求10所述，二冲程活塞式内燃机，其特征是进气阀设置在活塞顶上。
12.根据权利要求10所述，和罗茨风机、汪克尔内燃机相似的新式转子式内燃机，其特征是在有端盖的圆筒型汽缸内，装置一个外廓形状以圆柱面形或曲率半径不必非要相等的圆弧面形为主的、一端紧贴汽缸内壁旋转的转子，一个可以伸缩的、中空且半面开口的、板状的、紧贴转子那一面是圆柱面形或其它圆弧面形的舌，除转子把舌压回舌腔造成后述两个腔贯通之外，转子和舌可以把汽缸内其余的容积分隔成吸气——燃烧——膨胀腔和废气腔，在转子紧贴汽缸内壁一端离开舌的一边设置进气阀、火花塞和燃料供给装置，在转子接近舌的开口的另一边作为排气口，转子每旋转一周，吸气——燃烧——膨胀和排出废气就同时进行一次。
13.根据权利要求10、12所述，借鉴权利要求5的方式，其特征是自行启闭的进气阀设置在转子面向吸气——燃烧——膨胀腔的那一面上。
14.根据权利要求10、12、13所述，可以抵消侧向压力的大直径的转子式内燃机，其特征是转子紧贴汽缸内壁一端和舌是对应的、各有几个，且以传动轴轴心线为中心对称。
15.根据权利要求12、13、14所述，一种转子式空气压缩机，其特征是把转子式内燃机的排气口改作进气口、进气阀改作排气止回阀，转子的旋转方向相反。
16.根据权利要求12、13、14所述，一种转子式可以用于制冷等用途的膨胀机，其特征是进气阀可以控制高压气体进气量的多少，或是说膨胀比是可以调整的。
17.根据权利要求10、12、13、4所述，使气体燃料和空气有较长的混合路程和时间的装置，其特征是如果供给气体燃料，让气体燃料经过稳压调压阀后，进入稳压室(腔)，再经过脉冲阀通向混合室，脉冲阀的开启时间控制在进气阀将要打开或打开之后，脉冲阀的关闭时间控制在进气阀关闭之前，尽量让供给的气体燃料全部都进入汽缸，脉冲阀的脉冲时间要稳定而短暂，短暂到在最高转速下也能可靠工作。
18.根据权利要求10、12、13、、14、17所述，使液体燃料和空气有较长的混合路程和时间的装置，其特征是用喷油嘴向混合室供给液体燃料，冷车启动有困难，可对液体燃料预热，之后逐步减少加热。
19.根据权利要求17、18所述，其特征是既可使用气体燃料又可使用液体燃料。
20.根据权利要求17、18、19所述，可以避免发生回火的装置，其特征是无论供给气体或是液体燃料，在脉冲阀和进气阀之间设置铜丝网，都可以阻止回火。
21.根据权利要求10所述，其特征是进气阀可以是靠气压差自行启闭的。
22.根据权利要求10所述，为了加快进气阀门的关闭速度，其特征是进气阀靠气压差自行开启，借助凸轮和弹簧向进气阀门施加一个时间不长的、使其迅速关闭的力。
23.根据权利要求12～22所述，减少转子的重量、增大有效容积的措施，其特征是转子与端盖接触的一面留有气流的通道，根据需要在转子的一个工作面上设置进气、排气口或进气、排气阀之任意之一种装置。
24.无压缩燃气轮机，其特征是所用透平从第二级或第二段开始至末级或段，每一级或段都要比普通透平的流量逐级或逐段增大，增大的流量要和在此并联的燃烧室的恰当的流量相适应，为了连续、稳定的作功，不断的用刚刚燃烧的燃烧室，顶替已经工作过一段时间、气压有所下降的燃烧室去驱动首级透平，被顶替下的燃烧室又去顶替已经工作过一段时间、气压有所下降的下一个气压更低的燃烧室去驱动第二级或第二段透平，依次类推，直至气压最低的燃烧室去驱动末级或末段透平，所有已经作完功的燃烧室先后进入换气、混入燃料、点火燃烧的循环状态。
25.根据权利要求24所述，为了缩短顶替的波动周期，其特征是在相邻的点火时间之间，从第二级或段开始到末级或段的顶替是均等的、分组的、依次延时的。
26.根据权利要求24、25所述，为了所有的顶替的功率比较均衡，其特征是如果透平的级数或把透平分成的段数是奇数，第一级或段单独作一组，第二级或段和最末级或段为一组，第三级或段和末前级或段为一组，依次类推，如果透平的级数或把透平分成的段数是偶数，第一级或段和最末级或段为一组，第二级或段和末前级或段为一组，依次类推。
27.混合压缩和放热压缩充分膨胀内燃机的基本工作方法，其特征是压缩过程要放热，膨胀机的进气阀能够阻止压缩机产生的高压空气不受控制的自行进入，燃烧过程中该进气阀能够阻止高压气体返回压缩机。
28.根据权利要求27所述，放热压缩充分膨胀内燃机，其特征是上死点和汽缸盖间的距离很小，活塞从上死点下行打开进气阀、给入燃料，至预定进气点关闭进气阀、点火燃烧，气体驱动活塞至下死点完成近似的充分膨胀，打开排气阀，活塞向上运动排出废气，接近上死点关闭排气阀，之后重复前述工作。
29.根据权利要求27所述，混合压缩压缩充分膨胀内燃机，其特征是活塞从下死点向上运动排出废气，至有效进气点之前关闭进气阀，打开进气阀、给入燃料，进行少量的绝热压缩，到达上死点之前提前点火，气体驱动活塞至下死点完成近似的充分膨胀，打开排气阀，活塞向上运动排出废气，之后重复前述工作。
30.根据权利要求27、29所述，其特征是活塞从下死点向上运动排出废气，至有效进气点之前顶开用于制止压缩空气自行进入的后置的进气阀的挺杆，进入压缩空气、给入燃料，活塞继续向上运动进行少量的绝热压缩，到达上死点之前提前点火，高压气体使制止其返回压缩机的前置进气阀关闭，并驱动活塞下行，存留于进气室的气体也涌出，当该室的气压低于压缩机产生的高压空气时，后置的进气阀关闭，活塞至下死点完成近似的充分膨胀，打开排气阀，活塞向上运动排出废气，之后重复前述工作，活塞到达上死点时，后置进气阀与前置进气阀之间要留有一定的距离，既为了避免后置进气阀与前置进气阀挤压损坏，又为了空气的进入。
31.放热压缩燃气轮机的基本工作方法，其特征是在压气机的动叶片、传动轴、静叶片内构成通道，作为吸热换热器，在外界设置放热换热器，利用液体介质把吸热换热器的热量传送到放热换热器释放。
32.根据权利要求31所述，其特征是压气机静叶片对外放热是借助工质的汽化和冷凝来完成的。
33.根据权利要求24、25、26所述，在透平的动叶片、传动轴、静叶片内构成通道，作为冷却器，利用液体燃料的汽化吸热、降温，避免燃料泄露、气体窜入的措施，其特征是动叶片液体燃料的输入口和燃料汽化后的输出口在透平的后几级叶片之间气压适宜的区域的传动轴上。
34.根据权利要求31所述，在透平的动叶片、传动轴、静叶片内构成通道，作为冷却器，利用液体燃料的汽化吸热、降温，其特征是动叶片液体燃料的输入口和燃料汽化后的输出口在燃烧室区域传动轴的前面。
35.鱼雷、潜水器用内燃机的基本工作方法，其特征是如果储气罐的气压极高，利用制冷膨胀机降压、降温、回收膨胀功，用低温空气或富氧、纯氧供给无压缩充分膨胀内燃机。
36.鱼雷、潜水器用内燃机的基本工作方法，其特征是如果用氧气发生器供给的氧气的气压不太高，可以采用少压缩充分膨胀内燃机。
37.根据权利要求35、36所述，其特征是调整充分膨胀比α，或充分膨胀比与压缩比之比α/ε，使尾气的压强稍大于所处的水深的压强。
38.可用于蓄能电站的高压定压储气装置，其特征是利用深达几百米、上千米的水平巷道及汇气室作为储气罐，用管道把压缩空气送入该储气罐，储气罐里的水经垂直井道溢出，输出压缩空气时，水流回储气罐。
39.根据权利要求24、25、26及31、32、33、34所述，用于蓄能电站的燃气轮机和无压缩燃气轮机，其特征是在同一传动轴上镜象对称的安装两个透平，抵消透平的轴向推力。
40.根据权利要求39所述，抵消蒸汽轮机透平轴向推力、提高其效率的措施，其特征是在两个透平中间不使用喷嘴，代之以类似于反击式水轮机的涡轮机。
41.利用内燃机的废热提高内燃机效率的措施，其特征是利用内燃机尾气的余热供给吸收式制冷机制冷，将内燃机的进气降温。
42.在汽缸容积很大的内燃机和无压缩燃气轮机的燃烧室中，加快燃烧速度、减少燃烧持续的时间的措施，其特征是在恰当的位置布置多个火花塞。
43.在汽缸容积很大的内燃机和无压缩燃气轮机的燃烧室中，加快燃料混合速度、减少燃料混合时间的措施，其特征是在恰当的位置布置多个喷油嘴或气体燃料喷口。
44.在汽缸容积很大的内燃机和无压缩燃气轮机的燃烧室中，加快燃烧速度、减少燃烧时间的措施，其特征是在恰当的位置布置多个火花塞。
45.根据权利要求24、25、26、42、43所述，无压缩内燃机循环，其特征是无压缩，尽量减少定压燃烧、增加定容燃烧，进行绝热膨胀。
46.根据权利要求45所述，效率最高的循环组合，其特征是利用其尾气作为蒸汽发电或蒸汽动力循环的高温热源。
47.根据权利要求45所述，效率最高的循环组合，其特征是利用其尾气作为热力循环的高温热源。
45.根据权利要求2、43、44所述，比较完善的容积型内燃机循环，其特征是无压缩，尽量减少定压燃烧、增加定容燃烧，进行绝热膨胀，特别是较充分的膨胀。
48.根据权利要求2所述，效率较高的、单一的内燃机循环，其特征是绝热压缩，定容燃烧，绝热膨胀，特别是较充分的膨胀。
49.效率最高的、单一的燃气轮机循环，其特征是放热压缩，定压燃烧，定压膨胀，绝热膨胀。
50.根据权利要求2所述，效率最高的、单一的内燃机循环，其特征是放热压缩，定容燃烧，绝热膨胀，特别是较充分的膨胀。
51.根据权利要求2所述，效率很高的、单一的内燃机循环，其特征是放热压缩，少量的绝热压缩，定容燃烧，绝热膨胀，特别是较充分的膨胀。
52.根据权利要求12、13、14、15、16所述，无论是压缩机还是膨胀机，只要把进气口或阀、排气口或阀在舌或缸筒或转子合理布置，其特征是气体从端盖、转子的通道进入，从舌或缸筒的通道流出。
53.根据权利要求12、13、14、15、16所述，无论是压缩机还是膨胀机，只要把进气口或阀、排气口或阀在舌或缸筒或转子合理布置，其特征是气体从舌或缸筒的通道进入，从端盖、转子的通道流出。
54.根据权利要求12、13、14、15、16、52、53所述，其特征是给予动力输送液体，或称其为泵、主动泵、总泵、输液泵。
55.根据权利要求12、13、14、15、16、52、53所述，其特征是给予流动的液体输出动力，或称其为分泵、被动泵，作用类似水轮机。
全文摘要
本发明公开了绝热压缩、放热压缩充分膨胀发动机和燃气轮机,无压缩充分膨胀发动机、燃气轮机,有效热效率达40%～54%,是减少资源消耗、降低环境污染的主要途径。
文档编号F02B75/00GK1368595SQ0110244
公开日2002年9月11日 申请日期2001年2月2日 优先权日2001年2月2日
发明者王一况 申请人:王一况