专利名称：机械充气自增压发动机的制作方法
市场上可获得的大部分商用发动机，不管是二冲程，四冲程还是旋转型发动机，所有都具有一个共同的缺点即，它们不能承受对废气的限制。这是使它们更难使用到一过滤器的原因，因为通常一过滤器越有效，其限制越多。由于难于过滤因此这些发动机处于高污染状态。
如果我们拿二冲程发动机为例(
图1)，当旧的气体仍处于气缸100中时，废气物质由发动机9底部来的新鲜气体的压力作用而获得。旧的废气可通过一个位于气缸侧面的开口排出。如果这个开口被堵住，并且燃烧气体的排出受到限制，则新鲜气体将没有足够的力量充入气缸，然后，燃烧过的气体被压缩，而不会排出，其结果是下一个压缩冲程燃烧室中的气体的可燃性和爆发性都是低的，原因是这些气体的大部分是由旧的气体构成的。因此发动机将熄火并停止运转。
如果我们限制燃烧气体从一四冲程或旋转型发动机(图2)中排出，将会产生一种不同但类似的现象。
这种困难来源于这样的事实，即在爆发时，燃烧室10必须保持一定大小，以便获得一优化的爆发气体压力。因此，活塞的行程在排气状态与爆发状态的相同时，气缸具有一确定的尺寸，即使在排气末了(图2)，也是如此。那么在二冲程发动机时，如果我们限制废气的排出，则它们仍具有足够的空间进行压缩，而不会排出，因此仍将留在燃烧室中，并在活塞再一次向下运动时进行再膨胀，结果是新鲜进气也会不足。一个人只要将手放在一汽车的排气管上就可确定该发动机是非常脆弱的，并且容易窒息和熄火。故容易理解如第一种情况那样，这些发动机不能承受具有有效过滤的限制。
我们认为在具有对一过滤器的限制更加便于接受的废气量的内燃机中，这种缺点完全来源于最初的设计。内燃机是从蒸汽机改进而来的。因为蒸汽没有污染，这就导致内燃机存在一个有关废气的内在缺点。第二个假设也是自发地存在于这些发动机的设计中，即，为了运行，必须对这些发动机进行供给，首先必须将气体引入它们之中。这种理念似乎是不言而喻的。实际上，如果发动机不被供给，则它就不能工作。因此，废气只是进气和这些气体燃烧的产物。将废气认为是一种最终产物的认识方法是认识事实的本源，即这些发动机的废气不但是次要的而且是不够的。因此所有的过滤器或催化剂都必须按这样的方式设计，即不会增加对发动机的废气的排出的限制的方式。按这种认识到的方式进行设计得出的结果是限制所有过滤器和催化剂的过滤能力，其结果是各种发动机都具有高的污染。
本发明的主要目的是为了证明一种设计根据气体燃烧是和符逻辑的，而从机械的观点出发，根据流体力学，它没有必要是和符逻辑的。这个技术方案的目的是为了证明尽管发动机必须被供给这是事实，但这并不意味着这种供给必须是发动机的第一种状态。
这个技术方案首先提出一种气体循环的不同设计，及因此而形成的发动机供给的不同设计。实际上，与传统相反，当发动机工作时，如果废气排出是该发动机的第一冲程，本发明的这种技术方案主要是针对发动机废气排放作出的。由于认为新鲜进气不是废气排放的原因而是结果，因此我们的设计得到更进一步的发展。由于这种技术方案最优先考虑的是完全排气，因此这将对过滤形成高水平的限制，并因此形成高的过滤量。
本发明的一第一实施例利用一个称之为平衡活塞12的固定辅助活塞来实现(图3)。该平衡活塞12处于气缸5中，并由一个称之为平衡活塞衬套13的衬套连接到该气缸的顶部。
一活塞1内部是圆柱形的空心，这就是我们称之为圆柱形活塞11的原因。该活塞1按这样的方式插装在发动机17的主活塞中，以致于该平衡活塞12处于它的内部。自然，该组件必须构成一个活塞，该活塞包括在插入该平衡活塞后按固定方式相互连接的两个部分。该圆柱形活塞的下部分由一连杆2连接，该连杆2又连接到曲轴3的曲柄销上。
各部件的这个组件将使我们可区分三个类型的腔室。第一个是处于圆柱形活塞的头部和我们称之为主气缸19并与该活塞的气缸相对的气缸的头部之间的腔室。第二个腔室处于该平衡活塞的下部分和该圆柱形活塞的下部分之间，称之为废气前室或废气进气室18。最后，一第三腔室位于该平衡活塞上部分和该圆柱形活塞的上部分之间，称之为新鲜物质进入前室22。
现在我们来讨论本发明的具体功能。将该发动机的第一冲程认为是排气冲程是合适的。废气如我们看到的那样是全部的，并可因此获得最大的限制，从而进行过滤(图3)。实际上，当圆柱形活塞11在主气缸17中再上升时，我们注意到废气前室18已经减少到0，这迫使全部的废气被排出。这种全部排空如一个泵那样可很好地承受因废气过滤而引起的发动机限制。
当圆柱形活塞11再向下时，废气前室18将变大，排气阀将关闭，并且所有开口都处于封闭状态。从而在该腔室中形成一真空。在其到达下死点时，该平衡活塞和圆柱形活塞将是使废气进气管40的开口畅通。然后，废气通过废气进气管进入该腔室。因此废气被吸入该废气腔室18。不象常规发动机那样，该腔室是处于膨胀的极限状态，同时主气缸也处于膨胀的极限状态。
在该主气缸的另一侧设置一新鲜气体进气管21，一化油器6连接到该进气管上。因此，按这样的方式，燃烧气体吸入废气室将导致新鲜气体22被吸入主气缸中。这就是我们说这种发动机中进气冲程为什么跟在气体喷射冲程之后的原因。
然后圆柱形活塞再上升，并且当新鲜气体已经吸入后，在圆柱形活塞再一次到达上死点时，我们才能讨论气体的压缩和爆发，同时在废气腔室中对废气再进行完全压缩。
现在留给我们的是来讨论第三腔室，即新鲜物质进气前室的功能。它具有三种功能。
第一，通过一设置在该平衡活塞的衬套内的进气管26和一个设置在该平衡活塞12的上表面上的单向阀27，这个腔室可作为供给新鲜气体的辅助装置。在圆柱形活塞上升期间，该腔室的膨胀将吸入新鲜气体，并在该活塞再一次下降时将其压缩，通过设置在该平衡活塞的衬套的下部分28中的各开口，将其喷射入主气缸中，作为补充。新鲜气体的这种推进是以补充进气的方式进行的。自然地，按这种方式，化油器将连接到该进气前室的进气管上。
第二种功能归功于该进气前室。实际上，我们选择从已经提到的，处于该主气缸的一侧的开口将气体继续供给该发动机，并直接将空气引入该进气前室。这些空气可起到多种作用。例如它可正好在废气和新鲜气体之间喷入该发动机，从而在它们之间形成一空气气垫，确保新鲜气体的清洁性。接下来我们来讨论三冲程发动机。
人们也可以选择进气前室作为一空气泵，该空气泵可作为发动机机体101和气缸的冷却系统。在这个最新的方式中，热空气可在化油器的进口处排出。所有这些功能都可以被校正，并且因此可按混合方式使用，该进气前室既可用来提供空气气垫，也可用来给该发动机通风并在该化油器中起泵作用。
应该注意到除了可能提供更好的过滤之外，这些类型的发动机使二冲程发动机可供给且只能供给气体，这额外节省了能量。
此外，所有这些废气发动机都与常规的进气结合使用。
本发明的第二实施例具有与前述实施例相似的性能，并且利用一活塞来实现，如果我们将该活塞横向剖开，其形状是一字母H形的，因此称之为“H形活塞36”。该H形活塞可滑动地安装在该主气缸17中，同时也连接到一平衡活塞35上(图4)。
实际上，侧剖视形状为H形的活塞按这样的方式插装在主气缸17中，即字母H的每一侧都处于刚性固定在该主气缸中的一个壁的两侧上，我们将该壁称之为平衡气缸35。该平衡气缸的中心是穿孔的，使构成该H形活塞的中心衬套37的狭窄部件可伸入并滑动。
该H形活塞36的底部连接到一连杆上，该连杆的另一端将连接到该曲轴3的曲柄销上。
如前述实施例那样，这种结构可形成三个单独的腔室，即主气缸17，废气前室18和进气前室40。
如前述结构那样，由于气体是吸入的，因此这个发动机的第一冲程将是排气冲程。
在图5b中，废气腔室减少到0。废气喷入排气管23，并流过单向阀，而到达过滤器。这种供给废气的方式可承受因高水平的过滤而产生的高限制。
然后，H形活塞再向下运动，并且排气阀再自动关闭。这种下行将在该废气腔室中产生一真空。在H形活塞下降到最低点(图5a)时，一根穿过该平衡气缸的缸壁的管道19将允许该主气缸中的压缩气体通过该废气腔室或废气进气室18吸入。处于该主气缸对面的各管道连接到该化油器系统上，借助于将该废气腔室18中的废气排空，可使新鲜气体吸入该主气缸37中。
接着，该H形活塞上升，再一次压缩该新鲜气体及处于该废气腔室的废气。在上升的末了，气体在该主气缸17内爆发，同时百分之一的废气喷射到过滤中。
如前述实施例那样，该新鲜物质进气室具有各种功能。它的主要功能是完成进气。实际上，与化油器相连的管道43可位于该平衡气缸的缸壁中，并且一单向阀44可设置在该管道的输出端，处于该平衡气缸的缸壁的内和上表面上。然后，气体可同时被推入或吸入该气缸中。
一不同的结构将允许空气引入该进气前室。这些空气将在废气和新鲜气体进气之间被喷入。另外的结构将允许该进气前室用作冷却该气体的空气冷却泵。最后，可以使用一种混合的技术方案，即借助于将一些加热过的气体喷入该化油器与其余用作气垫的气体一起混合实现。
本发明的一种简化实施例将要求具有两个带有气缸17，平衡气缸35和T形活塞47的系统。
在这种结构中，该T形活塞47插装在该主气缸17中，并且其衬套将插装在构成该平衡气缸35的缸壁的管道中。该衬套的端部连接到一个诸如连杆之类的装置上，该连杆又连接到曲轴3的曲柄销上。
这种结构的效果是形成两个不同的腔室，一个主气缸17和一个废气腔室18。第一个位于该活塞头和主气缸之间，第二个位于平衡气缸的上壁和该T形活塞的内表面之间。
在这种结构中，需要两个系统，因为一废气腔室的膨胀必须与互补系统的气缸如此地耦合，以致于在该T形活塞处于最下位置时可吸入废气，因此吸入新鲜气体。同时该废气进气系统在其较上部分19中爆发，而处于进气状态的系统将该系统的较下部分中的气体18强制地排出去。
本发明的另一个实施例(图9)建议使用W形活塞57，以便获得相似的结果。一W形活塞，即一个配备有一个适合于接纳多缸104的内气缸的圆形坩埚的活塞，其上端将在该主气缸和互补气缸内相互交错，并且其下端由一连杆之类的装置连接到该曲轴上。我们将处于该活塞的环形部分的表面和该互补气缸之间的腔室称之为废气腔室18。在这种结构中，我们观测到当该W活塞处于最低位置状态时，该废气腔室18处于真空状态。位于该主气缸和废气腔室之间的开口17使废气26进入。转过来，燃烧气体的爆发将从外面吸入新鲜气体到该主气缸28中。当活塞再一次上升时，包含在主气缸内的气体将被点火。由于互补气缸的端部更低，因此包含在该互补气缸中的气体将全部被排空，并且该发动机能承受一高水平的限制，因此可承受高水平的过滤。
下一个技术方案(图11和12)是与前述实施例相似的，但活塞具有一倒T形结构。
我们也可注意到本发明的发动机设计也可适合于旋转型发动机(图1 3)。实际上，我们可假设一个多凸角的三角活塞60能喷出百分之一的气体，并且因此吸入新的气体，这样就可使主气缸被新鲜气体充满。
下一个实施例可用在需要保持四冲程发动机系统的情况下。在这种情况下，我们可假设用一个主动平衡活塞作为一排气阀70。这个辅助活塞在排气时将按这样的方式接近该主活塞，以致于使废气室减少到0。这个方法能承受高水平的阻力。
最后一个技术方案是一种更机械型的，该方案是使该主活塞在排气期间上升到比爆发状态更高的高度，以便足以将气体的可能压缩减少到0。
为了实现这种机械技术方案，连杆2的低端必须连接到一凸轮83上，该凸轮按可旋转的方式绕该曲轴的曲柄销设置。一齿轮84刚性地连接到该凸轮83上，该齿轮84连接到一固定齿轮85上并刚性地连接到该发动机的机体上，且穿过该曲轴连接到一衬套80上。
附图的简要说明图1是一二冲程发动机的横剖视图。气体在气缸内的压力作用下从该发动机的底部喷出。
图2表示一四冲程发动机的最大排气期间活塞的位置。
图3a和3b表示一反向充气自增压发动机的横剖视图。我们注意到主气缸17，圆柱形活塞11和平衡活塞12，及其组件构成了主气缸17的腔室，废气腔室18和新鲜物质进气前室19。在图3b中，发动机处于排气状态，即这种类型的发动机的第一冲程，而在图3a中，各零部件已经处于废气和新鲜物质进气状态。
图4是前述实施例的三维立体图。
图5a和5b表示本发明的另一不同的实施例的横剖视图。此时，活塞H形的，并与气缸和平衡气缸12安装在一起，它隔离出三个腔室，即，主气缸17，废气前室或废气进气室18，和新鲜物质进气前室。在图5b中，活塞处于其最高位置，并且废气前室进行压缩，发动机处于排气状态，而在图5a中，各零部件已经处于废气和新鲜气体进气状态。
图6是与前述实施例相似的结构，但各零部件是处于三维立体状态。
图7是一发动机的示意性剖视图，其结构上包括两个互补T形活塞发动机系统，此时，其中之一的废气前室成为另一个的废气吸气泵，反之亦然。
图8是前述实施例的三维立体图。
图9表示本发明的一实施例，该实施例采用一个插装在一多个气缸中的W形活塞。此时，我们可看到废气从主气缸传递给废气前室，并因此吸入新鲜气体。
图10前述实施例的三维立体图。
图11表示本发明的一种简化实施例，该实施例由倒T形活塞构成。此时，活塞的较宽部分插装在气缸最宽的部分中，而窄的部分插装在该气缸最窄的部分中。这样，我们可以看出当活塞处于最低位置时，气体从主气缸吸入废气进气前室中，这就意味着新鲜气体进入该主气缸中。
图12是前述实施例的三维立体图。
图13表示一旋转型反向吸气发动机的实施例。两个叶片中的一个，即更凸起的哪一个，使旧的气体喷出并使新的气体吸入。这些动作的作用是使新鲜气体引入主气缸。我们注意到作用于废气的叶片可由一活塞系统代替。
图14表示一四冲程发动机，其总的废气由一活塞阀获得，这个阀可封闭活塞行程端部处的间隙。
图15表示一个曲轴按旋转方式设置的发动机。在该曲轴的曲柄销上安装有一凸轮，该凸轮配备有一个在其长度范围内与处于一横销上的另一个齿轮交错的齿轮，并刚性地连接到该发动机的机体上。由于连杆和活塞相互连接，因此受该凸轮的动作，即，例如在排气时的每一个另外的旋转的影响，它们将上升到更高，从而完全关闭各废气室。
各附图的详细描述图1是一常规二冲程发动机的再现。在这种情况下，各零部件处于进气状态。此时我们可看出一活塞1连接到一连杆2上，该连杆以可旋转的方式连接到一曲轴3上。该整个组件插装在发动机机体4中，在该机体上固定连接有一气缸5。发动机端部的气体200的进入由一阀7和化油器6控制。当开启供给管道202时，新鲜气体处于低压缩最大流量状态，并且发动机机体形成的较低腔室的尺寸受到最严格的限制。因此，新鲜气体将因推压作用而喷入气缸17中，并因此将废气100排出。
当该气缸的腔室处于其最大状态时，不用说，排气的受阻或限制自动产生压缩，而不是排空废气，这将使后续的燃烧成为不可能。因此任何使用具有限制作用的气体过滤器都是不适宜的。
图2表示一个处于排空状态的四冲程发动机。此时，我们可以看出活塞1，连杆2和曲轴3，即整个组件安装在一发动机机体4和一气缸5中。由于在压缩/爆发冲程期间这些零部件的运动与排气冲程期间的相同，因此活塞10上方的自由空间将等同于燃烧室。结果是，如果我们阻止或限制排气路径，仍滞留在气缸内的废气的过度压缩将阻止发动机的正常供给。然后，该发动机将因旧的气体的作用而窒息或熄火。出于这些理由，如第一种情况那样，该发动机不可能接受起限制作用的过滤器。旋转型发动机，不管是二冲程还是四冲程也都存在同样的问题。
图3表示在一台反向充气自增压发动机中两个主冲程，即，废气进气状态A和废气总的排出状态B。此时，各零部件处于我们所述的发动机的两个主冲程状态，即废气进入废气前室18的进气状态和废气18的总排出状态。在这种类型的发动机中，首先，我们将发现曲轴按可旋转的方式安装在一机体4中。一气缸5连接到该机体4上，在该气缸中将插装不同类型的活塞，如我们称之为圆柱形活塞3。一种新的活塞型部件(我们称之为平衡活塞11)刚性地连接到一衬套13上，该衬套本身的相对端固定连接到气缸头上。所谓的圆柱形活塞由于其配备有一内气缸，因此同时插装在该主气缸中，并如此地连接到该平衡活塞上，以致于该平衡活塞插装在自身的内气缸17中。自然地，在实际中，圆柱形活塞12的结构必须设计成两部分，以便可以在其中插装平衡活塞，然后关闭废气前室或废气进气前室18。
圆柱形活塞11的下部分由诸如连杆2之类的装置间接地连接到该曲轴3的曲柄销上。我们注意到这些零部件的连接形成了三个不同的腔室，即我们称之为主气缸17，废气前室18和新鲜物质进气前室19的腔室。
前述各零部件工作如下
在目前的阶段(图3a)，在该平衡活塞的较下部分和圆柱形活塞之间，即在我们称之为废气前室18的腔室中形成一有限的真空。此时，活塞正好处于这样的位置，即在该位置通过它的开口与处于该气缸中的管道40相连，并且其第二出口正好处于该圆柱形活塞上方。我们将这些管道称为“燃烧过的气体进气管40”。在这样阶段，由于圆柱形活塞和平衡活塞同时开启进气口，并且废气前室处于最大的减压状态，因此处于主气缸内气体将被吸入该废气前室中。因此，我们可看到不象常规发动机那样，所讨论的腔室，即燃烧过的气体吸入进气室18和圆柱形腔室必须同时处于最大的膨胀状态。我们也可以看出新鲜气体的进入是一个结果，而不是原因。实际上，在主气缸的相对侧，设置有穿过它的各管道，我们称这些管道为“新鲜气体进气管”21，它们连接到化油器6上。
废气到废气前室或旧的气体进气室18的吸气将使新鲜气体进入该主气缸22中。
当圆柱形活塞再上升时，它将关闭废气和新鲜气体进气管的开口。在该废气前室中将建立一压力。该压力将废气全部推入处于该平衡活塞的衬套中的该排气管23中，并开启单向废气阀24。这些废气在由与发动机的供给没有任何直接关系的类似泵作用的强迫作用下朝外流动，因此可接受高水平的限制，从而可由高限制的过滤器，例如一个极抗污染的过滤器过滤。此外，由于爆发与外界没有直接接触，因此我们可在这些发动机中取消对排气管的需要。还应该注意到这种设计产生的二冲程发动机只使用可减少发动机污染同时增加其效率的气体。
在气体的总排空期间，在主气缸17一侧，我们注意到此时的气体是处于压缩状态的，而发动机处于常规的爆发状态。
现在我们来仔细考虑因新鲜物质进气前室19，及处于该圆柱形活塞的气缸较上部分和该平衡活塞的较上部分之间的各腔室带来的各种功能。
它们具有三个主要功能。第一，它们的工作方式是，对新鲜气体进气进行补充。实际上，气体可通过一新鲜物质进气管26进入，流过该平衡活塞的衬套，并流到设置在该平衡活塞的上表面上的单向阀21处。我们称这些零部件为供给管和新鲜物质供给阀。当圆柱形活塞上升时，进气前室增大，使进气阀开启，从而将新鲜气体吸入到它之中。当圆柱形活塞再完全下降时，例如一个处于该平衡活塞的衬套的底部的半月形开口之类的装置将使处于该进气前室中的气体被迫推压进入该主气缸中，代替由废气前室吸入的废气。这些气体可以是新鲜气体，这种进气方法取代第一种方法，并对上述吸气作出补充。
使用进气前室的另一种方式是使它们与空气结合。这种方法允许将空气喷入该气缸中在新鲜气体和废气之间形成一空气气垫，使新鲜气体和废气分开，从而确保新鲜气体的清洁性和废气的完全排空。所谓的三冲程发动机就是按这种方式生产出来的。
再利用另一种方法，我们可使用进气前室的泵作用来将新鲜气体推入该气缸的缸体壁部和该发动机的机体中，以便形成一个利用空气对发动机进行冷却的系统。
我们应该注意到进气前室用的这些技术方案的结合可这样来实现，即利用将已经通过该发动机的热空气推入化油器系统中并使这些空气的一部分储存起来用作空气气垫。
对下一个图进行说明之前，让我们对这种类型的发动机的相关隔板作出简单的陈述。首先，在平衡活塞33的外缘表面上需要各隔板。实际上，首先，在内侧，各隔板最好设置在圆柱形活塞和该平衡活塞32的衬套之间，以便将主气缸与进气前室18完全隔开。至于外侧，各隔板必须设置在该圆柱形活塞11的底部和顶部。
最后，一个小的圆形隔板34可安装在该排气管的下开口上，因此当它上升时，该废气和进气管不会因该圆柱形活塞的圆周面而连通。此外，还应该注意到该排气管不能正好处于该圆柱形活塞的运动方向上，因此其上部开口不是处于该圆柱形活塞运动的相对方向上。实际上，在该活塞行程的上部，该活塞本身的废气进气管必须处于阻塞状态。
图4中表示前述实施例的三维立体图。在该图中我们可看到各主要的零部件，即发动机机体4，发动机气缸5，曲轴3，连杆2，平衡活塞12及其衬套13，圆柱形活塞11，废气进气管40，空气进气管28和排气管23。我们还可看到平衡活塞12，内气缸17和圆柱形活塞11的各主要隔板。
此时，该发动机已经处于废气20和新鲜气体进气状态。该新鲜气体与进气前室的吸气同时从空气进气室接受加热过的空气，该加热过的空气已经对整个发动机进行过循环。
图5表示本发明的一不同实施例所述的两个主冲程的横剖视图。象第一实施例那样，该实施例成功地将废气从该发动机中全部排出，符合高强度过滤器可提供的高水平限制的要求。
在该实施例中，一曲轴3以可旋转的方式设置在一发动机机体4中。一气缸5刚性地连接到该机体上。在该机体中，即我们称它为主气缸，一个壁横向设置并在其中心设置有一管道，使该H形活塞36的薄壁的部分运动。我们称该壁为平衡气缸35。在组合时，并且按这样的方式，即该H形活塞的每个薄壁部分处于该平衡气缸的一不同侧面上，一H形活塞插装在该主气缸中，同时使其狭窄部分处于中心，该活塞的衬套插装在该平衡气缸38的中心管道中。我们将该活塞称为H形活塞是因为该活塞的横截面形状象字母H。该平衡活塞的最下部分由一诸如连杆2之类的装置间接地连接16到该曲轴的曲柄销上。
在该实施例中，我们发现三个独立的腔室，它们与前述实施例的具有相同的性能和零部件构成。这些腔室是废气前室或废气进气前室18，主气缸17及新鲜物质进气前室40。这些腔室的第一个位于该H形活塞的下部分和该平衡气缸的缸壁的下侧之间。而该主气缸将位于该活塞的最上部分和该主气缸本身之间。该新鲜物质进气前室位于该H形活塞的上部分和该平衡气缸的缸壁的上部分之间。
如第一种情况那样，当H形活塞下降到最低位置时，该废气进气前室已经增大到最大，从而形成一真空。一个诸如一小的半月形的装置位于该H形活塞39的衬套部分的顶部，该装置将抵销该隔板的作用，并因此允许该主气缸的废气在进气效果的作用下通过废气进气管19吸入到该废气前室中，在该实施例中，该废气进气管19穿过该平衡气缸的隔壁。
如第一种情况那样，新鲜气体因吸气作用将取代这些废气。在这种情况下，它们将由进气管91汇集起来，该进气管91位于该主气缸的缸壁中并连接到化油器系统上。
当它上升时，该废气前室18和主气缸的腔室将变小。因此，废气全部被排空，从而接受高过滤的限制，同时压缩的新鲜气体将产生爆发。
如第一实施例所述的那样，在关键位置需要按如此的方式设置隔离板，以致于可恰当地将各腔室隔开。首先，在该H形活塞11的每个增大部分的外圆周上，设置在该主气缸上。然后，在该平衡气缸的主管路内，设置在该H形活塞42的薄壁部分上。
再如第一实施例所述的那样，该新鲜气体进气前室可用不同的方式形成。首先，它可用作补充新鲜气体进气系统。在这种情况下，将化油器从外部连接到该发动机上的一管道将在该平衡气缸的缸壁中形成，并由一单向阀44终止于该平衡气缸的上部分上。在腔室增大的作用下，新鲜气体将提前接受到该发动机中。当该进气前室关闭时，它将使这些气体被压缩，由主气缸18中形成的半月形装置的作用，这些气体将抵销该隔壁的作用，并穿过该气缸，其作用方式是补充吸入废气。
该进气前室也可用作一空气泵，或者用于在废气和新鲜气体之间形成一空气气垫，或者用作一个气缸和发动机机体的空气冷却泵。最后，所有这些作用都可综合起来，迫使由发动机加热过的气体在压力作用下供给该化油器系统。
图6是前述实施例的三维立体图。在此图中，我们可以看到发动机机体4，气缸5，连杆2，平衡气缸35，H形活塞39，用于使新鲜气体18提前进入主气缸17的废气前室40，平衡活塞46的各隔板和活塞，排气管和阀24，进气管和阀及空气循环管道。
图7是前述实施例之一的简化实施例的两个主冲程的横剖视图，但该实施例仍要求具有两个与一平衡气缸配合的T形活塞系统47。
在该实施例中，实际上需要两个系统，并同时完成该发动机的相对的冲程。在该实施例中，曲轴3具有两个处于相对位置的曲柄销46，并按旋转方式处于处于一发动机机体4中。该机体上连接有两个气缸5，平衡气缸3刚性地设置在该气缸5中。每个气缸中插装一T形活塞，活塞套47插装在该平衡气缸48的的内管中。每个T形管道的下端部由一个诸如连杆37之类的装置间接连接到该曲轴的曲柄销上。
在这种结构中，形成了两个腔室，即有关主气缸17和气体进气前室18的腔室。进气前室18处于该T形活塞和该平衡气缸的缸壁的下部。在该腔室中可提前接受新鲜气体，以便随后将它们输送到该气缸中。这种方法有可能生产出一种这样的二冲程发动机，即该发动机只利用已经获得的气体，但废气的限制不能依靠它来控制。
但如果我们使这两个系统同时工作，则会得出不同的情况。实际上，借助于将一个系统的废气进气前室18连接到该补充系统19的气缸上，我们可确保在一个系统的进气前室中形成的真空可吸入该补充系统20的废气。如前述情况那样，处于该气缸的缸壁中并连接到一化油器系统上的管道因该补充系统的吸气作用将允许燃烧过的气体被新鲜气体21代替。由于它是供给该主系统的第二系统的提前进气系统，因此在旋转半转后，它处于与上升的情况相反的情况。与前述理由相同，该发动机将接受因过滤器引起的高水平限制，将不再需要任何废气消声器，并且将只有两个冲程，即吸气—吸气和压缩—压缩冲程。
图8表示前述实施例的三维立体图。在该图中，我们可看到发动机机体4，曲轴3，两个气缸5和平衡气缸，两个T形活塞41，及废气20，新鲜气体21和废气23，24进气管。
图9是一个比前述实施例更简单的实施例的横剖视图。此时，曲轴3按旋转方式设置在该发动机机体4中，并且气缸5刚性地连接到该机体上。一平衡气缸35已经刚性地配装在该气缸中，但在此时，该平衡气缸不是横向的，而是与该气缸17本身是同方向的。一W形活塞51即可滑动进入该气缸也可进入该平衡气缸220，该W形活塞是一个其中的一圆柱形部分已经被切除，因此从剖视图看，其形状象字母W的活塞。
这种方法有可能区别开这种结构的两个单独腔室，即，如前所述的废气进气前室18和主气缸17的腔室。应该注意到反向的布置可以得到相同的结果。
在该发动机的第一冲程中，该W活塞处于其最高位置，因此该进气前室处于真空状态，因此吸气。我们可以想象在这个阶段，处于垂直的平衡气缸的缸壁中的一管道抵销了该两个腔室的密封。该管道是燃烧过的气体的进气管。因此如前所述，处于该主气缸的腔室中的废气将被吸入到该废气前室中。
如果我们如前述那样假设新鲜气体进气管21处于该主气缸的缸壁中并连接到一化油器系统上，我们会注意到如前述的那样，在吸气的作用下，新鲜气体将被吸入用来取代旧的气体。因此废气可接受因高的过滤强度而引起的高限制。
图10表示前述实施例的三维立体图。此时，我们可看到发动机机体4，连杆2，W形活塞51，气缸17，垂直的平衡气缸40，废气进气40，废气23和新鲜气体21进气管，及新鲜气体进气室和主气缸17。
图11表示本发明的一第二简化实施例的剖视图。此时，活塞具有一倒T形300。该活塞插装在该气缸中，该气缸的形状301是互补的，并且由一个诸如连杆之类的装置连接到一个诸如曲轴之类的装置上。这种方法将燃烧过的进气室18和一主气缸17分开。如前所述，该燃烧过的气体首先由泵压作用朝外侧302流，从而当活塞再向下运动时，在该燃烧过的进气室中形成一真空，这样就吸入新的燃烧过的气体303，因此将新鲜气体吸入到该主气缸中。
图12是一个前述实施例的三维立体图。此时我们可看到倒T形活塞，主气缸和辅助气缸，废气进气室18，废气进气管，主气缸17，新鲜气体进口305和燃烧过的气体的排气管。
图13表示一个按一旋转型发动机设计的实施例的剖视图。我们可假设其具有两个三角形活塞，一个凸缘60和另外的凹形件61。这两个部件更接近球形可排出百分之一的旧气体，并且可使吸气冲程如前述实施例那样，通过为该目的而设置的管道40，将废气吸入互补的腔室，然后该废气又吸入新鲜气体21。在后续冲程中，在该活塞排出气体的同时，另外的活塞处于爆发状态。
图14表示用更偏向于机械方式的方法获得最大的排空结果。在该实施例中，一曲轴3以旋转方式设置于一发动机机体4中，一气缸5刚性地连接到该机体上。一活塞1插装在该气缸17中，并由一诸如连杆之类的装置连接到该曲轴3上。一个连接到一凸轮14上的活塞阀70覆盖住该气缸头部，并且在清空该固定阀71，进行每一个另外的旋转的同时，使其自身73按如此的方式降低到该活塞的高度，以致于将该燃烧室减少到零，因此迫使气体完全排空，从而接受因高强度的过滤所引起的该水平限制。
图15表示用另一种机械方式来获得使气体的全部排空。此时，一曲轴以旋转方式安装在一发动机的机体4中，该曲轴依靠曲柄销80支承在该机体的两侧上。一气缸5刚性地连接到该机体上，在该气缸中按可滑动的方式安装一活塞。该活塞连接到一连杆2上。该连杆的另一端连接到该曲轴的曲柄销上，中间插装一凸轮83。该凸轮安装在该曲轴的曲柄销上，并配装一齿轮4。该齿轮连接到一个刚性地固定到一曲柄销80上的齿轮85上，该曲柄销穿过该曲轴的主衬套，并刚性地连接到该发动机的机体上。
借助于对这种结构的各齿轮进行分度，我们可按这样的方式影响该曲柄销的凸轮，即每另外转一转，该活塞都完全嵌装在气缸中，并且迫使气体全部排空，从而可接受高的限制。
权利要求
1.一种发动机，压缩机和泵之类的机械，其包括下列零部件一机体，一个诸如连杆曲轴结构之类的推动装置，曲轴以可旋转的方式安装在该机体中，一个刚性地连接到该机体上的气缸，一个间接地连接到该推动装置上的圆柱形活塞，该活塞的内部空心形成一气缸，一平衡活塞在该气缸中滑动，一连杆，该连杆将该圆柱形活塞连接到该曲轴的曲柄销上，一个借助于一衬套之类的装置刚性地连接到该主气缸的头部的较上部分上的平衡活塞，该平衡活塞插装在该圆柱形活塞的气缸中，一个配备有一单向阀的排气管，一个将废气供给该废气前室的管道，一新鲜气体供给管，合适的隔板系统。
2.一种发动机，压缩机和泵之类的机械，其包括下列零部件一发动机机体，一个诸如连杆曲轴结构之类的推动装置，曲轴以可旋转的方式安装在该机体中，一个刚性地固定到该发动机机体上的气缸，一个插装在该气缸中并间接连接到该推动装置上的在水平方向呈H形的活塞，该活塞的薄壁中心部分插装在该平衡气缸的缸壁中，一连杆将该H形活塞连接到该曲轴的曲柄销上，一平衡气缸刚性并横向地固定到该气缸的缸壁上，该平衡气缸配备有一个可使该H形活塞的中心滑动的管道，一个配备有一单向阀的排气管，一废气供给系统，合适的隔板系统。
3.一种发动机，压缩机和泵之类的机械，其包括下列零部件一机体，一个诸如设置在该机体内的曲轴之类的推动装置，该曲轴配备有相对布置的两曲柄销，两个刚性地连接到该机体上的气缸，两个T形活塞，该活塞的每个衬套在其穿过该平衡气缸的缸壁后间接地连接到该推动装置上，处于相对位置，一个平衡气缸横向并刚性地设置在该主气缸的缸壁中，并配备有一个使该T形活塞通过的管道，废气进气管将每个废气前室连接到该新鲜气体进气管，废气排气管和合适的隔板系统的相对气缸上。
4.一种发动机，压缩机和泵之类的机械，其包括下列零部件一发动机机体，一曲轴以可旋转的方式安装在该机体中，一个刚性地连接到该机体上的气缸，一个平行于该主气缸并刚性地连接到该主气缸的头部上的平衡气缸，一个同时插装在该气缸和该平衡气缸中，且其下部分间接连接到一个诸如连杆之类的推动装置上的W形活塞，该连杆连接到一曲轴的曲柄销上，一个连杆，该连杆的一端连接到活塞上，另一端连接到该曲轴的曲柄销上，燃烧过的气体，新鲜气体和废气的各汇集管，所要求的隔板系统。
5.如权利要求4所述机械，但其中的活塞形状是倒T形的，而气缸是M形的。
6.如权利要求1和2所述发动机，其气体供给是从连接到化油器系统上的前接受室供给的。
7.如权利要求1和2所述发动机，其气体进气室用来泵送空气，从而在该废气和新鲜气体之间形成一空气气垫。
8.如权利要求1和2所述发动机，其气体进气室用作一发动机的冷却泵。
9.权利要求8所述发动机，其泵送空气并加热空气的出口供给该化油器系统。
10.一种发动机，压缩机和泵之类的机械，其包括下列零部件一发动机机体，一曲轴以可旋转的方式安装在该机体中，一个刚性地连接到该机体上的气缸，一个插装在该气缸中，且通过一个诸如连杆之类的装置间接连接到一个曲轴上活塞，一个各端分别连接到活塞和曲轴上连杆，一个废气活塞阀。
11.一种发动机，压缩机和泵之类的机械，其包括下列零部件一发动机机体，一曲轴以可旋转的方式安装在该机体中，一个刚性地连接到该机体上的气缸，一个插装在该气缸中并连接到一连杆上的活塞，一个连杆，该连杆的一端连接到活塞上，另一端通过一凸轮间接地连接到该曲轴的曲柄销上，一个以可旋转的方式安装在该曲轴的曲柄销的凸轮，该凸轮配备有一齿轮，该齿轮连接到引入齿轮，该引入齿轮设置在一个横向穿过该曲轴并刚性地固定到该发动机机体上的销上。
12.一种发动机，压缩机和泵之类的机械，其包括下列零部件两个互补活塞叶片，一个是凸的，另一个是凹的，从各气缸到燃烧过的气体的进气室的燃烧过气体进气管，及新鲜气体进气管。
全文摘要
当考察现在市场上可获得的主要类型的商用发动机时,不管是二冲程还是四冲程或旋转型的,都可以发现一个共性的问题,即中心发动机都是高污染的。其主要原因是因为制造耐用但不带来限制的气体过滤器存在困难。然而,这个困难可借助于生产出一种其自身可承受高水平的限制的发动机来克服。本发明的几个实施例所公开的技术方案可使该发动机承受高水平的限制,因此可进行更高强度的过滤。这些不同的技术性实施例为流过该发动机的新鲜气体设置了一种新的路径。本发明提供了一种技术方案,该技术方案的重点不是涉及新鲜气体的供给,而是涉及废气的吸收,后接构成所述发动机的第一冲程的排空过程。实际上,废气是由两个连续的步骤向外排空的,即废气由泵作用向外排空,并且所述排气转而又形成一真空,该真空使燃烧过的气体被吸入,这样又最终使新鲜气体被吸入。所述技术方案的另外优点是形成二冲程发动机,该发动机只用气体做功,并且是清洁的,更有效的。
文档编号F02B75/30GK1366576SQ0180075
公开日2002年8月28日 申请日期2001年2月1日 优先权日2000年2月2日
发明者诺尔芒·博杜安 申请人:诺尔芒·博杜安