专利名称：半气动发动机的制作方法
技术领域：
半气动发动机，以传统内燃机为主体结构，将气动发动机的部分构成原理，移植于往复活 塞的压縮机构,使空气被压縮后的膨胀力与燃烧动力相融合.据此，它同属于内燃机领域和压 縮空气发动机领域.
二.
背景技术：
石油的短缺和价格高涨，通胀压力和环境污染逐渐加重，使人类急需找到替代石油的能 源,或寻求高效率低污染的动力机械.空气动力的出现,为此带来希望.尽管这种动力还不完 善,却为传统内燃机发展带来新的生机.在活塞式内燃机的压缩行程中，具备了将空气压縮转 换成部分能量的条件.而由于活塞泵吸能力的局限，一直未能满足内燃机对空气数量的需求. 各种增压技术,多气门技术和诸多可变技术，虽然都有一定的效果，却均不能摆脱泵吸能力的 限制，更不能克服高温气缸的高蒸发效应对进气的排斥和阻碍.半气动发动机有望解决这些 问题.
三，
发明内容
1. 目的
半气动发动机,是为减少内燃机对石油或其它燃料的过度依赖、过度消耗和过度的环境 污染所构思，也是为尝试气体动力和成熟动力的结合，促进"可持续发展"，使包括汽车动力在 内的动力机械或整个动力工业实现节能减排,所应亟待做出的探索。
2. 效果
半气动发动机,由泵气缸对过滤并增压的空气进行单独压缩后,喷入作功缸,在燃料喷入 前完成二次压縮，从而获得一部分空气动力.据相关数据预测,它的综合节油能力接近半数.
在高密度进气，高压缩比和燃料缸内正时直喷条件下所形成的"三集中"燃烧方式，将实现超 稀燃.有数据显示，此燃烧方式可节省15%的燃料;活塞气环的密封技术，早在1987年就已开 始使用,它除了密封增功、杜绝漏气窜油、避免气缸椭圆形和其它不规则磨损之外，还有一 种奇特功能将发动机初期运行即磨合后所具有的最低油耗、最低排放和最高功率等最佳 数值锁定，在发动机的整个寿命期内，此几种最佳数值可长期保持不变.这是令业界极为瞠目 的功能,仅此^项就可节油8—10%,使用寿命延长一倍.它为空气动力移植于内燃机提供了 密封环境，也为使用气体燃料创造了条件.与油电混合动力相比，半气动发动机有相近的节油 能力,而成本却大幅降低.
3. 方案
半气动发动机，将气缸分为作功缸(1)和泵气缸(2)，泵气缸将过滤并增压后的空气进行第 一次压縮,喷入作功缸，在作功前完成二次压缩，此种进气方法，解决了内燃机有史以来进气 不足的难题,满足了透彻燃烧,获得了空气动力,还可采用不间断废气再循环;它可依靠气缸 底部的补气口，在发动机启动和急加速时补充进气量，缓解进气速度的滞后效应，以减少黑烟
排放;圆盘形缸盖(5)具有升降功能，可采用增减金属垫片的方法，调节燃烧室容积，进而具备了对压縮比和排量的控制能力.压縮比和排量直接或间接控制着发动机的大多数数值，仅对 输出动力一项的调控，就可增加发动机的储备功率，使其与车型及负荷的匹配范围更宽;依靠 弹簧的伸縮能力和气压的高低变化，实现进气门(18)和导气门(17)以及喷气门(16)的自动控 制,取代了凸轮轴配气系统和传统缸盖，简化了发动机机构,加之可采用风冷技术，发动机体 积能减少半数左右，重量也将降低四成,"轻量化"和低成本将独步一时.压縮空气在转化成膨 胀力，替代部分燃料的同时,还能降低燃爆噪声.充气效率的提高，气缸与活塞环完全密封和 二冲程压燃等综合功能，使发动机燃烧方式得以根本改变,这对解决氧化氮与微粒生成矛盾 和积炭等诸多难题，均有良好预期.
四.
图一:半气动发动机示意图 图二:作功缸盖示意图 图三:缸盖卡环示意图 图四:气缸垫示意图
五. 具体实施方法
半气动发动机(图一)的实施,包括活塞式内燃机、空气动力发动机和气体压缩机.以作功 缸(1)在前，泵气缸(2)在后，呈一对一顺序间隔设置.以(图一)为例:其中(1)缸为作功缸,(2)缸为 泵气缸;三缸机由中间的气缸作为泵气缸，两侧的两个气缸均为作功缸.偶数缸的作功缸与泵 气缸的比例为1:1，奇数缸的作功缸与泵气缸的比例为2:1、 3:2、 4:3和5:4，依次类推.作功缸 (l)将空气压縮转化成膨胀能量,与燃烧能量共同完成二冲程作功.
1 .作功缸(1)工作过程:在燃烧膨胀后期,活塞(3)下行至下止点前10度,曲轴转角在170 度左右，活塞(3)裙边部位将带动滑片式气门(12)向下滑动，使排气口(13)打开，排出废气.随后 活塞(3)到达下止点,补气口(15)的滑片式气门(12)随之打开,补充空气后，活塞(3)开始上行，滑 片式气门(12)依靠回位弹簧，先后关闭补气口(15)和排气口(13),进入压縮行程.此时，导气管(8) 内的气体压力逐渐趋缓，被导入作功缸(1)的空气经活塞(3)上行压縮，气压迅速升高,促使喷 气门(16)结束进气并关闭在压縮即将完成时，依靠电控系统的喷射提前角,将燃料正时喷入 缸内压燃作功，并进行下一轮循环.喷气门(16)菌状部位适当加大,可增加承压面积，提高密封 效果.
2. 泵气缸(2)工作过程:依靠罗茨泵产生的气体压力和活塞(4)下行时形成的缸内负压，将 进气门(18)打开，过滤后的空气或废气，经过进气管(7)和进气门(18)吸入泵气缸(2)在活塞(4) 运行到下止点前，依靠活塞(4)裙边部位，将气缸下部的滑片气门(12)打开，使增压空气通过补 气口(14)完成补充进气.随后活塞(4)上行,进入压气行程，此时缸内(2)气压上升，促使进气门 (18)自动关闭，迅速升高的压力，使压气门(17)开启,被压縮气体经导气管(8)和喷气门(16)喷 入作功缸(1).泵气活塞(4)到达上止点,压气结束，进入下一轮循环.
3. 缓压储气缸(19)的作用缓压储气缸(19)可作为备用装置,是为克服排气完成前与压 气时的相位差，所导致的泵气活塞(4)负功增加问题而设置.
4. 废气导入管的作用:在排气管上设一分支管，通过管内节气门控制，将部分废气引入增 压进气管,与空气混合后喷入作功缸，实现不间断废气再循环,。
权利要求
1、一种半气动发动机，包括缸体，缸盖，气缸，气门，活塞和喷嘴等，在发动机外部设置了缓压储气缸和废气导入管以及增压装置，本发动机将气缸分为作功缸和泵气缸，两种气缸呈一对一顺序间隔排列，并采用外增压和内增压进气方式，每个气缸上部和下部共设两个进气口，形成上部增压进气，下部补充进气方式。
2、 根据权利要求1所述半气动发动机特征是:取消了凸轮轴配气系统和传统缸盖,气缸 顶部的气门，均由回位弹簧和气体压力变化自行控制开启和关闭，在气缸下部的进排气口,增 设了滑片式气门，由下行时的活塞裙边和回位弹簧分别控制开启与关闭。
3、 根据权利要求1所述半气动发动机特征是:气缸盖可采用一机一盖，也可采用一缸一 盖或两缸一盖,在采用气缸内置式圆盘形缸盖时,其燃烧室容积可调。
4、 根据权利要求1所述半气动发动机特征是:作功缸可设1-2个燃料喷嘴。
5、 根据权利要求1所述半气动发动机特征是:作功活塞顶可设为凹形,泵气活塞设为平 顶，两种活塞共用同一曲轴,将两种活塞顶部的第一道环槽,朝顶部方向提高并加宽，使第一 道环槽内能安装两个活塞气环,两个气环口相互错开90度为标准。
6、 根据权利要求1所述半气动发动机特征是:缓压储气缸是为克服排气前与压气的相 位差,所导致的压气活塞负功过高问题而设置。
7、 根据权利要求1所述半气动发动机特征是:将一定数量的废气,经导入管和节气门， 引入增压进气管，实现不间断废气再循环。
8、 半气动发动机的权利要求范围:包括往复活塞式发动机、气体发动机和气体压縮机。
全文摘要
半气动发动机，将内燃机气缸分为作功缸(1)和泵气缸(2)，泵气缸将空气吸入并压缩后，向作功缸(1)喷射供气，在燃料喷入前由作功缸完成二次压缩，它解决了内燃机有史以来进气不足的难题，满足了透彻燃烧，获得了空气动力，还可采用不间断废气再循环；它可依靠气缸底部的补气口(15)，在发动机启动和急加速时补充进气，缓解进气速度的滞后效应，以减少黑烟排放；圆盘形缸盖(5)具有升降功能，可采用增减金属垫片的方法，调节燃烧室容积，进而具备了对压缩比和排量的控制能力。压缩比和排量直接或间接控制着发动机的大多数数值，仅对输出动力一项的调控，就可增加发动机的储备功率，使其与车型及负荷的匹配范围更宽；依靠弹簧伸缩力的调整和气压的高低变化，实现进气门(18)和导气门(17)以及喷气门(16)的自动控制，取代了凸轮轴配气系统和传统缸盖，简化了发动机，加之可采用风冷技术，其体积能减少半数左右，重量也将降低四成，“轻量化”和低成本将独步一时。压缩空气在转化成膨胀力，替代部分燃料的同时，还能降低燃爆噪声。充气效率的提高，气缸与活塞环完全密封和二冲程作功等综合作用，使传统的燃烧方式得以根本改变，这对解决氧化氮与微粒生成矛盾和积炭等诸多难题，均有良好预期。
文档编号F01L9/02GK101319631SQ20081011043
公开日2008年12月10日 申请日期2008年6月3日 优先权日2008年6月3日
发明者瑜 王, 王金忠 申请人:王金忠;王 瑜