本发明属于燃烧燃料做功动力机械节能增效技术领域，尤其涉及一种超燃过量空气节能内燃机。
背景技术：
内燃机是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入汽缸内部的高压燃烧室燃烧爆发产生动力。这也是将热能转化为机械能的一种热机。
广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。
活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。
目前汽油机和柴油机的做功效率比较低，其中汽油机只有25％到35％，柴油机为35％到45％。尾气温度高达600到700度，也就是说55％到65％的能量以热量的方式流失。尽管采取了涡轮增压等技术对于提高功效起到了一定的作用，但是受到多种因素的影响，尾气排放温度比较高，燃机内部的温度比较高，导致发动机许多热量都通过尾气和散热器散发流失。
目前提高能效的办法之一是增加燃机的过量空气，但是由于气缸等设计和燃烧方式的限制，很难再进一步增加过量空气，导致增加过量空气与燃烧有较大的矛盾，过多的空气将影响到燃烧配比，这个也导致了很难增加过量空气。
中国专利授权公开号CN103967652A公开了一种活塞冲压自燃脉冲喷气发动机，所述发动机在气缸内装有阶梯自由活塞，使构成一个先燃燃烧室和一个主燃烧室，主燃烧室的前端有装有压力控制开关的喷口，一侧燃油管和低压气管均通过进气口分别与先燃燃烧室和主燃烧室相通，在缸体的前端内侧设有通气道。此发动机双向做工，活塞密封于气缸内，在生产加工上造成困难，发动机在工作时处于高温状态，气缸受热变形，对气缸的密封造成影响，造成主燃烧室或先燃烧室会发生泄漏情况，同时在工作时，气缸两个燃烧室依次做功，温度会加速升高，造成涨缸的概率大幅增加，最终发动机无法正常工作造成报废。
技术实现要素：
本发明针对背景技术要解决的技术问题，提供一种超燃过量空气节能内燃机，能够大幅度降低尾气的排放温度，提高气缸的做功效率，降低气缸的温度，节省能源消耗，降低运营成本。
本发明解决其上述问题所采用的技术方案是：
一种超燃过量空气节能内燃机，包括带有燃烧室的气缸，气缸上设置有第一进气口、第一排气口和喷油口，燃烧室内设置有主活塞，所述气缸内与燃烧室贯通设置有至少一个膨胀室，与主活塞一体成型的设置有次活塞，所述次活塞与膨胀室密封滑动配合，在气缸上设置有与膨胀室相贯通的第二进气口和第二排气口。
优选的，所述主活塞和次活塞一体的同心圆柱设置，主活塞的工作面面积大于次活塞的工作面面积。
优选的，所述第一进气口和第二进气口分别与气体分配控制器相连。
优选的，所述主活塞工作面设置有一凹台，所述凹台呈圆柱状，且中心轴线与主活塞中心轴线重合，在凹台的侧壁上设置有沿中心轴线圆周排列的通气管，所述通气管在主活塞位于燃烧室内时被气缸所密封，在凹台侧壁的顶面的外圆周边成呈锥形结构。
优选的，所述气缸上在燃烧室和膨胀室之间设置有沿中心轴线圆周排列的连通管。
本发明具有以下有益效果：
1、大幅度降低气缸里面的平均温度和压强，相应增加了做功的混合气总量，较大幅度增加了活塞受力面积，从而大幅度增加做功效率；
2、大幅度降低了排气温度和气缸温度，从而大幅度减少了因为通过散热系统和尾气排放导致的热量过多损失，同时降低对散热系统负载要求，可以少用甚至少用散热片，具有极高的技术价值；另一方面，延长气缸的寿命；
3、由于大幅度增加了空气比例，可以提高燃料燃烧比例，减少不能燃烧的燃料部分，从而减少污染；同时提高燃料的利用率，从而降低燃料成本，提高原料的产出值；
4、由于降低了气缸里面的温度，也就是降低了燃烧温度，也避免或者大幅度减少因为高压高温导致的氮氧化物的形成量，较大幅度降低了对于环境的污染。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明；
图1是本发明优选实施例的结构示意图；
附图中：
10、气缸，
20、燃烧室，21、第一进气口，22、第一排气口，23、主活塞，231、凹台，232、通气管，24、喷油口，
30、膨胀室，31、第二进气口，32、第二排气口，33、次活塞，
40、连通管；
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的可能涉及的术语“第一”、“第二”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
如图所示，一种超燃过量空气节能内燃机，包括带有燃烧室20的气缸10，气缸10上设置有第一进气口21、第一排气口22和喷油口24，燃烧室20内设置有主活塞23。
气缸10内与燃烧室20贯通设置有至少一个膨胀室30，与主活塞23一体成型的设置有次活塞33，次活塞33与膨胀室30密封滑动配合，主活塞23和次活塞33一体的同心圆柱设置，主活塞23的工作面面积大于次活塞33的工作面面积，主活塞23工作面设置有一凹台231，凹台231呈圆柱状，且中心轴线与主活塞23中心轴线重合，在凹台231的侧壁上设置有沿中心轴线圆周排列的通气管232，通气管232在主活塞23位于燃烧室20内时被气缸10所密封，在凹台231侧壁的顶面的外圆周边成呈锥形结构。
在气缸10上设置有与膨胀室30相贯通的第二进气口31和第二排气口32，其中，第一进气口21和第二进气口31分别与气体分配控制器相连。
气缸10上在燃烧室20和膨胀室30之间设置有沿中心轴线圆周排列的连通管40。
通过特殊设计，在气缸10内部形成燃烧室20和燃气与空气混合的膨胀室30两个区域甚至更多个膨胀室30区域，燃气与参与燃烧的空气首先在燃烧室20开始燃烧，然后在运动中进入作为过量空气区域的混合加热膨胀室30加热过量空气，这样较大幅度降低燃气混合气的温度，并在这个过程中增加了做功的介质，让过量空气受热膨胀一起做功。
例如，在柴油机设计中，可以形成两个连接在一起的主活塞23和次活塞33，和与之配合的燃烧室20和膨胀室30，其中一般把中间的部分作为燃烧室20，外部的部分作为过量空气进入和储存以及受热膨胀的区域。气缸10中设置燃烧室20的同时，再多设置一个或者多个膨胀室30，膨胀室30兼具有次级燃烧室的作用。
在吸气压缩阶段，第一进气口21和第二进气口22打开，主活塞23和次活塞33下行吸气，随后第一进气口21和第二进气口22关闭，主活塞23和次活塞33上行进行气体压缩。
在燃烧室20空气被压缩后与燃料通过喷油口24喷出，在燃烧室20内实现燃烧，推动主活塞23下行并做功，在下行的末段过程中，通气管232与被主活塞23密封的连通管40相互连通，使燃烧室20与膨胀室30连通，燃烧室20内高压高温燃气与膨胀室30内的过量空气混合并在膨胀室30内完成更充分燃烧的同时，迅速加热这些空气，在这个过程中，压缩空气被迅速加热做功，再次对次活塞33施压并做功，增加总的活塞压力，增加做功效率。
在排气阶段，第一排气口22和第二排气口32同时打开，由于燃烧室20内的气体加热了膨胀室30内的气体温度，并转化为动能，排出的尾气的温度也进一步降低，使得更多的能量用于做功而不是被以高温形式作为尾气排出。如果压缩空气的量达到一定程度和比例，甚至可以免除发动机冷却系统或者至少减少其负载。
在燃烧室20里面，基本可以实现大部分燃烧，在膨胀室30内部，在完成燃烧的同时，加热过量空气，并对主活塞23及次活塞33进行推动，实现一起做功，并由于主活塞23和次活塞33的受力面积较大，也增加了活塞的受力，从而做功更多，并提高效率。由于压力和温度都随着活塞做功而降低，实现了较低温度的尾气排放。
在这个过程中，由于燃烧温度不是很高，可以较大幅度降低尾气的氮氧化物的排放，有利于实现环保。
上述技术构思也可以应用于航空发动机及其它领域的应用，具有较高的技术应用价值。
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。