专利名称：能量保存型循环发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将通常以及特殊的活塞往复运动变换为回转动力的活塞往复循环。具体来说，涉及一种下述的能量保存型循环发动机为提高先前本申请人所发明的“活塞往复式发动机循环的能量变换方法及其装置”(特愿平7-79292、和美国专利申请第08/608、148号)的能量变换效率，利用机械能守恒的第3法则，通过将热能的大部分保存在缩径主燃烧室中而使在上死点附近的能量的放出量(活塞行积容积)为很少；并进而通过在上死点后的曲柄角度30°以后再放出热能，而输出回转动力。
背景技术：
在现有的循环上，如
图1(a)所示，燃烧室形成于缸盖的内面和活塞的上面之间。
面有的循环其燃烧室为大直径，而在大直径的燃烧室中燃烧压力和燃烧温度会增大。在现有的循环中由于必需进行冷却，所以当燃烧室为大直径时，随着表面积的增加而会增大冷却损失。又，当使最大燃烧压力上升时，就有必要进行与燃烧压力相适应的增强措施，而这会增大每单位输出的重量。并且同样地，当使最大燃烧压力上升时，由于活塞环等的摩擦损失会增加，所以增大了每单位输出的摩擦损失。
在进行燃烧时，通常具有在死点后的40°乃至60°左右的燃烧期间。但是，当活塞从上死点开始后退时，由于燃烧室是与缸体相连通着的，所以随着活塞的后退燃烧室的容积就会急剧地增大。其结果是，成为一种极端的非定容燃烧，燃烧压力和燃烧温度会急剧地降低，使燃烧条件恶化。
又，当为一种使NOx减少的燃烧条件时，燃料的未燃部分会增加；而当为一种使未燃部分减少的燃烧条件时，NOx则会增加。
参照图2的定压循环发动机的压力线图进行其它的说明。在通常的定压循环发动机中，对包括在最大燃烧压力时的由燃烧所产生的热能的大部分如图2所示是在上死点后的30°时进行放出的。由于在上死点前后摩擦损失为最大，所以放出的热能会因摩擦力而被消耗掉，使可做功量(活塞的行积容积)变得非常小。另一方面，在摩擦损失为最小、且最适合于热能放出的是在上死点后的90°时的最佳发动机上，由于放出的热能可以减少到大约十四分之一，所以热能的大约30％会被损失掉。
在定容循环发动机上，由于图2的压力线图会进一步向上死点侧移动，所以热能的30％以上会受到损失。
即，将被放出热能的几乎全部都是在摩擦损失为最大时进行放出，这是在现有技术中的最大的缺点。
对图2的定压循环发动机的压力线图与人们在垂直地下踏自行车而效率良好地使之前进的情况相比较进行说明。在定压循环发动机和定容循环发动机中，对由燃烧所产生的热能的大部分是在上死点乃至在到上死点后的30°时进行放出的。与此相比较，当自行车踏板在上死点时，人们并不是在垂直方向上放出全部的能量。特别是，在将上下运动变换为回转动力的效率为最佳的上死点后的90°时，施加在自行车踏板上的力绝对不会减少到大致为14分之1。
由于人们相对于经验法则更熟悉自然法则，所以当自行车踏板位于上死点时，施加在踏板上的力为必要的最小限值；并向着将上下运动变换为回转动力的效率为最大的上死点后的90°时的状态，使施加在自行车踏板上的力逐惭增大。
即，在上死点时，摩擦损失为最大，将上下运动变换为回转动力的效率最差。与此相对，在上死点后的90°时，摩擦损失为最小，将上下运动变换为回转力的效率则为最高。对这一点，从图2容易得到理解。
与在人们效率良好地使自行车前进的情况同样地，在先前的由本申请人所发明的“活塞往复循环的能量变换方法和装置(特愿平7-79292号、美国专利申请第08/608、148号)中，实现了相对于热能的放出时期的放出量分配的最佳化。
本发明的内容是，通过使热能放出的最大的时期从摩擦损失为最大时移动到摩擦损失为最小时，而使将上下运动变换为回转动力的效率上升了的“活塞往复循环的能量变换方法和装置”进一步进行改进。
又，本申请人申请的是一种，由两头扩径活塞的往复运动使振动体臂产生摆动，然后由该摆动使曲柄轴产生转动，从而得到回转动力的能量保存型循环发动机。但由于振动体臂产生摆动，会存在容积增大、构造变复杂的缺点，所以本申请人的目的是，对以短行程的发动机直接使曲柄轴转动而使之变换为回转动力的、尽管是小型轻量但仍可得到大的输出的能量保存型循环发动机进行改良。
本发明的主要目的是，通过对先前所申请的各种能量保存型循环发动机进行改良，由此可以使NOx和未燃部分完全消除，从而实现公害的减少。
又，本发明的目的是，即使在进行从活塞运动向回转运动的变换时，也可以增大回转力，使保存着的热能作为转动能而得到有效的利用。
又，本发明的目的是，减少循环发动机的摩擦损失和振动，并由降低与最大轴承负荷相当的量而使最大燃烧压力上升，进而使CO2量减少。
又，本发明的其它目的是，实现主燃烧室的薄壁轻量化、每单位输出的比重量的轻量化、和扫气效率的上升。
进一步，本发明的目的是，不管燃料的种类、燃料的点火方式、循环数、扫气方式、以及发动机的型式等情况如何，都可以增大每单位重量的比输出；在这同时，减少摩擦损失，由此实现包含CO2在内的公害的减少。
发明概述为同时解决以上的在现有技术中的问题，如图1(C)所示，本发明使活塞的形状为一种从具有碗状的凹部的直径大的部分(以下，称作扩径活塞)突出着直径小的部分(以下，称为缩径活塞)的具有台阶的形状。
又，缸盖为一种收容和嵌合着上述活塞的形状。这样的结果是，燃烧室形成为仅由缩径活塞23和缸盖所构成的第1燃烧室(以下，称作主燃烧室)和主要由扩径活塞22和缸体所构成的第2燃烧室(以下，称作副燃烧室)。
这里，例如考虑使缩径活塞缩径为扩径活塞的5分之1时的情况。由于缩径活塞的直径为扩径活塞的5分之1，所以主燃烧室也同样地为5分之1的直径。因此，可以使形成主燃烧室的缸盖的壁厚减少到5分之1，可以实现缸盖的轻量化。又，由于形成主燃烧室的活塞的面积减少到了25分之1，所以施加在活塞上的最大轴承负荷在与现有技术相同的燃烧压力时也减小到25分之1。因此，可以实现最大燃烧压力的上升和摩擦损失的减少。例如，当为一种在上死点后40°时解除对主燃烧室和副燃烧室之间的隔离的形状时，与现有技术相比，由于活塞的行程容积有25分之1即可，所以能量的放出量也同样地为25分之1，这样在由现有技术所放出的能量中，25分之24的能量可以得到保存。通过将被保存着的能量在将上下运动变换为回转运动的效率为最佳时进行放出，就可以提高发动机整体的能量变换效率。
当燃烧室容积超过一定容积时，由于燃烧温度会超过3500℃，燃烧压力也会上升，所以要追加设置水喷射装置5，使水蒸汽质量容积增大。又，可以实现最适合于氢燃料燃烧的隔热无冷却发动机，并可实现由蒸汽-内燃联合发动机的公害减少了的燃烧。由于在隔离解除时的压力差使燃烧气体喷射到碗状的凹部并得到搅拌，所以燃烧气体会得到完全燃烧，从而还可以实现CO2和公害减少了的燃烧。
为使发动机的效率进一步得到提高，以使燃烧气体可以高效率地从主燃烧室移动到副燃烧室的方式，本发明在缸盖上还追加设置有作为尾扩喷嘴而起作用的锥形缩径部7。
又，如图1(d)所示，使扩径活塞的碗状凹部的至少一部分形成直线状；进一步，在缸体上设有扫气孔和排气孔，使扫气效率根据需要而增大。
图面的简单说明图1(a)、(b)、(c)、(d)为对本发明的(A)型能量保存型循环发动机的实施例与现有技术进行比较和说明用的一部分断面图。
图2为对本发明的各种能量保存型循环发动机的燃烧压力相对于曲柄角度的变化与现有技术进行比较和说明用的概略图。
图3为本发明的D型能量保存型循环发动机的实施例的一部分断面图。
图4为显示了图3的D型能量保存型循环发动机的实施例的平面的一部分断面图。
图5为本发明的B型能量保存型循环发动机的实施例的一部分断面图。
图6为显示了图5的B型能量保存型循环发动机的实施例的平面的一部分断面图。
图7为本发明的E型能量保存型循环发动机的实施例的一部分断面图。
图8为本发明的C型能量保存型循环发动机的实施例的一部分断面图。
图9为本发明的F型能量保存型循环发动机的实施例的一部分断面图。
图10为本发明的G型能量保存型循环发动机的实施例的一部分断面图。
图11为本发明的各种能量保存型循环发动机的包含曲柄轴和啮合同步装置的、对曲柄轴的使用方法进行比较说明用的一部分断面图。
图12为沿图4中的A-A线的、对D型、E型、F型、和G型能量保存型循环发动机的曲柄轴安装情况进行说明用的断面图。
图13为显示了本发明的各种能量保存型循环发动机的实施形态的全体构成图。
图14为显示了本发明的各种能量保存型循环发动机的其它实施形态的全体构成图。
图15为显示了本发明的各种能量保存型循环发动机的其它实施形态的全体构成图。
图16为显示了本发明的各种能量保存型循环发动机的其它实施形态的全体构成图。
符号说明1．碗状的凹部；2．锥形根部；3．止回阀；4．单方向空气流路；5．燃料·水喷射装置；6．凸缘状凹凸；7．锥形缩径部；8．振动体孔；9．活塞侧凸轮；10．半圆轨道；11．振动体侧凸轮；12．平行轨道；13．本体侧凸轮；14．倾斜空气流路；15．噪音减弱槽；16．缸体孔；17．啮合同步装置；18．排气部热交换部件；19．缩径部热交换部件；20．燃烧部热交换部件；21．耐热耐蚀隔热件；22．扩径活塞；23．缩径活塞；24．扩径燃烧室；25．缩径燃烧室；26．振动体臂；27．曲柄轴；28．飞轮；29．直动轴承；30．两头扩径活塞；31．缸体；32．缸盖；33．排气孔；34．扫气孔；35．齿轮；36．排气部；37．涡轮增压器；38．活塞孔；39．振动体侧凸轮；40．曲柄轴侧凸轮；41．隔热件；42．水喷射装置；43．凸部；44．增压活塞；45．给气阀；46．送气阀；47．轴承单元；48．振动体侧平行轨道；49．锥形外周部；50．倾斜扫气孔；51．倾斜排气孔；52．平行轨道装配孔；53．振动体侧直动轴承；54．连接杆；55．活塞增压器；56．机械式增压器；57．控制装置；58．组装用燕尾槽；E．燃料；W．水；A．空气；O．排气；a．最佳期；b．最劣期；C．曲柄角度；P．燃烧压力；M．电动回转；H．热发生率；S．开始隔离；E．解除隔离。
实施发明的最佳形态参照图1，对本发明的图1(b)、(c)、(d)的使用于通常的曲柄机构的能量保存型循环发动机(A型能量保存型循环发动机)的实施例进行说明。
从扩径活塞22的碗状的凹部1的大致中央上突出着具有锥形根部2(含有圆筒形)的缩径活塞。在扩径活塞在上死点和下死点之间进行往复运动的、并进行通常的排气和扫气的2循环A型能量保存型循环发动机上，随着扩径活塞22的上升，由具有锥形根部2的缩径活塞23的作用而开始产生对具有锥形缩径部7的缩径主燃烧室24的隔离过程。然后，在扩径燃烧室24中受到压缩了的空气经具有止回阀3的单方向空气流路4、和倾斜空气流路14后被喷射到缩径主燃烧室25中。在缩径主燃烧室内的受到压缩了的空气在与从燃料·水喷射装置5中喷射出的燃料相搅拌混合后被点火燃烧。在具有一定容积以上的缩径主燃烧室25中，可以进行水喷射，从而可以作为蒸气·内燃联合发动机。当扩径活塞22开始产生后退时，扩径燃烧室内的压力开始出现降低，但由呈多段地设置在缩径活塞23的外周上的凸缘状凹凸6可以将燃烧气体的泄漏量控制在最合适的值上。当扩径活塞22后退到死点后的例如曲柄角度40°时，缩径主燃烧室25与扩径燃烧室24相连通。这时，由锥形缩径部7所起的作为尾扩形喷嘴的作用，燃烧气体被高速喷射到碗状的凹部1中，燃烧气体通过由压力差所产生的搅拌作用而使未燃部分得到完全的燃烧。又，可以通过由“速度型能量+容积型能量”导致的“冲动+反作用+压力”的作用而强有力地使扩径活塞产生后退，得到回转力，并提高热效率和减少公害。
又，当图1(d)中所示的扩径活塞后退到死点后的例如曲柄轴角度40°时，使缩径主燃烧室内的隔离燃烧得到解除，锥形缩径部7构成为尾扩形喷嘴，使燃烧气体正确地高速喷射到扩径活塞的顶部。但是，由于凹部1的深度越大活塞头部的摇动就会越小，而使扫气效率降低，所以在凹部1的一部分上设有直线部(以下称作锥形外周部)49，并适当地设置有与该锥形角度相适应的倾斜扫气孔34，使扫气喷射到凹部1的底面上，以提高扫气效率。又，在由动压的追加而实现输出的大幅度增大的过程中，作为由大压力差所引起的高速喷射搅拌燃烧可以再一次使未燃部分接近于完全消除，使产生大的回转力，实现热效率的大幅度上升和公害的大幅度减少；并由倾斜扫气孔34和倾斜排气孔33而移向进行通常的排气和扫气。
图3所示的为在左右设有扩径活塞22的两头扩径活塞30。而且，缩径活塞在基端具有锥形根部2，在前端附近具有相对于运动方向为倾斜延伸着的噪音减弱槽15，在其间设有凸缘状的凹凸6，并且它们从两头扩径活塞30的左右的扩径活塞22的碗状的凹部1的中央而突出着。上述两头扩径活塞30通过在缸体内的左死点和右死点之间产生往复运动而进行通常的排气和扫气。
在使用了这样的两头扩径活塞30的2循环B型能量保存型循环发动机上，在扫气后的压缩过程中，由缩径活塞23的作用而开始对缩径主燃烧室25的隔离过程。然后，在扩径燃烧室24中被压缩了的空气经含有止回阀3的单方向空气流路4、和倾斜空气流路14后被喷射到缩径主燃烧室25中。在缩径主燃烧室内的受到压缩了的空气在与从燃料·水喷射装置5中喷射出的燃料相搅拌混合后被点火燃烧。在缩径主燃烧室内，由于扫气的困难，所以会增多残留气体。其结果是，在燃烧时难以产生NOx。又，通过在具有一定容积以上的缩径主燃烧室25中进一步进行水喷射，可以构成为蒸气·内燃联合发动机。在蒸气·内燃联合发动机上，可以进行不产生NOx和未燃部分的燃烧。当扩径活塞22开始后退时扩径燃烧室内的压力会开始降低，但由呈多段地设置在缩径活塞23的外周上的凸缘状凹凸6，则可以使燃烧气体的泄漏量为在最合适的值上。
进一步，当扩径活塞22后退时，缩径主燃烧室25和扩径燃烧室24相连通。这时，缩径活塞23的噪音减弱槽15在确定燃烧气体的喷射方向的同时可以使噪音得到减弱。然后，由构成为尾扩形喷嘴的锥形缩径部7，使燃烧气体喷射到碗状的凹部1上，从而增大回转力。这时，由于燃烧气体是在由压力差而受到高速的搅拌的同时进行燃烧的，所以可以再一次使未燃部分完全消除。又，由“速度型能量+容积型能量”的作用，可以强有力地使扩径活塞22产生后退。
这里，对由B型能量保存型循环发动机的振动体活塞曲柄机构所产生的往复运动进行说明。最重要的一点是，不会由于往复运动而导致运动能量的减少。由于在进行完全的弹性碰撞的场合，在产生碰撞时运动能量是不会减少的，所以2循环的两头扩径活塞的往复运动成为一种最好的形态。又，在将往复运动变换为回转运动时运动能量不会减少这一点也是很重要的，所以从这一点来看，由振动体活塞曲柄机构所产生的往复运动是所希望的。
即，不管重锤的重量有多大，振动体的往复运动都可以在保持同样的长度的情况下以同样的速度而继续进行。当用力使通常的1汽缸曲柄发动机产生一次转动时，虽然由于惯性的作用会进行8次转动至10次转动，但当取代活塞等往复运动部分而下吊着5Kg的重锤时，即使用力使之产生转动，也会由于运动能量的大幅度减少而出现使之产生一次转动都变得非常困难的情况。因此，2循环振动体活塞曲柄机构为一种好的形式。就运动能量的减少损失来说，相对于在通常的4循环发动机上的30％至20％和在通常的2循环发动机上的15％至10％，在2循环的两头振动体活塞发动机上则接近于0％。又，在通常的曲柄发动机上，往复运动部分的轻量化对增大活塞速度等、提高比输出、以及增加热效率等有很大的效果。
又，在使振动体臂产生摆动、并由该摆动使曲柄轴产生转动从而得到回转动力的构成上，随着容积的增大其构造会变复杂。为了效率良好地将速度型质量能量变换为回转动力，最好是为短行程。由此，当两头扩径活塞的往复运动直接使曲柄轴产生转动而被变换为回转动力时，就会进一步使小型轻量大输出成为可能。
因此，在两头扩径活塞的圆筒部的大致中央处，沿半径方向上平行地设置上对可以做自由往复运动的曲柄轴侧凸轮或曲柄轴侧直动轴承(含有滑道)进行收容和支持的平行轨道；当将对可以自由转动地枢轴支承着曲柄轴的曲柄轴侧凸轮或曲柄轴侧直动轴承以可以做自由的往复运动的方式而进行收容支持时，由两头扩径活塞的往复运动可以直接使啮合同步装置17和具有飞轮的曲柄轴产生转动，从而可以效率良好地得到回转动力，实现比容积和比重量的大幅度降低。
以下，对该机构进行具体的说明。
对图3、图4、和图12中的D型能量保存型循环内燃机的实施例进行说明。
在两头扩径活塞上，使活塞的碗状的凹部的一部分为直线状，并在左右的缸体内设置有进行扫气和排气用的倾斜扫气孔50和倾斜排气孔51。
扩径活塞由“速度型质量能量+容积型能量”、或“冲动+反作用力+压力”而被强有力地产生后退，产生大的回转力，从而实现热效率的上升和公害的减少；然后移向到通常的排气和扫气过程。而且，倾斜扫气孔50相应于锥形外周部的锥形角度而产生倾斜，使扫气喷射到凹部1的底面上，而倾斜排气孔51大体上沿该反方向产生倾斜，以提高扫气效率。
以下，对本实施例的机构进行具体的说明。
在左右的死点前后，由倾斜扫气孔50和倾斜排气孔51进行通常的排气和扫气。在扫气后的压缩过程中，由设有锥形根部2、凸缘状凹凸6、以及多个噪音减弱槽15的缩径活塞而开始对具有锥形缩径部7的缩径主燃烧室的隔离，其中，该多个的噪音减弱槽15在缩径活塞的前端的宽的凸部的外周上适当离开后端地并与运动方向相平行或倾斜地延伸。然后，在扩径燃烧室中受到压缩了的空气经具有从扩径燃烧室侧插入固定着的止回阀3的单方向空气流路4后由多个倾斜空气流路14而向着缩径主燃烧室内的倾斜的横方向喷射，然后与从燃料喷射装置5中喷射出的燃料相搅拌混合，在缩径主燃烧室内很好地接近最大限度地进行隔离燃烧。在具有一定值以上容积的缩径主燃烧室中，可以由水喷射装置42而进行水喷射，而成为一种蒸气·内燃联合发动机。
当两头扩径活塞开始产生后退时由于扩径燃烧室内的压力开始出现降低，所以由呈多段地设置在缩径活塞的外周上的凸缘状的凹凸6而可以进行多段减压，从而可以将燃烧气体的泄漏量控制在最合适的值上。进一步，当扩径活塞后退时在缩径主燃烧室内的隔离燃烧会得到解除，但首先在由缩径活塞的噪音减弱槽15确定燃烧气体的喷射方向的同时可以实现噪音的减弱，然后锥形缩径部7构成为尾扩形喷嘴，使燃烧气体正确地高速喷射到凹部1上，而实现回转力的大幅度增大；另一方面，作为在高速喷射过程中由大的压力差而引起的高速喷射搅拌燃烧，可以进一步使未燃部分全部消除。与此同时，作为“速度型质量能量+容积型能量”、由“冲动+反作用力+压力”的作用而强有力地使扩径活塞产生后退，产生大的回转力，而实现热效率的显著上升和公害的显著减少。然后，移向通常的排气和扫气；倾斜扫气孔50相应于锥形外周部49的锥形角度而产生倾斜，将扫气喷射到凹部1的底面上，而倾斜排气孔51大体上沿该反方向产生倾斜，以实现扫气效率的上升。
参照图3、图4进行其它说明。在圆筒形的缸体的左右中央的附近，分别适当地设置着倾斜扫气孔和倾斜排气孔51；在固定在左右上的缸盖与两头扩径活塞的各自的扩径活塞之间，形成着扩径燃烧室。在缸盖的大致中心上分别设置有缩径主燃烧室，并各自具有可以进行燃料喷射燃烧的燃料喷射装置5，进一步还各自追加具有为使燃烧成为一种NOx大大减少了的燃烧的水喷射装置42。又，为消除从该缩径主燃烧室和扩径燃烧室产生的冷却损失，使该缩径主燃烧室、锥形缩径部7、凸部43、上述缩径活塞、锥形根部2、以及凹部1由耐热耐蚀件21和隔热件41而成为一种耐热耐蚀隔热构造。又，在缩径主燃烧室的耐热耐蚀件21上设置有多个的倾斜空气流路14。又，如上所述，由于能量保存型循环发动机最好为短行程发动机乃至为超短行程发动机，所以在上述缸体的大致中央上设置有沿半径方向为十字状的缸体孔16和缸体侧平行轨道装配孔52，并在两头扩径活塞的大致中央上设置有沿半径方向为十字状的活塞孔38和活塞侧平行轨道装配孔52。平行地设置有由其往复运动而使由轴承单元47所枢轴支承着的曲柄轴产生转动的平行轨道12；在平行轨道12中插入支持着可以做自由往复运动的曲柄轴侧凸轮40或曲柄轴侧直动轴承29，其中该曲柄轴侧凸轮40或曲柄轴侧直动轴承29可以自由转动地被外嵌枢轴支承在上述曲柄轴上；并由两头扩径活塞的往复运动直接使具有飞轮的曲柄轴产生转动，从而产生回转动力。
参照图5、图6，对B型能量保存型循环发动机的其它实施例进行说明。由于B型能量保存型循环发动机的主要部分与图3的上述D型能量保存型循环发动机中的相同，所以只对振动体活塞曲柄机构和说明不足部分进行说明。
振动体臂以容易进行向左右的摆动的方式在设有缸体孔16的缸体的左死点和右死点之间进行往复运动。在两头扩径活塞的圆筒部的大致中央上，设有插入着振动体臂的活塞孔38，并沿该半径方向插入支持着振动体侧凸轮39或振动体侧直动轴承53。设置有平行轨道12，在其中插入支持着可以做自由往复运动的直动轴承53。由两头扩径活塞的往复运动而使振动体臂产生摇动，并使振动体侧凸轮39或振动体侧直动轴承53容易在平行轨道12之间产生往复运动。其上部以容易进行振动运动的方式而被下吊在本体侧13上的振动体臂通过自身的摇动而使曲柄轴和飞轮产生转动。在振动体臂上，在以容易进行上下移动的方式而被枢轴支承在振动体侧平行轨道48上的曲柄轴侧直动轴承29(含有滑道)或曲柄轴侧凸轮40上枢轴支持着可以自由转动的曲柄轴。由此，由两头扩径活塞的往复运动而使振动体臂产生摆动，并由该摆动而使曲柄轴产生转动，从而产生回转动力。
当将缩径主燃烧室的内径例如缩径为5分之1而进行隔离燃烧时，可以使高压缩径主燃烧室的壁厚减少为大致的5分之1而大幅度地实现轻量化，从而可以进行与现有的技术相比高25倍的接近于定容燃烧的搅拌燃烧。又，通过由在解除隔离时的大的压力差而引起的高喷射搅拌燃烧，由于在1次的燃烧期间可使燃烧条件改善到可达到2次的最佳状态，所以燃烧状况可得到大的改善。而且，包括由水喷射装置23进行水喷射而形成的蒸气·内燃联合发动机的隔热无冷却发动机在内，由于可以同时使Nox和未燃烧部分接近于完全消除，所以在1次的燃烧中可以达到2次的最佳燃烧条件；而且可以将在最大燃烧压力时的最大摩擦负荷和最大轴承负荷减小到25分之1，从而大大减弱引起振动的主要因素。另一方面，将显著增大了的含有水蒸气质量容积的高压燃烧气体的“速度型质量能量+容积型能量”高速喷射到凹部1上，由“冲动+反作用力+压力”的作用而强有力地使两头扩径活塞产生后退，从而产生大的回转力；在这同时，过早点火和异样燃烧的影响也减少到25分之1，从而使有效利用了过早点火或异样燃烧的早期完全燃烧终了技术成为可能。又，由于扩径燃烧室为一种大幅度的低压低温的薄壁燃烧室，所以可以使发动机全体大幅度地轻量化，大大增大每单位重量的比输出，同时还可以显著减少含有Co2的公害。
对图7的E型能量保存型循环内燃发动机的实施例进行说明。
对在能量保存型循环期间的主要部分与已经说明了的大致相同。
在该实施例中，为一种具有下列构成的超大型的E型能量保存型循环内燃机将D型能量保存型循环内燃机的实施例对向地相连结，并由啮合同步装置17使各自的两头扩径活塞的对向往复运动相同步，从而大幅度地减少振动。
即，从对向地设置着的各自的两头扩径活塞的左右各自的扩径活塞的具有锥形外周部49的凹部1的大致中央上，突出着具有锥形根部2的缩径活塞，并且该两头扩径活塞在缸体内、在外死点和内死点之间可以容易地进行对向的往复运动。在各自的外死点前后和内死点前后，各自通过倾斜扫气孔50和倾斜排气孔51而进行通常的排气和扫气。
在扫气后的压缩过程中，由各自设有锥形根部2、凸缘状凹凸6、和多个的噪音减弱槽15的缩径活塞的作用，而开始对各自的具有锥形缩径部7的缩径主燃烧室的隔离，其中该多个噪音减弱槽15在缩径活塞的前端的宽的凸部的外周上适当离开后端地、并相对于运动方向为平行或倾斜状地延伸着；然后，经具有从扩径燃烧室侧插入固定着的各自的止回阀3的单方向空气流路4，在各自的扩径燃烧室中受到压缩了的空气由各自的多个的倾斜空气流路14而被喷射到缩径主燃烧室内的倾斜的横方向上，并与从各自的燃料喷射装置5中喷射出的燃料相搅拌混合后，成为在各自的缩径主燃烧室内的定容接近最大限度地隔离燃烧。在具有一定值以上的容积的缩径主燃烧室中由于可以由水喷射装置42而进行水喷射，所以可以成为蒸气·内燃联合发动机。
当各自的两头扩径活塞开始产生后退时，由于扩径燃烧室内的压力开始出现降低，所以由呈多段地设置在各自的缩径活塞的外周上的凸缘状的凹凸6可以进行多段的分级减压，从而可以将燃烧气体的泄漏量控制在最合适的值上。
进一步，当扩径活塞各自产生后退时，缩径主燃烧室内的隔热燃烧会得到解除，但首先在由各自的缩径活塞的噪音减弱槽15确定燃烧气体的喷射方向的同时可以实现噪音的减弱，然后各自的锥形缩径部7构成为尾扩形喷嘴，将燃烧气体正确地高速喷射到各自的凹部1中，实现回转力的大幅度增大；在这同时，作为一种在高速喷射的过程中的由大的压力差所引起的高速搅拌燃烧，可以再一次实现来燃部分的完全消除。进一步，由“速度型质量能量+容积型能量”导致的“冲动+反作用力+压力”的作用而强有力地使各自的扩径活塞产生后退，产生大的回转力，而实现热效率的大幅度上升和公害的大幅度减少；然后移向进行各自通常的排气和扫气。倾斜扫气孔50相应于锥形外周部49的锥形角度而倾斜着，使扫气喷射到凹部1的底面上，而倾斜排气孔51大体上沿该反方向而倾斜着，从而实现扫气效率的上升。
图7的E型能量保存型循环发动机可以成为一种具有下列构成的超大型的E型能量保存型循环内燃发动机对向地相连结着的啮合同步装置17使各自的两头扩径活塞的对向往复运动相同步，以实现振动的显著减少。
即，通过在对向地设置着的各自的缸体的左右固定上各自的缸盖而实现对向的连结。在各自缸体的左右中央附近，适当地设有各自的倾斜扫气孔50和倾斜排气孔51；在各自的固定在左右上的缸盖和扩径活塞之间形成有扩径燃烧室。进一步，在缸盖的大致中心上各自形成有具有锥形缩径部7的缩径主燃烧室，并各自具有使燃料喷射燃烧成为可能的燃料喷射装置5。又，还各自追加具有为使燃烧可以减少Nox的水喷射装置42，并使各种部件成为一种耐热耐蚀绝热构造。又，如上所述，由于能量保存型循环发动机最好是一种短行程发动机乃至超短行程发动机，所以在作为压缩点火型发动机的场合，为减少无用的容积，也可以使上述耐热耐蚀件21具有适当的弹性。在各自的两头扩径活塞的大致中央的半径方向上，各自具有相互平行的、并用于由上述的往复运动而使曲柄轴产生转动的平行轨道12；在各自的平行轨道12中各自插入支持着可以自由做往复运动的、并可以自由转动地被外嵌枢轴支承在上述曲柄轴上的曲柄轴侧凸轮40或各自的曲柄轴侧直动轴承29。由各自的两头扩径活塞的对向往复运动，直接使具有啮合同步装置17的各自的曲柄轴产生转动，从而得到回转动力。
参照图8，对C型能量保存型循环内燃发动机的实施例进行说明。
C型能量保存型循环发动机的主要部分由于与图7的上述E型能量保存型循环发动机的实施例中的相同，所以只对对向振动体活塞曲柄机构进行说明。
C型能量保存型循环发动机以下列的构成而使超大型的能量保存型循环发动机成为可能将图5、图6的上述B型能量保存型循环发动机各自对向地相结合，并由各自的振动体臂、曲柄轴、和啮合同步装置17而使两头扩径活塞的对向往复运动相同步，以实现振动的大幅度减少。
扩径活塞的顶面形状当为深的凹部形状时，虽容易捕集到以锥形缩径部7中高速喷射出的燃烧气体，可以减轻缸体的热负荷，但由于扫气效率会大大恶化，所以当扫气效率显得很重要时，也可以使外周部为除锥形状以外的其它形状，并使凹部逐渐变浅以至为平面形状。这时，收容的凸部24也成为平面形状。又，当将缩径主燃烧室缩径到例如5分之1而进行隔离燃烧时，由于由最大燃烧压力所引起的最大轴承负荷大幅度地减少到25分之1，所以最大轴承负荷也大幅度地下降到最大压缩压力的值上，从而还可以使由使最大压缩压力大幅度上升的最大燃烧压力的大幅度增加所引起的CO2量减少。由运动能量的减少损失非常小的2循环两头扩径活塞的往复运动，经振动体臂使具有啮合同步装置17的曲柄轴产生转动，而得到回转动力。
对图9的F型能量保存型循环内燃机的实施例进行说明。
将两头扩径活塞的各自的内侧作为增压活塞44。
在对向设置着的各自的圆筒形的缸体的左右的中央附近，各自在相互为相反的方向上倾斜设置着形成有倾斜喷口的倾斜扫气孔50和倾斜排气孔51。在左右固定着的缸盖和两头扩径活塞的各自的扩径活塞之间设有扩径燃烧室，并使两头扩径活塞的各自的内侧成为增压活塞44。又，在增压活塞之间形成有活塞增压器，在缸盖的大致中心上各自设有缩径主燃烧室，并具有使燃料喷射燃烧成为可能的各自的燃料喷射装置5，进一步还各自追加设置有为使其燃烧的NOx大幅度减少用的水喷射装置42。
为排除从该缩径主燃烧室和扩径燃烧室中的冷却损失，对如上所述的各部件由耐热耐蚀部件21和隔热件41而形成为一种耐热耐蚀隔热构造；在凹部1的外周部上，设置有与为提高扫气效率用的倾斜扫气孔50的倾斜相适应的锥形外周部49。
又，如上所述，能量保存型循环发动机由于最好是为短行程发动机乃至为超短行程发动机，所以在中央设置有可以由超高增压而使压缩比上升的活塞增压器，并使之由增压活塞44、给气阀45、和送气阀46所构成；并分别将给气阀45连结在涡轮增压器侧，将送气阀46连结在倾斜扫气孔50上，由此可以实现压缩比的大幅度上升。
在各自的两头扩径活塞的大致中央的半径方向上，平行地设置有由上述的对向往复运动而使曲柄轴产生转动的平行轨道12，在平行轨道12中插入支持首可以做自由往复运动的曲柄轴侧凸轮40或曲柄轴侧直动轴承(含有滑道)，其中该曲柄轴侧凸轮40或曲柄轴侧直动轴承可以自由转动地被外嵌枢轴支承在上述曲柄轴上；通过由两头扩径活塞的对向往复运动直接使具有啮合同步装置17的曲柄轴产生转动，而得到回转动力。
对图10的G型能量保存型循环内燃机的实施例进行说明。
2循环G型能量保存型循环发动机为一种具有下列构成的超大型的能量保存型循环内燃机将各自的缸体由内侧缸盖而对向地相连结，并由啮合同步装置17使各自的两头扩径活塞的对向往复运动相同步，以使振动大幅度减少，使可变压缩比上升。
而且，使产生大的回转力，实现热效率的大幅度上升和公害的大幅度减少，然后移向进行各自通常的排气和扫气。并由于倾斜扫气孔50是相应于锥形外周部49的锥形角度而倾斜着的，所以可使扫气喷射到合适的凹部1的底面上。这时，倾斜排气孔51大体上沿该反方向而倾斜着，从而可以提高扫气效率。
具体来说，在对向地设置着的各自缸体的左右上固定着各自的缸盖，并使之对向地相连结；在该各自缸体的内侧中央附近，分别设有为使扫气效率上升用的锥形外周部，并适当地设置有将扫气喷射到凹部1的底面上的倾斜扫气孔50和沿该反方向倾斜着的倾斜排气孔51。
在分别固定在左右上的缸盖和两头扩径活塞之间的内侧上形成有扩径燃烧室，而在外侧上形成有活塞增压器，并在各自的内侧缸盖的大致中心上相连通地形成有各自的缩径主燃烧室。而且，在各自的外侧缸盖上设有具有导向阀的给气阀45和送气阀46；将从涡轮增压器侧对活塞增压器进行给气用的给气阀45、和对倾斜扫气孔50进行送气用的送气阀46相连结；在各自的缩径主燃烧室中，具有燃烧喷射装置5，还各自追加设有为使该燃烧成为NOx大幅度减少了的燃烧的水喷射装置42；进一步，为了排除从该缩径主燃烧室和扩径燃烧室中的冷却损失，使各部件由耐热耐蚀件21和隔热件41而成为一种耐热耐蚀隔热构造。
又，如上所述，能量保存型循环发动机最好是为短行程发动机乃至为超短行程发动机，但当为超短行程发动机时，由于压缩比的大幅度上升会很困难，所以由上述活塞增压器再加上涡轮增压器，则可以使超高增压成为可能。
在各自的两头扩径活塞的外侧的大致中央的半径方向上，各自平行状地具有用于由上述往复运动而使曲柄轴产生转动的平行轨道12。而且，在各自的平行轨道12中各自插入支持着可以做自由往复运动的、且可以自由转动地被外嵌枢轴支承在该曲柄轴上的曲柄轴侧凸轮40或曲柄轴侧直动轴承29；由各自的两头扩径活塞的对向往复运动，直接使具有啮合同步装置17的各自的曲柄轴产生转动，从而得到回转动力。
参照图11对曲柄轴的使用例进行说明。在A型能量保存型循环发动机上，由于与历来的一样在每一根曲柄轴27上是连结上1个汽缸的，所以可以成为一种3汽缸发动机。在为B型和D型能量保存型发动机的场合，由于相对于1根曲柄轴连结上2个汽缸，所以可以以2汽缸、4汽缸、6汽缸、和8汽缸这样的方式以2个汽缸为分级地实现多汽缸化。在为C型、E型、F型、和G型能量保存型循环发动机的场合，需要2根曲柄轴，其中，在C型和E型上，由于汽缸是由每4个汽缸相连的，所以可以以4汽缸、8汽缸、和12汽缸这样的方式以4个汽缸为分级地实现多汽缸化。而且，在F型和G型上，由于汽缸是由每2个汽缸连结在一起的，所以可以以2汽缸、4汽缸这样的方式每次连结上2个汽缸地成为一种以2个汽缸为分级的多汽缸。
又，由于具有2根曲柄轴，所以就需要使用了齿轮35的啮合同步装置等的同步机构；且由于可以大幅度地减少振动，所以适合于发动机的大型化。
参照图12，对D型、E型、F型、和G型的能量保存型循环发动机的曲柄轴的安装方法进行说明。
在缸体的大致中央的半径方向和轴方向上，呈十字状地设置着缸体孔16和缸体侧平行轨道装配孔52；进一步，在两头扩径活塞的大致中央的半径方向和轴方向上，呈十字状地设置着活塞孔38和活塞侧平行轨道装配孔52。设置有可以对平行轨道12进行固定、和对曲柄轴进行装配并使之容易产生往复运动的空间，并且以在曲柄轴上安装着曲柄轴侧直动轴承29或曲柄轴侧凸轮40的状态而插入固定着。因此，当活塞行程接近活塞直径的大小时，由于平行轨道12和曲柄轴会向缸体侧突出，所以平行轨道装配孔52要向轴方向和外周方向延长必要的量。又，曲柄轴在缸体外由分别的轴承单元47而可以自由转动地被枢轴支承着。
参照图13对各种能量保存型循环发动机的其它实施形态进行说明。该实施形态适合于超小型或小型发动机。由于当燃烧室小时容易受到冷却，所以不适合于进行水喷射。该实施形态由于对应于那样的燃烧，所以使用了涡轮增压器37。由来自扩径主燃烧室24的排气能量而驱动涡轮增压器37。在涡轮增压器37中吸入并受到压缩了的空气A首先被供给到扩径燃烧室24上，在压缩过程终了后再由扩径燃烧室24被供给到缩径主燃烧室25中。由于大量的空气在受到压缩后被供给到主燃烧室内，所以即使是超小型或小型的发动机也可以增大输出。
参照图14对各种能量保存型循环发动机的其它实施形态进行说明。该实施形态适合于小型或中型发动机。在小型或中型发动机上，当采用隔热燃烧室时是可以进行水喷射的，其最合适的实施形态是第2实施形态。
在紧接着燃烧的随后，当适当地将在排气部受到加热了的水供给到燃烧室时，可以进行既无NOx也无未燃部分的燃烧。由来自扩径主燃烧室24的排气能量而驱动涡轮增压器37。这时，当使燃烧气体膨胀到为大气压时，由包含在燃烧气体中的水蒸汽的膨胀而可以增大对涡轮增压器37的驱动力。该水蒸汽以540卡的汽化潜热而膨胀到1700倍。比通常情况要多地被吸入到涡轮增压器37中并受到压缩了的空气被供给到扩径燃烧室24上，在压缩过程终了后再从扩径燃烧室而被供给到缩径主燃烧室25中。由于是由水蒸汽而使涡轮增压器37受到驱动的，所以可以增大输出。
参照图15对各种能量保存型循环发动机的其它实施形态进行说明。该实施形态适合于中型或大型发动机。当燃烧室增大时，隔热燃烧室会变得容易实现。又，在其容积在一定值以上的隔热燃烧室中，由于燃烧温度会超过3500℃，且燃烧压力也上升了，所以可以由水喷射而使NOx接近于完全消除。
在紧接着燃烧之后，当将在排气部热交换装置18和缩径部热交换装置19中受到加热了的水适当地供给到燃烧室中时，就可以实现既无NOx也无未燃部分的燃烧。由来自扩径燃烧室24的排气能量而驱动涡轮增压器37。这时，当使燃烧气体膨胀到为大气压时，由包含在燃烧气体中的水蒸汽的膨胀而可以增大对涡轮增压器37的驱动力。该水蒸汽以540卡的汽化潜热而膨胀到1700倍。比通常情况要多地被吸入到涡轮增压器37中并受到压缩了的空气被供给到扩径燃烧室24中，在压缩过程终了后再从扩径燃烧室24被供给到缩径主燃烧室25中。由水蒸汽而驱动涡轮增压器37；又，由于燃烧温度和燃烧压力得到了提高，所以可以增大输出。
参照图16，对各种能量保存型循环发动机的进一步其它的实施形态进行说明。该实施形态适合于大型或超大型的发动机。在大型或超大型的发动机上，隔热燃烧室是必需的。在大型隔热燃烧室中，由于不仅温度会超过3500℃，而且燃烧压力也提高了，所以NOx会增多。又，燃烧时间也变长了。因此，通过尽量多地喷射高温的水，可以降低燃烧温度，使NOx完全消除。
在紧接着燃烧之后，当将在排气热交换装置18、缩径部热交换装置19、和燃烧部热交换装置20中受到加热了的水适当地供给到燃烧室中时，就可以实现既无NOx也无未燃部分的燃烧。由来自燃烧室的排气能量而驱动涡轮增压器。当使燃烧气体膨胀到为大气压时，由包含在燃烧气体中的水蒸汽的膨胀而可以增大对涡轮增压器的驱动力。该水蒸汽以540卡的汽化潜热而膨胀到1700倍。比通常情况要多很多地被吸入到涡轮增压器37中并受到压缩了的空气被供给到扩径燃烧室24上，在压缩终了后再从扩径燃烧室24被供给到缩径主燃烧室25中。
以上，对于用于提供热水等的热供后，是另外在排气部上设置余热回收热交换装置的，但在具有排气部热交换装置18的场合，则最好在其下游设置余热回收热交换装置。又，对于使压缩比大幅度上升这一点来说，由于最好是为短行程发动机乃至为超短行程发动机，所以可以在涡轮增压器的下游上的扩径燃烧室的上游增设机械式增压器，或使啮合同步装置17兼用作机械式增压器。进一步，在要使压缩比大幅度上升时，使用F型或G型能量保存型循环内燃机，由活塞增压器的追加设置而实现压缩比的大幅度上升。又，在要使压缩比大幅度上升时，作为D型、E型、F型、和G型能量保存型循环发动机共同的实施形态，使活塞行程大致为活塞直径的大小，平行轨道12向缸体外延长，并使活塞长度延长必要的量。
产业上利用的可能性依据本发明，通过由特定形状的活塞和缸体而设置2个燃烧室，可以有效地将保存着的热能作为转动能而使用。
又，通过使扩径活塞的碗状凹部的至少一部分形成于直线状，并在活塞的缸体上设置扫气孔和排气孔，而可以提高扫气效率。
进一步，由具有锥形缩径部的、并在例如缩径到5分之1的缩径主燃烧室上设有单方向空气流路的、进行隔离燃烧的本发明，而具有下列大的效果(1)、由于使在隔离期间中的燃烧比现有技术高25倍地接近于定容燃烧的情况，所以可以使NOx和未燃部分都得到消除，而减少公害的产生。
(2)、可以成为一种追加了水喷射的蒸汽·内燃联合发动机，由此可以使NOx和未燃部分都得到消除。又，由因容易受到压缩的水所引起的速度型质量能量的增大和540卡的汽化潜热，以及由增大到1700倍的容积型速度能量的增大，而可以减少CO2量。
(3)、通过增设锥形缩径部，可以在解除了隔离燃烧时使高压的燃烧气体喷射流正确有效地喷射到碗状的凹部上，从而增大回转力。又，由于是在进行着由压力差所引起的搅拌的情况下产生燃烧的，所以可以使未燃部分完全消除。
(4)、对最大燃烧压力和异常燃烧的影响降低到25分之1。摩擦损失和振动减少。相当于最大轴承负荷的部分也成为现有技术中的25分之1。由于最大轴承负荷从最大燃烧压力降低到最大压缩压力，所以通过提高最大燃烧压力而可以减少CO2量。
(5)、由于是进行高压燃烧室为缩径到5分之1的隔离燃烧的，所以可以成为一种使缩径主燃烧室的壁厚减少到5分之1而实现了薄壁轻量化的高压燃烧室。由于扩径燃烧室大幅度地成为低压低温的薄壁燃烧室，所以使每单位输出的比重量与现有技术中的相比可以大幅度地轻量化。
(6)、不管燃料的种类、燃料的点火方式、循环数、扫气方式、和发动机的类型等情况如何，都可以实现燃烧方法的改善、回转力的增大、和每单位输出的比重量的降低。
(7)、当由两头扩径活塞的往复运动直接使曲柄轴产生转动而得到回转动力时，可以使零部件数量大幅度地减少，使构造简单，同时可以实现小型轻量、大输出、和低燃烧费用。
对以上所述的本发明的能量保存型循环发动机，通过设置动力传递装置，可以有效地应用于对船舶、车辆、发电机、农业机械等各种机器进行驱动。
权利要求
1．一种能量保存型循环发动机，它具有下列构成活塞具有碗状的凹部，从凹部突出着第2活塞，缸盖具有收容和嵌合着上述活塞的第1燃烧室，并由第2活塞和缸盖形成第1燃烧室，而由活塞凹部和缸体形成第2燃烧室；进一步，第1燃烧室和第2燃烧室之间由具有止回阀的单方向空气流路所连通。
2．一种如权利要求1所述的能量保存型循环发动机，第2活塞形成为适当的锥形状，并且缸盖的第2活塞收容部具有被最合适地缩径了的锥形缩径部。
3．一种如权利要求1或2所述的能量保存型循环发动机，第2活塞在其侧面具有与上述活塞的运动方向大致相直交的环状的凹凸。
4．一种如权利要求1至3的任何1项中所述的能量保存型循环发动机，第2活塞在其上部侧面沿圆周方向具有相对于上述活塞的运动方向为倾斜延伸着的各个槽。
5．一种如权利要求1至4的任何1项中所述的能量保存型循环发动机，当为上死点时，活塞和缸盖之间的间隙大致为零。
6．一种如权利要求1至5的任何1项中所述的能量保存型循环发动机，活塞的碗状凹部的至少一部分形成为直线状。
7．一种如权利要求1至6所述的能量保存型循环发动机，在活塞的缸体上设有扫气孔和排气孔。
8．一种如权利要求1至7所述的能量保存型循环发动机，通过使连结在活塞上的曲柄轴转动而得到回转动力。
9．一种能量保存型循环发动机，它具有下列构成活塞的两侧具有碗状的凹部，从凹部分别突出着第2活塞；缸盖具有对上述两侧的活塞进行收容和嵌合的第1燃烧室，并由各自的第2活塞和缸盖形成第1燃烧室，各自由活塞的凹部和缸体形成第2燃烧室；进一步，对各自的第1燃烧室和第2燃烧室由具有止回阀的单方向空气流路相连通着；由在缸体内的对向往复运动使被连结在活塞的中央部上的曲柄轴转动，而得到回转动力。
10．一种如权利要求9所述的能量保存型循环发动机，其特征为活塞的碗状凹部的至少一部分形成为直线状。
11．一种如权利要求9或10的任何1项中所述的能量保存型循环发动机，在活塞的缸体上设有扫气孔和排气孔。
12．一种能量保存型循环内燃机，它具有下列构成从在缸体内的上死点和下死点之间进行往复运动的扩径活塞的具有锥形外周部(49)的适当的凹部(1)的大致中央上，突出着被适当地缩径了的、并具有锥形根部(2)的缩径活塞；在上述缸体的上部设有缸盖，并且形成有最合适地被缩径了的、并具有锥形缩径部(7)的缩径主燃烧室，该缩径主燃烧室对上述缩径活塞进行收容并可进行隔离燃烧；设置有在上死点前后使该缩径主燃烧室和扩径燃烧室相连通的、且只允许向着该缩径主燃烧室的流动的单方向空气流路(4)；通过由上述缩径活塞所引起的对该缩径主燃烧室内的隔离燃烧和隔离解除，使上述扩径活塞产生往复运动，而使可以自由转动地被轴承支持在连接杆上的曲柄轴转动，从而得到回转动力。
13．一种能量保存型循环内燃机，它具有下列构成从在缸体内的左死点和右死点之间进行往复运动的两头扩径活塞的具有锥形外周部(49)的适当的凹部(1)的左右的大致中央上，突出着被适当地缩径了的、并具有锥形根部(2)的缩径活塞；在上述缸体的左右各自设有缸盖，并各自形成有被最合适地缩径了的、且具有锥形缩径部(7)的缩径主燃烧室，该缩径主燃烧室对上述缩径活塞进行收容并可以进行隔离燃烧；形成有在左右死点前后使该缩径主燃烧室和扩径燃烧室相连通的、并只允许向着该缩径主燃烧室的流动的单方向空气流路(4)；通过由上述缩径活塞所引起的对该缩径主燃烧室内的隔离燃烧和隔离解除，使上述两头扩径活塞产生往复运动，而由该两头扩径活塞的往复运动使曲柄轴转动，从而得到回转动力。
14．一种能量保存型循环内燃机，它具有下列构成从在缸体内的左死点和右死点之间进行往复运动的两头扩径活塞的具有锥形外周部(49)的合适的凹部(1)的左右的大致中央上，突出着被适当地缩径了的、并具有锥形根部(2)的缩径活塞；在上述缸体的左右各自设有缸盖，并各自形成有被最合适地缩径了的、且具有锥形缩径部(7)的缩径主燃烧室，该缩径主燃烧室对上述缩径活塞进行收容并可以进行隔离燃烧；设置有在左右死点的前后使该缩径主燃烧室和扩径燃烧室相连通的、并只允许向着该缩径主燃烧室的流动的单方向空气流路(4)；通过由上述缩径活塞所引起的对该缩径主燃烧室内的隔离燃烧和隔离解除，使上述两头扩径活塞产生往复运动，然后由该往复运动使振动体臂产生摆动，进而由该摆动使曲柄轴转动，从而得到回转动力。
15．一种能量保存型循环内燃机，它具有下列构成从被对向设置着的并在缸体内的外死点和内死点之间进行对向往复运动的两头扩径活塞的各自具有锥形外周部(49)的合适的凹部(1)的左右的大致中央上，分别突出着被适当地缩径了的、并具有锥形根部(2)的缩径活塞；在上述各自的缸体的左右分别设有缸盖，并各自形成有被最合适地缩径了的、且具有锥形缩径部(7)的缩径主燃烧室，该缩径主燃烧室对上述缩径活塞进行收容并可以进行隔离燃烧；分别设置有在内死点前后的规定期间内及在外死点前后的规定期间内使该缩径主燃烧室和扩径燃烧室相连通的、并只允许向着该缩径主燃烧室的流动的单方向空气流路(4)；通过由上述缩径活塞所引起的对该缩径主燃烧室内的隔离燃烧和隔离解除，使上述各自的两头扩径活塞产生对向往复运动，进而由该对向往复运动使各自的曲柄轴转动，从而得到回转动力。
16．一种能量保存型循环内燃机，它具有下列构成由被对向设置着的并在缸体内的外死点和内死点之间进行对向往复运动的两头扩径活塞的各自具有锥形外周部(49)的合适的凹部(1)的左右的大致中央上，突出着被合适地缩径了的、并具有锥形根部(2)的缩径活塞；在上述各自的缸体的左右分别设有缸盖，并分别形成有被最合适地缩径了的、且具有锥形缩径部(7)的缩径主燃烧室，该缩径主燃烧室对上述缩径活塞进行收容并可以进行隔离燃烧；分别设置有在内死点前后的规定期间内及/在外死点前后的规定期间内使该缩径主燃烧室和扩径燃烧室分别相连通的、并只允许向着该缩径主燃烧室的流动的单方向空气流路(4)；通过由上述缩径活塞所引起的对该缩径主燃烧室的隔离燃烧和隔离解除，使上述各自的两头扩径活塞产生对向往复运动，然后由该对向往复运动而使各自的振动体臂产生对向摆动，进而由该对向摆动使各自的曲柄轴转动，从而得到回转动力。
17．一种能量保存型循环燃烧机，它具有下列构成从被对向设置着的并在缸体内的外死点和内死点之间进行对向往复运动的两头扩径活塞的各自具有锥形外周部(49)的外侧的合适的凹部(1)的大致中央上，突出着被合适地缩径了的、并具有锥形根部(2)的缩径活塞；在上述各自的缸体的左右上分别设有缸盖，并各自形成有被最合适地缩径了的、且具有锥形缩径部(7)的缩径主燃烧室，该缩径主燃烧室对上述缩径活塞进行收容并可以进行隔离燃烧；分别设置有在外死点前后使该缩径主燃烧室和扩径燃烧室相连通的、并只允许向着该缩径主燃烧室的流动的单方向空气流路(4)；通过由上述缩径活塞所引起的对该缩径主燃烧室的隔离燃烧和隔离解除，使上述两头扩径活塞产生对向往复运动，进而由该对向往复运动使各自的曲柄轴直接转动，从而得到回转动力。
18．一种能量保存型循环内燃机，它具有下列构成从被对向设置着的并在缸体内的外死点和内死点之间进行对向往复运动的两头扩径活塞的各自具有锥形外周部(49)的内侧的合适的凹部(1)的内侧的大致中央上，突出着被合适地缩径了的、并具有锥形根部(2)的缩径活塞；在上述缸体的左右各自设有缸盖，并使之对向地相结合；在各自的内侧的缸盖上收容着上述缩径活塞、并连通形成着被最合适地缩径了的、并具有锥形缩径部(7)的缩径主燃烧室，可以进行隔离燃烧；分别设置有在内死点前后使该缩径主燃烧室和扩径燃烧室相连通的、并只允许向着该缩径主燃烧室的流动的单方向空气流路(4)；通过由上述缩径活塞所引起的对该缩径主燃烧室内的隔离燃烧和隔离解除，使上述两头扩径活塞产生对向往复运动，然后由该对向往复运动使各自的曲柄轴直接转动，从而得到回转动力。
19．一种如权利要求17所述的能量保存型循环内燃机，通过使上述各自的两头扩径活塞的内侧作为增压活塞(44)而构成活塞增压器，并在该活塞增压器上设有给气阀(45)和送气阀(46)。
20．一种如权利要求18所述的能量保存型循环内燃机，通过使上述各自的两头扩径活塞的外侧作为增压活塞(44)而分别构成活塞增压器，并在各自的活塞增压器上设有给气阀(45)和送气阀(46)。
21．一种如权利要求12所述的能量保存型循环内燃机，在收容着上述扩径活塞的缸体上，适当地设置有可以在下死点前后进行扫气和排气的倾斜扫气孔(50)和倾斜排气孔(51)。
22．一种如权利要求13或14所述的能量保存型循环内燃机，在收容着上述两头扩径活塞的缸体上，分别适当地设置有可以在左死点前后及在右死点前后进行扫气和排气的倾斜扫气孔(50)和倾斜排气孔(51)。
23．一种如权利要求15或16所述的能量保存型循环内燃机，在收容着上述各自的两头扩径活塞的各自的缸体上，分别适当地设置有可以在内死点前后及在外死点前后进行扫气和排气的倾斜扫气孔(50)和倾斜排气孔(51)。
24．一种如权利要求17所述的能量保存型循环内燃机，在收容着上述各自的两头扩径活塞的各自的缸体上，适当地设置有可以在内死点前后进行扫气和排气的倾斜扫气孔(50)和倾斜排气孔(51)。
25．一种如权利要求18所述的能量保存型循环内燃机，在收容着上述各自的两头扩径活塞的各自的缸体上，适当地设置有可以在外死点前后进行扫气和排气的倾斜扫气孔(50)和倾斜排气孔(51)。
26．一种如权利要求13至25的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，为了可以由上述两头扩径活塞的往复运动而使曲柄轴转动，在该两头扩径活塞的内部的大致中央的半径方向上，对向地设置着在其中插入支持着可以进行自由的往复运动的曲柄轴侧凸轮(40)的平行轨道(12)，其中该曲柄轴侧凸轮(40)可以自由转动地被外嵌枢轴支承在曲柄轴上。
27．一种如权利要求13至25的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，为了可以由上述两头扩径活塞的往复运动而使曲柄轴转动，在该两头扩径活塞的内部的大致中央的半径方向上，对向地设置着在其中插入支持着可以进行自由的往复运动的曲柄轴侧直动轴承(29)的平行轨道(12)，其中该曲柄轴侧直动轴承(29)可以自由转动地被外嵌枢轴支承在曲柄轴上。
28．一种如权利要求13至27的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，为了可以由上述两头扩径活塞的往复运动而使曲柄轴转动，在缸体的大致中央的半径方向上，呈十字状地设有缸体孔(16)和缸体侧平行轨道装配孔(52)。
29．一种如权利要求13至28的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，为了可以由上述两头扩径活塞的往复运动而使曲柄轴转动，在该两头扩径活塞的大致中央的半径方向上，呈十字状地设有活塞孔(38)和活塞侧平行轨道装配孔(52)。
30．一种如权利要求14或16所述的能量保存型循环内燃机，为了可以由上述两头扩径活塞的往复运动而使曲柄轴转动，在该两头扩径活塞的大致中央的半径方向上，设有在其中插入支持着振动体侧凸轮(39)的平行轨道(12)；为使该振动体臂容易进行摆动，使其上端被支持在本体侧(13)上；由两头扩径活塞的往复运动而使在本体侧(13)上下吊着的振动体臂产生摆动，进而使可以自由进行往复运动地被枢轴支承在振动体臂的振动体侧平行轨道(48)上的曲柄轴侧凸轮(40)产生往复运动；同时，可以自由转动地被枢轴支承在曲柄轴侧凸轮(40)上的曲柄轴产生转动，从而得到回转动力。
31．一种如权利要求14或16所述的能量保存型循环内燃机，为了可以由上述两头扩径活塞的往复运动而使曲柄轴转动，在该两头扩径活塞的大致中央的半径方向上，设有在其中插入支持着振动体侧直动轴承(53)的平行轨道(12)；通过该插入支持，并由两头扩径活塞的往复运动，而使在本体侧(13)上下吊着的振动体臂产生摆动，使可以自由进行往复运动地被枢轴支承在振动体臂的振动体侧平行轨道(48)上的曲柄轴侧直动轴承(29)产生往复运动；进而使可以自由转动地被枢轴支承在该曲柄轴侧直动轴承(29)上的曲柄轴转动，从而得到回转动力。
32．一种如权利要求13至18的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，为使上述曲柄轴转动，使具有扩径燃烧室的汽缸数以2汽缸为一级地增加到2汽缸、4汽缸和6汽缸，可以没有限制地实现多汽缸。
33．一种如权利要求15或16所述的能量保存型循环内燃机，为可以使上述各自的曲柄轴产生转动，使具有扩径燃烧室的汽缸数以4汽缸为一级地增加到4汽缸、8汽缸和12汽缸，可以不受限制地实现多汽缸。
34．一种如权利要求15至18的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，在各自的曲柄轴上设有使上述两头扩径活塞的对向往复运动相同步的啮合同步装置(17)，从而可以使两头扩径活塞的对向往复运动相同步。
35．一种如权利要求15至18的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，使上述两头扩径活塞的对向往复运动同步的啮合同步装置(17)被兼用作机械式增压器。
36．一种如权利要求12至35的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，在上述缩径活塞的外周上设有多段的凸缘状凹凸(6)；并在其前端宽的凸部的外周面上，以适当离开凸部的后部的方式而设置着相对于上述两头扩径活塞的运动方向为倾斜状地延伸着的多个噪音减弱槽(15)。
37．一种如权利要求12至36的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，将上述缩径主燃烧室的附近由耐热耐蚀件(21)和隔热件(41)而成为耐热耐蚀隔热构造，并在耐热耐蚀件(21)上设有适当数量的单方向空气流路(4)的倾斜空气流路(14)。
38．一种如权利要求12至37的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，在上述缩径主燃烧室中设有喷射燃料的燃料喷射装置(5)，该喷射燃料与经上述倾斜空气流路(14)而流入的空气一起形成湍流。
39．一种如权利要求12至38的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，将上述缩径活塞和合适的凹部(1)由耐热耐蚀件(21)和隔热件(41)而成为一种耐热耐蚀隔热构造。
40．一种如权利要求12至39的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，上述缩径活塞被插入支持在上述缩径主燃烧室内，并在死点前后的规定期间形成在上述缩径主燃烧室内的隔离燃烧的隔离期间。
41．一种如权利要求12至40的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，使上述缸盖的内面与上述扩径活塞的顶部形状相适应，并使之向扩径燃烧室侧突出着。
42．一种如权利要求12至41的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，使上述单方向空气流路(4)与上述扩径活塞的顶部形状相适应，并在使缸盖向扩径燃烧室侧突出着的突出部上，包括从扩径燃烧室侧插入固定着的止回阀(3)在内至少设置有1组。
43．一种如权利要求12至42的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，在上述缸盖的内部的与上述扩径活塞的顶部形状相适应并向扩径燃烧室侧突出着的突出部上，至少设有1组的单方向空气流路(4)。
44．一种如权利要求12至43的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，通过在最合适的时间里解除上述被缩径了的缩径主燃烧室内的隔离燃烧，而大幅度地减少振动和最大轴承负荷；另一方面，在通过使高压的缩径主燃烧室为小直径而实现薄壁轻量化的同时，扩径燃烧室也通过大幅度地成为低压低温的薄壁燃烧室而实现轻量化。
45．一种如权利要求12至44的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，在进行上述缩径主燃烧室的隔离燃烧时，追加设置有水喷射装置(42)，并具有对该水进行预加热的排气部热交换装置(18)、缩径部热交换装置(19)、和燃烧部热交换装置(20)中的至少1个装置。
46．一种如权利要求12至45的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，使上述缸盖的内部与上述扩径活塞的顶部形状相适应，并使之向扩径燃烧室侧突出着；将该突出部由耐热耐蚀件(21)和隔热件(41)而成为一种耐热耐蚀隔热构造。
47．一种如权利要求12至46的任何1项中所述的能量保存型循环内燃机，上述燃料至少为汽油、轻油、重油、丙烷、氢、天然气、和甲醇中的1种。
全文摘要
一种下述这样的能量保存型循环发动机:可以使NO
文档编号F02B19/04GK1219994SQ97195048
公开日1999年6月16日 申请日期1997年5月28日 优先权日1996年5月28日
发明者谷川浩保, 谷川和永 申请人:谷川浩保, 谷川和永