CN102094708B - 自冷回热式活缸式燃料-空气发动机 - Google Patents

Abstract

自冷回热式活缸式燃料-空气发动机及斯特林发动机，包括曲轴、连杆组件、管道、液压挺杆、缸盖、活塞环、活塞、活缸、中缸、外缸、传感器、气门组件、电控液压阀、喷嘴、高压电子泵、电动流量阀、废气再循环系统、增压器、动力机、阀门、涡轮机、压缩机、冷却器。其特征在于可动活缸与其内固定的活塞及与其外之中缸构成双内燃机：放热机和吸热机，结构紧凑，装配、维护方便；吸热机从放热机和废气回热器周围吸热而做功、降温，能使缸温合适，且省掉气缸冷却系统；热量免遭冷却带走，外部回收废热，内部吸热做功自冷，大部分消耗的热量获得回用，整机热效率明显提高；可兼作空气发动机；是一种节能环保、高效理想、可广泛应用于各个领域的发动机。

Description

自冷回热式活缸式燃料-空气发动机

技术领域

本发明涉及发动机，特别是涉及利用燃料及空气热膨胀做功、吸热做功自冷的双内燃式燃油-空气通用发动机。

技术背景

现在的内燃发动机，气缸温度高，容易发生爆震，必须有冷却系统；大部分热量被冷却系统及废气带走，热量消耗大，整机热效率低；未能兼用于压缩的空气发动。

内燃发动机的工作循环是在高温下进行的，可燃混合气燃烧时产生极高的温度。活塞、缸体、缸盖等直接与高温气体接触，并且运动件磨擦产生的摩擦热也传至予之，故温度高，在高温下，倘若冷却不良必然导致气缸过热。

气缸过热容易发生爆震。轻微的爆震无法被人的感官所察觉，而当人能感觉到引擎爆震所产生的噪音和震动时，这时的爆震情况已经严重。严重爆震会造成发动机功率下降，加速无力，油耗增加；甚至破坏发动机机件，缩短发动机寿命，危及人员安全。发动机在正常运转中，不允许有爆震现象。

为了能够使气缸内表面在高温下正常工作，必须对气缸和气缸盖等进行适当的冷却。冷却方法通常都是用水冷或风冷。为了保证活塞工作的可靠性，人们还发明了一些对活塞冷却的装置。

尽管如此，发动机仍难免发生过热现象。原因多方面，比如：冷却系统故障，散热不良；热负荷过大；积炭；环境温度过高等。

通常发动机的废气都是排出气缸外再将就利用。一直以来，厂家们都在寻找在不损失性能的同时让汽车更高效的方式。例如，有的在排气系统上加装了一个靠热能发电的装置，该装置据说可以降低5％的油耗。有的汽车用废气来驱动涡轮增压器，通过压缩空气来增加进气量以提高发动机的输出功率。废气虽被利用，但最后排入大气的温度仍达八、九百度之高。废气的热量只用了一少部分，大部分被浪费掉。此外，冷却系统还散掉部分热量，以及本身运转要消耗的能量。消耗的热量大，有用的热量小，整机热效率低。

目前的内燃发动机不能兼用于压缩的空气发动，或空气发动机不能兼作内燃发动机使用，似乎尚缺燃油-空气通用发动机。

发明内容

发明要解决的技术问题是，提供一种这样的发动机：不但能使气缸温度合适，而且省掉气缸冷却系统；热量不再被冷却系统带走，由气缸吸收转换为有用功，外部回收废气热能，内部吸热做功自冷，大部分消耗的热量获得回收利用，整机热效率明显提高；可兼作空气发动机，实现以压缩储存的空气来发动。

为解决上述技术问题，本发明提供一种自冷回热式活缸式燃料-空气发动机，包括曲轴、连杆组件、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道、第六管道、第七管道、第八管道、第九管道、第十管道、第十一管道、第十二管道、第十三管道、第十四管道、第十五管道、第一液压挺杆、第二液压挺杆、第三液压挺杆、第四液压挺杆、第一缸盖、第二缸盖、第一活塞环、第二活塞环、活塞、活缸、中缸、外缸、第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器、第一进气门组件、第一排气门组件、第二进气门组件、第二排气门组件、第一电控液压阀、第二电控液压阀、第一喷嘴、第二喷嘴、第一高压电子泵、第二高压电子泵、第一电动流量阀、第二电动流量阀、废气再循环系统、增压器、动力机、第一阀门、涡轮机；可往复运动的活缸既是其内固定的活塞的气缸又是其外的中缸的活塞，与之构成两个内燃式发动机；

所述活塞上有第一进气门组件、第一排气门组件、第一管道、第三管道和第一喷嘴，第一进气门组件、第一排气门组件及第一管道、第二管道、第三管道安置于活塞顶上；第一进气门组件与第二管道及活塞底腔相关联，第一进气门组件控制第二管道跟活塞底腔之间的工作物质通断和流量；第一排气门组件与第三管道及活塞底腔相关联，第一排气门组件控制第三管道跟活塞底腔之间的工作物质通断和流量；第一管道与第一高压电子泵连接，与第一喷嘴相连，通过第一喷嘴向活塞底腔喷射工作物质；所述底腔指的是活缸内腔；第一活塞环套在活塞上固定并与活缸接触；活塞下端固定有第一传感器，探测活缸内部的温度和压力；

所述连杆组件与曲轴连接，绕曲轴转动，与活缸铰接，绕活缸摆动；第二活塞环套在活缸上固定并与中缸接触；活缸与活塞下端及其底部第一活塞环组成一内燃机的燃烧室，与第一活塞环直接接触，三者同心，活缸位于其外；曲轴上固定有第四传感器，探测曲轴的转速和转角；

所述中缸由第一缸盖、第二缸盖固定，与活缸外下端及其底部第二活塞环构成另一内燃机的燃烧室，与第二活塞环直接接触，三者同心，中缸位于其外；中缸与活缸通过第二活塞环以及通过其共同构成的内腔中的流体互传热量；

所述外缸由第一缸盖、第二缸盖固定，与第三管道、第六管道、第七管道连通，与中缸同心，位于其外，并与之构成回热容器，用于暂存废气，供中缸于其中吸收热量；外缸具有保温功能；外缸上固定有第三传感器，探测外缸内部的温度和压力；

所述第一缸盖、第二缸盖用于固定活塞、中缸和外缸及其他机件；第二缸盖上有第二进气门组件、第二排气门组件、第四管道、第五管道、第六管道和第二喷嘴，第二进气门组件、第二排气门组件及第四管道、第五管道、第六管道安置于第二缸盖底部；第二进气门组件与第五管道及第二缸盖上腔相关联，第二进气门组件控制第五管道跟第二缸盖上腔之间的工作物质通断和流量；第二排气门组件与第六管道及第二缸盖上腔相关联，第二排气门组件控制第六管道跟第二缸盖上腔之间的工作物质通断和流量；第四管道与第二高压电子泵连接，与第二喷嘴相连，通过第二喷嘴向第二缸盖上腔喷射工作物质；所述上腔指的是中缸内腔；第二缸盖顶部固定有第二传感器，探测中缸内部的温度和压力；

所述第一电控液压阀上有第一液压挺杆、第二液压挺杆和第八管道、第九管道、第十管道；第一液压挺杆、第二液压挺杆分别用于驱动第一进气门组件、第一排气门组件；第八管道、第九管道、第十管道跟液压系统相接，与第一液压挺杆、第二液压挺杆配合，由第一电控液压阀控制对第一进气门组件、第一排气门组件之气门执行开闭及开度控制；

所述第二电控液压阀上有第三液压挺杆、第四液压挺杆和第十一管道、第十二管道、第十三管道；第三液压挺杆、第四液压挺杆分别用于驱动第二进气门组件、第二排气门组件；第十一管道、第十二管道、第十三管道跟液压系统相接，与第三液压挺杆、第四液压挺杆配合，由第二电控液压阀控制对第二进气门组件、第二排气门组件之气门执行开闭及开度控制；

所述增压器经过第一电动流量阀、第二电动流量阀分别与第二管道、第五管道相连，与涡轮机、动力机连接，经过第一阀门与第十五管道连接；涡轮机和动力机通过转轴驱动增压器转动而压缩空气；涡轮机通过第七管道与外缸连通，通过管道与废气再循环系统连通；废气再循环系统通过第十四管道与外界连通，通过管道与第二管道连通，让部分废气通过管道返回活缸；外部压缩的空气通过第十五管道、第一阀门输入增压器容器中备用。

本发明的自冷回热式活缸式燃料-空气发动机，所述发动机的核心是双热机：即放热内燃机和吸热内燃机。放热内燃机指的是跟增压器连接以燃油为主以压缩空气为辅的内燃机，称为主燃内燃机，或主燃放热机，简称放热机。吸热内燃机指的是跟增压器连接以压缩空气为主以微量燃油为辅的内燃机，称为稀燃吸热机，简称吸热机。放热机和吸热机的特点是各自内腔共用一个气缸壁，即往复运动的活缸和其内固定的活塞组成放热机，与其外固定的中缸组成吸热机。就是说放热机位于吸热机之内部中心，这样容易互传热量。另外，中缸还与最外边的外缸组成回热容器，供自己吸热，于是中缸的热量来源便是回热容器和活缸外壁。放热机和吸热机联合工作时，放热机对外做功的同时顺便将吸热机的气体压缩，吸热机对外做功时也顺便把放热机的气体压缩，故二者有推挽功能。

本发明的自冷回热式活缸式燃料-空气发动机，可动活缸与其内固定的活塞及与其外之中缸构成双热机：放热机和吸热机，结构紧凑，装配、维护方便；吸热机从放热机和废气回热器周围吸热而做功、降温，能使气缸温度合适，且省掉气缸冷却系统；热量免遭冷却带走，外部回收废气热能，内部吸热做功自冷，大部分消耗的热量获得回用，整机热效率明显提高；兼作空气发动机；是一种节能环保、高效理想、可广泛应用于各个领域的发动机。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明：

图1是本发明实施例1的自冷回热式活缸式燃料-空气发动机的气缸部分剖视立体示意图。

图2是本发明实施例2(燃料-斯特林发动机)的自冷回热式活缸式燃料-空气发动机及斯特林发动机的气缸部分剖视立体示意图。

图3是本发明实施例3的自冷回热式活缸式燃料-空气发动机的立体示意图。

图4是本发明实施例4的自冷回热式活缸式燃料-空气发动机及斯特林发动机的立体示意图。

具体的实施方式

本发明的自冷回热式活缸式燃料-空气发动机，所述构成两个内燃式发动机。其结构使用放热机和吸热机。下面举例说明。

实施例1

如图1所示，本发明实施例1的自冷回热式活缸式燃料-空气发动机的气缸部分剖视立体示意图。

所述自冷回热式活缸式燃料-空气发动机包括曲轴(1)、连杆组件(2)、第一管道(26)、第二管道(21)、第三管道(5)、第四管道(34)、第五管道(33)、第六管道(15)、第七管道(48)、第八管道(24)、第九管道(23)、第十管道(3)、第十一管道(38)、第十二管道(19)、第十三管道(18)、第十四管道(40)、第十五管道(45)、第一液压挺杆(25)、第二液压挺杆(4)、第三液压挺杆(36)、第四液压挺杆(17)、第一缸盖(6)、第二缸盖(14)、第一活塞环(7)、第二活塞环(12)、活塞(8)、活缸(9)、中缸(10)、外缸(11)、第一传感器(29)、第二传感器(31)、第三传感器(13)、第四传感器(20)、第一进气门组件(27)、第一排气门组件(28)、第二进气门组件(35)、第二排气门组件(16)、第一电控液压阀(22)、第二电控液压阀(37)、第一喷嘴(30)、第二喷嘴(32)、第一高压电子泵(39)、第二高压电子泵(50)、第一电动流量阀(42)、第二电动流量阀(49)、废气再循环系统(41)、增压器(43)、动力机(44)、第一阀门(46)、涡轮机(47)；可往复运动的活缸(9)既是其内固定的活塞(8)的气缸又是其外的中缸(10)的活塞，与之构成两个内燃式发动机；

所述活塞(8)上有第一进气门组件(27)、第一排气门组件(28)、第一管道(26)、第三管道(5)和第一喷嘴(30)，第一进气门组件(27)、第一排气门组件(28)及第一管道(26)、第二管道(21)、第三管道(5)安置于活塞(8)顶上；第一进气门组件(27)与第二管道(21)及活塞(8)底腔相关联，第一进气门组件(27)控制第二管道(21)跟活塞(8)底腔之间的工作物质通断和流量；第一排气门组件(28)与第三管道(5)及活塞(8)底腔相关联，第一排气门组件(28)控制第三管道(5)跟活塞(8)底腔之间的工作物质通断和流量；第一管道(26)与第一高压电子泵(39)连接，与第一喷嘴(30)相连，通过第一喷嘴(30)向活塞(8)底腔喷射工作物质；所述底腔指的是活缸(9)内腔；第一活塞环(7)套在活塞(8)上固定并与活缸(9)接触；活塞(8)下端固定有第一传感器(29)，探测活缸(9)内部的温度和压力；

所述连杆组件(2)与曲轴(1)连接，绕曲轴(1)转动，与活缸(9)铰接，绕活缸(9)摆动；第二活塞环(12)套在活缸(9)上固定并与中缸(10)接触；活缸(9)与活塞(8)下端及其底部第一活塞环(7)组成一内燃机的燃烧室，与第一活塞环(7)直接接触，三者同心，活缸(9)位于其外；曲轴(1)上固定有第四传感器(20)，探测曲轴(1)的转速和转角；

所述中缸(10)由第一缸盖(6)、第二缸盖(14)固定，与活缸(9)外下端及其底部第二活塞环(12)构成另一内燃机的燃烧室，与第二活塞环(12)直接接触，三者同心，中缸(10)位于其外；中缸(10)与活缸(9)通过第二活塞环(12)以及通过其共同构成的内腔中的流体互传热量；

所述外缸(11)由第一缸盖(6)、第二缸盖(14)固定，与第三管道(5)、第六管道(15)、第七管道(48)连通，与中缸(10)同心，位于其外，并与之构成回热容器，用于暂存废气，供中缸(10)于其中吸收热量；外缸(11)具有保温功能；外缸(11)上固定有第三传感器(13)，探测外缸(11)内部的温度和压力；

所述第一缸盖(6)、第二缸盖(14)用于固定活塞(8)、中缸(10)和外缸(11)及其他机件；第二缸盖(14)上有第二进气门组件(35)、第二排气门组件(16)、第四管道(34)、第五管道(33)、第六管道(15)和第二喷嘴(32)，第二进气门组件(35)、第二排气门组件(16)及第四管道(34)、第五管道(33)、第六管道(15)安置于第二缸盖(14)底部；第二进气门组件(35)与第五管道(33)及第二缸盖(14)上腔相关联，第二进气门组件(35)控制第五管道(33)跟第二缸盖(14)上腔之间的工作物质通断和流量；第二排气门组件(16)与第六管道(15)及第二缸盖(14)上腔相关联，第二排气门组件(16)控制第六管道(15)跟第二缸盖(14)上腔之间的工作物质通断和流量；第四管道(34)与第二高压电子泵(50)连接，与第二喷嘴(32)相连，通过第二喷嘴(32)向第二缸盖(14)上腔喷射工作物质；所述上腔指的是中缸(10)内腔；第二缸盖(14)顶部固定有第二传感器(31)，探测中缸(10)内部的温度和压力；

所述第一电控液压阀(22)上有第一液压挺杆(25)、第二液压挺杆(4)和第八管道(24)、第九管道(23)、第十管道(3)；第一液压挺杆(25)、第二液压挺杆(4)分别用于驱动第一进气门组件(27)、第一排气门组件(28)；第八管道(24)、第九管道(23)、第十管道(3)跟液压系统相接，与第一液压挺杆(25)、第二液压挺杆(4)配合，由第一电控液压阀(22)控制对第一进气门组件(27)、第一排气门组件(28)之气门执行开闭及开度控制；

所述第二电控液压阀(37)上有第三液压挺杆(36)、第四液压挺杆(17)和第十一管道(38)、第十二管道(19)、第十三管道(18)；第三液压挺杆(36)、第四液压挺杆(17)分别用于驱动第二进气门组件(35)、第二排气门组件(16)；第十一管道(38)、第十二管道(19)、第十三管道(18)跟液压系统相接，与第三液压挺杆(36)、第四液压挺杆(17)配合，由第二电控液压阀(37)控制对第二进气门组件(35)、第二排气门组件(16)之气门执行开闭及开度控制；

所述增压器(43)经过第一电动流量阀(42)、第二电动流量阀(49)分别与第二管道(21)、第五管道(33)相连，与涡轮机(47)、动力机(44)连接，经过第一阀门(46)与第十五管道(45)连接；涡轮机(47)和动力机(44)通过转轴驱动增压器(43)转动而压缩空气；涡轮机(47)通过第七管道(48)与外缸(11)连通，通过管道与废气再循环系统(41)连通；废气再循环系统(41)通过第十四管道(40)与外界连通，通过管道与第二管道(21)连通，让部分废气通过管道返回活缸(9)；外部压缩的空气通过第十五管道(45)、第一阀门(46)输入增压器(43)容器中备用。

实施例1的自冷回热式活缸式燃料-空气发动机的原理：

自定义：

活缸：往复运动的气缸，通常具有双重身份，既作其内固定的活塞的气缸，又作其外的气缸的活塞。

远止点：活缸底部离曲轴回转中心最远处。

近止点：活缸底部离曲轴回转中心最近处。

说明：下述所提到的第一进气门组件(27)或第二进气门组件(35)开启、关闭，第一排气门组件(28)或第二排气门组件(16)开启、关闭，其驱动均由第一液压挺杆(25)或第三液压挺杆(36)和第一电控液压阀(22)或第二电控液压阀(37)联合执行。

气体指的是从增压器(43)出来受第一电动流量阀(42)或第二电动流量阀(49)控制流量后经第二管道(21)或第五管道(33)、第一进气门组件(27)或第二进气门组件(35)进入活缸(9)或中缸(10)的压缩空气。

废气指的是从活缸(9)或中缸(10)经第一排气门组件(28)或第二排气门组件(16)、第三管道(5)或第六管道(15)进入外缸(11)与中缸(10)构成的废气回热容器中，通常说的外缸(11)指的也是废气回热容器。

喷射燃油或喷射燃料指的是从外部经第一高压电子泵(39)或第二高压电子泵(50)通过第一管道(26)或第四管道(34)、第一进气门组件(27)或第二进气门组件(35)向活缸(9)或中缸(10)内喷射的高压燃油或燃料。

驱动曲轴是指活缸(9)通过连杆(2)驱动曲轴(1)旋转向外输出作功。放热机和吸热机的工作行程；

1.活缸(9)进气行程-中缸(10)排气行程

第一进气门组件(27)开启，第一排气门组件(28)关闭。第二排气门组件(16)打开。活缸(9)由曲轴(1)带动从近止点向远止点运动，下移，气体进入其中。至活缸(9)运动到远止点时，第一进气门组件(27)关闭，停止进气，进气行程结束。中缸(10)的废气在自身的剩余压力和活缸(9)的驱赶作用下，排入外缸(11)。至活缸(9)运动到远止点时，第二排气门组件(16)关闭，排气行程结束。进气行程和排气行程同时进行。

2.活缸(9)压缩行程-中缸(10)进气行程

第一进气门组件(27)、第一排气门组件(28)关闭。第二进气门组件(35)开启，第二排气门组件(16)关闭。活缸(9)在曲轴(1)的带动下，从远止点向近止点运动，上移，内腔容积不断减小，气体被压缩。至活缸(9)到达近止点时，压缩行程结束。由于活缸(9)上移，中缸(10)内腔容积增大，气体进入其中。至活缸(9)运动到近止点时，第二进气门组件(35)关闭，停止进气，进气行程结束。压缩行程和进气行程同时进行。

活缸(9)的气体在压缩过程中，压力和温度同时升高，压缩终了时，气体的压力更大，温度远高于点燃温度。中缸(10)在进气过程中，气体从活缸(9)外壁和外缸(11)吸收热量，使得温度有所提升，随着温度升高，气体不断膨胀，有助于活缸(9)压缩。活缸(9)外壁的温度也相应有所降低。

3.活缸(9)作功行程-中缸(10)压缩行程

第一进气门组件(27)、第一排气门组件(28)关闭。第二进气门组件(35)、第二排气门组件(16)关闭。活缸(9)压缩行程末，向活缸(9)内喷射燃油，燃油燃烧膨胀，气体产生高温、高压，推动活缸(9)由近止点向远止点运动，驱动曲轴(1)作功。至活缸(9)运动到远止点时，作功行程结束。随着活缸(9)下移，中缸(10)内腔容积不断减小，气体被压缩。至活缸(9)到达远止点时，中缸(10)压缩行程结束。作功行程和压缩行程同时进行。

活缸(9)因直接与高温气体接触，而不由自主地将热量传递给其外壁，同时在气体压力的作用下，由近止点向远止点运动，将中缸(10)的气体压缩。中缸(10)从活缸(9)外壁获取相应热量，再受到压缩后气体压力和温度同时升高。随着活缸(9)的下移，以及不断地被中缸(10)吸去热量，活缸(9)压力、温度下降，作功行程终了时，压力和温度明显降低。压缩终了时，中缸(10)内的压力更大，温度远高于点燃温度。

4.活缸(9)排气行程-中缸(10)作功行程

第一排气门组件(28)打开。第二进气门组件(35)、第二排气门组件(16)关闭。活缸(9)在作功行程终了时，在曲轴(1)的带动下由远止点向近止点运动。活缸(9)的废气在自身的剩余压力和活缸(9)的驱赶作用下，排入外缸(11)。至活缸(9)运动到近止点时，第一排气门组件(28)关闭，排气行程结束。中缸(10)压缩行程末，作功行程开始，向中缸(10)内喷射燃油，燃油燃烧膨胀，气体产生高温、高压，推动活缸(9)由远止点向近止点运动，驱动曲轴(1)作功。至活缸(9)运动到近止点时，作功行程结束。排气行程和作功行程同时进行。排气行程结束后，第一进气门组件(27)再次开启，又开始了下一个工作循环，如此反复，发动机就自行运转。

5.活缸(9)进气行程-中缸(10)排气行程

第一进气门组件(27)开启，第一排气门组件(28)关闭。第二排气门组件(16)打开。中缸(10)在作功行程终了时，活缸(9)在曲轴(1)的带动下由近止点向远止点运动。活缸(9)因下移，其内腔容积增大，气体进入其中。至活缸(9)运动到远止点时，第一进气门组件(27)关闭，停止进气。中缸(10)废气在自身的剩余压力和活缸(9)的驱赶作用下，排入外缸(11)，至活缸(9)运动到远止点时，第二排气门组件(16)关闭。进气行程与排气行程同时进行。排气行程结束后，第二进气门组件(35)再次开启，又开始了下一个工作循环，如此反复，发动机就自行运转。

重复第二步，发动机又开始了下一个推挽工作循环，如此周而复始，发动机就运转下去。

活缸(9)和外缸(11)始终为中缸(10)供热服务，中缸(10)于其中吸收热量做功，致使其中温度降低，从而起到冷却作用。放热机和吸热机推挽工作，交替做功，使发动机平衡运转。

双内燃机具有互相制约特性。当放热机活缸(9)的外壁温度过高时，相应减小活缸(9)或中缸(10)的油量，或增加吸热机的空气进气量和压力，或者减小活缸(9)油量的同时增加中缸(10)的空气进气量，等等，都能降低其温度。如此控制气缸的温度，使之保持在合适或理想的状态。

排气及压缩。活缸(9)在推挽工作的过程中，把废气压入外缸(11)内。经过中缸(10)的吸收，废气的温度和压力有所下降。废气通过第七管道(48)驱动涡轮机(47)旋转，带动增压器(43)转动，接着流经废气再循环系统(41)，为减少废气中氮氧化物通过第十四管道(40)而引一部分废气到第二管道(21)返回活缸(9)复用，以抑制燃烧过程的氮氧化物的生成。如果增压器(43)内的气量不足，则启用动力机(44)援助压缩。假如外部有现成的压缩空气，可通过第十五管道(45)、第一阀门(46)充入增压器(43)的容器内备用。

第一传感器(29)、第二传感器(31)、第三传感器(13)、第四传感器(20)探测气缸的温度和压力，甚至燃烧情况等，还检测转速和转角。根据传感器的信号对发动机进行控制，以获得理想的发动效果。

第八管道(24)、第九管道(23)、第十管道(3)、第十一管道(38)、第十二管道(19)、第十三管道(18)跟液压系统相接，与第一液压挺杆(25)、第二液压挺杆(4)、第三液压挺杆(36)、第四液压挺杆(17)配合，由第一电控液压阀(22)、第二电控液压阀(37)控制对第一进气门组件(27)、第一排气门组件(28)、第二进气门组件(35)、第二排气门组件(16)之气门执行开闭及开度控制。

第一电动流量阀(42)、第二电动流量阀(49)对从增压器(43)进入活缸(9)、中缸(10)的空气流量进行控制，能够实现对发动机的转速、功率和温度的控制。

第一高压电子泵(39)、第二高压电子泵(50)产生强大的喷油压力，通过第一喷嘴(30)、第二喷嘴(32)将燃油直接射入活缸(9)、中缸(10)内。这对于防止气缸爆震、实现高压空气稀燃很有意义。

活塞(8)通过第三管道(5)、第六管道(15)及固定件与第一缸盖(6)、第二缸盖(14)固定。第三管道(5)、第六管道(15)、固定件、第一缸盖(6)、第二缸盖(14)为高导热率的材料，使得活塞(8)的热量容易传至中缸(10)，避免由于过热出问题。

实施例3

如图3所示，实施例3与实施例1大致相同，所不同的仅仅在于，气缸剖视部分恢复为原图，内部一些机件视图消逝。

本发明的自冷回热式活缸式燃料-空气发动机，既能用于燃油发动又能用于燃油-空气发动。在其核心双内燃机中，放热机和稀燃吸热机都能单独或双双进行空气发动。

燃料-空气发动机，其燃料为燃油，例如汽油、柴油等，再加上压缩空气，实现稀燃。放热机喷入的油量相对较多。吸热机喷入的油量相对较少，主要以压缩空气为主，吸收放热机的热量，依靠微量油料燃烧引导空气膨胀做功。应该选用吸热机做空气发动，以实现理想的效果。

Claims (1)

1.自冷回热式活缸式燃料-空气发动机，包括曲轴(1)、连杆组件(2)、第一管道(26)、第二管道(21)、第三管道(5)、第四管道(34)、第五管道(33)、第六管道(15)、第七管道(48)、第八管道(24)、第九管道(23)、第十管道(3)、第十一管道(38)、第十二管道(19)、第十三管道(18)、第十四管道(40)、第十五管道(45)、第一液压挺杆(25)、第二液压挺杆(4)、第三液压挺杆(36)、第四液压挺杆(17)、第一缸盖(6)、第二缸盖(14)、第一活塞环(7)、第二活塞环(12)、活塞(8)、活缸(9)、中缸(10)、外缸(11)、第一传感器(29)、第二传感器(31)、第三传感器(13)、第四传感器(20)、第一进气门组件(27)、第一排气门组件(28)、第二进气门组件(35)、第二排气门组件(16)、第一电控液压阀(22)、第二电控液压阀(37)、第一喷嘴(30)、第二喷嘴(32)、第一高压电子泵(39)、第二高压电子泵(50)、第一电动流量阀(42)、第二电动流量阀(49)、废气再循环系统(41)、增压器(43)、动力机(44)、第一阀门(46)、涡轮机(47)；可往复运动的活缸(9)既是其内固定的活塞(8)的气缸又是其外的中缸(10)的活塞，与之构成两个内燃式发动机；

所述活塞(8)上有第一进气门组件(27)、第一排气门组件(28)、第一管道(26)、第三管道(5)和第一喷嘴(30)，第一进气门组件(27)、第一排气门组件(28)及第一管道(26)、第二管道(21)、第三管道(5)安置于活塞(8)顶上；第一进气门组件(27)与第二管道(21)及活塞(8)底腔相关联，第一进气门组件(27)控制第二管道(21)跟活塞(8)底腔之间的工作物质通断和流量；第一排气门组件(28)与第三管道(5)及活塞(8)底腔相关联，第一排气门组件(28)控制第三管道(5)跟活塞(8)底腔之间的工作物质通断和流量；第一管道(26)与第一高压电子泵(39)连接，与第一喷嘴(30)相连，通过第一喷嘴(30)向活塞(8)底腔喷射工作物质；所述底腔指的是活缸(9)内腔；第一活塞环(7)套在活塞(8)上固定并与活缸(9)接触；活塞(8)下端固定有第一传感器(29)，探测活缸(9)内部的温度和压力；

所述连杆组件(2)与曲轴(1)连接，绕曲轴(1)转动，与活缸(9)铰接，绕活缸(9)摆动；第二活塞环(12)套在活缸(9)上固定并与中缸(10)接触；活缸(9)与活塞(8)下端及其底部第一活塞环(7)组成一内燃机的燃烧室，与第一活塞环(7)直接接触，三者同心，活缸(9)位于其外；曲轴(1)上固定有第四传感器(20)，探测曲轴(1)的转速和转角；

所述中缸(10)由第一缸盖(6)、第二缸盖(14)固定，与活缸(9)外下端及其底部第二活塞环(12)构成另一内燃机的燃烧室，与第二活塞环(12)直接接触，三者同心，中缸(10)位于其外；中缸(10)与活缸(9)通过第二活塞环(12)以及通过其共同构成的内腔中的流体互传热量；

所述外缸(11)由第一缸盖(6)、第二缸盖(14)固定，与第三管道(5)、第六管道(15)、第七管道(48)连通，与中缸(10)同心，位于其外，并与之构成回热容器，用于暂存废气，供中缸(10)于其中吸收热量；外缸(11)具有保温功能；外缸(11)上固定有第三传感器(13)，探测外缸(11)内部的温度和压力；

所述第一缸盖(6)、第二缸盖(14)用于固定活塞(8)、中缸(10)和外缸(11)及其他机件；第二缸盖(14)上有第二进气门组件(35)、第二排气门组件(16)、第四管道(34)、第五管道(33)、第六管道(15)和第二喷嘴(32)，第二进气门组件(35)、第二排气门组件(16)及第四管道(34)、第五管道(33)、第六管道(15)安置于第二缸盖(14)底部；第二进气门组件(35)与第五管道(33)及第二缸盖(14)上腔相关联，第二进气门组件(35)控制第五管道(33)跟第二缸盖(14)上腔之间的工作物质通断和流量；第二排气门组件(16)与第六管道(15)及第二缸盖(14)上腔相关联，第二排气门组件(16)控制第六管道(15)跟第二缸盖(14)上腔之间的工作物质通断和流量；第四管道(34)与第二高压电子泵(50)连接，与第二喷嘴(32)相连，通过第二喷嘴(32)向第二缸盖(14)上腔喷射工作物质；所述上腔指的是中缸(10)内腔；第二缸盖(14)顶部固定有第二传感器(31)，探测中缸(10)内部的温度和压力；

所述第一电控液压阀(22)上有第一液压挺杆(25)、第二液压挺杆(4)和第八管道(24)、第九管道(23)、第十管道(3)；第一液压挺杆(25)、第二液压挺杆(4)分别用于驱动第一进气门组件(27)、第一排气门组件(28)；第八管道(24)、第九管道(23)、第十管道(3)跟液压系统相接，与第一液压挺杆(25)、第二液压挺杆(4)配合，由第一电控液压阀(22)控制对第一进气门组件(27)、第一排气门组件(28)之气门执行开闭及开度控制；

所述第二电控液压阀(37)上有第三液压挺杆(36)、第四液压挺杆(17)和第十一管道(38)、第十二管道(19)、第十三管道(18)；第三液压挺杆(36)、第四液压挺杆(17)分别用于驱动第二进气门组件(35)、第二排气门组件(16)；第十一管道(38)、第十二管道(19)、第十三管道(18)跟液压系统相接，与第三液压挺杆(36)、第四液压挺杆(17)配合，由第二电控液压阀(37)控制对第二进气门组件(35)、第二排气门组件(16)之气门执行开闭及开度控制；

所述增压器(43)经过第一电动流量阀(42)、第二电动流量阀(49)分别与第二管道(21)、第五管道(33)相连，与涡轮机(47)、动力机(44)连接，经过第一阀门(46)与第十五管道(45)连接；涡轮机(47)和动力机(44)通过转轴驱动增压器(43)转动而压缩空气；涡轮机(47)通过第七管道(48)与外缸(11)连通，通过管道与废气再循环系统(41)连通；废气再循环系统(41)通过第十四管道(40)与外界连通，通过管道与第二管道(21)连通，让部分废气通过管道返回活缸(9)；外部压缩的空气通过第十五管道(45)、第一阀门(46)输入增压器(43)容器中备用。