CN102562298A - 隔热内冷发动机 - Google Patents

Abstract

隔热内冷发动机利用绝热材料的绝热性，把热能包藏包围起来做更多有用功输出。利用内薄层在绝热层作用下升温升压快、降温也快。在密气室单向阀作用下能为进气门提前60°打开，提前喷水内冷或空气内冷。克服了传统内燃发动机因冷却带走大量热能，带走不该带走的压缩温度。活塞顶面的绝热措施大大地降低活塞直接受热温度，减少活塞与气缸配合间隙、减少因过热产生摩擦力、减少曲轴箱机油冷却温度，对保护机油受高温变质起着根本性保护，可大大延长机油使用周期。从而凸显隔热内冷发动机工作可靠更耐用，能比现有发动机更省油等。

Description

隔热内冷发动机

发明前技术 

活塞往复式内燃机中，无论是四冲程、二冲程发动机，燃料和空气形成的可燃混合气燃烧做功，其做功部份只占燃烧总能量的25％-35％左右，剩余75％-65％的能量有一半左右随废气排到发动机外，另一半被燃烧室内缸盖壁面、气缸筒壁面和活塞顶面所吸收。这些壁面如果不加以冷却将使其温度过高，甚至使吸入的混合气一下子燃烧起来，这样破坏发动机的工作过程。 

因此必须对气缸筒，气缸盖和活塞外面周围进行冷却，一般采用风冷或水冷。风冷利用气缸体、气缸盖本身的优或良的导热体本身具有的性能，由里向外散热。为了提高散热效果，在气缸、气缸盖外增加散热片，扩大散热面积。就这样由里向外把燃烧室内，气盖壁面、气缸筒壁面和活塞顶面所吸收的热能，从大气中散发出去，达到每循环进行时，保持正常的冷却，使发动机达到正常工作要求。这必须采用导热性好的材料制造气缸、气缸盖、活塞，而采用水冷也是这种方法。在气缸体和气缸盖中必须布置水流的通道，这部份结构叫水套，水在水套中被加热之后进入散热器和水泵。为了吹送冷风，使用了风扇，为了调节工作中的冷却液温度，在冷却系中布置了恒温器。 

而活塞只靠风冷或水冷还不够，必须使用曲轴箱机油冷却，因为活塞采用了优质导热全铝活塞。活塞吸收了大量热能，导至膨胀量增大，加大了活塞与气缸磨擦力。如果在这时散热不及时，机油润滑不良，及易造成发动机拉缸，缩短发动机工作寿命，增加磨擦力，增加燃油消耗量，以上造成发动机高速无力，燃油消耗增多的根本原因。造成发动机曲轴箱机油温度过高，产生结胶炭化变色沉着，机油高温生成气体，加速机油消耗变质，进而影响发动机应有的工作寿命，缩短机油使用周期。 

以上是现有发动机采用冷却方式(风冷、水冷)散热方法由气缸、气缸盖里面向气缸体、气缸盖外面导热，利用冷却介质吸热带走其表面所吸收的温度，从而达到降低其表面温度的这样一种冷却方式散热方法的活塞往复式内燃机。气缸、气缸盖、活塞在用材结构上，都是使用优质导热材料，没有任何的隔热措施。特别是水冷发动机，有的是全铝的气缸、气缸盖、活塞。可燃气在燃烧室内燃烧，就像是火在水中燃烧一样。其中就是一个免费加热的热水器，同时燃烧同时散热降温多浪费，没办法啊，为了燃烧工作的顺利进行，燃烧室被整个散热器包围着。在发动机冷机时，特别是冬天，就好像是用冰包着火球燃烧，燃烧室四周都是冰冷的，这就是 现有发动机燃烧室材料结构自然产生的冷激面，冷激面就是内燃机的克星。显而易见，导热性越好其散热降温能力越好，缸筒越薄其散热越直接，散热也越快。在每工作循环中所散的热能也越多，造成每循环热能大量消耗。众所周知提高压缩比、压缩力可提高燃烧前温度，可使混合气得到进一步汽化的重要技术措施。但是过量过大的冷激面正好作用相反，是吸热降温的。影响压缩燃烧前温度升高，影响发动机燃烧过程、燃烧质量、燃烧速度，这都是现有发动机技术存在的最大问题。也是热能效率25％-35％，已到极限无法提高的根本原因。 

为了针对上述问题，在现有发动机中大都采用了增大压缩比，但压缩比过高，新的问题又不断出现，所以对增大压缩比来提高热效率也已达到顶峰，治标不治本。 

为了提高热效率在现有技术中不断出现绝热发动机，即是陶瓷发动机，其气缸、气缸盖都是陶瓷，绝热性非常明显。好象有了针对性解决了上述所提出的问题，但是从上世纪至今还无法推广应用，原因是陶瓷发动机有很大的不足之处。陶瓷既硬又脆，因细微裂纹就导致制件的脆性破坏而报废。陶瓷绝热性越好，导热性越差。在发动机工作过程中，其陶瓷都是绝对吸热，而且所吸的热相对难以及时散热，给发动机造成积热。这种热量也会随发动机高速运转越积越易升高陶瓷温度。特别容易使陶瓷表、里温差大，热应力大，致使陶瓷体裂开，致使发动机产生致命性破坏。由于气缸体陶瓷高温致使活塞受热高温，又无法有更好散热，机油高温变质无法起润滑作用，再加上活塞顶也没有采取隔热措施，致使活塞过热膨胀变形，活塞胀裂陶瓷气缸或烧熔铝活塞，等原因使陶瓷发动机技术得不到发展而停止不前。 

二、发明内容、作用与目的： 

发明一种隔热、内冷发动机。这种发动机技术适用于四冲程、二冲程发动机，下面以四冲程发动机为例说明隔热内冷发动机。 

利用绝热材料的绝热性，把燃烧产生的热能包藏包围起来，使每循环产生的热能充分利用做功。彻底改变现有发动机利用优质导热材料(比如铝合金或注铁等)导热介质，彻底改变现有发动机的风冷或水冷由里向外的散热方法，但又能使受热件(燃烧室零部件)得到散热降温，直接向燃烧室内部吹入冷空气或喷入冷却液，及时扫除废气，起着对燃烧室壁面气缸筒壁面、活塞顶面散热，维持发动机正常工作。还同时利用绝热材料的绝热性，提高每个工作循环的压缩力，压缩燃烧前温度。利用绝热材料的绝热性隔绝热能向曲轴箱传热，可大大地降低曲轴箱机油温度，从而真正达到节能环保，提高热能利用率起着重要意义。 

三、发明构思： 

用单一的一种绝热材料做成的绝热发动机，难满足要求，必须在用材方面做到取长补短。 

要从构造上，保护绝热材料不直接受热胀冷缩产生的应力、工作压力等力的直接影响，就能保证隔热、内冷发动机的正常工作，正常工作寿命。既要保温隔热、同时也要散热冷却，这 是很矛盾的。在现有发动机技术中，单一的或两种优质散热材料结构，利用优质散热材料由里向外的散热，水冷或风冷的旧方式方法是无法做到的。 

本发明就是要为发动机创造特有的工作条件，绝热保温，及时内冷散热，这就是隔热内冷发动机的最大特征。 

隔热、内冷发动机具有绝热，更须要内冷。隔热就是让燃烧产生的热能在每循环更多地用于做功，把热能隔绝不向外散热，而又能使燃烧室受热件迅速降温，有利于下次工作循环顺利进行。 

首先明确什么是导热体、什么是绝热体。比如任何材料在1秒钟时间内，在同等的条件下，同重量的物体吸热多的为良导热材料，相反极少的为绝热材料。绝热性比较明显的为好，适合内燃机用的，具有耐高温、高压等工作压力的绝热材料为好。 

众所周知绝热材料是相对绝热的，即是所有绝热材料都会吸热。而且吸热难，散热也难。从时间上吸热慢，散热也慢。绝热材料一旦高温，要想在极短的时间降温是很难的。 

所以可从时间上去开发利用绝热材料吸热慢这种时间特性。因为内燃机每分钟转速可达6000转计算，四冲程发动机每分钟有3000次点火燃烧过程，即是0.02秒钟点火燃烧工作一次。所以采用绝热材料制造气缸、气缸盖，在0.02秒点火燃烧工作一次所吸的热是很少的。只要每次把吸的热都清除，那么发动机工作就正常了。如果每次所吸的热都无法清除，发动机工作温度就越积越多，越来越高温就无法正常工作。 

也就是说采用绝热材料制造气缸、气缸盖、活塞(燃烧室受热件)必须及时内冷至关重要。隔热、内冷发动机的气缸、气缸盖、活塞等受热件要有绝热材料，也要有散热材料。散热只能在燃烧室内部进行。 

上述提到的陶瓷发动机就是因为不注重及时内冷，认为陶瓷材料可耐高温不需要冷却，就算采用现有技术的水冷或风冷根本无法达到冷却效果，因为绝热材料吸热慢散热也慢。受热件所吸的热等到从里面传到外表面时，发动机已经工作几十次了，无法及时散热。燃烧室表面温度越积越高温，就算有润滑机油也烧得干干净净，这时机油根本不起作用，所以现有的陶瓷发动机是无法正常工作的。 

所以绝热发动机，绝热，必须内冷，才有可靠的正常的工作。隔热内冷发动机就顺理成章了。 

四、隔热内冷发动机的构造： 

用内、外两层金属材料层包住绝热材料，保证绝热材料不直接受热胀冷缩产生的应力，工作压力等力的直接影响。即使绝热材料出现裂纹也不会造成气缸、气缸盖、活塞漏气，充分发挥绝热材料的绝热性。用内外两层金属材料层包住绝热材料，就是利用金属的合金钢的长处补 

五、与现有四冲程发动机的根本区别： 

1、不同的是在气缸体上、活塞上有明显的绝热材料层，里层、外层、内层之区别。现有四冲程发动机气缸，气缸盖都没有明显的绝热层，而陶瓷发动机气缸只是单独的陶瓷，没有明显的里层、外层、内层之区别，和相互之间的互补关系，活塞也没有明显的隔热装置，更加没有强调内冷的重要作用。 

2、在进气道设置进气单向阀与进气门构成可密气的，可控的气压密室。在进气门打开时来自气缸内的气压在单向阀的作用下不会向进气道方向反喷，形成独特的功能区。而现有四冲程发动机进气道上没有设置单向阀，在进气门打开时，当气缸内压大于进气气压时，气流可向进气道反喷，影响进气。 

3、隔热内冷发动机进气门提前60°打开，与现有的四冲程发动机进气门提前10°左右打开，在提前打开的时间上意义上有明显的差别，提前60°或更多时间打开是想提前利用冷却液或增压气体强制扫气降温。而现有发动机提前10°左右只是想利用只有在高速时局限性小的进气气流才能有进入气缸。现有四冲程发动机进气道都没有设置单向阀，要想跟隔热内冷四冲程发动机进气门一样都提前60°，那么进气道就变成排气道了，发动机无法工作。而隔热内冷发动机由于进气道设置单向阀，提前60°或更多的时间打开进气门，发动机工作正常。能提前60°或更多的时间喷水或空气使燃烧室受热件(进、排气门，内薄层)降温清热。降温及时，为发动机下次循环工作创造更好的条件，为发动机提供更多的增压空气。 

4、隔热内冷发动机活塞顶部，装有绝热材料层，保护薄层；而现有发动机活塞顶部都没有明显的绝热层措施，及绝热材料保护薄层。 

5、在点火方面，隔热内冷发动机能有较小的点火提前角，或喷油提前角(指柴油机)，比如上止点0°时点火工作正常，柴油机在10°左右，点火提前角小发动机工作寿命长(一般地说燃烧速度越快，提前角越小。燃烧速度越慢、提前角越大)；而现有发动机的点火提前角一般都在12-25°以上，点火提前角较大，柴油机更大，这是因为现有发动机采用了良好的导热体材料的原因。采用风冷或水冷在压缩时冷却带走很多热，致使压缩终了时压缩力差，压缩燃烧前温度差，又因没有隔热措施，燃烧做功时被气缸、气缸盖、活塞吸走了一大部分热，造成燃烧速度慢，这样只能提前更多的点火时间来完成发动机的工作要求。 

6、彻底改变现有发动机气缸、气缸盖、活塞受热件利用外介质由里向外传热降温的传统旧方式方法，创立绝热保温，把热能包藏包围起来做功，做功之后强制及时内冷受热件的这样一种方式方法特征。 

7、排气彻底，隔热内冷发动机无论是怠速、低速、中速或高速，因采取了强制内冷都能做到排气彻底，现有发动机是无法做到的。 

绝热材料的不足之处，以达到金属材料与绝热材料之间相互利用，取长补短的真正目的。从而达到确保隔热内冷发动机工作寿命，工作稳定可靠。 

隔热内冷发动机主要技术结构，由气缸、气缸盖、活塞组成的燃烧室。气缸、气缸盖可分开的，也可以是一体的。气缸、气缸盖可总称为气缸体，气缸体由金属材料层和绝热材料组成。气缸体包括绝热层称里层，用金属材料包住绝热层外层的金属材料层称外层，外层起着主要的气缸体的承压和保护绝热材料的作用。外层无散热片，表面光滑光亮易做到产品美观洁净。用薄的合金钢套包住绝热层内层，内层薄的合金钢套称内薄层，内薄层是吸热层散热层，也是活塞的活动套，是隔热内冷发动机燃烧室内薄层，具有耐高温工作压力、耐磨等工作特性。气缸体由外层、里层、内层组成紧结合为一体的多层气缸体结构。 

气缸体上还包括进气门、排气门、进气道、排气道。进气道上还包括进气单向阀(簧片阀)，设置在进气道上。由进气门、进气道、单向阀组成可自动控制的密气室。由进气门单向阀自动控制。密气室上还可以安装喷油器，喷水器，增压法门。喷油器、喷水器，向进气门方向喷油或喷水，进入气缸然烧室内，为气缸提供燃油和冷却液。增压气由增压法门打开在单向阀的作用下向进气门方向为气缸提供增压气流。进气单向阀与来自空气滤清器的管口连接。气缸体上还包括铝活塞，铝活塞顶的绝热层和保护层。保护层可比气缸内层更薄，保护层保护绝热层。保护层是吸热层，散热层，保护层跟内薄层材料一样。通过铝活塞顶绝热层隔热、通过铝活塞本身的优质导热体由曲轴箱机散热、通过铝活塞顶的保护薄层在燃烧室内由喷水或空气气流散热，使铝活塞具有具可隔热又可散热的一种活塞。在气缸盖上还可安装火花塞或喷油器(指隔热内冷柴油机)。还包括气缸体曲轴箱上的曲轴连杆机构等重要部件组成的活塞往复式内燃发动机。跟现有四冲程发动机基本相同，但是冷却方式就完全不同。 

气缸体还包括气缸体燃烧室。燃烧室由气缸、气缸盖、活塞顶面组成燃烧室。气缸盖燃烧室内表面为浅圆蓬凹面与相对面的活塞顶表面也是同样的浅圆蓬凹面，这样就可以使燃烧室表面圆滑流顺。进而能使气流流顺，有利扫气有利受热件冷却。两相同凹面产生相同的反作用力于对方，能使活塞做功下行时平稳有力。 

隔热内冷发动机结构特点是用绝热层隔绝燃烧室的热能，不直接通过气缸体、气缸盖、活塞本身导热由里向外散热。用内薄层保护绝热材料层，同时内薄层因相对的受热面积的质量少重量轻，使其具有吸热升温快，使每循环压缩燃烧前温度高、压力大。进而使可燃混合气气化质量好，燃烧质量高、速度快、爆发力强。通过上述的公开表明隔热内冷发动机具有提高热能效率的明显效果，吸热升温快、散热降温也快，能有效保证发动机工作温度正常，延长发动机工作寿命的根本保证。隔热内冷发动机具有压缩升温快、压力大，散热降温也快，热能利用率高，气缸体因没有散热片，也没有水套水道使气缸体结构更加紧凑，使外表面美观整洁等。 

六、隔热内冷发动机密气室的作用：密气室的作用，能在每循环中，各种复杂的工作状态下能做到有效。比如在低速时，由于单向阀的作用下，尽管进气门提前打开60°，废气也不会反喷。随着转速的提高进气气流也在加速，因没有反喷气流的影响，更加容易能把气体吸入气缸(有进无出)。在进气门关闭时，也能利用高速气流向密气室压入更多的空气。使密气室气压上升，即使在低速时进气门关闭，密气室内也会锁住一部分气体。在进气门关闭到进气门打开这段时间(720°-260°＝460°)会得到受热件(气门等)加热气体而膨胀使密气室内压有所上升。等到进气门打开时，气缸内压低于密气室气压，利用气压的作用自动向气缸内扫气。 

还可根据发动机的工作要求，在进气门提前60°打开时，喷水器向进气门方向喷水。能加强及时对废气进行扫气，冷却受热件，而不会影响进气气流，不影响进气行程。在进气行程开始前扫气、冷却任务结束。同时还可在密气室上增设增压法门，在单向阀的控制下，增压气不会向单向阀气道方向喷气外流，可为气缸提供所需增压气流，实现用空气向气缸内扫气冷却受热件，为气缸填充更多的空气，实现增压作用。 

更加灵活采用具可喷水内冷，也可压入空气内冷、增压等多种多样的方案选择。比如在低中速时利用喷水内冷，在中高速时利用涡轮增压，用空气内冷等。以上可看出设置密气室的作用，使隔热内冷发动机能在进气行程开始之前扫气彻底、降温及时，还可利用增压空气提前向气缸体内充气，达到增压的效果更加明显，不影响进气冲程的顺利进行，密气室起到重要作用。 

七、隔热内冷发动机气缸体说明： 

隔热内冷发动机气缸体可分层，冷热法紧结合而成。绝热层有两层金属包住，外层金属层、里层绝热层、内层合金钢套薄层。三层层状结构组成特别的气缸体总成，每层都具有不同的功效。每层厚度、功效等可以举例说明，可通过实验确定。比如外层金属层，可采用不锈钢厚3mm，外层能单独具有抗压能力为准。绝热层可采用氧化锆陶瓷厚20-30mm，作用是绝热不准热能向外散发，增加热能转换效率等。里层也可采用多种绝热材料合成或单独一种绝热材料。事先做好内外套，中间留20-30mm厚度空间，压入超细粉末的绝热材料，比如粉煤灰等，在真空高温条件下恒温恒压3个小时，后密封填料口，在常温自然冷却制成气缸体。内层作用是受热层，又是散热层，是发动机气缸内套，能降低冷热气体对绝热材料的直接接触，保护绝热材料起着重要作用。内层是活塞的活动套，选择材料应具有内燃机气缸筒的技术标准。比如具有耐活塞的侧压力，来回拉力，耐高温耐工作压力，耐磨等，并具有薄的很轻的质量标准，薄到1mm左右，或更薄。比如0.3mm左右，可通过实验确定。为什么内层要是吸热层、散热层，又是最薄的薄层？这都是为了满足隔热内冷发动机工作要求而设定的。0.3mm厚的薄层可行吗？可行的。因内有外层、里层的作用，里层是固体材料具有抗压性比如陶瓷隔热材料等(不像现有内燃机气缸、气缸盖里面水套装的是液体不具有抗压性，其气缸筒是独自的承压部份，都是做很 厚的，一般都在10-20mm以上)。而隔热内冷发动机内薄层就不需要像现有内燃机气缸筒那样厚，内薄层还可以分两层去做。做到外层、里层、内层都是取长补短相互利用，相互抵消内压的。外层保证起着主要的承受工作气压等压力不受影响。里层保证绝热有效，耐高温工作压力。内层保证吸热少，散热快，耐高温工作压力，耐磨等。内薄层厚(0.3mm)受热面积相对的质量少(很关键)，每次循环时间(每次0.02秒的燃烧过程)对热能的吸收量也少(最关键)所需散出去的热量也少，所以内薄层有利于每循环散热，有利每循环压缩升温升压，致使燃烧后压力更大，做功效果就更大，也就是说热能利用率更加明显提高了。 

八、隔热内冷发动机工作特征、特点： 

1、能有更低的稳定怠速、更低的怠速油耗。 

2、能消除各种复杂工作状态下影响燃烧的冷激面。 

3、能有效地提高每循环的工作压力，燃烧速度快，热能效率高。 

4、可减少点火或喷油提前角，减少爆振噪音。 

5、由于活塞同时都采用了隔热措施，大大地减少了高温气体对活塞直接的加热作用。降低每循环活塞因膨胀而产生磨擦力，减少活塞与气缸的拉缸机会，可减少气缸与活塞的配合间隙，增强了润滑油与气缸、活塞、活塞环之间的润滑能力，减少磨损，有效降低曲轴箱机油受热温度，对保护机油受高温变质起着根本性的保护作用。又由于绝热层，内薄层的作用，使发动机具有升温升压快、降温也快，每个工作循环中都能有效及时隔热，从而更大程度地提高了隔热内冷发动机工作寿命，降低了机油消耗、燃油消耗。 

6设置密气室，使进气门有效可靠的60°左右的进气门打开提前角，给隔热内冷发动机创造了更多有利于进气和扫气的空间，有更多的时间提前扫气内冷，保证具可绝热又可内冷，同时又可为发动机创造多种情况下(即是冷机起动到怠速、低速、中速、高速、高负荷)选择是否采用空气内冷或是喷水扫气内冷，或是增压空气内冷，是否采用增压进气或是采用自然吸气进气等多种可选择的方式方法。 

7、排气彻底，无论是怠速、低速、中速或高速、高负荷，因采取了强制及时内冷的作用下都能做到排气彻底。 

九、隔热内冷四冲程发动机工作原理： 

隔热内冷发动机改变了现有活塞往复式内燃机的散热方法。隔热、内冷，利用内薄层快速散热内冷，快速升温升压，在进气道上设置密气室。在密气室的作用下进气门能有很大的进气门打开提前角(提前60°)。跟现有的四冲程发动机的工作原理基本不变，利用密气室的作用，活塞在排气行程时，由下止点向上止点上行时，排气门已经打开，活塞到达上止点前60°进气门开始提前打开。此时气缸内的压力和温度已经大大降低，利用提前60°的时间，喷水器或增 压气开始工作。在密气室内，向进气门方向喷水或压入空气，向气缸内扫除废气，同时也起着冷却气缸内的受热件。活塞到达排气行程上止点时，喷水器停止工作。排气门晚关6°排气结束，排气门关闭。活塞由进气行程的上止点，向下止点下行。进气门继续打开，进气行程开始。此时气缸内气压低于大气压，新鲜的空气由单向阀进入密气室，经进气门口吸入气缸，或利用增压气，经增压阀门打开压入气缸，实现增压空气填充，活塞由上止点到达下止点。在这段时间里，设置在密气室的喷油器向进气门方向喷入适量的燃油，使气缸内达到所需的可燃混合气，(这个过程同现有内燃机控制混合气的质量、燃油量是一样的。隔热内冷柴油机同现有的柴油机一样，喷油器设置在气缸盖上，直接向燃烧室内喷油燃烧，喷油时间在压缩行程上止点前进行，隔热内冷汽油机在压缩行程上止点前进行。点火或喷油时间都可根据实验确定，其实进气过程也是继续进行内冷过程)。活塞到达进气行程的下止点，活塞又由下止点向上止点上行时，进气门在进气行程的下止点后晚关20°此时进气门关闭。活塞开始压缩气缸里的空气或可燃混合气，活塞在压缩行程的上止点前点火或喷油燃烧。在惯性力的作用下活塞很快又从上止点向下止点下行，做功行程开始。活塞到达下止点前30°排气门开始打开，做功结束，排气开始。 

以上隔热内冷四冲程发动机经过进气、压缩、做功、排气四个冲程，就这样周而复始地工作。 

进气门在排气行程上止点前60°打开，在进气行程下止点后晚关20°。 

进气门打开时间60°+180°+20°＝260°。 

排气门在做功行程的下止点前30°打开，在排气行程上止点后6°关闭。 

排气门打开时间30°+180°+6°＝216°。 

进气门比排气门打开的时间长260°-216°＝44°。 

从上可以看出从进气门提前打开60°到关闭的时间里260°是实现对气缸内扫除废气，及时冷却受热件，空气填充过程，在260°时间内实现内冷过程。从而使隔热内冷发动机实现了绝热、内冷的工作过程。改变了以往内燃机的冷却方式，也证实了隔热内冷发动机真实、可靠。 

十、隔热内冷发动机是一种发动机技术：它的绝热、冷却方法不但适用于四冲程发动机，也适用于二冲程发动机，跟现有发动机用途一样。 

十一、以上所有发明技术所示数字是举例说明的数字：其准确性可通过实验完成。本发明人的意向希望能有内燃机研发机构或专业的发动机生产厂研发试制样机，最终变为产品用于社会，使大众受益。 

Claims (5)

1.隔热内冷发动机，就是把燃烧室燃烧产生的热能隔热，隔绝热能不直接向外散热，充分利用膨胀热能做更多的有用功输出动力，而又可以强制及时内冷受热件的一种活塞往复式内燃发动机，由气缸、气缸盖、活塞组成的燃烧室，气缸、气缸盖一体可称为气缸体，燃烧室其特征由绝热材料层所包围，绝热材料层由金属材料层所包围，其特征还可以是由一种绝热材料，或多种绝热材料、多种金属材料层紧结合组成气缸、气缸盖、活塞的这样一种总的内燃发动机。

气缸体特征可由三层组成，气缸体里层是绝热层或是绝热材料的填充层，里层绝热层具有隔热、耐高温工作压力等特征，内层是气缸体内薄层可以是在1mm左右的或更薄的可耐高温工作压力耐磨的合金钢套做成薄层，具有薄的、相对平方面积质量轻的内薄层，在绝热层的作用下，在压缩时、在燃烧工作时具有吸热升温升压快，降温散热也快特征，并具有保护绝热层的作用，外层可以是金属保护层，外层起着主要的气缸体承压作用，绝热层就可以得到内外金属层的保护。

活塞特征在于铝活塞顶部设置隔热层、保护薄层共三部份组成的一种能隔热又能散热的活塞，设置的隔热层保护薄层具有耐高温耐工作压力特征。

2.根据权利要求1中还可以抱括隔热内冷四冲程发动机，其特征是采用进气单向阀(簧片阀)安装设置在气缸体进气门的进气道上，通过进气门和单向阀，设置成可控的密气室，密气室上还可以设置安装喷油器、喷水器、增压法门，在单向阀的作用下可为进气门提前打开更多的时间(60°)为气缸燃烧室受热件内及时内冷扫除废气，更好地利用增压气扫气或喷水内冷，增压更多的空气填充，防止进气气流或废气向进气管方向反喷等等密气室起着重要的作用。

3.在权利要求1中其特征还在于隔热内冷发动机是一种总的发明方案，它不但可以有隔热内冷四冲程发动机，还可以是隔热内冷二冲程发动机等。

4.在权利要求1中隔热内冷发动机由气缸、气缸盖、活塞组成的燃烧室其特征还在于气缸盖燃烧室表面形状是浅圆蓬凹面，活塞顶表面也是同样的浅圆蓬凹面与汽缸表面组成的燃烧室，其目的就是让气缸盖燃烧室浅圆蓬凹面产生相同的反作用力于活塞浅圆蓬凹面上，使活塞做功下行时直线运动得更加平稳有力，使燃烧室内表面圆滑流顺从而使气流流顺，有利内冷扫气等。

5.以上通过绝热层起隔热作用、内薄层既是保护层又是活塞的活动套，内薄层、活塞顶保护层在绝热层的作用下、在来自密气室的冷却液或空气气流的作用下，隔热内冷发动机其特征具有吸热升温升压快、降温冷却也快，由气缸、气缸盖、活塞组成的燃烧室其特征就可以得到隔热，把热能包藏包围起来做功，做功后得到喷水或空气气流强制内冷受热件(内薄层、气门、活塞顶保护层)，使隔热内冷发动机工作正常，热能利用率明显提高，从而达到节能环保、延长曲轴箱机油使用周期、延长发动机工作寿命等的真正目的。