專利名稱：矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種矢量又乘發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的活塞式內(nèi)燃機(jī)當(dāng)活塞位于上止點(diǎn)附近時(shí)，燃料與空氣燃燒爆炸生成高溫高 壓燃?xì)狻４藭r(shí)缸內(nèi)燃?xì)獾膲毫_(dá)到最大值，但是此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸獲得的力矩卻非常的小，甚 至為零。不僅如此，燃?xì)獾母邏撼黾影l(fā)動(dòng)機(jī)的噪音外，還加大了對(duì)活塞、連桿、曲軸等運(yùn)動(dòng) 件的沖擊，使得這些運(yùn)動(dòng)件必須設(shè)計(jì)的龐大笨重，不僅提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本，同時(shí)也提 高了發(fā)動(dòng)機(jī)的總重量，運(yùn)動(dòng)件的笨重還提高了其旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)時(shí)的離心力，帶來了一系列的 問題。燃?xì)獾母邷夭粌H影響接觸面材料的性能和可靠性，還加大了熱量向氣缸套、氣缸蓋及 冷卻系統(tǒng)的熱傳遞，從而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。為了解決上述問題，人們?cè)?jīng)嘗試了許多技術(shù)方案，但是其效果往往并不明顯，或 者又帶來了新的問題。比如，人們?cè)?jīng)將活塞和/或連桿設(shè)計(jì)成彈性的，這樣在燃燒爆炸的 瞬間，彈性的活塞和/或連桿被壓縮，一部分燃?xì)獾哪芰勘粌?chǔ)存在了彈性的活塞和/或連桿 中；同時(shí)燃?xì)獾捏w積瞬間膨脹，溫度和壓力迅速下降；儲(chǔ)存在被壓縮的彈性活塞和/或連桿 中的能量在上止點(diǎn)過后、燃?xì)獾膲毫χ饾u下降時(shí)，又逐漸的釋放出來；從而解決了前述提到 的問題。但是，這種設(shè)計(jì)不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大、制造成本高，而且可靠性低，難于實(shí)現(xiàn) 真正的量產(chǎn)化。另外，眾所周知，高溫高壓的燃?xì)庵挥凶屍渥杂沙浞值呐蛎涀龉Γ渲刑N(yùn)含的能量 才能最大限度的釋放出來。具體到活塞式內(nèi)燃機(jī)中就是，在其它條件已定的情況下，活塞的 膨脹做功行程越大，從燃?xì)庵修D(zhuǎn)化來的機(jī)械功就越多，即發(fā)動(dòng)機(jī)的熱功轉(zhuǎn)換效率就越高。但 是，在現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之下，單方面提高活塞的膨脹做功行程是十分的困難的。即使 有些現(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)計(jì)可以達(dá)到提高活塞的膨脹做功行程的目的，但也往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制 造成本高、難于真正大規(guī)模應(yīng)用。如果能夠把活塞爆炸瞬間所產(chǎn)生的高溫高壓氣體儲(chǔ)存起來，待處于作功沖程中 的活塞下行至一定距離(即有一定力矩)時(shí)，再將全部或部分高溫高壓氣體釋放出來，將有 效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。采用部分釋放高溫高壓氣體的方案，可以在第一個(gè)作功沖程完了 時(shí)進(jìn)入第一個(gè)排氣沖程，然后在此排氣沖程完了時(shí)開始釋放另一部分高溫高壓氣體，使活 塞進(jìn)入第二個(gè)作功沖程，在第二個(gè)作功沖程完了時(shí)進(jìn)入第二個(gè)排氣沖程，這樣可以使活塞 在壓氣和吸氣之間具有兩個(gè)作功沖程，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。因此，急需發(fā)明一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、可靠性高的新設(shè)計(jì)來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)中存在的問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，包括燃燒室包絡(luò)空間，所述矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)還包括高壓工 質(zhì)儲(chǔ)罐，在所述燃燒室包絡(luò)空間的外壁上設(shè)燃燒室通道，所述燃燒室包絡(luò)空間經(jīng)所述燃燒室通道與所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐連通。在所述燃燒室通道內(nèi)設(shè)置滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體。在所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體上設(shè)置滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體常通通道和滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體單向通道，所述滑動(dòng) 結(jié)構(gòu)體常通通道和所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體單向通道在連通所述燃燒室包絡(luò)空間和所述高壓工質(zhì) 儲(chǔ)罐的方向上貫通所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體和所述燃燒室通道密封配合或者非密 封配合；在所述燃燒室通道和所述燃燒室包絡(luò)空間連接處附近的所述燃燒室通道內(nèi)設(shè)置 大內(nèi)徑端部密封環(huán)，在所述燃燒室通道和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐連接處附近的所述燃燒室通道 內(nèi)設(shè)置小內(nèi)徑端部密封環(huán)；或者在所述燃燒室通道和所述燃燒室包絡(luò)空間連接處附近的所 述燃燒室通道內(nèi)設(shè)置小內(nèi)徑端部密封環(huán)，在所述燃燒室通道和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐連接處附 近的所述燃燒室通道內(nèi)設(shè)置大內(nèi)徑端部密封環(huán)。在所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體上設(shè)置滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體懸空通道，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體懸空通道在連通 所述燃燒室包絡(luò)空間和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐的方向上貫通所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體，在所述燃燒室通 道和所述燃燒室包絡(luò)空間連接處附近的所述燃燒室通道內(nèi)設(shè)置燃燒室密封座口，在所述燃 燒室通道和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐連接處附近的所述燃燒室通道內(nèi)設(shè)置儲(chǔ)罐密封座口 ；或在所述燃燒室通道和所述燃燒室包絡(luò)空間的連接處附近的所述燃燒室通道內(nèi) 設(shè)置所述燃燒室密封座口，在所述燃燒室通道和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐的連接處附近的所述燃 燒室通道內(nèi)設(shè)置所述儲(chǔ)罐密封座口，在所述燃燒室密封座口和所述儲(chǔ)罐密封座口之間的所 述燃燒室通道內(nèi)設(shè)置所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體和所述燃燒室通道之間設(shè)置間隙；所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體與所述燃燒室密封座口接觸時(shí)所述燃燒室密封座口被關(guān)閉即所 述燃燒室包絡(luò)空間和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐被隔離，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體與所述儲(chǔ)罐密封座口接觸 時(shí)所述儲(chǔ)罐密封座口被關(guān)閉即所述燃燒室包絡(luò)空間和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐被隔離，當(dāng)所述滑 動(dòng)結(jié)構(gòu)體處于既不與所述燃燒室密封座口接觸也不與所述儲(chǔ)罐密封座口接觸的位置時(shí)所 述燃燒室包絡(luò)空間和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐連通。所述燃燒室通道設(shè)為內(nèi)錐面燃燒室通道，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體設(shè)為錐形滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體， 在所述內(nèi)錐面燃燒室通道內(nèi)設(shè)置所述錐形滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體的開啟行程限定結(jié)構(gòu)。在所述燃燒室通道內(nèi)設(shè)置內(nèi)環(huán)密封環(huán)，在所述內(nèi)環(huán)密封環(huán)的內(nèi)環(huán)內(nèi)設(shè)所述滑動(dòng)結(jié) 構(gòu)體，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體與所述內(nèi)環(huán)密封環(huán)的內(nèi)徑側(cè)面滑動(dòng)配合，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體受復(fù)位控 制機(jī)構(gòu)控制；所述復(fù)位控制機(jī)構(gòu)設(shè)為非彈簧式復(fù)位控制機(jī)構(gòu)或者設(shè)為由彈簧和控制桿構(gòu)成 的彈簧式復(fù)位控制機(jī)構(gòu)。所述復(fù)位控制機(jī)構(gòu)的一部分設(shè)置在所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐內(nèi)，所述復(fù)位控制機(jī)構(gòu)的另 一部分設(shè)置在所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐外；或所述復(fù)位控制機(jī)構(gòu)的一部分設(shè)置在所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐內(nèi)，所述復(fù)位控制機(jī)構(gòu)的 另一部分設(shè)置在所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐外，在所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐外設(shè)置密封殼，設(shè)置在所述高 壓工質(zhì)儲(chǔ)罐之外的部分所述復(fù)位控制機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述密封殼內(nèi)，所述密封殼與所述高壓工 質(zhì)儲(chǔ)罐密封連接。在所述控制桿上設(shè)密封閥體，在所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐的內(nèi)壁上設(shè)儲(chǔ)罐內(nèi)壁座口，所 述密封閥體與所述儲(chǔ)罐內(nèi)壁座口相配合以實(shí)現(xiàn)當(dāng)所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力達(dá)到設(shè)定程 度時(shí)所述控制桿和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐壁殼之間的間隙被密封。
所述燃燒室通道與所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐設(shè)為等內(nèi)徑腔體，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體與所述等 內(nèi)徑腔體滑動(dòng)密封配合或有間隙配合，在所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體的遠(yuǎn)離所述燃燒室包絡(luò)空間的一 端設(shè)置彈性體，在所述等內(nèi)徑腔體和所述燃燒室包絡(luò)空間連接處附近的所述等內(nèi)徑腔體內(nèi) 設(shè)置燃燒室密封座口，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體與所述燃燒室密封座口配合將所述燃燒室密封座口 打開或關(guān)閉。 在所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐內(nèi)設(shè)置罐內(nèi)密封座口，所述罐內(nèi)密封座口將所述高壓工質(zhì)儲(chǔ) 罐分為上腔體和下腔體，所述彈性體設(shè)在所述上腔體內(nèi)，在所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體上設(shè)置端密封 結(jié)構(gòu)環(huán)，所述端密封結(jié)構(gòu)環(huán)與所述罐內(nèi)密封座口相配合以實(shí)現(xiàn)當(dāng)所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體向遠(yuǎn)離所 述燃燒室包絡(luò)空間的方向位移到設(shè)定程度時(shí)所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體和所述罐內(nèi)密封座口之間的 間隙被密封。在所述燃燒室通道處設(shè)工質(zhì)流受控閥，所述工質(zhì)流受控閥受工質(zhì)流控制機(jī)構(gòu)控制 使所述燃燒室通道按控制要求打開或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)所述燃燒室包絡(luò)空間和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐 間按控制要求通斷；調(diào)整所述工質(zhì)流控制機(jī)構(gòu)使所述工質(zhì)流受控閥在活塞處于爆炸沖程的上止點(diǎn)附 近爆炸燃燒開始時(shí)所述工質(zhì)流受控閥打開使得相當(dāng)一部分高溫高壓工質(zhì)充入所述高壓工 質(zhì)儲(chǔ)罐，隨著活塞下行，氣缸內(nèi)的壓力下降，已經(jīng)充入所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐的高溫高壓工質(zhì)重 新回到所述氣缸內(nèi)與所述氣缸內(nèi)的高溫高壓工質(zhì)共同推動(dòng)活塞做功，當(dāng)排氣沖程完了時(shí)， 所述工質(zhì)流受控閥關(guān)閉并維持關(guān)閉狀態(tài)直到下一個(gè)爆炸燃燒開始時(shí)刻所述工質(zhì)流受控閥 重新打開；或者調(diào)整所述工質(zhì)流控制機(jī)構(gòu)使所述工質(zhì)流受控閥在活塞處于爆炸沖程的上 止點(diǎn)附近缸內(nèi) 爆炸燃燒開始時(shí)所述工質(zhì)流受控閥打開使得相當(dāng)一部分高溫高壓工質(zhì)充入 所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐后所述工質(zhì)流控制閥關(guān)閉，使所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐中保存有相當(dāng)一部分工 質(zhì)，維持所述工質(zhì)流控制閥的關(guān)閉狀態(tài)，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣門控制方式以實(shí)現(xiàn)當(dāng)排氣沖程 完了時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門和排氣門并維持此關(guān)閉狀態(tài)，打開所述工質(zhì)流受控閥，使所述 高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐中保存的高溫高壓工質(zhì)進(jìn)入氣缸繼續(xù)推動(dòng)活塞做功，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán) 在完成吸——壓——爆——排沖程之后增加至少一個(gè)作功——排氣沖程組后再進(jìn)入下一 個(gè)吸——壓——爆——排沖程。所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐上設(shè)有容積調(diào)節(jié)裝置，和/或在所述燃燒室通道上設(shè)流動(dòng)阻 力調(diào)節(jié)裝置。
0025]一種矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，包括燃燒室包絡(luò)空間，在所述燃燒室包絡(luò)空間的外壁上設(shè) 燃燒室通道，在所述燃燒室通道內(nèi)設(shè)置下端密封環(huán)和上端密封環(huán)，在所述下端密封環(huán)和上 端密封環(huán)之間的所述燃燒室通道內(nèi)設(shè)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體，所述上端密封環(huán)經(jīng)連接通道與高壓氣體 源連通。本發(fā)明所謂的高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐，主要起暫存高溫高壓工質(zhì)的作用，不作為附加的燃 燒室使用。本發(fā)明所謂的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體常通通道，是指無(wú)論滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體怎么運(yùn)動(dòng)，滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體 常通通道都不被封死保持暢通，從而使得燃燒室包絡(luò)空間和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐之間保持暢通。本發(fā)明所謂的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體單向通道，是指當(dāng)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體與小內(nèi)徑端部密封座口、 大內(nèi)徑端部密封座口相配合使得當(dāng)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體處于不同位置時(shí)，滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體單向通道保持 暢通或被封死；具體說，當(dāng)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體與小內(nèi)徑端部密封座口相接觸時(shí)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體單向通道被封死，當(dāng)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體與大內(nèi)徑端部密封座口相接觸時(shí)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體單向通道保持暢通。本發(fā)明所謂的小內(nèi)徑端部密封座口，是指當(dāng)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體與小內(nèi)徑端部密封座口接 觸時(shí)，小內(nèi)徑端部密封座口不僅起限位作用，而且要將滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體上的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體單向通 道封死的座口。本發(fā)明所謂的大內(nèi)徑端部密封座口，是指當(dāng)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體與大內(nèi)徑端部密封座口接 觸時(shí)，大內(nèi)徑端部密封座口僅僅起限位作用，不會(huì)將滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體上的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體單向通道 或者滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體常通通道封死的座口。本發(fā)明所謂的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體懸空通道，是指當(dāng)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體與燃燒室密封座口或儲(chǔ)罐 密封座口接觸時(shí)，燃燒室密封座口或儲(chǔ)罐密封座口能夠?qū)⒒瑒?dòng)結(jié)構(gòu)體懸空通道全部封死； 只有在滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體與燃燒室密封座口或儲(chǔ)罐密封座口不接觸時(shí)，滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體懸空通道才保 持暢通。本發(fā)明所謂的作功——排氣沖程組和爆——排沖程組，分別特指發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)沖 程的組合。其中的作功——排氣沖程組包括作功沖程和排氣沖程兩個(gè)沖程，但是作功—— 排氣沖程組中的作功沖程是指不包括燃燒那一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的爆炸沖程(即不包括燃燒那一 個(gè)時(shí)間點(diǎn)的作功沖程)。其中的爆——排沖程組也包括作功沖程和排氣沖程兩個(gè)沖程，但是 爆——排沖程組中的作功沖程是指包括了燃燒那一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的爆炸沖程(即包括了燃燒那 一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的作功沖程)。本發(fā)明所謂的非密封配合，是指有間隙配合等不具有密封功能的配合。本發(fā)明中所謂的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體，是指具有一定結(jié)構(gòu)形狀的物體，可以是滑塊、滑動(dòng)柱 體、滑動(dòng)球體等。本發(fā)明中所謂的高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐，可以是球狀、柱狀等形狀的內(nèi)腔，也可以是任意其 它形狀的腔體。本發(fā)明中所謂的復(fù)位控制機(jī)構(gòu)，可以是彈簧式、電磁式、液壓式、氣壓式等等。本發(fā)明中所謂的燃燒室包絡(luò)空間，是指當(dāng)活塞位于上至點(diǎn)或其附近時(shí)，燃料和空 氣進(jìn)行燃燒爆炸時(shí)，燃燒爆炸所在的空間，包括氣缸蓋，活塞頂和當(dāng)活塞位于上止點(diǎn)或其附 近時(shí)處于氣缸蓋和活塞頂之間的氣缸缸套的一部分側(cè)壁。本發(fā)明中燃燒室包絡(luò)空間與高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐之間的通道可以設(shè)在燃燒室包絡(luò)空間 內(nèi)的氣缸蓋上，上止點(diǎn)與所述氣缸蓋之間的氣缸套的外壁上，活塞上或者燃燒室包絡(luò)空間 內(nèi)的其它部位。本發(fā)明中，在燃燒爆炸的瞬間，相當(dāng)量的燃?xì)獬淙敫邏汗べ|(zhì)儲(chǔ)罐，一部分燃?xì)獾哪?量被儲(chǔ)存起來，儲(chǔ)存的該部分能量在活塞過上止點(diǎn)之后、燃?xì)獾膲毫χ饾u下降時(shí)，高壓工質(zhì) 儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存的一部分燃?xì)饽芰坑种饾u的釋放出來。本發(fā)明中，一次爆炸燃燒生成的高溫高壓燃?xì)夥蛛A段多次推動(dòng)活塞膨脹做功，實(shí) 際上相當(dāng)于加大了活塞的膨脹做功行程，使得燃燒爆炸生成的高溫高壓燃?xì)饽軌蚋映浞?的膨脹做功，使其釋放出了更多的能量給活塞而轉(zhuǎn)化為機(jī)械功，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱功 轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明中，一次吸氣、壓縮、燃燒過程，實(shí)現(xiàn)多次做功、排氣沖程，從而實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng) 機(jī)的高膨脹比。本發(fā)明中可以通過滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體在通道內(nèi)的滑動(dòng)來控制通道的通斷和/或不同方向的流動(dòng)阻力大小，實(shí)現(xiàn)按設(shè)計(jì)要求控制燃燒室包絡(luò)空間和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐之間的工質(zhì)流 量；也可以通過設(shè)置控制結(jié)構(gòu)來控制通道的通斷和/或不同方向的流動(dòng)阻力大小，實(shí)現(xiàn)按 設(shè)計(jì)要求控制燃燒室包絡(luò)空間和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐之間的工質(zhì)流量。本發(fā)明中，當(dāng)燃燒室包絡(luò)空間與高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐之間不設(shè)專門的控制機(jī)構(gòu)或者滑 動(dòng)結(jié)構(gòu)體時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐的容積和燃燒室通道的流動(dòng)阻力，實(shí)現(xiàn)工質(zhì)在燃 燒室包絡(luò)空間和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐之間的流動(dòng)振蕩，進(jìn)而達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和環(huán)保性的目 的。在設(shè)有滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)中，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體與燃燒室通道之間的間隙，滑動(dòng)結(jié)構(gòu) 體常通通道、滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體單向通道和滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體懸空通道的大小，以實(shí)現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣沖 程、壓縮沖程和排氣沖程中在燃燒室包絡(luò)空間和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐之間工質(zhì)流量較小或沒有工 質(zhì)流動(dòng)，而在發(fā)動(dòng)機(jī)的爆炸作功沖程中保持燃燒室包絡(luò)空間和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐之間的工質(zhì)大 流量的流動(dòng)。本發(fā)明中所謂的壓力，是指壓強(qiáng)，因?yàn)橛脡毫碇复鷫簭?qiáng)幾乎已經(jīng)成為了發(fā)動(dòng)機(jī) 領(lǐng)域一種不成文的慣例，因此本發(fā)明的說明書中沿用了該慣例。當(dāng)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體不受復(fù)位控制機(jī)構(gòu)或彈性體控制時(shí)，所述燃燒室包絡(luò)空間和高壓工 質(zhì)儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力不同時(shí)，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體受其壓差推動(dòng)發(fā)生位移，控制所述燃燒室包絡(luò)空 間和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐之間的工質(zhì)流量變化或通斷。本發(fā)明中在設(shè)有復(fù)位機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)所述燃燒室通道兩端的壓差大于某一值A(chǔ) 時(shí)，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體離開所述內(nèi)環(huán)密封環(huán)向所述燃燒室通道的某一側(cè)移動(dòng)，所述燃燒室通 道被打開；當(dāng)所述燃燒室通道兩端的壓差小于等于某一值A(chǔ)時(shí)，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體在所述復(fù) 位機(jī)構(gòu)的控制下復(fù)位，所述燃燒室通道被關(guān)閉。本發(fā)明中所述的高壓氣體源可設(shè)為壓縮空氣、高壓水蒸汽等高壓氣體，高壓氣體 源內(nèi)的壓力可進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)對(duì)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體更精準(zhǔn)的控制。本發(fā)明中設(shè)置高壓氣體源的目的是為了維持滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體上方的氣體壓力，并可以 對(duì)此氣體壓力進(jìn)行調(diào)整，以確?；瑒?dòng)結(jié)構(gòu)體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。通過調(diào)整高壓氣體 源中的氣體壓力不僅可以保證滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體只在爆炸開始時(shí)發(fā)生位移，也可以通過調(diào)整高壓 氣體源中的氣體壓力調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下壓縮沖程完了時(shí)燃 燒室內(nèi)的壓力保持理想狀態(tài)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。不僅如此，還可以通過在滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體上設(shè)置滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體懸空通道使得高壓氣體源 中的一部分高壓氣體在發(fā)動(dòng)機(jī)作功沖程中進(jìn)入氣缸內(nèi)以增大活塞的作功能力，特別是當(dāng)高 壓氣體源中的高壓氣體為發(fā)動(dòng)機(jī)余熱所產(chǎn)生的高壓水蒸汽時(shí)，可以通過此種方式向處于作 功沖程的氣缸內(nèi)噴射水蒸汽，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)余熱的簡(jiǎn)單、可靠、有效的利用。本發(fā)明的有益效果如下 1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、可靠性高。 2、本發(fā)明解決了現(xiàn)有活塞式內(nèi)燃機(jī)當(dāng)活塞位于作功沖程的上止點(diǎn)附近時(shí)缸內(nèi)的 壓力最大，但是力矩卻非常的小甚至為零，無(wú)法對(duì)外有效輸出機(jī)械功的問題；降低了燃燒爆 炸的瞬間燃?xì)獾膲毫?、溫度和NOx的生成量，減弱了燃?xì)獾母邏簩?duì)活塞、連桿、曲軸等部件 的沖擊，可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，制造成本和摩擦損失，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩；不僅如此， 本發(fā)明還公開了一次燃燒爆炸多次作功的方案，進(jìn)一步大幅度提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和環(huán)保 性。
3、本發(fā)明實(shí)質(zhì)上加大了活塞的膨脹做功行程，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱功轉(zhuǎn)換效率。


圖1所示的是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示的是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示的是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4所示的是本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5所示的是本發(fā)明實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6所示的是本發(fā)明實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7所示的是本發(fā)明實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8所示的是本發(fā)明實(shí)施例8的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9和圖10所示的是本發(fā)明實(shí)施例9的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11和圖12所示的是本發(fā)明實(shí)施例10的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13所示的是本發(fā)明實(shí)施例11的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14所示的是本發(fā)明實(shí)施例12的結(jié)構(gòu)示意圖；圖15所示的是本發(fā)明實(shí)施例13的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16所示的是本發(fā)明實(shí)施例14的結(jié)構(gòu)示意圖；圖17所示的是本發(fā)明實(shí)施例15的結(jié)構(gòu)示意圖；圖18和圖19所示的是本發(fā)明實(shí)施例16的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1所示的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，包括燃燒室包絡(luò)空間1，矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)還包括高 壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2、氣缸蓋3、氣缸壁4、活塞5、進(jìn)氣門6和排氣門7，在燃燒室包絡(luò)空間1的外壁 上設(shè)燃燒室通道101，燃燒室包絡(luò)空間1經(jīng)燃燒室通道101與高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2連通。本實(shí)施 例中可以通過調(diào)節(jié)高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐的容積和燃燒室通道的流動(dòng)阻力，實(shí)現(xiàn)工質(zhì)在燃燒室包絡(luò) 空間和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐之間的流動(dòng)振蕩，進(jìn)而達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和環(huán)保性的目的。即在 燃燒爆炸的瞬間，相當(dāng)量的燃?xì)獬淙敫邏汗べ|(zhì)儲(chǔ)罐，一部分燃?xì)獾哪芰勘粌?chǔ)存起來，儲(chǔ)存的 該部分能量在活塞過上止點(diǎn)之后、燃?xì)獾膲毫χ饾u下降時(shí)，高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存的一部分 燃?xì)饽芰坑种饾u的釋放出來，與氣缸中原有的高溫高壓工質(zhì)共同推動(dòng)活塞做功。實(shí)施例2如圖2所示的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于在燃燒室通道101內(nèi)設(shè) 置滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051，在滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051上設(shè)置滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體常通通道1053和滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體單 向通道1054，滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體常通通道1053和滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體單向通道1054在連通燃燒室包絡(luò)空 間1和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2的方向上貫通滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051，滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051和燃燒室通道101 密封配合或者非密封配合；在燃燒室通道101和燃燒室包絡(luò)空間1連接處附近的燃燒室通道101內(nèi)設(shè)置小內(nèi) 徑端部密封環(huán)1056，在燃燒室通道101和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2連接處附近的燃燒室通道101內(nèi) 設(shè)置大內(nèi)徑端部密封環(huán)1055。本實(shí)施例通過滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體在通道內(nèi)的滑動(dòng)來控制通道的通斷
10和/或不同方向的流動(dòng)阻力大小，實(shí)現(xiàn)按設(shè)計(jì)要求控制燃燒室包絡(luò)空間和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐之 間的工質(zhì)流量。實(shí)施例3如圖3所示的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例2的區(qū)別在于在燃燒室通道101和燃 燒室包絡(luò)空間1連接處附近的燃燒室通道101內(nèi)設(shè)置大內(nèi)徑端部密封環(huán)1055，在燃燒室通 道101和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2連接處附近的燃燒室通道101內(nèi)設(shè)置小內(nèi)徑端部密封環(huán)1056。本 實(shí)施例通過滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體在通道內(nèi)的滑動(dòng)來控制通道的通斷和/或不同方向的流動(dòng)阻力大 小，實(shí)現(xiàn)按設(shè)計(jì)要求控制燃燒室包絡(luò)空間和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐之間的工質(zhì)流量。實(shí)施例4如圖4所示的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于在燃燒室通道101內(nèi)設(shè) 置滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051，在滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051上設(shè)置滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體懸空通道1059，滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體懸空 通道1059在連通燃燒室包絡(luò)空間1和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2的方向上貫通滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051，在 燃燒室通道101和燃燒室包絡(luò)空間1連接處附近的燃燒室通道101內(nèi)設(shè)置燃燒室密封座口 1013，在燃燒室通道101和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2連接處附近的燃燒室通道101內(nèi)設(shè)置儲(chǔ)罐密封 座口 1014 ；滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051與燃燒室密封座口 1013接觸時(shí)燃燒室密封座口 1013被關(guān)閉即 燃燒室包絡(luò)空間1和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2被隔離，滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051與儲(chǔ)罐密封座口 1014接觸 時(shí)儲(chǔ)罐密封座口 1014被關(guān)閉即燃燒室包絡(luò)空間1和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2被隔離，當(dāng)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體 1051處于既不與燃燒室密封座口 1013接觸也不與儲(chǔ)罐密封座口 1014接觸的位置時(shí)燃燒室 包絡(luò)空間1和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2連通。本實(shí)施例通過滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體在通道內(nèi)的滑動(dòng)來控制通道 的通斷和/或不同方向的流動(dòng)阻力大小，實(shí)現(xiàn)按設(shè)計(jì)要求控制燃燒室包絡(luò)空間和高壓工質(zhì) 儲(chǔ)罐之間的工質(zhì)流量。實(shí)施例5如圖5所示的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于在燃燒室通道101內(nèi) 設(shè)置滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051，在燃燒室通道101和燃燒室包絡(luò)空間1的連接處附近的燃燒室通道 101內(nèi)設(shè)置燃燒室密封座口 1013，在燃燒室通道101和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2的連接處附近的燃 燒室通道101內(nèi)設(shè)置儲(chǔ)罐密封座口 1014，在燃燒室密封座口 1013和儲(chǔ)罐密封座口 1014之 間的燃燒室通道101內(nèi)設(shè)置滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051，滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051和燃燒室通道101之間設(shè) 置間隙。本實(shí)施例通過滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體在通道內(nèi)的滑動(dòng)來控制通道的通斷和/或不同方向的流 動(dòng)阻力大小，實(shí)現(xiàn)按設(shè)計(jì)要求控制燃燒室包絡(luò)空間和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐之間的工質(zhì)流量。實(shí)施例6如圖6所示的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于在燃燒室通道101內(nèi)設(shè) 置滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051，燃燒室通道101設(shè)為內(nèi)錐面燃燒室通道1011，滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051設(shè)為錐 形滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體10511，在內(nèi)錐面燃燒室通道1011內(nèi)設(shè)置錐形滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體10511的開啟行程 限定結(jié)構(gòu)1012。實(shí)施例7如圖7所示的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例6的區(qū)別在于錐面的方向相反，即同 樣是燃燒室通道101設(shè)為內(nèi)錐面燃燒室通道1011，滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051設(shè)為錐形滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體 10511，在內(nèi)錐面燃燒室通道1011內(nèi)設(shè)置錐形滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體10511的開啟行程限定結(jié)構(gòu)1012。
實(shí)施例8如圖8所示的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例2的區(qū)別在于在燃燒室通道101內(nèi)設(shè) 置內(nèi)環(huán)密封環(huán)1018，在內(nèi)環(huán)密封環(huán)1018的內(nèi)環(huán)內(nèi)設(shè)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051，滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051與 內(nèi)環(huán)密封環(huán)1018的內(nèi)徑側(cè)面滑動(dòng)配合，滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051受復(fù)位控制機(jī)構(gòu)1058控制；復(fù)位 控制機(jī)構(gòu)1058設(shè)為由彈簧10583和控制桿10582構(gòu)成的彈簧式復(fù)位控制機(jī)構(gòu)10581。本實(shí) 施例通過設(shè)置控制結(jié)構(gòu)來控制通道的通斷和/或不同方向的流動(dòng)阻力大小，實(shí)現(xiàn)按設(shè)計(jì)要 求控制燃燒室包絡(luò)空間和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐之間的工質(zhì)流量。實(shí)施例9如圖9和圖10所示的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例8的區(qū)別在于復(fù)位控制機(jī)構(gòu) 1058的一部分設(shè)置在高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2內(nèi)，復(fù)位控制機(jī)構(gòu)1058的另一部分設(shè)置在高壓工質(zhì)儲(chǔ) 罐2外，在高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2外設(shè)置密封殼10586，設(shè)置在高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2之外的部分復(fù)位控 制機(jī)構(gòu)1058設(shè)置在密封殼10586內(nèi)，密封殼10586與高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2密封連接。實(shí)施例10如圖11和圖12所示的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例9的區(qū)別在于在控制桿 10582上設(shè)密封閥體10584，在高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2的內(nèi)壁上設(shè)儲(chǔ)罐內(nèi)壁座口 10585，密封閥體 10584與儲(chǔ)罐內(nèi)壁座口 10585相配合以實(shí)現(xiàn)當(dāng)高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2內(nèi)的壓力達(dá)到設(shè)定程度時(shí)控 制桿10582和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2壁殼之間的間隙被密封。實(shí)施例11如圖13所示的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于在所述燃燒室通道 (101)內(nèi)設(shè)置滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)。燃燒室通道101與高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2設(shè)為等內(nèi)徑腔體2101， 滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051與等內(nèi)徑腔體2101滑動(dòng)密封配合或有間隙配合，在滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051的遠(yuǎn) 離燃燒室包絡(luò)空間1的一端設(shè)置彈性體10512，在等內(nèi)徑腔體2101和燃燒室包絡(luò)空間1連 接處附近的等內(nèi)徑腔體2101內(nèi)設(shè)置燃燒室密封座口 1013，滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051與燃燒室密封 座口 1013配合將燃燒室密封座口 1013打開或關(guān)閉。本實(shí)施例通過滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體在通道內(nèi)的 滑動(dòng)來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的。實(shí)施例12如圖14所示的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例11的區(qū)別在于在高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2內(nèi) 設(shè)置罐內(nèi)密封座口 2000，罐內(nèi)密封座口 2000將高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2分為上腔體2001和下腔體 2002，彈性體10512設(shè)在上腔體2001內(nèi)，在滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051上設(shè)置端密封結(jié)構(gòu)環(huán)10513，端 密封結(jié)構(gòu)環(huán)10513與罐內(nèi)密封座口 2000相配合以實(shí)現(xiàn)當(dāng)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051向遠(yuǎn)離燃燒室包 絡(luò)空間1的方向位移到設(shè)定程度時(shí)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051和罐內(nèi)密封座口 2000之間的間隙被密 封。實(shí)施例13如圖15所示的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于在燃燒室通道101處 設(shè)工質(zhì)流受控閥102，工質(zhì)流受控閥102受工質(zhì)流控制機(jī)構(gòu)103控制使燃燒室通道101按控 制要求打開或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)燃燒室包絡(luò)空間1和高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2間按控制要求通斷；調(diào)整工質(zhì)流控制機(jī)構(gòu)103使工質(zhì)流受控閥102在活塞處于爆炸沖程的上止點(diǎn)附 近爆炸燃燒開始時(shí)工質(zhì)流受控閥102打開使得相當(dāng)一部分高溫高壓工質(zhì)充入高壓工質(zhì)儲(chǔ) 罐2，隨著活塞下行，氣缸14內(nèi)的壓力下降，已經(jīng)充入高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2的高溫高壓工質(zhì)重新回到氣缸14內(nèi)與氣缸14內(nèi)的高溫高壓工質(zhì)共同推動(dòng)活塞做功，當(dāng)排氣沖程完了時(shí)，工質(zhì) 流受控閥102關(guān)閉并維持關(guān)閉狀態(tài)直到下一個(gè)爆炸燃燒開始時(shí)刻工質(zhì)流受控閥102重新 打開；或者調(diào)整工質(zhì)流控制機(jī)構(gòu)103使工質(zhì)流受控閥102在活塞處于爆炸沖程的上止點(diǎn)附 近缸內(nèi)爆炸燃燒開始時(shí)工質(zhì)流受控閥102打開使得相當(dāng)一部分高溫高壓工質(zhì)充入高壓工 質(zhì)儲(chǔ)罐2后工質(zhì)流控制閥102關(guān)閉，使高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2中保存有相當(dāng)一部分工質(zhì)，維持工 質(zhì)流控制閥102的關(guān)閉狀態(tài)，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣門控制方式以實(shí)現(xiàn)當(dāng)排氣沖程完了時(shí)關(guān)閉 發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門6和排氣門7并維持此關(guān)閉狀態(tài)，打開工質(zhì)流受控閥102，使高壓工質(zhì)儲(chǔ) 罐2中保存的高溫高壓工質(zhì)進(jìn)入氣缸14繼續(xù)推動(dòng)活塞5做功，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)在 完成吸——壓——爆——排沖程之后增加至少一個(gè)作功——排氣沖程組后再進(jìn)入下一個(gè) 吸——壓——爆——排沖程。實(shí)施例14如圖16所示的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2上設(shè) 有容積調(diào)節(jié)裝置11。實(shí)施例15如圖17所示的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于在燃燒室通道101上 設(shè)流動(dòng)阻力調(diào)節(jié)裝置13。實(shí)施例16如圖18所示的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，包括燃燒室包絡(luò)空間1、高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐2、氣缸蓋 3、氣缸壁4、活塞5、進(jìn)氣門6和排氣門7，在燃燒室包絡(luò)空間1的外壁上設(shè)燃燒室通道101， 在燃燒室通道101內(nèi)設(shè)置下端密封環(huán)8101和上端密封環(huán)8102，在下端密封環(huán)8101和上端 密封環(huán)8102之間的燃燒室通道101內(nèi)設(shè)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體1051，上端密封環(huán)8102經(jīng)連接通道 8103與高壓氣體源8104連通。
權(quán)利要求
一種矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，包括燃燒室包絡(luò)空間(1)，其特征在于所述矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)還包括高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)，在所述燃燒室包絡(luò)空間(1)的外壁上設(shè)燃燒室通道(101)，所述燃燒室包絡(luò)空間(1)經(jīng)所述燃燒室通道(101)與所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在所述燃燒室通道(101)內(nèi) 設(shè)置滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)上 設(shè)置滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體常通通道(1053)和滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體單向通道(1054)，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體常通通 道(1053)和所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體單向通道(1054)在連通所述燃燒室包絡(luò)空間(1)和所述高壓 工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)的方向上貫通所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)和所述燃燒室 通道(101)密封配合或者非密封配合；在所述燃燒室通道(101)和所述燃燒室包絡(luò)空間(1)連接處附近的所述燃燒室通道 (101)內(nèi)設(shè)置大內(nèi)徑端部密封環(huán)(1055)，在所述燃燒室通道(101)和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐⑵ 連接處附近的所述燃燒室通道(101)內(nèi)設(shè)置小內(nèi)徑端部密封環(huán)(1056)；或者在所述燃燒室 通道(101)和所述燃燒室包絡(luò)空間⑴連接處附近的所述燃燒室通道(101)內(nèi)設(shè)置小內(nèi)徑 端部密封環(huán)(1056)，在所述燃燒室通道(101)和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)連接處附近的所述 燃燒室通道(101)內(nèi)設(shè)置大內(nèi)徑端部密封環(huán)(1055)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)上 設(shè)置滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體懸空通道(1059)，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體懸空通道(1059)在連通所述燃燒室包 絡(luò)空間(1)和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)的方向上貫通所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)，在所述燃燒室 通道(101)和所述燃燒室包絡(luò)空間(1)連接處附近的所述燃燒室通道(101)內(nèi)設(shè)置燃燒室 密封座口(1013)，在所述燃燒室通道(101)和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)連接處附近的所述燃 燒室通道(101)內(nèi)設(shè)置儲(chǔ)罐密封座口(1014)；或在所述燃燒室通道(101)和所述燃燒室包絡(luò)空間(1)的連接處附近的所述燃燒室通 道(101)內(nèi)設(shè)置所述燃燒室密封座口(1013)，在所述燃燒室通道(101)和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ) 罐(2)的連接處附近的所述燃燒室通道(101)內(nèi)設(shè)置所述儲(chǔ)罐密封座口(1014)，在所述燃 燒室密封座口(1013)和所述儲(chǔ)罐密封座口(1014)之間的所述燃燒室通道(101)內(nèi)設(shè)置所 述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)和所述燃燒室通道(101)之間設(shè)置間隙；所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)與所述燃燒室密封座口(1013)接觸時(shí)所述燃燒室密封座口 (1013)被關(guān)閉即所述燃燒室包絡(luò)空間(1)和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)被隔離，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu) 體(1051)與所述儲(chǔ)罐密封座口(1014)接觸時(shí)所述儲(chǔ)罐密封座口(1014)被關(guān)閉即所述燃 燒室包絡(luò)空間(1)和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)被隔離，當(dāng)所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)處于既不與 所述燃燒室密封座口(1013)接觸也不與所述儲(chǔ)罐密封座口(1014)接觸的位置時(shí)所述燃燒 室包絡(luò)空間(1)和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述燃燒室通道(101)設(shè)為 內(nèi)錐面燃燒室通道(1011)，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)設(shè)為錐形滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(10511)，在所 述內(nèi)錐面燃燒室通道(1011)內(nèi)設(shè)置所述錐形滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(10511)的開啟行程限定結(jié)構(gòu) (1012)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在所述燃燒室通道(101)內(nèi) 設(shè)置內(nèi)環(huán)密封環(huán)(1018)，在所述內(nèi)環(huán)密封環(huán)(1018)的內(nèi)環(huán)內(nèi)設(shè)所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)與所述內(nèi)環(huán)密封環(huán)(1018)的內(nèi)徑側(cè)面滑動(dòng)配合，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體 (1051)受復(fù)位控制機(jī)構(gòu)(1058)控制；所述復(fù)位控制機(jī)構(gòu)(1058)設(shè)為非彈簧式復(fù)位控制機(jī) 構(gòu)或者設(shè)為由彈簧(10583)和控制桿(10582)構(gòu)成的彈簧式復(fù)位控制機(jī)構(gòu)(10581)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述復(fù)位控制機(jī)構(gòu)(1058)的 一部分設(shè)置在所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)內(nèi)，所述復(fù)位控制機(jī)構(gòu)(1058)的另一部分設(shè)置在所述 高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)外；或所述復(fù)位控制機(jī)構(gòu)(1058)的一部分設(shè)置在所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)內(nèi)，所述復(fù)位控制 機(jī)構(gòu)(1058)的另一部分設(shè)置在所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)外，在所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)外設(shè)置 密封殼(10586)，設(shè)置在所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)之外的部分所述復(fù)位控制機(jī)構(gòu)(1058)設(shè)置 在所述密封殼(10586)內(nèi)，所述密封殼(10586)與所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)密封連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在所述控制桿(10582)上設(shè) 密封閥體(10584)，在所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)的內(nèi)壁上設(shè)儲(chǔ)罐內(nèi)壁座口(10585)，所述密封 閥體(10584)與所述儲(chǔ)罐內(nèi)壁座口(10585)相配合以實(shí)現(xiàn)當(dāng)所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)內(nèi)的壓 力達(dá)到設(shè)定程度時(shí)所述控制桿(10582)和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)壁殼之間的間隙被密封。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述燃燒室通道(101)與所 述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)設(shè)為等內(nèi)徑腔體(2101)，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)與所述等內(nèi)徑腔體 (2101)滑動(dòng)密封配合或有間隙配合，在所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)的遠(yuǎn)離所述燃燒室包絡(luò)空 間(1)的一端設(shè)置彈性體(10512)，在所述等內(nèi)徑腔體(2101)和所述燃燒室包絡(luò)空間(1) 連接處附近的所述等內(nèi)徑腔體(2101)內(nèi)設(shè)置燃燒室密封座口(1013)，所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體 (1051)與所述燃燒室密封座口(1013)配合將所述燃燒室密封座口(1013)打開或關(guān)閉。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)內(nèi) 設(shè)置罐內(nèi)密封座口(2000)，所述罐內(nèi)密封座口(2000)將所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)分為上腔體 (2001)和下腔體(2002)，所述彈性體(10512)設(shè)在所述上腔體(2001)內(nèi)，在所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu) 體(1051)上設(shè)置端密封結(jié)構(gòu)環(huán)(10513)，所述端密封結(jié)構(gòu)環(huán)(10513)與所述罐內(nèi)密封座口 (2000)相配合以實(shí)現(xiàn)當(dāng)所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)向遠(yuǎn)離所述燃燒室包絡(luò)空間(1)的方向位 移到設(shè)定程度時(shí)所述滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)和所述罐內(nèi)密封座口(2000)之間的間隙被密封。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在所述燃燒室通道(101)處 設(shè)工質(zhì)流受控閥(102)，所述工質(zhì)流受控閥(102)受工質(zhì)流控制機(jī)構(gòu)(103)控制使所述燃燒 室通道(101)按控制要求打開或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)所述燃燒室包絡(luò)空間(1)和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐 (2)間按控制要求通斷；調(diào)整所述工質(zhì)流控制機(jī)構(gòu)(103)使所述工質(zhì)流受控閥(102)在活塞處于爆炸沖程的上 止點(diǎn)附近爆炸燃燒開始時(shí)所述工質(zhì)流受控閥(102)打開使得相當(dāng)一部分高溫高壓工質(zhì)充 入所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)，隨著活塞下行，氣缸(14)內(nèi)的壓力下降，已經(jīng)充入所述高壓工質(zhì) 儲(chǔ)罐(2)的高溫高壓工質(zhì)重新回到所述氣缸(14)內(nèi)與所述氣缸(14)內(nèi)的高溫高壓工質(zhì)共 同推動(dòng)活塞做功，當(dāng)排氣沖程完了時(shí)，所述工質(zhì)流受控閥(102)關(guān)閉并維持關(guān)閉狀態(tài)直到 下一個(gè)爆炸燃燒開始時(shí)刻所述工質(zhì)流受控閥(102)重新打開；或者調(diào)整所述工質(zhì)流控制機(jī)構(gòu)(103)使所述工質(zhì)流受控閥(102)在活塞處于爆炸沖 程的上止點(diǎn)附近缸內(nèi)爆炸燃燒開始時(shí)所述工質(zhì)流受控閥(102)打開使得相當(dāng)一部分高溫 高壓工質(zhì)充入所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)后所述工質(zhì)流控制閥(102)關(guān)閉，使所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)中保存有相當(dāng)一部分工質(zhì)，維持所述工質(zhì)流控制閥(102)的關(guān)閉狀態(tài)，調(diào)整發(fā)動(dòng) 機(jī)進(jìn)排氣門控制方式以實(shí)現(xiàn)當(dāng)排氣沖程完了時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門(6)和排氣門(7)并 維持此關(guān)閉狀態(tài)，打開所述工質(zhì)流受控閥(102)，使所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)中保存的部分 或全部高溫高壓工質(zhì)進(jìn)入氣缸(14)繼續(xù)推動(dòng)活塞(5)做功，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)在 完成吸——壓——爆——排沖程之后增加至少一個(gè)作功——排氣沖程組后再進(jìn)入下一個(gè) 吸——壓——爆——排沖程；或者調(diào)整所述工質(zhì)流控制機(jī)構(gòu)(103)使所述工質(zhì)流受控閥(102)在壓縮沖程終了時(shí) 所述工質(zhì)流受控閥(102)打開使得相當(dāng)一部分新鮮工質(zhì)充入所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)后所述 工質(zhì)流控制閥(102)關(guān)閉，使所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)中保存有相當(dāng)一部分新鮮工質(zhì)，在其后 的爆炸燃燒做功沖程和排氣沖程中維持所述工質(zhì)流控制閥(102)的關(guān)閉狀態(tài)，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī) 進(jìn)排氣門控制方式以實(shí)現(xiàn)當(dāng)排氣沖程完了時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門(6)和排氣門(7)并維 持此關(guān)閉狀態(tài)，打開所述工質(zhì)流受控閥(102)，使所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)中保存的部分或全 部新鮮工質(zhì)進(jìn)入氣缸(14)重新完成爆炸燃燒做功沖程和排氣沖程，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循 環(huán)在完成吸——壓——爆——排沖程之后增加至少一個(gè)爆——排沖程組后再進(jìn)入下一個(gè) 吸——壓——爆——排沖程。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11任意之一所述的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述高壓工 質(zhì)儲(chǔ)罐(2)上設(shè)有容積調(diào)節(jié)裝置(11)，和/或在所述燃燒室通道(101)上設(shè)流動(dòng)阻力調(diào)節(jié) 裝置(13)。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)與高 壓氣體源(8104)連通。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在所述燃燒室通道(101) 內(nèi)設(shè)置下端密封環(huán)(8101)，在所述下端密封環(huán)(8101)和所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐(2)之間的所述 燃燒室通道(101)內(nèi)設(shè)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1051)；或者在所述燃燒室通道(101)內(nèi)設(shè)置下端密封環(huán)(8101)和上端密封環(huán)(8102)，在所 述下端密封環(huán)(8101)和上端密封環(huán)(8102)之間的所述燃燒室通道(101)內(nèi)設(shè)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)體 (1051)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)，包括燃燒室包絡(luò)空間，所述矢量叉乘發(fā)動(dòng)機(jī)還包括高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐，在所述燃燒室包絡(luò)空間的外壁上設(shè)燃燒室通道，所述燃燒室包絡(luò)空間經(jīng)所述燃燒室通道與所述高壓工質(zhì)儲(chǔ)罐連通。本發(fā)明解決了現(xiàn)有活塞式內(nèi)燃機(jī)當(dāng)活塞位于作功沖程的上止點(diǎn)附近時(shí)缸內(nèi)的壓力最大，但是力矩卻非常的小甚至為零，無(wú)法對(duì)外有效輸出機(jī)械功的問題；降低了燃燒爆炸的瞬間燃?xì)獾膲毫Α囟群蚇Ox的生成量，減弱了燃?xì)獾母邏簩?duì)活塞、連桿、曲軸等部件的沖擊，可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，制造成本和摩擦損失，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩；不僅如此，本發(fā)明還公開了一次燃燒爆炸多次作功的方案，進(jìn)一步大幅度提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和環(huán)保性。
文檔編號(hào)F02B75/02GK101892901SQ201010164159
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者靳北彪 申請(qǐng)人:靳北彪