[發(fā)明專利]內(nèi)燃機(jī)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080024375.1
• 申請(qǐng)日: 2010-06-02
• 公開（公告）號(hào): CN102459842A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬納森·杰伊·范斯坦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 喬納森·杰伊·范斯坦
• 主分類號(hào): F02B33/34
• 分類號(hào): F02B33/34;F02D15/00;F02M25/025;F02B47/02;F02B43/10;F02M25/10;F02M15/00
• 代理公司: 廣州新諾專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44100
• 代理人: 華輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，以及從這些內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力的過程。

定義

此處，“空氣”定義為一個(gè)廣義的術(shù)語，意指工作流體，不管是單獨(dú)還是與通入的蒸汽相混合，其含有氧原子作為氧化劑或者與內(nèi)燃機(jī)相關(guān)的燃燒產(chǎn)物。“排氣”意指從內(nèi)燃機(jī)排出的氣體。

此處，“空燃比”，或者“A/F比”，定義為氧化劑和燃料的質(zhì)量比，這兩者被混合用于在內(nèi)燃機(jī)中燃燒。

“室”，定義為位于壓縮機(jī)和膨脹機(jī)之間的壓縮氣體的復(fù)合容積或容量，其包括管道、優(yōu)選的熱交換器、以及燃燒室。

“壓縮機(jī)”，是任何用于提高空氣壓強(qiáng)的裝置，包括但不限于單動(dòng)和雙動(dòng)氣缸式、旋轉(zhuǎn)螺桿式、葉片式、或類擺線式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)等等。

“壓縮比”，或“CR”，定義為在一個(gè)循環(huán)內(nèi)，壓縮機(jī)與室連通期間，與室連通的壓縮機(jī)的容積變化除以循環(huán)時(shí)間。

“CVT”，指連續(xù)可變式變速器，如現(xiàn)有技術(shù)所知，通過該連續(xù)可變式變速器，動(dòng)態(tài)地改變兩傳動(dòng)軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，或rpm的比例。

“循環(huán)時(shí)間”，定義為介于壓縮機(jī)、膨脹機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)各連續(xù)式過程的啟動(dòng)之間的時(shí)間，其具體含義取決于上下文。

“E/C比”是膨脹比除以壓縮比。

“膨脹機(jī)”，是任何用于降低容器內(nèi)空氣壓強(qiáng)的裝置，包括但不限于，單動(dòng)或雙動(dòng)活塞式、葉片式、類擺線式、或旋轉(zhuǎn)螺桿式、渦輪式等等。

“膨脹比”，或“ER”，定義為在一個(gè)循環(huán)內(nèi)，膨脹機(jī)與室連通期間，與室連通的膨脹機(jī)的容積變化除以循環(huán)時(shí)間。

此處，“水分子”，定義為氫和氧的液態(tài)或氣態(tài)化合物。如本發(fā)明所揭示的，水分子、水、水蒸氣被用作舉例說明可以在壓縮機(jī)、熱交換器、燃燒室或膨脹機(jī)內(nèi)由液態(tài)實(shí)質(zhì)上轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的液體。

“ICE”意指內(nèi)燃機(jī)。

“通入”意指將液體，例如燃油或水，添加到空氣或其他液體中，不考慮添加方法，“通入”包括吸氣、噴霧方法等等。

此處，“峰值溫度”和“火焰溫度”都定義為在一個(gè)內(nèi)燃機(jī)周期內(nèi)，空氣的最高溫度。通常在燃燒中達(dá)到該溫度，并且該溫度可以在等溫膨脹情況下繼續(xù)膨脹。

此處，“蒸汽空氣比”，或者“S/A比”，定義為在類似的時(shí)間周期或整數(shù)個(gè)循環(huán)內(nèi)，向內(nèi)燃機(jī)中的空氣或燃料通入水的質(zhì)量除以內(nèi)燃機(jī)的壓縮機(jī)內(nèi)壓縮的空氣的質(zhì)量。

此處，“蒸汽”定義為氣態(tài)下的水分子。

此處，“水”定義為液態(tài)下的水分子。

背景技術(shù)

通過在壓縮過程中與水或環(huán)境空氣對(duì)流進(jìn)行間接的熱交換，使壓縮的燃燒氣體冷卻，以降低內(nèi)燃機(jī)內(nèi)一定壓縮量所需的動(dòng)力輸入，這是已知的。類似地，在壓縮期間通過直接水通入及汽化，使內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的空氣冷卻，這也是已知的。壓縮機(jī)內(nèi)的水汽化，使待膨脹氣體的摩爾數(shù)增加。在具有固定E/C比的發(fā)動(dòng)機(jī)中，增加的氣體摩爾數(shù)的膨脹不能夠被完全地利用。例如，在未注水的一定條件下能使空氣完全膨脹的E/C比，在水通入及汽化之后，不能使空氣完全膨脹，這導(dǎo)致能效的損失。帶有水通入的排氣隨后會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響，而不是在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)做有用功。

在內(nèi)燃機(jī)的燃燒室或膨脹機(jī)內(nèi)水通入及汽化，以增加待膨脹氣體的容積和/或降低其溫度，這是已知的。由于該方法已經(jīng)應(yīng)用在固定E/C比的內(nèi)燃機(jī)中，而向燃燒室或膨脹機(jī)中變量注水對(duì)燃料效能帶來實(shí)質(zhì)益處的方法并未實(shí)現(xiàn)。

美國(guó)專利申請(qǐng)2007/00229977公開了在火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中噴水汽化的方案。其六沖程配置包括進(jìn)氣沖程、空氣壓縮沖程、點(diǎn)燃及做功沖程、排氣沖程、增加的通過水通入及汽化做功的沖程和第二排氣沖程。不論是A/F比的動(dòng)態(tài)調(diào)整，還是E/C比的動(dòng)態(tài)調(diào)整，都沒有被揭示。該技術(shù)代表另一種通過水通入以增加所做膨脹功與所吸收壓縮功之比的方式。然而，當(dāng)E/C比固定時(shí)，并不能夠?qū)崿F(xiàn)不注水以及變量注水的所有可能的優(yōu)點(diǎn)。

內(nèi)燃機(jī)分別在專用的或單獨(dú)的壓縮機(jī)以及膨脹機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)壓縮和膨脹，這也是已知的。通過離合器將壓縮機(jī)和膨脹機(jī)分離開來，以及通過閥門將介于壓縮機(jī)和膨脹機(jī)之間的空氣儲(chǔ)存裝置從壓縮機(jī)或膨脹機(jī)分離開來，這是已知的。

已知的是，使用CVT將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力傳遞到動(dòng)力荷載上，例如汽車的車輪。美國(guó)專利6,092,365沒有揭示，使用CVT連接壓縮機(jī)和膨脹機(jī)裝置。該專利也揭示了將排氣的顯熱回收用于進(jìn)氣燃燒。

活動(dòng)氣缸的完全失效是已知的，由此使氣缸中所有閥在整個(gè)循環(huán)中保持關(guān)閉，并且使氣缸中的空氣被交替地絕熱壓縮和絕熱膨脹，不考慮摩擦損耗，氣缸動(dòng)力的凈輸入或輸出幾乎為零。