汽车发动机.pdf

本发明公开了一种汽车发动机，包括气缸、及设于气缸内的燃烧室、活塞，所述燃烧室内设有相通的内层通道和外层通道，所述内层通道和外层通道与所述活塞相连通。本发明还公开的另一种活塞内设有与燃烧室连通的通道的汽车发动机。本发明的汽车发动机在工作时内外层通道之间的流体因流速不同而产生压力差，使燃烧室内部的压力增加，而压力差就是推动力来源，由此构成本发明燃烧室产生的第一动力来源；燃烧室内高温、高压产生的高速流体经过延长后的通道，使燃料在此过程中得到充分燃烧，由此构成本发明燃烧室内的第二动力来源；燃烧室内的燃烧空间扩大到活塞内部而产生的压力差，为第三动力来源；第一、第二、第三动力来源共同构成更大推动力来源。

权利要求书
1.  一种汽车发动机，包括气缸、及设于气缸内的燃烧室、活塞，其特征在 于，所述燃烧室内设有相通的内层通道和外层通道，所述内层通道和外层通道 与所述活塞相连通。

2.  根据权利要求1所述的汽车发动机，其特征在于，所述内层通道和外层 通道之间通过内壳隔离，所述内壳的边缘与所述气缸之间的间隙构成通气口， 内层通道和外层通道通过所述通气口连通。

3.  根据权利要求1所述的汽车发动机，其特征在于，所述外层通道包含第 一通道和第二通道，所述第一通道和第二通道之间通过外壳隔离，所述外壳上 设有通气口，第一通道和第二通道通过所述通气口连通。

4.  根据权利要求3所述的汽车发动机，其特征在于，所述气缸上设有启闭 可控的进气口和排气口，所述外壳的至少一面设有螺旋扰流面和凹凸扰流面中 的至少一者。

5.  根据权利要求1所述的汽车发动机，其特征在于，所述内层通道和外层 通道为弧形结构，所述活塞朝向所述燃烧室的活塞上表面上设有螺旋扰流面， 所述活塞上表面为平面或弧形面。

6.  一种汽车发动机，包括气缸、及设于气缸内的燃烧室、活塞，其特征在 于，所述燃烧室内设有相通的内层通道和外层通道，在活塞内部设有通道，所 述通道与燃烧室内的外层通道和内层通道中的至少一者相连通。

7.  根据权利要求6所述的汽车发动机，其特征在于，所述气缸上设有启闭 可控的进气口和排气口，所述外层通道内设有凹凸扰流面或螺旋扰流面。

8.  根据权利要求6所述的汽车发动机，其特征在于，所述活塞的活塞上表 面设有凹凸扰流面或螺旋扰流面，所述凹凸扰流面或螺旋扰流面上设有通气口， 所述活塞上表面为平面或弧形面。

9.  根据权利要求6所述的汽车发动机，其特征在于，所述活塞内部设有至 少两层相互连通的所述通道，通道内设有螺旋扰流面。

10.  根据权利要求6所述的汽车发动机，其特征在于，所述内层通道和外 层通道为弧形结构。

说明书汽车发动机
技术领域
本发明涉及动力装置，尤其涉及汽车发动机。
背景技术
汽车发动机经百年来的发展已很成熟，要进一步的改进很困难。
汽车发动机产生动力来源，是气缸内燃烧室产生高温高压气体驱活塞运动； 但气缸内的压力不大，同时燃烧室空间有限，很难使燃料充分燃烧，所产生的 推动力也不大，还造成很严重的环境污染，有必要对燃烧室内产生推动力来源 做进一步改进，才能使汽车发动机产生更大推动力同时更节能，更环保、更低 碳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够产生更大动力的汽车发动机。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种汽车发动机，包 括气缸、及设于气缸内的燃烧室、活塞，所述燃烧室内设有相通的内层通道和 外层通道，所述内层通道和外层通道与所述活塞相连通。
为了解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案为：一种汽车发动 机，包括气缸、及设于气缸内的燃烧室、活塞，所述燃烧室内设有相通的内层 通道和外层通道，在活塞内部设有通道，所述通道与燃烧室内的外层通道和内 层通道中的至少一者相连通。
本发明的有益效果在于：在汽车发动机气缸内的燃烧室中，设置相通的内 层通道和外层通道，外层通道与活塞相通，在发动机工作时，因内外层通道之 间流速不同而产生压力差，使燃烧室内部的压力增加，而压力差就是推动力来 源。由此从内外两层通道之间流速不同，而构成本发明燃烧室产生的第一动力 来源；同时燃烧室内高温高压，产生燃烧的高速流体，经过更多延长后的外层 通道的路径，使燃料在此更多延长后的路经过程中，有机会得到充分燃烧，由 此构成本发明燃烧室内的第二动力来源；活塞内设有通道与燃烧室相通，使得 燃烧室产生的推动气体对活塞产生更大推动力，由此构成本发明燃烧室内的三 动力来源；第一、第二、第三动力来源共同构成更大推动力来源。
附图说明
图1为本发明实施例一的汽车发动机的结构示意图。
图2为本发明实施例的汽车发动机的带有螺旋扰流面的外壳的俯视图。
图3为本发明实施例的汽车发动机的带有凹凸扰流面的外壳的俯视图。
图4为图3中A-A向的剖面视图。
图5为本发明实施例二的汽车发动机的结构示意图。
图6为本发明实施例三的汽车发动机的结构示意图。
标号说明：
1、气缸；101、进气口；102、排气口；
2、活塞；201、活塞上表面；
3、燃烧室；301、喷嘴；
4、内层通道；
5、外层通道；501、第一通道；502、第二通道；503、第三通道；
6、通气口；601、第一通气口；602、第二通气口；603、内壳；604、外壳；
7、连杆；
8、螺旋扰流面；801、凹凸扰流面。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合 实施方式并配合附图详予说明。
本发明最关键的构思在于:在燃烧室内，膨胀的高温高压气体推动活塞运动 前，对这部分气体的经过路径进行更多的延长，使燃料更容易地得到充分燃烧， 从而产生更大的压力差来推动活塞运动。
请参阅图1，一种汽车发动机，包括气缸1、及设于气缸1内的燃烧室3、 活塞2，所述燃烧室3内设有相通的内层通道4和外层通道5，所述内层通道4 和外层通道5与所述活塞2相连通。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：在汽车发动机气缸内的燃烧室 中，设置相通的内层通道和外层通道，外层通道与活塞相通，在发动机工作时， 因内外层通道之间流速不同而产生压力差，使燃烧室内部的压力增加，而压力 差就是推动力来源。由此从内外两层通道之间流速不同，而构成本发明燃烧室 产生的第一动力来源；同时燃烧室内高温高压，产生燃烧的高速流体，经过更 多延长后的外层通道的路径，使燃料在此更多延长后的路经过程中，有机会得 到充分燃烧，由此构成本发明燃烧室内的第二动力来源；第一、第二动力来源 共同构成更大推动力来源。
进一步地，内层通道4和外层通道5之间通过内壳603隔离，内壳603的 边缘与气缸1之间的周围间隙构成第一通气口601，内层通道4和外层通道5通 过第一通气口601连通。
进一步地，外层通道5包含第一通道501和第二通道502，第一通道501和 第二通道502之间通过外壳604隔离，外壳604上设有通气口6，第一通道和第 二通道通过通气口6连通。
进一步地，气缸1上设有启闭可控的进气口101和排气口102，外壳604的 至少一面设有螺旋扰流面8和凹凸扰流面801中的至少一者。
进一步地，结合图2和图5，内层通道4和外层通道5为弧形结构，所述活 塞2朝向所述燃烧室3的活塞上表面201上设有螺旋扰流面8，所述活塞上表面 201为平面或弧形面。
请参阅图6，一种汽车发动机，包括气缸1、及设于气缸1内的燃烧室3、 活塞2，所述燃烧室3内设有相通的内层通道4和外层通道5，在活塞2内部设 有第三通道503，第三通道503与燃烧室3内的外层通道5和内层通道4中的至 少一者相连通。
进一步地，气缸1上设有启闭可控的进气口101和排气口102，外层通道5 内设有螺旋扰流面8或凹凸扰流面801。
进一步地，活塞2的活塞上表面201设有凹凸扰流面801或螺旋扰流面8， 凹凸扰流面801或螺旋扰流面8上设有第二通气口602，活塞上表面201为平面 或弧形面。
进一步地，活塞2内部设有至少两层相互连通的所述第三通道503，第三通 道503内设有螺旋扰流面8。
进一步地，参考附图5，内层通道4和外层通道5为弧形结构。
请参照图1，本发明的实施例一为：一种汽车发动机。
该汽车发动机包括多个气缸1和设于气缸1内的燃烧室3。气缸1内设有活 塞2，燃烧室3，燃烧室3内设有相通的内层通道4和外层通道5，其中外层通 道5由第一通道501、和第二通道502构成，在内外层通道之间的内壳603周围 与气缸1之间的间隙构成第一通气口601，第一通气口601使内外两层通道相通， 第一通道501再通过外壳604中间的通气口6和第二通道502，与活塞2相通， 在气缸1上设有进气口101以用于把压缩气体输入燃烧室3内，在气缸1上的 排气口102则用于把燃烧室3内的废气向外排出，进气口101和排气口102根 据控制需求进行开、启、或关、闭来输气或排气，在活塞2上连接有连杆7来 带动曲轴从而驱动汽车行驶。
发动机工作时，通过控制开启进气口101，使大量的高压气体输入燃烧室3 内，同时喷嘴301把油料通过打火后燃烧的流体输入内层通道4内，燃料与高 压气体混合更容易燃烧，而瞬间产生高温，高压、高流速膨胀的燃烧气体，瞬 间膨胀的燃烧气体向围周扩展。
具有高温和高压的高流速膨胀的燃烧气体，瞬间从内层通道4周围，与气 缸之间的第一通气口601进入外层通道的第一通道501内，从外壳604中间的 通气口6进入第二通道502内，驱动活塞2带动连杆7和曲轴转动180度，然 后关闭进气口，开启排气口102排出燃烧室的废气，使活塞带动连杆曲轴又转 180度完成一周的循环。
此时活塞从下止点上升到上止点时，与外壳604之间形成不宽的间隙为第 二通道502，使从通气口6排出的流体压力通过第二通道502更容易驱动活塞运 动。此时燃烧的流体从内层通道4、外层通道5的第一通道501、第二通道502 中很长的路径通过，在此过程中燃料得到充分燃烧。
现在汽车发动发动机的气缸内很小的燃烧室，很难使燃料得到充分燃烧， 而本发明燃烧的流体从内外层通道通过，其流体经过路径比传统的燃烧室增大 若干倍，流体经过的路径，也就有若干倍的机会使燃料在此过程中得到充分燃 烧，只有燃料得到充分燃烧，才能使发动机产生更大推动力。
其中，在外层通道5内的外壳604上表面设置凹凸扰流面801，以用于延长 流体经过的路径。
其中，在外层通道5内的外壳604下表面设置螺旋扰流面8，以用于使高压 流体一圈又一圈地经过螺旋扰流面8而更大地大延长经过路径，使燃料在此过 程中能有机会得到充分燃烧。
其中，在外层通道5的外壳上设置如图3中所示的多个第二通气口602，使 瞬间燃烧膨胀的流体更畅通地到达从而推动活塞运动。
其中，在活塞上表面201还可设置螺旋扰流面8，使流体经过的路径大于流 体从内壳603下表面的凹凸扰流面801或螺旋扰流面8经过的路径(扰流面上 凹入或凸出的螺旋线路径减少，使流速相应减少)。
其中，内层通道4内的高压力向低压力的外层通道5转移、并逐级转移活 至塞上表面201的具有更低压力的空间内，转移的瞬间产生巨大的压力差，很 大的压力统统都作用在活塞上而产生更大推动力。
其中，外层通道5的第一通道501和第二通道502内，分别设有螺旋扰流 面8或凹凸扰流面801，使外层通道5内流体经过的路径大大增加，更远大于内 层通道4内流体经过的路径，因此内、外两层流体动通道内因流速不同而产生 极大压力差，而压力差就是推动力。
其中，内外面层通道一起共同形成更长的流体经过路径，比传统气缸内的 燃烧室至少增加10多倍流体经过的路径，使燃料在此过程中能有机会充分燃烧， 只有燃料充分燃烧，才能够产生更大推动力。
本实施例的原理在于：
首先，通常燃烧室内的燃料要充分燃烧，就要相应扩大了燃烧室内的空间； 实际上燃烧室受多种因素制约很难扩大其空间；所以退而求其次，最合理的结 构就是内外通道保证流体畅通的前提下，使流体经过内外通道及扰流面更多延 长流体经过的路径，使燃料至少有机会在此过程中得到充分燃烧，才能使汽车 发动机产生更大推动力来源，充分燃烧也大大减少pm2.5的排放。
这就是本发明燃烧室产生的第一动力来源：
燃烧室内的流体经过了多长通道路径，就使多少燃料有机会充分燃烧，就 相应地扩大了多少的燃烧室空间。
实际上，高压流体和燃料混合后燃烧产生的膨胀气体，在封闭的气缸内产 生高温高压状态中，膨胀气体产生的流体压力瞬间就己通过延长的通道作用在 活塞上、从而来驱动活塞运动。在此过程中，使多少燃料有机会通过多长路径 的过程中得到充分燃烧，就换得多少燃烧空间，。
第一动力来源只不过通过内外通道更多延长流体通过的路径，使燃料有机 会充分燃烧，，通过多长路径在此过程中燃烧多少燃料，就换得多少燃烧空间， 也就相应地扩大了多少的燃烧室空间、使多少燃料充分燃烧，来产生多少相应 的推动力。
进一步地，首先，燃烧室内的压力越大，燃料越能充分燃烧。同时燃烧室 内的压力越大，才能使发动机产生更大推动力，有些汽车，如跑车或一些高档 车，为增大气缸内燃烧室的内部压力，通过涡轮增压来增大燃烧室的内部压力， 实际上并不能增加太多的压力，但由此又要耗费更多的能量，所以还不能广泛 的使用于普通汽车。
其次，外层通道5包括的第一通道501和第二通道502内设置可更大延长 流体通过路径的各种扰流面，尤其是螺旋扰流面8，使流体顺着凹入或凸出表面 的螺旋线一圈又一圈的旋转而路径大大延长，至少比内层通道4内的路径相差 10倍，因此内外通道之间产生10倍左右的流体压力差，而压力差就是推动力， 于是内层通道4内低流速高压力的流体向外层通道5内高流速低压力的流体瞬 间转移10倍左右的压力差，压力差全部作用在活塞上驱动活塞从而使发动机产 生更大推动力。
这就是本发明燃烧室产生的第二动力来源：
燃烧室内因流速不同形成多少压力差，就产生多少内部压力，并转变为多 少发动机的动力来源。
本发明燃烧室内第二动力来源：通过内外层通道之间流体流速的不同产生 压力差，构成对气缸内更大的压力，内外层通道之间流速相差越大，构成的内 部压力越大，产生的推动力就越大。
由此可见、本发明燃烧室的第一动力来源，是通过路径换得燃料充分的燃 烧空间而取得；
本发明燃烧室的第二动力来源，通过对内外层通道之间流体流速的不同， 产生压力差而取得；
本发明第一、第二动力来源：都没有额外增加一点额外的动力消耗，就使 发动机推动力大大提高，甚至成倍提高。于是本发明第一、第二动力来源与原 发动机本来产生的推动力构成的、第三推动力一起，共同产生更大推动力来源。
本发明为节能环保的汽车发动机的发展找到一条全新的发展道路。
请参照图2至图5，本发明的实施例二为：一种汽车发动机。
与实施例一不同是，内壳603形状为上凸弧形，外壳604形状为下凹弧形， 活塞2的活塞上表面201上相对应的外壳也为下凹弧形，从而形成弧形的内外 通道及弧形的活塞上表面，在外层通道5内和活塞上表面201分别设有螺旋扰 流面8，使流体经过外层通道5的路径更多地延长，与内层通道4之间形成更大 压力差而构成第二动力来源；同时流体经内外层通道的路径使燃料有机会充分 燃烧而构成第一动力来源。
弧形的活塞上表面使活塞受到流体压力的面积增加，尤其是弧形的活塞上 表面201的螺旋扰流面凹入或凸出表面的螺旋线，进一步又使活塞受压面积比 原来成倍、甚至成多倍增加，使燃烧室内的高温高压流体更大面积的作用在活 塞上表面201来产生更大推动力。
其中，内壳603的形状还可以是下凹弧形，外壳604和活塞上表面201的 形状与其匹配地设为上凸弧形。
其中，内壳603的形状、外壳604和活塞上表面201的形状、与其匹配地 均设为上凸弧形、或上凸弧形。
其中，内壳603的下表面、外壳604的上表面和活塞上表面201还能够设 置凹凸扰流面801或螺旋扰流面8。
请参照图6，本发明的实施例三为：一种汽车发动机。
与上述实施例不同的是，本实施例的汽车发动机的燃烧室3包括内层通道4 和外层通道5，外层通道5包括燃烧室3内的第一通道501、第二通道502和活 塞2内设置的一层或多层第三通道503，共同构成外层通道更长流体经过的路径。
活塞2的内部中空，其内设有一层或多层第三通道503，这就使得燃烧室在 活塞的运动中，与内层通道之间产生更大压力差和更大推动力。
把多层的第三通道503设在活塞上表面201下的活塞内部，其中，活塞上 表面201设有凹凸扰流面801，同时设有多个第二通气口602保证流体顺畅进入 活塞内的多层相通的第三通道503内，多层第三通道503内皆设有、或至少一 层设有螺旋扰流面8来更多延长流体经过的路径，从而与燃烧室3内的第一通 道501、第二通道502共同形成更长的外层通道经过的路径，与内层通道之间产 生更大压力差和更大推动力。
当发动机工作时，燃烧室3内产生高温高压的膨胀气体，经第一通道501、 第二通道502后，瞬间通过活塞上表面201均布的多个第二通气口602到达活 塞内部的第三通道503的底部。
由于活塞2的内部中空，其内多层外壳、及多层外壳可设置螺旋扰流面， 其底部及其内壁周围广大的面积比传统活塞施压面大10多倍，更大施压面与高 压流体接触就会产生更大推动力。
活塞运动中，使燃烧室3在活塞运动中扩大了燃烧空间，产生更大推动力 来源驱动汽车行驶。
由于活塞内部的多层第三通道503内都设有扰流面来更多地延长流体经过 的路径，这就使燃料在此过程中有更多机会换得更大空间来充分燃烧，通过路 径换取的空间从而得到燃烧室内更大的第一动力来源。
同时内层通道4和外层通道5使流体经过的路径增加，尤其是第一通道501、 第二通道502和多层的第三通道503内都设有螺旋扰流面，流体一圈一圈经过 扰流面、又一层一层地经过通道内的路径至少比内层通道大10多倍以上，于是 内层通道内低流速高压力的流体，基于自然规律必然向外层通道内高流速低压 力的流体转移10多倍的压力差，10多倍的压力差全部作用在活塞内部更大施压 面，产生极大的推动力，构成燃烧室更大的第二推动力来源。
于是流体充分燃烧产生的第一次动推动力来源、内外层通道之间流速不同 产生压力差的第二次动力来源，共同形成更大推动力来源，由此产生一种不同 传统推动力来源的新型的、更环保、更低碳又更大推动力的汽车发动机。
其中，再扩大活塞内的一层或多层流体通道，使外层流体通道的路径进一 步增加。
其中，内层通道4和第一通道501、第二通道502、活塞2内的多层第三通 道503，共同形成更大燃烧室的燃烧空间，燃烧室在进气口101进气的燃烧状态 中随活塞向下运动而扩大、熄火后排气口102在排气状态中随活塞上升而缩小， 烧室室空间随活塞运动不断变化中产生以下特殊效果：
1、燃料经内层通道4与外层通道5的第一通道501、第二通道502及活塞 内的多层第三通道503的更长路径，使燃料有机会充分燃烧产生第一动力来源 的推动力进一步增加；
2、内层通道4与外层通道5的第一通道501、第二通道502及活塞内的多 层第三通道503之间，因路径产生更大差异而使内、外两层流体之间形成更大 的流体压力差，使燃烧室内部的压力进一步增加，从而使燃烧室产生的第二动 力来源进一步增加；
3、燃料经内层通道4与外层通道5的第一通道501、第二通道502及活塞 内的多层第三通道503的更长路径，有机会充分燃烧而进一步扩大燃烧室的内 部空间；
4、燃烧室内高压流体燃烧产生的膨胀压力作用在活塞内的面积至少比原来 活塞上表面的面积扩展若干倍、甚至10多倍而使活塞产生更大推动力；
5、流体压力作用在活塞内部，比作用活塞上表面构成更大推动力来源。
上述5点使本发明构成燃烧室第三动力来源：
燃烧室内的燃烧空间在活塞内部扩大多少，使多少燃料有机会充分燃烧、 产生多少压力差，就构成为多少动力来源。
流体经过活塞内的路径与内层通道之间相差越大，燃料越有机会充分燃烧 得更多，产生的第三动力来源就越大。
将外层通道设在活塞的内部，使燃烧室内产生的高温高压高速的膨胀流体 瞬间到达活塞内部，随着活塞向下运动过程中大大扩展了燃烧空间，产生更大 的推动力，由于流体压力作用各层及其空间和周围壳体上的面积，已比原来增 加若干倍而使活塞产生更大推动力。
进一步地，去掉第一通道501和第二通道502，在活塞内的外层通道中的第 三通道503与内层通道4连通。
进一步地，去掉外层通道5的第一通道501、第二通道502，在活塞内的外 层通道中的第三通道503与燃烧室3连通，燃烧室内的空间构成内层通道4。
汽车发动机经百年的发展其结构已很成熟，要取得进一步的发展已很困难。
现在的汽车发动机产生动力来源是，通过气缸内燃烧室产生高温高压气体 来推动活塞运动从而驱动汽车行驶，但现在的汽车发动机内产生的内部压力不 大，同时燃烧室内的燃烧空间有限，使燃料不能得到充分燃烧而产生的推动力 不大；更严重的问题是不能充分燃烧的燃料，是形成pm2.5、及其他污染物导致 环境严重污染的罪魁祸首。
本发明提供的汽车发动机从动力来源这一根本问题着手，针对气缸内压力 不大，和燃料因燃烧室空间有限不能使燃料充分燃烧、这两个围绕汽车发动机 百年的问题，在不增加任何额外动力的前提下原创性地提出：
通过延长流体经过路径换得燃烧空间使燃料充分燃烧。本发明燃烧室的第 一动来源：
燃烧室内的流体经过了多长通道路径，就使多少燃料有机会充分燃烧，就 相应地扩大了多少的燃烧室空间。
通过燃烧室内外层通道之间因流速不同，而产生压力差来增大其内部压力。 本发明燃烧室的第二动力来源：
燃烧室内因流速不同形成多少压力差，就产生多少内部压力，并转变为多 少发动机的动力来源。
把燃烧室扩展到活塞内部。发明获的燃烧室第三动力来源：
燃烧室内的燃烧空间在活塞内部扩大多少，使多少燃料有机会充分燃烧、 产生多少压力差，就构成为多少动力来源。
第一、第二、第三动力来源与原汽车发动机的动力来源一齐，共同形成更 大的动力来源。
综上所述，本发明提供的汽车发动机使发动机最根本的推动力来源进一步 增加，由此产生一种全新的、低能耗的、低碳环保的、具有更大推动力的汽车 发动机。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利 用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术 领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。