本发明涉及一种发动机，该发动机属于内燃机类型。该内燃机可以用来驱动任何车辆(轿车，卡车，起重机，大型推土机等等，)和任一固定设备(压缩机等等)。该内燃机所使用的燃料与石油炼油厂(遍及全世界的)为现有内燃机生产的普通燃料都相同。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案一种新型内燃机，其特征在于具有一非常特别的冷却系统，可以将所有的燃烧能量保持在发动机的内部，而不会将一部分的能量，大约25％，排出到其外部；此外，此新型内燃机的主要优点是具有高的能量效率。
新型冷却系统的目的是降低燃烧废气的温度以避免对发动机材料造成损害，该燃烧气体的新型冷却是通过在燃料燃烧废气从燃料燃烧室中排出来时(就在它们开始驱动活塞之前)，向这些气体中添加空气而实现的；原理是将燃料燃烧废气与附加空气混合以利用该附加空气来降低燃料燃烧废气的温度，然后通过混合气体驱动活塞，通过这种方法，在驱动活塞之前所有的燃料燃烧能量都保持在发动机的内部；实际上，附加空气的量是为了吸收大约总燃料燃烧能量的25％而设计的；这部分能量在传统的发动机中被损失掉了，结果，本发明发动机可以节约大约燃料燃烧能量的25％，而且提高了能量效率。
本发明的优点是1、本发明高效节能发动机，由于具有一非常特别的冷却系统，所以可以将所有的燃烧能量保持在发动机的内部，而不会将一部分的能量(大约25％)排出到其外部。2、本发明高效节能发动机的主要优点是具有高的能量效率。
图2Ba为图1B中的气缸头5示意图，它仅由一部分组成，其中旋转管CCALK包括燃烧室13和气闸18图2Bb为图2Ba的a-a剖视3Aa为图1A中的专用阀17在位置1时示意3Ab为图1A中的专用阀17在位置2时示意3Ba为图1B中的气缸头5结构示意图，它是图3Bb的b-b剖视3Bb为图3Ba的a-a剖视图，特别表示压力管CCALK的轴向剖视4A为双气缸新型内燃机结构示意4B为图4A的俯视5A为型式A四气缸3发动机示意5B为型式B四气缸3发动机示意图新型冷却系统的目的是降低燃烧废气的温度以避免对发动机材料造成损害，该燃烧气体的新型冷却是通过在燃料燃烧废气从燃料燃烧室中排出来时(就在它们开始驱动活塞之前)，向这些气体中添加空气而实现的；原理是将燃料燃烧废气与附加空气混合以利用该附加空气来降低燃料燃烧废气的温度，然后通过混合气体驱动活塞，通过这种方法，在驱动活塞之前所有的燃料燃烧能量都保持在发动机的内部；实际上，附加空气的量是为了吸收大约总燃料燃烧能量的25％而设计的；这部分能量在传统的发动机中被损失掉了，结果，本发明发动机可以节约大约燃料燃烧能量的25％，而且提高了能量效率。
该新型特殊的冷却系统是这样的，即将[燃料燃烧废气和附加空气]混合“就绪”来驱动发动机(经过活塞)，此新型内燃机线％的燃料燃烧能量(而非75％)，从而在驱动发动机之前避免了燃料燃烧的25％(大约)的浪费。附加空气扮演了冷却系统的角色。
附加空气的数量大约是燃料燃烧必需空气量的30-40％。然而，根据发动机功率，发动机材料等等，这个数量范围可以提高到60％。
新型内燃机的热运转有必须指出的是，对于此高效节能发动机来讲，热能从燃料燃烧废气传递到附加空气中，相当于在所有现有的内燃机中将热能传递到它们外部的冷却系统中(这部分热能会损失到周围大气中)。
实际上，使用附加空气来冷却新型内燃机的效果等同于使用冷却装置来冷却现有的内燃机。
一些新型内燃机概念描述燃料燃烧废气+附加空气的高能膨胀可以在气缸+活塞处或者在涡轮处完成。
目前，由于受功率的很大限制(最高大约在250000kcal/h)，气缸+活塞是最好的解决办法(涡轮有待发展)。
压缩系统提供的压缩空气将用来提供燃料燃烧所需的空气(同现有的发动机一样)，以及新型内燃机所需的附加空气。以下显示了如何将附加空气供应至系统各部分1.)对于安装在一个移动的交通工具(轿车，卡车，...)上的新型内燃机来讲，空气供给来自于新型内燃机的曲轴驱动一空气压缩机。
(1)在图1A、图1B、图3Aa、图3Ab、图3Ba、图3Bb和图4A、图4B中，压缩机用数字6，7表示。
如图1A、图1B、图3Aa、图3Ab、图3Ba、图3Bb和图4A、图4B所示，显然可以看出一个驱动气缸3随同仅有燃烧废气+附加空气混合气而运行，该混合气在活塞4头部膨胀。随后，通过不是驱动气缸3一部分的压缩机来供给压缩空气(作为燃烧和附加空气)是必要的。
对于一个移动工具(轿车，...)来讲，压缩机6，7和气缸3都能安装在同一个曲轴上，但是空气压缩同驱动气缸是分开的。这样分开的一大优点是活塞4能够完成一次废气+空气混合气的完全膨胀。随后，所有的可回收的废气+空气混合气能量从其初始环境(燃烧废气+附加空气两者刚刚混合时的压力+温度)，到它的最终环境(压力为零时)，为最大。
2.)对于安装在车间里(工厂，...)的新型内燃机来讲，总的所需的压缩空气能够通过工厂普通的压缩空气组(必要时，此新型内燃机可以带有或者不带有最终压力调节装置)来提供。
压缩空气缓冲瓶10设置在压缩机释放端与燃烧室13和附加空气气闸18两者的进口之间。由于空气压缩机释放的时间段与燃烧室13及附加空气气闸18空气吸入的时间段不完全相同，所以在压缩机释放端与燃烧室13和附加空气气闸18两者的进口之间设置一空气缓冲容积是必要的。
这个小的容积能够使燃烧室13及附加空气气闸18两者的进口只有非常小的压力波动量。
当燃烧室13与附加空气气闸18的空气进口温度不一样时，该新型内燃机可以制造成需要两个空气缓冲瓶10的不同的形式。
燃料目前，对于所有的现有内燃机(小功率和大功率)可以利用的燃料(油，气体)，都可以用在该新型内燃机上。
燃料燃烧如同现有内燃机，新型内燃机作为柴油机运行时，依照燃料的类型需要得到控制放电装置的帮助。
燃料燃烧持续时间依照发动机运行情况，此持续时间长。对于燃料燃烧来讲，这样一个较长的燃烧时间降低了不燃燃料的百分比。相应地，新型内燃机所造成的污染也非常低。
驱动气缸3的数量由于小功率的新型内燃机只有一个驱动气缸3也就等同于现有的内燃机。这种情况适合于小的固定设备和移动工具的场合，如灌木铲除机，动力链锯等等。
从吸收功率为6000kcal/h(7kw)开始，依照功率需要两个或者更多的驱动气缸3。
实际上，每一个驱动气缸3是在曲轴旋转的半个周期内产生能量的(废气+空气膨胀到活塞4头部上)。
安装两个驱动气缸。这样一种持续的能量能实现发动机气缸体的恰当的重量补偿，所以振动量明显的降低了。
实际上随着功率越来越大，驱动气缸3的数量也在增加，但是该数量一定为偶数(2，4，6，8，...)。
气缸头5材料先前提到了现有内燃机和新型内燃机两者都具有近似相同的热运转环境。
然而，由于该新型内燃机气缸头5内部的温度分布还无法得知，所以使用比现有内燃机气缸头更难熔的材料更为可取。这就必须要进行样机试验。
新型内燃机的主要部分前言该新型内燃机可以制成型式A和B两种型式。它们都具有相同的概念(冷却空气的补充)，但是用来将附加空气输送到驱动活塞4头部上的机械系统是不同的。对于型式B，也涉及到燃烧室类型13的差别。
型式A它安装有专用阀17(如图3Aa、3Ab所示)，专用阀17主要由上部17UP和下部17LP、气闸18组成。实际上，它是一个双重阀，该阀为位置1和位置2之间的一个气闸。
在位置1，阀的上部17UP起到了在附加空气供给和气缸3直接接触的最下端体积之间的空气的密封作用。
在位置2，阀的下部17LP起到了在附加空气供给与气缸3最下端体积之间的空气的密封作用。
在位置1和位置2两者之间密封的体积是附加空气的体积，该附加空气将和从燃烧室13中要出来的燃料燃烧废气相混合。
为了避免附加空气的任何损失，两种转变(从位置1到位置2，和从位置2到位置1)一定要非常快。
当阀15打开时，阀17到达位置1。随后，出现一股强烈的附加空气-燃烧气体混合气。正是该混合气开始从活塞4的最高位置来驱动活塞4。
只要活塞4是从其最高端位置向其最低端位置运动，阀17就会停留在位置1上，也就是说，全部的废气+附加空气混合气出现膨胀。
当活塞4到达了它的最低端位置时，阀17将快速移到其位置2，在此位置上该气闸将要充满附加空气。当活塞4从它的最低端位置运动到它的最高端位置时，阀17停留在位置2上。
型式B在与燃烧室13相同高度的压力管CCALK内部安装有一专用的旋转气闸18。
每一个燃烧室13和气闸18都仅有一个孔。根据压力管CCALK角度位置，向燃烧室13和气闸18中加入压缩空气。然后，通过进口16向燃烧室13中加入燃料(如图3B所示)，在火花塞16′处可能出现的火花作用下，随后燃烧发生了。当活塞4在正确的位置时，燃烧气体将从燃烧室13中出来，压力管CCALK将处于这样一位置上，也就是使燃烧室13和气闸18两者的孔S2B、S2A都处于活塞4头部的前面，而且在活塞头部燃烧废气+附加空气将会强烈地混合。
注意对于这样的型式B，燃烧室和附加空气气闸的概念取消了阀14，15和17。
主要工艺部件如附图所示2用于驱动气缸3、曲轴、润滑泵，...的气缸体；4活塞；5作为本发明主要部件的气缸头；(6，7)空气压缩机；8周围空气进口；9压缩空气导出管；10压缩空气缓冲瓶；11，12压缩空气导入管11通到燃烧室13，而12通到附加空气阀17；13燃烧室；14燃烧室空气导入阀；15燃烧室空气导出阀；16燃料进料系统；16′火花塞；17附加空气专用阀，它是附加空气导入阀，主要由上部17UP、下部17LP组成；18气闸(附加空气量)；19膨胀(或者排出)废气+附加空气混合气导出阀；注意对于型式B，燃烧室13和气闸18都位于相同旋转高度的压力管CCALK的内部，并取消了阀14，15和17。
几个代号的名称1./CCALK包含燃烧室13和气闸18的高压管它在驱动系统CCC/AA驱动下旋转，旋转是受活塞4的位置控制的，通过机械系统或者电磁系统(包含一个程序)。
5./S1A压力管CCALK附加空气进口S1B压力管C燃烧气进口6./S2A气缸头5的一个孔，用于附加空气从压力管气闸18到驱动气缸3活塞4头部S2B气缸头5的一个孔，供燃烧气从燃烧室13中出来的到驱动气缸3活塞4头部。
7./SGE废气和空气混合气出口8./CCC/AA压力管驱动系统9./PE压力平衡活塞10./SCE阀驱动系统11./G空气密封盖12./F空气泄放出口13./SEG活塞环可能的选择空气压缩为了节约能量可以采用两级。
具有两个压缩级的，第二级被压缩的空气出口温度明显低于只有一个压缩级的。如果必要的话，这个温度能通过利用高温膨胀气体和空气混合气(翼型管热交换器)来提高。
压缩机类型根据实际情况如空气量是有限的(甚到对于大型发动机)而且排气压力是中等的(大约10～15barg)，适合采用容积式压缩机。往复式压缩机象现有内燃机那样继续存在。
压缩空气缓冲瓶对于基本的内燃机模型A和模型B，一个缓冲瓶就够了。但对于其它模型内燃机对燃烧空气和附加空气需要不同温度，则需要两个缓冲瓶。
涡轮在本文件中，所述内燃机都是装设驱动气缸的，但根据功率和出口旋转速度的要求可能采用涡轮。
活塞冲程活塞冲程是根据废气和空气混合气完全膨胀到周围空气压力(大约1.012绝对巴)(bara))而设计的。当膨胀气体和空气混合气处于最低温度(压力为零)时，废气和空气混合气能量的最大值被得到。
1.)第一个改进活塞冲程可被适当延长以降低气缸内压力，以使大气进口空气自位于气缸3上的喷嘴进入气缸。
2.)第二个可能的改进不用额外加长气缸，但是当活塞接近最低点时喷射水，象以前系统那样以使废气和空气混合气冷却，这个系统对固定发动机比较方便。在目前的情况下，需要使用经处理的水。这个系统运用于固定发动机(在工厂里......)比运用于车辆上的发动机更适合。
关于该新型内燃机运转的基本知识型式A燃烧燃料已经指出过，现有内燃机所使用的燃料都适合该新型内燃机。实际上，除了该新型内燃机的燃烧持续时间更长之外，两者的燃烧都是相同的。
如图1A、图2Aa、图2Ab、图3Aa、图3Ab、图4A、图4B、图5A所示，从活塞4将要自其最高端位置向其最低端位置移动时开始说明废气+附加空气混合气膨胀并驱动活塞4运动。在此阶段，该新型内燃机产生能量。
废气+附加空气混合气膨胀体积的包括燃烧室13，加上阀17，气闸18，加上气缸3。
活塞4在它的最低端位置闭合阀14和19仍然为关闭的，但是在活塞4到达它的最低端位置时，它会快速的打开。
阀17仍然在位置1，但是当活塞4到达它的最低端位置时，它将要非常/非常迅速的到达位置2。
阀19为了让膨胀气体开始进入到大气中而快速的打开。活塞4在它的最低端位置意味着废气+附加空气混合气是完全膨胀了。实际上，所有的可回收的废气+附加空气混合气的能量(压力+温度)已经被用来驱动活塞4了(从最高端位置到最低端位置)。
当活塞4在它的最低端位置时，气缸的有效压力是零(或者，是1.012bara)，或者可能为负数。
活塞4开始到它的最低端位置，它将废气+附加空气混合气排到周围的大气中。它没有产生任何能量；相反地，为了排出废气+附加空气需要很小的压缩的混合气，从气缸3到周围大气(大约0.3bar)相应地存在损失的压力，所以它还消耗了一点能量。
注意a只有当废气+附加空气混合气从它的最高端位置膨胀而推动气缸的活塞4时，该驱动气缸3产生了能量，依照功率的不同，这就为设计带有两个或者是4，6，8，...同样的气缸3的发动机提供了机会。
注意b当阀15完全关闭时，为了使燃烧空气能填充燃烧室13，阀14应该非常非常迅速的打开。
阀14的直径是根据全部空气的填充占据活塞4冲程时间的50％(自它的最低端位置)而设计的。
燃烧室13充满燃烧空气并且阀14完成了关闭阀14从打开到关闭的全部花费时间大约是活塞4冲程时间的50％。这意味着剩下的50％的时间可用于燃料的进入及燃烧。
如前面提及的，阀17处于其位置2，现在，它的气闸已经被附加空气所充满(准备使用)。
随后，燃烧废气+附加空气都准备混合并且从活塞的最高端位置向其最低端位置来驱动活塞4。
燃烧废气+附加空气混合气a)阀17非常、非常迅速的从其位置2向其位置1开启。
这个极短的时间可以避免出现燃烧气体进入到阀的最上端17UP(用来隔离附加空气)的危险。
随后，全部燃料燃烧能量都留在燃烧气体+附加空气混合气的内部。这些能量将传送到活塞4上，来驱动曲轴从它的最高端位置向其最低端位置运动。
实际上，可回收的能量是在燃烧气体+附加空气混合气的最大压力和最小允许压力之间的那部分。
重要的是，依照热力定律，在全部的燃烧气体+附加空气混合气膨胀期间，这是最大的可回收能量。
型式B燃料现有内燃机所使用的燃料都适合该新型内燃机。实际上，除了该新型内燃机的燃烧持续时间更长之外，两者的燃烧都是相同的。
如图1B、图2Ba、图2Bb、图3Ba、图3Bb、图4A、图4B、图5B所示运行过程同型式A是完全一样的。但是，对于这第二种型式，阀14，15，17的运行顺序由压力管CCALK的角度位置所取代(通过驱动系统CCC/AA旋转程序所驱动)。如同型式A程序一样，此程序是通过活塞4的位置来控制的。
燃烧顺序对于单一气缸的新型内燃机来讲，此顺序与在气缸3里废气+空气膨胀(能量供给)是同相的这点是必要的。
对于双气缸来讲，由于在曲轴上作用有持久的动力所以就没有困难。对于两个，四个，六个，八个，...气缸3来讲，双效和双级压缩机是方便的。
压缩空气缓冲瓶10a)其容量局限于燃烧室13+气闸18总容积的大约20倍。
b)一些不同于型式A和B的型式可以安装有两个瓶(每一个都比上面提及的要小)。在这种情况下，燃烧空气的温度与附加空气的温度是不一样的。
c)瓶子温度依照发动机型式，由于热绝缘，所以在冬季发动，...是有可能的。
用于阀和压力管CCALK的驱动系统对于型式A，所有的阀都可以通过(传统的)凸轮轴(came shaft) 或者新型电磁系统来驱动。
对于型式B，只有阀19和高压旋转压力管CCALK可以通过电磁系统来恰当的驱动。
该新型内燃机的应用如上面所述，该这种新型内燃机和在世界各地运行的现有内燃机具有相同的利用价值。
在成功的情况下，在它们作业的工厂里，它可以安装在新型轿车，卡车，...等等上。它也可以代替正在使用的、用于所有轿车，卡车等的现有内燃机。
1.一种新型内燃机，其特征在于具有一非常特别的冷却系统，可以将所有的燃烧能量保持在发动机的内部，而不会将一部分的能量，大约25％，排出到其外部；此外，此新型内燃机的主要优点是具有高的能量效率。
2.如权利要求1所述的新型内燃机，其特征在于新型冷却系统的目的是降低燃烧废气的温度以避免对发动机材料造成损害，该燃烧气体的新型冷却是通过在燃料燃烧废气从燃料燃烧室中排出来时(就在它们开始驱动活塞之前)，向这些气体中添加空气而实现的；原理是将燃料燃烧废气与附加空气混合以利用该附加空气来降低燃料燃烧废气的温度，然后通过混合气体驱动活塞，通过这种方法，在驱动活塞之前所有的燃料燃烧能量都保持在发动机的内部；实际上，附加空气的量是为了吸收大约总燃料燃烧能量的25％而设计的；这部分能量在传统的发动机中被损失掉了，结果，本发明发动机可以节约大约燃料燃烧能量的25％，而且提高了能量效率。
3.如权利要求1或2所述的新型内燃机，其特征在于该新型内燃机具有大约37％或者更高的能量效率的优点。
4.如权利要求1或2或3所述的新型内燃机，其特征在于将要输入的附加空气的量大约是燃料燃烧必需空气量的30-40％(根据发动机功率的不同)，然而，根据发动机功率，发动机材料，等等...，这个数量范围可以提高到60％。
5.如权利要求1至4之一所述的高效节能发动机，其特征在于该新型内燃机的热运转环境与现有的内燃机运转环境是相同的，实际上，附加空气来冷却新型内燃机同冷却装置来冷却现有的内燃机是一样的。
6.如权利要求1至5之一所述的新型内燃机，其特征在于设有驱动气缸(3)，该驱动气缸随同仅有燃烧废气+附加空气混合气在活塞(4)头部膨胀而运行，随后，通过不是驱动气缸(3)一部分的压缩机来供给压缩空气(作为燃烧和附加空气)是必要的，当该新型内燃机驱动车辆时，压缩机(6，7)和气缸(3)都能安装在同一个曲轴上，但是空气压缩同驱动气缸是分开的，这样分开的一大优点是活塞(4)能够完成一次废气+空气混合气的完全膨胀。随后，所有的可回收的废气+空气混合气能量从其初始环境(燃烧废气+附加空气两者刚刚混合时的压力+温度)，到它的最终环境(压力为零时)，为最大。
7.如前述权利要求1至6之一所述的新型内燃机，其特征在于在压缩机释放端与燃烧室(13)和附加空气气闸(18)两者的进口之间设置一空气缓冲瓶(10)，这个小的容积能够使燃烧室(13)及附加空气气闸(18)两者的进口只有非常小的压力波动量。
8.如前述权利要求1至7之一所述的新型内燃机，其特征在于设有两个不同的附加空气供给系统，从而该新型内燃机可以制造成不同的型式A和B，参见附图1A和1B，2A和2B，3A和3B。
9.如前述所有权利要求之一所述的新型内燃机，其特征在于其燃料燃烧持续时间长，对于燃料燃烧来讲，这样一个长的燃烧时间降低了不燃燃料的百分比；相应地，该新型内燃机所造成的污染也明显的降低了。
10.如前述权利要求之一所述的新型内燃机，其特征在于设置的驱动气缸(3)是在曲轴旋转的半个周期内产生能量的(废气+空气膨胀到活塞(4)头部上)；此外，为了在曲轴上能获得持续的能量，安装两个驱动气缸是必要的，这样一种持续的能量能实现发动机气缸体的恰当的重量补偿，所以振动量明显的降低了；实际上随着功率越来越大，驱动气缸(3)的数量也在增加，但是该数量一定为偶数(2，4，6，8，...)。
本发明公开了一种高效节能发动机，尤指具有特殊冷却系统的内燃机，该内燃机能够避免能量散失到发动机的外部。该内燃机可以用来驱动任何车辆和任一固定设备。该内燃机所使用的燃料与炼现有内燃机使用的燃料相同。现有内燃机的冷却系统带走了发动机中大约25％的燃料燃烧能量。该新型内燃机没有将冷却能量排出到发动机的外部。就在燃料燃烧废气将要从燃烧室中排出的时候，将一些补充的压缩空气注入到这些废气中形成了冷却。其后，燃料燃烧废气温度的降低是在没有能量损失的情况下完成的。燃料燃烧废气与附加空气的混合包括了100％的燃料燃烧能量，而这些能量在发动机内部。该新型内燃机的能量效率大约为37％或者更高。
