CN106703981A - 一种内燃蒸汽机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种内燃蒸汽机，包括双向做功气缸、双向压缩气缸、第一储气气缸、第二储气气缸和动力输出控制结构。双向做功气缸上设置有均为多个的进气阀、排气阀、蒸汽阀和喷油器，进气阀、排气阀、蒸汽阀和喷油器分别与双向做功气缸的有杆腔和无杆腔连通。在双向做功气缸上设置喷油器，能够有效防止爆震的发生。并且双向做功气缸采用喷入水蒸气的方法工作，避免了喷入液态水对气缸的腐蚀，减小了燃烧前的温度，提高了压缩比上限，增大了双向做功气缸内燃烧前的压力，进一步提高了双向做功气缸燃烧后的压力，降低燃烧后的双向做功气缸内的温度，增大了输出功率，提高了燃油热效率，降低了NOx的生成量，令内燃蒸汽机工作性能得到了显著的提高。

Description

一种内燃蒸汽机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种内燃蒸汽机。

背景技术

现有的内燃蒸汽机，在不同的工作环境中需要满足不同的工作需求，所以内燃蒸汽机具有多种类型，并且不同类型的内燃蒸汽机的结构也不尽相同。但是，无论何种内燃蒸汽机都普遍存在着或多或少的缺陷，例如：由于受到燃油性能的限制，现有内燃蒸汽机在高压缩比时容易产生爆震，使内燃蒸汽机的压缩比受到限制；现有的内燃蒸汽机最高只能达到两冲程，比功率仍有待提高；现有内燃蒸汽机散热消耗了大量热能，使燃油热效率受到限制；现有发动机的气缸与活塞活动连接的结构使其容易磨损，导致内燃蒸汽机的使用寿命缩短；现有内燃蒸汽机的活塞与缸体摩擦面大，而且在运转时活塞的连杆对活塞有一个横向的分力，加大了活塞与气缸的磨损并增大了燃油消耗；安装有内燃蒸汽机的车辆在城市交通拥堵的情况下，需要经常刹车，这就使内燃蒸汽机的能量损耗无法得到有效回收，降低了燃油的利用率，并且车辆通常在停车时内燃蒸汽机仍在运转，从而加大了燃油的消耗。

因此，如何进一步优化内燃蒸汽机的工作性能，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种新型的内燃蒸汽机，其能够有效的防止爆震的发生，并能够提高燃油的利用率，从而令其工作性能得到了显著的提高。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种内燃蒸汽机，其包括：

双向做功气缸，所述双向做功气缸上设置有过个进气阀、多个排气阀、多个蒸汽阀和多个喷油器，所述进气阀、所述排气阀、所述蒸汽阀和所述喷油器分别与所述双向做功气缸的有杆腔和无杆腔连通；

与所述双向做功气缸的活塞杆连接的动力输出控制结构。

进一步的，上述内燃蒸汽机中，还包括与所述双向做功气缸并联设置并导通的双向压缩气缸，所述双向压缩气缸上设置有分别连通所述双向压缩气缸的有杆腔和无杆腔的多个进气阀、多个排气阀和多个蒸汽阀。

进一步的，上述内燃蒸汽机中，所述动力输出控制结构包括：

设置在所述双向做功气缸上的做功齿条；

动力输出轴，所述动力输出轴通过动力输出齿轮组与所述做功齿条啮合；

设置在所述动力输出轴上，以将动力传输出的动力输出结构。

进一步的，上述内燃蒸汽机中，还包括：

与所述双向做功气缸和所述压缩气缸连通，以储存所述双向做功气缸和所述双向压缩气缸导出的压缩空气，或向所述双向做功气缸和所述压缩气缸内输入压缩空气的第一储气气缸和第二储气气缸；

设置在所述动力输出控制结构中，用于实现所述双向做功气缸或所述双向压缩气缸与所述第一储气气缸、所述第二储气气缸同步联动的联动部件。

进一步的，上述内燃蒸汽机中，所述第一储气气缸的存储腔与所述双向做功气缸的有杆腔以及所述双向压缩气缸的有杆腔连通；所述第二储气气缸的存储腔与所述双向做功气缸的无杆腔以及所述双向压缩气缸的无杆腔连通。

进一步的，上述内燃蒸汽机中，所述第一储气气缸的存储腔与所述双向做功气缸的有杆腔和所述双向压缩气缸的无杆腔连通；所述第二储气气缸的存储腔与所述双向做功气缸的无杆腔和所述双向压缩气缸的有杆腔连通。

进一步的，上述内燃蒸汽机中，所述动力输出控制结构包括：

分别设置在所述双向做功气缸、所述双向压缩气缸、所述第一储气气缸和所述第二储气气缸的活塞杆上的做功齿条、压缩齿条、第一储气齿条和第二储气齿条；

连接所述双向压缩气缸、所述第一储气气缸和所述第二储气气缸的第一传动轴，所述第一传动轴通过设置在其上的滑动齿轮、第一储气齿轮和第二储气齿轮分别与所述压缩齿条、所述第一储气齿条和所述第二储气齿条啮合；

连接所述双向压缩气缸和所述双向做功气缸的第二传动轴，所述第二传动轴通过设置在其两端的两个动力输出齿轮组分别与所述压缩齿条和所述做功齿条啮合；

设置在所述第二传动轴上，以将动力传输出的动力输出结构。

进一步的，上述内燃蒸汽机中，所述第一储气齿轮和所述第二储气齿轮均配合所述联动部件设置在所述第一传动轴上；

所述第二传动轴包括两段能够连接的分段轴，每段所述分段轴分别连接不同的所述动力输出齿轮组，并且所述第二传动轴上还滑动设置有能够连接或分离两段所述分段轴的压缩比控制装置。

进一步的，上述内燃蒸汽机中，还包括控制所述滑动齿轮在所述第一传动轴上滑动，所述压缩比控制装置在所述第二传动轴上滑动，并控制所述联动部件与所述第一传动轴、所述第二传动轴锁紧、松开的控制器，所述控制器还能够控制不同气缸的连通管路上设置的开关阀、所述进气阀、所述排气阀、所述蒸汽阀和所述喷油器的开关。

进一步的，上述内燃蒸汽机中，还包括设置在所述双向做功气缸和所述双向压缩气缸的活塞杆上的导向槽；固定设置在所述内燃蒸汽机的固定部件上，并与所述导向槽滑动配合以保证所述活塞杆沿直线移动的导向块。

进一步的，上述内燃蒸汽机中，还包括固定设置的，能够防止所述双向做功气缸和所述双向压缩气缸的活塞杆与缸体的内壁碰撞，并将所述活塞杆做往复运动的动能储存为弹性势能的减振部件。

进一步的，上述内燃蒸汽机中，还包括第一储气气缸和第二储气气缸，并且：

所述双向做功气缸为两个，所述第一储气气缸的存储腔与第一双向做功气缸的无杆腔连通，并与第二双向做功气缸的有杆腔连通；所述第二储气气缸的存储腔与所述第一双向做功气缸的有杆腔连通，并与所述第二双向做功气缸的无杆腔连通。

进一步的，上述内燃蒸汽机中，所述动力输出控制结构包括：

分别设置在所述第一双向做功气缸、所述第二双向做功气缸、所述第一储气气缸和所述第二储气气缸的活塞杆上的第一做功齿条、第二做功齿条、第一储气齿条和第二储气齿条；

连接所述第二双向做功气缸、所述第一储气气缸和所述第二储气气缸的第一传动轴，所述第一传动轴通过设置在其上的滑动齿轮、第一储气齿轮和第二储气齿轮分别与所述第二做功齿条、所述第一储气齿条和所述第二储气齿条啮合；

连接所述第二双向做功气缸和所述第一双向做功气缸的第二传动轴，所述第二传动轴通过设置在其两端的两个动力输出齿轮组分别与所述第二做功齿条和所述第一做功齿条啮合；

设置在所述第二传动轴上，以将动力传输出的动力输出结构。

进一步的，上述内燃蒸汽机中，燃烧腔；

开设在所述燃烧腔顶部的进气口；

设置在所述燃烧腔底部的第一喷油嘴和火花塞；

一端与所述燃烧腔的底部连通，另一端与所述双向做功气缸的有杆腔或无杆腔连通的蒸汽喷出管；

设置在所述蒸汽喷出管上的第二喷油嘴。

进一步的，上述内燃蒸汽机中，所述双向做功气缸的圆柱形活塞与缸体之间设置有摩擦环，所述摩擦环上靠近所述圆柱形活塞的壁面设置有润滑油槽。

进一步的，上述内燃蒸汽机中，所述双向做功气缸的活塞杆上设置有散热管道和润滑油管道，所述散热管道和润滑油管道均沿轴向贯穿所述活塞杆的连杆，并与所述活塞杆的活塞内部连通，以令所述活塞杆得到降温和润滑。

进一步的，上述内燃蒸汽机中，还包括冷却循环***，所述冷却循环***包括水箱、热交换管道、泵和存储过热冷却水产生的水蒸气的蒸汽室，所述蒸汽室内设置有用于检测水温水压和水位的传感器。

本发明提供的内燃蒸汽机，包括双向做功气缸，其在工作的过程中，双向做功气缸在进气完毕后，双向做功气缸能够通过其上的蒸汽阀喷入蒸汽，喷油器开始工作，其内部会产生高温高压的燃油蒸汽，燃油蒸汽高速进入双向做功气缸内，双向做功气缸内因为混合了水蒸气所以其内部温度会降低，此时进入双向做功气缸内的燃油蒸汽与温度降低的压缩空气接触开始燃烧，且只在燃油蒸汽和低温的压缩空气的接触面燃烧，然后双向做功气缸内的两种气体高速旋转，逐步混合并逐步有序燃烧，从而有效防止了爆震的发生。并且，双向做功气缸采用喷入水蒸气的方法工作，减小了燃烧前的温度，使内燃蒸汽机可以进一步提高压缩比，增大输出功率和燃油的经济性，而且也能够增大双向做功气缸内的压力，增大了输出功率，提高了燃油的热效率，由于喷入了水蒸汽，降低了燃烧后的温度，所以也降低了NOx的生成量，从而令内燃蒸汽机的工作性能得到了显著的提高。

另外，本发明提供的最优方案中，包括双向做功气缸、双向压缩气缸、第一储气气缸和第二储气气缸，其中，第一储气气缸的存储腔与双向做功气缸的有杆腔或无杆腔以及双向压缩气缸的有杆腔连通，第二储气气缸的存储腔与双向做功气缸的无杆腔以及双向压缩气缸的有杆腔。并且，双向做功气缸上设置有进气阀、排气阀、蒸汽阀和喷油器，且均为多个，以使双向做功气缸的有杆腔连通有进气阀、排气阀、蒸汽阀和喷油器，其无杆腔也连通有进气阀、排气阀、蒸汽阀和喷油器，同样的，双向压缩气缸的有杆腔和无杆腔上也均连通有进气阀和排气阀和蒸汽阀。并且，双向做功气缸、双向压缩气缸、第一储气气缸和第二储气气缸通过动力输出控制结构实现彼此间的联动及动力的输出。其在工作时，双向做功气缸和双向压缩气缸的活塞杆在不同阶段能够实现同步联动及异步联动，双向做功气缸或双向压缩气缸与第一储气气缸、第二储气气缸也能够在不同结构实现同步联动及异步联动，彼此通过不同方式的配合，实现动力的持续输出。其中，在双向做功气缸进气完毕后，双向做功气缸能够通过其上的蒸汽阀喷入蒸汽，喷油器开始工作，其内部会产生高温高压的燃油蒸汽，燃油蒸汽高速进入双向做功气缸内，双向做功气缸内因为混合了水蒸气所以其内部温度会降低，此时进入双向做功气缸内的燃油蒸汽与温度降低的压缩空气接触开始燃烧，且只在燃油蒸汽和低温的压缩空气的接触面燃烧，然后双向做功气缸内的两种气体高速旋转，逐步混合并逐步有序燃烧，从而有效防止了爆震的发生。并且，双向做功气缸采用喷入水蒸气的方法工作，减小了燃烧前的温度，使内燃蒸汽机可以进一步提高压缩比，增大输出功率和燃油的经济性，而且也能够增大双向做功气缸内的压力，增大了输出功率，提高了燃油的热效率，由于喷入了水蒸汽，降低了燃烧后的温度，所以也降低了NOx的生成量，从而令内燃蒸汽机的工作性能得到了显著的提高。上述各个气缸中，缸体结构由内到外依次为耐高温内壁层、绝热层、散热层和抗压层，耐高温内壁层较薄，使内燃蒸汽机在启动时只用很小的热量就可以达到预热的目的。

上述最优方案，还能够在刹车时利用双向做功气缸或双向压缩气缸压缩空气，并将压缩空气储存在第一储气气缸或第二储气气缸内，使其具有驻车活塞复位与快速启停功能，停车后发动机停止运转，在发动机启动与加速时直接使用第一储气气缸或第二储气气缸内的压缩空气，快速启动发动机，在城市交通拥堵或等红绿灯的情况下，实现节省燃油的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例提供的内燃蒸汽机的整体示意图；

图2为动力输出结构与压缩比控制装置配合工作的结构示意图；

图3为一种活塞结构的双向做功气缸的剖视图；

图4为另一种活塞结构的双向做功气缸的剖视图；

图5为图4的局部放大图；

图6为双向压缩气缸的结构示意图；

图7为第一储气气缸或第二储气气缸的结构示意图(第一储气气缸和第二储气气缸的结构相同)；

图8为活塞杆的结构示意图；

图9为图8的剖视图；

图10为喷油器的剖视图；

图11为动力输出齿轮组B的结构示意图；

图12为动力输出齿轮组A的工作示意图；

图13为动力输出齿轮组C的工作示意图；

图14为动力输出齿轮组D的工作示意图；

图15为动力输出齿轮组E的工作示意图。

在图1-图15中：

双向做功气缸1，双向压缩气缸2，第一储气气缸3，第二储气气缸4，进气阀5，排气阀6，喷油器7，联动部件8，做功齿条9，压缩齿条10，第一储气齿条11，第二储气齿条12，第一传动轴13，滑动齿轮14，第一储气齿轮15，第二储气齿轮16，第二传动轴17，动力输出齿轮组18，动力输出结构19，开关阀20、21、22、23，导向槽24，导向块25，减震部件26，摩擦环27，活塞28，连杆29，润滑油槽30，压缩比控制装置31；

燃烧腔71，进气口72，第一喷油嘴73，火花塞74，蒸汽喷出管75，第二喷油嘴76。

具体实施方式

本发明旨在提出一种新型的内燃蒸汽机，其能够有效的防止爆震的发生，并能够提高燃油的利用率，从而令其工作性能得到了显著的提高。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，以下描述都是以附图1所示实施例为对象，在其它实施例中，还有双向做功气缸1和双向压缩气缸2的有杆腔与第一储气气缸3和第二储气气缸4连通，同时双向做功气缸1和双向压缩气缸2的无杆腔与第一储气气缸3和第二储气气缸4连通的情况；还有双向做功气缸1与双向压缩气缸2交换位置设置的情况(附图1所述实施例从第一传动轴13到第二传动轴17的气缸排列次序为：第一储气气缸，第二储气气缸，双向压缩气缸，双向做功气缸，此处所述实施例气缸的排列次序为：第一储气气缸，第二储气气缸，双向做功气缸，双向压缩气缸)；还有只有双向做功气缸和双向压缩气缸的情况；还有只有双向做功气缸的情况，这些实施例将在后续内容中进行说明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图15所示，本发明实施例提供的内燃蒸汽机，包括双向做功气缸1、双向压缩气缸2、第一储气气缸3和第二储气气缸4，其中，第一储气气缸3的存储腔与双向做功气缸1的有杆腔以及双向压缩气缸2的有杆腔连通，第二储气气缸4的存储腔与双向做功气缸1的无杆腔以及双向压缩气缸2的无杆腔连通。并且，双向做功气缸1上设置有进气阀5、排气阀6、蒸汽阀和喷油器7，且均为多个，以使双向做功气缸1的有杆腔连通有进气阀5、排气阀6、蒸汽阀和喷油器7，其无杆腔也连通有进气阀5、排气阀6、蒸汽阀和喷油器7，同样的，双向压缩气缸2的有杆腔和无杆腔上也均连通有进气阀5和排气阀6和蒸汽阀。并且，双向做功气缸1、双向压缩气缸2、第一储气气缸3和第二储气气缸4通过动力输出控制结构实现彼此间的联动及动力的输出。

上述结构中，双向做功气缸1的两端(本申请中气缸的“两端”具体指的是筒状缸体的两个端部，两个端部分别对应缸体的有杆腔和无杆腔，或有杆腔的汽缸盖和无杆腔的汽缸盖)分别有两个进气阀5，一个排气阀6(在图1-图15中所有气缸的进气阀均标为5，排气阀均标为6)，一个进气阀5进储气气缸或双向压缩气缸2内的空气，另一个进外界的空气，排气阀6用来排除出废气；双向压缩气缸2两端各有一个进气阀5和一个排气阀6，进气阀5用来进外界的空气，排气阀6用来向储气气缸或双向做功气缸1排入压缩空气。

蒸汽阀位于双向做功气缸1和双向压缩汽缸2的两端，两端各有一个，这种结构的工作方式有两种：第一种是，在内燃蒸汽机正常运转时，当双向压缩气缸2或第一储气气缸3或第二储气气缸4向双向做功气缸1排气结束后，开关阀20或开关阀22关闭，与其处于同一端的蒸汽阀打开，向双向做功气缸1内喷入水蒸气(本实施例中，蒸汽阀向气缸内喷入的是水蒸气，这与现有技术中向气缸内喷入液态水的工作方式不同)，完毕后蒸汽阀关闭，然后喷油器7开始工作，在车辆刹车或减速时，双向做功气缸1或双向压缩气缸2进行空气压缩，当达到压缩行程终点时，将压缩空气排入第一储气气缸3或第二储气气缸4；第二种是，在内燃蒸汽机正常运转时，当双向做功气缸1的排气行程结束，双向压缩气缸2的压缩行程结束时，双向压缩气缸2上的蒸汽阀打开，向双向压缩气缸2内的压缩空气中喷入高压水蒸汽，然后蒸汽阀关闭，排气阀6和开关阀20或开关阀22打开，将气体排入双向做功气缸1中，然后喷油器7开始工作，在刹车或减速时，双向做功气缸1或双向压缩气缸2进行压缩行程，在压缩行程终点，其上的蒸汽阀打开，向压缩空气中排入高压水蒸气，然后再将这些高压气体排入第一储气气缸3或第二储气气缸4。蒸汽阀可以只设置在双向做功气缸1两端或只设置在双向压缩气缸2的两端，从而使发动机只选择一种喷入蒸汽的方式。

具体的，动力输出控制结构包括：分别设置在双向做功气缸1、双向压缩气缸2、第一储气气缸3和第二储气气缸4的活塞杆上的做功齿条9、压缩齿条10、第一储气齿条11和第二储气齿条12；连接双向压缩气缸2、第一储气气缸3和第二储气气缸4的第一传动轴13，第一传动轴13通过设置在其上的滑动齿轮14、第一储气齿轮15和第二储气齿轮16分别与所述压缩齿条10、第一储气齿条11和第二储气齿条12啮合；连接双向压缩气缸2和双向做功气缸1的第二传动轴17，第二传动轴17通过设置在其两端的两个动力输出齿轮组18分别与压缩齿条10和做功齿条9啮合；设置在第二传动轴17上，以将动力传输出动力输出控制结构的动力输出结构19。其中，每个气缸的活塞28与连杆29(本申请中，每个气缸的活塞为不同的个体，但均标号均为28，同理每个气缸的连杆也为不同的个体，但均标号为29，活塞28与连杆29的连接结构简称为活塞杆)均属于没有活动结构的固定连接。双向做功气缸1的连杆29上的做功齿条9与动力输出齿轮组18结合，起到向外和向双向压缩气缸2提供动力的功能，双向压缩气缸2的连杆29上的压缩齿条10与另一个动力输出齿轮组18结合。在内燃蒸汽机的固定结构上(例如壳体、对活塞杆起导向作用且固定设置的导向机构等)，设置有活塞稳定装置(具体结构见下文)，该活塞稳定装置与连杆29结合，保证活塞杆在工作时处于直线运动状态。

上述活塞杆，具有从底部开口连通活塞杆内部的散热管道32和润滑油管道33，散热管道32能够使冷却水或空气通过给活塞杆降温，润滑油管道33能够使润滑油通过，到达活塞28侧面的活塞环，使活塞28得到润滑，具体实施方式为：在活塞杆的正下方(不在活塞杆上)，对准活塞杆下端管道开口的位置固定设置有润滑油喷嘴和散热喷嘴，在活塞杆运动到气缸的下端时，其润滑油管道开口与润滑油喷嘴结合，润滑油喷嘴可以向润滑油管道内喷入润滑油和空气，用空气带动润滑油进入活塞28内部并到达活塞环，同时散热管道开口与散热喷嘴结合，散热喷嘴喷入空气或者喷入雾化水对活塞杆散热，也可以在散热管道的开口处(包括散热介质进口和出口，散热介质是指由散热喷嘴喷入散热管道中，对活塞杆散热的物质，例如空气)设置单向阀，使散热管道的进口处的散热喷嘴喷入水，在散热管道的出口处设置引流接口，单向阀只有在活塞杆运动到气缸下端，润滑油管道开口与散热管道开口分别与润滑油喷嘴、散热喷嘴或引流接口结合时才打开。同时活塞杆的表面用耐高温和绝热材料进行加工处理，以降低活塞杆的工作温度，同时双向做功气缸1和双向压缩气缸2的有杆腔的连杆口(连杆29伸出缸体的开口)处同样设置有摩擦环27，以降低连杆29和连杆口的磨损，提高发动机的使用寿命。

同时在内燃蒸汽机的固定结构上还设置有活塞减震部件26(具体结构见下文)，以防止活塞28运动到做功与排气行程的终点时与气缸发生碰撞，减震装置的伸缩距离可以通过控制器调节以适应活塞28的不同的运动速度；减震装置同时能够减小活塞28惯性运动的动能损失；减震装置的弹性系数要尽可能大，以保证以在最短的伸缩距离下充分减速活塞28。双向做功气缸1外形为圆柱形，两端都设置有一个喷油器7、两个进气阀5和一个排气阀6，其中一端还有开设有圆形连杆29口，连杆29从中穿过。气缸由内到外的结构依次为耐高温内壁层，绝热层，散热层，抗压层。气缸内部还有两种结构，如图3无摩擦环27，图4和图5有摩擦环27。活塞28在做功气缸内做往复运动来做功，活塞28有两种结构，如图3和图4所示。

双向压缩气缸2只负责压缩空气。双向压缩气缸2外形为圆柱形，两端密封且都有进气阀5与排气阀6，其中一端还有连杆29口，内有活塞28往复运动来压缩空气，活塞28一端有连杆29与其固定连接，连杆29上有齿条结构，起到动力传送的作用，双向压缩气缸2在工作时，活塞28的一端为进气行程，另一端为压缩行程或没有。

第一储气气缸3和第二储气气缸4的外形为圆柱形，两者均只有一端密封，密封的一端设有开关阀21和开关阀23，第一储气气缸3和第二储气气缸4的活塞28通过移动来调节储气的容量大小，活塞28在没有密封的一端有连杆29与其固定连接，连杆29上有齿条结构负责动力传送。双向做功气缸1的连杆29上的做功齿条9、双向压缩气缸2的连杆29上的压缩齿条10、第一储气气缸3的连杆29上的第一储气齿条11、第二储气气缸4的连杆29上的第二储气齿条12，都与动力传输控制结构的齿轮或齿轮组结合。

第一储气齿轮15和第二储气齿轮16均固定设置在第一传动轴13上，其上各设置有联动部件8，联动部件8为棘轮；动力输出结构19固定设置在第二传动轴17的一个分段轴的一端，压缩比控制装置31活动设置在第二传动轴17的另一个分段轴的一端，其能够在分段轴一端进行左右短距离滑动，从而使其能够与动力输出结构19结合或分离，压缩比控制装置31不与分段轴发生相对转动。如图1所示的第一传动轴13，其上装配有第一储气齿轮15和第二储气齿轮16，第一储气齿轮15和第二储气齿轮16的左右两侧各装配一个棘轮(棘轮为具有类似自行车后轮的链轮一样功能的装置，其具有内轮和外轮，内轮相对外轮只能朝一个方向转动)。连接第二储气齿轮16的两个棘轮中，靠近滑动齿轮14设置的棘轮的内轮相对外轮只能做顺时针方向(以右视图1的视角来看，下文以同样的视角描述)的转动，远离滑动齿轮14设置的棘轮的内轮相对外轮只能做逆时针方向的转动；连接第一储气齿轮15的两个棘轮中，靠近滑动齿轮14设置的棘轮的内轮相对外轮只能做逆时针方向的转动，远离滑动齿轮14设置的棘轮的内轮相对外轮只能做顺时针方向的转动。连接第二储气齿轮16的两个棘轮中，靠近滑动齿轮14设置的棘轮可在第一传动轴13上进行微小距离的滑动，该棘轮的外轮与控制器的控制部件结合(且任何时候都不发生转动)，以控制其在第一传动轴13上的滑动，从而控制其内轮与第二储气齿轮16的结合与分离状态；连接第二储气齿轮16的两个棘轮中，远离滑动齿轮14设置的棘轮的外轮与第二储气齿轮16固定结合，内轮在控制***的控制下实现与第一传动轴13的结合与分离状态。连接第一储气齿轮15的两个棘轮的工作方式与上述方式相同。

本实施例提供的内燃蒸汽机，还包括控制滑动齿轮14在第一传动轴13上滑动，控制压缩比控制装置31在第二传动轴14上滑动，并控制棘轮与第一传动轴13、第一储气齿轮15或第二储气齿轮16锁紧、松开的控制器，控制器还能够控制不同气缸的连通管路上设置的开关阀、进气阀5、排气阀6、蒸汽阀和喷油器7的开关。控制器具有调节和控制各个阀门(包括开关阀、进气阀5、排气阀6、蒸汽阀)的开关、控制双向做功气缸1与双向压缩气缸2的活塞28的复位以及控制内燃蒸汽机快速启停的作用。在双向做功气缸1中，通过调节开关阀20的开关时间能够实现调节进气量，从而对发动机的功率进行调节。控制器的驻车活塞28复位与快速启停的功能，是车辆处于交通拥堵或等红绿灯的情况下发挥作用，车辆在停车时，内燃蒸汽机熄火，通过控制器的控制能够使双向做功气缸1的活塞28处于缸体的一侧顶端，当车辆启动时，双向做功气缸1直接从第一储气气缸3或第二储气气缸4中吸入压缩空气，然后直接发动内燃蒸汽机。

具有动力传输控制***的控制器，能够保证双向压缩气缸2或双向做功气缸1在压缩行程终点(气缸内空气压力达到最大的点，不同于活塞28运动到气缸的顶部)开始向储气气缸充气时，双向压缩气缸2或双向做功气缸1向储气气缸的排气过程与储气气缸的进气过程能够同步。换句话说，双向压缩气缸2或双向做功气缸1将空气压缩后，开始向储气气缸排气，这时双向压缩气缸2的容积减小，与之配合的是，储气气缸的容积增大，保证气体在压缩后的压力与体积不变。滑动齿轮14可以在第一传动轴13上进行短距离滑动，控制器能够控制其滑动，从而控制其与做功齿条9的结合状态，进而控制其是否处于工作状态。

控制器还能够控制压缩比控制装置31在第二传动轴17上的滑动，压缩比控制装置31包括设置在第二传动轴17上的周向阻挡板和设置在动力输出结构19上的周向阻挡柱，此压缩比控制装置31的功能是：调节双向做功气缸1与双向压缩气缸2的行程差，并在发动机使用储气气缸内的空气做功和调节发动机压缩比时发挥作用。通过调节压缩比，能使发动机适应不同类型和不同标号的燃油。行程差是指：双向做功气缸1的活塞在做功或排气行程终点，双向压缩气缸2的活塞位于压缩行程终点的位置距离双向压缩气缸2这一端的气缸顶端的距离。当控制器使压缩比控制装置31向左移动时，能够使压缩比控制装置31与动力输出结构19结合锁紧，当控制器使压缩比控制装置31向右移动时，能够使压缩比控制装置31与动力输出结构19分离，在分离后压缩比控制装置31能够与动力输出结构19发生相对转动，也就是能够使第二传动轴17的左右分段轴相对转动，通过压缩比控制装置31与动力输出结构19的分离，然后相对转动一定角度，再重新结合，能够调节双向做功气缸1与双向压缩气缸2的行程差，从而调节压缩比。压缩比控制装置31与动力输出结构19在分离后的相对转动是受其结构的控制，如图2所示，相对转动的最大角度是固定的，不会超出双向压缩气缸2的活塞28移动一个行最大程差的距离时动力输出结构19转动的角度。当行程差为0时，压缩比控制装置31与动力输出结构19的相对转动角度称为角度A，当压缩比为某个数值时，压缩比控制装置31与动力输出结构19的相对转动角度称为角度X。

控制器与双向做功气缸1、双向压缩气缸2，储气气缸之间的配合工作方式为：在刹车时，如果以最大的刹车阻力来刹车，控制器则使滑动齿轮14向远离第二储气齿轮16的方向滑动，使第一储气气缸3或第二储气气缸4进入工作状态，此时双向做功气缸1与双向压缩气缸2都进行空气的压缩。假如首先是双向做功气缸1的活塞28向上运动压缩空气，到达最大压力时(开关阀20和开关阀21打开)，控制器控制连接第二储气齿轮16的两个棘轮中，远离滑动齿轮14设置的棘轮的内轮与轴结合，紧接着使第二储气齿轮16另一侧的棘轮的内轮与第二储气齿轮16分离，(注意，上述结合和分离的两个动作不同时发生，有先后顺序，下文的也一样)。这样压缩空气进入储气气缸后，能保证第二储气气缸4的活塞28根据进气量而向下运动，同时使第二储气气缸4的活塞28一直处于受控制状态(失控时活塞28会因压缩空气的压力而无限制的向下运动，发生猛烈碰撞)。当双向做功气缸1向第二储气气缸4排气结束后开关阀20关闭，双向做功气缸1的无杆腔的进气阀5打开，双向做功气缸1的活塞28上部(无杆腔)开始进入进气行程，双向做功气缸1的有杆腔的进气阀5和排气阀6关闭，双向做功气缸1的活塞28下部(有杆腔)开始进入压缩行程。与此同时，双向压缩气缸2活塞28上部的空气达到最大压力，双向压缩气缸2的排气阀6打开，并开始向第二储气气缸4排气，排气结束后开关阀21和双向压缩气缸2的排气阀6关闭，进气阀5打开，双向压缩气缸2的活塞28上部(无杆腔)开始进入进气行程，双向压缩气缸2的有杆腔的进气阀5和排气阀6关闭，双向压缩气缸2的活塞28下部(有杆腔)开始进入压缩行程。然后连接第二储气齿轮16的两个棘轮中，靠近滑动齿轮14设置的棘轮在控制器的控制下向左滑动，使该棘轮的内轮与齿轮结合，使第二储气气缸4的活塞28停止运动，紧接着，连接第二储气齿轮16的另一个棘轮在控制器的控制下，使内轮与第一传动轴13分离。同时，双向做功气缸1的活塞28向下运动压缩空气，达到最大压力时，使连接第一储气齿轮15的两个棘轮中，远离滑动齿轮14设置的棘轮的内轮与第一传动轴13结合，紧接着，连接第一储气齿轮15的另一个棘轮在控制器的控制下使其内轮与第一储气齿轮15分离，使第一储气气缸3的活塞28可以跟随远离滑动齿轮14的棘轮与第一传动轴13的转动而向下运动。同时开关阀22、开关阀23打开，双向做功气缸1的活塞28的下部(有杆腔)开始向第一储气气缸3排气，排气结束后开关阀22关闭，双向做功气缸的进气阀5打开，双向做功气缸1的下部(有杆腔)开始进入进气行程，与此同时，双向压缩气缸2下部(有杆腔)的空气压力达到最大，此时双向压缩气缸2的排气阀6打开，并开始向第一储气气缸3排气，排气结束后双向压缩气缸2的排气阀6、阀门23关闭，双向压缩气缸2的进气阀5打开，双向压缩气缸2开始进入进气行程。同时连接第一储气齿轮15的两个棘轮中，靠近滑动齿轮14设置的棘轮在控制器的控制下向左滑动，使该棘轮的内轮与齿轮结合，紧接着，连接第一储气齿轮15的另一棘轮在控制器的控制下使其内轮与第一传动轴13分离。至此完成了一个工作循环。

当以中等或较小的刹车阻力刹车时，可以只有双向压缩气缸2进行压缩行程来提供刹车阻力，也可以双向压缩气缸2的一端进行压缩行程来提供刹车阻力，也可以双向压缩气缸2两端都进行压缩行程，同时也可以双向做功气缸1的一端进行压缩行程(另一端不工作)来提供刹车阻力。这三种情况下，双向做功气缸1、双向压缩气缸2与控制器的配合工作方式与上段内容所述的工作方式类似，除了阀门的开关不同外，连接第一储气齿轮15和第二储气齿轮16的两个棘轮的状态变换时机都是依据双向压缩气缸2与双向做功气缸1的不同工作状态而定。当双向压缩气缸2和双向做功气缸1的活塞28朝一个方向进行压缩行程时，第一次达到最大压力的压缩行程结束时棘轮进行第一次状态的变换，最后一次结束向储气气缸排气时进行第二次状态变换。

在刹车使车辆停止后，内燃蒸汽机熄火，第一储气气缸3和第二储气气缸4内已经有了一定量的压缩空气，控制器的活塞28复位功能能够使双向做功气缸1的活塞28处于气缸的一端，或第一储气气缸3或第二储气气缸4或双向压缩气缸2向双向做功气缸1排气结束的位置，在车辆启动时，如果要使用储气气缸(第一储气气缸和/或第二储气气缸)内的压缩空气，那么在刹车时，或在启动内燃蒸汽机时，通过外力带动动力输出结构19转动，使双向压缩气缸2与双向做功气缸1能够转动至角度A(行程差为0)的状态，如果活塞28位于双向做功气缸1的一端，则需要通过外力(如发动机启动用到的电动机)先让活塞28移动一小段距离，使第一储气气缸3或第二储气气缸4内的压缩空气进入双向做功气缸1一定量，然后再喷油点火，启动发动机。具体工作过程如下：假如停车后发动机的双向做功气缸1的活塞28位于上端，要启动发动机时，先使双向压缩气缸2与双向做功气缸1转动至角度A(行程差为0)的状态(可以在刹车时，或启动内燃蒸汽机时，通过内燃蒸汽机的刹车时的惯性力或内燃蒸汽机启动用到的动力，使动力输出结构和压缩比控制装置31相对转动到行程差为0的状态)，连接第二储气齿轮16的两个棘轮中，靠近滑动齿轮14设置的棘轮的内轮与第二储气齿轮16在停车后处于结合状态，而连接第二储气齿轮16的另一个棘轮在控制器的控制下使其内轮与第一传动轴13结合，开关阀20和开关阀21打开。在电动机的作用下，发动机运转一小段距离，带动第二储气气缸4的活塞28向上运动，同时双向做功气缸1活塞28向下运动，从而使第二储气气缸4内的压缩空气进入双向做功气缸1一定量，开关阀20和开关阀21关闭,然后连接第二储气齿轮16的两个棘轮中，远离滑动齿轮14设置的棘轮在控制器的控制下使其内轮与第一传动轴13分离(连接第二储气齿轮16的另一棘轮的内轮仍与第二储气齿轮16结合)，然后双向做功气缸1活塞28上部开始喷油，点火，启动。在汽车刹车减速后，如果储气气缸有足够的压缩空气，就可以让双向压缩气缸2空转，只使用储气气缸的压缩空气。如果双向做功气缸1的活塞28位于第一储气气缸3或第二储气气缸4或双向压缩气缸2向双向做功气缸1排气结束的位置，那么在启动内燃蒸汽机时，控制器先使压缩比控制装置31与动力输出结构19分离，再通过外力(例如内燃蒸汽机启动时用到的电动机)使动力输出结构19转动到角度A的状态，控制器再使压缩比控制装置31向左移动，使压缩比控制装置31与动力输出结构19结结合，然后向双向做功气缸1内喷入燃油蒸汽，再点火启动内燃蒸汽机，当储气气缸(第一储气气缸和/或第二储气气缸)内的压缩空气消耗完后，控制器使压缩比控制装置31向右移动，与动力输出结构19分离，双向做功气缸1会在其内部气体压力下比双向压缩气缸2运动要快，从而使压缩比控制装置31与动力输出结构19相对转动至角度X状态。

在内燃蒸汽机进行低速或小功率运行时，双向压缩气缸2的压缩空气可以一部分进入双向做功气缸1，一部分进入第一储气气缸3或第二储气气缸4。具体工作方式如下：当双向做功气缸1的活塞28向上运动进行排气行程时，双向压缩气缸2的活塞28也向上运动进行压缩行程，双向做功气缸1的排气行程结束后(开关阀20打开，双向做功气缸1的排气阀6关闭，双向压缩气缸2的排气阀6打开)，双向压缩气缸2开始向双向做功气缸1排气，当排入一定量时(开关阀20关闭，开光阀21打开)，双向做功气缸1开始做功，同时，连接第二储气齿轮16的两个棘轮中，远离滑动齿轮14设置的棘轮在控制器的控制下使其内轮与第一传动轴13结合，紧接着连接第二储气齿轮16的另一棘轮在控制器的控制下使其内轮与第一传动轴13分离，然后，双向压缩气缸2开始向储气气缸内排气。

动力输出齿轮组18为两个，分别与双向做功气缸1的做功齿条9和双向压缩气缸2的压缩齿条10啮合，而且两个动力输出齿轮组18的轴在发动机工作时是结合在一起的，及两个动力输出齿轮组18通过第二传动轴17连接。此种设置方式的作用是保证双向做功气缸1与双向压缩气缸2能够保持同步运动。具体的是：保证双向做功气缸1的活塞28朝一个方向运动到排气行程终点时(活塞28运动到双向做功气缸1的顶端，把废气全部排空，不同于普通的往复式发动机，普通的发动机活塞28并不运动到气缸顶端，而是要留出燃烧室的部分)，双向压缩气缸2的活塞28在相同运动方向上处于压缩行程的终点(空气压力最大的点，不同于活塞28运动到双向压缩气缸2的顶部)。然后双向压缩气缸2继续运动，开始向双向做功气缸1内排入压缩空气，当压缩空气全部排入双向做功气缸1时，双向做功气缸1内喷入燃油蒸汽，双向做功气缸1的这一端开始了做功行程，而另一端开始了排气行程，双向压缩气缸2的活塞28的这一端结束了压缩行程，而另一端结束进气行程，开始了新的压缩行程。这种工作模式为车辆以最大功率工作的时候的工作模式。

当内燃蒸汽机以中等功率运行时，只有双向做功气缸1的一端进行做功行程与排气行程，另一端空转或进行压缩行程，双向压缩气缸2的对应端只进行压缩行程与排气行程。

当内燃蒸汽机以小功率运行时，双向压缩气缸2空转，双向做功气缸1的一端进行进气、压缩、做功与排气行程，具体工作方式为：先使控制器控制压缩比控制装置31向右滑动，使其与动力输出结构19分离，再通过外力使动力输出结构19和压缩比控制装置31运动到角度A的状态，假如双向做功气缸1的无杆腔进气完毕，内燃蒸汽机继续运转，开始压缩行程，达到压缩行程终点时，开关阀20、开关阀21打开，与第二储气齿轮16连接的远离滑动齿轮14的棘轮的内轮在控制器的作用下与第一传动轴13结合，紧接着第二储气齿轮16另一侧的棘轮在控制器的作用下与第二储气齿轮16分离，双向做功气缸1开始向第二储气气缸4排气，排气结束后内燃蒸汽机进入进气行程，第二储气气缸4开始向双向做功气缸1排气，达到一定量时，开关阀20盒开关阀21关闭，双向做功气缸1无杆腔一端的喷油器7开始工作，双向做功气缸1进入做功行程。

蒸汽阀位于双向做功气缸1和双向压缩汽缸2的两端，两端各有一个，这种结构的工作方式有两种：第一种是，在内燃蒸汽机正常运转时，当双向压缩气缸2或第一储气气缸3或第二储气气缸4向双向做功气缸1排气结束后，开关阀20或开关阀22关闭，与其处于同一端的蒸汽阀打开，向双向做功气缸1内喷入水蒸气，完毕后蒸汽阀关闭，然后喷油器7开始工作，在车辆刹车或减速时，双向做功气缸1或双向压缩气缸2进行空气压缩，当达到压缩行程终点时，将压缩空气排入第一储气气缸3或第二储气气缸4；第二种是，在内燃蒸汽机正常运转时，当双向做功气缸1的排气行程结束，双向压缩气缸2的压缩行程结束时，双向压缩气缸2上的蒸汽阀打开，向双向压缩气缸2内的压缩空气中喷入高压水蒸汽，然后蒸汽阀关闭，排气阀6和开关阀20或开关阀22打开，将气体排入双向做功气缸1中，然后喷油器7开始工作，在刹车或减速时，双向做功气缸1或双向压缩气缸2进行压缩行程，在压缩行程终点，其上的蒸汽阀打开，向压缩空气中排入高压水蒸气，然后再将这些高压气体排入第一储气气缸3或第二储气气缸4。蒸汽阀可以只设置在双向做功气缸1两端或只设置在双向压缩气缸2的两端，从而使发动机只选择一种喷入蒸汽的方式。

进一步的，本实施例提供的内燃蒸汽机，还包括设置在双向做功气缸1和双向压缩气缸2的活塞杆上的导向槽24；固定设置在内燃蒸汽机的固定部件上，并与导向槽24滑动配合以保证活塞杆沿直线移动的导向块25，如图1所示，此结构即为活塞稳定装置。

优选的，本实施例提供的内燃蒸汽机，还包括设置在内燃蒸汽机的固定部件上，例如发动机的壳体、支架或导向块25等距离活塞杆较近的方便设置的固定部件上，具体优选设置在导向块25的两侧，以对活塞杆起到减振作用的减震部件26，此结构即为活塞减震装置，减震部件26优选为弹簧，如图1所示。当然，减震部件26也可以为其他结构的弹性件，本实施例对此不做限定。

具体的，如图10所示，喷油器7包括：燃烧腔71；开设在燃烧腔71顶部的进气口72；设置在燃烧腔71底部的第一喷油嘴73和火花塞74；一端与燃烧腔71的底部连通，另一端与双向做功气缸1的有杆腔或无杆腔连通的蒸汽喷出管75；设置在蒸汽喷出管75上的第二喷油嘴76。围成燃烧腔71的壳体呈圆柱形(圆柱形为优选形状，在满足工作要求的情况下，壳体也可以为其他的形状，例如长方体形等)，燃烧腔71的下端连接蒸汽喷出管75，燃烧腔71靠近下端的部位设置有第一喷油嘴73和火花塞74，壳体的上端设置有连通进气口72的进气阀5和蒸汽阀，蒸汽喷出管75靠近燃烧腔71的上端设置有第二喷油嘴76。其工作原理是：在第一储气气缸3或第二储气气缸4或双向压缩气缸2向双向做功气缸1排气完毕后，双向做功气缸1的蒸汽阀或喷油器7的蒸汽阀均喷入蒸汽，这时设置在喷油器7的燃烧腔71下端的第一喷油嘴73喷入少量雾状燃油，此时燃烧腔71下端的燃油浓度高，上端的燃油浓度低，火花塞74点火，混合气开始从燃烧腔71下端且靠近蒸汽喷出管75的上端燃烧，产生高温高压气体，同时第二喷油嘴76开始工作，向蒸汽喷出管75内喷油，喷出的燃油与高温高压气体混合而蒸发，高温的燃油蒸汽高速经过蒸汽喷出管75进入双向做功气缸1的燃烧室，与因喷入水蒸气而降低温度的压缩空气接触，并从接触部位开始燃烧，且只在接触面燃烧，然后随气体的高速旋转，逐步混合并逐步有序燃烧，从而有效防止了爆震的发生。

如图4和图5所示的双向做功气缸1，其内部气缸壁上靠近中间的部位设置有摩擦环27，摩擦环27在靠近活塞28的壁面上开设有润滑油槽30，从而使其能够为活塞28的运动提供润滑条件，摩擦环27是凸出设置在双向做功气缸1的内壁面上的，凸出的高度较小，从而使活塞28在运动时只与摩擦环27发生摩擦，而与双向做功气缸1的缸体的内壁面之间具有较小的缝隙，以此达到减小摩擦面积的作用，从而延长缸体和活塞28的使用寿命。当然，活塞28与缸体之间也可以不设置摩擦环27，如图3所示。

本实施例中，还包括冷却循环***(图中未示出)，冷却循环***包括水箱、热交换管道、泵和存储冷却水的蒸汽室。并且，蒸汽室内设置有用于检测水温水压和水位的传感器。水箱内低温的水经过热交换管道，首先满足双向做功气缸1，双向压缩气缸2，第一储气气缸3和第二储气气缸4的散热要求，然后是内燃蒸汽机的其他发热部件，水的流经次序排序原则是先从低温后高温的位置流过。热交换管道与发热部件结合的外层设有绝热材料防止热量散失，优选在其他部位的外层也设置有绝热材料；热交换管道中水温接近100℃的位置设置有水泵，再往下游的热交换管道为高压管，能够承受高温水的压力，热交换管道中的水流，起点是水箱，终点是蒸汽室，蒸汽室内有水温水压检测器(传感器)和水位检测器(传感器)，水温水压检测器用于检测水温水压，水位检测器用于防止水占用蒸汽室过多的空间，当蒸汽压高于双向压缩气缸2或双向做功气缸1在压缩行程终点的空气压力时便可以向双向做功气缸1或双向压缩气缸2内喷入水蒸汽。在热交换管道内可以有多级水泵，以适应不同水温下的压力，也可以有热交换管道的分支，以适应发动机内温度变化的需求，交换管道的分支与主管道为并联结构，以满足发动机内温度相近区域的充分吸热，以避免单根管道无法在两个温度相同的地方发挥作用的情况发生。

本实施例提供的内燃蒸汽机，采用摩擦环27和圆柱形活塞28来解决普通活塞28摩擦面大的问题；采用活塞28稳定装置使活塞28与连杆29沿直线运动和，并令连杆29上的齿条结构带动动力输出齿轮组18的方式，减小了连杆29对活塞28对气缸的侧向压力从而减小了气缸的磨损；采用向双向做功气缸1喷入水蒸气的方法，减小了燃油燃烧前的温度，使发动机可以进一步提高压缩比，增大了内燃蒸汽机的输出功率和燃油的经济性；采用喷入水蒸气的方法减小了燃烧后的温度，降低了NOx的生成量；采用喷入水蒸气的方法增大了气缸的压力，增大了输出功率，提高了燃油的热效率；使用具有驻车活塞28复位和快速启停功能的控制器，降低了刹车的能量损耗，减小了对燃油的消耗；使用压缩行程外置，并配合气动刹车储能***的压缩空气储存气缸可以实现可变压缩行程；喷油器7的使用可以进一步减少爆震的发生，提高了压缩比的上限；在燃烧前就向双向做功气缸1内喷入水蒸气而不是水，可以显著增加气缸内的压力。

以上所述都是以附图1所示实施例为基础的说明，本发明还存在其他实施例：

在其它实施例中，如果是双向做功气缸1和双向压缩气缸2的有杆腔与第一储气气缸3和第二储气气缸4都有连通，双向做功气缸1和双向压缩气缸2的无杆腔与第一储气气缸3和第二储气气缸4也都有连通，那么在刹车时可以实现双向做功气缸1或双向压缩气缸2的无杆腔在压缩行程结束后向第二储气气缸4排气，双向做功气缸1或双向压缩气缸2的有杆腔在压缩行程结束后向第一储气气缸4排气，而在刹车后重新启动发动机时，双向做功气缸1的无杆腔可以使用第一储气气缸3的压缩空气而不必通过压缩比控制装置31先使双向做功气缸1与双向压缩气缸2处于角度A的状态(行程差为0)，双向做功气缸1的有杆腔也同样如此。

在其它实施例中，还存在双向做功气缸1和双向压缩气缸2交换位置(附图1所示实施例，从第一传动轴13到第二传动轴17依次为第一储气气缸3、第二储气气缸4、双向压缩气缸2、双向做功气缸1，而本段内容所述实施例则从第一传动轴13到第二传动轴17依次为第一储气气缸3、第二储气气缸4、双向做功气缸1、双向压缩气缸2)的情况，即双向压缩气缸2的无杆腔与双向做功气缸1的有杆腔以及第一储气气缸3连通，双向压缩气缸2的有杆腔与双向做功气缸1的无杆腔以及第二储气气缸4连通的情况。与附图1所示实施例相比，这种实施例在刹车时双向做功气缸1的无杆腔只能向第二储气气缸4排气，排气结束后，双向压缩气缸2内的空气则只能排入第一储气气缸3，但在刹车后重新启动时，双向做功气缸1的无杆腔可以直接使用第二储气气缸4内的压缩空气而不必通过压缩比控制装置31先使双向做功气缸1与双向压缩气缸2处于角度A的状态(行程差为0)，双向做功气缸1的有杆腔也同样如此。

在其它实施例中，还存在设置两个双向做功气缸的情况，这时其结构依次包括第一储气气缸、第二储气气缸，然后是双向做功气缸A、双向做功气缸B，双向的第一储气气缸3与双向做功气缸A的无杆腔以及双向做功气缸B的有杆腔连通，第二储气气缸4与双向做功气缸A的有杆腔以及双向做功气缸B的无杆腔连通，在工作时，双向做功气缸A的无杆腔、双向做功气缸B的无杆腔都只进行进气与压缩行程，其有杆腔只进行做功与排气行程，双向做功气缸A的无杆腔进行压缩行程并将压缩空气排入第一储气气缸3，双向做功气缸B在做功时直接利用第一储气气缸3内的空气，双向做功气缸B的无杆腔进行压缩行程并将压缩空气排入到第二储气气缸4中，双向做功气缸A在做功时直接利用第二储气气缸4内的空气。

在其它实施例中，双向做功气缸1和双向压缩气缸2可以在没有第一储气气缸3和第二储气气缸4的情况下单独实施，这时其结构包括双向做功气缸1、双向压缩气缸2、进气阀5、排气阀6、喷油器7、蒸汽阀、做功齿条9、第二传动轴17、动力输出齿轮组18和动力输出结构19，各个部件的结构和位置同附图1所示的实施例，这种结构的工作过程同附图1所示实施例中的双向做功气缸1和双向压缩气缸2配合工作时的工作过程类似。

在其它实施例中，双向做功气缸1可以在没有双向压缩气缸2、第一储气气缸3、第二储气气缸4的情况下单独实施，这时其结构包括双向做功气缸1、进气阀5、排气阀6、喷油器7、蒸汽阀、做功齿条9、动力输出齿轮组18、动力输出结构19以及连接动力输出齿轮组18和动力输出结构19的动力输出轴，各个部件的结构和位置同附图1所示的实施例，这种结构在工作时其活塞28并不运动到气缸的顶端，而是要留出燃烧室的部分气缸空间，其工作过程中，气缸的两端都有进气行程、压缩行程、做功行程、排气行程。

在上述的所有实施例中，双向做功气缸1的长度可以加长，使其活塞28在运动时不能运动到缸体的顶端，而留出双向做功气缸1的两端作为燃烧室的空间。这种双向做功气缸1的结构可以在发动机工作时，当双向做功气缸1的一端做功行程结束，这一端排气阀6打开开始排出废气，同时活塞28向这一端运动，运动到一定距离后排气阀6关闭，活塞28开始压缩废气，当活塞28运动到压缩行程终点时，进气阀5打开，双向压缩气缸2开始向双向做功气缸1排气，这种压缩废气的工作方式可以保证双向做功气缸1在其活塞28不运动到缸体顶端而保留燃烧室的空间的情况下，不会减小从双向压缩气缸2进入双向做功气缸1的空气压缩比。这种工作方式可以使双向做功气缸1在没有第一储气气缸3或第二储气气缸4或双向压缩气缸2配合的情况下单独工作，但也牺牲了双向做功气缸1提供刹车阻力的功能。

以上所述的结构，都是以如图11所示的动力输出齿轮组B为基础的说明，动力输出齿轮组18也可以为其他的结构，例如：

当发动机使用如图12所示的动力输出齿轮组A时，需要有额外的改进，而且能达到不同的效果：由于动力输出齿轮组B与齿条是持续的结合，双向做功气缸1的活塞28只能运动到气缸的两端。如果使用动力输出齿轮组A，动力输出齿轮组A便可以在任何时候与齿条分离，在发动机运行时，当双向做功气缸1进行空气压缩，到达设定的空气压缩比时，动力输出齿轮组18的轴进行转动来切换与做功齿条9结合的小齿轮，然后这一端的蒸汽阀与喷油器7开始工作，双向做功气缸1的此端进入做功行程，而另一端进入排气行程或压缩行程。

动力输出齿轮组18还可以采用如图13的动力输出齿轮组C，如图14得到动力输出齿轮组D，如图15的动力输出齿轮组E的结构。在动力输出齿轮组E的结构中，与齿条啮合的两个齿轮中，一者的连接棘轮(图15中标示的联动部件8)的内轮，相对于其外轮组做顺时针运动，另一者的棘轮(图15中标示的联动部件8)的内轮和外轮的运动方向则相反。

上述动力输出齿轮组C,动力输出齿轮组D，动力输出齿轮组E中，动力输出齿轮组C与动力输出齿轮组D能达到动力输出齿轮组B的效果与功能；动力输出齿轮组E能达到动力输出齿轮组A的效果与功能。

另外，本实施例提供的双向做功气缸1的结构，在与之配合使用动力输出齿轮组A或动力输出齿轮组E时，也可以采用不进行进气压缩行程外置，而单独进行双向的进气、压缩、做功和排气的结构布局。当压缩行程外置时，可以在双向做功气缸1进气时调节进气量而实现与可变压缩行程技术同等的效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间其余的相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (17)

1.一种内燃蒸汽机，其特征在于，包括：

双向做功气缸，所述双向做功气缸上设置有过个进气阀、多个排气阀、多个蒸汽阀和多个喷油器，所述进气阀、所述排气阀、所述蒸汽阀和所述喷油器分别与所述双向做功气缸的有杆腔和无杆腔连通；

与所述双向做功气缸的活塞杆连接的动力输出控制结构。

2.根据权利要求1所述的内燃蒸汽机，其特征在于，还包括与所述双向做功气缸并联设置并导通的双向压缩气缸，所述双向压缩气缸上设置有分别连通所述双向压缩气缸的有杆腔和无杆腔的多个进气阀、多个排气阀和多个蒸汽阀。

3.根据权利要求1或2所述的内燃蒸汽机，其特征在于，所述动力输出控制结构包括：

设置在所述双向做功气缸上的做功齿条；

动力输出轴，所述动力输出轴通过动力输出齿轮组与所述做功齿条啮合；

设置在所述动力输出轴上，以将动力传输出的动力输出结构。

4.根据权利要求2所述的内燃蒸汽机，其特征在于，还包括：

与所述双向做功气缸和所述压缩气缸连通，以储存所述双向做功气缸和所述双向压缩气缸导出的压缩空气，或向所述双向做功气缸和所述压缩气缸内输入压缩空气的第一储气气缸和第二储气气缸；

设置在所述动力输出控制结构中，用于实现所述双向做功气缸或所述双向压缩气缸与所述第一储气气缸、所述第二储气气缸同步联动的联动部件。

5.根据权利要求4所述的内燃蒸汽机，其特征在于，所述第一储气气缸的存储腔与所述双向做功气缸的有杆腔以及所述双向压缩气缸的有杆腔连通；所述第二储气气缸的存储腔与所述双向做功气缸的无杆腔以及所述双向压缩气缸的无杆腔连通。

6.根据权利要求4所述的内燃蒸汽机，其特征在于，所述第一储气气缸的存储腔与所述双向做功气缸的有杆腔和所述双向压缩气缸的无杆腔连通；所述第二储气气缸的存储腔与所述双向做功气缸的无杆腔和所述双向压缩气缸的有杆腔连通。

7.根据权利要求5或6所述的内燃蒸汽机，其特征在于，所述动力输出控制结构包括：

分别设置在所述双向做功气缸、所述双向压缩气缸、所述第一储气气缸和所述第二储气气缸的活塞杆上的做功齿条、压缩齿条、第一储气齿条和第二储气齿条；

连接所述双向压缩气缸、所述第一储气气缸和所述第二储气气缸的第一传动轴，所述第一传动轴通过设置在其上的滑动齿轮、第一储气齿轮和第二储气齿轮分别与所述压缩齿条、所述第一储气齿条和所述第二储气齿条啮合；

连接所述双向压缩气缸和所述双向做功气缸的第二传动轴，所述第二传动轴通过设置在其两端的两个动力输出齿轮组分别与所述压缩齿条和所述做功齿条啮合；

设置在所述第二传动轴上，以将动力传输出的动力输出结构。

8.根据权利要求7所述的内燃蒸汽机，其特征在于：

所述第一储气齿轮和所述第二储气齿轮均配合所述联动部件设置在所述第一传动轴上；

所述第二传动轴包括两段能够连接的分段轴，每段所述分段轴分别连接不同的所述动力输出齿轮组，并且所述第二传动轴上还滑动设置有能够连接或分离两段所述分段轴的压缩比控制装置。

9.根据权利要求8所述的内燃蒸汽机，其特征在于，还包括控制所述滑动齿轮在所述第一传动轴上滑动，所述压缩比控制装置在所述第二传动轴上滑动，并控制所述联动部件与所述第一传动轴、所述第二传动轴锁紧、松开的控制器，所述控制器还能够控制不同气缸的连通管路上设置的开关阀、所述进气阀、所述排气阀、所述蒸汽阀和所述喷油器的开关。

10.根据权利要求7所述的内燃蒸汽机，其特征在于，还包括设置在所述双向做功气缸和所述双向压缩气缸的活塞杆上的导向槽；固定设置在所述内燃蒸汽机的固定部件上，并与所述导向槽滑动配合以保证所述活塞杆沿直线移动的导向块。

11.根据权利要求10所述的内燃蒸汽机，其特征在于，还包括固定设置的，能够防止所述双向做功气缸和所述双向压缩气缸的活塞杆与缸体的内壁碰撞，并将所述活塞杆做往复运动的动能储存为弹性势能的减振部件。

12.根据权利要求1所述的内燃蒸汽机，其特征在于，还包括第一储气气缸和第二储气气缸，并且：

所述双向做功气缸为两个，所述第一储气气缸的存储腔与第一双向做功气缸的无杆腔连通，并与第二双向做功气缸的有杆腔连通；所述第二储气气缸的存储腔与所述第一双向做功气缸的有杆腔连通，并与所述第二双向做功气缸的无杆腔连通。

13.根据权利要求12所述的内燃蒸汽机，其特征在于，所述动力输出控制结构包括：

分别设置在所述第一双向做功气缸、所述第二双向做功气缸、所述第一储气气缸和所述第二储气气缸的活塞杆上的第一做功齿条、第二做功齿条、第一储气齿条和第二储气齿条；

连接所述第二双向做功气缸、所述第一储气气缸和所述第二储气气缸的第一传动轴，所述第一传动轴通过设置在其上的滑动齿轮、第一储气齿轮和第二储气齿轮分别与所述第二做功齿条、所述第一储气齿条和所述第二储气齿条啮合；

连接所述第二双向做功气缸和所述第一双向做功气缸的第二传动轴，所述第二传动轴通过设置在其两端的两个动力输出齿轮组分别与所述第二做功齿条和所述第一做功齿条啮合；

设置在所述第二传动轴上，以将动力传输出的动力输出结构。

14.根据权利要求1所述的内燃蒸汽机，其特征在于，所述喷油器包括：

燃烧腔；

开设在所述燃烧腔顶部的进气口；

设置在所述燃烧腔底部的第一喷油嘴和火花塞；

一端与所述燃烧腔的底部连通，另一端与所述双向做功气缸的有杆腔或无杆腔连通的蒸汽喷出管；

设置在所述蒸汽喷出管上的第二喷油嘴。

15.根据权利要求1所述的内燃蒸汽机，其特征在于，所述双向做功气缸的圆柱形活塞与缸体之间设置有摩擦环，所述摩擦环上靠近所述圆柱形活塞的壁面设置有润滑油槽。

16.根据权利要求1所述的内燃蒸汽机，其特征在于，所述双向做功气缸的活塞杆上设置有散热管道和润滑油管道，所述散热管道和润滑油管道均沿轴向贯穿所述活塞杆的连杆，并与所述活塞杆的活塞内部连通，以令所述活塞杆得到降温和润滑。

17.根据权利要求1所述的内燃蒸汽机，其特征在于，还包括冷却循环***，所述冷却循环***包括水箱、热交换管道、泵和存储过热冷却水产生的水蒸气的蒸汽室，所述蒸汽室内设置有用于检测水温水压和水位的传感器。