一種活塞式氣動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了一種活塞式氣動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)。能夠?yàn)檐囕v、工程機(jī)械、發(fā)電裝置等提供動力，屬于動力機(jī)械領(lǐng)域。本實(shí)用新型利用儲存于高壓氣罐的氣體，經(jīng)緩沖后通過配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)入氣缸推動活塞做功。相比于活塞式內(nèi)燃機(jī)，活塞式氣動發(fā)動機(jī)做功過程平穩(wěn)、噪聲更小。這種氣動發(fā)動機(jī)是兩沖程發(fā)動機(jī)，即進(jìn)氣做功沖程、排氣沖程，其運(yùn)轉(zhuǎn)過程主要是壓縮氣體膨脹做功過程，是一個(gè)物理變化過程，不存在廢氣污染。
【專利說明】一種活塞式氣動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于動力機(jī)械領(lǐng)域，涉及一種活塞式氣動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著活塞式內(nèi)燃機(jī)(包括柴油機(jī)、汽油機(jī)、天然機(jī)發(fā)動機(jī)等)在車輛上廣泛使用，城市的空氣污染變得日趨嚴(yán)重。而且內(nèi)燃機(jī)還消耗著不可再生的石化能源。
[0003]油電混合動力與純電動是近年來出現(xiàn)的一種替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的解決方案，但是油電混合動力與純電動帶來了廢舊電池引起的污染問題。
[0004]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的活塞式氣動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，以高壓氣體(通常為高壓空氣)為能源，其工作過程不排放任何污染物，同時(shí)這種氣動發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)及廢舊回收也不存在污染問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的:本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種活塞式氣動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)。能夠?yàn)檐囕v、工程機(jī)械、發(fā)電裝置等提供動力。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0007]—種活塞式氣動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)由高壓氣罐(I)、手動調(diào)節(jié)閥(2)、緩沖罐(3)、電控單元(4)、電控調(diào)節(jié)閥(5)、發(fā)動機(jī)(6)組成；其中高壓氣罐(I)、手動調(diào)節(jié)閥(2)、緩沖罐(3)、電控調(diào)節(jié)閥(5)、發(fā)動機(jī)(6)依次串聯(lián)，發(fā)動機(jī)(6)首先由起動機(jī)啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，然后緩沖罐(3)中的氣體在配氣機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)下主動供給到發(fā)動機(jī)氣缸并推動活塞做功，發(fā)動機(jī)即可連續(xù)運(yùn)行直至高壓氣罐(I)中的氣體耗盡或提前關(guān)閉電控調(diào)節(jié)閥。
[0008]高壓氣罐(I)可儲存空氣、氮?dú)獾阮愋偷臍怏w，其最高壓力可達(dá)35MPa。
[0009]緩沖罐(3)用于儲存緩沖之后、進(jìn)入發(fā)動機(jī)氣缸之前的氣體，其壓力為IMPa?5MPa，具體壓力的大小由手動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)控制。
[0010]電控單元(4)用于控制電控調(diào)節(jié)閥(5)的開度，進(jìn)而控制發(fā)動機(jī)的輸出功率。
[0011]發(fā)動機(jī)(6)為兩沖程機(jī)型，O?180度是第一個(gè)沖程，進(jìn)氣與做功沖程；180?360度是第二個(gè)沖程，排氣沖程。
[0012]發(fā)動機(jī)(6)可以為單缸或多缸(兩缸及以上)。多缸的情況下，氣缸布置形式可以為直列式、V式以及水平對置的形式。
[0013]此發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的運(yùn)動由凸輪軸控制，有I至3個(gè)進(jìn)氣閥，同時(shí)也有I至3個(gè)排氣閥。
[0014]此發(fā)動機(jī)工作的過程，主要是高壓氣體膨脹做功。高壓氣體膨脹做功之后溫度會大幅下降，排氣溫度甚至?xí)跀z氏零度以下。所以在發(fā)動機(jī)缸體缸蓋中集成了換熱系統(tǒng)，力口強(qiáng)與大氣環(huán)境的換熱，以提高排氣口的出氣溫度，延緩甚至消除排氣口的結(jié)冰。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0016]本發(fā)明相比于活塞式內(nèi)燃機(jī)，做功過程平穩(wěn)、噪聲更小。另外這種氣動發(fā)動機(jī)是兩沖程發(fā)動機(jī)，即進(jìn)氣做功沖程、排氣沖程，其運(yùn)轉(zhuǎn)過程主要是壓縮氣體膨脹做功過程，是一個(gè)物理變化過程，不存在廢氣污染。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]1.高壓儲氣罐，2.手動調(diào)節(jié)閥，3.為緩沖罐，4.為電控單元，5.為電控調(diào)節(jié)閥，
6.為發(fā)動機(jī)。
具體實(shí)施方案
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0020]如圖1所示，活塞式氣動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，主要組成部分有高壓氣罐、手動調(diào)節(jié)閥、緩沖罐、電控單元、電控調(diào)節(jié)閥、發(fā)動機(jī)。
[0021]高壓儲氣罐采用碳纖維全纏繞氣罐，儲存最高壓力35MPa的空氣。用于小型代步車時(shí)，可采用兩個(gè)80L的氣罐并聯(lián)。
[0022]緩沖罐采用一般鋼瓶，容積為5L。通過調(diào)整手動調(diào)節(jié)閥控制進(jìn)入緩沖罐的氣體的壓力，通常設(shè)為2MPa。
[0023]電控單元讀取發(fā)動機(jī)油門踏板的信號，然后控制電控調(diào)節(jié)閥的開度，進(jìn)而控制發(fā)動機(jī)的輸出功率。
[0024]氣動發(fā)動機(jī)主要包括配氣機(jī)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)，以及集成于發(fā)動機(jī)的換熱系統(tǒng)。
[0025]氣動發(fā)動機(jī)為兩沖程機(jī)型，O?180度是第一個(gè)沖程，進(jìn)氣與做功沖程；180?360度是第二個(gè)沖程，排氣沖程。
[0026]本實(shí)例中，氣動發(fā)動機(jī)為單缸機(jī)型。發(fā)動機(jī)工作容積為0.5L。
[0027]氣動發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣閥與排氣閥由凸輪軸驅(qū)動。本事例中，只有一個(gè)進(jìn)氣閥與一個(gè)排氣閥。
[0028]氣動發(fā)動機(jī)的換熱系統(tǒng)，主要由集成在氣缸體以及氣缸蓋中的水套組成。通過水泵驅(qū)動換熱介質(zhì)(液態(tài))在水套中循環(huán)流動以加強(qiáng)做功后的低溫氣體與大氣環(huán)境的換熱。
[0029]此活塞式氣動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)首先由起動機(jī)帶動飛輪及發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)給電控單元(ECU)及電控調(diào)節(jié)閥供電使之開始工作。發(fā)動機(jī)一旦開始運(yùn)轉(zhuǎn)，高壓氣體將主動供給到發(fā)動機(jī)氣缸并推動活塞做功，發(fā)動機(jī)即進(jìn)入自主運(yùn)行過程。一旦ECU或電控調(diào)節(jié)閥斷電，電控調(diào)節(jié)閥都會處于關(guān)閉狀態(tài)，高壓氣體將無法進(jìn)入發(fā)動機(jī)氣缸，發(fā)動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種活塞式氣動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:由高壓氣罐(I)、手動調(diào)節(jié)閥(2)、緩沖罐(3)、電控單元(4)、電控調(diào)節(jié)閥(5)、發(fā)動機(jī)(6)組成；其中高壓氣罐(I)、手動調(diào)節(jié)閥(2)、緩沖罐(3)、電控調(diào)節(jié)閥(5)、發(fā)動機(jī)(6)依次串聯(lián)，發(fā)動機(jī)(6)首先由起動機(jī)啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，然后緩沖罐(3)中的氣體在配氣機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)下主動供給到發(fā)動機(jī)氣缸并推動活塞做功，發(fā)動機(jī)即可連續(xù)運(yùn)行直至高壓氣罐(I)中的氣體耗盡或提前關(guān)閉電控調(diào)節(jié)閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活塞式氣動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:高壓氣罐(I)可儲存空氣、氮?dú)獾阮愋偷臍怏w，其最高壓力可達(dá)35MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活塞式氣動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:緩沖罐(3)用于儲存緩沖之后、進(jìn)入發(fā)動機(jī)氣缸之前的氣體，其壓力為IMPa?5MPa，具體壓力的大小由手動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活塞式氣動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:電控單元(4)用于控制電控調(diào)節(jié)閥(5)的開度，進(jìn)而控制發(fā)動機(jī)的輸出功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活塞式氣動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:發(fā)動機(jī)(6)為兩沖程機(jī)型，O?180度是第一個(gè)沖程，進(jìn)氣與做功沖程；180?360度是第二個(gè)沖程，排氣沖程。
【文檔編號】F01B29/10GK204140135SQ201420541780
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】朱連兵, 虞啟輝, 蔡茂林 申請人:北京航空航天大學(xué)