用于氣動(dòng)汽車的多缸空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)總成的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣動(dòng)汽車用的動(dòng)力裝置，更具體地，涉及一種以壓縮空氣作為動(dòng)力的多缸空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)總成。
【背景技術(shù)】
[0002]大多數(shù)地面車輛，比如汽車、卡車、越野車等均采用以燃油作為工質(zhì)的內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力源。這種采用燃油作為工質(zhì)的發(fā)動(dòng)機(jī)一方面因燃油燃燒不充分，使得排出的氣體中含有大量的有害物質(zhì)而污染環(huán)境，另一方面因使用的燃油是從石油中提煉而獲得，石油資源的日益緊缺使得燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展和利用受到越來(lái)越多的限制。因此開(kāi)發(fā)新的、潔凈的、無(wú)污染的替代能源，并以這種替代能源作為地面車輛的動(dòng)力源成為現(xiàn)代車輛發(fā)展急需解決的問(wèn)題，氣動(dòng)汽車正是適合這種需要而逐步走入世人的眼界。
[0003]氣動(dòng)汽車?yán)酶邏簤嚎s空氣在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)膨脹做功過(guò)程，推動(dòng)活塞做功對(duì)外輸出動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)汽車行駛。它不消耗燃料，是真正零排放的環(huán)保汽車，能有效地緩解城市空氣污染嚴(yán)重和石油資源匱乏的情況。為此，許多國(guó)家都積極投入對(duì)氣動(dòng)車輛的研宄。
[0004]典型的空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)為法國(guó)MDI公司的設(shè)計(jì)師Guy Negre在專利FR2731472A1中公開(kāi)的雙燃料工作模式發(fā)動(dòng)機(jī)。在高速公路上采用普通燃料如汽油或柴油，在低速特別是市區(qū)和市郊，將壓縮空氣(或其他任何非污染的壓縮氣體)注入燃燒室。這種發(fā)動(dòng)機(jī)雖然部分地降低了燃料消耗，由于仍然采用了燃油工作模式，排放問(wèn)題依然未能解決。
[0005]為了進(jìn)一步減輕污染，US6311486B1公開(kāi)了一種純空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，這種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)采用了三個(gè)獨(dú)立的室:吸氣-壓縮室、膨脹排氣室和恒定容積燃燒室，并且吸氣-壓縮室通過(guò)閥連接到恒定容積燃燒室，恒定容積燃燒室通過(guò)閥連接到膨脹排氣室。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的問(wèn)題之一是壓縮氣體從吸氣-壓縮室到膨脹排氣室經(jīng)歷的時(shí)間較長(zhǎng)，獲得驅(qū)動(dòng)活塞做功的動(dòng)力源氣體時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)，從膨脹排氣室排出的高壓氣體未能得到使用，這就限制了這類發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率及單次充氣持續(xù)工作時(shí)間。
[0006]本申請(qǐng)的申請(qǐng)人在其專利文獻(xiàn)CN101413403 A(其同族國(guó)際申請(qǐng)為W02010051668Al)中公開(kāi)一種可用于交通運(yùn)輸工具的空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)總成，這種發(fā)動(dòng)機(jī)利用壓縮空氣做功而不使用任何燃料，因此沒(méi)有廢氣排放，實(shí)現(xiàn)了 “零排放”，并且重復(fù)利用廢氣進(jìn)行發(fā)電，節(jié)省了能源，降低了成本。但這種發(fā)動(dòng)機(jī)是基于傳統(tǒng)的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，曲軸每旋轉(zhuǎn)720度，活塞做功一次。而作為動(dòng)力源的高壓空氣可以在進(jìn)入氣缸內(nèi)時(shí)即可推動(dòng)活塞做功，而后排放，即壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)的沖程實(shí)際為進(jìn)氣-膨脹沖程和排放沖程。顯然，專利文獻(xiàn)CN101413403 A所公開(kāi)的這種四沖程壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)大大浪費(fèi)了有效的做功沖程，限制了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。并且這種發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣未能很好地循環(huán)利用起來(lái)，需要足夠大的儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)備高壓空氣才能工作足夠長(zhǎng)的時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]基于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種多缸空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)總成，旨在解決空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率問(wèn)題以及尾氣循環(huán)利用問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、高效、零排放的新型壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)。為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。
[0008]一種用于氣動(dòng)汽車的多缸空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)總成，其包括:空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括:左右兩排氣缸、活塞、連桿、進(jìn)氣喉管、排氣機(jī)構(gòu)、曲軸、飛輪、油底殼，并且每排氣缸具有三個(gè)氣缸；空氣分配控制器，其包括兩個(gè)空氣分配單元，經(jīng)空氣分配單元分配的壓縮空氣經(jīng)進(jìn)氣喉管分別送入左右兩排氣缸；主儲(chǔ)氣罐，其和下游的減壓儲(chǔ)氣罐連接，以便為空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)提供所需的高壓壓縮空氣；加熱調(diào)節(jié)器，其與減壓儲(chǔ)氣罐連接，以對(duì)進(jìn)入其中的壓縮空氣進(jìn)行增壓和升溫；流量控制閥，其通過(guò)過(guò)濾干燥器和加熱調(diào)節(jié)器連接，以從加熱調(diào)節(jié)器接收升溫后的壓縮空氣；控制裝置，其根據(jù)空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的工況控制流量控制閥。其中，所述多缸空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)總成還包括:輔助回路，其連接在加熱調(diào)節(jié)器和減壓儲(chǔ)氣罐之間，以將加熱調(diào)節(jié)器內(nèi)超過(guò)壓力閾值的壓縮空氣送回減壓儲(chǔ)氣罐。
[0009]在示例性實(shí)施中，所述多缸空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)總成進(jìn)一步包括補(bǔ)充進(jìn)氣回路。
[0010]在示例性實(shí)施中，所述多缸空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)總成進(jìn)一步包括尾氣回收和增壓回路。
[0011]優(yōu)選的是，所述輔助回路包括輔助管路、安全閥、緩沖罐和補(bǔ)氣泵，當(dāng)加熱調(diào)節(jié)器內(nèi)的壓力傳感器所檢測(cè)的壓力超過(guò)壓力閾值時(shí)，安全閥打開(kāi)，多余的高壓空氣從加熱調(diào)節(jié)器進(jìn)入緩沖罐內(nèi)暫時(shí)保存。
[0012]優(yōu)選的是，所述尾氣回收和增壓回路包括消聲器、尾氣回收裝置、過(guò)濾器、尾氣增壓壓縮機(jī)、單向閥、主儲(chǔ)氣罐支路和加熱調(diào)節(jié)器支路。
[0013]優(yōu)選的是，所述主儲(chǔ)氣罐支路上設(shè)有冷凝器和限壓閥，以將較高壓的壓縮空氣送往主儲(chǔ)氣罐。
[0014]優(yōu)選的是，所述加熱調(diào)節(jié)器支路上設(shè)有順序閥，當(dāng)尾氣增壓壓縮機(jī)增壓后的尾氣壓力小于1MPa時(shí)，增壓尾氣通過(guò)順序閥送入加熱調(diào)節(jié)器中。
[0015]優(yōu)選的是，所述補(bǔ)充進(jìn)氣回路包括蓄電池單元、可控開(kāi)關(guān)、直流電機(jī)、補(bǔ)充進(jìn)氣壓縮機(jī)以及聯(lián)接在主儲(chǔ)氣罐和補(bǔ)充進(jìn)氣壓縮機(jī)之間的管路。
[0016]優(yōu)選的是，所述限壓閥的開(kāi)啟壓力為10MPa、12 MPa或15MPa。
[0017]在示例性實(shí)施例中，所述控制裝置包括多個(gè)輸入和至少一個(gè)輸出，所述多個(gè)輸入包括油門踏板位置信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、鑰匙開(kāi)關(guān)信號(hào)，所述至少一個(gè)輸出為控制流量控制閥操作的控制指令。
[0018]優(yōu)選的是，所述控制裝置包括數(shù)據(jù)接收處理單元、工況判定模塊、空氣流量控制模塊、功率放大電路以及MAP數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
[0019]在示例性實(shí)施例中，所述加熱調(diào)節(jié)器包括冷卻水箱、循環(huán)水泵、加熱罐、噴水嘴。
[0020]優(yōu)選的是，所述加熱調(diào)節(jié)器內(nèi)設(shè)有由蓄電池單元供電的電加熱器，所述控制裝置的加熱控制模塊基于設(shè)定在加熱調(diào)節(jié)器內(nèi)的溫度傳感器所檢測(cè)的溫度控制加熱調(diào)節(jié)器內(nèi)的壓縮空氣溫度。
[0021]優(yōu)選的是，所述空氣分配單元包括進(jìn)氣凸輪軸、進(jìn)氣凸輪軸外殼、空氣分配模塊和高壓共軌恒壓管。
[0022]優(yōu)選的是，所述排氣機(jī)構(gòu)包括排氣凸輪軸、排氣挺桿、搖臂、搖臂軸、扁擔(dān)鐵、排氣門彈簧和排氣門。
[0023]更加優(yōu)選的是，所述空氣分配模塊包括:控制器上蓋、控制器上座、控制器中座和控制器下座，所述進(jìn)氣凸輪軸置于進(jìn)氣進(jìn)氣凸輪軸外殼內(nèi)，所述進(jìn)氣凸輪軸外殼連接在控制器上蓋和控制器上座之間。
[0024]由于本發(fā)明的空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)采用了補(bǔ)充進(jìn)氣回路、輔助回路和尾氣回收和增壓回路，有效地利用了壓縮空氣蓄含的壓能，因此能顯著提高空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。并且本發(fā)明所采用的控制裝置基于車輛的運(yùn)行狀態(tài)和駕駛員的操作來(lái)控制壓縮空氣的流量，因而可以進(jìn)一步提尚空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0025]現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選但非限制性的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)在參考附圖閱讀如下詳細(xì)描述時(shí)將變得顯而易見(jiàn)，其中:
圖1是采用本發(fā)明的多缸空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的氣動(dòng)車輛的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
圖3是圖1中的加熱調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖；
圖4是圖1中的空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)和空氣分配控制器組裝后的立體斜視圖；
圖5是圖4的多缸空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)和空氣分配控制器組裝后橫向剖取的剖視圖；
圖6圖1中的空氣分配控制器的立體斜視圖；
圖7是圖6的空氣分配控制器的縱向橫截面視圖；
圖8是圖6的空氣分配控制器的側(cè)向橫截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下的說(shuō)明本質(zhì)上僅僅是示例性的而并不是為了限制本公開(kāi)、應(yīng)用或用途。應(yīng)當(dāng)理解的是，在全部附圖中，對(duì)應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相同或?qū)?yīng)的部件和特征。
[0027]現(xiàn)在參考附圖，圖1是采用本發(fā)明的多缸空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的氣動(dòng)車輛的總體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，氣動(dòng)車輛包括車輛框架(未示出)、支撐在車輛框架上的底盤(未示出)以及連接在車軸上的多個(gè)車輪51?？諝鈩?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)31支撐在底盤上，其連接到傳統(tǒng)車輛所采用的變速箱40，并通過(guò)變速箱40連接到傳統(tǒng)汽車所采用的傳動(dòng)系統(tǒng)45，以將空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)31的動(dòng)力通過(guò)車軸傳遞到車輪51。車軸進(jìn)一步連接有制動(dòng)單元50，以在車輛制動(dòng)時(shí)為車輛提供制動(dòng)。
[0028]進(jìn)一步參考圖1，主儲(chǔ)氣罐46存儲(chǔ)壓力為20MPa~45MPa之間的高壓壓縮空氣，優(yōu)選地為30MPa。主儲(chǔ)氣罐46通過(guò)加氣管路(未標(biāo)記)與外部加氣設(shè)備連接，以從壓縮空氣加氣站或外部高壓氣罐獲得所需的壓縮空氣。主儲(chǔ)氣罐46上設(shè)有監(jiān)測(cè)罐內(nèi)壓縮空氣壓力和容量的壓力表和流量表，以及實(shí)時(shí)檢測(cè)主儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力的壓力傳感器49，壓力傳感器49所檢測(cè)的主儲(chǔ)氣罐壓力信號(hào)2送往控制裝置35。主儲(chǔ)氣罐46和減壓儲(chǔ)氣罐5之間設(shè)有真空泵13，以在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)或穩(wěn)定工作時(shí)將主儲(chǔ)氣罐46內(nèi)的高壓壓縮空氣送入到