專利名稱：用于氣動汽車的空氣分配控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種氣動汽車用的裝置，更具體地，涉及一種為多缸空氣動力發(fā)動機分配壓縮空氣的空氣分配控制器。
背景技術(shù)：
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)燃機作為動力源。這種采用燃油作為工質(zhì)的發(fā)動機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)動機的發(fā)展和利用受到越來越多的限制。因此開發(fā)新的、潔凈的、無污染的替代能源，并以這種替代能源作為地面車輛的動力源成為現(xiàn)代車輛發(fā)展急需解決的 問題，空氣動力發(fā)動機正是適合這種需要而逐步走入世人的眼界。典型的空氣動力發(fā)動機為法國MDI公司的設(shè)計師Guy Negre在專利FR2731472A1中公開的雙燃料工作模式發(fā)動機。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)動機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，排放問題依然未能解決。為了進一步減輕污染，US6311486B1公開了一種純空氣動力發(fā)動機，這種類型的發(fā)動機采用了三個獨立的室吸氣-壓縮室、膨脹排氣室和恒定容積燃燒室，并且吸氣-壓縮室通過閥連接到恒定容積燃燒室，恒定容積燃燒室通過閥連接到膨脹排氣室。這種發(fā)動機的問題之一是壓縮氣體從吸氣-壓縮室到膨脹排氣室經(jīng)歷的時間較長，獲得驅(qū)動活塞做功的動力源氣體時間較長，同時，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)動機的工作效率及單次充氣持續(xù)工作時間。本申請的申請人在其專利文獻CN101413403 A(其同族國際申請為W02010051668Al)中公開一種可用于交通運輸工具的空氣動力發(fā)動機總成，這種發(fā)動機利用壓縮空氣做功而不使用任何燃料，因此沒有廢氣排放，實現(xiàn)了 “零排放”，并且重復(fù)利用廢氣進行發(fā)電，節(jié)省了能源，降低了成本。但這種發(fā)動機是基于傳統(tǒng)的四沖程發(fā)動機，曲軸每旋轉(zhuǎn)720度，活塞做功一次。而作為動力源的高壓空氣可以在進入氣缸內(nèi)時即可推動活塞做功，而后排放，即壓縮空氣發(fā)動機的沖程實際為進氣-膨脹沖程和排放沖程。顯然，專利文獻CN101413403 A所公開的這種四沖程壓縮空氣發(fā)動機大大浪費了有效的做功沖程，限制了發(fā)動機的效率。并且這種發(fā)動機的尾氣未能很好地循環(huán)利用起來，需要足夠大的儲氣罐儲備高壓空氣才能工作足夠長的時間。

實用新型內(nèi)容基于上述問題，本實用新型提供一種用于氣動汽車的空氣分配控制器，旨在解決用于空氣動力發(fā)動機的壓縮空氣調(diào)節(jié)和分配問題。根據(jù)本實用新型，提供一種用于氣動汽車的空氣分配控制器，所述氣動汽車包括空氣動力發(fā)動機，其包括左右兩排氣缸、活塞、連桿、進氣喉管、排氣機構(gòu)、曲軸、飛輪、油底殼，并且每排氣缸具有三個氣缸；主儲氣罐，其和下游的減壓儲氣罐連接，以便為空氣動力發(fā)動機提供所需的高壓壓縮空氣；加熱調(diào)節(jié)器，其與減壓儲氣罐連接，以對進入其中的壓縮空氣進行增壓和升溫；流量控制閥，其通過過濾干燥器和加熱調(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；輔助回路，其連接在加熱調(diào)節(jié)器和減壓儲氣罐之間，以將加熱調(diào)節(jié)器內(nèi)超過壓力閾值的壓縮空氣送回減壓儲氣罐；控制裝置，其根據(jù)空氣動力發(fā)動機的工況控制流量控制閥。其中，所述空氣分配控制器包括兩個空氣分配單元，經(jīng)所述控制裝置控制的壓縮空氣經(jīng)所述空氣分配單元后再經(jīng)所述進氣喉管分別送入所述左右兩排氣缸。并且其中，所述空氣分配單元包括一根進氣凸輪軸、一個進氣凸輪軸外殼、三個空氣分配模塊和一根高壓共軌恒壓管。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、控制器下座、控制器中座，所述進氣凸輪軸外殼連接在所述控制器上蓋和所述控制器上座之間。 優(yōu)選的是，所述控制器中座自上到下具有氣門彈簧孔、氣門油封孔和進氣喉管連通腔。優(yōu)選的是，所述控制器中座內(nèi)設(shè)控制器氣門、控制器氣門彈簧、氣門柱套、氣門油封、控制器氣門座套、控制器氣門彈簧座，所述控制器氣門分別通過各自的控制器氣門座套支撐在氣門座套孔上。優(yōu)選的是，在所述氣門油封和所述控制器氣門座套之間存在所述進氣喉管連通腔，該連通腔的側(cè)面設(shè)有進氣孔，以與所述進氣喉管相通。在示例性實施例中,所述氣動汽車進一步包括補充進氣回路。優(yōu)選的是，所述氣動汽車進一步包括尾氣回收和增壓回路。優(yōu)選的是，所述輔助回路包括輔助管路、安全閥、緩沖罐和補氣泵，當(dāng)加熱調(diào)節(jié)器內(nèi)的壓力傳感器所檢測的壓力超過壓力閾值時，安全閥打開，多余的高壓空氣從加熱調(diào)節(jié)器進入緩沖罐內(nèi)暫時保存。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、過濾器、尾氣增壓壓縮機、單向閥、主儲氣罐支路和加熱調(diào)節(jié)器支路。優(yōu)選的是，所述補充進氣回路包括蓄電池單元、可控開關(guān)、直流電機、補充進氣壓縮機以及聯(lián)接在主儲氣罐和補充進氣壓縮機之間的管路。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)存儲器。優(yōu)選的是，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。優(yōu)選的是，所述氣門彈簧孔、氣門油封孔、進氣喉管連通腔的孔徑各不相同，氣門彈簧孔的直徑大于氣門油封孔的直徑，并且小于進氣喉管連通腔的直徑，進氣喉管連通腔的直徑小于氣門座套孔的直徑；所述控制器氣門座套安裝在控制器氣門座套孔內(nèi)，并支撐在進氣喉管連通腔之上；所述氣門油封安裝在氣門油封孔內(nèi)，并支撐在控制器氣門彈簧之上，其內(nèi)通過控制器氣門的氣門桿。優(yōu)選的是，所述高壓共軌恒壓管的兩端固定裝配有進氣后端蓋，在其與流量控制閥連接的進氣后端蓋具有向外延伸的凸緣，該凸緣伸入到流量控制閥和高壓共軌恒壓管之間的管路內(nèi)，并通過螺紋連接與高壓管路可拆卸地固定連接。優(yōu)選的是，所述控制器上座的內(nèi)部設(shè)有多個用于安裝挺柱的挺柱安裝孔，挺柱隨進氣凸輪軸的轉(zhuǎn)動而頂起控制器氣門，高壓壓縮空氣從高壓共軌恒壓管進入膨脹排氣室。通過本實用新型的空氣分配控制器，可以有效地將來自高壓氣罐組的高壓壓縮空氣分配到發(fā)動機的各個氣缸，從而實現(xiàn)發(fā)動機的連續(xù)、可靠地操作。
現(xiàn)在將描述根據(jù)本實用新型的優(yōu)選但非限制性的實施例，本實用新型的這些和其他特征、方面和優(yōu)點在參考附圖閱讀如下詳細描述時將變得顯而易見，其中圖I是采用本實用新型的多缸空氣動力發(fā)動機的氣動車輛的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I中的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是圖I中的加熱調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖；圖4是圖I中的空氣動力發(fā)動機和空氣分配控制器組裝后的立體斜視圖；圖5是圖4的多缸空氣動力發(fā)動機和空氣分配控制器組裝后橫向剖取的剖視圖；圖6圖I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。
具體實施方式
以下的說明本質(zhì)上僅僅是示例性的而并不是為了限制本公開、應(yīng)用或用途。應(yīng)當(dāng)理解的是，在全部附圖中，對應(yīng)的附圖標記表示相同或?qū)?yīng)的部件和特征?，F(xiàn)在參考附圖，圖I是采用本實用新型的多缸空氣動力發(fā)動機的氣動車輛的總體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，氣動車輛包括車輛框架(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車輪51?？諝鈩恿Πl(fā)動機31支撐在底盤上，其連接到傳統(tǒng)車輛所采用的變速箱40，并通過變速箱40連接到傳統(tǒng)汽車所采用的傳動系統(tǒng)45，以將空氣動力發(fā)動機31的動力通過車軸傳遞到車輪51。車軸進一步連接有制動單元50，以在車輛制動時為車輛提供制動。進一步參考圖1，主儲氣罐46存儲壓力為20MPa 45MPa之間的高壓壓縮空氣，優(yōu)選地為30MPa。主儲氣罐46通過加氣管路(未標記)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。主儲氣罐46上設(shè)有監(jiān)測罐內(nèi)壓縮空氣壓力和容量的壓力表和流量表，以及實時檢測主儲氣罐內(nèi)壓力的壓力傳感器49，壓力傳感器49所檢測的主儲氣罐壓力信號2送往控制裝置35。主儲氣罐46和減壓儲氣罐5之間設(shè)有真空泵13，以在發(fā)動機起動或穩(wěn)定工作時將主儲氣罐46內(nèi)的高壓壓縮空氣送入到減壓儲氣罐5內(nèi)。減壓儲氣罐5通過設(shè)有控制閥12的儲氣罐管路14連接到加熱調(diào)節(jié)器17。減壓儲氣罐5上設(shè)有檢測壓力的壓力傳感器49，以將該減壓儲氣罐5內(nèi)的壓力信號41送往控制裝置35。經(jīng)過減壓后的高壓壓縮空氣在加熱調(diào)節(jié)器17內(nèi)進行加熱，以提高壓縮空氣的壓力和溫度。經(jīng)過加熱調(diào)節(jié)器17加熱調(diào)節(jié)后的壓縮空氣經(jīng)管路22連接到過濾干燥器23，經(jīng)過濾干燥器23干燥后的壓縮空氣經(jīng)管路24送入流量控制閥25。在備選實施例中，也可以省略過濾干燥器23，加熱調(diào)節(jié)器17可以直接通過管路連接到流量控制閥25。流量控制閥25受控制裝置35控制，以根據(jù)空氣動力發(fā)動機31的工況和駕駛員的操作來確定流量控制閥25的開度和開啟時間，從而調(diào)節(jié)進入空氣動力發(fā)動機31的壓縮空氣量。經(jīng)流量控制閥25調(diào)節(jié)的壓縮空氣通過管路27送入空氣分配控制器28?？諝鈩恿Πl(fā)動機31與發(fā)電機47的轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地連接，以帶動發(fā)電機47發(fā)電。發(fā)電機47發(fā)出的電經(jīng)變頻裝置48轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姶鎯υ谛铍姵貑卧?中，以供車輛的其他用電單元使用。自空氣動力發(fā)動機31排出的尾氣依然具有一定的壓力，其可通過管路回收和增壓后進行重復(fù)利用，從而最大程度地利用壓縮空氣的壓能。該尾氣回收和增壓回路包括消聲器管路32、消聲器30、尾氣回收裝置29、尾氣回收管路19、過濾器15、尾氣增壓壓縮機10、單向閥9、主儲氣罐支路和加熱調(diào)節(jié)器支路。尾氣經(jīng)消聲器管路32被送入消聲器30，消聲后的尾氣被送入尾氣回收裝置29。尾氣回收裝置29可以是簡單的聚氣罐，也可以是附加抽氣單元的容器。從尾氣回收罐29出來的尾氣經(jīng)過濾器15過濾后送往尾氣增壓壓縮機
10。尾氣增壓壓縮機10通過例如是皮帶傳動裝置的連接件21帶動，以對回收的尾氣增壓。經(jīng)過尾氣增壓壓縮機10壓縮后的尾氣其壓力得到顯著的增加，通常能達到5 MPa以上。在尾氣增壓壓縮機10的下游處設(shè)有單向閥9，增壓后的尾氣經(jīng)單向閥9經(jīng)主儲氣罐支路和加熱調(diào)節(jié)器支路分別送入主儲氣罐46和加熱調(diào)節(jié)器17。主儲氣罐支路上設(shè)有開啟壓力設(shè)定為例如是IOMPa的限壓閥7，以將較高壓的壓縮空氣送往主儲氣罐46。可備選的是，在主儲氣罐支路上設(shè)定有冷凝器8，以將低溫高壓的壓縮空氣存儲在主儲氣罐46內(nèi)。在通往加熱·調(diào)節(jié)器17的管路上設(shè)有順序閥9，當(dāng)尾氣增壓壓縮機10增壓后的尾氣壓力小于IOMPa時，增壓尾氣通過限壓壓力設(shè)定為例如是IOMPa的順序閥(該順序閥在進氣壓力小于IOMPa時開啟，在進氣壓力大于IOMPa時自動關(guān)閉)送入加熱調(diào)節(jié)器17中。在備選方案中，可根據(jù)實際需要，設(shè)定限壓閥的開啟壓力和順序閥的關(guān)閉壓力。例如可以是7Ma至20MPa之間的任何壓力。優(yōu)選的是，是10MPa、12MPa、15MPa中的任何一個。如此一來，用于驅(qū)動空氣動力發(fā)動機31的高壓壓縮空氣在做功之后其相當(dāng)一部分通過尾氣回收和增壓回路增壓凈化后回收到主儲氣罐46，或通過加熱調(diào)節(jié)器支路進入再循環(huán)，從而實現(xiàn)了尾氣的再利用。換句話說，對于給定容量的主儲氣罐46，尾氣回收和增壓回路的存在大大增加了空氣動力發(fā)動機31的持續(xù)工作時間，大大增加了氣動車輛的持續(xù)工作時間，從而明顯地提氣動車輛的性能。在減壓儲氣罐5和加熱調(diào)節(jié)器17之間還設(shè)有輔助加熱調(diào)節(jié)器17加熱安全的輔助回路。該輔助回路包括輔助管路26、安全閥43、緩沖罐44、補氣泵42。加熱調(diào)節(jié)器17上設(shè)有檢測壓力的壓力傳感器49和檢測溫度的溫度傳感器18。溫度傳感器18所檢測的溫度信號34以及壓力傳感器29檢測的加熱罐內(nèi)壓力信號39送入控制裝置35?？刂蒲b置35根據(jù)溫度信號34控制加熱調(diào)節(jié)器17內(nèi)的電加熱器，但加熱調(diào)節(jié)器17內(nèi)的溫度超過例如是400°C的溫度閾值時，控制裝置35斷開蓄電池單元3給加熱調(diào)節(jié)器17的供電，從而限制加熱調(diào)節(jié)器17內(nèi)壓縮空氣的溫度進一步提高。當(dāng)壓力傳感器49檢測的壓力超過例如是15MPa時的壓力閾值時，安全閥43打開，多余的高壓空氣進入緩沖罐44內(nèi)暫時保存，但減壓儲氣罐5內(nèi)的壓力不足時，緩沖罐44內(nèi)的壓縮空氣通過補氣泵42進入減壓儲氣罐。如圖I所示,本實用新型的氣動車輛還包括補充進氣回路。該補充進氣回路包括蓄電池單元3、可控開關(guān)4、直流電機6、補充進氣壓縮機52以及聯(lián)接在主儲氣罐46和補充進氣壓縮機52之間的管路。當(dāng)主儲氣罐46的壓力信號2低于預(yù)定閾值或根據(jù)駕駛員的選擇操作，控制裝置35發(fā)出指令使可控開關(guān)4接通，直流電機6起動，帶動補充進氣壓縮機52工作，環(huán)境空氣經(jīng)補充進氣壓縮機52壓縮增壓后送入主儲氣罐46，從而可以主動地為車輛提供高壓壓縮空氣。[0040]空氣動力發(fā)動機的控制由控制裝置35根據(jù)氣動車輛的工況和駕駛員的操作進行。如圖I和圖2所示，控制裝置具有多個輸入，例如油門踏板位置信號38、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號36、鑰匙開關(guān)信號37、車輛車速信號、主儲氣罐壓力信號2、加熱罐內(nèi)壓力信號39、減壓罐內(nèi)壓力信號41、由安裝在加熱調(diào)節(jié)器17上的溫度傳感器18測量的溫度信號34、制動信號、以及例如是大氣溫度、進氣壓力的其他輸入。多個輸入信號輸入控制裝置35后經(jīng)控制裝置35處理后發(fā)出控制流量控制閥25的控制指令33，從而控制流量控制閥25的開閉?？刂蒲b置35的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示?？刂蒲b置35包括數(shù)據(jù)接收處理單元35_7、工況判定模塊35-1、主控單元35-4、從控單元35-2、功率放大電路35_6 以及MAP數(shù)據(jù)存儲器35-8。主控單元35-4和從控單元35-2構(gòu)成空氣流量控制模塊35-0。控制裝置還包括控制加熱調(diào)節(jié)器17操作的加熱控制模塊35-3，經(jīng)可控開關(guān)4控制補充進氣壓縮機52的壓縮機控制模塊35-5。優(yōu)選的是，控制裝置35還包括異常處理模塊35-9，以根據(jù)車輛的工況啟動超速保護模塊35-10或停機模塊35-11的動作。下面將詳細描述控制裝置35的工作過程。數(shù)據(jù)接收處理單元35-7接收油門踏板位置信號38、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號36、鑰匙開關(guān)信號37、車輛車速信號、氣罐氣壓信號(2，39, 41)、溫度信號34和其他輸入信號,這些信號經(jīng)數(shù)據(jù)接收處理單元35-7分析和處理后，送往工況判定模塊35-1。工況判定模塊35-1根據(jù)數(shù)據(jù)接收處理單元35-7的輸入判定車輛的工況。在本實用新型的示例性實施例中，將控制裝置35控制的空氣動力發(fā)動機31的工況分為起動工況、怠速工況、穩(wěn)態(tài)運行工況、加速運行工況、減速運行工況?？刂蒲b置35根據(jù)不同的工況采取不同的進氣策略。起動工況，當(dāng)鑰匙開關(guān)信號37啟用，發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號36小于怠速轉(zhuǎn)速閾值信號時，即認為空氣動力發(fā)動機31處于起動工況。此時，真空泵13開啟、一定壓力的壓縮空氣從主儲氣罐46進入減壓儲氣罐5。為了便于空氣動力發(fā)動機31的起動，采用查取MAP圖的意義不大，此時，采用固定的噴氣正時和噴氣量(上止點時開始進氣，且采用最大的噴氣量，以便于起動)，將發(fā)動機的轉(zhuǎn)速調(diào)整至怠速，然后以怠速的噴氣正時和噴氣量將空氣動力發(fā)動機31的轉(zhuǎn)速維持在怠速上，以等待下一步的操作。根據(jù)不同的空氣動力發(fā)動機31可設(shè)定調(diào)校不同的怠速閾值。由于空氣動力發(fā)動機通常為低轉(zhuǎn)速發(fā)動機，怠速閾值可以設(shè)定為300轉(zhuǎn)/分或500轉(zhuǎn)/分。怠速工況，當(dāng)油門位置為0%，發(fā)動機轉(zhuǎn)速高于怠速閾值時，定義為怠速工況。怠速轉(zhuǎn)速的大小根據(jù)此工況下查取MAP數(shù)據(jù)的實際運行情況而定。穩(wěn)態(tài)運行工況，即發(fā)動機運行在油門踏板位置和負荷固定不變或變化較小的條件下，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速可以保持恒定。為了簡化發(fā)動機的控制，可以將油門踏板位置變化不超過10%的情況定義為穩(wěn)態(tài)運行工況。在外部MAP數(shù)據(jù)存儲器35-8中存儲有穩(wěn)態(tài)運行的MAP圖，根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和油門踏板位置，直接查找調(diào)用相應(yīng)的噴氣量和噴氣正時。加速運行工況，油門踏板位置增幅超過10%認定為加速運行工況，為了保持運行的平穩(wěn)性，采用的方法是在上一次采集到的油門踏板位置和當(dāng)前油門踏板位置之間取一個中間值，和當(dāng)前發(fā)動機轉(zhuǎn)速一起共同構(gòu)成一個加速運行工況，然后在穩(wěn)定運行MAP圖中查找所對應(yīng)的噴氣正時和噴氣量。減速運行工況，油門踏板位置減幅超過10%認定為加速運行工況，為了保持運行的平穩(wěn)性，采用的方法是在上一次采集到的油門踏板位置和當(dāng)前油門踏板位置之間取一個中間值，和當(dāng)前發(fā)動機轉(zhuǎn)速一起共同構(gòu)成一個減速運行工況，然后在穩(wěn)定運行MAP圖中查找所對應(yīng)的噴氣正時和噴氣量。對于油門踏板位置減幅超過40%的急劇減速情況，或者制動踏板被踩下制動信號被啟用時，采取的策略是停止進氣，直至脫離加速運行工況，再按照相應(yīng)的工況去處理。主控單元35-4和從控單元35-2構(gòu)成空氣流量控制模塊。主控單元35_4根據(jù)工況判定模塊35-1給出的工況判定通過串口從外部MAP數(shù)據(jù)存儲器35-8讀取MAP數(shù)據(jù)，從MAP數(shù)據(jù)中得出所需要的噴氣正時和噴氣量。主控單元35-4將從MAP數(shù)據(jù)存儲器35_8得到的噴氣正時和噴氣量通過串行端口傳送給從控單元35-2，從控單元35-2運用例如是發(fā)動機轉(zhuǎn)速和凸輪軸位置的輸入?yún)?shù)通過換算輸出驅(qū)動信號，驅(qū)動信號通過功率放大電路放大成驅(qū)動流量控制閥25開啟的電信號。在示例性實施例中，驅(qū)動流量控制閥25的電信號是閥打開的持續(xù)時間電信號。壓縮機控制模塊35-5是用來根據(jù)主儲氣罐46內(nèi)的壓縮空氣狀態(tài)來控制補充進氣 回路的。當(dāng)主儲氣罐46的壓力過低時，即反映主儲氣罐46內(nèi)壓縮空氣容量的儲氣壓力信號2過低時(例如壓力低于5MPa時)，壓縮機控制模塊35-5從數(shù)據(jù)接收處理單元35_7接收到此信號時，即可接通可控開關(guān)4，蓄電池單元3向直流電機6供電，直流電機6帶動補充進氣壓縮機52工作，實現(xiàn)向主儲氣罐46的主動供氣。控制裝置35還包括控制加熱調(diào)節(jié)器17工作的加熱控制模塊35-3，當(dāng)加熱調(diào)節(jié)器17內(nèi)的壓縮空氣的溫度34超過設(shè)定閾值時，加熱控制模塊35-3切斷蓄電池單元3對加熱調(diào)節(jié)器17的電加熱器的電供應(yīng)，電加熱器停止加熱，這樣就可將電加熱器17內(nèi)的壓縮空氣溫度控制在閾值溫度范圍之內(nèi)。在示例性實施中，本實用新型的閾值溫度設(shè)置為400°C。加熱控制模塊35-3還可以控制輔助回路。當(dāng)緩沖罐44內(nèi)的壓縮空氣達到一定壓力時，加熱控制模塊啟動補氣泵42，補氣泵42將緩沖罐44內(nèi)的壓縮空氣送入減壓儲氣罐5。控制裝置35還包括異常處理模塊35-9，以用來處理空氣動力發(fā)動機31的非正常工作和故障現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器檢測到的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號36達到或超過空氣動力發(fā)動機31的最大允許轉(zhuǎn)速閾值時(例如設(shè)定為3500轉(zhuǎn)/分)，數(shù)據(jù)接收處理單元35-7將此信號發(fā)送給異常處理模塊35-9，超速保護模塊35-10從異常處理模塊35-9接收此超速保護信號后立即向流量控制閥25發(fā)出停止供氣的指令，從而切斷向空氣動力發(fā)動機31的供氣，直至發(fā)動機轉(zhuǎn)速調(diào)整至怠速為止，然后以怠速的噴氣正時和噴氣量將發(fā)動機轉(zhuǎn)速維持在怠速上等待下一步的操作。當(dāng)制動踏板被踩下并且油門踏板增幅急劇變大(即油門踏板增幅大于40%)的異常情況時，異常處理模塊35-9立即觸發(fā)停機模塊35-11，立即關(guān)閉流量控制閥25，同時切斷空氣動力發(fā)動機31的供電電路，發(fā)動機停止工作?，F(xiàn)在參考圖3，圖3描述了根據(jù)本實用新型的加熱調(diào)節(jié)器17的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。加熱調(diào)節(jié)器17包括冷卻水箱1709、循環(huán)水泵1701、第一加熱罐(如圖所示的左側(cè)加熱罐為第一加熱罐)、第二加熱罐、連接第一加熱罐和第二加熱罐之間的通氣管道5、向第一加熱罐噴水的第一噴水嘴1704、向第二加熱罐噴水的第二噴水嘴1704，以及連接在噴水嘴1704和循環(huán)水泵1701之間的單向閥1702。第一加熱罐和第二加熱罐具有相同的結(jié)構(gòu)，加熱罐為雙殼結(jié)構(gòu)，最外部為冷卻腔外殼1720，中間為冷卻腔內(nèi)殼1722，最里面為加熱芯外壁1724。冷卻腔外殼1720和冷卻腔內(nèi)殼1722之間的環(huán)形空間為冷卻腔1710，冷卻水箱1709中的水經(jīng)循環(huán)水泵1701泵送后進入冷卻腔1710，以對加熱罐進行冷卻，防止加熱罐的外壁溫度過高而影響周圍的管路或電器設(shè)備。冷卻腔1710中的水換熱后經(jīng)冷卻箱水管1728回流到冷卻水箱1709。加熱芯1726和冷卻腔內(nèi)殼1722之間布置有螺旋形的加熱管道1711。之所以將加熱管道設(shè)定成多圈螺旋形，便于通過加熱管道1711的壓縮空氣能跟加熱芯1726進行充分的換熱，以達到迅速提高壓縮空氣的目的。第一加熱罐上的加熱管道1711通過進氣管道1703與儲氣罐管路14連接，以從減壓儲氣罐5接收減壓后的壓縮空氣。加熱芯1726的內(nèi)部具有空心的加熱腔1712，壓縮空氣經(jīng)加熱管道1711后進入加熱腔1712進行進一步的加熱。在本實用新型中，加熱芯1726為一種電加熱器。從第一加熱罐的加熱腔1712出來的加熱空氣經(jīng)通氣管道5進入第二加熱罐的加熱管道1711，爾后再進入第二加熱罐的加熱腔1712。經(jīng)過兩次加熱罐加熱后的壓縮空氣經(jīng)過濾干燥器23被送往流量控制閥25，以進一步送往空氣動力發(fā)動機31。第二加熱罐的加熱芯1726的頂部還設(shè)有限壓閥1708，當(dāng)加熱芯1726內(nèi)的壓縮空氣超過限壓閥的規(guī)定壓力后，限壓閥1708開啟，一部分壓縮空氣進入緩沖罐44內(nèi)保存起來，并經(jīng)出氣管道1706連接到補氣泵42。第一加熱罐上設(shè)有第一溫度傳感器Kl和第一壓力傳感器Pl,第二加熱罐上設(shè)有·第二溫度傳感器K2和第二壓力傳感器P2，溫度傳感器K1、K2和壓力傳感器P1、P2將檢測到的加熱罐內(nèi)的壓縮空氣的溫度和壓力傳送給控制裝置35，控制裝置35的加熱控制模塊35-3根據(jù)接收到的溫度信號或壓力信號控制可控開關(guān)1707(如圖2所示，此處的第一、第二溫度傳感器在圖I中以標記38表示，此處的第一、第二壓力傳感器在在圖I中以標記49表示)。當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅鱇l所檢測的溫度信號值大于設(shè)定的溫度閾值(例如是400°C)時，加熱控制模塊35-3向第一可控開關(guān)1713和第二可控開關(guān)1714同時發(fā)出斷開的指令，蓄電池單元3不再給加熱調(diào)節(jié)器17供電，停止對加熱罐的加熱。當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅鱇l所檢測的溫度信號值小于設(shè)定的溫度閾值(例如是400°C)時，第一可控開關(guān)1713接通，第二可控開關(guān)1714接通，從減壓儲氣罐5來的壓縮空氣經(jīng)加熱調(diào)節(jié)器17的第一加熱罐、第二加熱罐加熱。當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅鱇2所檢測的溫度信號值大于設(shè)定的溫度閾值(例如是400°C )時，加熱控制模塊35-3向第二可控開關(guān)1714發(fā)出斷開的指令，蓄電池單元3不再給加熱調(diào)節(jié)器17的第二加熱罐供電，直至第二加熱罐內(nèi)的壓縮空氣的溫度小于溫度閾值為止。在備選實施例中，也可以根據(jù)壓力傳感器Pl、P2的壓力信號控制加熱調(diào)節(jié)器17的加熱。比如，將壓力閾值設(shè)定為15MPa，當(dāng)?shù)谝粔毫鞲衅鱌l所檢測的壓力信號值大于設(shè)定的壓力閾值(例如是15MPa)時，加熱控制模塊35-3向第一可控開關(guān)1713和第二可控開關(guān)1714同時發(fā)出斷開的指令，蓄電池單元3不再給加熱調(diào)節(jié)器17供電，停止對加熱罐的加熱。當(dāng)?shù)谝粔毫鞲衅鱌l所檢測的壓力信號值小于設(shè)定的壓力閾值時，第一可控開關(guān)1713接通，第二可控開關(guān)1714接通，從減壓儲氣罐5來的壓縮空氣經(jīng)加熱調(diào)節(jié)器17的第一加熱罐、第二加熱罐加熱。當(dāng)?shù)诙毫鞲衅鱌2所檢測的壓力信號值大于設(shè)定的壓力閾值時，加熱控制模塊35-3向第二可控開關(guān)1714發(fā)出斷開的指令，蓄電池單元3不再給加熱調(diào)節(jié)器17的第二加熱罐供電，直至第二加熱罐內(nèi)的壓縮空氣的壓力小于壓力閾值為止。現(xiàn)在參閱圖4和圖5，圖4是圖I中的空氣動力發(fā)動機和空氣分配控制器組裝后的立體斜視圖；圖5是圖4的多缸空氣動力發(fā)動機和空氣分配控制器組裝后橫向剖取的剖視圖。如圖4所示，空氣分配控制器28由左右兩個空氣分配單元2800構(gòu)成，各個空氣分配單元2800分別安裝在左右兩排氣缸的頂端。左右兩排氣缸相互之間成V型，V型夾角可根據(jù)具體應(yīng)用變化，可以為60°、90°、120°或其他角度。在圖4所示的構(gòu)型中，左右兩排氣缸的夾角為90°。每排氣缸具有3個氣缸。每個氣缸包括缸體3107、缸蓋3108、缸蓋罩3102，空氣分配單元2800傾斜安裝在缸蓋罩的缸蓋罩上蓋3122上，其保持與缸蓋罩上蓋3122可靠地密封?？諝夥峙鋯卧?800通過進氣凸輪軸2801、鏈條3106與鏈條連接齒輪3105機械連接，以通過鏈條連接齒輪3105、鏈條3106將曲軸3135的轉(zhuǎn)動傳遞到進氣凸輪軸而實現(xiàn)各個氣缸的進氣。空氣動力發(fā)動機31的曲軸3135安裝有飛輪3110，油底殼3108用來存儲發(fā)動機31潤滑用的潤滑油。進一步參考圖5，活塞3132通過活塞銷3138與連桿3133連接，并通過連桿3133連接到曲軸3135上。曲軸3135的旋轉(zhuǎn)帶動活塞3132在缸體3107的缸套3131內(nèi)做往復(fù)運動。左右兩排氣缸分別設(shè)有各自的排氣凸輪軸3116和用于控制空氣分配控制器28調(diào)節(jié)壓縮空氣進氣的進氣凸輪軸2801。經(jīng)空氣分配控制器28的壓縮空氣經(jīng)進氣喉管3101進入活塞3132與缸蓋3103之間的空氣膨脹室(未示出)，做功后的壓縮氣體經(jīng)排氣管3114排出?，F(xiàn)在更加詳細地描述空氣動力發(fā)動機的排氣機構(gòu)。本實用新型V型6缸空氣動力發(fā)動機的排氣機構(gòu)包括排氣凸輪軸3116、排氣挺桿3119、搖臂3121、搖臂軸3123、扁擔(dān)鐵3124、排氣門彈簧3127、排氣門3128。排氣挺桿3119的一端跟排氣凸輪軸3116上的排氣凸輪接觸，另一端通過搖臂螺栓3120連接在搖臂3121上。搖臂可繞搖臂軸3123轉(zhuǎn)動，搖臂3121通過其與搖臂螺栓3120對立一端處的搖臂凸起(未示出)與扁擔(dān)鐵3124接觸。扁擔(dān)鐵3124的兩個末端分別與兩個排氣門3129接觸，并在排氣門彈簧3127的作用下，驅(qū)動排氣門3128的開啟。在排氣門3128和缸蓋3103之間還設(shè)有引導(dǎo)排氣門3128運動的排氣門襯套3129。排氣門彈簧3127抵靠在排氣門彈簧座3126上，當(dāng)排氣門3128關(guān)閉時，其抵靠在排氣門座套3131上。現(xiàn)在參考圖6-圖8，其中，圖6是圖I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。如圖所示，控制分配控制器28包括左右兩個成倒“V”形的空氣分配單元2800，每個空氣分配單元包括2800包括一根進氣凸輪軸2801、一個進氣凸輪軸外殼2802、三個空氣分配模塊2830，一個高壓共軌恒壓管2826?？諝夥峙淠K2830包括控制器上蓋2803、控制器上座2804、控制器下座2825、控制器中座2816。每個控制器中座2816自上到下(如圖7所示的方位)具有氣門彈簧孔2832、氣門油封孔2833、進氣喉管連通腔2834?？刂破髦凶?816內(nèi)設(shè)控制器氣門2809、控制器氣門彈簧2808、氣門柱套2810、氣門油封2811、控制器氣門座套2817、控制器氣門彈簧座2806。控制器氣門2809分別通過各自的控制器氣門座套2817支撐在氣門座套孔(未標記)上。在氣門油封2811和控制器氣門座套2817之間存在進氣喉管連通腔2834，該連通腔2834的側(cè)面設(shè)有進氣孔，以與進氣喉管3101相通，以在控制器氣門2809打開時，將來自高壓共軌恒壓管2826的壓縮空氣送入膨脹排氣室，從而驅(qū)動發(fā)動機工作。在示例性實施例中，氣門彈簧孔2832、氣門油封孔2833、進氣喉管連通腔2834的孔徑各不相同，氣門彈簧孔28321的直徑大于氣門油封孔2833的直徑，并且小于進氣喉管連通腔2834的直徑，進氣喉管連通腔2834的直徑小于氣門座套孔的直徑?？刂破鳉忾T座套2817安裝在控制器氣門座套孔內(nèi)，并支撐在進氣喉管連通腔2834之上。氣門油封2811安裝在氣門油封孔2833內(nèi)，并支撐在控制器氣門彈簧2808之上，其內(nèi)通過控制器氣門2809的氣門桿。該氣門油封2811除了對控制器氣門2809進行密封外還對氣門桿起導(dǎo)向作用?？刂破鳉忾T彈簧2808安裝在氣門彈簧孔2832內(nèi)，其上端支撐有控制器氣門彈簧座2806，并通過控制器氣門鎖夾片2807緊固在控制器氣門彈簧座套2806之上。在發(fā)動機不工作時，控制器氣門彈簧2808預(yù)加載一定的預(yù)張力，其將控制器氣門2809抵靠在控制器氣門座套2817上，控制器氣門2809關(guān)閉，進而控制氣體的進入。高壓共軌恒壓管2826具有圓柱形外形，其也可為矩形、三角形等外形。高壓共軌恒壓管2826內(nèi)部為例如是圓柱形的腔道，以接受來自流量控制閥25的高壓進氣，并大體上保持腔道內(nèi)的壓縮空氣壓力均衡，以便使初始進入各個氣缸的膨脹排 氣室內(nèi)的高壓空氣具有相同的壓力，從而使發(fā)動機工作平穩(wěn)。高壓共軌恒壓管2826的兩端固定裝配有進氣后端蓋2824，在其與流量控制閥25連接的進氣后端蓋2824具有向外延伸的凸緣，該凸緣伸入到流量控制閥25和高壓共軌恒壓管2826之間的管路2821內(nèi)，并通過例如是螺紋的連接方式與高壓管路可拆卸地固定連接。高壓共軌恒壓管2826的進氣后端蓋2824通過端蓋連接螺栓2823與高壓共軌恒壓管2826連接。高壓共軌恒壓管2826上設(shè)有對應(yīng)于單排氣缸數(shù)目的下座連接孔(未標記)，控制器下座2825內(nèi)設(shè)有氣門運動腔2835，其通過下座連接孔固定密封地連通高壓共軌恒壓管2826?？刂破飨伦?825通過下座與中座連接螺栓2818或其他緊固件與控制器中座2816形成密封的、可拆卸固定連接?？刂破髦凶?140通過中座與上座連接螺栓2815或其他緊固件與控制器上座2804形成密封的可拆卸固定連接。進一步參閱圖7，進氣凸輪軸外殼2802固定安裝在控制器上座2804和控制器上蓋2803之間，其內(nèi)部設(shè)有進氣凸輪軸2801?？刂破魃献?804的內(nèi)部設(shè)有多個用于安裝挺柱2805的挺柱安裝孔2831，挺柱2805隨進氣凸輪軸2801的轉(zhuǎn)動而上下往復(fù)運動。當(dāng)需要給發(fā)動機氣缸提供高壓壓縮空氣時，進氣凸輪軸2801的凸輪向下頂起挺柱2805，挺柱2805繼而頂起控制器氣門2809控制器氣門2809克服控制器氣門彈簧2808的拉力，離開控制器氣門座套2817，從而控制器氣門2809打開，高壓壓縮空氣得以從高壓共軌恒壓管2826進入膨脹排氣室，以滿足發(fā)動機的供氣需求。當(dāng)進氣凸輪軸2801隨曲軸3135轉(zhuǎn)過一定角度后，控制器氣門2809在控制器氣門彈簧2808的恢復(fù)力作用下重新坐落在控制器氣門座套2817上，控制器氣門2809關(guān)閉，供氣結(jié)束。由于本實用新型的壓縮空氣發(fā)動機為二沖程發(fā)動機，曲軸3135每轉(zhuǎn)動一周,控制器氣門2809和排氣閥各開閉一次，因此,很容易設(shè)置進氣凸輪軸2801和排氣凸輪軸3116的凸輪相位以及它們與曲軸3135的連接關(guān)系。盡管參考附圖詳細地公開了本實用新型，但應(yīng)理解的是，這些描述僅僅是示例性的，并非用來限制本實用新型的應(yīng)用。本實用新型的保護范圍由附加權(quán)利要求限定，并可包括在不脫離本實用新型保護范圍和精神的情況下針對本實用新型所作的各種變型、改型及等效方案。
權(quán)利要求1.一種用于氣動汽車的空氣分配控制器，所述氣動汽車包括 空氣動力發(fā)動機，其包括左右兩排氣缸、活塞、連桿、進氣喉管、排氣機構(gòu)、曲軸、飛輪、油底殼，并且每排氣缸具有三個氣缸； 主儲氣罐，其和下游的減壓儲氣罐連接，以便為空氣動力發(fā)動機提供所需的高壓壓縮空氣； 加熱調(diào)節(jié)器，其與減壓儲氣罐連接，以對進入其中的壓縮空氣進行增壓和升溫； 流量控制閥，其通過過濾干燥器和加熱調(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； 輔助回路，其連接在加熱調(diào)節(jié)器和減壓儲氣罐之間，以將加熱調(diào)節(jié)器內(nèi)超過壓力閾值的壓縮空氣送回減壓儲氣罐； 控制裝置，其根據(jù)空氣動力發(fā)動機的工況控制流量控制閥； 所述空氣分配控制器包括兩個空氣分配單元，經(jīng)所述控制裝置控制的壓縮空氣經(jīng)所述空氣分配單元后再經(jīng)所述進氣喉管分別送入所述左右兩排氣缸；其特征在于 所述空氣分配單元包括一根進氣凸輪軸、一個進氣凸輪軸外殼、三個空氣分配模塊和一根高壓共軌恒壓管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空氣分配控制器，其特征在于，所述空氣分配模塊包括控制器上蓋、控制器上座、控制器下座、控制器中座，所述進氣凸輪軸外殼連接在所述控制器上蓋和所述控制器上座之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣分配控制器，其特征在于，所述控制器中座自上到下具有氣門彈簧孔、氣門油封孔和進氣喉管連通腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的空氣分配控制器，其特征在于，所述控制器中座內(nèi)設(shè)控制器氣門、控制器氣門彈簧、氣門柱套、氣門油封、控制器氣門座套、控制器氣門彈簧座，所述控制器氣門分別通過各自的控制器氣門座套支撐在氣門座套孔上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空氣分配控制器，其特征在于，在所述氣門油封和所述控制器氣門座套之間存在所述進氣喉管連通腔，該連通腔的側(cè)面設(shè)有進氣孔，以與所述進氣喉管相通。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空氣分配控制器，其特征在于，所述氣動汽車進一步包括補充進氣回路。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空氣分配控制器，其特征在于，所述氣動汽車進一步包括尾氣回收和增壓回路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3、5-7中任一項所述的空氣分配控制器，其特征在于，所述輔助回路包括輔助管路、安全閥、緩沖罐和補氣泵，當(dāng)加熱調(diào)節(jié)器內(nèi)的壓力傳感器所檢測的壓力超過壓力閾值時，安全閥打開，多余的高壓空氣從加熱調(diào)節(jié)器進入緩沖罐內(nèi)暫時保存。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的空氣分配控制器，其特征在于，所述尾氣回收和增壓回路包括消聲器、尾氣回收裝置、過濾器、尾氣增壓壓縮機、單向閥、主儲氣罐支路和加熱調(diào)節(jié)器支路。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空氣分配控制器，其特征在于，所述補充進氣回路包括蓄電池單元、可控開關(guān)、直流電機、補充進氣壓縮機以及聯(lián)接在主儲氣罐和補充進氣壓縮機之間的管路。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-3、5-7中任一項所述的空氣分配控制器，其特征在于，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)存儲器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-3、5-7中任一項所述的空氣分配控制器，其特征在于，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。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空氣分配控制器，其特征在于，所述氣門彈簧孔、氣門油封孔、進氣喉管連通腔的孔徑各不相同，氣門彈簧孔的直徑大于氣門油封孔的直徑，并且小于進氣喉管連通腔的直徑，進氣喉管連通腔的直徑小于氣門座套孔的直徑；所述控制器氣門座套安裝在控制器氣門座套孔內(nèi)，并支撐在進氣喉管連通腔之上；所述氣門油封安裝在氣門油封孔內(nèi)，并支撐在控制器氣門彈簧之上，其內(nèi)通過控制器氣門的氣門桿。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的空氣分配控制器，其特征在于，所述高壓共軌恒壓管的兩端固定裝配有進氣后端蓋，在其與流量控制閥連接的進氣后端蓋具有向外延伸的凸緣，該凸緣伸入到流量控制閥和高壓共軌恒壓管之間的管路內(nèi)，并通過螺紋連接與高壓管路可拆卸地固定連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的空氣分配控制器，其特征在于，所述控制器上座的內(nèi)部設(shè)有多個用于安裝挺柱的挺柱安裝孔，挺柱隨進氣凸輪軸的轉(zhuǎn)動而頂起控制器氣門，高壓壓縮空氣從高壓共軌恒壓管進入膨脹排氣室。
專利摘要一種用于氣動汽車的空氣分配控制器，所述氣動汽車包括空氣動力發(fā)動機、主儲氣罐、加熱調(diào)節(jié)器、流量控制閥、輔助回路和控制裝置。其中，該空氣分配控制器包括兩個空氣分配單元，經(jīng)控制裝置控制的壓縮空氣經(jīng)空氣分配單元后再經(jīng)進氣喉管分別送入左右兩排氣缸。并且其中，空氣分配單元包括一根進氣凸輪軸、一個進氣凸輪軸外殼、三個空氣分配模塊和一根高壓共軌恒壓管。
文檔編號F01B25/02GK202628191SQ201220237200
公開日2012年12月26日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者周登榮, 周劍 申請人:周登榮, 周劍