一種活塞式氣動發(fā)動機系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型實現(xiàn)了一種活塞式氣動發(fā)動機系統(tǒng)。能夠為車輛、工程機械、發(fā)電裝置等提供動力，屬于動力機械領域。本實用新型利用儲存于高壓氣罐的氣體，經(jīng)緩沖后通過配氣機構進入氣缸推動活塞做功。相比于活塞式內燃機，活塞式氣動發(fā)動機做功過程平穩(wěn)、噪聲更小。這種氣動發(fā)動機是兩沖程發(fā)動機，即進氣做功沖程、排氣沖程，其運轉過程主要是壓縮氣體膨脹做功過程，是一個物理變化過程，不存在廢氣污染。
【專利說明】一種活塞式氣動發(fā)動機系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于動力機械領域，涉及一種活塞式氣動發(fā)動機系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]隨著活塞式內燃機(包括柴油機、汽油機、天然機發(fā)動機等)在車輛上廣泛使用，城市的空氣污染變得日趨嚴重。而且內燃機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)內燃機的解決方案，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)明實現(xiàn)的活塞式氣動發(fā)動機系統(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，同時這種氣動發(fā)動機的生產(chǎn)及廢舊回收也不存在污染問題。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的:本發(fā)明實現(xiàn)了一種活塞式氣動發(fā)動機系統(tǒng)。能夠為車輛、工程機械、發(fā)電裝置等提供動力。
[0006]本發(fā)明的技術方案:
[0007]—種活塞式氣動發(fā)動機系統(tǒng)由高壓氣罐(I)、手動調節(jié)閥(2)、緩沖罐(3)、電控單元(4)、電控調節(jié)閥(5)、發(fā)動機(6)組成；其中高壓氣罐(I)、手動調節(jié)閥(2)、緩沖罐(3)、電控調節(jié)閥(5)、發(fā)動機(6)依次串聯(lián)，發(fā)動機(6)首先由起動機啟動運轉，然后緩沖罐(3)中的氣體在配氣機構的調節(jié)下主動供給到發(fā)動機氣缸并推動活塞做功，發(fā)動機即可連續(xù)運行直至高壓氣罐(I)中的氣體耗盡或提前關閉電控調節(jié)閥。
[0008]高壓氣罐(I)可儲存空氣、氮氣等類型的氣體，其最高壓力可達35MPa。
[0009]緩沖罐(3)用于儲存緩沖之后、進入發(fā)動機氣缸之前的氣體，其壓力為IMPa?5MPa，具體壓力的大小由手動調節(jié)閥調節(jié)控制。
[0010]電控單元(4)用于控制電控調節(jié)閥(5)的開度，進而控制發(fā)動機的輸出功率。
[0011]發(fā)動機(6)為兩沖程機型，O?180度是第一個沖程，進氣與做功沖程；180?360度是第二個沖程，排氣沖程。
[0012]發(fā)動機(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)動機配氣機構的運動由凸輪軸控制，有I至3個進氣閥，同時也有I至3個排氣閥。
[0014]此發(fā)動機工作的過程，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，排氣溫度甚至會在攝氏零度以下。所以在發(fā)動機缸體缸蓋中集成了換熱系統(tǒng)，力口強與大氣環(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冰。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0016]本發(fā)明相比于活塞式內燃機，做功過程平穩(wěn)、噪聲更小。另外這種氣動發(fā)動機是兩沖程發(fā)動機，即進氣做功沖程、排氣沖程，其運轉過程主要是壓縮氣體膨脹做功過程，是一個物理變化過程，不存在廢氣污染。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0018]1.高壓儲氣罐，2.手動調節(jié)閥，3.為緩沖罐，4.為電控單元，5.為電控調節(jié)閥，
6.為發(fā)動機。
具體實施方案
[0019]下面結合實施例對本發(fā)明進行說明。
[0020]如圖1所示，活塞式氣動發(fā)動機系統(tǒng)，主要組成部分有高壓氣罐、手動調節(jié)閥、緩沖罐、電控單元、電控調節(jié)閥、發(fā)動機。
[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，可采用兩個80L的氣罐并聯(lián)。
[0022]緩沖罐采用一般鋼瓶，容積為5L。通過調整手動調節(jié)閥控制進入緩沖罐的氣體的壓力，通常設為2MPa。
[0023]電控單元讀取發(fā)動機油門踏板的信號，然后控制電控調節(jié)閥的開度，進而控制發(fā)動機的輸出功率。
[0024]氣動發(fā)動機主要包括配氣機構、曲柄連桿機構，以及集成于發(fā)動機的換熱系統(tǒng)。
[0025]氣動發(fā)動機為兩沖程機型，O?180度是第一個沖程，進氣與做功沖程；180?360度是第二個沖程，排氣沖程。
[0026]本實例中，氣動發(fā)動機為單缸機型。發(fā)動機工作容積為0.5L。
[0027]氣動發(fā)動機的進氣閥與排氣閥由凸輪軸驅動。本事例中，只有一個進氣閥與一個排氣閥。
[0028]氣動發(fā)動機的換熱系統(tǒng)，主要由集成在氣缸體以及氣缸蓋中的水套組成。通過水泵驅動換熱介質(液態(tài))在水套中循環(huán)流動以加強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)動機系統(tǒng)首先由起動機帶動飛輪及發(fā)動機運轉，同時給電控單元(ECU)及電控調節(jié)閥供電使之開始工作。發(fā)動機一旦開始運轉，高壓氣體將主動供給到發(fā)動機氣缸并推動活塞做功，發(fā)動機即進入自主運行過程。一旦ECU或電控調節(jié)閥斷電，電控調節(jié)閥都會處于關閉狀態(tài)，高壓氣體將無法進入發(fā)動機氣缸，發(fā)動機停止運轉。
【權利要求】
1.一種活塞式氣動發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于:由高壓氣罐(I)、手動調節(jié)閥(2)、緩沖罐(3)、電控單元(4)、電控調節(jié)閥(5)、發(fā)動機(6)組成；其中高壓氣罐(I)、手動調節(jié)閥(2)、緩沖罐(3)、電控調節(jié)閥(5)、發(fā)動機(6)依次串聯(lián)，發(fā)動機(6)首先由起動機啟動運轉，然后緩沖罐(3)中的氣體在配氣機構的調節(jié)下主動供給到發(fā)動機氣缸并推動活塞做功，發(fā)動機即可連續(xù)運行直至高壓氣罐(I)中的氣體耗盡或提前關閉電控調節(jié)閥。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種活塞式氣動發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于:高壓氣罐(I)可儲存空氣、氮氣等類型的氣體，其最高壓力可達35MPa。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種活塞式氣動發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于:緩沖罐(3)用于儲存緩沖之后、進入發(fā)動機氣缸之前的氣體，其壓力為IMPa?5MPa，具體壓力的大小由手動調節(jié)閥調節(jié)控制。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種活塞式氣動發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于:電控單元(4)用于控制電控調節(jié)閥(5)的開度，進而控制發(fā)動機的輸出功率。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種活塞式氣動發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于:發(fā)動機(6)為兩沖程機型，O?180度是第一個沖程，進氣與做功沖程；180?360度是第二個沖程，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