[發(fā)明專利]嵌套式氣動/內(nèi)燃混合動力發(fā)動機

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810059577.4
• 申請日: 2008-02-03
• 公開（公告）號: CN101225767A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 俞小莉;聶相虹;胡軍強;陳平錄;祝盛
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: F02B73/00
• 分類號: F02B73/00;F02B75/32;F02B23/10;F02B41/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 唐銀益

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉一種動力發(fā)動機，更具體地說，本發(fā)明涉及一種嵌套式氣動/內(nèi)燃混合動力發(fā)動機。

背景技術(shù)

內(nèi)燃機的燃油/燃氣燃燒產(chǎn)生了排放污染，并且面臨著能源危機的壓力。氣動發(fā)動機的能量來源廣泛并且對環(huán)境是零污染，但是發(fā)展至今氣動發(fā)動機受機構(gòu)的影響，動力不足，效率低下。

中國專利[99116190]公開的“空氣動力汽車”提出了氣動與內(nèi)燃或電動的混合，但是該專利的混合動力發(fā)動機壓縮空氣做功氣缸是獨立的氣缸，并且只有當(dāng)壓縮空氣動力使用不便時，才使用內(nèi)燃動力或電動動力。中國專利“壓縮空氣-燃油/燃氣混合動力的汽車發(fā)動機”(ZL02111984.8)也提出了壓縮空氣與燃油/燃氣的混合，但是該專利壓縮空氣做功和燃油/燃氣做功分別為兩個氣缸。

以上混合動力發(fā)動機的專利都存在以下問題：不僅從結(jié)構(gòu)上至少設(shè)置兩個以上氣缸，而且氣動發(fā)動機和內(nèi)燃機或電動機各自的附屬結(jié)構(gòu)都必須具備，結(jié)構(gòu)上龐大而復(fù)雜，另外設(shè)置兩個氣缸分別做功還具有以下難題，使得其難以進一步進入實用。

內(nèi)燃機單獨氣缸做功存在的問題：

1.能量損耗嚴重

內(nèi)燃機燃燒時產(chǎn)生的高溫會導(dǎo)致零部件的過熱，為了保證零部件的正常工作，內(nèi)燃機都設(shè)置了冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)一方面維持了零部件正常工作的溫度范圍，另一方面也帶走了大量的熱量，造成了能量浪費。燃料燃燒產(chǎn)生的能量有1/3被冷卻水帶走了。

2.缸內(nèi)活塞等結(jié)構(gòu)無法冷卻

雖然冷卻系統(tǒng)會降低缸壁的溫度，但是活塞組件和氣缸內(nèi)壁依然難以冷卻，不僅使得活塞組件長期處于高溫的狀態(tài)，并且會導(dǎo)致表面點火、爆燃等后果。

3.燃燒室溫度過高

內(nèi)燃機在排氣結(jié)束后，缸內(nèi)溫度依然很高，過高的溫度會影響充氣效率，空氣的不足導(dǎo)致燃燒不充分，不僅浪費能源而且對環(huán)境造成了嚴重的污染。

4.殘余廢氣的問題

內(nèi)燃機在排氣結(jié)束時，由于余隙容積的影響，在氣缸內(nèi)還殘留一些廢氣會對下一循環(huán)的燃燒產(chǎn)生不利影響。

氣動發(fā)動機單獨氣缸做功存在以下問題：

1.乏氣浪費的問題

氣動發(fā)動機做功后的乏氣還具有一定的壓力，有利用的價值，如果直接將其排入大氣會造成浪費。

2.膨脹做功換熱效率低下

氣動發(fā)動機在做功時膨脹如果從外界吸收熱量，可以提高輸出功率，而以上兩個專利的結(jié)構(gòu)都存在換熱效率低下的問題，膨脹做功沖程的時間是極短的，經(jīng)過缸壁和換熱設(shè)施得到的熱量是微乎其微的，無法充分利用內(nèi)燃機燃燒產(chǎn)生的廢熱。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種嵌套式氣動/內(nèi)燃混合動力發(fā)動機。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種嵌套式氣動/內(nèi)燃混合動力發(fā)動機，包括一個內(nèi)燃缸，所述內(nèi)燃缸外部嵌套設(shè)置一個環(huán)形的氣動缸，內(nèi)燃缸的活塞柱與和氣動缸的環(huán)形活塞柱具有共同的活塞裙部，構(gòu)成一個整體的活塞，活塞裙部與連桿曲軸結(jié)構(gòu)相連；內(nèi)燃缸的活塞柱與和氣動缸的環(huán)形活塞柱之間設(shè)置內(nèi)缸套，氣動缸外側(cè)設(shè)置外缸套；氣動1的缸頭設(shè)有連接進氣管的進氣門和連接排氣管的排氣門；內(nèi)燃缸的缸頭設(shè)置點火裝置，并同樣設(shè)有連接進氣管的進氣門和連接排氣管的排氣門；氣動缸的進氣管與高壓氣源連接，內(nèi)燃缸的進氣管與環(huán)境空氣或高壓氣源連接。

作為一種改進，所述內(nèi)缸套上環(huán)形布置有若干換氣孔；換氣孔的頂部位于進氣結(jié)束時刻活塞頂部位置的下方，換氣孔的底部位置位于下止點活塞頂部的上方。

作為一種改進，所述點火或噴油裝置是點火裝置或噴油裝置其中一種。

作為一種改進，該混合動力發(fā)動機還包括供氣換氣系統(tǒng)：高壓氣瓶通過安全閥、減壓閥分別連接至氣動缸和內(nèi)燃缸的進氣管。

作為一種改進，該混合動力發(fā)動機還包括換熱器，換熱器的冷流體入口與減壓閥后的高壓氣體管路連接，冷流體出口與進氣管連接；換熱器的熱流體入口與內(nèi)燃缸排氣管連接，熱流體出口與環(huán)境連通。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

采用一套活塞連桿曲軸結(jié)構(gòu)，不僅在結(jié)構(gòu)上簡化了混合動力發(fā)動機，而且將氣動缸作為內(nèi)燃缸的冷卻系統(tǒng)，充分利用內(nèi)燃機的燃燒熱量；一方面，省去了內(nèi)燃機所必需的冷卻循環(huán)系統(tǒng)，另一方面，將從內(nèi)燃缸缸壁的散熱作為氣動缸做功過程熱量補充，極大的提高氣動缸的循環(huán)輸出功和內(nèi)燃缸的功率。

附圖說明

圖1是實施例1中發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實施例2中發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是實施例2中發(fā)動機內(nèi)缸套上環(huán)形布置的換氣孔結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是發(fā)動機供氣換氣系統(tǒng)的示意圖。

具體實施方式