[發明專利]一種曲柄式活塞氣動發動機裝置

在審

• 申請號: 201710044855.8
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106762126A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 潘孝斌;周鑫;萬云端;王葉奔儒;談樂斌
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: F02B75/00
• 分類號: F02B75/00;F02B77/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 朱寶慶

技術領域

本發明涉及一種發動機技術，特別是一種曲柄式活塞氣動發動機裝置。

背景技術

據統計，目前全球每日石油消耗量約為五千萬桶，而其中用于交通運輸方面約占50％，在其中，汽車的用油約占80％。目前全球的探明石油儲量，按現在的石油消耗量計算，僅可用40年左右。因此，如果依然以石油作為汽車動力的唯一能源，汽車工業不久就會走到盡頭。另一方面，汽車尾氣已成為我國大城市中CO、NOx和CH等污染物的第一大污染源。燃燒所排放的大量二氧化碳氣體是造成地球溫室效應的主要原因。汽車燃料的燃燒不完全也成為空氣中懸浮顆粒物增加的原因之一。

為了解決或暫緩汽車工業發展帶來的能源、環境等方面問題，現代發動機采用新技術降低排放與燃油消耗率。但是，無論是采用先進的電子噴射系統發動機、加裝三元催化系統、采用廢氣再循環、混合動力等技術，還是采用壓縮天然氣、液化石油氣等替代燃油發動機，汽車動力都是以內燃機為基礎，只能減少污染氣體的排放量，不能實現真正意義上的“零排放”。

中國專利CN1851260A提出了一種使用壓縮空氣作動力的車輛發動機，利用清潔能源——壓縮空氣推動汽缸活塞，與普通內燃機相似通過曲柄滑塊機構輸出動力。浙江大學博士論文《氣動發動機工作過程和關鍵零部件優化研究》中也針對該驅動結構進行了深入研究，并在水冷柴油機基礎上進行改造展開試驗研究。雖然他們都利用了壓縮氣體進行膨脹作功，但在傳動結構上仍然采用曲柄滑塊機構，其腔室膨脹推動活塞時才作功，而在活塞反行程運動時不作功，影響系統工作效率。

中國專利102031993A提出了一種使用壓縮空氣作動力的車輛發動機，利用清潔能源——兩級膨脹活塞式氣動發動機裝置，盡管通過往復運動和熱交換系統加熱來提高整個系統的工作效率，但是輸出扭矩小，且扭矩波動率大，不利于大動力輸出。

發明內容

本發明的目的在于提供一種曲柄式活塞氣動發動機裝置，使用的壓縮空氣能代替汽油、柴油或液化石油氣燃料，驅動車輛行駛，能夠實現汽車尾氣的真正“零排放”。

一種曲柄式活塞氣動發動機裝置，包括若干雙作用氣缸和連接相鄰氣缸的若干曲柄動力輸出單元、變速壓盤、慣性輪、氣壓控制回路；其中每一所述曲柄動力輸出單元包括活塞桿連接頭、活塞桿連接軸、第一曲柄、第二曲柄、曲軸輸出軸、慣性輪軸，活塞桿連接頭一端與氣缸活塞桿固定連接且另一端與活塞桿連接軸中部位置固定連接，活塞桿連接軸兩端分別與第一曲柄、第二曲柄的上端通過軸承連接，第一曲柄下端通過軸承與曲軸輸出軸連接，第二曲柄下端通過軸承與慣性輪軸連接；相鄰的氣缸之間通過曲軸輸出軸或慣性輪軸連接；變速壓盤設置于最外側的曲軸輸出軸上且固定；慣性輪設置于最外側的慣性輪軸上且固定；氣壓控制回路控制氣缸做功。

采用上述裝置，所述氣壓控制回路包括若干子氣壓控制回路，每一子氣壓控制回路包括三位五通減壓閥、進氣端電磁換向閥、出氣端電磁換向閥，所有子氣壓控制回路共用一氣罐；其中氣罐通過氣路軟管與三位五通減壓閥的第一進氣端連通，三位五通減壓閥的第二進氣端通過氣路軟管與進氣端電磁換向閥的第一進氣端連通，三位五通減壓閥的第一出氣端通過氣路軟管與出氣端電磁換向閥的第一出氣端連通，三位五通減壓閥的其余端口封死，進氣端電磁換向閥的第一出氣端通過氣路軟管與氣缸的無桿腔室連通，出氣端電磁換向閥的第一進氣端通過氣路軟管與氣缸的有桿腔室連通，進氣端電磁換向閥和出氣端電磁換向閥的第二出氣端與外界連通，進氣端電磁換向閥和出氣端電磁換向閥的其余端口封死。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：(1)本發明采用四個氣缸膨脹作功，四個氣缸的充氣過程皆為非全程充氣，制定氣動發動機的控制策略，編寫程序利用PLC對氣動發動機的工作過程進行控制,確保電氣控制的可靠性和穩定性，提高了能量使用效率。(2)一個氣缸的兩側腔室都作為工作腔，往復運動雙向提供動力，輸出扭矩大，且扭矩波動率小，輸出軸的動力輸出平穩，結構緊湊。

下面結合說明書附圖對本發明作進一步描述。

附圖說明

圖1是本發明的機械傳動輸出系統示意圖，其中(a)為單缸的機械傳動示意圖，(b)為四缸組合的機械傳動示意圖。

圖2是本發明單缸控制回路系統示意圖示意圖。

圖3是本發明四缸組合的控制回路系統示意圖示意圖。

圖4是曲軸示意圖。

圖5是曲軸輸出軸零件示意圖。

圖6是曲柄零件示意圖。

圖7是慣性輪軸零件示意圖。

具體實施方式