[发明专利]车用活塞式多功能发动机

说明书

一、技术领域

本发明涉及的“车用活塞式多功能发动机”属于交通机械(含各类汽车、摩托车等)发动机领域。

二、背景技术

本发明涉及的“车用活塞式多功能发动机”(以下简称多功能发动机或发动机)是一种与活塞式内燃机、活塞式空气压缩机、活塞式气动马达类似的机械。已有的活塞式内燃机、空气压缩机、气动马达是功能相对单一的机械。本发明可在同一台机器上实现内燃机、空气压缩机、气动马达三种机械的功，这几种功能集成后，各功能之间相互支持、协同工作、取长补短，使得该多功能发动机各方面的性能得到显著提升。在交通机械(含各类汽车、摩托车等)领域，它替换传统的单一功能内燃机后，将显著提高车辆的能量利用效率。

三、发明内容

1、本发明涉及的车用活塞式多功能发动机(以下简称多功能发动机)是一种集成了活塞式内燃机、压缩机、气动马达三种功能的新型发动机；它区别于这三种已有的动力机械的内部构造特征为：它所集成的各种功能共用一套气路、气缸及活塞组；它所集成的内燃机、压缩机、气动马达功能可单独运行，也可使其中某两种功能同时运行；在外部特征上它区别于传统内燃机的主要特征是增加了储存压缩空气的设备，区别于活塞式压缩机及气动马达的主要特征是它需要消耗燃料。

2、该多功能发动机主要作为车辆(含各类汽车、摩托车等)的核心动力源使用，其它需要频繁启动、制动的场合也可适用。

3、该多功能发动机气动过程的核心特征为：空气压缩的过程为二级压缩；空气膨胀的过程为一级膨胀。

4、该多功能发动机可实现以下功能：

(1)作为类似于一般活塞式内燃机的动力机械工作，此时，该多功能发动机通过“吸气→压缩→吸热升温→膨胀做功→排气”的往复循环，消耗热能获得机械能；

(2)作为被外力驱动的空气压缩机工作，此时，该多功能发动机从自然界吸入空气，并消耗机械能将空气压缩后存入储气设备中；

(3)作为气动马达工作，此时，多功能发动机通过消耗储气设备中的压缩空气获得机械能；

(4)作为消耗热能的气动马达工作，此时，多功能发动机的储气设备释放压缩空气，并让压缩空气吸热升温，高温高压空气膨胀做功，从而对外输出能量

(5)运行在功能(1)、(2)之间，此时，多功能发动机从外界吸入空气并压缩，空气到达压缩终端后，一部分被存入高压储气设备，剩余部分经过吸热升温、膨胀做功后被排向自然界，排气完成后重新吸气，如此往复循环；本项功能的实质是：多功能发动机通过消耗热能压缩空气并储存，与此同时，它可减少压缩空气的储存而对外输出动力，也可接收外界动力而增加压缩空气的储存；

(6)运行在功能(1)、(4)之间，此时，多功能发动机从外界吸入空气并压缩，同时，储气设备再释放一部分空气与新压缩的空气合并，合并后的压缩空气经吸热升温→膨胀做功后被排向自然界，排气完成后重新进入下一个循环；本项功能的实质是：多功能发动机在运行功能(1)的同时，又利用储气设备中的压缩空气增加参与膨胀做功的空气量(该项功能可使发动机输出动力在功能一的基础上得到加强)；

(7)消耗少量能量空转的功能；

(8)自动充、放气功能；

(9)停机功能；

(10)停机后再次启动功能；

(11)随时起停功能；

(12)利用外部气源充气功能；

该多功能发动机的功能可为以上(1)～(12)项功能的部分或全部。

5、该多功能发动机的燃料可为汽油、柴油、石油液化气、天燃气、氢气、甲醇等，可采用混合燃料，可利用废气余热。

6、该多功能发动机可通过吸气增压(机械增压或废气涡轮增压)提高工作效率。

四、附图说明

图1为该多功能发动机以最少的气缸个数(2个)实现时的空气循环原理。图中各编号对应的组件名称如下：

1——一级压缩气缸及活塞

2——二级压缩气缸及活塞

3——气瓶

4——节气阀(可选)

5——一级压缩吸气门

6——一级压缩排气门

71——压缩级间冷却器(可选)

72——中冷转换(比例)阀(可选)

8——二级压缩吸气门

9——二级压缩排气门

10——废气余热利用热交换器(可选)

11——冷、热分配混气阀(可选)

12、14——膨胀过程吸气门

13、15——膨胀过程排气门

16——储气冷却器

17——气瓶开闭阀门