[发明专利]排气涡轮增力二行程空气动力发动机总成

说明书

技术领域

本发明涉及一种二行程发动机总成。具体而言，是涉及一种以高压压缩空气为动力源的,采用排气涡轮增力的二行程空气动力发动机总成——排气涡轮增力二行程空气动力发动机总成。

技术背景

现代以燃油为动力源的发动机被广泛应用在各个行业。现代交通运输工具如汽车、船舶等多使用活塞式内燃机作为动力。此类机器在燃烧过程中必然会产生大量有害气体排入大气，对人们赖以生存的环境产生污染。尽管现在有严格的汽车尾气排放标准，车辆制造技术不断提高及新技术、新材料的应用，使得每台活塞式内燃机对大气的污染程度有所减少，但是汽车保有量急剧增加，大气污染仍然有所加剧。燃油是从石油中提炼的，石油资源日益枯竭。鉴于上诉原因，开发新的、洁净的、无污染的、能够充分供应的替代能源是当务之急。为此，各国经历了复杂而又艰辛的探索，研究和开发了多种能源和多种动力机械，如：替代燃料、含氧燃料、合成油、气体燃料，油电混合动力、纯电动力、燃料电池、太阳能电池等等。

上述中所述的各种新开发的能源均存在不足之处，达到广泛实际应用尚有许多技术问题要解决，还有很长的路程要走。空气是一种没有污染又是取之不尽、用之不竭的资源。可是空气本身没有动力，不具备做功的能力。但是可以通过能量转换的方法，比如通过电能或机械能对空气做功，使空气的压力增加并贮存起来，即将电能或机械能转变为空气的压力能。然后以高压空气作为工质对外做功，再转换成机械能或电能。这就是空气动力发动机的热力学原理。我们国家已经把空气动力车辆列为加快新能源汽车技术攻关和示范推广项目，空气动力成为促进节能环保产业发展的重要领域（国发【2013】30号文件）。

国内一些研究人员和单位也对空气动力发动机进行了研究，但是，绝大多数还是集中在压缩空气动力发动机的可行性论证、分析及工作原理的探讨层面上；国内一些关于空气动力发动机公布的网上专利文献，多数仍属于理论研究和概念设计，均没有解决排放的空气尚有较大的压力而这部分压力能没有被转化成有用功的问题，即出口问题；高压压缩空气的控制与分配问题，即入口问题。因此，空气动力发动机的实际应用还有很长的路程。

发明内容

本发明涉及一种二行程发动机总成，具体而言，涉及一种以高压空气作为动力源，采用排气涡轮增力器的二行程空气动力发动机总成。本发明的排气涡轮增力二行程空气动力发动机总成，包括：高压动力空气供给系统、排气机构、曲柄连杆机构、润滑系统、启动系统、排气涡轮增力器、排气涡轮发电机总成、发电机和电子控制单元（ECU）及气缸体、气缸盖等。

本发明的空气动力发动机总成的高压空气供给系统包括：高压气罐组、连接管路、进气总管、共轨蓄压器、电控节气门、进气歧管、电磁开关阀、缸盖内的进气道等。所述高压气罐组，在其上装有进气阀、安全阀和压力表；所述电控节气门，其上装有节气门位置传感器、步进电机，由驾驶员操纵，也受ECU控制，装在进气总管上；所述电磁开关阀装在每个气缸的进气歧管上，其开、闭时刻及打开的持续时间均由ECU控制；所述的共轨蓄压器是一个高强度金属管，其上装有压力表和压力传感器，用螺纹连接或者焊接连接（或者螺纹加焊接方法），其一侧连接进气总管，另一侧连接进气歧管，进气歧管的另一端用螺栓连接到气缸体上。

本发明的空气动力发动机总成的排气机构，包括：位于气缸盖内的排气道、排气门组、排气凸轮（轴）、排气歧管、排气总管等。所述的排气门组，每个气缸有二组，由上置式的排气凸轮（轴）直接驱动，排气凸轮的排气持续角φ=180°+α（α为排气提前角）。

本发明的空气动力发动机总成的曲柄连杆机构，包括：活塞连杆组、曲轴飞轮组。所述的活塞连杆组，由活塞、活塞环、活塞销和连杆及连杆轴承组成；所述的曲轴飞轮组，由曲轴、飞轮、排气涡轮增力器的涡轮轴总成组成。排气涡轮增力器的涡轮轴总成用花键安装在曲轴前端。

本发明的空气动力发动机总成的润滑系统，包括：由曲轴驱动的机油泵、缸体、缸盖及其在缸体和缸盖上机械加工出来的润滑油道、机油滤清器等。

本发明的空气动力发动机总成的启动系统，包括：启动机总成及控制装置。所述的起动机总成，安装在气缸体上，用齿轮驱动安装在曲轴上的大飞轮的齿圈，启动发动机。

本发明的空气动力发动机总成的排气涡轮增力器，包括：涡轮叶轮、涡轮轴、涡轮壳等。所述的涡轮叶轮安装在涡轮轴上，用花键把涡轮轴与曲轴连接。由机体排出的排气从涡轮壳外侧切向进入排气涡轮增力器，流经涡轮叶轮后在涡轮轴处轴向排出。

本发明的空气动力发动机总成的发电机，包括：带有电磁离合器的发电机总成及其控制部分。