[发明专利]一种曲柄式活塞气动发动机装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机技术，特别是一种曲柄式活塞气动发动机装置。

背景技术

据统计，目前全球每日石油消耗量约为五千万桶，而其中用于交通运输方面约占50％，在其中，汽车的用油约占80％。目前全球的探明石油储量，按现在的石油消耗量计算，仅可用40年左右。因此，如果依然以石油作为汽车动力的唯一能源，汽车工业不久就会走到尽头。另一方面，汽车尾气已成为我国大城市中CO、NOx和CH等污染物的第一大污染源。燃烧所排放的大量二氧化碳气体是造成地球温室效应的主要原因。汽车燃料的燃烧不完全也成为空气中悬浮颗粒物增加的原因之一。

为了解决或暂缓汽车工业发展带来的能源、环境等方面问题，现代发动机采用新技术降低排放与燃油消耗率。但是，无论是采用先进的电子喷射系统发动机、加装三元催化系统、采用废气再循环、混合动力等技术，还是采用压缩天然气、液化石油气等替代燃油发动机，汽车动力都是以内燃机为基础，只能减少污染气体的排放量，不能实现真正意义上的“零排放”。

中国专利CN1851260A提出了一种使用压缩空气作动力的车辆发动机，利用清洁能源——压缩空气推动汽缸活塞，与普通内燃机相似通过曲柄滑块机构输出动力。浙江大学博士论文《气动发动机工作过程和关键零部件优化研究》中也针对该驱动结构进行了深入研究，并在水冷柴油机基础上进行改造展开试验研究。虽然他们都利用了压缩气体进行膨胀作功，但在传动结构上仍然采用曲柄滑块机构，其腔室膨胀推动活塞时才作功，而在活塞反行程运动时不作功，影响系统工作效率。

中国专利102031993A提出了一种使用压缩空气作动力的车辆发动机，利用清洁能源——两级膨胀活塞式气动发动机装置，尽管通过往复运动和热交换系统加热来提高整个系统的工作效率，但是输出扭矩小，且扭矩波动率大，不利于大动力输出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种曲柄式活塞气动发动机装置，使用的压缩空气能代替汽油、柴油或液化石油气燃料，驱动车辆行驶，能够实现汽车尾气的真正“零排放”。

一种曲柄式活塞气动发动机装置，包括若干双作用气缸和连接相邻气缸的若干曲柄动力输出单元、变速压盘、惯性轮、气压控制回路；其中每一所述曲柄动力输出单元包括活塞杆连接头、活塞杆连接轴、第一曲柄、第二曲柄、曲轴输出轴、惯性轮轴，活塞杆连接头一端与气缸活塞杆固定连接且另一端与活塞杆连接轴中部位置固定连接，活塞杆连接轴两端分别与第一曲柄、第二曲柄的上端通过轴承连接，第一曲柄下端通过轴承与曲轴输出轴连接，第二曲柄下端通过轴承与惯性轮轴连接；相邻的气缸之间通过曲轴输出轴或惯性轮轴连接；变速压盘设置于最外侧的曲轴输出轴上且固定；惯性轮设置于最外侧的惯性轮轴上且固定；气压控制回路控制气缸做功。

采用上述装置，所述气压控制回路包括若干子气压控制回路，每一子气压控制回路包括三位五通减压阀、进气端电磁换向阀、出气端电磁换向阀，所有子气压控制回路共用一气罐；其中气罐通过气路软管与三位五通减压阀的第一进气端连通，三位五通减压阀的第二进气端通过气路软管与进气端电磁换向阀的第一进气端连通，三位五通减压阀的第一出气端通过气路软管与出气端电磁换向阀的第一出气端连通，三位五通减压阀的其余端口封死，进气端电磁换向阀的第一出气端通过气路软管与气缸的无杆腔室连通，出气端电磁换向阀的第一进气端通过气路软管与气缸的有杆腔室连通，进气端电磁换向阀和出气端电磁换向阀的第二出气端与外界连通，进气端电磁换向阀和出气端电磁换向阀的其余端口封死。

本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)本发明采用四个气缸膨胀作功，四个气缸的充气过程皆为非全程充气，制定气动发动机的控制策略，编写程序利用PLC对气动发动机的工作过程进行控制,确保电气控制的可靠性和稳定性，提高了能量使用效率。(2)一个气缸的两侧腔室都作为工作腔，往复运动双向提供动力，输出扭矩大，且扭矩波动率小，输出轴的动力输出平稳，结构紧凑。

下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。

附图说明

图1是本发明的机械传动输出系统示意图，其中(a)为单缸的机械传动示意图，(b)为四缸组合的机械传动示意图。

图2是本发明单缸控制回路系统示意图示意图。

图3是本发明四缸组合的控制回路系统示意图示意图。

图4是曲轴示意图。

图5是曲轴输出轴零件示意图。

图6是曲柄零件示意图。

图7是惯性轮轴零件示意图。

具体实施方式