專利名稱：用于空氣動力發(fā)動機(jī)的控制器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種發(fā)動機(jī)用的裝置，具體而言，涉及一種用于空氣動力發(fā)動機(jī)的控制器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
發(fā)動機(jī)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，在現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具比如汽車、輪船等中，一般采用以燃油作為動力源的活塞式內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。這種采用燃油作為動力源的發(fā)動機(jī)一方面因燃油燃燒不充分，使得排出的氣體中含有大量的有害物質(zhì)而污染環(huán)境，另一方面因使用的燃油是從石油中提煉而獲得，石油資源的日益緊缺使得燃油發(fā)動機(jī)的發(fā)展和利用受到越來越多的限制。因此開發(fā)新的、潔凈的、無污染的替代能源，或者盡可能地減少燃油消耗、降低排放成為發(fā)動機(jī)發(fā)展中急需解決的問題。為此，各國經(jīng)歷了復(fù)雜而艱辛的探索之路，研究和開發(fā)了多種動力源，比如代用燃料、電動驅(qū)動、燃料電池和太陽能電池等。代用燃料汽車，如天然氣(CNG、LNG)汽車、醇類汽車、二甲醚汽車等仍然有排放污染和熱效應(yīng)，有些燃料還有毒性，有些燃料燃燒控制困難，因而在實際使用中依然存在諸多困難和挑戰(zhàn)。電動汽車行駛中無污染排放、噪聲低、能量轉(zhuǎn)換效率高，但電池驅(qū)動的電動汽車受制于車載電池，在比功率、循環(huán)壽命、充放電性能、造價和安全性方面一時難以達(dá)到實用的程度，同時，電池本身存在嚴(yán)重的二次污染?；旌蟿恿﹄妱榆嚲哂须姵仉妱榆嚭蛢?nèi)燃機(jī)汽車的優(yōu)點，但仍存在排放和污染問題，并且由于兩套動力裝置的存在，其驅(qū)動和控制系統(tǒng)變得異常復(fù)雜，從而阻礙了實際應(yīng)用和發(fā)展。燃料電池被人們寄予厚望，可實現(xiàn)動力輸出的零排放，能量轉(zhuǎn)換率高，但燃料電池的制造成本高，氫氣的安全存儲、制備和灌裝都有許多問題，這就大大制約了這種動力源的發(fā)展和使用。太陽能電池仍需減少電池體積和提高光電轉(zhuǎn)換效率，因而具體應(yīng)用到交通運(yùn)輸工具上仍需取得突破性進(jìn)展。綜上所述，上述的各種新的動力源或它們構(gòu)成的混合動力源均存在不足之處，因而，迫切需要一種沒有污染、用之不竭的新型能源，壓縮空氣動力源正好滿足了這種要求。最早研究壓縮空氣動力發(fā)動機(jī)的為法國MDI公司的設(shè)計師Guy Negre,它提出了壓縮空氣發(fā)動機(jī)的概念，試圖解決“零排放”與可循環(huán)能源的利用問題，從此揭開了發(fā)動機(jī)研究的新篇章，并于2002年推出了第一款純空氣動力的經(jīng)濟(jì)型家用橋車。壓縮空氣壓縮機(jī)使用高壓壓縮空氣作為動力源，空氣作為介質(zhì)，在壓縮空氣發(fā)動機(jī)工作時，將壓縮空氣存儲的壓力能轉(zhuǎn)換為其他形式的機(jī)械能。關(guān)于壓縮空氣發(fā)動機(jī)的研究可見FR2731472A1、 US6311486BUUS20070101712A1 等。FR2731472A1公開了一種可在燃料供應(yīng)和壓縮空氣供應(yīng)兩種模式下工作的發(fā)動機(jī)，在高速公路上采用普通燃料如汽油或柴油，在低速特別是市區(qū)和市郊，將壓縮空氣(或其他任何非污染的壓縮氣體)注入燃燒室。這種發(fā)動機(jī)雖然部分地降低了燃料消耗，由于仍然采用了燃油工作模式，排放問題依然未能解決。[0009]為了進(jìn)一步減輕污染，US6311486B1公開了一種純空氣動力發(fā)動機(jī)，這種類型的發(fā)動機(jī)采用了三個獨(dú)立的室吸氣-壓縮室、膨脹排氣室和恒定容積燃燒室，并且吸氣-壓縮室通過閥連接到恒定容積燃燒室，恒定容積燃燒室通過閥連接到膨脹排氣室。這種發(fā)動機(jī)的問題之一是壓縮氣體從吸氣-壓縮室到膨脹排氣室經(jīng)歷的時間較長，獲得驅(qū)動活塞做功的動力源氣體時間較長，同時，從膨脹排氣室排出的高壓氣體未能得到使用，這就限制了這類發(fā)動機(jī)的工作效率及單次充氣持續(xù)工作時間。國內(nèi)一些研究人員和單位也對壓縮空氣發(fā)動機(jī)進(jìn)行了研究，但絕大多數(shù)集中在壓縮空氣動力發(fā)動機(jī)的可行性及工作原理上，比如許宏等(“壓縮空氣動力汽車的可行性研究”，《中國機(jī)械工程》第13卷第17期第1512-1515頁，2002年9月)。國內(nèi)一些專利文獻(xiàn)比如CN185U60A、CN100560946C、CN101705841A雖也對壓縮空氣發(fā)動機(jī)進(jìn)行了研究，但多屬于理論研究和概念設(shè)計，均未能解決壓縮空氣的排放(通常具有較高的壓力，比如30bar 左右)以及高壓壓縮空氣的控制和分配問題，離壓縮空氣發(fā)動機(jī)的產(chǎn)品化過程還有很長的路要走。本申請的申請人在其專利文獻(xiàn)CN101413403 A(其同族國際申請為W02010051668 Al)中公開一種可用于交通運(yùn)輸工具的空氣動力發(fā)動機(jī)總成，該發(fā)動機(jī)包括儲氣罐、空氣分配器、發(fā)動機(jī)本體、聯(lián)動器、離合器、自動變速器、差速器以及置于排氣室內(nèi)的葉輪發(fā)電機(jī)。 這種發(fā)動機(jī)利用壓縮空氣做功而不使用任何燃料，因此沒有廢氣排放，實現(xiàn)了 “零排放”，并且重復(fù)利用廢氣進(jìn)行發(fā)電，節(jié)省了能源，降低了成本。但這種發(fā)動機(jī)是基于傳統(tǒng)的四沖程發(fā)動機(jī)，曲軸每旋轉(zhuǎn)720度，活塞做功一次。而作為動力源的高壓空氣可以在進(jìn)入氣缸內(nèi)時即可推動活塞做功，而后排放，即壓縮空氣發(fā)動機(jī)的沖程實際為進(jìn)氣-膨脹沖程和排放沖程。 顯然，專利文獻(xiàn)CN101413403 A所公開的這種四沖程壓縮空氣發(fā)動機(jī)大大浪費(fèi)了有效的做功沖程，限制了發(fā)動機(jī)的效率。并且這種發(fā)動機(jī)的尾氣未能很好地循環(huán)利用起來，需要足夠大的儲氣罐儲備高壓空氣才能工作足夠長的時間，這就降低了壓縮空氣發(fā)動機(jī)在工業(yè)上的應(yīng)用前景?；谏鲜鰡栴}，本實用新型提供一種用于空氣動力發(fā)動機(jī)的空氣分配控制器系統(tǒng)，旨在解決用于空氣動力發(fā)動機(jī)的壓縮空氣調(diào)節(jié)和分配問題。
發(fā)明內(nèi)容相當(dāng)于本實用新型原始要求范圍內(nèi)的某些實施例作如下概括。這些實施例并非限制所請求保護(hù)的發(fā)明范圍，而是試圖提供本實用新型的多種可能形式的簡要概括。實際上， 本實用新型可包括類似于或不同于下面提出的實施例的不同形式。根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種用于空氣動力發(fā)動機(jī)的控制器系統(tǒng)。該所述空氣動力發(fā)動機(jī)包括發(fā)動機(jī)本體，其包括氣缸、缸蓋系統(tǒng)、進(jìn)氣管路、排氣管路、活塞、 連桿、曲軸、排氣凸輪軸、進(jìn)氣凸輪軸；高壓氣罐組，其通過管路與外接加氣裝置連通；恒壓罐，其通過管路與高壓氣罐組連通；進(jìn)氣控制調(diào)速閥，其通過管路與恒壓罐連通。該控制器系統(tǒng)包括高壓共軌恒壓管、控制器上蓋、控制器中座和控制器下座。其中，控制器上蓋、控制器中座和控制器下座依次通過螺栓可拆卸地密封連接，并且其中，控制器上蓋內(nèi)設(shè)有進(jìn)氣管路，所述進(jìn)氣管路螺紋連接到高壓共軌恒壓管。該進(jìn)氣管路與高壓共軌恒壓管內(nèi)的腔連通，以接收來自高壓共軌恒壓管內(nèi)的壓縮空氣。
4[0015]在本實用新型的實施例中，所述控制器中座內(nèi)安裝有控制器進(jìn)氣門、控制器氣門彈簧、油封襯套、控制器氣門彈簧下座和控制器氣門座套，所述控制器氣門受控制器氣門彈簧的預(yù)作用力在發(fā)動機(jī)無需進(jìn)氣時抵靠在控制器氣門座套上。進(jìn)一步地，所述控制器下座內(nèi)設(shè)有控制控制器氣門開閉的控制器挺柱，所述控制器挺柱由進(jìn)氣凸輪軸致動。進(jìn)氣凸輪軸由曲軸通過前齒輪箱的曲軸齒輪和過橋齒輪帶動， 以在發(fā)動機(jī)工作時，帶動控制器挺柱運(yùn)動，進(jìn)而實現(xiàn)控制器系統(tǒng)的控制器氣門的關(guān)閉。優(yōu)選的是，所述高壓共軌恒壓管的兩端裝配有高壓共軌恒壓管端蓋100。更加優(yōu)選的是，所述高壓共軌恒壓管端蓋具有向外延伸的凸緣，該凸緣伸入到高壓進(jìn)氣控制調(diào)速閥和高壓共軌恒壓管之間的管路內(nèi)，并通過螺紋連接與高壓管路可拆卸地固定連接。在本實用新型的另一個方面，控制器系統(tǒng)的控制器中座在其中心處設(shè)有直徑不同的孔，從上到下依次為控制器氣門座套孔、控制器氣門孔、油封襯套孔、控制器氣門彈簧孔， 并且其中，控制器氣門座套孔的直徑大于控制器氣門孔的直徑并且大于孔油封襯套孔的直徑?？刂破鳉忾T孔的直徑大于油封襯套孔的直徑。根據(jù)本實用新型的再一個方面，所述控制器氣門孔與氣喉孔連接孔連通，以在控制器氣門打開時，將來自高壓共軌恒壓管的壓縮空氣經(jīng)由支進(jìn)氣管路進(jìn)入氣喉孔連接孔 (118)。此外，本實用新型的控制器系統(tǒng)還包括油封襯套，所述油封襯套安裝在油封襯套孔內(nèi)，并支撐在控制器氣門彈簧之上，其內(nèi)通過控制器氣門的氣門桿。 此外，本實用新型的控制器系統(tǒng)的控制器氣門彈簧安裝在控制器氣門彈簧孔內(nèi)， 其下端支撐有控制器氣門彈簧下座，并通過控制器氣門鎖夾片緊固在控制器氣門彈簧下座之上。通過本實用新型的控制器系統(tǒng)，可以有效地將來自高壓氣罐組的高壓壓縮空氣分配到發(fā)動機(jī)的各個氣缸，從而實現(xiàn)發(fā)動機(jī)的連續(xù)、可靠地操作。

現(xiàn)在將描述根據(jù)本實用新型的優(yōu)選但非限制性的實施例，本實用新型的這些和其他特征、方面和優(yōu)點在參考附圖閱讀如下詳細(xì)描述時將變得顯而易見，其中圖1是根據(jù)本實用新型的二沖程空氣發(fā)動機(jī)總成的總體示意圖；圖2是圖1中的二沖程空氣發(fā)動機(jī)總成的發(fā)動機(jī)本體的正視圖；圖3是圖1中的二沖程空氣發(fā)動機(jī)總成的發(fā)動機(jī)本體的右側(cè)側(cè)視圖；圖4是圖1中的二沖程空氣發(fā)動機(jī)總成的發(fā)動機(jī)本體的左側(cè)側(cè)視圖；圖5是圖1中的二沖程空氣發(fā)動機(jī)總成的發(fā)動機(jī)本體的俯視圖；圖6是圖1中的二沖程空氣發(fā)動機(jī)總成的發(fā)動機(jī)本體的曲軸-連桿-活塞系統(tǒng)總成，其中，示出了其中一個活塞-連桿單元與缸體的連接；圖7是圖6中的曲軸-連桿-活塞系統(tǒng)總成的曲軸單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是圖2中的發(fā)動機(jī)本體的凸輪軸結(jié)構(gòu)示意圖；圖9A為圖1中的二沖程發(fā)動機(jī)總成的控制器系統(tǒng)的立體透視圖；圖9B為控制器系統(tǒng)的縱向橫截面視圖；圖9C為控制器系統(tǒng)的橫向橫截面?zhèn)纫晥D；[0035]圖IOA為圖1中的二沖程發(fā)動機(jī)總成的前齒輪箱系統(tǒng)的立體透視圖；圖IOB為圖IOA的左側(cè)側(cè)視圖；圖IOC為圖IOA的右側(cè)局部剖視的側(cè)視圖；圖IlA為圖1中的二沖程發(fā)動機(jī)總成的多柱體動力分配器的立體透視圖；圖IlB為圖IlA的沿縱向軸線剖視的橫截面視圖；圖1IC為圖1IA的左側(cè)側(cè)視圖；圖IlD為圖IlA的俯視圖；圖12A為壓縮空氣動力發(fā)動機(jī)的P-V圖，其示出了串聯(lián)分級的壓縮空氣動力分配形式；以及圖12B為為壓縮空氣動力發(fā)動機(jī)的P-V圖，其示出了并聯(lián)形式的壓縮空氣動力分配形式。部件列表
權(quán)利要求1.一種用于空氣動力發(fā)動機(jī)的控制器系統(tǒng)，所述空氣動力發(fā)動機(jī)包括發(fā)動機(jī)本體(1)，其包括氣缸(40)、缸蓋系統(tǒng)(36)、進(jìn)氣管路(42)、排氣管路(27)、活塞(51)、連桿(54)、曲軸(56)、排氣凸輪軸(800)、進(jìn)氣凸輪軸(200)；高壓氣罐組(13)，其通過管路(14)與外接加氣裝置連通；恒壓罐(16)，其通過管路(15)與高壓氣罐組(13)連通；進(jìn)氣控制調(diào)速閥(23)，其通過管路(17)與恒壓罐(16)連通；所述控制器系統(tǒng)包括高壓共軌恒壓管(91)、控制器上蓋(108)、控制器中座(98)和控制器下座(97)；其特征在于，所述控制器上蓋(108)、控制器中座(98)和控制器下座依次通過螺栓可拆卸地密封連接，并且其中，所述控制器上蓋(108)內(nèi)設(shè)有進(jìn)氣管路(112)，所述進(jìn)氣管路(11 螺紋連接到高壓共軌恒壓管(91)，所述進(jìn)氣管路(11 與高壓共軌恒壓管內(nèi)的腔連通，以接收來自高壓共軌恒壓管內(nèi)的壓縮空氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器中座(98)內(nèi)安裝有控制器進(jìn)氣門(9 、控制器氣門彈簧(94)、油封襯套(99)、控制器氣門彈簧下座(％)和控制器氣門座套(93)，所述控制器氣門(9 受控制器氣門彈簧(94)的預(yù)作用力在發(fā)動機(jī)無需進(jìn)氣時抵靠在控制器氣門座套(9 上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制器系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器下座(97)內(nèi)設(shè)有控制控制器氣門(9 開閉的控制器挺柱(115)，所述控制器挺柱(115)由進(jìn)氣凸輪軸(200)致動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制器系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓共軌恒壓管的兩端裝配有高壓共軌恒壓管端蓋(100)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制器系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓共軌恒壓管端蓋(100)具有向外延伸的凸緣，該凸緣伸入到高壓進(jìn)氣控制調(diào)速閥和高壓共軌恒壓管(91)之間的管路內(nèi)，并通過螺紋連接與高壓管路可拆卸地固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器中座(98)在其中心處設(shè)有直徑不同的孔，從上到下依次為控制器氣門座套孔(120)、控制器氣門孔(117)、油封襯套孔(116)、控制器氣門彈簧孔(119)，并且其中，控制器氣門座套孔(120)的直徑大于控制器氣門孔(117)的直徑并且大于油封襯套孔(116)的直徑，控制器氣門孔(117)的直徑大于油封襯套孔(116)的直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制器系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器氣門孔(117)與氣喉孔連接孔(118)連通，以在控制器氣門(9 打開時，將來自高壓共軌恒壓管(91)的壓縮空氣經(jīng)由支進(jìn)氣管路(11 進(jìn)入氣喉孔連接孔(118)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的控制器系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器系統(tǒng)還包括油封襯套(99)，所述油封襯套(99)安裝在油封襯套孔(116)內(nèi)，并支撐在控制器氣門彈簧(94)之上，其內(nèi)通過控制器氣門(9 的氣門桿。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的控制器系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器氣門彈簧(94)安裝在控制器氣門彈簧孔(119)內(nèi)，其下端支撐有控制器氣門彈簧下座(95)，并通過控制器氣門鎖夾片(96)緊固在控制器氣門彈簧下座(％)之上。
專利摘要本實用新型涉及一種發(fā)動機(jī)用的裝置，具體而言，涉及一種用于空氣動力發(fā)動機(jī)的控制器系統(tǒng)。該空氣動力發(fā)動機(jī)包括發(fā)動機(jī)本體、高壓氣罐組、恒壓罐、進(jìn)氣控制調(diào)速閥和控制器系統(tǒng)。該控制器系統(tǒng)包括高壓共軌恒壓管、控制器上蓋、控制器中座和控制器下座。并且其中，控制器上蓋內(nèi)設(shè)有進(jìn)氣管路，該進(jìn)氣管路螺紋連接到高壓共軌恒壓管，以接收來自高壓共軌恒壓管內(nèi)的壓縮空氣。
文檔編號F01B25/02GK202325692SQ20112041668
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者周劍, 周登榮 申請人:周劍, 周登榮