專利名稱：高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種壓縮空氣動力發(fā)動機(jī)，更具體地說，是有關(guān)一種高壓的壓 縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，有跡象表明世界上很多地區(qū)出現(xiàn)象冰山及高原積雪融化那樣的“溫室效 應(yīng)”，因而不少科學(xué)家預(yù)測，如“溫室效應(yīng)”不加控制，其造成的后果不堪設(shè)想。這種 現(xiàn)象已引起了各國領(lǐng)導(dǎo)人及科技人員的高度重視，并進(jìn)行了認(rèn)真嚴(yán)肅地討輪，特別是對 圍繞車輛尾氣排放方面，各國均采取了相應(yīng)的措施，提高了排放標(biāo)準(zhǔn)。有鑒于此，為了實(shí)現(xiàn)減少車輛尾氣污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境這一共同目標(biāo)，世界各 國就產(chǎn)生尾氣的能源展開了各種研究，從而出現(xiàn)了下列各種類型汽車代用燃料汽車、 電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車、氣動汽車、液氮汽車以及壓縮空氣汽車等。 所述的各種類型的汽車中，使用“壓縮空氣”這一取之不盡用之不竭的非石油能源作為 動力相對于其它動力汽車在尾氣排放上是最低的，也可改變各國以汽油、柴油作為汽車 動力燃料的這一現(xiàn)狀?？墒?，在目前壓縮空氣汽車因技術(shù)原因還沒有在市場上見到一銷 售的產(chǎn)品。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了提供一種高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系 統(tǒng)，也就是為應(yīng)對新節(jié)能排減計劃，開發(fā)了一種高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣的操 作設(shè)備。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是提供一種高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系 統(tǒng)，發(fā)動裝置包括裝有曲軸的曲軸驅(qū)動裝置、安裝在曲軸驅(qū)動裝置上的發(fā)動機(jī)和安裝在 曲軸驅(qū)動裝置的一側(cè)的起動裝置，其中，發(fā)動機(jī)為二沖程的，具有氣缸、活塞以及活動 連接曲軸的連桿，所述配氣工作系統(tǒng)包括儲氣罐，其內(nèi)儲存有高壓壓縮氣體，安裝在發(fā)動機(jī)一側(cè)；配氣裝置，包括多個電磁閥，安裝在發(fā)動機(jī)的上蓋上，其每一進(jìn)氣管分別通過 減壓器與儲氣罐連通，其出氣口與發(fā)動機(jī)的缸體的進(jìn)氣口連接；飛輪，安裝在起動裝置相對另一側(cè)的曲軸的轉(zhuǎn)軸部上，并使該飛輪安裝成與曲 軸旋轉(zhuǎn)中心同心；采樣部分，包括霍爾傳感器、磁鐵，其中，磁鐵安裝在飛輪上，霍爾傳感器安 裝在曲軸驅(qū)動裝置的殼體上并在隨飛輪轉(zhuǎn)動時其傳感頭與磁鐵運(yùn)動軌跡相對的上方；電控部分，安裝在發(fā)動機(jī)一側(cè)后部的安裝板上，包括單片機(jī)和光耦器，單片機(jī) 是與霍爾傳感器以及通過光耦器與電磁閥連接的。如以上所述的高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)，其中，所述的配氣 裝置還包括與電磁閥相應(yīng)數(shù)量的散熱器，各自安裝在電磁閥并其下部嵌入發(fā)動機(jī)的上感。如以上所述的高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)，其中，所述的霍爾 傳感器的傳感面的位置是在飛輪上磁鐵旋轉(zhuǎn)的切線方向的上方1 6mm處。如以上所述的高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)，其中，所述的霍爾 傳感器型號為A3144EU。如以上所述的高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)，其中，所述的散熱 器包括套部和其上一體形成的散熱片，該套部與電磁閥的外表面緊配合連接。如以上所述的高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)，其中，所述的配氣 裝置的電磁閥為2-25個，它們的開閉通過單片機(jī)控制使25個電磁閥能部分或全部接通。如以上所述的高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)，其中，所述的安裝 在飛輪上的磁鐵是處于曲軸運(yùn)動到上止點(diǎn)位置，因此，在曲軸運(yùn)動到上止點(diǎn)時，它與霍 爾傳感器是旋轉(zhuǎn)相對的相對作用位置。如以上所述的高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)，其中，所述的散熱 器是以從其上表面中心到四周蜂窩狀密布排列安裝在發(fā)動機(jī)的上蓋上，形成所謂互連的 閥門集成器。綜上所述，本實(shí)用新型的高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)直 接利用壓縮空氣推動氣缸的活塞對外輸出機(jī)械能，因?yàn)樗狗鞘湍茉醋鳛閯恿Τ蔀榭?能、使其尾氣排放不對環(huán)境產(chǎn)生污染和具有成本低、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，所以能較好地滿 足新節(jié)能排減計劃。

圖1是本實(shí)用新型的配氣裝置與壓縮空氣動力發(fā)動機(jī)的局部剖視圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是本實(shí)用新型的儲氣罐向氣缸供氣的供氣過程和控制的方框圖；圖4是本實(shí)用新型的固定安裝在曲軸上的飛輪以及該飛輪與氣缸中活塞運(yùn)動的 簡化的連接關(guān)系視圖，表示在氣缸中活塞整個行程S具有一上止點(diǎn)和一下止點(diǎn)；圖5是本實(shí)用新型的圖4固定安裝在曲軸上的飛輪側(cè)視圖；圖6a和圖6b分別表示根據(jù)圖4的上止點(diǎn)在氣缸中的位置，相應(yīng)地，能在飛輪上 設(shè)有一與活塞運(yùn)動到上止點(diǎn)時可采樣的、位于距活塞最近距離的磁鐵(上止點(diǎn)A)和霍爾 傳感器的主視圖和側(cè)視圖；圖7a是本實(shí)用新型的電控部分與電磁閥和霍爾傳感器的連接電路圖；圖7b是在安裝有1-n個電磁閥時需要設(shè)置相同數(shù)量的閥門開關(guān)及控制器中的第 1個和第η個的電路圖。
具體實(shí)施方式
請參閱圖1至圖4，本實(shí)用新型的高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)， 其中，發(fā)動裝置包括裝有曲軸101的曲軸驅(qū)動(傳的)裝置10、安裝在曲軸驅(qū)動裝置10 上的壓縮空氣動力發(fā)動機(jī)1和安裝在曲軸驅(qū)動裝置的一側(cè)的起動裝置5。為了清楚說明以下本實(shí)用新型的安裝結(jié)構(gòu)和操作，現(xiàn)就與之相關(guān)的零部件和技術(shù)術(shù)語作進(jìn)一步介紹。應(yīng)該了解到，這里使用的發(fā)動機(jī)1為二沖程的，具有氣缸11、活 塞12以及活動連接并在推動活塞12時使曲軸101(所注位置在曲軸的曲柄部位)運(yùn)轉(zhuǎn)的 連桿13;氣缸11是由缸體15和上蓋16組成，氣缸11具有若干進(jìn)氣口 17和出氣口 18， 進(jìn)氣口 17位于上蓋16，出氣口 16處于缸體15 —側(cè)或相對二側(cè)壁上。通常，氣缸設(shè)計有 一定的容積，這個容積是由曲軸將活塞推動到上蓋和缸體的底部之間最大的空間來確定 的，因此把活塞推動到最接近上蓋內(nèi)表面的位置或者活塞往復(fù)運(yùn)動時其頂面離曲軸回轉(zhuǎn) 中心最遠(yuǎn)時的位置稱為上止點(diǎn)，把活塞推動到最接近汽缸內(nèi)底面的位置或者活塞往復(fù)運(yùn) 動時其頂面離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近時的位置稱為下止點(diǎn)。起動裝置5為汽車用的手動起動器，其型號為紅旗602，安裝在曲軸驅(qū)動裝置的 殼體一側(cè)的內(nèi)外。起動裝置5包括殼體、拉線、彈簧、接觸件和手把51，其中，僅手把 51位于殼體外以便于手工操作，通過手把可使接觸件在拉線和彈簧作用下與相對布置在 曲軸101的轉(zhuǎn)軸部102上的被接觸件快速連接和解除連接。通常，所述的接觸件和被接 觸件是使用齒輪或者摩擦片等離合器形式的。所述配氣工作系統(tǒng)包括儲氣罐2、配氣裝置3、飛輪4、采樣部分6、電控部分 7,其中，儲氣罐2安裝在發(fā)動機(jī)1的一側(cè)，其內(nèi)儲存有高壓壓縮氣體并通過儲氣罐上的供 氣閥供氣和輸出。儲氣罐2的壓縮空氣容量和壓力可根據(jù)使用車輛的排氣量進(jìn)行選擇。 一般36-1500cc排氣量的汽車，儲氣罐的容量在200-300公升、壓力250_300Mpa左右。配氣裝置3包括多個電磁閥(閥門)31和/或安裝在各個電磁閥上的的散熱器 32，其中，電磁閥31可以以一定的內(nèi)置形式安裝在發(fā)動機(jī)的上蓋16上，每一電磁閥31 設(shè)有一進(jìn)氣管33和一出氣口，每一進(jìn)氣管可各自直接連接減壓器9或者每一進(jìn)氣管分別 通過分配頭(多路分配至每一進(jìn)氣管的管道連接的集合體)減壓器9，該減壓器9與儲氣 罐2連通；出氣口集中于上蓋內(nèi)與發(fā)動機(jī)1的缸體15的進(jìn)氣口 19連接。為適應(yīng)發(fā)動機(jī) 工作要求，電磁閥31應(yīng)選用在4-6Mpa壓力下高頻開閉的電磁閥。配氣裝置3在具有散 熱器32時，其數(shù)量是與電磁閥31相對應(yīng)或相當(dāng)?shù)?，它們各自安裝在電磁閥31上，尤其 是，各自安裝在電磁閥上的散熱器下部嵌入發(fā)動機(jī)的上蓋中。較佳，散熱器32由套部和 其上設(shè)有連成一體的散熱片構(gòu)成，該套部的內(nèi)表面與電磁閥31的外表面緊配合連接。根 據(jù)車輛的動力要求，配氣裝置的電磁閥31至少可設(shè)有2個或25個，它們的開閉通過下面 將詳細(xì)說明的單片機(jī)控制而任意組合。散熱器32是以從中心到四周密布排列的蜂窩狀安 裝在發(fā)動機(jī)1的上蓋16上，以便形成互連的蜂窩狀上蓋或所謂互連的閥門集成器。飛輪4固定安裝在曲軸101的轉(zhuǎn)軸部102上，以使曲軸101在連桿推動下帶動飛 輪4一起轉(zhuǎn)動，并保證該飛輪4的轉(zhuǎn)動中心與曲軸旋轉(zhuǎn)中心同心。請配合參閱圖2和圖5，采樣部分6，包括霍爾傳感器61、磁鐵62，其中，磁鐵 62安裝在飛輪4的凹槽內(nèi)，此凹槽的高度l_3mm，，具體地說，安裝在飛輪4上的磁鐵 62是在曲軸運(yùn)動到上止點(diǎn)的位置，以A表示，霍爾傳感器61安裝在曲軸驅(qū)動裝置10的 殼體另一側(cè)上并在磁鐵62隨飛輪轉(zhuǎn)動時與其運(yùn)動軌跡相對的上方一定位置上。在本實(shí)用 新型中采用的霍爾傳感器型號為A3144EU。最好，所述的霍爾傳感器61安裝在曲軸驅(qū) 動裝置10殼體上，而霍爾傳感器61的傳感面或測試平面的位置是處在飛輪上磁鐵62旋 轉(zhuǎn)的軌跡切線方向上方1 6mm處。[0035]請查閱圖6，電控部分7安裝在發(fā)動機(jī)1 一側(cè)后部或者發(fā)動機(jī)所在位置后面的安 裝板上，它包括單片機(jī)71和光耦器72，單片機(jī)一路通過光耦器72與電磁閥31連接，另 一路與霍爾傳感器61連接。因此當(dāng)所述的安裝在飛輪上的磁鐵62與霍爾傳感器61相對 作用位置是活塞運(yùn)動到上止點(diǎn)時的旋轉(zhuǎn)相對位置以可通過電控部分7打開電磁閥輸入壓
縮空氣。本實(shí)用新型的高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)的工作過程和原理。請再參閱圖5至圖7，打開儲氣罐2的供氣閥，壓縮氣體經(jīng)過減壓閥達(dá)到電磁閥 的進(jìn)氣管，接著，拉動起動裝置的手把，將起動裝置的接觸件推向曲軸上的被接觸件形 成相對緊密結(jié)合，并使曲軸在起動裝置的作用下轉(zhuǎn)動十幾次，同時帶動裝在曲軸上的飛 輪一起轉(zhuǎn)動，連桿隨著移動，以找到相位同步的條件，進(jìn)行采樣。上述的采樣中相位同步的條件包括兩個方面，首先，在壓縮空氣動力發(fā)動機(jī)整 個“進(jìn)氣膨脹沖程”中，對氣缸11中壓縮空氣的輸入量和膨脹程度進(jìn)行控制，對發(fā)動機(jī) 的性能具有決定性的影響，因此合理相位的確定及電磁閥(閥門)開閉與兩沖程同步即相 位同步技術(shù)是配氣機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)之一。其次，考慮到在運(yùn)行過程中負(fù)載的變化與速度 調(diào)節(jié)的需要，必須對進(jìn)氣流量實(shí)施控制，也就是可調(diào)氣流量技術(shù)。為解決以上問題所加裝的與曲軸旋轉(zhuǎn)中心同心的飛輪以及其上安裝位置與上止 點(diǎn)同步磁鐵，在平行于飛輪旋轉(zhuǎn)的軌跡上方安裝的霍爾傳感器，構(gòu)成電磁閥(閥門)31 開閉與二沖程同步即相位同步控制的保證。這樣，為將壓縮氣體輸送到氣缸進(jìn)氣口 19， (只有當(dāng)連桿推動活塞滑動到接近正上止點(diǎn)時)，此時磁鐵正掃過霍爾傳感器61，使霍 爾傳感器輸出一個同步同相位低電平信號，輸入到單片機(jī)(89LPC922)71的輸入端，從 而在Ul的相應(yīng)輸出端輸出一個同步同相位的的低電平信號，輸入到以U2-1表示的光耦 器(AC37)72的2和4腳，致使電磁閥(Vl) 31開啟(在此以前已將SWl合上，Jl-I吸 合，+12V的線包接通，所以Vl開啟，氣體從氣缸進(jìn)氣口進(jìn)入發(fā)動機(jī)的氣缸，若要流量 更大，則可以多合上幾個SW，例如合上η個則流量是一個的η倍，所以設(shè)計了裝有散熱 器的蜂窩形閥門集成器可以調(diào)節(jié)流量大小，達(dá)到車速變化的目的，使用高壓的目的是可 以使集成器體積減小，從而可以實(shí)用化，另一方面可使轉(zhuǎn)速達(dá)到2300-2500rpm綜上所述，就可調(diào)氣流量技術(shù)而言，是通過提供自行設(shè)計的“裝有散熱器的蜂 窩形互連的閥門集成器”，其內(nèi)裝有25個閥門(為減少圖形的規(guī)模，在本實(shí)施例的圖2 中示意地裝有5個)，而閥門開閉時間的長短及開閉閥門之?dāng)?shù)量(從1個到25個可隨意調(diào) 整)均由單片機(jī)71輸出端輸出之脈寬及數(shù)量決定(脈寬為周期的10% 70%)，實(shí)施了 對進(jìn)氣流量的隨意控制。
權(quán)利要求1.一種高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)，發(fā)動裝置包括裝有曲軸的曲軸 驅(qū)動裝置、安裝在曲軸驅(qū)動裝置上的發(fā)動機(jī)和安裝在曲軸驅(qū)動裝置的一側(cè)的起動裝置， 其中，發(fā)動機(jī)為二沖程的，具有氣缸、活塞以及活動連接曲軸的連桿，所述配氣工作系 統(tǒng)包括儲氣罐，其內(nèi)儲存有高壓壓縮氣體，安裝在發(fā)動機(jī)一側(cè)；配氣裝置，包括多個電磁閥，安裝在發(fā)動機(jī)的上蓋上，其每一進(jìn)氣管分別通過減壓 器與儲氣罐連通，其出氣口與發(fā)動機(jī)的缸體的進(jìn)氣口連接；飛輪，安裝在起動裝置相對另一側(cè)的曲軸的轉(zhuǎn)軸部上，并使該飛輪安裝成與曲軸旋 轉(zhuǎn)中心同心；采樣部分，包括霍爾傳感器、磁鐵，其中，磁鐵安裝在飛輪上，霍爾傳感器安裝在 曲軸驅(qū)動裝置的殼體上并在隨飛輪轉(zhuǎn)動時其傳感頭與磁鐵運(yùn)動軌跡相對的上方；電控部分，安裝在發(fā)動機(jī)一側(cè)后部的安裝板上，包括單片機(jī)和光耦器，單片機(jī)是與 霍爾傳感器以及通過光耦器與電磁閥連接的。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)，其特征在于，所 述的配氣裝置還包括與電磁閥相應(yīng)數(shù)量的散熱器，各自安裝在電磁閥并其下部嵌入發(fā)動 機(jī)的上蓋。
3.如權(quán)利要求1所述的高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)，其特征在于，所 述的霍爾傳感器的傳感面的位置是在飛輪上磁鐵旋轉(zhuǎn)的切線方向的上方1 6mm處。
4.如權(quán)利要求3所述的高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)，其特征在于，所 述的霍爾傳感器型號為A3144EU。
5.如權(quán)利要求2所述的高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)，其特征在于，所 述的散熱器包括套部和其上一體形成的散熱片，該套部與電磁閥的外表面緊配合連接。
6.如權(quán)利要求1所述的高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)，其特征在于， 所述的配氣裝置的電磁閥為2-25個，它們的開閉通過單片機(jī)控制使25個電磁閥能部分或 全部接通。
7.如權(quán)利要求1所述的高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)，其特征在于， 所述的安裝在飛輪上的磁鐵是處于曲軸運(yùn)動到上止點(diǎn)位置，因此，在曲軸運(yùn)動到上止點(diǎn) 時，它與霍爾傳感器是旋轉(zhuǎn)相對的相對作用位置。
8.如權(quán)利要求5所述的高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)，其特征在于，所 述的散熱器是以從其上表面中心到四周蜂窩狀密布排列安裝在發(fā)動機(jī)的上蓋上，形成所 謂互連的閥門集成器。
9.如權(quán)利要求1所述的高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)，其特征在于，所 述的儲氣罐中壓縮空氣容量200-300公升、壓力250-300Mpa。
專利摘要一種高壓壓縮空氣動力發(fā)動裝置的配氣工作系統(tǒng)，包括儲氣罐；配氣裝置，包括多個電磁閥，安裝在發(fā)動機(jī)的上蓋上，其進(jìn)氣管分別通過減壓器與儲氣罐連通，其出氣口與發(fā)動機(jī)的缸體的進(jìn)氣口連接；飛輪，旋轉(zhuǎn)中心同心地安裝在曲軸的轉(zhuǎn)軸部上；采樣部分，包括霍爾傳感器、磁鐵，其中，磁鐵安裝在飛輪上，霍爾傳感器安裝在曲軸驅(qū)動裝置的殼體上并在隨飛輪轉(zhuǎn)動時其傳感頭與磁鐵運(yùn)動軌跡相對的上方；以及電控部分，包括單片機(jī)和光耦器，以實(shí)現(xiàn)直接利用壓縮空氣推動氣缸的活塞對外輸出機(jī)械能，因?yàn)樗狗鞘湍茉醋鳛閯恿Τ蔀榭赡堋⑹蛊湮矚馀欧挪粚Νh(huán)境產(chǎn)生污染和具有成本低、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，所以能較好地滿足新節(jié)能排減計劃。
文檔編號F01L9/04GK201802452SQ20102051946
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者趙國樑 申請人:趙國樑