活塞式多功能氣動(dòng)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及活塞式多功能氣動(dòng)機(jī)，是一種與活塞式內(nèi)燃機(jī)、活塞式空氣壓縮機(jī)、活塞式氣動(dòng)馬達(dá)類似的動(dòng)力機(jī)械，它集成了內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)、消耗燃料加強(qiáng)做功能力的氣動(dòng)馬達(dá)等功能，它在運(yùn)行過程中能夠在這些功能之間自由切換，能夠在這些功能中某兩種的“中間狀態(tài)”下工作。它能夠以多種方式輸出動(dòng)力、能夠以壓縮空氣的形式回收并儲(chǔ)存機(jī)械能、能夠自動(dòng)壓縮空氣儲(chǔ)能、可實(shí)現(xiàn)停機(jī)后無須外力驅(qū)動(dòng)再次啟動(dòng)。
【專利說明】活塞式多功能氣動(dòng)機(jī)一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的“活塞式多功能氣動(dòng)機(jī)”屬于氣動(dòng)機(jī)械領(lǐng)域。
二、【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明涉及的“活塞式多功能氣動(dòng)機(jī)”(以下簡稱多功能氣動(dòng)機(jī)或氣動(dòng)機(jī))是一種與活塞式內(nèi)燃機(jī)、活塞式空氣壓縮機(jī)、活塞式氣動(dòng)馬達(dá)類似的機(jī)械。已有的活塞式內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)是功能相對(duì)單一的機(jī)械。本發(fā)明可在同一臺(tái)機(jī)器上實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)三種機(jī)械的功能。它所集成的各種功能共用部分或全部氣缸、活塞組，且所集成的內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)功能可單獨(dú)運(yùn)行，或?qū)⑵渲心硟煞N功能同時(shí)運(yùn)行。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]1、本發(fā)明涉及的活塞式多功能氣動(dòng)機(jī)是一種集成了內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)三種功能或其中任意兩種功能的新型氣動(dòng)機(jī)械。
[0004]2、該多功能氣動(dòng)機(jī)具有以下功能:
[0005](I)作為類似于一般活塞式內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力機(jī)械工作，此時(shí)，該多功能氣動(dòng)機(jī)通過“吸氣一壓縮一吸熱升溫一膨脹做功一排氣”的往復(fù)循環(huán)，消耗熱能獲得機(jī)械能；
[0006](2)作為被外力驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī)工作，此時(shí)，該多功能氣動(dòng)機(jī)從自然界吸入空氣，并消耗機(jī)械能將空氣壓縮后儲(chǔ)存在高壓氣瓶中；
[0007](3)作為氣動(dòng)馬達(dá)工作，此時(shí)，多功能氣動(dòng)機(jī)通過消耗氣瓶中的高壓空氣獲得機(jī)械倉泛;
[0008](4)作為消耗熱能的氣動(dòng)馬達(dá)工作，此時(shí)，多功能氣動(dòng)機(jī)的氣瓶釋放壓縮空氣，并讓壓縮空氣吸熱升溫，高溫高壓空氣膨脹做功，從而對(duì)外輸出能量；
[0009](5)運(yùn)行在功能一、二之間，此時(shí)，多功能氣動(dòng)機(jī)從外界吸入空氣并壓縮，空氣到達(dá)壓縮終端后，一部分被存入高壓氣瓶內(nèi)，剩余部分經(jīng)過吸熱升溫、膨脹做功后被排向自然界，排氣完成后重新吸氣，如此往復(fù)循環(huán)；本項(xiàng)功能的實(shí)質(zhì)是:多功能氣動(dòng)機(jī)通過消耗熱能壓縮空氣并儲(chǔ)存，與此同時(shí)，它可減少壓縮空氣的儲(chǔ)存而對(duì)外輸出動(dòng)力，也可接收外界動(dòng)力而增加壓縮空氣的儲(chǔ)存；
[0010](6)運(yùn)行在功能一、四之間，此時(shí)，多功能氣動(dòng)機(jī)從外界吸入空氣并壓縮，空氣到達(dá)壓縮終端后，高壓氣瓶再釋放一部分空氣，氣瓶釋放的空氣與新壓縮的空氣合并，經(jīng)吸熱升溫一膨脹做功后被排向自然界，排氣完成后重新進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)；本項(xiàng)功能的實(shí)質(zhì)是:多功能氣動(dòng)機(jī)通過釋放氣瓶儲(chǔ)存的壓縮空氣增加參與膨脹做功過程的空氣量，從而使其輸出動(dòng)力在功能一的基礎(chǔ)上得到加強(qiáng)；
[0011](7)自動(dòng)充氣功能
[0012](8)停機(jī)功能；
[0013](9)停機(jī)后再次啟動(dòng)功能；
[0014] (10)消耗少量能量空轉(zhuǎn)的功能；[0015](11)隨時(shí)起停功能；
[0016]該多功能氣動(dòng)機(jī)實(shí)際應(yīng)用中確定的功能可為以上⑴?(11)項(xiàng)功能的部分或全部。
[0017]3、該多功能氣動(dòng)機(jī)通過在活塞式內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)上增加儲(chǔ)氣瓶，并結(jié)合對(duì)氣門開閉方式、燃料供給及燃燒(供熱)方式、以及對(duì)活塞位于上止點(diǎn)時(shí)的缸內(nèi)容積(即燃燒室容積或壓縮余量)、氣缸級(jí)數(shù)等項(xiàng)目中的部分或全部進(jìn)行改變，從而實(shí)現(xiàn)上述的各種功能。
[0018]4、該多功能氣動(dòng)機(jī)可利用多種形式的熱能，如汽油、柴油、石油液化氣、天燃?xì)?、氫氣、醇類、煤炭等各種燃料燃燒的熱能，以及廢氣余熱、太陽能等。
[0019]5、該多功能氣動(dòng)機(jī)可通過吸氣增壓方式提高做功能力，增壓方式可采用機(jī)械增壓或利用廢氣渦輪增壓。
四、【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1、圖2表示該多功能氣動(dòng)機(jī)以二級(jí)氣缸的形式實(shí)現(xiàn)時(shí)的氣動(dòng)循環(huán)方式。
[0021]附圖中三種氣路在氣瓶位置、氣路布置等方面有一定差別圖，圖1比較適用于汽油、石油液化氣、天燃?xì)?、氫氣等易于與空氣混合、可采用火花塞點(diǎn)火的情況；圖2對(duì)柴油、汽油等常用油料均可適用。
[0022]圖1、圖2中各編號(hào)對(duì)應(yīng)的組件名稱如下:
[0023]I——低壓氣缸
[0024]2——高壓氣缸
[0025]3——儲(chǔ)存壓縮空氣的氣瓶
[0026]4——節(jié)氣閥(可選)
[0027]5—低壓氣缸壓縮過程吸氣門
[0028]6—低壓氣缸壓縮過程排氣門
[0029]71——冷卻器(可選)
[0030]72——中冷轉(zhuǎn)換氣閥(可選)
[0031]8——高壓氣缸壓縮過程吸氣門
[0032]9—高壓氣缸壓縮終端排氣門
[0033]10-三通
[0034]11——?dú)馄块y門
[0035]12—高壓氣缸膨脹過程吸氣門
[0036]13—高壓氣缸膨脹過程排氣門
[0037]14—低壓氣缸膨脹過程吸氣門
[0038]15—低壓氣缸膨脹過程排氣門
[0039]16—廢氣余熱利用熱交換器(可選)
[0040]17—余熱利用轉(zhuǎn)換氣閥(可選)
[0041]18——缸內(nèi)壓縮余量(燃燒室)
[0042]19-限壓閥
[0043]圖1、圖2中，各氣門之間的氣路管道兼有儲(chǔ)氣的功能。五、【具體實(shí)施方式】
[0044]1、多功能氣動(dòng)機(jī)的組成
[0045]本發(fā)明所述的多功能氣動(dòng)機(jī)主要由以下部分組成:
[0046](I)機(jī)體
[0047](2) 一級(jí)或多級(jí)氣缸、活塞組；
[0048](3)活塞、曲軸、連桿組成的曲柄連桿機(jī)構(gòu)；
[0049](4)氣瓶-用于儲(chǔ)存壓縮空氣；
[0050](5)吸氣一壓縮氣路一從外界吸入空氣，經(jīng)一級(jí)或多級(jí)壓縮提高空氣壓強(qiáng)的路徑(圖1中，氣路實(shí)線部分為吸氣一壓縮氣路，含進(jìn)氣空濾、節(jié)氣閥4、氣門5、6、8、9、冷卻器71、中冷轉(zhuǎn)換氣閥72等)
[0051](6)膨脹一排氣氣路一高壓空氣經(jīng)過一級(jí)或多級(jí)氣缸膨脹后被排向自然界的路徑(圖1中，氣路虛線部分為膨脹一排氣氣路，含氣門12、13、14、15、以及連接各氣門間的管路等);
[0052](7)供油燃燒(熱能供給)系統(tǒng)——提供熱能對(duì)高壓空氣進(jìn)行加熱使其升溫的系統(tǒng)；
[0053](8)氣路控制系統(tǒng)——該多功能氣動(dòng)機(jī)的特定功能對(duì)應(yīng)特定的氣路工作狀態(tài)，氣路控制系統(tǒng)通過對(duì)氣門的開閉方式進(jìn)行操作，以此實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)機(jī)在各種功能之間的切換、以及實(shí)現(xiàn)對(duì)多功能氣動(dòng)機(jī)輸入、輸出功率的調(diào)節(jié)；
[0054]2、多功能氣動(dòng)機(jī)各種功能的簡稱定義
[0055]由于該多功能氣動(dòng)機(jī)功能及工作狀態(tài)繁多，為便于描述簡潔、清楚，先對(duì)多功能氣動(dòng)機(jī)各種功能簡稱定義如下:
[0056]功能一:消耗熱能，輸出機(jī)械能(即純循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)功能，與氣瓶不發(fā)生空氣交換)
[0057]功能二:消耗機(jī)械能，獲得壓縮空氣(即空氣壓縮機(jī)功能)，該功能有如下A、B兩種工作狀態(tài):
[0058]A狀態(tài):曲軸旋轉(zhuǎn)2周完成一個(gè)壓縮過程
[0059]B狀態(tài):曲軸旋轉(zhuǎn)I周完成一個(gè)壓縮過程
[0060]功能三:消耗壓縮空氣，獲得機(jī)械能(即氣動(dòng)馬達(dá)功能)，該功能有如下C、D兩種工作狀態(tài):
[0061]C狀態(tài):曲軸旋轉(zhuǎn)2周完成一個(gè)膨脹做功過程
[0062]D狀態(tài):曲軸旋轉(zhuǎn)I周完成一個(gè)膨脹做功過程
[0063]功能四:消耗壓縮空氣和熱能，獲得機(jī)械能(即消耗熱能的氣動(dòng)馬達(dá)功能)，該功能有如下E、F兩種工作狀態(tài):
[0064]E狀態(tài):曲軸旋轉(zhuǎn)2周完成一個(gè)吸熱膨脹做功過程
[0065]F狀態(tài):曲軸旋轉(zhuǎn)I周完成一個(gè)吸熱膨脹做功過程
[0066]功能五:發(fā)動(dòng)機(jī)功能與壓縮機(jī)功能的過渡狀態(tài)，該功能有G、H、I三種工作狀態(tài)區(qū)間:
[0067]G狀態(tài):消耗熱能，獲得壓縮空氣和機(jī)械能
[0068]H狀態(tài):消耗熱能，獲得壓縮空氣
[0069]I狀態(tài):消耗熱能和機(jī)械能，獲得壓縮空氣[0070]功能六:發(fā)動(dòng)機(jī)功能與消耗熱能的氣動(dòng)馬達(dá)功能的過渡狀態(tài)
[0071]功能七:自動(dòng)充氣功能
[0072]功能八:停機(jī)功能
[0073]功能九:停機(jī)后再次啟動(dòng)功能
[0074]功能十:消耗少量熱能或機(jī)械能空轉(zhuǎn)的功能
[0075]功能^--:隨時(shí)起停功能
[0076]3、多功能氣動(dòng)機(jī)各種功能的實(shí)現(xiàn)途徑
[0077]下面，結(jié)合明書附圖中圖1，說明采用二級(jí)氣缸、以汽油為燃料的多功能氣動(dòng)機(jī)的各種功能的實(shí)現(xiàn)及對(duì)應(yīng)的空氣循環(huán)原理。
[0078](一)功能一的實(shí)現(xiàn)
[0079]功能一:消耗熱能，輸出機(jī)械能的循環(huán)式發(fā)動(dòng)機(jī)功能(與氣瓶不發(fā)生空氣交換)。
[0080]該多功能氣動(dòng)機(jī)按功能一工作時(shí)，它通過“吸氣一壓縮一吸熱升溫一膨脹做功一排氣”的往復(fù)循環(huán)對(duì)外做功，結(jié)合圖1，對(duì)功能一各個(gè)環(huán)節(jié)的說明如下:
[0081]①、吸氣:
[0082]進(jìn)氣(空氣過濾)一節(jié)氣閥4 (可選)一低壓活塞在上止點(diǎn)位置，氣門5打開，活塞下行吸入空氣，活塞運(yùn)行到下止點(diǎn)位置，氣門5關(guān)閉，吸氣完成。
[0083]②、壓縮:
[0084]壓縮過程可細(xì)分為“一級(jí)壓縮一中冷(可選)一二級(jí)吸氣一二級(jí)壓縮”幾個(gè)環(huán)節(jié):
[0085]一級(jí)壓縮:低壓活塞從下止點(diǎn)上行開始?jí)嚎s空氣，當(dāng)缸內(nèi)壓強(qiáng)大于氣門6外的壓強(qiáng)時(shí)，氣門6打開,活塞繼續(xù)上行,壓縮空氣從低壓氣缸排出，一級(jí)壓縮結(jié)束；
[0086]中冷(可選):經(jīng)過一級(jí)壓縮后，氣體溫度升高，此時(shí)可視需要對(duì)氣體采取中冷措施；若進(jìn)行中冷，則中冷轉(zhuǎn)換氣閥72接通冷卻氣路，關(guān)閉非冷卻旁路，空氣流經(jīng)冷卻器71進(jìn)行冷卻；若不中冷，中冷轉(zhuǎn)換氣閥72接通非冷卻旁路，關(guān)閉冷卻氣路，空氣從非冷卻旁路進(jìn)入下一級(jí)壓縮。高、低壓氣缸間的氣路可采取單一冷卻氣路，此時(shí)只保留冷卻器71，轉(zhuǎn)換氣閥72與非中冷旁路被取消；也可采取單一非中冷氣路，此時(shí)冷卻器71、氣閥72被取消，壓縮氣路的氣門6、氣門8之間用管路聯(lián)通即可。
[0087]二級(jí)吸氣:高壓活塞在上止點(diǎn)位置，氣門8打開，活塞下行吸入空氣，活塞運(yùn)行到下止點(diǎn)位置，氣門8關(guān)閉
[0088]二級(jí)壓縮:高壓活塞從下止點(diǎn)上行對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，當(dāng)缸內(nèi)壓強(qiáng)大于氣門9外的壓強(qiáng)時(shí)，氣門9打開，活塞繼續(xù)上行，高壓空氣被排出氣缸進(jìn)入高壓氣路，活塞運(yùn)行到上止點(diǎn)，二級(jí)壓縮結(jié)束，氣門9關(guān)閉。
[0089]③、吸熱升溫
[0090]空氣壓縮完畢后進(jìn)入吸熱升溫(供油燃燒)過程，這一過程可在缸內(nèi)或缸外進(jìn)行。
[0091]圖1所示的原理圖中，在壓縮終端的高壓氣路上噴射汽油(噴油點(diǎn)可設(shè)在吸氣門12與轉(zhuǎn)換氣閥17之間)，噴油后汽油與空氣混合，吸氣門12打開、活塞下行吸入高壓混合油氣，氣門關(guān)閉，然后火花塞點(diǎn)火爆發(fā)，高壓空氣迅速升溫并進(jìn)入膨脹過程。
[0092]高壓空氣在從氣門9到從氣門12之間的管路中流通時(shí)，可視情況選擇是否通過熱交換器16利用余熱。
[0093]④、膨脹做功[0094]膨脹做功過程可細(xì)分為“一級(jí)膨脹做功一一級(jí)排氣一中間吸熱(可選)一二級(jí)膨脹做功”幾個(gè)環(huán)節(jié)，分述如下:
[0095]一級(jí)膨脹做功:空氣吸熱后變成高溫高壓空氣，空氣被封閉在一級(jí)氣缸中膨脹推動(dòng)活塞下行，活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，一級(jí)膨脹做功過程結(jié)束。
[0096]—級(jí)排氣:一級(jí)膨脹過程結(jié)束后，高壓氣缸氣門13打開,活塞上行,將空氣排出高壓氣缸，活塞到達(dá)上止點(diǎn)，一級(jí)排氣結(jié)束，氣門13關(guān)閉；
[0097]中間吸熱(可選):空氣經(jīng)一級(jí)膨脹做功之后，其溫度、壓強(qiáng)均有所降低，氣體進(jìn)入二級(jí)膨脹之前，可視情況選擇中間吸熱，中間吸熱可采用對(duì)空氣再次提供燃料，使其在低壓氣缸內(nèi)進(jìn)行二次燃燒的方式；或采取其它能使空氣獲得熱能的方式。
[0098]二級(jí)膨脹做功:低壓活塞在上止點(diǎn)位置時(shí)，低壓氣缸氣門14打開，活塞下行吸入一定量空氣，氣門14關(guān)閉，活塞繼續(xù)下行，空氣膨脹做功，活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，二級(jí)膨脹做功過程結(jié)束。
[0099]⑤、排氣
[0100]空氣膨脹做功結(jié)束后，低壓活塞到達(dá)下止點(diǎn)，打開低壓氣缸排氣門15，活塞上行排氣；活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，排氣結(jié)束，完成一個(gè)工作循環(huán)。
[0101]該多功能氣動(dòng)機(jī)以功能一工作時(shí)，各活塞上下2次完成一個(gè)工作循環(huán)，對(duì)應(yīng)氣動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)2周。
[0102](二)功能二的實(shí)現(xiàn)
[0103]功能二:消耗機(jī)械能獲得壓縮空氣(即空氣壓縮機(jī)功能)。
[0104]當(dāng)該多功能氣動(dòng)機(jī)按功能二工作時(shí)，膨脹氣路氣門12、13、14、15始終關(guān)閉，同時(shí)供油、燃燒系統(tǒng)也退出工作，只讓壓縮氣路參與工作，這樣，活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)只能吸入空氣并進(jìn)行壓縮，空氣達(dá)到壓縮終端后被存入氣瓶。
[0105]該多功能氣動(dòng)機(jī)按功能二工作時(shí)，有A、B兩種狀態(tài):
[0106]A、控制壓縮氣路氣門5、6、8、9開閉的凸輪組采用與功能一相同的凸輪組，這時(shí)，活塞每上下2次(對(duì)應(yīng)曲軸旋轉(zhuǎn)2周)完成一個(gè)壓縮周期。按這一狀態(tài)工作時(shí)，壓縮過程中活塞的每2次上下運(yùn)動(dòng)中只有I次執(zhí)行了“吸氣一壓縮”工作，相當(dāng)于氣動(dòng)機(jī)有一半的運(yùn)轉(zhuǎn)屬于“空轉(zhuǎn)”，“空轉(zhuǎn)”動(dòng)作對(duì)應(yīng)功能一的“吸氣一壓縮一膨脹一排氣”完整循環(huán)中“膨脹一排氣”的部分。
[0107]B、壓縮氣路上的氣門開閉控制采用另一組凸輪，氣門開閉頻率是狀態(tài)A的2倍，此時(shí)，活塞每上下I次(對(duì)應(yīng)曲軸旋轉(zhuǎn)I周)完成一個(gè)壓縮過程。結(jié)合附圖1對(duì)這一工作狀態(tài)的說明為:活塞位于上止點(diǎn)時(shí)關(guān)閉壓縮排氣門6、9，打開吸氣門5、8，活塞下行吸入空氣；活塞運(yùn)行到下止點(diǎn)時(shí)，關(guān)閉吸氣門5、8 ;活塞上行壓縮空氣，當(dāng)缸內(nèi)氣壓不低于排氣門后的氣壓時(shí)，打開排氣門6、9，活塞繼續(xù)上行，將空氣排出缸外。(B狀態(tài)是在A狀態(tài)的基礎(chǔ)上，將壓縮氣路氣門開閉頻率加快I倍，使A狀態(tài)中“空轉(zhuǎn)”的部分變成有效運(yùn)轉(zhuǎn))。
[0108](三)功能三的實(shí)現(xiàn)
[0109]功能三:消耗壓縮空氣獲得機(jī)械能，即氣動(dòng)馬達(dá)功能。
[0110]多功能氣動(dòng)機(jī)按功能三工作時(shí)，壓縮氣路上的氣門5、6、8、9關(guān)閉，供油燃燒系統(tǒng)也關(guān)閉，只讓膨脹氣路參與工作，活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)吸入氣瓶儲(chǔ)存的高壓空氣，高壓空氣膨脹做功推動(dòng)氣動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。[0111]該多功能氣動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)功能三時(shí)，有如下C、D兩種狀態(tài):
[0112]C、控制膨脹氣路氣門12、13、14、15開閉的凸輪組采用與功能一相同的凸輪組，活塞每上下2次(對(duì)應(yīng)曲軸旋轉(zhuǎn)2周)完成一個(gè)吸入高壓空氣并使其膨脹做功的過程。按這一狀態(tài)工作時(shí)，膨脹過程中活塞的每2次上下運(yùn)動(dòng)中只有I次執(zhí)行了 “吸氣如高壓空氣并膨脹做功一排氣”工作，相當(dāng)于氣動(dòng)機(jī)有一半的運(yùn)轉(zhuǎn)屬于“空轉(zhuǎn)”，“空轉(zhuǎn)”動(dòng)作對(duì)應(yīng)功能一的“吸氣一壓縮一膨脹一排氣”完整循環(huán)中“吸氣一壓縮”的部分。
[0113]D、膨脹氣路上的氣門開閉控制采用另一組凸輪，氣門開閉頻率是狀態(tài)C的2倍，活塞每上下I次(對(duì)應(yīng)曲軸旋轉(zhuǎn)I周)完成一個(gè)氣體膨脹做功過程。結(jié)合附圖1對(duì)這一工作狀態(tài)的說明為:活塞位于上止點(diǎn)時(shí)打開吸氣門12、14，活塞下行吸入一定空氣后關(guān)閉，活塞繼續(xù)下行，空氣膨脹做功；活塞運(yùn)行到下止點(diǎn)時(shí)，打開排氣門13、15，活塞上行將空氣排出缸夕卜。(D狀態(tài)是在C狀態(tài)的基礎(chǔ)上，將膨脹氣路氣門開閉頻率加快I倍，使C狀態(tài)中“空轉(zhuǎn)”的部分變成有效運(yùn)轉(zhuǎn))。
[0114](四)功能四的實(shí)現(xiàn)
[0115]功能四:消耗壓縮空氣和熱能獲得機(jī)械能，即消耗熱能的氣動(dòng)馬達(dá)功能。
[0116]功能四與功能三接近，其差別僅是在純氣動(dòng)馬達(dá)的基礎(chǔ)上，增加對(duì)高壓空氣提供熱能使其升溫，從而提高空氣做功能力。該多功能氣動(dòng)機(jī)功能四的實(shí)現(xiàn)，是將壓縮氣路上的氣門5、6、8、9關(guān)閉，讓膨脹氣路與燃料供給、燃燒系統(tǒng)同時(shí)參與工作，這樣，活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)吸入氣瓶內(nèi)儲(chǔ)存的高壓空氣，并吸熱升溫，高溫、高壓空氣在氣動(dòng)機(jī)氣缸中膨脹推動(dòng)活塞做功。
[0117]該多功能氣動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)功能四時(shí)，有如下E、F兩種狀態(tài):
[0118]E、氣瓶提供高壓空氣，氣動(dòng)機(jī)執(zhí)行“吸熱升溫一膨脹做功一排氣”，控制膨脹氣路氣門12、13、14、15開閉的凸輪組采用與功能一相同的凸輪組，活塞每上下2次(對(duì)應(yīng)曲軸旋轉(zhuǎn)2周)完成一次吸入高壓空氣并使其吸熱膨脹做功的過程。本功能相當(dāng)于將功能一的“吸氣一壓縮一吸熱升溫一膨脹做功一排氣”這一完整的空氣熱動(dòng)力循環(huán)中“吸氣一壓縮”的部分去掉，改由高壓氣瓶供給壓縮空氣。由于少了 “吸氣一壓縮”的過程，活塞的每2次上下運(yùn)動(dòng)中只有I次為有效運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于氣動(dòng)機(jī)有一半的運(yùn)轉(zhuǎn)為“空轉(zhuǎn)”，“空轉(zhuǎn)”部分與完整的“吸氣一壓縮一吸熱升溫一膨脹做功一排氣”循環(huán)中“吸氣一壓縮”運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。
[0119]F、膨脹氣路上氣門開閉控制的凸輪組采用與功能三D狀態(tài)相同的凸輪組，活塞每上下I次(對(duì)應(yīng)曲軸旋轉(zhuǎn)I周)完成一次“氣瓶供給高壓空氣一吸熱升溫一膨脹做功一排氣”的過程。F狀態(tài)是在功能三D狀態(tài)的基礎(chǔ)上增加吸熱過程，吸熱原理與功能一相同，僅是供油燃燒(熱能供給)頻率增加I倍。
[0120](五)功能五的實(shí)現(xiàn)
[0121]功能五:發(fā)動(dòng)機(jī)功能與壓縮機(jī)功能的過渡狀態(tài)
[0122]該多功能氣動(dòng)機(jī)功能五與功能一的運(yùn)行在氣門開閉方式、供熱方式等方面均相同，功能五的不同之處為:在壓縮終端，壓縮產(chǎn)生的高壓空氣部分被存入氣瓶，因此參與吸熱膨脹做功的空氣量少于壓縮過程的空氣量。
[0123]氣動(dòng)機(jī)以功能五運(yùn)行時(shí)，根據(jù)“存入氣瓶”與“吸熱膨脹做功”的空氣比例不同，其工作狀態(tài)可細(xì)分為G、H、I三個(gè)區(qū)間:
[0124]G、消耗熱能，獲得壓縮空氣及機(jī)械能(此時(shí)，氣動(dòng)機(jī)消耗熱能獲得的機(jī)械能多于壓縮空氣所需的機(jī)械能，因此可在壓縮空氣的同時(shí)輸出機(jī)械能，偏向于發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài))；
[0125]H、消耗熱能，獲得壓縮空氣(此時(shí)氣動(dòng)機(jī)消耗熱能獲得的機(jī)械能與壓縮空氣所需的機(jī)械能剛好平衡)；
[0126]1、消耗熱能與機(jī)械能，獲得壓縮空氣(此時(shí)氣動(dòng)機(jī)消耗熱能獲得的機(jī)械能少于壓縮空氣所需的機(jī)械能，需要額外的機(jī)械能來補(bǔ)充，偏向于壓縮機(jī)狀態(tài))。
[0127]實(shí)現(xiàn)功能五的要素是:調(diào)節(jié)壓縮終端的高壓空氣“存入氣瓶”與“參與吸熱膨脹做功”這兩者的比例，在圖1所示的原理圖中，壓縮空氣經(jīng)氣門9排出高壓氣缸后，通過改變氣門12開度及打開時(shí)間可控制流回氣缸的空氣量，從而實(shí)現(xiàn)這一比例的調(diào)節(jié)。
[0128](六)功能六的實(shí)現(xiàn)
[0129]功能六:發(fā)動(dòng)機(jī)功能與消耗熱能的氣動(dòng)馬達(dá)功能的過渡狀態(tài)(即功能一、四的過渡狀態(tài))
[0130]該多功能氣動(dòng)機(jī)功能六與功能一的運(yùn)行在氣門開閉方式、供熱方式等方面均相同。功能六的不同之處為:在壓縮終端，氣瓶釋放一部分空氣，與新壓縮的空氣一起參與后續(xù)過程，因此參與吸熱膨脹做功的空氣量多于壓縮過程的空氣量。
[0131]實(shí)現(xiàn)功能六的要素，是在功能一的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)“氣動(dòng)機(jī)吸氣量”與“氣瓶釋放空氣量”兩者之間的比例。在附圖1的空氣循環(huán)原理圖中，“氣動(dòng)機(jī)吸氣量”的調(diào)節(jié)可通過改變節(jié)氣閥4的開度、或改變氣門5的開度及開放時(shí)間來實(shí)現(xiàn)；在壓縮終端，空氣經(jīng)氣門9排出高壓氣缸后，通過改變氣門12開度及打開時(shí)間可控制氣缸吸入的空氣量，從而實(shí)現(xiàn)這一比例的調(diào)節(jié)。
[0132](七)功能七的實(shí)現(xiàn)
[0133]功能七:自動(dòng)充、放氣功能
[0134]該多功能氣動(dòng)機(jī)的自動(dòng)充氣功能是建立在功能五的基礎(chǔ)上，該功能的實(shí)現(xiàn)是在氣動(dòng)機(jī)的控制程序中設(shè)置自動(dòng)充氣條件，當(dāng)氣動(dòng)機(jī)不輸出動(dòng)力或輸出動(dòng)力的水平較低時(shí)，如果氣瓶內(nèi)壓低于設(shè)定值，將氣動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)切換到功能五對(duì)氣瓶進(jìn)行充氣。自動(dòng)放氣功能是在氣瓶上設(shè)置限壓閥，當(dāng)氣瓶內(nèi)的壓力超過限壓閥設(shè)定的壓強(qiáng)時(shí)，限壓閥自動(dòng)放氣，保證氣瓶內(nèi)氣壓維持在正常水平。
[0135](八)功能八、功能九的實(shí)現(xiàn)
[0136]功能八:停機(jī)功能
[0137]功能九:停機(jī)后再次啟動(dòng)功能
[0138]該多功能氣動(dòng)機(jī)需要停機(jī)時(shí),停止對(duì)氣動(dòng)機(jī)提供能量(包括熱能、壓縮空氣、機(jī)械能)，氣動(dòng)機(jī)在摩擦、缸內(nèi)氣壓等作用下減速，就可以實(shí)現(xiàn)停機(jī)。氣動(dòng)機(jī)長時(shí)期停機(jī)時(shí)，關(guān)閉高壓氣瓶閥門11，以免漏氣影響下一次啟動(dòng)。
[0139]該多功能氣動(dòng)機(jī)的停機(jī)啟動(dòng)可通過多種方式實(shí)現(xiàn)，可利用壓縮空氣啟動(dòng)，或采用類似一般內(nèi)燃機(jī)的外力驅(qū)動(dòng)(如采用啟動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng))。
[0140]利用壓縮空氣啟動(dòng)需要多功能氣動(dòng)機(jī)停機(jī)相位固定在一定范圍(通過停機(jī)裝置實(shí)現(xiàn))，需啟動(dòng)時(shí)氣瓶向特定氣缸提供高壓空氣使其啟動(dòng)(與氣動(dòng)馬達(dá)的啟動(dòng)方式相同)。以圖1為例，停機(jī)裝置使氣動(dòng)機(jī)固定停在高壓氣缸的進(jìn)氣門12的吸氣終止角之后一個(gè)較小的角度范圍，需要啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)裝置打開氣門12，高壓空氣進(jìn)入高壓氣缸即可實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)。
[0141](九)功能十的實(shí)現(xiàn)[0142]功能十:消耗少量能量空轉(zhuǎn)的功能
[0143]該多功能氣動(dòng)機(jī)消耗少量能量空轉(zhuǎn)的功能，類似于一般內(nèi)燃機(jī)的“怠速”或“空轉(zhuǎn)”，此時(shí)可讓其運(yùn)行在功能一、三、四中的某個(gè)狀態(tài)，但減少參與工作的空氣量及燃油供給，提供的能量只需能克服摩擦維持其運(yùn)轉(zhuǎn)即可。
[0144]也可通過消耗少量機(jī)械能克服摩擦使氣動(dòng)機(jī)維持空轉(zhuǎn)，此時(shí)，其運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不壓縮空氣、不消耗熱能、也不消耗高壓空氣的。消耗機(jī)械能空轉(zhuǎn)的狀態(tài)有多種途徑可實(shí)現(xiàn)，例如:在各氣缸的活塞位于上止點(diǎn)處起，將所有氣門全部關(guān)閉(氣動(dòng)機(jī)按這一方式空轉(zhuǎn)時(shí)理論上氣缸內(nèi)處于真空狀態(tài))；或者在各個(gè)氣缸的氣門中選擇適當(dāng)?shù)臍忾T處于常開狀態(tài)，剩余氣門處于常閉狀態(tài)，也可實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)機(jī)的空轉(zhuǎn)(如圖1中，空轉(zhuǎn)時(shí)可選擇氣門5、8常開，其余氣門常閉)。
[0145](十)功能十一功能的實(shí)現(xiàn)
[0146]功能^^一:隨時(shí)起停功能
[0147]該多功能氣動(dòng)機(jī)的隨時(shí)起停功能建立在功能三(或功能四)、功能八、功能九的基礎(chǔ)上。
[0148]該多功能氣動(dòng)機(jī)的氣動(dòng)馬達(dá)功能具有容易啟動(dòng)的特點(diǎn)，在特定相位下只需供氣即可運(yùn)轉(zhuǎn)，即使不采用固定相位停機(jī)，需要外力助推啟動(dòng)，所需的助推力也比較小，利用這個(gè)特點(diǎn)多功能氣動(dòng)機(jī)很容易實(shí)現(xiàn)隨時(shí)起停。
[0149]當(dāng)多功能氣動(dòng)機(jī)不需要充氣，又不需要輸出動(dòng)力時(shí)，將其切換到氣動(dòng)馬達(dá)狀態(tài)并停止提供高壓空氣，使其自動(dòng)減速；當(dāng)需要輸出能量時(shí)，若氣動(dòng)機(jī)已停止運(yùn)轉(zhuǎn)，通過功能九使其啟動(dòng)并對(duì)其供氣(或同時(shí)供給燃料)，氣動(dòng)機(jī)隨即可輸出動(dòng)力。隨時(shí)起停功能可通過油門控制，當(dāng)不觸發(fā)油門時(shí)，就停止對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)提供能量讓其自動(dòng)減速，當(dāng)觸發(fā)油門時(shí)，就供氣(或同時(shí)供油)使其運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0150](十一)多功能氣動(dòng)機(jī)動(dòng)力控制的實(shí)現(xiàn)
[0151]動(dòng)力機(jī)械的動(dòng)力(功率)控制總體上是通過兩條基本途徑來實(shí)現(xiàn):一是改變扭矩，二是改變轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)可通過動(dòng)力機(jī)械自身改變扭矩來實(shí)現(xiàn)，也可通過變速機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。對(duì)氣動(dòng)機(jī)本身而言，動(dòng)力控制的核心是改變扭矩。本多功能氣動(dòng)機(jī)有多種途徑可實(shí)現(xiàn)扭矩的調(diào)節(jié)，這些途徑包括:改變?nèi)剂瞎┙o濃度、配氣調(diào)節(jié)、改變工作模式等。該多功能氣動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)的各種方法可靈活選擇(組合)。
[0152](I)改變?nèi)剂瞎┙o濃度調(diào)節(jié)扭矩
[0153]該多功能氣動(dòng)機(jī)所有消耗熱能的功能(功能一、四、五、六)均可采用改變?nèi)剂瞎┙o濃度實(shí)現(xiàn)對(duì)扭矩的調(diào)節(jié)。
[0154](2)通過配氣調(diào)節(jié)功率
[0155]該多功能氣動(dòng)機(jī)可通過配氣調(diào)節(jié)扭矩，功能一~六均可通過這一方式實(shí)現(xiàn)對(duì)扭矩的調(diào)節(jié)。
[0156]在圖1的氣動(dòng)循環(huán)原理圖中，配氣調(diào)節(jié)可在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行，一是低壓氣缸的壓縮氣路進(jìn)氣端，二是高壓氣缸的膨脹氣路進(jìn)氣端。低壓氣缸進(jìn)氣端的配氣控制，可通過改變節(jié)氣閥4的開度或改變氣門5的開度及開放時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。高壓氣缸進(jìn)氣端的配氣控制，通過改變氣門12的開度及開放時(shí)間即可實(shí)現(xiàn)。
[0157]( 3)通過改變工作狀態(tài)(功能模式)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)扭矩[0158]該多功能氣動(dòng)機(jī)可通過在各種功能之間切換實(shí)現(xiàn)輸入、輸出扭矩的調(diào)節(jié)。(部分功能之間的切換本質(zhì)上屬于前述“配氣調(diào)節(jié)”的范圍)。
[0159]在輸出動(dòng)力的各種功能中，該多功能氣動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行可獲得的最大扭矩從大到小的關(guān)系如下:
[0160]功能四F狀態(tài)>功能四E狀態(tài)>功能六>功能一>功能五G狀態(tài)
[0161]功能四F狀態(tài)>功能三D狀態(tài)>功能三C狀態(tài)
[0162]在被驅(qū)動(dòng)(壓縮空氣)的功能中，該多功能氣動(dòng)機(jī)的各功能正常運(yùn)行可接收的最大扭矩從大到小的關(guān)系為:
[0163]功能二 B狀態(tài) > 功能二 A狀態(tài) > 功能五I狀態(tài)
[0164]功能五H狀態(tài)是該多功能氣動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力與接收動(dòng)力的分界點(diǎn)。
[0165](十二)改變氣門開閉操作的實(shí)現(xiàn)
[0166]該多功能氣動(dòng)機(jī)的氣門開閉操作采用“凸輪+頂桿+杠桿機(jī)構(gòu)+間隙”控制氣門開閉頻率及開度。
[0167]該多功能氣動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，各功能之間的切換經(jīng)常涉及到氣門開閉操作方式的改變，這些改變主要有三種形式:一是改變開閉頻率，二是改變開度和開放時(shí)間(調(diào)節(jié)進(jìn)氣量)，三是使氣門處于“常閉”或“常開”狀態(tài)。
[0168](I)氣門開閉頻率的改變
[0169]氣動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行過程中，氣門開閉的原動(dòng)力來自凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，改變氣門開閉頻率可通過增加凸輪類型或改變凸輪軸轉(zhuǎn)速兩種方式來實(shí)現(xiàn)。本多功能氣動(dòng)機(jī)的氣門開閉頻率有兩種情況，一種是曲軸旋轉(zhuǎn)2周開閉一次，另種是曲軸旋轉(zhuǎn)I周開閉一次?，F(xiàn)以增加凸輪為例，說明改變氣門開閉頻率的實(shí)現(xiàn)方法:
[0170]將曲軸與凸輪軸的轉(zhuǎn)速比固定為2(即曲軸每轉(zhuǎn)2圈，凸輪軸轉(zhuǎn)I圈)；對(duì)應(yīng)曲軸旋轉(zhuǎn)2周氣門開閉I次的凸輪采用一端凸起的形狀；對(duì)應(yīng)曲軸旋轉(zhuǎn)I周氣門開閉I次的凸輪采用兩端凸起的形狀；兩個(gè)凸輪緊貼，并在兩者之間設(shè)滑槽，保證氣動(dòng)機(jī)運(yùn)行中頂桿可通過滑槽在各凸輪間來回滑動(dòng)；當(dāng)需要改變氣門開閉頻率時(shí)，觸發(fā)機(jī)構(gòu)推動(dòng)頂桿或凸輪移動(dòng)位置，頂桿就通過滑槽在各凸輪之間切換。
[0171](2)氣門開度和開放時(shí)間的改變
[0172]氣門開度和開放時(shí)間可通過調(diào)節(jié)氣門觸發(fā)機(jī)構(gòu)(凸輪+頂桿+杠桿機(jī)構(gòu)+間隙)的“間隙”來進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0173](3)氣門的“常閉”或“常開”
[0174]氣門的“常閉”或“常開”可通過以下方式實(shí)現(xiàn):
[0175]方案一:通過加大氣門觸發(fā)機(jī)構(gòu)(凸輪+頂桿+杠桿機(jī)構(gòu)+間隙)的“間隙”來實(shí)現(xiàn)，凸輪到氣門之間的傳動(dòng)間隙大于凸輪觸發(fā)的最大位移量時(shí)，凸輪推動(dòng)頂桿的動(dòng)作就不能傳遞到氣門上，通過這一方式可實(shí)現(xiàn)氣門開閉與凸輪運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)聯(lián)消失，于是氣門可根據(jù)需要通過專門機(jī)構(gòu)使其保持“常閉”或“常開”。
[0176]方案二:在觸發(fā)氣門開閉的“凸輪”旁邊增加“圓輪”;各輪之間設(shè)滑槽，使頂桿可在各凸輪間來回滑動(dòng)；當(dāng)氣門需要常開或常閉時(shí)，將頂桿切換到“圓輪”上，這樣，氣動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)與氣門之間的關(guān)聯(lián)消失，于是氣門可根據(jù)需要通過專門機(jī)構(gòu)使其保持“常閉”或“常開”。
[0177](十三)多種形式的燃料、熱能利用及廢氣余熱利用[0178]前面關(guān)于該多功能氣動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理中以汽油為例闡述了其氣動(dòng)循環(huán)及供油燃燒過程。由于該多功能氣動(dòng)機(jī)壓縮終端及各級(jí)氣缸之間的膨脹氣路可根據(jù)需要靈活布置，這一特點(diǎn)使得該多功能氣動(dòng)機(jī)可利用多種形式的燃料及熱能，常見的固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)燃料它均可使用。它獲得熱能的方式，可采用像傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)在缸內(nèi)燃燒，可采用在中間氣路的恰當(dāng)部位燃燒，可采用外部燃燒傳熱，可利用尾氣余熱，可采用非燃燒式的熱能——如太陽能
坐寸ο
[0179]當(dāng)利用煤炭燃燒、太陽能等形式的熱量時(shí)，一般采用缸外吸熱的方式，如圖1所示氣路中，吸熱范圍可選擇在高壓氣路氣門12之前的恰當(dāng)位置。
[0180]當(dāng)采用柴油作為燃料時(shí)，由于柴油不易與空氣形成混合氣，一般采用缸內(nèi)噴油燃燒的方式，此時(shí)高壓氣缸需較高的壓縮比保證壓縮終端空氣溫度高于柴油燃點(diǎn)。采用圖2所示的氣路可適用于柴油燃料，其供油及燃燒方式同一般柴油機(jī)。
[0181]圖2的氣路中，高壓氣缸內(nèi)有燃燒室，其執(zhí)行“吸氣一壓縮一吸熱升溫一膨脹做功—排氣”循環(huán)模式時(shí)，壓縮終端高壓空氣不必排出氣缸，直接在缸內(nèi)供油燃燒
[0182]由于該多功能氣動(dòng)機(jī)不同工作模式下高壓氣缸吸入的空氣量有差別，當(dāng)該多功能氣動(dòng)機(jī)采用圖2保留燃燒室的方式時(shí)，高壓氣缸燃燒室需根據(jù)不同使用場合的功能要求采用固定容積或可變?nèi)莘e。對(duì)于需要采用變?nèi)莘e燃燒室的情況，可采用“活塞式燃燒室”實(shí)現(xiàn)容積的連續(xù)可變；或采用多個(gè)燃燒室，需要變?nèi)輹r(shí)通過“滑閥”等方式關(guān)閉部分(或全部)燃燒室，實(shí)現(xiàn)燃燒室容積的“階梯式”改變。
[0183]該多功能氣動(dòng)機(jī)利用熱能的靈活性使得它可以充分利用一切值得利用的熱能，廢氣余熱利用可輕易實(shí)現(xiàn)。如果廢氣溫度與氣瓶出口閥門11到低壓氣缸進(jìn)氣門14之間氣路溫度有足以值得利用的溫差，可以設(shè)置熱交換器利用廢氣余熱對(duì)高壓空氣進(jìn)行加熱，從而提高熱能的利用效率。說明書附圖中圖1、圖2示意了可采用的余熱利用方式:圖1中，設(shè)置熱交換器16及轉(zhuǎn)換氣閥17，當(dāng)利用余熱時(shí)，轉(zhuǎn)換氣閥17接通余熱利用氣路，關(guān)閉非余熱利用氣路，高壓空氣經(jīng)過熱交換器16吸收余熱；當(dāng)不利用余熱時(shí)，轉(zhuǎn)換氣閥17接通非余熱利用氣路，關(guān)閉余熱利用氣路。圖1所示為選擇性利用余熱，若不進(jìn)行選擇，氣路可得到簡化。圖2示意了在高壓氣瓶出口與高壓氣缸之間的氣路上通過熱交換器利用余熱的情況。
[0184](十四)通過吸氣增壓提高做功能力的實(shí)現(xiàn)
[0185]活塞式內(nèi)燃機(jī)可通過吸氣增壓的方式增加吸氣量提高其做功能力，目前常用的吸氣增壓方式有機(jī)械式增壓和廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪增壓兩大類。當(dāng)該多功能氣動(dòng)機(jī)用于輸出動(dòng)力的場合時(shí)，可采用與內(nèi)燃機(jī)類似的增壓技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明涉及的活塞式多功能氣動(dòng)機(jī)(以下簡稱多功能氣動(dòng)機(jī))是一種集成了內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)三種功能或其中任意兩種功能的新型氣動(dòng)機(jī)械。
2.該多功能氣動(dòng)機(jī)不是內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)三者在外觀上的簡單合并，它區(qū)別于這三種氣動(dòng)機(jī)械的根本特征為:它所集成的各種功能共用部分或全部氣缸、活塞組，且它所集成的內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)功能可單獨(dú)運(yùn)行，或?qū)⑵渲心硟煞N功能同時(shí)運(yùn)行；在外部特征上它區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)的主要特征是增加了儲(chǔ)存壓縮空氣的設(shè)備，區(qū)別于活塞式壓縮機(jī)及氣動(dòng)馬達(dá)的主要特征是它的某些功能需要消耗燃料(或熱能)。
3.該多功能氣動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)以下功能: (1)作為類似于一般活塞式內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力機(jī)械工作，此時(shí)，該多功能氣動(dòng)機(jī)通過“吸氣—壓縮一吸熱升溫一膨脹做功一排氣”的往復(fù)循環(huán)，消耗熱能獲得機(jī)械能； (2)作為被外力驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī)工作，此時(shí)，該多功能氣動(dòng)機(jī)從自然界吸入空氣，并消耗機(jī)械能將空氣壓縮后儲(chǔ)存在高壓氣瓶中； (3)作為氣動(dòng)馬達(dá)工作，此時(shí)，多功能氣動(dòng)機(jī)通過消耗氣瓶中的高壓空氣獲得機(jī)械能； (4)作為消耗熱能的氣動(dòng)馬達(dá)工作，此時(shí)，多功能氣動(dòng)機(jī)的氣瓶釋放壓縮空氣，并讓壓縮空氣吸熱升溫，高溫高壓空氣膨脹做功，從而對(duì)外輸出能量 (5)運(yùn)行在功能①、②之間，此時(shí)，多功能氣動(dòng)機(jī)從外界吸入空氣并壓縮，空氣到達(dá)壓縮終端后，一部分被存入高壓氣瓶內(nèi)，剩余部分經(jīng)過吸熱升溫、膨脹做功后被排向自然界，排氣完成后重新吸氣，如此往復(fù)循環(huán)；本項(xiàng)功能的實(shí)質(zhì)是:多功能氣動(dòng)機(jī)通過消耗熱能壓縮空氣并儲(chǔ)存，與此同時(shí)，它可減少壓縮空氣的儲(chǔ)存而對(duì)外輸出動(dòng)力，也可接收外界動(dòng)力而增加壓縮空氣的儲(chǔ)存； (6)運(yùn)行在功能①、④四之間，此時(shí)，多功能氣動(dòng)機(jī)從外界吸入空氣并壓縮，空氣到達(dá)壓縮終端后，高壓氣瓶再釋放一部分空氣，氣瓶釋放的空氣與新壓縮的空氣合并，經(jīng)吸熱升溫—膨脹做功后被排向自然界，排氣完成后重新進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)；本項(xiàng)功能的實(shí)質(zhì)是:多功能氣動(dòng)機(jī)通過釋放氣瓶儲(chǔ)存的壓縮空氣增加參與膨脹做功過程的空氣量，從而使其輸出動(dòng)力在功能一的基礎(chǔ)上得到加強(qiáng)； (7)自動(dòng)充氣功能； (8)停機(jī)功能； (9)停機(jī)后再次啟動(dòng)功能； (10)消耗少量能量空轉(zhuǎn)的功能； (11)隨時(shí)起停功能； 該多功能氣動(dòng)機(jī)實(shí)際應(yīng)用中確定的功能可為以上(I)?(11)項(xiàng)功能的部分或全部。
4.該多功能氣動(dòng)機(jī)可利用多種形式的熱能，如汽油、柴油、石油液化氣、天燃?xì)狻錃?、醇類、煤炭等各種燃料燃燒的熱能，以及廢氣余熱、太陽能等。
5.該多功能氣動(dòng)機(jī)可通過吸氣增壓(機(jī)械增壓或廢氣渦輪增壓)提高工作效率。
【文檔編號(hào)】F02B75/40GK103912380SQ201310014240
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月8日
【發(fā)明者】曾禮 申請(qǐng)人:曾禮