[发明专利]两级膨胀活塞式气动发动机装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用压缩空气作为动力源，能够驱动车辆行驶的动力装置，特别是一种两级膨胀活塞式气动发动机装置。

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，并且曲柄对汽缸的侧向力不作功，影响系统工作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用压缩空气作动力源的汽车动力装置，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”。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种两级膨胀活塞式气动发动机装置，包括气罐、一级气缸、二级气缸、减压阀、节流阀、电磁换向阀、齿条、上齿轮、下齿轮和过渡气罐及热交换系统；减压阀通过软管与气罐相连，节流阀的一端连接减压阀，节流阀的另一端与电磁换向阀下端的一个阀口相连，另一个阀口连接到过渡气罐及热交换系统，电磁换向阀上端的两个阀口连接到一级气缸，一级气缸里的活塞杆直接与齿条的右端相连接，齿条的左端直接与二级气缸相连；齿条的上方设有一个圆柱上齿轮，齿条的下方设有一个圆柱下齿轮，齿条与上齿轮和下齿轮组成了两对齿轮副；电磁换向阀上端的两个阀口通过软管分别与二级气缸的两个工作腔连接，电磁换向阀下端的一个阀口通过软管与过渡气罐及热交换系统连接，另一个阀口通过软管连接到外界环境。

本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)本发明采用两级气缸膨胀作功，即一级气缸的排气作为二级气缸的气源再次利用剩余能量，其中再经过热交换器吸收外界部分能量，提高了能量使用效率。(2)气缸的输出力方向与齿条运动方向相同，无侧向力损耗，能量传递效率比传统内燃机的活塞曲柄结构高。(3)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，输出轴的动力输出较为平稳，结构紧凑。

附图说明

图1是根据本发明提出的两级膨胀活塞式气动发动机的气压控制回路系统示意图。

图2是本发明的机械传动输出系统示意图。

图3、图4、图5和图6是本发明的齿轮单向动力传递示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。