[发明专利]以压缩空气和汽油为动力源的混合动力发动机及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以压缩空气和汽油为动力源的混合动力发动机及使用方法，属于新能源气动发动机领域。

背景技术

内燃机的出现极大的推动了人类社会的进步。但是，随着汽车飞快的走进了普通人家，能源问题和环境问题不断凸显，世界上的主要工业国家都开始并已经在新能源汽车领域取得了成果，我国在电动汽车和混合动力汽车领域也已经有了具有创新性成果，但是在压缩空气动力的气动汽车的研发上是刚刚起步。

气动发动机是指使用压缩空气或者液氮作为动力来源，驱动汽车行驶，气动发动机由于其零排放等优点正日益得到人们的重视，但也存在储能密度较低和续驶里程较短的缺陷。传统内燃机虽然热效率较高，但是其燃烧产生的能量浪费巨大，内燃机热平衡研究表明，内燃机动力输出一般只占燃料燃烧释放总能量的30%-45%（柴油机）或20%-30%（汽油机），大约30%的能量被内燃机排气带走。如何回收利用内燃机废热也逐步成为人们研究的热点问题。

发明内容

本发明提供一种以压缩空气和汽油为动力源的混合动力发动机及使用方法，在原有发动机的基础上，增加了一套压缩空气系统和燃油-气动切换系统，利用压缩空气驱动发动机工作，降低了车辆尾气排放，同时保留发动机的燃油工作模式，通过对燃油尾气余热利用，提高了压缩空气的能量利用率，并且解决了单纯压缩空气汽车续驶里程不足的问题。

本发明提供了一种以压缩空气和汽油为动力源的混合动力发动机，包括原装自然吸气发动机，其特征在于：还包括储气罐，压缩空气进排气机构，压缩空气开闭机构，发动机进气气门开闭机构，燃油尾气和压缩空气换热装置；

在发动机缸头上增加压缩空气进排气机构，动力来自发动机自身的输出，通过在发动机配气链轮上并联一个24齿的大链轮，再通过链条带动12齿的小链轮，使发动机在气动模式下以二冲程方式工作；

所述压缩空气进排气机构，包括上盖板、下盖板、配气滑块和驱动机构，上盖板和下盖板相对平行设置，所述配气滑块设置在上盖板和下盖板之间，配气滑块上设有进气通孔和排气槽，配气滑块上部连接驱动机构，在驱动机构作用下沿导槽上下滑动；驱动机构包括轴Ⅰ、偏心转盘、球头万向节，轴Ⅰ连接轴承，固定在轴承座上，轴Ⅰ由小链轮带动旋转，与发动机活塞的往复频率一致，偏心转盘上部设有通孔，轴Ⅰ穿过该通孔带动偏心转盘转动，偏心转盘下端设有带内丝扣的圆柱筒，球头万向节插入该圆柱筒内通过丝扣紧固连接，球头万向节的另一端连接配气滑块；

所述配气滑块上有进气通孔和排气槽，所述上盖板上接通压缩空气后，配气滑块往复运动，进气孔和上下盖板的压缩空气进气口、发动机连通的进气口对正时，是气动发动机的进气行程，配气滑块的排气槽和下盖板的发动机连通进气口对正时，上盖板的压缩空气进气口被堵住，是气动发动机的排气行程。

所述压缩空气开闭机构包括空心阀杆和安装在空心阀杆上可以使空心阀杆旋转360度的齿轮传动机构，空心阀杆一端为通孔，与下盖板的通孔连接，空心阀杆另一端为盲孔，杆壁上设有孔，该孔连接发动机的缸头孔；通过传动机构实现空心阀杆的开闭：所述空心阀杆的杆壁上的孔和发动机缸头孔对正时可以接通压缩空气，空心阀杆旋转180°后，其杆壁上的孔被封闭。

所述发动机进气气门开闭机构包括凸轮轴、摇臂、导向块和滑杆、弹簧、进气气门。所述凸轮轴的转速是发动机曲轴转速的1/2，凸轮轴上的凸轮和摇臂一端接触，摇臂另一端和进气气门接触，摇臂随着凸轮轴的转动规律性的顶开进气气门，弹簧在整个过程中规律性的实现气门的关闭；所述滑杆安装在导向块的导向孔中，导向块固定在发动机缸头上；滑杆既可以沿着导向块上下滑动，也能以导向块上的导向孔为中心做0~30度的旋转，滑杆通过旋转可以连接发动机摇臂调整螺钉和气门，使发动机进气气门在燃油状态下正常工作；也可以断开发动机摇臂调整螺钉和气门的连接，使发动机进气气门在气动状态下处于常闭状态。

所述燃油尾气和压缩空气换热装置由U型管式换热器、电控压力表、电控开关组成；换热器的压缩空气入口连接储气罐，换热器的压缩空气出口连接上盖板的通孔；

该装置是利用发动机燃油排放的尾气给压缩空气加热，通过将燃油尾气通入U型管换热器的壳层加热U型管换热器管层内的压缩空气；所述U型管换热器管层压缩空气的压力和温度通过传感器输出信号控制管路上的电磁阀的开闭来调节U型管换热器管层的压力，以及控制燃油-气动的切换时间。

上述方案中，所述偏心转盘顶部设有定位螺栓，用于固定轴Ⅰ。