CN101793165A - 空气发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空气发动机，属于发动机制造技术领域，其结构包括发动机本体，发动机本体的单拐曲轴或多拐曲轴所在的动力输出轴上设置有飞轮，且动力输出轴的末端接变速箱，变速箱通过拨差控制将动力传送至驱动轮或差速器，飞轮为齿轮结构并与齿轮啮合结构的加速器啮合连接，加速器的动力输出端与单拐曲轴相接，单拐曲轴通过连杆与气泵相接，气泵的出气口通过管道与气包的进气管相连，气包的出气管通过管道与进气控制阀的进气管相连，进气控制阀的出气管则与发动机本体的进气阀相连。本发明以一定压力值的空气能作为能源，输出的动力一部分对外做功，另一部分用于带动气泵向气包内打气，使气包的压力值始终保持在工作压力值，并由进气控制阀控制向发动机本体内进气。本发明的空气发动机与现有技术相比，由于用空气代替了电能、汽油、柴油和天然气，所以可以大大降低使用成本，节约了电能、汽油、柴油和天然气，不仅使用的是空气，且排出的气体也是空气，所以不会增加空气污染。

Description

空气发动机

(一)技术领域

本发明涉及一种发动机制造技术，具体地说是一种空气发动机。

(二)技术背景

发动机被广泛应用于各行业中，一般主要采用活塞式内燃发动机，这些发动机均采用燃油作为动力源。采用燃油作为动力源的发动机一方面因燃油燃烧不充分，使得排出的气体中含有大量的有害物质而污染环境，另一方面因使用的燃油是从石油中提炼而获得。众所周知，石油是地球上不可再生能源，因而随着人们的大量开采和使用，石油储量越来越少，因此需要开发新、洁净、无污染的能源，尤其是可用之不尽的新能源。

在寻找新能源的过程中，人们发现可利用压缩空气释放时所产生的推力作为一种动力源，然后将其推力转化为机械能或者电能，目前已公开了一些利用压缩空气来获得动力的装置，如专利号为00122383.1中公开一种“气电混合动力发动机”，该专利利用电能和压缩空气所产生的推力综合来获得能源，此发动机利用的发电机仍需要外界能源驱动，间接使用了外来能源，因此不能达到节能的目的，此外本发动机中压缩空气做功后直接排放，排放后的压缩空气没有充分利用，造成能源的浪费。

(三)发明内容

本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种利用空气作为能源从而代替汽油和柴油等燃料推动活塞做功的空气发动机。该发动机没有任何废气排出，不污染环境。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

空气发动机，包括发动机本体，发动机本体的单拐曲轴或多拐曲轴所在的动力输出轴上设置有飞轮，且动力输出轴的末端接变速箱，变速箱通过拨差控制将动力传送至驱动轮或差速器，其创新点是：飞轮为齿轮结构并与齿轮啮合结构的加速器啮合连接，加速器的动力输出端与单拐曲轴相接，单拐曲轴通过连杆与气泵相接，气泵的出气口通过管道与气包的进气管相连，气包的出气管通过管道与进气控制阀的进气管相连，进气控制阀的出气管则与发动机本体的进气阀相连。

上述空气发动机，其加速器至少包括两级或两级以上的齿轮传动。以三级变速为例，加速器包括第一大齿轮、第一小齿轮、第二大齿轮、第二小齿轮、第三大齿轮，第一大齿轮先与飞轮啮合获取动力，再与第一小齿轮啮合传动，第一小齿轮与第二大齿轮同轴传动，第二大齿轮与第二小齿轮啮合传动，第二小齿轮与第三大齿轮同轴传动，第三大齿轮与设置在单拐曲轴上的小齿轮啮合传动。

上述空气发动机，其气包至少包括第一储气室、第二储气室和混合气室，第一储气室和混合气室之间通过第一单向阀连通，第二储气室和混合气室之间通过第二单向阀连通，第一单向阀和第二单向阀分别固定在转换块的两端，转换块的中间部位通过转轴加以固定，且转换块的一端轻而另一端重；上述第一储气室和第二储气室的进气管均与气泵的出气口相连，混合气室上设置有出气管。

上述空气发动机，其进气控制阀包括阀体和阀芯，阀芯设置在阀体内，在阀体的顶部设置有进气管，在阀体的一侧设置有出气管，阀芯的上端面与阀体围成气室，在阀芯上开设有阀孔，气室和阀体一侧的出气管通过阀孔连通，在阀芯的中央部位有贯穿其内的连杆，连杆的顶部设置有阀塞，连杆的底部与单拐曲轴或多拐曲轴相连接。

本发明的空气发动机，其工作原理如下：

本发明以一定压力值的空气能作为能源，输出的动力一部分对外做功，另一部分用于带动气泵向气包内打气，使气包的压力值始终保持在工作压力值，并由进气控制阀控制向发动机本体内进气。

使用前，根据设计要求，先向气包内充入一定压力值的空气，作为启动发动机的原始能量。启动发动机，发动机工作，产生的动力一部分经变速箱传送至驱动轮，另一部分动力依次通过增加的加速器和单拐曲轴驱动气泵工作，气泵工作产生的高压气体被送往气包的第一储气室和第二储气室，由于第一储气室的第一单向阀和第二储气室的第二单向阀由转换块连动控制，且转换块设计成一端轻而另一端重的结构，所以在工作时会出现第一单向阀和第二单向阀交替开闭的现象。即当第一单向阀打开，第一储气室的空气流向混合气室时，第二单向阀处于关闭状态，此时气泵向第二储气室内充入高压气体使其满足工作压力值，当第二储气室内的压力值高于设定值时，气体经泄压阀排出；第一储气室的空气流向混合气室时，第一单向阀随即关闭，由于连动控制，使第二单向阀打开，第二储气室的空气流向混合气室时，第一单向阀处于关闭状态，此时气泵向第一储气室内充入高压气体使其满足工作压力值，当第一储气室内的压力值高于设定值时，气体经泄压阀排出。上述第一单向阀和第二单向阀交替开启，使空气永远保持工作压力值，从而保证发动的正常工作状态。

从气包的混合气室流出的高压气体，通过进气控制阀有规律地向发动机内供给。高压气体进入气缸体后，推动活塞向下运动；活塞向下运动时，驱动单拐曲轴或多拐曲轴旋转，单拐曲轴或多拐曲轴旋转带动进气控制阀的连杆运动，使进气控制阀的阀塞关闭，进气结束。当活塞到达最低点时开启排气阀完成排气，此时活塞依靠惯性越过最低点向上运动，活塞向上运动时，又带动单拐曲轴或多拐曲轴旋转，单拐曲轴或多拐曲轴旋转带动进气控制阀的连杆运动，使进气控制阀的阀塞开启，气包混合气室内的高压气体又再次进入气缸体内推动活塞向下运动做功，周而复始，从而实现发动机的连续工作。

综上所述，只要气包内的空气气压始终保持着工作压力值，就可使发动机始终不停的运转下去，而实现这一目的的重要机构就是利用气泵将外界空气压入气包内。为了保证第一储气室和第二储气室的安全，在第一储气室和第二储气室上分别设置有泄压阀。为了保证气泵泵入气包的气体量满足要求，在气泵前加入了加速器，从而加快了气泵的工作频率。

本发明的空气发动机与现有技术相比，所产生的有益效果是：

1)设计合理、操作简单，运行可靠，由于用空气代替了电能、汽油、柴油和天然气，所以可以大大降低使用成本，节约了电能、汽油、柴油和天然气，不仅使用的是空气，且排出的气体也是空气，所以不会增加空气污染。

2)应用领域广泛，不仅可作为摩托车的动力机构，还可作为汽车等交通工具的动力机构。

(四)附图说明

附图1为本发明的发动机的结构示意图；

附图2为本发明的气包结构示意图；

附图3为本发明的进气控制阀在非进气状态下的结构示意图；

附图4为本发明的进气控制阀在进气状态下的结构示意图。

图中，1、发动机本体，2、单拐曲轴或多拐曲轴，3、飞轮，4、变速箱，5、拨差，6、加速器，7、单拐曲轴，8、连杆，9、气泵，10、第一大齿轮，11、第一小齿轮，12、第二大齿轮，13、第二小齿轮，14、第三大齿轮，15、小齿轮，16、气包，17、第一储气室，18、第二储气室，19、混合气室，20、第一单向阀，21、第二单向阀，22、转换块，23、转轴，24、进气管，25、出气管，26、阀体，27、阀芯，28、进气管，29、出气管，30、气室，31、阀孔，32、连杆，33、阀塞。

(五)具体实施方式

下面结合附图1-4对本发明的空气发动机作以下详细地说明。

如附图1所示，本发明的空气发动机，其结构包括发动机本体1，发动机本体1的单拐曲轴或多拐曲轴2所在的动力输出轴上设置有飞轮3，且动力输出轴的末端接变速箱4，变速箱4通过拨差5控制将动力传送至驱动轮或差速器，飞轮3为齿轮结构并与齿轮啮合结构的加速器6啮合连接，加速器6的动力输出端与单拐曲轴7相接，单拐曲轴7通过连杆8与气泵9相接，气泵9的出气口C通过管道与气包16的进气管24相连，气包16的出气管25通过管道与进气控制阀的进气管28相连，进气控制阀的出气管29则与发动机本体1的进气阀相连。

上述加速器6包括第一大齿轮10、第一小齿轮11、第二大齿轮12、第二小齿轮13、第三大齿轮14，第一大齿轮10先与飞轮3啮合获取动力，再与第一小齿轮11啮合传动，第一小齿轮11与第二大齿轮12同轴传动，第二大齿轮12与第二小齿轮13啮合传动，第二小齿轮13与第三大齿轮14同轴传动，第三大齿轮14与设置在单拐曲轴7上的小齿轮15啮合传动。

如附图2所示，气包16至少包括第一储气室17、第二储气室18和混合气室19，第一储气室17和混合气室19之间通过第一单向阀20连通，第二储气室18和混合气室19之间通过第二单向阀21连通，第一单向阀20和第二单向阀21分别固定在转换块22的两端，转换块22的中间部位通过转轴23加以固定，且转换块22的一端轻而另一端重；上述第一储气室17和第二储气室18的进气管24均与气泵9的出气口C相连，混合气室19上设置有出气管25。

如附图3、4所示，进气控制阀包括阀体26和阀芯27，阀芯27设置在阀体26内，在阀体26的顶部设置有进气管28，在阀体26的一侧设置有出气管29，阀芯27的上端面与阀体26围成气室30，在阀芯27上开设有阀孔31，气室30和阀体26一侧的出气管29通过阀孔31连通，在阀芯27的中央部位有贯穿其内的连杆32，连杆32的顶部设置有阀塞33，连杆32的底部与单拐曲轴或多拐曲轴2相连接。

本发明的空气发动机其加工制作简单方便，按说明书附图所示加工制作即可。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (5)

1.空气发动机，包括发动机本体(1)，发动机本体(1)的单拐曲轴或多拐曲轴(2)所在的动力输出轴上设置有飞轮(3)，且动力输出轴的末端接变速箱(4)，变速箱(4)通过拨差(5)控制将动力传送至驱动轮或差速器，其特征在于，飞轮(3)为齿轮结构并与齿轮啮合结构的加速器(6)啮合连接，加速器(6)的动力输出端与单拐曲轴(7)相接，单拐曲轴(7)通过连杆(8)与气泵(9)相接，气泵(9)的出气口(C)通过管道与气包(16)的进气管(24)相连，气包(16)的出气管(25)通过管道与进气控制阀的进气管(28)相连，进气控制阀的出气管(29)则与发动机本体(1)的进气阀相连。

2.根据权利要求1所述的空气发动机，其特征在于，加速器(6)至少包括两级或两级以上的齿轮传动。

3.根据权利要求2所述的空气发动机，其特征在于，加速器(6)包括第一大齿轮(10)、第一小齿轮(11)、第二大齿轮(12)、第二小齿轮(13)、第三大齿轮(14)，第一大齿轮(10)先与飞轮(3)啮合获取动力，再与第一小齿轮(11)啮合传动，第一小齿轮(11)与第二大齿轮(12)同轴传动，第二大齿轮(12)与第二小齿轮(13)啮合传动，第二小齿轮(13)与第三大齿轮(14)同轴传动，第三大齿轮(14)与设置在单拐曲轴(7)上的小齿轮(15)啮合传动。

4.根据权利要求1所述的空气发动机，其特征在于，气包(16)至少包括第一储气室(17)、第二储气室(18)和混合气室(19)，第一储气室(17)和混合气室(19)之间通过第一单向阀(20)连通，第二储气室(18)和混合气室(19)之间通过第二单向阀(21)连通，第一单向阀(20)和第二单向阀(21)分别固定在转换块(22)的两端，转换块(22)的中间部位通过转轴(23)加以固定，且转换块(22)的一端轻而另一端重；上述第一储气室(17)和第二储气室(18)的进气管(24)均与气泵(9)的出气口(C)相连，混合气室(19)上设置有出气管(25)。

5.根据权利要求1所述的空气发动机，其特征在于，进气控制阀包括阀体(26)和阀芯(27)，阀芯(27)设置在阀体(26)内，在阀体(26)的顶部设置有进气管(28)，在阀体(26)的一侧设置有出气管(29)，阀芯(27)的上端面与阀体(26)围成气室(30)，在阀芯(27)上开设有阀孔(31)，气室(30)和阀体(26)一侧的出气管(29)通过阀孔(31)连通，在阀芯(27)的中央部位有贯穿其内的连杆(32)，连杆(32)的顶部设置有阀塞(33)，连杆(32)的底部与单拐曲轴或多拐曲轴(2)相连接。

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