CN102619710A - 空气压缩式非涡轮喷气式发动机或汽车 - Google Patents

Abstract

一种空气压缩式非涡轮喷气式发动机或汽车涉及一种喷气式发动机或汽车，主要解决旋转式空气压缩动力马达和燃料式喷气式马达的高耗能问题。包括：空气压缩蓄能箱，前喷气管；后喷气管，控制阀门；连接控制阀门的控制系统，利用空气压缩蓄能箱相连的喷气管道在控制系统的控制下开启空气压缩箱的全部或部分阀门向后喷气获得向前的动力，或者向前喷气获取刹车动力或倒车的动力，此种发动机避开了涡轮旋转低能量转化方式，使空气压缩式非涡轮喷气式发动机拥有理论上无限接近100%的可能，能量转化效率大大提高，节能降耗，且结构简单，减少成本，同时避免燃气式喷气式发动机对燃料的依赖。

Description

空气压缩式非涡轮喷气式发动机或汽车

技术领域

 涉及一种空气压缩式非涡轮喷气式发动机或者空气压缩式非涡轮喷气式汽车。

背景技术

1，喷气式汽车很早以前就出现过，是通过燃烧燃料获取高温高压气体向后喷射，形成动力，并且没有传动机构，所需动能来源于燃料。2，空气压缩式发动机是旋转式发动机，专利号：200920288430.2, 技术简介：压缩空气汽车采用“旋转式发动机”，它不用燃油，零排放，没有曲轴的阻力和活塞的往复震动，直轴直接旋转，凭借压缩空气产生动力，没有像电瓶那样产生废旧电瓶造成的污染，也不需要经常更换部件，使用费用低。利用可屈伸轮叶、海螺式工作腔直轴高压流体旋转动力机，就是靠高压流体作为动力，进而通过其动力机达到旋转做功的目的。此动力机或叫“旋转式发动机”最大的特点是：一改以往的活塞式内燃机形式而使机械直接进行旋转，节省通过对发动机做功具有一定阻力的曲轴的转换过程，使能量更进一步直接地完成做功，能量转换率和利用率较高。3，电瓶车有十二个缺点：1、重量大；2、起速慢；3、充电时间长；4、中途不能加电；5、老化、更换快；6、造价高；7、原材料耗费大并紧缺；8、废电瓶不好管理污染严重；9、自燃可能性高；10、载重爬坡动力性差；11、能量转化率低；12、受冬季影响严重。即电瓶车不节省原材料，也就不节能。

发明内容

以上三种汽车动力都有其缺点，一是喷气式汽车需要燃烧燃料，喷出的气体是高温高压气体，其动力依赖化石能源或特殊燃料。二是空气压缩式旋转式发动机，虽然可以利用空气压缩产生的清洁能源即以压缩空气作动力，但是其涡轮利用高压气体做功旋转时其能量转化效率较低，理论上不是100%，实际不足70%，一般为40%，就像风力发电在风速多变的情况下，风能转化效率不足40%，因此，空气压缩式旋转式发动机的方式和效率有待大力改进和提高。

本申请所述的空气压缩式非涡轮喷气式发动机包括：空气压缩蓄能箱，前喷气管，后喷气管，控制阀门，连接控制阀门的控制系统，其特征是空气压缩蓄能箱连接控制阀门，控制阀门连接喷气管，控制阀门连接控制系统，控制系统为电磁控制系统或机械传动控制系统，利用空气压缩箱相连的喷气管道在控制系统的控制下开启全部或部分阀门向后喷气获得向前的动力，或者向前喷气获取刹车动力或倒车的动力，即汽车运行时依赖前后喷气管喷气产生的动力。

前后喷气管具有喇叭开口。

空气压缩蓄能箱具有左右或前后或上下对称的安全排气装置。

汽车前边具有可以开启和关闭的档风装置，倒车或刹车时开启，前行时关闭以减小汽车前行时的阻力。

具有刹车动力马达，在刹车或下坡时利用汽车惯性力获取动力发电或使飞轮旋转进而压缩空气，并将压缩空气导入空气压缩箱，实现刹车动力的同时获取压缩空气动力。

结果是：此种发动机避开了涡轮旋转这个在理论上转化效率远远小于100%的能量转化方式，使空气压缩式非涡轮喷气式发动机拥有理论转化率无限接近100%的可能，能量转化效率大大提高，节省了能源消耗，而且结构简单，降低了成本，同时避免了燃气式喷气式发动机对燃料的依赖。

附图说明  

  附图1为汽车结构简易示意图；图2为前后排气管和控制阀门的简易结构示意图；图3为左右对称的安全排气装置结构示意图；图4为刹车动力马达的连接示意图。其中在图1,2,3,4中，1为后排气管（或称后排气装置），2为空气压缩式蓄能箱，3为前排气管（或称前排气装置），4为后喷气管道的喇叭开口，5为前排气管道的喇叭开口，6为前排气管道的控制阀门，7为后排气管道的控制阀门，8为左排气安全装置，9为右排气安全装置，10为刹车动力马达，11为刹车动力马达的控制阀门，12为动力马达前置控制阀门。

具体实施方式

结合附图进行一下说明：

附图1为附图1为汽车结构结构示意图；显示后排气管（或称后排气装置）1，空气压缩式蓄能箱2，前排气管（或称前排气装置）3。其中前后排气管设有较细多个或较粗的一个或几个排气管道，根据压力和排气量及运行速度设定最大推力，进而设计排气圆形管道或非圆形管道的排气口总面积。推力等于即时压力与排气口面积的乘积，因此多跟排气管道可以根据推力需求设置开启排气管的数量，也可以通过螺旋式控制阀门控制排气开口面积的大小进而控制排气量。排气管（或排气装置）分为前排气装置或后排气装置，前排气装置启动时用于刹车或倒车，后排气装置启动时汽车前行。通过驾驶室中控制器（比如脚踏多级机械式控制器或脚踏电子控制器）控制即时排气数量，获得不同推力，控制汽车在不同速度下运行或停止。

图2为前后排气管和控制阀门的简易结构示意图。控制阀门6和7分别控制前后排气量。在图1中排气管的数量设有多根，为了显示清楚，在图2中前后排气管的数量各画有一根表示，并不表示在实际设计中前后排气管的数量各有一条，可以是一条，但更多数的情况下是多条，多条更便于实行控制。控制阀门6和7通过电控或磁控或机械传动与驾驶室中的控制器相连，比如可以是电磁阀，通过开关电磁阀开启和关闭控制阀门。也可以具有机械传动机构，比如通过齿轮转动连接控制阀门，使阀门部分开启或全部开启或关闭。

图2显示排气管道的喇叭开口，前排气管道的喇叭开口5和后排气管道的喇叭开口4，喇叭开口用于减小喷气压力向周围扩散，以便获得向后或向前的最大动能。

图3为左右对称的安全排气装置结构示意图。由于在空气压缩式蓄能箱2某些特殊情况下，会因周围环境温度过高导致压力急剧上升，这要开启空气压缩式蓄能箱的自动排气装置，也是安全保护装置，一般是压力阀门，也可以是电控阀门。电控阀门需要连接压力测试设备。同时，为了保证空气压缩式蓄能箱的稳定或者为了和空气压缩式蓄能箱相连的汽车的稳定性，需要设置对称的排气安全装置。对称是指左右对称或前后对称或上下对称，且同时开启，便于力学上的平衡。

图4为刹车动力马达的连接示意图。由于汽车的惯性力作用比较大，特别是下坡时进行刹车单单采取向前喷气的方式是一种耗能的方式。但是如果利用刹车或汽车下坡时产生的反向作用力进行发电或通过马达产生压缩空气重新进入空气压缩式蓄能箱进行能量储存，不仅节能，还创造了能量，一反一正对于经常上下坡或经常刹车的运行状况来说会极大的节能。从而减小运行成本。在图4中，刹车动力马达从前排的进入空气获得动力，促使刹车动力马达旋转，进而发电蓄能或压缩空气蓄能，因此图4中刹车动力马达运行机理是车辆前行时空气与车辆机身产生相对运动，促使动力马达内的涡轮旋转，产生于汽车运行方向相反的动力，因此可以用于刹车的同时还可以获取能量。注意的是本申请文件题目为非涡轮式空气压缩蓄能发动机或汽车，但这里却出现了一个涡轮，会不会矛盾？需要注意的是这个涡轮仅仅用于刹车或蓄能，不是用来直接提供车身的运行动力，相反却是提高运行的阻力。因此这是功能的不同，不能混淆。11为刹车动力马达的控制阀，与空气压缩式蓄能箱2相连接，可以是单向阀。12为动力马达前置阀，开启后涡轮旋转。

附图中没有标明进气装置。在空气压缩蓄能箱一侧设有进气装置，以便加气。

为了减小前行时的风阻，可在进气口前面设置挡风板。前行时实行“挡风”，刹车或倒车或汽车下坡时开启。

控制器简述：尽量保持驾驶习惯的情况下采取原方向盘控制方式不变，采取脚踏运行控制器，包括脚踏刹车和脚踏运行速度控制器。其中脚踏运行速度控制器相当于“油门”，类似“无级变速”，采取利用脚踏的深度控制机械运行程度或者控制电流大小从而控制开启喷气口的面积进而控制喷气动力，实现对运行速度的控制。这种控制方式比控制油门简单，并保持了原有的驾驶习惯。

节能分析：节能是大课题，怎样节能现在理论界还是莫衷一是。本申请文件说喷气式比涡轮式节能，为什么？这要从几个方面分析：1，转化率。根据动量定理，喷气式喷出的高压气体有一定的速度，因此对于其作用的汽车必然产生一个反作用力，并相应产生一个对应的速度，并且汽车在运行的过程中和喷出的气体之间永远有个相对速度，这个相对速度永远不为零，因此喷出的气体无论多少都会给其相连的汽车以推动力，产生的作用力和反作用力永远相等，因此针对汽车不会出现相反方向的做功，因此利用效率高。2，机械设计影响。喷气式通过喷嘴对汽车产生一个作用力，没有消耗。因此喷气式只要在喷嘴处有足够的承受力，对效率便没有任何影响。但是涡轮式就不一样，因为气流速度和涡轮转速存在一定的最佳搭配关系，只有气流速度达到涡轮的最佳设计的旋转速度时，涡轮机才会发挥最高效率。但涡轮机工作一般都不在固定的速度范围内，汽车的速度变化较大，因此离最大效率的状态几乎差的很远，总体利用达到70%已是不错。同时，即使达到最大效率状态，动能转化效率也不是100%，因为涡轮机之间有缝隙，喷气气体有一定的时间不作用在旋转叶片上，因此造成能量的流失，但这个流失又是系统必然需要的，所以从理论上讲涡轮机的效率永远达不到100%。3，实践上证明。最有说服力的是风力发电机，也是针对气流运动，气流作用在叶片上，风力发电机的风能利用效率一般低于40%，这是风能效率分析中经常见到的数据，这就证明涡轮式发动机的转化效率远远低于喷气式。

因此本申请选择最为节能的技术方案。

Claims (5)

1.一种空气压缩式非涡轮喷气式发动机包括：空气压缩蓄能箱，前喷气管，后喷气管，控制阀门，连接控制阀门的控制系统，其特征是空气压缩蓄能箱连接控制阀门，控制阀门连接喷气管，控制阀门连接控制系统，控制系统为电磁控制系统或机械传动控制系统，利用空气压缩箱相连的喷气管道在控制系统的控制下开启全部或部分阀门向后喷气获得向前的动力，或者向前喷气获取刹车动力或倒车的动力，即汽车运行时依赖前后喷气管喷气产生的动力，最终达到随意运行、节能降耗、提高效率接近至100%、结构简单降低成本的目的。

2.根据权1所述的一种空气压缩式非涡轮喷气式发动机，其特征是：空气压缩式非涡轮喷气式发动机，其特征是前后喷气管具有喇叭开口。

3.根据权1所述的一种空气压缩式非涡轮喷气式发动机，其特征是：空气压缩蓄能箱具有左右或前后或上下对称的安全排气装置。

4.根据权1所述的一种空气压缩式非涡轮喷气式发动机，其特征是汽车前边具有可以开启和关闭的档风装置，倒车或刹车时开启，前行时关闭以减小汽车前行时的阻力。

5.根据权1所述的一种空气压缩式非涡轮喷气式发动机，其特征是具有刹车动力马达，在刹车或下坡时利用汽车惯性力获取动力发电或使飞轮旋转进而压缩空气，并将压缩空气导入空气压缩箱，实现刹车动力的同时获取压缩空气动力。

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