CN104314616B - 压缩空气循环式发动机 - Google Patents

Abstract

压缩空气循环式发动机，包括有贮气罐、压缩空气发动机、液压泵和液压平衡变压空压机四大部分组成。贮气罐用来贮存压缩空气，压缩空气发动机用来把压缩空气的膨胀能转换成机械能，支持液压平衡变压空压机工作，剩下的动力向外输出，液压泵用来将压缩空气发动机的机械能转化成液压能，给液压平衡变压空压机的液压缸提供压力液做功，液压平衡变压空压机用来把压缩空气发动机内膨胀做功后排出的乏压缩空气压缩，通过排气门、回气管、回气阀进入贮气罐内，使压缩空气的压力稳定循环做功。本发明所述的压缩空气循环式发动机，不仅可以提供动力，而且可以使动力更大、体积更小、更安全、没有污染、噪音很低。

Description

压缩空气循环式发动机

技术领域

本发明涉及发动机，尤其涉及一种压缩空气循环式发动机。

背景技术

2005年2月一次偶然的机会给我的启发、启示，我产生了用压缩空气做能源，替代汽油机用的汽油、柴油机用的柴油。经过九年多时间的探索、构思，再探索、再构思……。解决了汽油机、柴油机少加改造就能用压缩空气做能源的压缩空气循环式发动机。

压缩空气循环式发动机分四部分：

1、汽油机改造的压缩空气发动机用的贮气罐压缩空气的压力4.5～5.0MPa，改造前汽油机做功产生3～5 MPa，因而压力是安全的。柴油机改造的压缩空气发动机用的贮气罐内压缩空气的压力9.5～10 MPa，改造前柴油机做功产生5～10 MPa，压力也是安全的。

2、贮气罐内的压缩空气通过开关、进气管进入压缩空气发动机的气缸内膨胀做功推动活塞通过连杆使曲轴旋转，把压缩空气的膨胀能转化成了机械能。

3、液压泵通过压缩空气发动机的前曲轴头、液压泵传动轴、齿轮轴连接在同一轴上，同步运转把压缩空气发动机的机械能又转化成了液压能。通过液压泵的出压力液口、进压力液管在柱塞调整支架的控制下给液压平衡变压空压机提供压力液做功。

4、液压平衡变压空压机和压缩空气发动机的配合上：

（1）压缩空气发动机的气缸行程短、容积小、压力低。而液压平衡变压空压机气缸形成长，容积大，产生的压强特大，使压缩空气发动机做功后排出的乏压缩空气通过排气管、进气门进入液压平衡变压空压机的气缸内有足够的膨胀空间。

（2）液压平衡变压空压机利用了平衡的原理、一两破千斤的技巧，用同样大的马力能压缩自然空气、低压压缩空气、中压压缩空气、高压压缩空气无论压力多高的压缩空气，进入左右两气缸就变成了平衡的压力。压缩空气的压力释放为零。像压缩自然空气一样被压缩。

（3）液压平衡变压空压机变压，压力液通过进压力液管，在调整支架的控制下进入液压缸内，推动中间活塞、左右柱塞，左右活塞产生的压强高出贮气罐内压缩空气压力的3倍、4倍、5倍。所以压缩空气发动机做功后排出的乏压缩空气从排气管、进气门进入液压平衡变压空压机的气缸内被轻松的从排气门、回气管、回气阀压缩到贮气罐内。

而且压强变的越高，液压平衡变压空压机用的动力越小，压缩空气发动机转的越快，产生了良性循环。压缩空气循环了，贮气罐内的压缩空气的压力稳定了，压缩空气循环式发动机工作。

压缩空气循环式发动机分四大部分：贮气罐、压缩空气发动机、液压泵、液压平衡变压空气机。

压缩空气循环式发动机的工作原理，就是贮气罐、压缩空气发动机、液压泵、液压平衡变压空气压缩机它们工作原理的总和。最有代表性的是液压平衡变压空压机的工作原理。

而且现有技术的发动机存在动力小、体积大、噪音高、污染大的一些技术缺陷。

发明内容

本发明目的在于，克服现有技术不足，提供一种压缩空气循环式发动机，不仅可以提供动力，而且可以使动力更大、体积更小、更安全、没有污染、噪音很低。

本发明所述的压缩空气循环式发动机，包括有贮气罐、压缩空气发动机、液压泵和液压平衡变压空压机四大部分组成。

所述的贮气罐用来贮存压缩空气，汽油机改造的压缩空气发动机用的贮气罐压力为4.5～5MPa，柴油机改造的压缩空气发动机用的贮气罐压力为9.5～10 MPa。贮气罐构成件有贮气罐、压力表、充气阀、回气阀、回气管、开关、进气管、排气阀。

所述的贮气罐内的压缩空气，通过开关、进气管进入压缩空气发动机的气缸内膨胀做功后，排出的乏压缩空气，通过排气管从液压平衡变压空压机的左气缸的进气门进入气缸膨胀做功推动左活塞、左柱塞和中间活塞合力推动右柱塞、右活塞，压强达13.5～15MPa，将乏压缩空气通过排气门、回气管、回气阀压缩到压力5 MPa的贮气罐内。压缩乏压缩空气结束时，在调整支架的控制下，乏压缩空气沿排气管从右进气门进入气缸内膨胀做功推动右活塞、右柱塞和中间活塞合力推动左柱塞、左活塞，压强达13.5～15MPa，压缩乏压缩空气经左气缸的排气门，回气管、回气阀进入压力5MPa的贮气罐内，这样往复循环。

所述的压缩空气发动机的作用是：压缩空气进入压发机气缸内，膨胀做功，推动压发机活塞通过连杆使曲轴旋转，把压缩空气的膨胀能转换成了机械能，通过压缩空气发动机的前曲轴头、液压泵传动轴、主动齿轮轴连接在同一轴上同步运转，经液压泵把机械能又转化成了液压能。经出压力液口、进压力液管，支持液压平衡变压空压机工作，剩下的动力向外输出。其主要构成部件有压发机活塞、压发机气缸、压发机进气门、压发机排气门、连杆、曲轴。

所述的压缩空气发动机是汽油机、柴油机改造成的，基本构造相同，所不同的是：①汽油机、柴油机前端的两个正时齿轮，凸轮轴上的大正时齿轮的齿数，是曲轴小正时齿轮数的两倍；②改造后压缩空气发动机前端的两个正时齿轮的齿数，凸轮轴上的正时齿轮的齿数和曲轴正时齿轮的齿数相，这样一改四冲程汽油机、柴油机都变成了两冲程压缩空气发动机。

所述的压缩空气发动机的冲程，压发机活塞从压发机气缸的一端运动到另一端叫做一个冲程，压缩空气发动机的一个工作循环分为两个冲程，①做功冲程：压发机活塞由上向下运动，压发机进气门开，压发机排气门关，压缩空气进入压发机气缸膨胀对外做功；②排气冲程：压发机活塞由下向上运动，压发机进气门关，压发机排气门开，将乏压缩空气排出压发机气缸。

所述的压缩空气发动机一个工作循环中压发机活塞往复一次，曲轴转一周，凸轮轴转一周，做功冲程，压缩空气对压发机活塞做功，内能最大，排气冲程靠惯性完成。

所述的压缩空气发动机和汽油机对比，有以下不同：

一、汽油机的构造

汽油机的主要部件有活塞、气缸、进气门、排气门、火花塞、连杆、曲轴。

二、汽油机的一个工作循环分四个冲程

1、吸气冲程：活塞由上向下运动，进气门开，排气门关，吸进空气和燃料混合物。

2、压缩冲程：活塞由下向上运动，进气门关，排气门关，外界对气体做功，温度、压强增大。

3、做功冲程：活塞由上向下运动，进气门关，排气门关，燃烧的混合气对外做功。

4、排气冲程：活塞由下向上运动，进气门关，排气门开，将废气排出气缸。

三、一个工作循环中活塞往复两次，凸轮轴转一周，曲轴转两周，做功冲程，燃气对活塞做功，内能最大，其余的冲程靠惯性完成。

压缩空气发动机与柴油机的异同表

压缩空气发动机、柴油机与汽油机五大系统的差异表

所述的液压泵用来将压缩空气发动机的机械能转化成液压能，给液压平衡变压空压机的液压缸提供压力液做功。其主要构成部件有主动齿轮、进液口、从动齿轮、调整螺塞、弹簧、球阀、出压力液口、主动齿轮轴、从动齿轮轴、泵体。

所述的液压泵的整体系统构造有散热器、进液口、液压泵、进液管、液箱、液箱盖、回液口、回液管、固定螺丝、液压泵传动轴、进压力液管、出液管。

所述的液压泵的整体工作过程是主动齿轮带动从动齿轮旋转，进液口产生了吸力，液箱中的液通过进液管、进液口，进入液压泵内，经主动齿轮和从动齿轮转动挤压，液压泵内产生了压力液，通过出压力口、进压力液管给液压平衡变压空压机的液压缸提供压力液做功。

所述的液压平衡变压空压机用来把压缩空气发动机内膨胀做功后排出的乏压缩空气压缩，通过排气管，从左进气门进入液压平衡变压空压机的气缸内膨胀做功，推动左活塞、左柱塞和中间活塞合力推动右柱塞右活塞，压强达13.5～15MPa，通过排气门、回气管、回气阀进入压力5 MPa的贮气罐内，右气缸压缩乏压缩空气结束时，在调整支架的控制下，通过排气管、进气门进入右气缸内膨胀做功，推动右活塞、右柱塞和中间活塞合力推动左柱塞、左活塞，压强达13.5～15MPa，压缩乏压缩空气，通过排气门、回气管、回气阀，进入压力5MPa的贮气罐内，使压缩空气的压力稳定，循环做功。其主要构成部件有柱塞调整支架、通气管、冷却系、润滑系、左右汽缸头、左右气缸、液压缸、左右反弹室。

所述的柱塞调整支架的作用是通过内摇臂，使支架柱塞左右两进出液孔交替进出压力液，推动液压缸内的中间活塞、左右柱塞、左右活塞往返做功。

所述的柱塞调整支架的主要构成件有进压力液管、出液管、出液三通、进压力液三通、进压力液孔、出液孔、柱塞筒、支架柱塞、销子、连节、外摇臂、摇臂立轴、内摇臂、进出液三通、固定架、进出液孔、锁球坑、锁球、接口、销子孔。

所述的柱塞调整支架的工作过程是：左气缸内，左活塞的后端做功推动左内摇臂靠隔墙。左摇臂立轴转动，随转动的外摇臂拉动左支架柱塞向左移动，球锁锁住支架柱塞，右气缸内的右内摇臂张开。支架柱塞右进出液孔进压力液做功推动中间活塞向左，左进出液孔出液。左气缸压缩乏压缩空气即将结束时，右气缸内的活塞的底端做功推动右内摇臂靠隔墙。右摇臂立轴转动，随转动的外摇臂拉动右支架柱塞向右移动，球锁锁住支架柱塞，左气缸内的内摇臂张开。支架柱塞左进出液孔进压力液做功推动中间活塞向右，右进出液孔出液，右气缸压缩乏压缩空气，这样往复循环。

所述的通气管的作用是使液压平衡变压空压机左右两气缸内的活塞后端的空气来回串通，形不成气阻。

所述的通气管的主要有通气管、进出气孔组成。

所述的通气管的的工作过程是：液压平衡变压空压机左气缸压缩乏压缩空气，右气缸活塞后端的空气从通气管进入左气缸活塞后端的气缸。右气缸压缩乏压缩空气左气缸活塞后端的空气，从通气管进入右气缸活塞后端的气缸，这样往复往返。

所述的冷却系的作用是，冷却液压平衡变压空压机左右两气缸体，汽缸头，因压缩乏压缩空气而摩擦、挤压产生的热，使液压平衡变压空压机在正常温度下工作。

所述的冷却系的进水管从压发机散热器下水室出水口引出，通过进水管、水道、通水管、通水道、捆绑焊接处、散热片、出水管，进入三通进行水循环。

所述的冷却系的工作过程是：冷却水从进水管流入左气缸头的水道，从左气缸头通水管流入左散热片，从左散热片的通水管流入右散热片，从右散热片的通水管流入右气缸头的水道，从出水管经三通进入水泵，循环散热。

所述的润滑系的作用是润滑左右气缸壁，活塞，柱塞。

所述的润滑系的主要构成件有左右两机油枪、吸油管、喷油管、油管喷口、弹簧、机油枪柱塞、活门、支柱、机油枪压力杠杆、机油盘、机油出孔组成。

所述的润滑系左右两机油枪的工作过程是：左气缸内活塞的后端，推动机油枪压力杠杆靠近左隔墙，机油枪压力杠杆，推动机油枪柱塞向前，弹簧压缩，机油经活门、喷油管、油管喷口喷向右活塞、右柱塞、气缸壁，左活塞的后端推动机油枪压力杠杆靠隔墙时，左机油枪喷油结束。右气缸内的右活塞的后端推右机油枪压力杠杆向前，机油枪压力杠杆推动机油枪柱塞向前弹簧压缩，机油经活门、喷油管、油管喷口喷向左活塞、左柱塞、气缸壁。右活塞的后端推动机油枪压力杠杆靠隔墙时，喷油结束。

所述的左右气缸头的作用是封闭气缸，安装进气门、排气门、水道、进水管、出水管、通水管。

所述的左右气缸头的主要构成件有左右气缸头，进气门，排气门，接口，螺柱，进水管，出水管。

所述的左右气缸头的工作过程是：左气缸的进气门进乏压缩空气，右气缸的排气门排压缩空气。右气缸的进气门进乏压缩空气，左气缸的排气门排压缩空气。左气缸头的进水管进冷却水，右气缸头的出水管出冷却水。

所述的左右气缸的作用是安装液压缸内的中间活塞往返推动的，左气缸内的左柱塞、左活塞和右气缸内的右柱塞、右活塞。同时给柱塞调整支架左右内摇臂和左右机油枪压力杠杆提供动力。安装左右油管喷口、左右反弹室。

所述的左右气缸的主要构成件有气缸头、气缸、反弹室、活塞、柱塞、活塞销、活塞环、内摇臂、油管喷口、机油出孔、进出气孔。

所述的左右气缸的工作过程是：液压缸左进出液孔进压力液做功推动中间活塞向右，右进出液孔出液。同时左气缸的进气门进乏压缩空气膨胀做功推动左活塞、左柱塞和中间活塞合力推动右柱塞、右活塞，压强达13.5～15MPa，压缩乏压缩空气，通过排气门、回气管、回气阀进入压力5 MPa的贮气罐内。压缩乏压缩空气结束时，在调整支架的控制下，液压缸右进出液孔进压力液做功推动中间活塞向左，左进出液孔出液。同时右气缸的进气门进乏压缩空气膨胀做功推动右活塞、右柱塞和中间活塞合力推动左柱塞、左活塞，压强达13.5～15MPa，通过排气门、回气管、回气阀进入压力5 MPa的贮气罐内，这样往复循环。

所述的液压缸的作用是把液压能又变成了机械能，液压力推动中间活塞，左右柱塞，左右活塞往返做功压缩乏压缩空气。

所述的液压缸的主要构成件有中间活塞、左右柱塞、左右活塞、左右隔墙、左右进出液孔。

所述的液压缸的的工作过程是：液压缸右进出液孔进压力液做功推动中间活塞、左柱塞、左活塞向左，左进出液孔出液，右柱塞、右活塞随行，到达隔墙时，液压缸左进出液孔进压力液做功推动中间活塞、右柱塞、右活塞向右，右进出液孔出液，左柱塞、左活塞随行，这样循环往返。

所述的反弹室的作用是衔接支架柱塞左右两进出液孔换位时瞬间不停顿，使左右活塞，左右柱塞，中间活塞往返速度均匀平稳。

所述的反弹室主要构成件有气缸头、气缸、活塞。

所述的反弹室的工作过程是：反弹室在左右气缸的前端，左右活塞压缩乏压缩空气完毕后，剩下的空间，剩下的压缩空气，当支架柱塞两进出液孔换位的瞬间，反弹室内的压缩空气膨胀做功，左反弹室做功往右退。右反弹室做功往左退。压力液、乏压缩空气紧跟做功，往返速度均匀平稳。

综合以上柱塞调整支架、通气管、冷却系、润滑系、左右汽缸头、左右气缸、液压缸、左右反弹室的作用、构造和工作过程，液压平衡变压空压机的工作原理是：

液压平衡变压空压机是靠压缩空气发动机的动力驱动。压缩空气发动机是靠贮气罐内的压缩空气。

通过开关，进气管进入压缩空气发动机的气缸内膨胀做功推动活塞通过连杆使曲轴旋转，把压缩空气的膨胀能，转化成了机械能。

通过压缩空气发动机的前曲轴头、液压泵传动轴、主动齿轮轴连接在同一轴上，同步运转。主动齿轮，带动从动齿轮旋转，进液口处产生了吸力，液箱的液通过进液管、进液口进入液压泵内，经两齿轮的挤压产生了压力液，机械能又转化成了液压能。

从液压泵的出压力液口，经进压力液管、进压力液三通，在调整支架的控制下压力液经左进压力孔、左支架柱塞进出液孔、左进出液三通沿管道从液压缸的左进出液孔进入液压缸内做功，推动中间活塞向右，右进出液孔出液沿管道经右进出液三通、右出液孔、右支架柱塞进出液孔、出液三通、出液管、进液口进入散热器，从出液口、回液管、进液口，进入液箱。

同时，压缩空气发动机做功后排出的乏压缩空气沿排气管，从液压平衡变压空压机的左气缸进气门进入气缸膨胀做功推动左活塞、左柱塞和中间活塞合力推动右柱塞、右活塞，压强达13.5～15MPa，压缩乏压缩空气通过右气缸的排气门、回气管、回气阀进入压力5 MPa贮气罐内。在未完成一个工作循环前，左活塞的后端还须再做两次功：（1）当右活塞做功压缩乏压缩空气接近上止点，左气缸进乏压缩空气做功推动左活塞即将结束。左活塞的底端做功，推动左机油枪压力杠杆向前，机油枪柱塞向前，弹簧压缩，机油通过活门、出油管、油管喷口、喷向右气缸壁、右活塞、右柱塞。（2）接着再做功推动内摇臂同时靠隔墙，左气缸内的机油从机油出孔流入机油盘。

左摇臂立轴转动，左外摇臂拉出支架柱塞向左，锁球锁住支架柱塞。右气缸内的内摇臂张开，右油管喷口停止喷油，支架柱塞、右进出液孔进压力液，同时，右气缸的进气门进乏压缩空气。

就在支架柱塞左右两个进出液孔，换位的那一瞬间，为防止液压平衡变压空压机瞬间停顿，右气缸内右反弹室内的压缩空气膨胀做功，推动右活塞、右柱塞、中间活塞、左柱塞、左活塞整体向左，压力液、乏压缩空气紧跟做功。

压力液从液压缸右进出液孔进入液压缸内做功，推动中间活塞向左，左进出液孔出液，沿管道经左进出液三通、左出液孔、左支架柱塞进出液孔、左出液孔、出液三通、出液管、进液口进入散热器，从出液口、回液管、进液口进入液箱内。

同时乏压缩空气沿着排气管从进气门进入右气缸内膨胀做功，推动右活塞、右柱塞和中间活塞合力推动左柱塞、左活塞，压强达13.5～15MPa，压缩乏压缩空气经左气缸的排气门、回气管、回气阀进入压力5 MPa的贮气罐内。在未完成一个工作循环前，右活塞的后端，还须再做两次功。当左活塞压缩乏压缩空气接近上止点，右气缸进乏压缩空气即将结束。

右活塞的底端做功，推动右机油枪压力杠杆向前，机油枪柱塞向前，弹簧压缩，机油通过活门、喷油管、油管喷口喷向左气缸壁、左柱塞、左活塞。接着再做功推动内摇臂同时靠隔墙，右气缸内的机油从机油出孔流入机油盘。

右摇臂立轴转动，右外摇臂拉出支架柱塞向右，球锁锁住支架柱塞。左气缸内的内摇臂张开，左喷油管停止喷油，支架柱塞左进出液孔进压力液，同时左气缸的进气门进乏压缩空气。

就在支架柱塞左右两进出液孔换位的那一瞬间，为防止液压平衡变压空压机瞬间停顿，左气缸内的左反弹室内的压缩空气膨胀做功，推动左活塞、左柱塞、中间活塞、右柱塞、右活塞，整体向右。压力液、乏压缩空气紧跟做功就这样向左、向右，循环往返。压缩空气循环式发动机工作。

本发明所述的压缩空气循环式发动机得益于液压平衡变压空压机的三大技术：

一、（1）液压平衡变压空压机和压缩空气发动机的配合上，得益于压缩空气发动机的气缸行程短、容积小、压力低。汽油机改造的压缩空气发动机一般的气缸行程6-10cm，产生4.5～5MPa。柴油机改造的压缩空气发动机一般的气缸行程15-22cm，产生9.5～10MPa。

（2）得益于液压平衡变压空压机采用的是液压动力，气缸行程达到压缩空气发动机气缸行程的10倍、15倍。容积达到5倍、7倍。压强达到2倍、3倍、4倍。把压缩空气发动机做功后排出的乏压缩空气经排气管、进气门，进入液压平衡变压空压机的气缸内有足够的膨胀空间。

二、得益于液压平衡变压空压机是一个平衡装置，中间液压缸左边是左气缸、右边是右气缸。

三个缸的活塞固定在一根通心的往返运动的柱塞上。中间活塞左边是左柱塞、左活塞。右边是右柱塞、右活塞。

液压缸左进出液孔进压力液做功推动中间活塞向右，右进出液孔出液。同时左气缸进气门进乏压缩空气膨胀做功推动左活塞、左柱塞和中间活塞合力推动右柱塞、右活塞，压强达13.5～15MPa，压缩乏压缩空气，通过排气门、回气管、回气阀进入压力5 MPa的贮气罐内。

压缩乏压缩空气结束时，在调整支架的控制下，液压缸右进出液孔进压力液做功，推动中间活塞向左，左进出液孔出液。同时右气缸的进气门进乏压缩空气膨胀做功推动右活塞、右柱塞和中间活塞合力推动左柱塞、左活塞，压强达13.5～15MPa，压缩乏压缩空气，通过排气门、回气管、回气阀进入压力5 MPa的贮气罐内。

由于乏压缩空气随压力液做功，乏压缩空气的膨胀能释放完毕。也可把被压缩的乏压缩空气的压力看着“负”压力，随压力液做功的乏压缩空气的压力看着“正”压力，“正”、“负”对消。因此液压平衡变压空压机不重复浪费动力。压缩自然空气和压缩乏压缩空气（压缩空气）用的动力是一样大的。

三、得益于液压平衡变压空压机又是一个变压装置。

（1）能量的转化和转移

将压缩空气发动机所有活塞的总受力面积和液压缸内中间活塞单侧受力面积相。当贮气罐内的压缩空气，经开关、进气管进入压缩空气发动机的气缸内膨胀做功推动活塞通过连杆使曲轴旋转，把压缩空气的膨胀能转化成了机械能。通过压缩空气发动机的前曲轴头、液压泵传动轴、主动齿轮轴、液压泵连接在同一轴上，同步运转，把压缩空气发动机的机械能又转变成液压能。通过出压力液口、进压力液管，在调整支架的控制下压力液进入液压缸内做功，推动中间活塞、左右柱塞、左右活塞往返做功。这样液压能又转化成了机械能。

（2）变压。所谓的变压就是液压缸内的中间活塞单侧受力面积不变，压力不变。左右气缸内的左右活塞各自相同的受力面积小于中间活塞的受力面积，小2倍，压强增大2倍，小3倍，压强增大3倍，小4倍，压强增大4倍。左右气缸、液压缸的行程可相应的增长。符合物理定律“压力一定时，受力面积越小，压强越大”。阻力越小，速度越快，液压平衡变压空压机用的动力越小，压缩空气循环式发动机转的越快。这种变压的方法和装修工用的气钉枪变压的方法是一样的，它能把贮气罐内的压缩空气的压力0.8MPa，经变压压强达几十MPa，所以，4、5cm的铁钉被轻松的打进钢筋混泥内。

例：一双气缸汽油机改造成的压缩空气发动机，活塞直径16cm，气缸行程8cm，贮气罐内的压缩空气的压力4.5～5MPa.

（1）根据压缩空气发动机、液压泵、液压平衡变压空压机它们的内在联系，具体的制作方法：

①使压缩空气发动机的转速和液压泵的转速同步。

②将压缩空气发动机的两活塞顶部受力面积401.92cm²，压力4.5～5MPa和液压平衡变压空压机的液压缸内的中间活塞的单侧受力面积相，也是401.92cm²，压力4.5～5MPa。

③将中间活塞单侧受力面积401.92cm²的三分之一面积即133.97cm²，是左气缸内左活塞顶部的受力面积133.97cm²，也是右气缸内右活塞顶部的受力面积133.97cm²。面积缩小了三倍，401.92cm²：133.97cm²=3:1，压强增加了三倍，4.5～5MPa：13.5～15 MPa=1:3。

④压缩空气发动机的气缸行程8cm，相应的增长15倍即120cm，为液压平衡变压空压机的左右气缸，液压缸各自行程120cm。单气缸容积16.0764升，是压缩空气发动机气缸容积的5倍。

（2）液压平衡变压空压机左右气缸内的左右活塞用压强13.5～15 MPa，将乏压缩空气从气缸内通过排气门、回气管、回气阀压缩到压力5MPa的贮气罐内轻而易举。压缩空气循环了，气压稳定了，压缩空气循环式发动机工作。

（3）液压平衡变压空压机压缩乏压缩空气循环只用了压缩空气循环式发动机总动力的三分之一。压缩空气循环式发动机是改造前的汽油机、柴油机总动力的若干倍。以柴油机为例，参考现有技术资料，柴油机做功冲程：从喷油开始到绝大部分柴油燃烧完毕，相应的曲轴角只有30°～40°，产生5～10MPa。一个工作循环曲轴转两周720°。而柴油机改造成的压缩空气发动机一个工作循环曲轴转一周，进气门开，压缩空气进入气缸膨胀做功，活塞从上止点，到下止点，曲轴转半周，180°做功，产生9.5～10MPa。转两周，360°做功，产生9.5～10MPa，即30°～40°：360°，是柴油机的9倍。根据现已积累的知识，如果重新设计制造压缩空气循环式发动机产生的动力更大、体积更小、更安全、没有污染、噪音很低。

本发明所述的压缩空气循环式发动机，整体结构简单，操作使用方便，稳定性好，可靠性高，不仅可以提供动力，而且可以使动力更大、体积更小、更安全、没有污染、噪音很低。

附图说明

附图1是压缩空气循环式发动机示意图。

附图2是贮气罐的构造示意图。

附图3是压缩空气发动机和液压泵的连接构造示意图。

附图4是二冲程压缩空气发动机工作循环示意图。

附图5是四冲程汽油机、柴油机上的凸轮轴大正时齿轮的齿数是曲轴小正时齿轮齿数的两倍示意图。

附图6是二冲程压缩空气发动机的两个相同正时齿轮，凸轮轴正时齿轮和曲轴正时齿轮示意图。

附图7是二冲程压缩空气发动机工作循环示意图。

附图8是四冲程汽油机工作循环示意图。

附图9是液压泵的构造工作原理示意图。

附图10是液压泵整体构造示意图。

附图11是液压平衡变压空压机的整体构造示意图。

附图12是液压平衡变压空压机主体切面从右向左示意图。

附图13是液压平衡变压空压机主体切面从左向右示意图。

附图14是液压平衡变压空压机的工作原理从左向右做功示意图。

附图15是液压平衡变压空压机的工作原理左机油枪工作时机状态示意图。

附图16是液压平衡变压空压机的工作原理柱塞两进出液孔换位示意图。

附图17是液压平衡变压空压机的工作原理右反弹室做功示意图。

附图18是液压平衡变压空压机的工作原理从右向左做功示意图。

附图19是液压平衡变压空压机的工作原理右机油枪工作时机状态示意图。

附图20是液压平衡变压空压机的工作原理柱塞进出液孔换位示意图。

附图21是液压平衡变压空压机的工作原理左反弹室做功示意图。

A1－机体 A2－接头 A3－节温器 A4－皮带轮 A5－出水管 A6－上水室 A7－压发机散热器 A8－加水口 A9－水泵 A10－风扇 A11－皮带 A12－进水管 A13－三通A14－下水室出水口 A15－固定螺丝 A16－排气管 A17－飞轮 A18－前曲轴头 A19－压发机活塞 A20－压发机气缸 A21－压发机进气门 A22－压发机排气门 A23－连杆 A24－曲轴。

B1－进压力液管 B2－出液管 B3－出液三通 B4－进压力液三通 B5－左进压力孔 B6－右出液孔 B7－柱塞筒 B8－支架柱塞 B9－销子 B10－连节 B11－外摇臂 B12－摇臂立轴 B13－内摇臂 B14－进出液三通 B15－固定架 B16－左进出液孔 B17－锁球坑B18－球锁 B19－开口 B20－销子孔 B21－通气管 B22－进出气孔 B23－进水管 B24－通水道 B25－通水管 B26－捆绑焊接处 B27－散热片 B28－出水管 B29－水道 B30－机油枪 B31－吸油管 B32－喷油管 B33－油管喷口 B34－弹簧 B35－机油枪柱塞 B36－活门B37－支柱 B38－机油枪压力杠杆 B39－机油盘 B40－机油出孔 B41－汽缸头 B42－排气门 B43－进气门 B44－接口 B45－螺柱 B46－气缸 B47－液压缸 B48－隔墙 B49－活门B50－反弹室 B51－活塞 B52－柱塞 B53－活塞销 B54－活塞环 B55－中间活塞。

C1－贮气罐C C2－压力表 C3－充气阀 C4－回气阀 C5－回气管C6－开关 C7－进气管 C8－排气阀。

D1－主动齿轮 D2－进液口 D3－从动齿轮 D4－调整螺塞 D5－弹簧 D6－球阀D7－出压力液口 D8－主动齿轮轴 D9－从动齿轮轴 D10－泵体 D11－散热器 D12－进液口 D13－液压泵 D14－进液管 D15－液箱 D16－液箱盖 D17－回液口 D18－回液管D19－固定螺丝 D20－液压泵传动轴 D21－出液口。

具体实施方式

现参照附图，结合实例说明如下：本发明所述的压缩空气循环式发动机，包括有贮气罐、压缩空气发动机、液压泵和液压平衡变压空压机四大部分组成。

所述的贮气罐用来贮存压缩空气，汽油机改造的压缩空气发动机用的贮气罐压力为4.5～5MPa，柴油机改造的压缩空气发动机用的贮气罐压力为9.5～10 MPa。贮气罐构成件有贮气罐C1、压力表C2、充气阀C3、回气阀C4、回气管C5、开关C6、进气管C7、排气阀C8。

所述的贮气罐内的压缩空气，通过开关C6、进气管C7进入压缩空气发动机的气缸B46内膨胀做功后，排出的乏压缩空气，通过排气管A16从液压平衡变压空压机的左气缸B46的进气门B43进入气缸B46膨胀做功推动左活塞B51、左柱塞B52和中间活塞B55合力推动右柱塞B52、右活塞B51，压强达13.5～15MPa。将乏压缩空气通过排气门B42、回气管C5、回气阀C4压缩到压力5 MPa的贮气罐内。压缩乏压缩空气结束时在调整支架的控制下，乏压缩空气沿排气管A16从右进气门B43进入气缸B46内膨胀做功推动右活塞B51、右柱塞B52和中间活塞B55合力推动左柱塞B52、左活塞B51，压强达13.5～15MPa，压缩乏压缩空气经左气缸的排气门B42、回气管C5、回气阀C4进入压力5MPa的贮气罐内，这样往复循环。

所述的压缩空气发动机的作用是：压缩空气进入压发机气缸A20内，膨胀做功，推动压发机活塞A19通过连杆A23使曲轴A24旋转，把压缩空气的膨胀能转换成了机械能，通过压缩空气发动机的前曲轴头A18、液压泵传动轴D20、主动齿轮轴D8连接在同一轴上同步运转，经液压泵把机械能又转化成了液压能。经出压力液口D7、进压力液管B1，支持液压平衡变压空压机工作，剩下的动力向外输出。其主要构成部件有压发机活塞A19、压发机气缸A20、压发机进气门A21、压发机排气门A22、连杆A23、曲轴A24。

所述的压缩空气发动机是汽油机、柴油机改造成的，基本构造相同，所不同的是：①汽油机、柴油机前端的两个正时齿轮，凸轮轴上的大正时齿轮的齿数，是曲轴小正时齿轮数的两倍；②改造后压缩空气发动机前端的两个正时齿轮的齿数，凸轮轴上的正时齿轮的齿数和曲轴正时齿轮的齿数相，这样一改四冲程汽油机、柴油机都变成了两冲程压缩空气发动机。

所述的压缩空气发动机的冲程，压发机活塞A19从压发机气缸A20的一端运动到另一端叫做一个冲程，压缩空气发动机的一个工作循环分为两个冲程，①做功冲程：压发机活塞A19由上向下运动，压发机进气门A21开，压发机排气门A22关，压缩空气进入压发机气缸A20膨胀对外做功；②排气冲程：压发机活塞A19由下向上运动，压发机进气门A21关，压发机排气门A22开，将乏压缩空气排出压发机气缸A20。

所述的压缩空气发动机一个工作循环中压发机活塞A19往复一次，曲轴A24转一周，凸轮轴转一周，做功冲程，压缩空气对压发机活塞A19做功，内能最大，排气冲程靠惯性完成。

所述的压缩空气发动机和汽油机对比，有以下不同：

一、汽油机的构造

汽油机的主要部件有活塞、气缸、进气门、排气门、火花塞、连杆、曲轴。

二、汽油机的一个工作循环分四个冲程

1、吸气冲程：活塞由上向下运动，进气门开，排气门关，吸进空气和燃料混合物。

2、压缩冲程：活塞由下向上运动，进气门关，排气门关，外界对气体做功，温度、压强增大。

3、做功冲程：活塞由上向下运动，进气门关，排气门关，燃烧的混合气对外做功。

4、排气冲程：活塞由下向上运动，进气门关，排气门开，将废气排出气缸。

三、一个工作循环中活塞往复两次，凸轮轴转一周，曲轴转两周，做功冲程，燃气对活塞做功，内能最大，其余的冲程靠惯性完成。

所述的液压泵用来将压缩空气发动机的机械能转化成液压能，给液压平衡变压空压机的液压缸B47提供压力液做功。其主要构成部件有主动齿轮D1、进液口D2、从动齿轮D3、调整螺塞D4、弹簧D5、球阀D6、出压力液口D7、主动齿轮轴D8、从动齿轮轴D9、泵体D10。

所述的液压泵的整体系统构造有散热器D11、进液口D12、液压泵D13、进液管D14、液箱D15、液箱盖D16、回液口D17、回液管D18、固定螺丝D19、液压泵传动轴D20、进压力液管B1、出液管B2。

所述的液压泵的整体工作过程是主动齿轮D1带动从动齿轮D3旋转，进液口产生了吸力，液箱D15中的液通过进液管D14、进液口D2，进入液压泵D13内，经主动齿轮D1和从动齿轮D3转动挤压，液压泵D13内产生了压力液，通过出压力口D7、进压力液管B1给液压平衡变压空压机的液压缸B47提供压力液做功。

所述的液压平衡变压空压机用来把压缩空气发动机内膨胀做功后排出的乏压缩空气压缩，通过排气管A16，从左进气门B43进入液压平衡变压空压机的气缸B46内膨胀做功，推动左活塞B51、左柱塞B52和中间活塞B55合力推动右柱塞B52、右活塞B51，压强达13.5～15MPa，通过排气门B42、回气管C5、回气阀C4进入压力5 MPa的贮气罐内，右气缸B46压缩乏压缩空气结束时，在调整支架的控制下，通过排气管A16、进气门B43进入右气缸B46内膨胀做功，推动右活塞B51、右柱塞B52和中间活塞B55合力推动左柱塞B52、左活塞B51，压强达13.5～15MPa，压缩乏压缩空气，通过排气门B42、回气管C5、回气阀C4，进入压力5 MPa的贮气罐内，使压缩空气的压力稳定，循环做功。其主要构成部件有柱塞调整支架、通气管、冷却系、润滑系、左右汽缸头、左右气缸、液压缸、左右反弹室。

所述的柱塞调整支架的作用是通过内摇臂B13，使支架柱塞B8左右两进出液孔B16交替进出压力液，推动液压缸B47内的中间活塞B55、左右柱塞B52、左右活塞B51往返做功。

所述的柱塞调整支架的主要构成件有进压力液管B1、出液管B2、出液三通B3、进压力液三通B4、进压力液孔B5、出液孔B6、柱塞筒B7、支架柱塞B8、销子B9、连节B10、外摇臂B11、摇臂立轴B12、内摇臂B13、进出液三通B14、固定架B15、进出液孔B16、锁球坑B17、锁球B18、接口B19、销子孔B20。

所述的柱塞调整支架的工作过程是：左气缸B46内，左活塞B51的后端做功推动左内摇臂B13靠隔墙B48。左摇臂立轴B12转动，随转动的外摇臂B11拉动左支架柱塞B8向左移动，球锁B18锁住支架柱塞B8，右气缸B46内的右内摇臂B13张开。支架柱塞B8右进出液孔B16进压力液做功推动中间活塞B55向左，左进出液孔B16出液。左气缸B46压缩乏压缩空气即将结束时，右气缸B46内的活塞B51的底端做功推动右内摇臂B13靠隔墙B48。右摇臂立轴B12转动，随转动的外摇臂B11拉动右支架柱塞B8向右移动，球锁B18锁住支架柱塞B8，左气缸B46内的内摇臂B13张开。支架柱塞B8左进出液孔B16进压力液做功推动中间活塞B55向右，右进出液孔B16出液，右气缸B46压缩乏压缩空气，这样往复循环。

所述的通气管的作用是使液压平衡变压空压机左右两气缸B46内的活塞B51后端的空气来回串通，形不成气阻。

所述的通气管的主要有通气管B21、进出气孔B22组成。

所述的通气管的的工作过程是：液压平衡变压空压机左气缸B46压缩乏压缩空气，右气缸B46活塞B51后端的空气从通气管B21进入左气缸B46活塞B51后端的气缸。右气缸B46压缩乏压缩空气左气缸B46活塞B51后端的空气，从通气管B21进入右气缸B46活塞后端的气缸，这样循环往返。

所述的冷却系的作用是，冷却液压平衡变压空压机左右两气缸B46体，汽缸头B41，因压缩乏压缩空气而摩擦、挤压产生的热，使液压平衡变压空压机在正常温度下工作。

所述的冷却系的进水管B23从压发机散热器A7下水室出水口A14引出，通过进水管B23、水道B29、通水管B25、通水道B24、捆绑焊接处B26、散热片B27、出水管B28，进入三通A13进行水循环。

所述的冷却系的工作过程是：冷却水从进水管B23流入左气缸头B41的水道B29，从左气缸头B41通水管B25流入左散热片B27，从左散热片B27的通水管B25流入右散热片B27，从右散热片B27的通水管B25流入右气缸头B41的水道B29，从出水管B28经三通A13进入水泵，循环散热。

所述的润滑系的作用是润滑左右气缸B46壁，活塞B51，柱塞B52。

所述的润滑系的主要构成件有左右两机油枪B30、吸油管B31、喷油管B32、油管喷口B33、弹簧B34、机油枪柱塞B35、活门B36、支柱B37、机油枪压力杠杆B38、机油盘B39、机油出孔B40组成。

所述的润滑系左右两机油枪B30的工作过程是：左气缸B46内活塞B51的后端，推动机油枪压力杠杆B38靠近左隔墙B48，机油枪压力杠杆B38，推动机油枪柱塞B35向前，弹簧B34压缩，机油经活门B36、喷油管B32、油管喷口B33喷向右活塞B51、右柱塞B52、气缸B46壁，左活塞B51的后端推动机油枪压力杠杆B38靠隔墙B48时，左机油枪B30喷油结束。右气缸B46内的右活塞B51的后端推右机油枪压力杠杆B38向前，机油枪压力杠杆B38推动机油枪柱塞B35向前，弹簧B34压缩，机油经活门B36、喷油管B32、油管喷口B33喷向左活塞B51、左柱塞B52、气缸B46壁。右活塞B51的后端推动机油枪压力杠杆B38靠隔墙B48时，喷油结束。

所述的左右气缸头B41的作用是封闭气缸B46，安装进气门B43、排气门B42、水道B29、进水管B23、出水管B28、通水管B25。

所述的左右气缸头B41的主要构成件有左右气缸头B41，进气门B43，排气门B42，接口B44，螺柱B45，进水管B23，出水管B28。

所述的左右气缸头的工作过程是：左气缸B46的进气门B43进乏压缩空气，右气缸B46的排气门B42排压缩空气。右气缸B46的进气门B43进乏压缩空气，左气缸B46的排气门B42排压缩空气。左气缸头B41的进水管B23进冷却水，右气缸头B41的出水管B28出冷却水。

所述的左右气缸B46的作用是安装液压缸B47内的中间活塞B55往返推动的，左气缸B46内的左柱塞B52、左活塞B51和右气缸内的右柱塞B52、右活塞B51。同时给柱塞调整支架左右内摇臂B13和左右机油枪压力杠杆B38提供动力。安装左右油管喷口B33、左右反弹室B50。

所述的左右气缸B46的主要构成件有气缸头B41、气缸B46、反弹室B50、活塞B51、柱塞B52、活塞销B53、活塞环B54、内摇臂B13、油管喷口B33、机油出孔B40、进出气孔B22。

所述的左右气缸B46的工作过程是：液压缸B47左进出液孔B16进压力液做功推动中间活塞B55向右，右进出液孔B16出液。同时左气缸B46的进气门B43进乏压缩空气膨胀做功推动左活塞B51、左柱塞B52和中间活塞B55合力推动右柱塞B52、右活塞B51，压强达13.5～15MPa，压缩乏压缩空气，通过排气门B42、回气管C5、回气阀C4进入压力5 MPa的贮气罐内。压缩乏压缩空气结束时，在调整支架的控制下，液压缸B47右进出液孔B16进压力液做功推动中间活塞B55向左，左进出液孔B16出液。同时右气缸B46的进气门B43进乏压缩空气膨胀做功推动右活塞B51、右柱塞B52和中间活塞B55合力推动左柱塞B52、左活塞B51，压强达13.5～15MPa，压缩乏压缩空气，通过排气门B42、回气管C5、回气阀C4进入压力5 MPa的贮气罐内，这样往复循环。

所述的液压缸B47的作用是把液压能又变成了机械能，液压力推动中间活塞B55、左柱塞B52、左活塞B51向左，左进出液孔B16出液。右柱塞B52、右活塞B51随行，到达隔墙B48时，液压缸B47左进出液孔B16进压力液做功推动中间活塞B55、右柱塞B52、右活塞B51向右，右进出液孔B16出液，左柱塞B52、左活塞B51随行，这样循环往返。

所述的液压缸B47的主要构成件有中间活塞B55、左右柱塞B52、左右活塞B51、左右隔墙B48、左右进出液孔B16。

所述的液压缸B47的的工作过程是：液压缸B47右进出液孔B16进压力液做功推动中间活塞B55、左柱塞B52、左活塞B51向左，左进出液孔B16出液，右柱塞B52、右活塞B51随行，到达隔墙B48时，液压缸B47左进出液孔B16进压力液做功推动中间活塞B55、右柱塞B52、右活塞B51向右，右进出液孔B16出液，左柱塞B52、左活塞B51随行，这样循环往返。

所述的反弹室B50的作用是衔接支架柱塞B8左右两进出液孔B16换位时瞬间不停顿，使左右活塞B51、左右柱塞B52、中间活塞B55往返速度均匀平稳。

所述的反弹室B50主要构成件有气缸头B41、气缸B46、活塞B51。

所述的反弹室B50的工作过程是：反弹室B50在左右气缸B46的前端，左右活塞B51压缩乏压缩空气完毕后，剩下的空间，剩下的压缩空气，当支架柱塞B8两进出液孔B16换位的瞬间，反弹室B50内的压缩空气膨胀做功，左反弹室B50做功往右退。右反弹室B50做功往左退。压力液、乏压缩空气紧跟做功，往返速度均匀平稳。

综合以上柱塞调整支架、通气管、冷却系、润滑系、左右汽缸头、左右气缸、液压缸、左右反弹室的作用、构造和工作过程，液压平衡变压空压机的工作原理是：

液压平衡变压空压机是靠压缩空气发动机的动力驱动。压缩空气发动机是靠贮气罐内的压缩空气。

通过开关C6，进气管C7进入压缩空气发动机的气缸内膨胀做功推动活塞通过连杆使曲轴旋转，把压缩空气的膨胀能，转化成了机械能。

通过压缩空气发动机的前曲轴头A18、液压泵传动轴D20、主动齿轮轴D8连接在同一轴上，同步运转。主动齿轮D1，带动从动齿轮D3旋转，进液口D2处产生了吸力，液箱D15的液通过进液管D14、进液口D2进入液压泵内，经两齿轮的挤压产生了压力液，机械能又转化成了液压能。

从液压泵的出压力液口D7，经进压力液管B1、进压力液三通B4，在调整支架的控制下压力液经左进压力孔B5、左支架柱塞B8进出液孔B16、左进出液三通B14沿管道从液压缸B47的左进出液孔B16进入液压缸B47内做功，推动中间活塞B55向右，右进出液孔B16出液沿管道经右进出液三通B14、右出液孔B6、右支架柱塞B8进出液孔B16、出液三通B3、出液管B2、进液口D12进入散热器D11，从出液口D21、回液管D18、进液口D17，进入液箱D15。

同时，压缩空气发动机做功后排出的乏压缩空气沿排气管A16，从液压平衡变压空压机的左气缸B46进气门B43进入气缸B46膨胀做功推动左活塞B51、左柱塞B52和中间活塞B55合力推动右柱塞B52、右活塞B51，压强达13.5～15MPa，压缩乏压缩空气通过右气缸B46的排气门B42、回气管C5、回气阀C4进入压力5 MPa贮气罐内。在未完成一个工作循环前，左活塞B51的后端还须再做两次功：（1）当右活塞B51做功压缩乏压缩空气接近上止点，左气缸B46进乏压缩空气做功推动左活塞B51即将结束。左活塞B51的底端做功，推动左机油枪压力杠杆B38向前，机油枪柱塞B35向前，弹簧B34压缩，机油通过活门B36、出油管B32、油管喷口B33、喷向右气缸壁B46、右活塞B51、右柱塞B52。（2）接着再做功推动内摇臂B13同时靠隔墙B48，左气缸B46内的机油从机油出孔B40流入机油盘B39。

左摇臂立轴B12转动，左外摇臂B11拉出支架柱塞B8向左，锁球B18锁住支架柱塞B8。右气缸B46内的内摇臂B13张开，右油管喷口B33停止喷油，支架柱塞B8、右进出液孔B16进压力液，同时，右气缸B46的进气门B43进乏压缩空气。

就在支架柱塞左右两个进出液孔B16，换位的那一瞬间，为防止液压平衡变压空压机瞬间停顿，右气缸B46内右反弹室B50内的压缩空气膨胀做功，推动右活塞B51、右柱塞B52、中间活塞B55、左柱塞B52、左活塞B51整体向左，压力液、乏压缩空气紧跟做功。

压力液从液压缸B47右进出液孔B16进入液压缸B47内做功，推动中间活塞B55向左，左进出液孔B16出液，沿管道经左进出液三通B14、左出液孔B6、左支架柱塞B8进出液孔B16、左出液孔B6、出液三通B3、出液管B2、进液口D12进入散热器D11，从出液口D21、回液管D18、进液口D17进入液箱内。

同时乏压缩空气沿着排气管A16从进气门B43进入右气缸B46内膨胀做功，推动右活塞B51，、右柱塞B52和中间活塞B55合力推动左柱塞B52、左活塞B51，压强达13.5～15MPa，压缩乏压缩空气经左气缸B46的排气门B42、回气管C5、回气阀C4进入压力5 MPa的贮气罐内。在未完成一个工作循环前，右活塞B51的后端，还须再做两次功。当左活塞B51压缩乏压缩空气接近上止点，右气缸B51进乏压缩空气即将结束。

右活塞B51的底端做功，推动右机油枪压力杠杆B38向前，机油枪柱塞B35向前，弹簧B34压缩，机油通过活门B36、喷油管B32、油管喷口B33喷向左气缸B46壁、左柱塞B52、左活塞B51。接着再做功推动内摇臂B13同时靠隔墙B48，右气缸B46内的机油从机油出孔流入机油盘B39。

右摇臂立轴B12转动，右外摇臂B11拉出支架柱塞B8向右，球锁B18锁住支架柱塞B8。左气缸B46内的内摇臂B13张开，左喷油管B32停止喷油，支架柱塞B8左进出液孔B16进压力液，同时左气缸B46的进气门B43进乏压缩空气。

就在支架柱塞B8左右两进出液孔B16换位的那一瞬间，为防止液压平衡变压空压机瞬间停顿，左气缸内的左反弹室B50内的压缩空气膨胀做功，推动左活塞B51、左柱塞B52、中间活塞B55、右柱塞B52、右活塞B51，整体向右。压力液、乏压缩空气紧跟做功就这样向左、向右，循环往返。压缩空气循环式发动机工作。

本发明所述的压缩空气循环式发动机得益于液压平衡变压空压机的三大技术：

一、（1）液压平衡变压空压机和压缩空气发动机的配合上，得益于压缩空气发动机的气缸行程短、容积小、压力低。汽油机改造的压缩空气发动机一般的气缸行程6-10cm，产生4.5～5MPa。柴油机改造的压缩空气发动机一般的气缸行程15-22cm，产生9.5～10MPa。

（2）得益于液压平衡变压空压机采用的是液压动力，气缸行程达到压缩空气发动机气缸行程的10倍、15倍。容积达到5倍、7倍。压强达到2倍、3倍、4倍。把压缩空气发动机做功后排出的乏压缩空气经排气管A16、进气门B43，进入液压平衡变压空压机的气缸B46内有足够的膨胀空间。

二、得益于液压平衡变压空压机是一个平衡装置，中间液压缸B47左边是左气缸B46、右边是右气缸B46。

三个缸的活塞固定在一根通心的往返运动的柱塞上。中间活塞B55左边是左柱塞B52、左活塞B51。右边是右柱塞B52、右活塞B51。

液压缸B47左进出液孔B16进压力液做功推动中间活塞B55向右，右进出液孔B16出液。同时左气缸B46进气门B43进乏压缩空气膨胀做功推动左活塞B51、左柱塞B52和中间活塞B55合力推动右柱塞B52、右活塞B51，压强达13.5～15MPa，压缩乏压缩空气，通过排气门B42、回气管C5、回气阀C4进入压力5 MPa的贮气罐内。

压缩乏压缩空气结束时，在调整支架的控制下，液压缸B47右进出液孔B16进压力液做功，推动中间活塞B55向左，左进出液孔B16出液。同时右气缸B46的进气门B43进乏压缩空气膨胀做功推动右活塞B51、右柱塞B52和中间活塞B55合力推动左柱塞B52、左活塞B51，压强达13.5～15MPa，压缩乏压缩空气，通过排气门B42、回气管C5、回气阀C4进入5 MPa的贮气罐内。

由于乏压缩空气随压力液做功，乏压缩空气的膨胀能释放完毕。也可把被压缩的乏压缩空气的压力看着“负”压力，随压力液做功的乏压缩空气的压力看着“正”压力，“正”、“负”对消。因此液压平衡变压空压机不重复浪费动力。压缩自然空气和压缩乏压缩空气（压缩空气）用的动力是一样大的。

三、得益于液压平衡变压空压机又是一个变压装置。

（1）能量的转化和转移

将压缩空气发动机所有活塞的总受力面积和液压缸B47内中间活塞B55单侧受力面积相。当贮气罐内的压缩空气，经开关C6、进气管C7进入压缩空气发动机的气缸内膨胀做功推动活塞通过连杆使曲轴旋转，把压缩空气的膨胀能转化成了机械能。通过压缩空气发动机的前曲轴头A18、液压泵传动轴D20、主动齿轮轴D8、液压泵D13连接在同一轴上，同步运转，把压缩空气发动机的机械能又转变成液压能。通过出压力液口D7、进压力液管B1，在调整支架的控制下压力液进入液压缸内做功，推动中间活塞B55、左右柱塞B52、左右活塞B51往返做功。这样液压能又转化成了机械能。

（2）变压。所谓的变压就是液压缸B47内的中间活塞B55单侧受力面积不变，压力不变。左右气缸B46内的左右活塞B51各自相同的受力面积小于中间活塞B55的受力面积，小2倍，压强增大2倍，小3倍，压强增大3倍，小4倍，压强增大4倍。左右气缸B46、液压缸B47的行程可相应的增长。符合物理定律“压力一定时，受力面积越小，压强越大”。阻力越小，速度越快，液压平衡变压空压机用的动力越小，压缩空气循环式发动机转的越快。这种变压的方法和装修工用的气钉枪变压的方法是一样的，它能把贮气罐内的压缩空气的压力0.8MPa，经变压压强达几十MPa，所以，4、5cm的铁钉被轻松的打进钢筋混泥内。

例：一双气缸汽油机改造成的压缩空气发动机，活塞直径16cm，气缸行程8cm，贮气罐内的压缩空气的压力4.5～5MPa.

（1）根据压缩空气发动机、液压泵、液压平衡变压空压机它们的内在联系，具体的制作方法：

①使压缩空气发动机的转速和液压泵的转速同步。

②将压缩空气发动机的两活塞顶部受力面积401.92cm²，压力4.5～5MPa和液压平衡变压空压机的液压缸B47内的中间活塞B55的单侧受力面积相，也是401.92cm²，压力4.5～5MPa。

③将中间活塞B55单侧受力面积401.92cm²的三分之一面积即133.97cm²，是左气缸内B46左活塞B51顶部的受力面积133.97cm²，也是右气缸B46内右活塞B51顶部的受力面积133.97cm²。面积缩小了三倍，401.92cm²：133.97cm²=3:1，压强增加了三倍，4.5～5MPa：13.5～15 MPa=1:3。

④压缩空气发动机的气缸行程8cm，相应的增长15倍即120cm，为液压平衡变压空压机的左右气缸B46，液压缸B47各自行程120cm。单气缸容积16.0764升，是压缩空气发动机气缸容积的5倍。

（2）液压平衡变压空压机左右气缸B46内的左右活塞B51用压强13.5～15 MPa，将乏压缩空气从气缸B46内通过排气门B42、回气管C5、回气阀C4压缩到压力5MPa的贮气罐内轻而易举。压缩空气循环了，气压稳定了，压缩空气循环式发动机工作。

（3）液压平衡变压空压机压缩乏压缩空气循环只用了压缩空气循环式发动机总动力的三分之一。压缩空气循环式发动机是改造前的汽油机、柴油机总动力的若干倍。以柴油机为例，参考现有技术资料，柴油机做功冲程：从喷油开始到绝大部分柴油燃烧完毕，相应的曲轴角只有30°～40°，产生5～10MPa。一个工作循环曲轴转两周720°。而柴油机改造成的压缩空气发动机一个工作循环曲轴转一周，进气门开，压缩空气进入气缸膨胀做功，活塞从上止点，到下止点，曲轴转半周，180°做功，产生9.5～10MPa。转两周，360°做功，产生9.5～10MPa，即30°～40°：360°，是柴油机的9倍。根据现已积累的知识，如果重新设计制造压缩空气循环式发动机产生的动力更大、体积更小、更安全、没有污染、噪音很低。本发明所述的压缩空气循环式发动机，整体结构简单，操作使用方便，稳定性好，可靠性高，不仅可以提供动力，而且可以使动力更大、体积更小、更安全、没有污染、噪音很低。

Claims (4)

1.压缩空气循环式发动机，其特征在于，包括有贮气罐、压缩空气发动机、液压泵和液压平衡变压空压机四大部分组成，贮气罐用来贮存压缩空气，汽油机改造的压缩空气发动机用的贮气罐压力为4.5～5MPa，柴油机改造的压缩空气发动机用的贮气罐压力为9.5～10MPa，贮气罐构成件有贮气罐C1、压力表C2、充气阀C3、回气阀C4、回气管C5、开关C6、进气管C7、排气阀C8，压缩空气发动机用来把压缩空气的膨胀能转换成机械能，支持液压平衡变压空压机工作，剩下的动力向外输出，其主要构成部件有压发机活塞A19、压发机气缸A20、压发机进气门A21、压发机排气门A22、连杆A23、曲轴A24，改造后压缩空气发动机前端的两个正时齿轮的齿数，凸轮轴上的正时齿轮的齿数和曲轴正时齿轮的齿数相等，压发机活塞A19从压发机气缸A20的一端运动到另一端叫做一个冲程，压缩空气发动机的一个工作循环分为两个冲程，做功冲程：压发机活塞A19由上向下运动，压发机进气门A21开，压发机排气门A22关，压缩空气进入压发机气缸A20膨胀对外做功；排气冲程：压发机活塞A19由下向上运动，压发机进气门A21关，压发机排气门A22开，将乏压缩空气排出压发机气缸A20，压缩空气发动机一个工作循环中压发机活塞A19往复一次，曲轴转一周，凸轮轴转一周，做功冲程，压缩空气对压发机活塞A19做功，内能最大，排气冲程靠惯性完成。

2.如权利要求1所述的压缩空气循环式发动机，其特征在于，液压泵用来将压缩空气发动机的机械能转化成液压能，给液压平衡变压空压机的液压缸B47提供压力液做功，其主要构成部件有主动齿轮D1、进液口D2、从动齿轮D3、调整螺塞D4、弹簧D5、球阀D6、出压力液口D7、主动齿轮轴D8、从动齿轮轴D9、泵体D10，其所述的液压泵整体系统主要构成部件有散热器D11、进液口D12、液压泵D13、进液管D14、液箱D15、液箱盖D16、回液口D17、回液管D18、固定螺丝D19、液压泵传动轴D20、进压力液管B1、出液管B2。

3.如权利要求1所述的压缩空气循环式发动机，其特征在于，所述的液压平衡变压空压机用来把压缩空气发动机内膨胀做功后排出的乏压缩空气压缩，通过排气管A16，从左进气门B43进入液压平衡变压空压机的气缸B46内膨胀做功，推动左活塞B51、左柱塞B52和中间活塞B55合力推动右柱塞B52、右活塞B51，压强达13.5～15MPa，通过排气门B42、回气管C5、回气阀C4进入压力5 MPa的贮气罐内，右气缸B46压缩乏压缩空气结束时，在调整支架的控制下，通过排气管A16、进气门B43进入右气缸B46内膨胀做功，推动右活塞B51、右柱塞B52和中间活塞B55合力推动左柱塞B52、左活塞B51，压强达13.5～15MPa，压缩乏压缩空气，通过排气门B42、回气管C5、回气阀C4，进入压力5 MPa的贮气罐内，使压缩空气的压力稳定，循环做功，其主要构成部件有柱塞调整支架、通气管、冷却系、润滑系、左右汽缸头、左右气缸、液压缸、左右反弹室。

4.如权利要求1所述的压缩空气循环式发动机，其特征在于，柱塞调整支架的作用是通过内摇臂B13，使支架柱塞B8左右两进出液孔B16交替进出压力液，推动液压缸B47内的中间活塞B55、左右柱塞B52、左右活塞B51往返做功，其主要构成件有进压力液管B1、出液管B2、出液三通B3、进压力液三通B4、进压力液孔B5、出液孔B6、柱塞筒B7、支架柱塞B8、销子B9、连节B10、外摇臂B11、摇臂立轴B12、内摇臂B13、进出液三通B14、固定架B15、进出液孔B16、锁球坑B17、锁球B18、接口B19、销子孔B20，通气管的作用是使液压平衡变压空压机左右两气缸B46内的活塞B51后端的空气来回串通，形不成气阻，通气管的主要有通气管B21、进出气孔B22组成，冷却系的作用是，冷却液压平衡变压空压机左右两气缸B46体，汽缸头B41，因压缩乏压缩空气而摩擦、挤压产生的热，使液压平衡变压空压机在正常温度下工作，冷却系的进水管B23从散热器A7下水室出水口A14引出，通过进水管B23、水道B29、通水管B25、通水道B24、捆绑焊接处B26、散热片B27、出水管B28，进入三通A13进行水循环，润滑系的作用是润滑左右气缸B46壁、活塞B51、柱塞B52，润滑系的主要构成件有左右两机油枪B30、吸油管B31、喷油管B32、油管喷口B33、弹簧B34、机油枪柱塞B35、活门B36、支柱B37、机油枪压力杠杆B38、机油盘B39、机油出孔B40组成，左右气缸头B41的作用是封闭气缸B46，安装进气门B43、排气门B42、水道B29、进水管B23、出水管B28、通水管B25，左右气缸头B41的主要构成件有左右气缸头B41，进气门B43，排气门B42，接口B44，螺柱B45，进水管B23，出水管B28，左右气缸B46的作用是安装液压缸B47内的中间活塞B55往返推动的，左气缸B46内的左柱塞B52、左活塞B51和右气缸内的右柱塞B52、右活塞B51，同时给柱塞调整支架左右内摇臂B13和左右机油枪压力杠杆B38提供动力，安装左右油管喷口B33、左右反弹室B50，左右气缸B46的主要构成件有气缸头B41、气缸B46、反弹室B50、活塞B51、柱塞B52、活塞销B53、活塞环B54、内摇臂B13、油管喷口B33、机油出孔B40、进出气孔B22，液压缸B47的作用是把液压能又变成了机械能，液压力推动中间活塞B55，左右柱塞B52，左右活塞B51往返做功压缩乏压缩空气，液压缸B47的主要构成件有中间活塞B55、左右柱塞B52、左右活塞B51、左右隔墙B48、左右进出液孔B16，反弹室B50的作用是衔接支架柱塞B8左右两进出液孔B16换位时瞬间不停顿，使左右活塞B51、左右柱塞B52、中间活塞B55往返速度均匀平稳，反弹室B50主要构成件有气缸头B41、气缸B46、活塞B51。