CN108533330B - 一种智能气动引擎 - Google Patents

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Abstract

本发明属于发动机领域，具体涉及一种智能气动引擎，其在需要输出更高功率时能自动调整压缩气源容器的输出气压，节省用气量，提高气动引擎的效率；包括压缩气源容器、气缸缸体和活塞、导热件、致动机构、控制器，以及传感器和数据传输单元，导热件具有第一模式和第二模式，第一模式用于吸收气缸缸体表面的热量，第二模式用于释放所蓄存的热量加热压缩气源容器使容器内的气压辅助性地增大，控制器根据气动引擎的转速和/或负载数据决定致动机构中的牵引器的运行，从而带动导热件在两个模式之间切换，容器内的高压气体的压力由于温度变高而进一步增大，使气动引擎在不增加耗气量的情况下满足输出功率增大的要求。

Description

一种智能气动引擎
技术领域
本发明属于发动机领域，特别涉及一种智能气动引擎。
背景技术
单汽缸的发动机，也称气动引擎或气动机，是利用压缩气源的压力能进行运转的机械，例如：张勋的专利产品气动式引擎的结构，电子阀控制汽门放风频率，使压缩气桶内的压缩气体由排气口排出经入气口推动活塞，再由出气口排出而经进气口进入压缩气桶，其通过压缩气体推动汽缸活塞而产生动能(参考专利文献CN102477870A)。
耿会堂的专利产品以太阳能为动力的发电机组，热交换管内的介质被太阳能集热管加热，直至沸腾，当蒸气压力超过磁铁的吸合力后，瞬间爆发，使活塞向上冲起，并通过曲柄连杆机构等将活塞的直线运动变为圆周运动，带动发电机运转发电，当活塞下落重新堵住气体喷嘴后，需待蒸气压力再次超过磁铁的吸合力后，再次将活塞向上冲起(参考专利文献CN101230787A)。
湖南长信建设集团有限公司的专利产品一种低能耗挖槽机，发动机系统为气动机，包括空气压缩泵、压缩空气罐等，所述压缩空气罐内部分割为设置在上方的高压区和设置在下方的低压区，其可根据转速来选择不同压力的压缩空气(参考专利文献CN105804796A)。
北京航空航天大学的专利产品一种新型气、磁结合的节能高效活塞式马达，其压缩空气的耗气量大幅度减少，其利用磁动装置的储能作用，辅助压缩空气做功，使其以间歇式供气推动转子旋转，可明显提高效率，显著地降低耗气量(参考专利文献CN103061814A)。
发明内容
本发明提供了一种智能气动引擎，其压缩气源容器具有一种辅助增压的结构，其能够根据气动引擎运行工况等数据选择辅助增压结构的运行模式，以达到节省用气量、提高气动引擎的效率的效果。
气动引擎包括：
压缩气源容器，用于高压气体的存储；
气缸缸体和活塞，活塞在高压气体的驱动下在气缸缸体内做往复运动；
压缩气源容器和气缸缸体相隔一个间隙地布置；
还包括：
导热件，其设于压缩气源容器和气缸缸体之间的间隙处，其包括柔性的基材和相变蓄热材料颗粒，导热件具有第一模式和第二模式，在气动引擎正常工作的普通模式下，导热件处于第一模式，即贴覆于气缸缸体的表面上，用于吸收并蓄存气缸缸体的因活塞往复运动而产生的热量；在气动引擎高功率工作的加强模式下，导热件处于第二模式，即贴覆于压缩气源容器的表面上，用于释放所蓄存的热量加热压缩气源容器；
致动机构，用于将导热件在第一模式和第二模式之间切换，其包括穿设于导热件中的第一牵引绳、第二牵引绳，设于气缸缸体一侧的第一牵引器和设于压缩气源容器一侧的第二牵引器，第一牵引器连接第一牵引绳，第二牵引器连接第二牵引绳；
控制器，用于控制致动机构中的第一牵引器、第二牵引器；
传感器和数据传输单元，用于监测气动引擎的转速和/或负载，并将监测到的信号数据传输到控制器；
控制器被配置为根据信号数据控制第一牵引器和第二牵引器：当气动引擎的转速和/或负载未超出设定值时，控制器判断当前气动引擎为普通模式，此时，控制器控制第一牵引器收紧第一牵引绳，使导热件处于第一模式，导热件中的相变蓄热材料颗粒吸收气缸缸体表面的热量；当气动引擎的转速和/或负载超出设定值时，控制器判断当前气动引擎从普通模式变为加强模式，此时，控制器控制第二牵引器收紧第二牵引绳，使导热件处于第二模式，导热件中的相变蓄热材料颗粒释放所蓄存的热量加热压缩气源容器，容器内的高压气体的压力由于温度变高而进一步增大，使气动引擎在不增加耗气量的情况下满足输出功率增大的要求。
本发明在需要输出更高功率时能自动调整压缩气源容器的输出气压，达到节省用气量，提高气动引擎效率的效果。
附图说明
图1示出导热件处于第一模式时气动引擎的结构示意图；
图2示出导热件处于第二模式时气动引擎的结构示意图；
图3示出致动机构的结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图，详细描述本系统的结构以及所实现的功能。
气动引擎包括：
压缩气源容器1，用于高压气体的存储；
气缸缸体2和活塞3，活塞3在高压气体的驱动下在气缸缸体2内做往复运动；
压缩气源容器1和气缸缸体2相隔一个间隙地布置；
还包括：
导热件5，其设于压缩气源容器1和气缸缸体2之间的间隙4处，其包括柔性的基材和相变蓄热材料颗粒，导热件5具有第一模式和第二模式，在气动引擎正常工作的普通模式下，导热件5处于第一模式，即贴覆于气缸缸体2的表面上，用于吸收并蓄存气缸缸体2的因活塞3往复运动而产生的热量；在气动引擎高功率工作的加强模式下，导热件5处于第二模式，即贴覆于压缩气源容器1的表面上，用于释放所蓄存的热量加热压缩气源容器1；
致动机构6，用于将导热件5在第一模式和第二模式之间切换，其包括穿设于导热件5中的第一牵引绳12、第二牵引绳13，设于气缸缸体2一侧的第一牵引器10和设于压缩气源容器1一侧的第二牵引器11，第一牵引器10连接第一牵引绳12，第二牵引器11连接第二牵引绳13；
控制器7，用于控制致动机构6中的第一牵引器10、第二牵引器11；
传感器8和数据传输单元9，用于监测气动引擎的转速和/或负载，并将监测到的信号数据传输到控制器7；
控制器7被配置为根据信号数据控制第一牵引器10和第二牵引器11：当气动引擎的转速和/或负载未超出设定值时，控制器7判断当前气动引擎为普通模式，此时，控制器7控制第一牵引器10收紧第一牵引绳12，使导热件5处于第一模式，导热件5中的相变蓄热材料颗粒吸收气缸缸体2表面的热量；当气动引擎的转速和/或负载超出设定值时，控制器7判断当前气动引擎从普通模式变为加强模式，此时，控制器7控制第二牵引器11收紧第二牵引绳13，使导热件5处于第二模式，导热件5中的相变蓄热材料颗粒释放所蓄存的热量加热压缩气源容器1，容器内的高压气体的压力由于温度变高而进一步增大，使气动引擎在不增加耗气量的情况下满足输出功率增大的要求。
本领域技术人员应该认识到，不背离正如一般性地描述的本发明的实质和范围，可以对各个特定的实施例中示出的发明进行各种各样的变化和/或修改。因此，从所有方面来讲，这里的实施例应该被认为是说明性的而并非限定性的。同样，本发明包括任何特征的组合，尤其是专利权利要求中的任何特征的组合，即使该特征或者特征的组合并未在专利权利要求或者这里的各个实施例中被明确地说明。

Claims (1)

1.一种智能气动引擎，包括：
压缩气源容器，用于高压气体的存储；
气缸缸体和活塞，活塞在高压气体的驱动下在气缸缸体内做往复运动；
压缩气源容器和气缸缸体相隔一个间隙地布置；
其特征在于，
导热件，其设于压缩气源容器和气缸缸体之间的间隙处，其包括柔性的基材和相变蓄热材料颗粒，导热件具有第一模式和第二模式，在气动引擎正常工作的普通模式下，导热件处于第一模式，即贴覆于气缸缸体的表面上，用于吸收并蓄存气缸缸体的因活塞往复运动而产生的热量；在气动引擎高功率工作的加强模式下，导热件处于第二模式，即贴覆于压缩气源容器的表面上，用于释放所蓄存的热量加热压缩气源容器；
致动机构，用于将导热件在第一模式和第二模式之间切换，其包括穿设于导热件中的第一牵引绳、第二牵引绳，设于气缸缸体一侧的第一牵引器和设于压缩气源容器一侧的第二牵引器，第一牵引器连接第一牵引绳，第二牵引器连接第二牵引绳；
控制器，用于控制致动机构中的第一牵引器、第二牵引器；
传感器和数据传输单元，用于监测气动引擎的转速和/或负载，并将监测到的信号数据传输到控制器；
控制器被配置为根据信号数据控制第一牵引器和第二牵引器：当气动引擎的转速和/或负载未超出设定值时，控制器判断当前气动引擎为普通模式，此时，控制器控制第一牵引器收紧第一牵引绳，使导热件处于第一模式，导热件中的相变蓄热材料颗粒吸收气缸缸体表面的热量；当气动引擎的转速和/或负载超出设定值时，控制器判断当前气动引擎从普通模式变为加强模式，此时，控制器控制第二牵引器收紧第二牵引绳，使导热件处于第二模式，导热件中的相变蓄热材料颗粒释放所蓄存的热量加热压缩气源容器，容器内的高压气体的压力由于温度变高而进一步增大，使气动引擎在不增加耗气量的情况下满足输出功率增大的要求。
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