专利名称：用于可变多缸空气动力发动机的上箱体的制作方法
技术领域：
用于可变多缸空气动力发动机的上箱体技术领域[0001]本实用新型涉及一种发动机用的零部件，具体而言，涉及一种用于可变多缸空气动力发动机的上箱体。
背景技术：
[0002]发动机被广泛应用于各行各业中，在现代交通运输工具比如汽车、轮船等中，一般采用以燃油作为动力源的活塞式内燃发动机。这种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，石油资源的日益紧缺使得燃油发动机的发展和利用受到越来越多的限制。因此开发新的、洁净的、无污染的替代能源，或者尽可能地减少燃油消耗、降低排放成为发动机发展中急需解决的问题，以压缩空气作为动力源的空气动力发动机正好满足了这种要求。[0003]本申请的申请人在其专利文献CN101413403 A(其同族国际申请为W02010051668 Al)中公开一种可用于交通运输工具的空气动力发动机总成，该发动机包括储气罐、空气分配器、发动机本体、联动器、离合器、自动变速器、差速器以及置于排气室内的叶轮发电机。 这种发动机利用压缩空气做功而不使用任何燃料，因此没有废气排放，实现了 “零排放”，并且重复利用废气进行发电，节省了能源，降低了成本。但这种发动机是基于传统的四冲程发动机，曲轴每旋转720°，活塞做功一次。而作为动力源的压缩空气可以在进入气缸内时即可推动活塞做功，而后排放，即压缩空气发动机的冲程实际为进气-膨胀冲程和排放冲程。 显然，专利文献CN101413403 A所公开的这种四冲程压缩空气发动机大大浪费了有效的做功冲程，限制了发动机的效率。并且这种发动机的尾气未能很好地循环利用起来，需要足够大的储气罐储备压缩空气才能工作足够长的时间。[0004]基于专利申请CN101413403 A所存在的问题，本申请的申请人在其申请号为 201110331809.9的中国申请中公开了一种具有尾气回收回路的压缩空气发动机总成，该发动机包括气缸、缸盖系统、进气管路、排气管路、活塞、连杆、曲轴、排气凸轮轴、进气凸轮轴、前齿轮箱系统和后齿轮箱。这种发动机利用压缩空气做功而不使用任何燃料，因此没有废气排放，实现了“零排放”，并且循环利用废气进行做功，节省了能源，降低了成本。但这种发动机是直列多缸发动机，控制器中的每个控制器气门孔中只安装一个控制器气门，在发动机总体长度一定的情况下，限制了气缸缸数，因而限制了发动机的总输出功率。显然， 201110331809. 9号申请所公开的这种直列多缸空气动力发动机总输出功率不高，发动机的构型仍然值得探索。[0005]基于申请号为201110331809. 9所存在的问题，本申请的申请人在其申请号为 201210063546. 2的中国申请中公开了一种V型多缸空气动力发动机，包括多缸发动机本体、多柱体动力分配器、动力设备、控制器系统、进气控制调速阀、压缩气罐组、恒压罐、电子控制单元ECU、压缩空气加热装置以及可选择的第二供气回路。旨在解决空气动力发动机的输出功率问题以及尾气循环利用问题，从而实现经济、高效、零排放的新型压缩空气发动机。但这种发动机对压缩空气的利用不高，活塞缸做功时对压缩空气的需求量比较大。 实用新型内容[0006]基于上述问题，本实用新型提供一种用于可变多缸空气动力发动机的上箱体，旨在为新型压缩空气发动机提供安装和支撑结构。[0007]根据本实用新型的一个方面，提供一种用于可变多缸空气动力发动机的上箱体， 该上箱体与下箱体一起用来密闭发动机主体。上箱体为中间空心的大体上长方体的结构， 其正面开有进气孔和排气孔。进气及排气器上的管道1##、管道2##、管道3##、管道4##、管道5##、管道6##分别与气缸1#、气缸2#、气缸3#、气缸4#、气缸5#、气缸6#相通作为排气管道。当发动机的油门打开时，恒压罐内的中压气体通过进气管道进入气缸内；当气缸做功完成后气缸的进气门关闭气体通过进气及排气器上的管道1##、管道2##、管道3##、管道 4##、管道5##、管道6##汇集到排气管道后排出。[0008]优选的是，上箱体的顶部内侧设置有喷油嘴。[0009]优选的是，进气孔、排气孔与进气及排气器上的管道1##、管道2##、管道3##、管道備、管道5##、管道6##相通作为排气管道。[0010]优选的是，所述进气孔和排气孔均为6个。[0011]优选的是，上箱体的两侧板的底部开有轴颈槽,轴颈槽为半圆孔。[0012]优选的是，所述轴颈槽的内弧面上加工有轴颈润滑油油槽和润滑油油道。在轴颈润滑油油槽内注入润滑油，以对置于轴颈槽内的曲轴进行润滑。另外，在曲轴两端与轴颈槽配合处均设置有轴承，轴颈润滑油油槽内的润滑油可以对轴承进行润滑。[0013]优选的是，箱体的顶部内侧设置有3个喷油嘴，该喷油嘴对连杆进行润滑。喷油嘴的数目根据气缸的增加或减少而增加或减少，即根据连杆的增加而增加，连杆的减少而减少。[0014]优选的是，所述每个喷油嘴分别直对着一个连杆。
[0015]现在将描述根据本实用新型的优选但非限制性的实施例，本实用新型的这些和其他特征、方面和优点在参考附图阅读如下详细描述时将变得显而易见，其中[0016]图I为本实用新型的可变多缸空气动力发动机的总体示意图；[0017]图2为图I中的按照本实用新型的移除箱体、进气及排气器和固定架后的可变多缸空气动力发动机本体的三维斜视透视图；[0018]图3为图I中的按照本实用新型的移除箱体、进气及排气器和固定架后的可变多缸空气动力发动机本体的主视图；[0019]图4为图I中的按照本实用新型的移除箱体、进气及排气器和固定架后的可变多缸空气动力发动机本体的侧视图；[0020]图5A为图I中的按照本实用新型的可变多缸空气动力发动机中上箱体的结构示意图；[0021]图5B为图I中的按照本实用新型的可变多缸空气动力发动机中上箱体的仰视[0022]图5C为图I中的按照本实用新型的可变多缸空气动力发动机中上箱体的主视图；[0023]图为图I中的按照本实用新型的可变多缸空气动力发动机中上箱体的侧视图；[0024]图6为图I中的按照本实用新型的可变多缸空气动力发动机中连杆的结构示意图；[0025]图7为图I中的按照本实用新型的可变多缸空气动力发动机中连杆的侧视图；[0026]图8为图I中的按照本实用新型的可变多缸空气动力发动机中连杆的局部剖视图；[0027]图9A为图2中的按照本实用新型的可变多缸空气动力发动机中A控制阀通过进气门进气时单缸工作的剖视图；[0028]图9B为图2中的按照本实用新型的可变多缸空气动力发动机中B控制阀排气门进气时单缸工作的剖视图；[0029]图IOA为图2中的按照本实用新型的可变多缸空气动力发动机中A控制阀进气门进气时双缸工作的剖视图；[0030]图IOB为图2中的按照本实用新型的可变多缸空气动力发动机中A控制阀进气门进气完成时双缸工作的剖视图；[0031]图11为图2中的按照本实用新型的可变多缸空气动力发动机中曲轴及控制轴的结构示意图；[0032]图12为图2中的按照本实用新型的可变多缸空气动力发动机中曲轴及控制轴的主视图；[0033]图13为图2中的按照本实用新型的可变多缸空气动力发动机中曲轴及控制轴的局部剖视图。
具体实施方式
[0034]以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。应当理解的是，在全部附图中，对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。[0035]现在参考图1，图I是根据本发明的可变多缸空气动力发动机的总体示意图。在图 I中，可变多缸空气动力发动机包括发动机本体I、上箱体20、进排气电控制箱30、进气及排气器40、油底壳50、下箱体60、曲轴14、进气管道41、排气管道42、固定架70。如图I所不, 高压气罐组(未示出)通过压缩空气入口管路与外接加气站或外接加气装置连接，以从外界获得所需的高压压缩空气。压缩空气入口管路上设有流量计A、压力计P和手控开关(未示出)。流量计A用于测量和监控进入高压气罐组(未示出)的压缩空气的流量，而压力计P用于测量和监控进入高压气罐组(未示出)的压缩空气的压力。在需要通过外接加气装置或加气站对高压气罐组(未示出)进行加气时，打开手控开关，高压压缩空气进入高压气罐组(未示出)，当压缩空气入口管路上的流量计A和压力计P达到规定数值时，关闭手控开关，完成高压气罐组(未示出)的充气过程，这样就可获得额定压力下比如30MPa的压缩空气。为了保证储气罐的安全性能，在高压气罐组(未示出)上可设置一个、二个或多个安全阀(未示出)。[0036]高压气罐组(未示出)可以是具有足够容量的一个、二个、三个、四个或更多个高压气罐以串联或并联的形式组合而成，根据应用场合的实际需要，确定高压气罐组(未示出) 的组成气罐数。高压气罐组(未示出)通过管路连接到恒压罐(未示出)，管路上同样设置有分别监测和控制压缩空气流量和压力的流量计A和压力计P以及减压阀。减压阀用来使高压气罐组(未示出)提供的高压压缩空气减压，以适当压力送入到恒压罐(未示出)。恒压罐 (未示出)用来稳定来自高压气罐组(未示出)的高压空气的压力，其压力为l_2MPa，优选的是，I. 5PMa。[0037]继续参阅图1，来自恒压罐的压缩空气可以通过加热装置加热后经过进气及排气器40上的进气管道41进入对应的气缸1#、气缸2#、气缸3#、气缸4#、气缸5#、气缸6#内。 另外，做功完成后排出的气体通过管道1##、管道2##、管道3##、管道4##、管道5##、管道 6##汇集到一起最终经排气管道42排出。该发动机的动力来自压缩空气，做功完成后排出的气体同样为空气，可以将排出后的气体直接排到大气中不会造成污染。[0038]现在参阅图2-图4，图2为图I中的按照本发明的移除箱体、进气及排气器和固定架后的可变多缸空气动力发动机本体的三维斜视透视图；图3为图I中的按照本发明的移除箱体、进气及排气器和固定架后的可变多缸空气动力发动机本体的主视图；图4为图I中的按照本发明的移除箱体、进气及排气器和固定架后的可变多缸空气动力发动机本体的侧视图，其包括气缸12、曲轴14。如图2和图3所不,发动机本机I包括一排气缸，气缸的个数为6个，具体而言，可以为2个、4个、6个、8个等。在本发明的示例中，每两个气缸共用一个气缸外壳121 (见图9)。根据图2和图3所不,每两个气缸上下分布在一个气缸外壳121 内，分别为气缸1#、气缸2#、气缸3#分布在上部；气缸4#、气缸5#、气缸6#分布在下部。每一气缸12上设置有电磁阀11，电磁阀11上设置有进气门13，排气门15。气缸12内容纳有气缸活塞122，气缸活塞122通过连杆16和气缸杆120连接到曲轴14上。曲轴14的旋转带动活塞在气缸12内做往复运动。[0039]接下来参考图5A-图5B。图5A-图5B所示的上箱体20与图I所示的下箱体60 用来密闭发动机主体I。上箱体20为中间空心的大体上长方体的结构，其正面开有6个进气孔201和6个排气孔202。进气及排气器40上的管道1##、管道2##、管道3##、管道4##、 管道5##、管道6##分别与气缸1#、气缸2#、气缸3#、气缸4#、气缸5#、气缸6#相通以作为排气管道。当发动机的油门打开时，恒压罐内的压缩气体通过进气管道41进入气缸12内；当气缸做功完成后气缸12的进气门关闭气体通过进气及排气器40上的管道1##、管道2##、 管道3##、管道4##、管道5##、管道6##汇集到排气管道42后排出。箱体的两侧板的底部开有轴颈槽204，轴颈槽204的内弧面上加工有轴颈润滑油油槽206和润滑油油道207，在轴颈润滑油油槽206内注入润滑油，以便对置于轴颈槽204内的曲轴14进行润滑。另外，在曲轴14两端与轴颈槽204配合处均设置有滚动轴承(未示出)，轴颈润滑油油槽206内的润滑油可以对轴承进行润滑。如图5B所示，箱体203的顶部内侧设置有3个喷油嘴205，每一喷油嘴205直对着每一连杆16，对连杆16进行润滑。另外，喷油嘴205的数目根据气缸12 的增加或减少而增加或减少，即根据连杆16的增加而增加，连杆16的减少而减少。[0040]接下来结合图6-8进一步对曲轴进行详细的描述。气缸活塞122通过连杆16和气缸杆120连接到曲轴14上，连杆16的底端开有半圆槽孔，通过连杆销130与连杆16连接在一起。连杆销130的两端设置有卡环170，连杆16的上端加工成半圆状，连杆16可以在气缸杆120的槽孔中进行转动。连杆16与气缸杆120的组装件通过连杆曲轴连接上盖 18、连杆曲轴连接下盖19安装在曲轴14上，连杆曲轴连接上盖18、连杆曲轴连接下盖19的两侧开有圆孔。连杆曲轴连接上盖18、连杆曲轴连接下盖19为两半圆块，其半圆块的中部开有半圆槽，该半圆槽的直径约为曲柄轴142的直径，连杆曲轴连接上盖18、连杆曲轴连接下盖19半圆槽与曲柄轴142的配合为间隙配合。连杆曲轴连接上盖18与连杆曲轴连接下盖19通过两组连杆曲轴固定螺栓150、连杆曲轴固定螺母160连接在一起。[0041]现在参考图9A-图9B (箭头方向为气体流动方向)，具体描述可变多缸空气动力发动机的平稳工作过程。首先参考图9A，其示出了气缸的内部结构。气缸外壳121内设置有气缸活塞122、气缸杆120。气缸分为气缸左气室123和气缸右气室124，并且每个气缸室均安装有电磁阀11。气缸左气室123上的电磁阀11由A阀体Ill-UA橡胶密封圈112-1、A 阀芯113-1、A线圈114-1、A复位弹簧115-1组成；气缸右气室124上的电磁阀11由B阀体111-2、B橡胶密封圈112-2、B阀芯113-2、B线圈114-2、B复位弹簧115-2组成。[0042]进一步参考图9A和图17。当发动机平稳正转时，打开发动机的油门和正转分电器，则分电片会与气缸1#相对应的待静电片I,接触，则气缸1#的A进排气控制阀打开，其进气门13处的a 口会进入压缩气体，推动气缸左气室123内的气缸活塞122向气缸右气室 124运动，曲轴14转过90°则分电片处于中位，离开待静电片Γ，则气缸1#的进气门13 关闭。此时，气缸1#内的压缩气体膨胀做功，气体从B进排气控制阀上的排气门15处的c 口排出。等到曲轴14再转30°时，分电片会与气缸2#相对应的待静电片2'接触，则气缸 2#会进入压缩气体；当曲轴14再转过90°时，则分电片处于中位，离开待静电片2'，则气缸2#的进气门13关闭。此时，靠气缸2#内的压缩气体膨胀做功，气体从B进排气控制阀上的排气门15处的c 口排出。等到曲轴14再转30°时，分电片会与气缸3#相对应的待静电片3'接触，则气缸3#会进入中压气体。当曲轴14转过90°时，则分电片处于中位， 离开待静电片3'，则气缸3#的进气门13关闭。此时，气缸3#内的中压气体膨胀做功，气体从B进排气控制阀上的排气门15处的c 口排出。等到曲轴再转30°时，分电片会与气缸1#相对应的待静电片Γ接触，则气缸1#会进入压缩气体。曲轴14转过90°时，则分电片处于中位，离开待静电片I'，则气缸1#的进气门13关闭。此时,气缸内的压缩气体膨胀做功，气体从B进排气控制阀上的排气门15处的c 口排出。发动机平稳工作时，其气缸就按照气缸1#、2#、3#以此循环做功，达到发动机平稳运转。[0043]接下来参考图9B。当发动机平稳倒转时，打开发动机的油门和逆转分电器，则分电片会与气缸4#相对应的待静电片4,接触，此时气缸4#的B进排气控制阀上的进气门13 处的d 口会进入压缩气体，推动气缸右气室124内的气缸活塞122向气缸左气室123运动； 曲轴13逆转过90°时，分电片处于中位，离开待静电片4'，气缸4#的进气门13关闭，此时气缸内的压缩气体膨胀做功，气体从A进排气控制阀上的排气门15处的b 口排出。等到曲轴14再逆转30°时，分电片会与气缸5#相对应的待静电片5'接触，此时气缸5#会进入压缩气体，曲轴14逆转过90°，分电片处于中位，离开待静电片5'，则气缸5#的进气门 13关闭，此时气缸内的中压气体膨胀做功，气体从A进排气控制阀上的排气门15处的b 口排出。等到曲轴再逆转30°时，分电片会与气缸6#相对应的待静电片6'接触，此时气缸 6#会进入中压气体，曲轴14逆转过90°，分电片处于中位，离开待静电片6'，气缸6#的进气门13关闭，此时气缸内的压缩气体膨胀做功，气体从A进排气控制阀上的排气门15处的b 口排出。等到曲轴再逆转30°时，分电片会与气缸4#相对应的待静电片4'接触，此时气缸4#会进入压缩气体，曲轴14逆转过90°，分电片处于中位，离开待静电片4'，气缸 4#的进气门13关闭，此时气缸内的中压气体膨胀做功，气体从A进排气控制阀上的排气门 15处的b 口排出。发动机在逆转平稳工作时，其气缸就按照气缸4#、5#、6#以此循环做功， 达到发动机平稳逆运转。[0044]现在参考图IOA和图IOB。在发动机需要爬坡或者是加大动力时，油门启动分电器打开，分电片会与气缸1#相对应的待静电片P接触，同时气缸5#相对应的分电片和待静电片5'也接触，此时气缸1#的A进排气控制阀打开，其进气门13处的a 口会进入压缩气体，推动气缸左气室123内的气缸活塞122向气缸右气室124运动，连杆16推动曲轴14转动，而气缸5#相对应的连杆16是拉动曲轴14转动，起到双向动力的作用。[0045]当曲轴14转过30°角时，气缸5#相对应的分电片与待静电片Y相离处于中位， 而此时气缸1#相对应的连杆16还是靠压缩气体推动曲轴14做功，气缸5#则是靠压缩气体膨胀做功，带动连杆16以拉动曲轴14做功。当曲轴再转30°时，气缸1#还是像之前一样做功，但是此时气缸6#相对应的分电片与待静电片6'相接触，也就是气缸6#的进气门 13打开，开始进入压缩气体，压缩气体推动气缸活塞122，拉动曲轴14做功，此时靠压缩气体推动气缸活塞122而拉动曲轴14做功的是6#缸，靠压缩气体推动气缸活塞122，以推动曲轴14做功的是1#缸，靠压缩空气膨胀推动气缸活塞122，以拉动曲轴14做功的是5#缸； 当曲轴14再转30°时，气缸1#相对应的分电片与待静电片I'相离而处于中位，压缩气体膨胀继续做功；此时，气缸6#相对应的连杆16还是靠压缩气体驱动曲轴14做功，气缸5# 则是靠压缩气体膨胀做功，从而带动连杆16驱动曲轴14做功。当曲轴14再转30°时，气缸5#停止做功，气缸1#继续靠压缩气体膨胀做功，气缸6#还是依靠压缩气体推动做功，但是此时气缸2#相对应的分电片与待静电片2'相接触，气缸2#开始做功。如此循环下去的做功顺序是气缸1#、6#、2#、4#、3#、5#，其中气缸1#、2#、3#是靠推动曲轴14做功，气缸4#、 5#、6#是靠压缩气体拉动曲轴14做功。如此一来，曲轴14转动时有多缸做功，从而加大扭矩输出，达到爬坡或者是大动力输出的需求。[0046]现在参考图11-13，曲轴14包括曲柄140、后端141、曲柄轴142、曲轴前端146。曲柄轴142上设置有轴承143、轴承固定圈144，曲柄轴142的轴径上加工有一个或多个润滑油油槽145，其用来对轴承143进行润滑。曲轴前端146设置有进排气电控制轴17，进排气电控制轴17上安装有电控制片171，其端部有电控片固定端172。在本发明的优选实施例中，曲轴14的曲柄140将3个曲柄轴142隔开，曲柄140的数目为4个，该数目可以根据气缸的数目增加或减少，这些均是本领域技术人员容易想到的。曲柄140上加工有通孔，其用来连接曲柄轴142，曲柄轴142通过螺母147固定在曲柄140的通孔内。为了防止曲柄140 与曲柄轴142接触处生锈，曲柄轴142的轴径上设有润滑油道148，来自润滑油油槽145的润滑油通过润滑油道148对曲柄轴142及轴承143进行润滑，防止其生锈。[0047]尽管参考附图详细地公开了本发明，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本发明的应用。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明保护范围和精神的情况下针对本发明所作的各种变型、改型及等效方案。
权利要求1.一种用于可变多缸空气动力发动机的上箱体，所述上箱体(203)为中间空心的大体上长方体的结构，其与下箱体(60)—起用来密闭发动机主体(I)，上箱体(203)的正面板上开有进气孔(201)和排气孔(202)，其特征在于所述上箱体(203)的顶部内侧设置有喷油嘴(205)。
2.如权利要求I所述的上箱体，其特征在于所述进气孔(201)、排气孔(202)与进气及排气器(40)上的管道1##、管道2##、管道3##、管道4##、管道5##、管道6##相通作为排气管道。
3.如权利要求I或2所述的上箱体，其特征在于所述进气孔(201)和排气孔(202)均为6个。
4.如权利要求I所述的上箱体，其特征在于所述上箱体(203)的两侧板的底部开有轴颈槽(204)，轴颈槽(204)为半圆孔。
5.如权利要求4所述的上箱体，其特征在于所述轴颈槽(204)的内弧面上加工有轴颈润滑油油槽(206)和润滑油油道(207)。
6.如权利要求I或4所述的上箱体，其特征在于所述上箱体(203)的顶部内侧设置有3个喷油嘴(205)。
7.如权利要求6所述的上箱体，其特征在于所述每个喷油嘴(205)分别直对着一个连杆(16)。
专利摘要本实用新型涉及一种发动机的零部件，具体而言，涉及一种以压缩空气作为动力的可变多缸空气动力发动机用的上箱体(203)。该上箱体(203)与下箱体(60)一起用来密闭发动机主体(1)。上箱体(203)为中间空心的大体上长方体的结构，其正面开有6个进气孔(201)和6个排气孔(202)。上箱体的两侧板的底部开有轴颈槽(204)，轴颈槽(204)的内弧面上加工有轴颈润滑油油槽(206)和润滑油油道(207)。轴颈润滑油油槽(206)内注入润滑油以对置于轴颈槽(204)内的曲轴(14)进行润滑。箱体(203)的顶部内侧设置有3个喷油嘴(205)，每一喷油嘴(205)直对着每一连杆(16)，以对连杆(16)进行润滑。
文档编号F01B17/02GK202810949SQ201220450950
公开日2013年3月20日 申请日期2012年9月6日 优先权日2012年9月6日
发明者周登荣, 周剑 申请人:祥天控股(集团)有限公司