用于气动汽车的多缸空气动力发动机总成的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气动汽车用的动力装置，更具体地，涉及一种以压缩空气作为动力的多缸空气动力发动机总成。
【背景技术】
[0002]大多数地面车辆，比如汽车、卡车、越野车等均采用以燃油作为工质的内燃机作为动力源。这种采用燃油作为工质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，并以这种替代能源作为地面车辆的动力源成为现代车辆发展急需解决的问题，气动汽车正是适合这种需要而逐步走入世人的眼界。
[0003]气动汽车利用高压压缩空气在发动机气缸内膨胀做功过程，推动活塞做功对外输出动力，驱动汽车行驶。它不消耗燃料，是真正零排放的环保汽车，能有效地缓解城市空气污染严重和石油资源匮乏的情况。为此，许多国家都积极投入对气动车辆的研宄。
[0004]典型的空气动力发动机为法国MDI公司的设计师Guy Negre在专利FR2731472A1中公开的双燃料工作模式发动机。在高速公路上采用普通燃料如汽油或柴油，在低速特别是市区和市郊，将压缩空气(或其他任何非污染的压缩气体)注入燃烧室。这种发动机虽然部分地降低了燃料消耗，由于仍然采用了燃油工作模式，排放问题依然未能解决。
[0005]为了进一步减轻污染，US6311486B1公开了一种纯空气动力发动机，这种类型的发动机采用了三个独立的室:吸气-压缩室、膨胀排气室和恒定容积燃烧室，并且吸气-压缩室通过阀连接到恒定容积燃烧室，恒定容积燃烧室通过阀连接到膨胀排气室。这种发动机的问题之一是压缩气体从吸气-压缩室到膨胀排气室经历的时间较长，获得驱动活塞做功的动力源气体时间较长，同时，从膨胀排气室排出的高压气体未能得到使用，这就限制了这类发动机的工作效率及单次充气持续工作时间。
[0006]本申请的申请人在其专利文献CN101413403 A(其同族国际申请为W02010051668Al)中公开一种可用于交通运输工具的空气动力发动机总成，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度，活塞做功一次。而作为动力源的高压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高压空气才能工作足够长的时间。
【发明内容】
[0007]基于上述问题，本发明提供一种多缸空气动力发动机总成，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。为此，本发明采用如下的技术方案。
[0008]一种用于气动汽车的多缸空气动力发动机总成，其包括:空气动力发动机，其包括:左右两排气缸、活塞、连杆、进气喉管、排气机构、曲轴、飞轮、油底壳，并且每排气缸具有三个气缸；空气分配控制器，其包括两个空气分配单元，经空气分配单元分配的压缩空气经进气喉管分别送入左右两排气缸；主储气罐，其和下游的减压储气罐连接，以便为空气动力发动机提供所需的高压压缩空气；加热调节器，其与减压储气罐连接，以对进入其中的压缩空气进行增压和升温；流量控制阀，其通过过滤干燥器和加热调节器连接，以从加热调节器接收升温后的压缩空气；控制装置，其根据空气动力发动机的工况控制流量控制阀。其中，所述多缸空气动力发动机总成还包括:辅助回路，其连接在加热调节器和减压储气罐之间，以将加热调节器内超过压力阈值的压缩空气送回减压储气罐。
[0009]在示例性实施中，所述多缸空气动力发动机总成进一步包括补充进气回路。
[0010]在示例性实施中，所述多缸空气动力发动机总成进一步包括尾气回收和增压回路。
[0011]优选的是，所述辅助回路包括辅助管路、安全阀、缓冲罐和补气泵，当加热调节器内的压力传感器所检测的压力超过压力阈值时，安全阀打开，多余的高压空气从加热调节器进入缓冲罐内暂时保存。
[0012]优选的是，所述尾气回收和增压回路包括消声器、尾气回收装置、过滤器、尾气增压压缩机、单向阀、主储气罐支路和加热调节器支路。
[0013]优选的是，所述主储气罐支路上设有冷凝器和限压阀，以将较高压的压缩空气送往主储气罐。
[0014]优选的是，所述加热调节器支路上设有顺序阀，当尾气增压压缩机增压后的尾气压力小于1MPa时，增压尾气通过顺序阀送入加热调节器中。
[0015]优选的是，所述补充进气回路包括蓄电池单元、可控开关、直流电机、补充进气压缩机以及联接在主储气罐和补充进气压缩机之间的管路。
[0016]优选的是，所述限压阀的开启压力为10MPa、12 MPa或15MPa。
[0017]在示例性实施例中，所述控制装置包括多个输入和至少一个输出，所述多个输入包括油门踏板位置信号、发动机转速信号、钥匙开关信号，所述至少一个输出为控制流量控制阀操作的控制指令。
[0018]优选的是，所述控制装置包括数据接收处理单元、工况判定模块、空气流量控制模块、功率放大电路以及MAP数据存储器。
[0019]在示例性实施例中，所述加热调节器包括冷却水箱、循环水泵、加热罐、喷水嘴。
[0020]优选的是，所述加热调节器内设有由蓄电池单元供电的电加热器，所述控制装置的加热控制模块基于设定在加热调节器内的温度传感器所检测的温度控制加热调节器内的压缩空气温度。
[0021]优选的是，所述空气分配单元包括进气凸轮轴、进气凸轮轴外壳、空气分配模块和高压共轨恒压管。
[0022]优选的是，所述排气机构包括排气凸轮轴、排气挺杆、摇臂、摇臂轴、扁担铁、排气门弹簧和排气门。
[0023]更加优选的是，所述空气分配模块包括:控制器上盖、控制器上座、控制器中座和控制器下座，所述进气凸轮轴置于进气进气凸轮轴外壳内，所述进气凸轮轴外壳连接在控制器上盖和控制器上座之间。
[0024]由于本发明的空气动力发动机采用了补充进气回路、辅助回路和尾气回收和增压回路，有效地利用了压缩空气蓄含的压能，因此能显著提高空气动力发动机的性能。并且本发明所采用的控制装置基于车辆的运行状态和驾驶员的操作来控制压缩空气的流量，因而可以进一步提尚空气动力发动机的性能。
【附图说明】
[0025]现在将描述根据本发明的优选但非限制性的实施例，本发明的这些和其他特征、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:
图1是采用本发明的多缸空气动力发动机的气动车辆的总体结构示意图；
图2是图1中的控制装置的结构框图；
图3是图1中的加热调节器的结构图；
图4是图1中的空气动力发动机和空气分配控制器组装后的立体斜视图；
图5是图4的多缸空气动力发动机和空气分配控制器组装后横向剖取的剖视图；
图6图1中的空气分配控制器的立体斜视图；
图7是图6的空气分配控制器的纵向横截面视图；
图8是图6的空气分配控制器的侧向横截面图。
【具体实施方式】
[0026]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。
[0027]现在参考附图，图1是采用本发明的多缸空气动力发动机的气动车辆的总体结构示意图。如图1所示，气动车辆包括车辆框架(未示出)、支撑在车辆框架上的底盘(未示出)以及连接在车轴上的多个车轮51。空气动力发动机31支撑在底盘上，其连接到传统车辆所采用的变速箱40，并通过变速箱40连接到传统汽车所采用的传动系统45，以将空气动力发动机31的动力通过车轴传递到车轮51。车轴进一步连接有制动单元50，以在车辆制动时为车辆提供制动。
[0028]进一步参考图1，主储气罐46存储压力为20MPa~45MPa之间的高压压缩空气，优选地为30MPa。主储气罐46通过加气管路(未标记)与外部加气设备连接，以从压缩空气加气站或外部高压气罐获得所需的压缩空气。主储气罐46上设有监测罐内压缩空气压力和容量的压力表和流量表，以及实时检测主储气罐内压力的压力传感器49，压力传感器49所检测的主储气罐压力信号2送往控制装置35。主储气罐46和减压储气罐5之间设有真空泵13，以在发动机起动或稳定工作时将主储气罐46内的高压压缩空气送入到