专利名称：一种气动－燃油/燃气混合动力汽车的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用多种动力装置的车辆，尤其是既可以分别单独用燃油/燃气燃料也可以单独用压缩空气为动力，还可以同时使用内燃机动力和压缩空气动力的混合动力的汽车。
背景技术：
汽车是人类社会最常用的交通工具，但内燃机动力汽车的燃油燃烧会产生排放污染，并且消耗大量不可再生的矿物资源，所以人们一直在探索能减少污染而经济实用的新型汽车压缩空气动力汽车是顺应这一潮流而产生的一种无污染排放的汽车的典型。法国人Guy Negre于1991年获得了气动汽车发动机的专利，设计的安装的气动汽车发动机的气动汽车以一罐300L、300bar压力的压缩空气可以行驶200km。中国专利[96234886.4]公开的“气动车”，采用安装在汽车底盘上由空压机组带动的气马达为动力，空压机的动力源为发电机组，该发电机组由蓄电池和直流电机等组成。中国专利
公开的“气动汽车”是汽轮机和压缩空气再生回收装置。中国专利[99216190.8]公开的“空气动力汽车”是以单缸的活塞式和叶轮式的压缩空气动力发动机的汽车。该专利也提及与内燃机动力和电动动力的组合，但内燃机动力和电动动力只是作为备用动力在不使用或不便使用压缩空气动力时才用。
以上国内外以压缩空气为动力的汽车，存在以下一些问题由于压缩空气的减压膨胀作功过程中要吸收大量的热量，上述公布的专利中皆无补偿装置，从而在汽车行驶过程中存在严重的结露、冰堵等问题。另外，压缩空气的灌装和存储需专用设备，且一次灌装量有限，最大行驶里程还有待进一步提高。单纯以压缩空气为动力的汽车存在明显的不足。
发明内容
本发明的目的是针对压缩空气动力汽车的缺陷，结合内燃机汽车的特点，将两者有机结合的气动—燃油/燃气混合动力汽车。
本发明采用的技术方案如下它包括车外壳、车轮、前车轮轴、后车轮轴、车大梁，车外壳固定在车大梁上，车大梁连接并固定在前车轮轴和后车轮轴上，车轮轴连接车轮构成车体，车体上安装有气动制动控制器、制动器、车内空调、发电机、气压驱动转向机构、车载充气装置和能量回收装置；车体上安装有压缩空气—燃油/燃气混合动力发动机，通过动力输气管、热交换器、调节阀组与车载储气罐相连，压缩空气—燃油/燃气混合动力发动机通过传动装置将驱动力传递给前车轮轴或后车轮轴并带动车轮转动。
压缩空气—燃油/燃气混合动力发动机为多个缸的多缸发动机，结构为往复活塞式和旋转活塞式。
压缩空气—燃油/燃气混合动力发动机的一部分缸为燃料燃烧作功的内燃机动力缸，另一部分缸为压缩空气膨胀作功的压缩空气动力缸，两部分缸之间有热交换。
压缩空气—燃油/燃气混合动力发动机为多个压缩空气动力缸之间的动力传递方式有串联方式或并联方式或串并联混合方式。
压缩空气—燃油/燃气混合动力发动机的压缩空气动力缸之间的动力传递串联方式的各缸之间的动力关系是串接的，前一级的排气作为气作为后一级缸的进气；压缩空气—燃油/燃气混合动力发动机的压缩空气动力缸之间的动力传递并联方式的多个缸之间的动力关系是并接的，各缸输入接在同一进气管上；压缩空气—燃油/燃气混合动力发动机的压缩空气动力缸之间的动力传递串并联混合方式的一部分压缩空气动力缸的动力传输为并联方式，与另一部分压缩空气动力缸之间的动力传输为串联方式。
本发明采用了多缸压缩空气—燃油/燃气混合动力汽车发动机，利用了压缩空气动力的无污染、空气介质易获取、空气易压缩存储和传输控制方便等特性，又利用了内燃机动力部分燃料燃烧过程中有大量的余热排放来补偿压缩空气动力部分工作时的大量吸热，大大降低了内燃机动力部分的温度；同时也利用压缩空气动力部分排放的一定压力的压缩空气，作为内燃机发动机动力部分的进气，起到增压发动机的作用，内燃机效率显著提高。
本发明具有的有益效果是本发明的气动—燃油/燃气混合动力汽车，在怠速、起动和污染排放严重的工况只使用压缩空气动力，或较少使用内燃机动力，其他工况不同时使用两种动力。这样既大大减少了污染排放，又使得热交换充分，提高了内燃机动力部分的热效率。特别是压缩空气不足又无加气站时，内燃机动力将保证汽车能行驶到最近的加气站。这些都使得采用本发明的气动—燃油/燃气混合动力发动机的汽车行驶里程得到提高，大大降低了汽车排放的污染，且经济可行，使得压缩空气动力在汽车上的应用能够走向实用化。
图1是气动—燃油/燃气混合动力汽车的总体结构示意图；图2是气动—燃油/燃气混合动力汽车的气动系统示意图；图3是压缩空气—燃油/燃气混合动力的汽车发动机的工作原理图。
具体实施例方式
如图1所示，给出了气动—燃油/燃气混合动力汽车的总体结构示意图。它包括车外壳1、车轮2、前车轮轴3、后车轮轴4、车大梁5，车外壳1固定在车大梁5上，车大梁5连接并固定在前车轮轴3和后车轮轴上，车轮轴连接车轮2构成车体，车体上安装有气动制动控制器12、制动器13、车内空调14、发电机15、气压驱动转向机构16、车载充气装置17和能量回收装置18，车体上安装有压缩空气—燃油/燃气混合动力发动机6，通过动力输气管7、热交换器9、调节阀组8与车载储气罐10相连，压缩空气—燃油/燃气混合动力发动机6通过传动装置11将驱动力传递给前车轮轴3或后车轮轴4并带动车轮2转动。
车载储气罐10中的高压压缩空气经过调节阀组8调压控制后，再经过车载热交换器9充分吸热后，供发动机使用。此时的车载热交换器9的吸热及发动机6的压缩空气动力部分的吸热，和发动机6内燃机动力部分的排气余热可以作为车内空调14的冷源和热源使用。车载充气装置17可以在不同场合很方便地给车载储气罐10进行充气。发电机15给车载电器提供电力。能量回收装置18回收汽车的制动能、气动发动机的残余压力和汽车振动能等其它能量。汽车的车载储气罐10是铝合金内胆碳纤维缠绕的高压储气罐。
图2给出了气动—燃油/燃气混合动力汽车的气动系统示意图。图中车载储气罐10中的高压压缩空气经调节阀组8减压后，通过管道进入压缩空气—燃油/燃气混合动力的汽车发动机6，驱动汽车行驶。另一部分通过管道传输到气动控制器、气压缩空气驱动转向机构、气控车门装置和气控车窗装置等，进而直接利用气动控制方式控制汽车的制动器、驱动转向机构、车门和车窗。
图3给出了压缩空气—燃油/燃气混合动力汽车发动机的工作原理图。冷的压缩空气从热交换器的进气口20进入热交换装置30，得到加热后，从出气口21经输气管23进入到发动机的一组压缩空气动力缸28和28’中。压缩空气在一组压缩空气动力缸28和28’中膨胀作功后，减压并吸热。此时的压缩空气仍具有一定的残余压力，并经输气管27和27’分别进入一组内燃机动力缸25和25’作为内燃机动力缸的进气，起到进气增压的作用。一组内燃机动力缸25和25’的燃料进口26和26’分别通入燃油或燃气燃料，燃料在内燃机动力缸25和25’中燃烧作功，并将排放的热废气通过管道24和24’经进气口19进入热交换装置30，给从进气口20进入热交换器装置30的冷的压缩空气加热。同时，还有一部分的热废气由输气管29被送到汽车的空调中作为汽车空调的热源。发动机的废气最终从出气口22排放出去。
图3所示的压缩空气—燃油/燃气混合动力的汽车发动机中的两组动力缸(压缩空气动力缸28和28’、内燃机动力缸25和25’)各自也包括了多个工作缸，结构为往复活塞式和旋转活塞式。所有这些缸的动力都耦合到与传统发动机一样的曲柄连杆机构上，并传递到装有此类发动机的汽车的传动装置上，进而驱动汽车运动。
图3中的压缩空气—燃油/燃气混合动力汽车发动机采用了多个缸的结构，一部分缸作为压缩空气动力用，另一部分缸作为内燃机动力用，两部分缸之间有热交换。发动机中，通过热交换将内燃机动力缸的热排气的余热，用来补偿压缩空气在压缩空气动力缸中膨胀作功时需要的热量。而膨胀作功后带有残余压力的压缩空气进入到内燃机动力缸中，此时的带有残余压力、高密度的压缩空气正好作为内燃机动力缸的进气，起到发动机的进气增压作用。内燃机动力缸的高温排气进入发动机的热交换器给压缩空气动力缸的进气加热，同时这两部分缸之间充分进行热传导，这样充分利用了两类发动机的热效应。还有一部分的内燃机动力缸的高温排气的余热还可作为车载空调的热源，压缩空气动力部分的高压空气膨胀作功时的吸热为车载空调的冷源。
权利要求
1.一种气动—燃油/燃气混合动力汽车，它包括车外壳(1)、车轮(2)、前车轮轴(3)、后车轮轴(4)、车大梁(5)，车外壳(1)固定在车大梁(5)上，车大梁(5)连接并固定在前车轮轴(3)和后车轮轴上，车轮轴连接车轮(2)构成车体，车体上安装有气动制动控制器(12)、制动器(13)、车内空调(14)、发电机(15)、气压驱动转向机构(16)、车载充气装置(17)和能量回收装置(18)，其特征在于车体上安装有压缩空气—燃油/燃气混合动力发动机(6)，通过动力输气管(7)、热交换器(9)、调节阀组(8)与车载储气罐(10)相连，气动—燃油/燃气混合动力发动机(6)通过传动装置(11)将驱动力传递给前车轮轴(3)或后车轮轴(4)并带动车轮(2)转动。
2.根据权利要求1所述的一种气动—燃油/燃气混合动力汽车，其特征在于压缩空气—燃油/燃气混合动力发动机(6)为多个缸的多缸发动机，结构为往复活塞式和旋转活塞式。
3.根据权利要求1所述的一种气动—燃油/燃气混合动力汽车，其特征在于压缩空气—燃油/燃气混合动力发动机(6)的一部分缸为燃料燃烧作功的内燃机动力缸，另一部分缸为压缩空气膨胀作功的压缩空气动力缸，两部分缸之间有热交换。
4.根据权利要求1所述的一种气动—燃油/燃气混合动力汽车，其特征在于压缩空气—燃油/燃气混合动力发动机(6)为多个压缩空气动力缸之间的动力传递方式有串联方式或并联方式或串并联混合方式。
5.根据权利要求1所述的一种气动—燃油/燃气混合动力汽车，其特征在于压缩空气—燃油/燃气混合动力发动机(6)的压缩空气动力缸之间的动力传递串联方式的各缸之间的动力关系是串接的，前一级的排气作为气作为后一级缸的进气；压缩空气—燃油/燃气混合动力发动机(6)的压缩空气动力缸之间的动力传递并联方式的多个缸之间的动力关系是并接的，各缸输入接在同一进气管上；压缩空气—燃油/燃气混合动力发动机(6)的压缩空气动力缸之间的动力传递串并联混合方式的一部分压缩空气动力缸的动力传输为并联方式，与另一部分压缩空气动力缸之间的动力传输为串联方式。
全文摘要
一种气动－燃油/燃气混合动力汽车，包括车外壳、车轮、车轮轴和车大梁，车外壳固定在车大梁上，车大梁连接车轮轴并固定于车轮轴上，车轮轴连接车轮并构成车体。车体上安装有压缩空气－燃油/燃气混合动力发动机，通过动力输气管和调节阀组及热交换器与车载储气罐相连，发动机通过传动装置将驱动力传递给车轮轴并带动车轮转动。根据不同工况选择采用气动或内燃机动力的组合，各压缩空气动力缸间的动力传递方式有串联、并联和串并联混合方式，充分利用了压缩空气动力汽车的能源清洁、动力传输和存储方便，以及内燃机动力汽车的发热量大和增压后效率显著提高的特点。大大降低了汽车排放的污染，经济可行，使得压缩空气动力在汽车上的应用能够尽快走向实用化。
文档编号B60K6/24GK1398740SQ0211198
公开日2003年2月26日 申请日期2002年6月5日 优先权日2002年6月5日
发明者陈鹰, 许宏, 俞小莉, 陶国良, 王宣银, 沈瑜铭, 刘昊, 贾光政, 元广杰 申请人:浙江大学