专利名称：一种自动进排气气动发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机，尤其涉及一种自动进排气气动发动机。
背景技术：
随着21世纪人们对环境保护以及可持续发展要求的不断提高，使用对环 境友好的清洁发动机替代消耗石油等不可再生资源并对城市空气污染严重的 内燃机动力己成为当代社会的迫切需要。目前，各类常规动力机械大多采用以 内燃机、燃气轮机为主动力，蓄电池电机为辅助动力。这种动力装置大多结构 复杂，工作噪声大，排放污染大，耗油率高、体积笨重等。特别是这类动力装 置的高耗油率和污染排放量大，加之现在石油日趋紧张和人们生活环境遭到极 大的破环，使得人们不断地寻求新的动力。本发动机利用卨能空气在气缸中膨 胀推动活塞做功，实现了零污染、零耗油率的目的。利用节流阀节流前后高能 气体的能量变化来实现实现发动机的调速控制功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动进排气气动发动机，该发动机结构简单， 使用寿命长，工作噪声小，不需要消耗燃油。
本发明是这样来实稞的，它包括F曲轴箱、曲轴配重、上曲轴箱、连杆
套、排气管、下顶柱盘、连杆、气缸、活塞棑气阀、活塞、活塞气环、上顶柱 盘、进气道止气球阀、进气道、弹簧、节流阀门、'气压表、气瓶单向阀门、气 瓶、卡盘座、卡盘、定位小球、小弹簧、底座，其特征是底^与-卜—曲轴箱连为 一体，T曲轴箱连接上曲轴箱，上曲轴箱连接气缸，并且下曲轴箱、上曲轴箱 和气缸形成一个空腔，上曲轴箱两边开有排气管，气缸的底端连接下顶柱盘， 气缸的顶端下表面连接上顶柱盘，气缸顶端上表面连接进气道，曲轴配重通过连杆套连接连杆的一端，连杆的顶端伸入进气道，进气道顶端连接弹簧的--端, 弹簧的另一端连接进气道止气球阀，进气道止气球阀正对连杆顶端，连杆上段 连接活塞，活塞分别连接活塞气环和活塞排气阀，在气缸的每个排气孔的一侧 上有两个小孔，小孔里装有小弹簧，定位小球的一端连接小弹簧，在活塞棑气 阀上有对应的三个小孔，进气道侧面通过管道分别连接节流阀门和气压表，气 压表连接气瓶单向阀门，气瓶单向阀门连接气瓶，气瓶固定在底座上，并且气 瓶用卡盘包住，卡盘与卡盘座之间用螺栓固定，卡盘围绕螺栓在卡盘座上旋转， 两个卡盘用卡盘扣扣紧。
本发明的优点是1、利用高能气体膨胀推动活塞做功而产生推力，不需 要常规发动机的燃油系统、点火装置、冷却装置等；2、结构简单，使用寿命 长，工作噪声小，不需要消耗燃油，产生的尾气为压能释放完的空气，无任何 的污染；3、高能空气可以利用工厂专业压气装置从自然界大量制得，不必依 赖于日趋短缺的石化燃料。
图l为发明的结构示意图。 图2为发明A-A的截面图。
在图中，1、下曲轴箱2、曲轴配重3、上曲轴箱4、连杆套5、排气管6、 下顶柱盘7、连杆8、气缸9、活塞排气阀10、活塞11、活塞气环12、上 顶柱盘13、进气道止气球阀14、进气道15、弹簧16、节流阀门17、气压 表18、气瓶单向阀门19、气瓶20 、卡盘座21、卡盘22、定位小球23、 小弹簧24、底座
具体实施例方式
如图1、图2所示，，本发明包括下曲轴箱1、曲轴配重2、上曲轴箱3、 连杆套4、排气管5、下顶柱盘6、连杆7、气缸8、活塞排气阀9、活塞IO、活塞气环11、上顶柱盘12、进气道止气球阒13、进1道14、弹簧15.节流拥 门16、气压表17、单向阀门18、气瓶19、卡盘座20、气瓶卡盘21、定位小 球22、小弹簧23、底座24,其特衧是底座24与下曲轴箱1连为一体，"F曲轴 箱1连接上曲轴箱3，上曲轴箱3连接气缸8，并且下曲轴箱1、上曲轴箱3 和气缸8形成一个空腔，上曲轴箱3两边开有排气管5，气缸8的底端连接下 顶柱盘6，气缸8的顶端下表面连接上顶柱盘12，气缸8顶端上表面连接进气 道14，曲轴配重2通过達杆套4连接连杆7的一端，连杆7的顶端仲入进气道 4，进气道14顶端连接弹簧15的-端，弹簧15的W--端连接进气道止气球 阆13，进气道止气球阀13正对连杆7顶端，连杆7 t段连接活塞10,活塞10 分别连接活塞气环J1和活塞排气阀9，在气缸8的每个排^孔的,i:有两个 小孔，小孔里装有小弹簧23，'定位小球22的-端连接小弹簧23, ft活塞排气 阀9上有对应的三个小孔，进气道U側面通过管道分别连接ff流阀门16和气 压表17，气压表17连接气瓶单向阀门18,气瓶单向阀门8连接气瓶19，气 瓶19固定在底座24 ll，并且气瓶24用K盘21包住，卡盘21与卡盘座20之 间用編栓固定，卡盘21围绕螺栓在卡盘座20上旋转，两个卡盘21用卡盘扣 扣紧。
发动机的工程过程在图中，髙能气体贮存在气瓶19中，打开气瓶单向 球阀18，高能气体经过节流间门16节流后进入发动机进气道U，通过节流阀 门16控制气体流量。通过起动电机带动曲轴箱l中的曲轴，使活塞10运动到
I
气缸的上止点，在上升的同时，活塞10上的排气阀门9与气缸上的上顶柱盘12
气闺门9控制在关闭状态。与此同时，活塞ll的顶柱10将进1道止气球阀13 顶开，高能气体便迅速流进发动机的气缸8内，当活塞10向下止点运动时，进气道止气球阀13由于受到弹簧15的弹力和自身的重力以及进气道14内高 能气体的压力使得进气道止气球阀13将气缸的进气口紧紧关闭。高能气体在 气缸8中膨胀并推动活塞10向下止点运动，当活塞IO运动到下止点的过程中， 活塞10上的排气阀门9由于逐渐与下顶柱盘6发生碰撞而最终活塞10运动到 下止点时便使排气阀门9打开，排气阀门9中的定位小球22将排气阀门有效 控制在打开状态，气缸中做功完成的气体便通过上曲轴粮4上的排气管5排到 外界。在活塞10的运动过程中，连杆7推动曲轴高速旋转，曲轴上的配重2 通过自身的惯性力来带动活塞10向上止点运动，这样发动机就完成一个循环， 如此往复运动使发动机持续输出轴功。
发动机的调速通过节流阀门16来控制节流前后高能气体的压力损失来 达到调速的H的。通过节流阀门16开启的大小来控制进入进气道14内的高能 气体体积和压力。节流阀门16开启的阀门口大，那么流入进气道14内的高能 气体的压能损失相对开启阀口小的要损失较少。这样进入发动机气缸8的高能 气体的膨胀功就大，活塞10的运动加快，曲轴的旋转速度加快，即曲轴配重2 的惯性力就大，输出的轴功较大，即发动机的推力就大，速度加快；相反，节 流阀门(16)开启的阀口小，相对阀口幵启大的来说，它的压能损失较大，致 使进入发动机气缸的高能气体压力减小，气体的膨胀功就减少，活塞10的动 能减少，曲轴的旋转速度减慢，即曲轴配重2的惯性力减少，输出的轴功减少， 即发动机的推力下降，速度减慢；当发动机的节流阀门16开启状态最大，节 流的能耗损失最小，即此时发动机的推力是最大的，即速度最快。 发动机的起动及部件的协调控制先打开气瓶19上的串-向球阀18，再控制节 流阀门16开口大小，使高能气体进入发动机进气道14，然后接通起动电机的 电源，通过起动电机的输出轴与发动机的曲轴一端的起动轴连接，通过起动电机使发动机的曲轴获得一个初速度，即曲轴h的配宽2获得了初速度。通过曲 轴配重2的惯性力使活塞10运动向上止点运动，活塞10上的顶柱将进气道14 内的止气阀门小球13顶开，由于发动机气缸8内压力较低，在止气球魄13打 开的瞬间，高能气体迅速的流进气缸8中，高能气体进入气缸8后迅速膨胀， 推动活塞10向下止点运动，此时止气阀门小球13由:r自身重力、弹簧15的 弹力和高能气体的压力致使它将阀门紧紧关闭。高能气体就在一个密闭的容积 里膨胀做功。活塞10受到膨胀功的推动，带动曲轴旋转，利用曲轴配重2的 惯性力带动活塞10向上止点运动。这样发动机就完成一个循环，顺利起动。 在发动机起动的过程中，电机充当的是起动电机的作ffl,将蓄电池中的屯能转 变成电机输出轴的轴功，带动发动机的曲轴运动。在发动机的工作过程中，起 动电机是充当发电机的作用，将曲轴的部分轴功转变成电能，贮存在蓄电池中， 为发动机的下次起动提供电能，即起动电机的两个作用起动和发电。 活塞IO上的气环11主要是保证气缸内壁与活塞之间的气密性.减少高能气体 的泄露。为保证高能气体的做功能力。
发动机是靠高能气体来做功，所以应尽可能的减少输送管路长度，减少输送过 程中的能量损耗(如管道内部不平整导致的损耗等)，在发动机与气瓶的安 装结构上也做:r进一步的设计，釆用气瓶19直接与发动机的节流阀门16直接 对接的方案，在F曲轴箱1上设置f气瓶19安装底座。在气缸8外侧的一边 通过加厚气缸外壁的方法，在外壁上安装了一个气瓶卡盘座20，气瓶19用卡 盘21包住，卡盘21与卡盘座20之间用螺栓连接，卡盘2I可围绕螺栓在卡盘 座20上旋转。两个卡盘21用卡盘扣扣紧，从而保证气瓶19在发动机上的稳 定性。
发动机的停车由于起动电机在发动机正常工作后就转为发电机进行发电，要想停车，只需慢慢关闭发动机匕的节流阀门16，没有高能气体进入进气 道14，发动机没有动力源便无法做功，即保持停车状态。或者根据发动机在车 上的安装布置，可以直接关闭气瓶19 h单向球阀18,来阻止气瓶内的髙能气 体流出以达到停车H的。
发动机活塞上排气阀门的控制活塞10上的排气阀9靠活塞10的排气孔 与排气阀9之间的定位小球22来确定幵关位置。通过定位小球22与排气阀9 上的孔的错位以及活塞排气孔内的小弹簧23的挤紧力来实现排气阀9的开关 状态。在气缸的每个排气孔的一侧上有两个小孔(每个棑气孔上有四个孔)， 小孔里装有小弹簧23，定位小球22的一端连接着小弹簧23,在活塞上的排气 阀9上有三个小孔，当排气阀9处f-打开状态时，两个定位小球22在排气阀9 上.的下两个孔进行定位。当排气阀9处于关闭状态时，^个定位小球22在排 气阀9上的上两个孔进行定位。整个过程中两个定位小球22的位置不变，只 是排气阀9的位置在上下错动。当排气阀9碰撞到h顶柱盘12时，排气阀9 受到-个向下的撞击力，迫使排气阀9向f运动，致使定位小球22由排气阀 22上的下两个孔的位置，改变去定位上两个孔的位置。这样有效地将排气阀9 牢牢关闭。当排气阀9碰撞到下顶柱盘6时，排气阀9受到一个向—匕的撞击力， 迫使排气阀9向上运动，致使定位小球22由排气阀9上的上两个孔的位置， 改变去定位下两个孔的位置。这样有效地将排气阀9打开，以便做功完成的气 体顺利排除气缸。
权利要求
1、一种自动进排气气动发动机，它包括下曲轴箱、曲轴配重、上曲轴箱、连杆套、排气管、下顶柱盘、连杆、气缸、活塞排气阀、活塞、活塞气环、上顶柱盘、进气道止气球阀、进气道、弹簧、节流阀门、气压表、气瓶单向阀门、气瓶、卡盘座、卡盘、定位小球、小弹簧、底座，其特征是底座与下曲轴箱连为一体，下曲轴箱连接上曲轴箱，上曲轴箱连接气缸，并且下曲轴箱、上曲轴箱和气缸形成一个空腔，上曲轴箱两边开有排气管，气缸的底端连接下顶柱盘，气缸的顶端下表面连接上顶柱盘，气缸顶端上表面连接进气道，曲轴配重通过连杆套连接连杆的一端，连杆的顶端伸入进气道，进气道顶端连接弹簧的一端，弹簧的另一端连接进气道止气球阀，进气道止气球阀正对连杆顶端，连杆上段连接活塞，活塞分别连接活塞气环和活塞排气阀，在气缸的每个排气孔的一侧上有两个小孔，小孔里装有小弹簧，定位小球的一端连接小弹簧，在活塞排气阀上有对应的三个小孔，进气道侧面通过管道分别连接节流阀门和气压表，气压表连接气瓶单向阀门，气瓶单向阀门连接气瓶，气瓶固定在底座上，并且气瓶用卡盘包住，卡盘与卡盘座之间用螺栓固定，卡盘围绕螺栓在卡盘座上旋转，两个卡盘用卡盘扣扣紧。
全文摘要
一种自动进排气气动发动机，其特征是下曲轴箱连接上曲轴箱，上曲轴箱连接气缸，上曲轴箱两边开有排气管，气缸的底端连接下顶柱盘，气缸的顶端下表面连接上顶柱盘，气缸顶端上表面连接进气道，曲轴配重通过连杆套连接连杆的一端，连杆的顶端伸入进气道，进气道侧面通过管道分别连接节流阀门和气压表，气压表连接气瓶单向阀门，气瓶单向阀门连接气瓶。本发明的优点是1.不需要常规发动机的燃油系统、点火装置、冷却装置等；2.结构简单，使用寿命长，工作噪声小，不需要消耗燃油；3.高能空气利用压气装置制得，不依赖石化燃料。
文档编号F01B25/00GK101435343SQ20081013641
公开日2009年5月20日 申请日期2008年12月9日 优先权日2008年12月9日
发明者云 王, 谢胡凌, 陈红彦 申请人:南昌航空大学