专利名称：一种往复压缩空气动力发动机的制作方法
技术领域：
； 本发明涉及一种机械设备。尤其是一种直接充气、自控补气式往复利用压縮空气
动力、电磁力、惯性力工作、作功的活塞式四冲程发动机。
背景技术：
； 目前，众知的机动车辆和船舶，所使用的燃油发动机。无论是燃汽油的活塞式四冲 程发动机还是燃柴油的活塞式四冲程发动机。都是利用从原油中提炼出的有机燃油作原 料，在汽缸中燃爆膨胀，推动活塞作功的四冲程发动机。由于；目前地球上的原油储备量急 剧减少，处于原油能源紧缺阶段。而全球机动车制造量猛增，导致燃油供不应求，已经不能 满足机动交通工具的需求，最终导致燃油发动机的淘汰，影响机动交通业的发展；并且；燃 油在发动机气缸中燃爆膨胀作功的同时，尾气排放出大量的含有害物质的气体，可造成严 重的空气污染，加快地球温室效应的产生速度，破坏地球上人与生物生存环境，影响人们的 生活质量。而现有的"压縮空气动力发动机；无论是；蜗轮式压縮空气动力发动机，还是活 塞式压縮空气动力发动机；其压縮空气储气罐的气体，都是将已制备的压縮空气，经外接导 管的方式充入；发动机作功后气体，经排气管排出，损耗能量后，不能自行补充，必须发动机 停止工作。由外压縮机接导管，向发动机储气罐补充压縮气体，才能重新启动、工作、续航。 其不足是；1、充气频繁，浪费能源。2、外接充气导管，操作繁琐、浪费时间。3、单次充气、外 排气结构，续航时间短、工作效率低
发明内容
； 本发明的目的是提供一种；将利用有限能源(原油)作动力，并有尾气排放的活塞 式四冲程发动机，改制成为利用可持续性能源，往复压縮空气动力活塞式四冲程发动机；并 采用外接电能直接补充发动机气体能量与自控补充气体能量系统的设计，有以下优点；(l) 有可持续性能源的供应，使用发动机不必担心能源短缺。(2)利用外接电源，驱动储气罐上 的充气空气压縮机，直接补充发动机工作气体能量的设计；即节省充气时间、又节省能源供 应配套设施的建设投入；(3)具有发动机气缸工作后气体，经"蜂窝管"式缸压缓冲气体压 强转换器转变压力差后，回输到压縮空气储气罐，往复使用压縮气体的结构设计；(4)具有 发动机工作时，发生气体能量损耗时；由压縮空气储气罐上的补气空气压縮机，由压縮空气 储气罐压力感应器产生感应信号、通过〔ECU〕控制，自动补充气体能量损耗的结构设计；使 发动机工作、续航时间长，节省能源。(5)利用压縮空气能源，无尾气排放、无大气污染、绿色 环保。 本发明的技术方案； —，发动机的结构特征( — )空气动力循环结构组成； 是由两端半圆、圆柱形或方形的压縮空气储气罐，其罐上安装有；充气空气压縮 机；补气空气压縮机、压力安全阀、气压表；在罐体部或罐两端的储气罐输气导管接口与回
4输气导管接口，由其结构组成与储气罐连接，按其空气动力流向、发动机的工作气体可分 为供气、启动外排气、回输气体三种结构连接方式； 1、供气结构连接；由储气罐输气导管、电控气流量调节气阀、气缸头上的进气口连 接组成。 2、启动外排气结构连接；由气缸头上的排气口、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转 换器进气管、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器电控外排气阀(启动发动机启动时打开， 发动机工作正常时关闭)连接组成。
3、回输气体结构连接；由气缸头上的排气口、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换 器进气管、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器排 气管、回输气导管、拟制阀、压縮空气储气罐进气口连接组成。
(二)机械结构组成； 由安装在曲轴箱上的曲轴、曲轴上的凸轮、磁电机(启动机、磁电感应器)、惯性
轮、曲轴上的连杆，连杆上活塞，活塞顶软磁体槽与活塞环槽，镶嵌软磁体与活塞环；活塞
安装在气缸内、气缸外套缸桶、缸桶上安装气缸头，气缸头上的电磁阀体、滑动式进、排气门
阀，气门弹簧、摇臂、顶杆、蓄电池、ECU等组成。(三)充气、补气系统结构与电磁系统结构组成； 1.充气系统结构；由压縮空气储气罐上，安装的充气空气压縮机与电源连接组 成。
2.补气系统结构；由压縮空气储气罐上，安装的补气空气压縮机、压縮空气储气 罐压力感应器、〔ECU〕、蓄电池、磁电机(启动机、磁电感应器)连接组成。
3.电磁系统结构；由气缸头上，镶嵌的电磁阀体、(磁电机、启动机)磁电感应器、 〔ECU〕磁电机〔启动机、磁电感应器〕连接组成。 二 .发动机工作能量的产生、循环利用与损耗补充方案的设计原理；( — )压縮空气储气罐储存基础储存压力为(300个大气压)的设计；是根据
《中华人民共和国》《钢制压力容器》GB150-1998标准，我国已完善从常压至100Mpa的制造
体系记载。 压縮空气动力的来源设计是在压縮空气储气罐〔发动机〕上，安装由电 能驱动的充气空气压縮机，制备压縮气体产生(300个大气压)。发动机气缸工作压力为(S-10个大气压)的设计是根据；〈福建科学 技术出版 > 出版，《摩托车检修大全》第二版；发动机工作原理；(二 )四冲程发动机的工作 原理、膨胀做功冲程；即；膨胀力做功时，气缸内作用在活塞上的压力7 e ( e -压縮比)kg/ cm2，相当于7. 14个大气压。由于燃油发动机是热启动、运行，其膨胀作功压力是7. 14个大 气压。而本发动机是利用压縮空气压力工作，属于冷启动、运行，为达到最佳启动、运行效 果，所以，作用在活塞上面的工作气体压力，设计为8-10个大气压。电磁力(推力，吸力)设计原理；是参照；〈福建科学技术出版社〉出版， 《摩托车检修大全》第二版；发动机工作原理；发动机点火系统结构与原理设计；由发动机 上的磁电机(启动机)供电；(磁电机、启动机)磁电感应器产生感应信号、通过〔ECU〕控 制，使气缸头上的电磁阀体工作，对活塞上镶嵌的软磁体产生电磁力(推力、吸力)。即；
1.当发动机启动、工作在第一冲程与第三冲程时。由发动机上的磁电机〔启动机磁电感应器〕供电；(磁电机、启动机)磁电感应器产生感应信号、通过〔ECU〕控制，使气缸 头上的电磁阀体工作，对活塞上镶嵌的软磁体产生推力，推动连杆、使曲轴上的惯性轮增加 动能。 2.当发动机工作，在第二冲程与第四冲程时。由发动机上的磁电机〔启动机、磁电 感应器〕供电；(磁电机、启动机)磁电感应器产生感应信号、通过〔ECU〕控制，使气缸头上的 电磁阀体工作，对活塞上镶嵌的软磁体产生吸力。拉动连杆、使曲轴上的惯性轮增加动能。
惯性力的产生与作用 1.惯性力的产生是在启动时开放"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器电控外 排气阀，由使发动机正常工作时，(压縮空气动力、电磁力)作用于活塞、连杆、曲轴、动力输 出轴，驱动惯性轮旋转产生。
2.惯性力的作用； (1).当发动机工作在第二冲程时；由惯性轮的惯性力、带动曲轴旋转、通过连杆， 推动活塞向上滑行压縮气体；并由气缸内产生的膨胀力，推动活塞、向下滑行，通过连杆、推 动曲轴、动力输出轴，完成第三冲程作功。 (2).当发动机工作在第四冲程时，由惯性轮的惯性力，通过连杆，推动活塞压縮气 缸内工作后的余气，通过排气阀、排气口、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器进气管、"蜂 窝管"式缸压缓冲气体压强转换器、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器排气管、回输气导 管、拟制阀、回输到压縮空气储气罐中往复使用。"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器的设计原理； 此方案是根据大气压强；体积越大、压强越小，体积越小、压强越大的原理。采用 "蜂窝管"状(组管)排气结构。当蜂窝管"(组管)经截面积和，大于发动机排气管截面积 时；发动机排气进入"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器时，由于"蜂窝管"式缸压缓冲气 体压强转换器进气端"蜂窝管"经的和大于发动机排气管的直径，所以发动机机排气管压强 增大、阻力减小。出"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器空气，由于"蜂窝管"单管经小、 压强大，所以"蜂窝管"(组管)和的排气压强增大，终排气快。并在"蜂窝管"末端安装单 向逆制阀(组阀)，防止压縮空气逆流的方法。可根据发动机排气管经的大小，来计算"蜂 窝管"式缸压缓冲气体压强转换器需要"蜂窝管"的根数，并根据所需要改变压强、压力的大 小，选取"蜂窝管"径的尺寸。此方案设计成排气管侧大于进气管侧直径，略小于"蜂窝管" 截面积和的结构。(七).补充发动机正常工作时，气体能量损耗的工作原理 . 1、当储气罐的高压气体，向发动机气缸内输入气体压力(8-10个大气压)，作用
在活塞上面时，发动机开始正常工作、运行。当发动机正常工作时，气体能量发生损耗；首先
由压縮空气储气罐储存的基础气压(300个大气压)与发动机工作后，回输到压縮空气储气
罐的气体共同逐渐地补充发动机工作时，气体能量的损耗，以维持发动机气缸内的正常工
作压力。 2、当发动机正常工作。基础气体能量损耗，等于或略大于发动机工作气压(8-10 个大气压)时；由〔发动机〕压縮空气储气罐上，安装由〔ECU〕控制的，由蓄电池驱动的补气 空气压縮机。压縮空气储气罐压力感应器产生感应信号，通过〔ECU〕控制，补气空气压縮机 开始工作，向压縮空气储气罐补充气体能量当压縮空气储气罐气体压力等于或略低于基
6础气压(300个大气压)时，补气空气压縮机停止工作。由工作的发动机上磁电机〔启动机、 磁电感应器〕，补充给蓄电池能量，以备连续使用。 4、当发动机工作、续航数时间段。发动机工作气体能量损耗与封闭泄漏气体损耗 程度增大，补气空气压縮机工作或蓄电池存储电能异常；虽然；补充气体能量损耗，但是； 已达到不能维持发动机气缸内的正常工作压力(8-10个大气压)时，发动机停止工作。需 要再接通外电源驱动充气空气压縮机，向压縮空气储气罐注气(300个大气压)或更换新蓄 电池。使发动机重新启动、工作、运行。 注；ECU-是电子自动控制系统。ECU包括；(电子模块、CDI) 。 CDI ;是时间控制程
序电路。 三、发动机工作、作功原理 将已制备〈压縮空气储气罐 > 的压縮空气气体(300个大气压)；
1.通过〈储气罐输气导管〉经过〈电控气流量调节阀(开)〉、通过〈进气口〉、经 〈进气门阀(开)〉进入〈气缸〉内(8-10个大气压)时、〈排气门阀(关)〉和〈气缸头； 由磁电机(启动机、磁电感应器)供电；(磁电机、启动机)磁电感应器产生感应信号、通过 〔ECU〕控制的电磁阀体与活塞顶部软磁体的排斥力 > 共同作用；推动〈活塞 > 向下滑行，通 过〈连杆 > 使〈曲轴 > 顺时针旋转0-180度，完成第一冲程(气体压力、电磁力作功)。
2.第一冲程完成后，由安装在〈曲轴输出轴 > 上的〈惯性轮 > 惯性力和〈气缸头； 〈气缸头；由磁电机(启动机、磁电感应器)供电；(磁电机、启动机)磁电感应器产生感应 信号、通过〔ECU〕控制的电磁阀体与活塞顶部软磁体的排斥力〉共同作用；使〈曲轴〉顺时 针旋转180-360度、通过〈连杆 > 使〈活塞 > 向上滑行〈进、排气阀关 > 压縮〈气缸 > 内气 体，完成第二冲程(惯性力、电磁吸引力压縮气体)。 3.再由〈活塞 > 向上滑行压縮〈气缸 > 内空气产生的膨胀压力7. 14个大气压> 和〈气缸头；〈气缸头；由磁电机(启动机、磁电感应器)供电；(磁电机、启动机)磁电感 应器产生感应信号、通过〔ECU〕控制的电磁阀体与活塞顶部软磁体的排斥力 > 共同作用；推 动〈活塞 > 向下滑行，通过〈连杆 > 使〈曲轴 > 顺时针旋转360-540度，完成第三冲程作功 (气体膨胀力、电磁推力作功)。 4.由〈惯性轮 > 惯性力和〈汽缸头；〈气缸头；由磁电机(启动机、磁电感应器) 供电；(磁电机、启动机)磁电感应器产生感应信号、通过〔ECU〕控制的电磁阀体与活塞顶 部软磁体的排斥力 > 共同作用；、使〈曲轴 > 顺时针旋转540-720度。通过〈连杆 > 推动〈 活塞> 向上滑行〈(进气门阀、关)、(排气门阀、开)〉。将〈气缸〉内作功后的气体，由"蜂 窝管"式缸压缓冲气体压强转换器进气管1)、通过开放"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换 器电控外排气阀排除余气，完成发动机启动工作。即完成第四冲程工作(惯性力、电磁吸引 力)。2)、当发动机正常工作时，关闭"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器电控外排气阀。 气缸余气通过"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器 排气管、回输气导管、拟制阀、将气体回输到〈压縮空气储气罐 > 中(回输气体)，完成第四 冲程工作，再循环进行第一冲程工作。 根据上述方案，本发明还有如下措施；由于发动机工作时，仅能产生较低的摩擦热 量，所以可设计成风冷或水冷缸套(高强度塑料或铝合金属)、气缸可设计成(陶瓷或金 属)活塞可设计成利用(高强度塑料或碳纤维、铝合金属)材料的单缸、双缸、多缸的发动
7机。 有益效果；因为本发明是往复利用压縮空气动力工作、作功的活塞式四冲程发动 机。所以；不但可缓解当前全球原油紧缺问题而且；可避免大气污染的问题。本发动机，是 具有往复使用压縮空气动力的结构、功能设计与现阶段世界上同类单向外排气的空气动力 发动机结构、功能相比，不但；可降低能源消耗成本，而且；可延长机动交通工具单次充气 的续航时间。同时能推动机动交通机械设备工业的可持续性发展。如匹配驱动机动交通、 运输工具行驶，最高时速可达到100-150公里/小时。也可匹配安装在电动汽车或电动火 车上，驱动发电机行驶；也可制造大、中、小型发动机(组)，带动发电机(组)，建立电厂发 电，并网发电，供生产与民用。
； 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明 图1是发明的往复压縮空气动力、电磁力、惯性力活塞式四冲程发动机工作原理 示意图。 a.(进气)压縮空气压力和电磁阀体与软磁体推力作功 压縮空气储气罐1、储气罐输气导管2、电控气流量调节阀3、气缸头4、气缸头进气 口 5、进气门阀套管6、进气阀7、气缸8、活塞9、排气阀10、排气门阀套管11、气缸头排气口 12、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器进气管13、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器 电控外排气阀13a、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器14、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压 强转换器排气管15、回输气导管15a、拟制阀16、磁电机〔启动机、磁电感应器〕17、电磁阀体 18、软磁体19、惯性轮20、21、连杆22、曲轴23、动力输出轴24、充气空气压縮机25、补气空 气压縮机26、压力安全阀27、压力表28. b.惯性力和电磁阀体与软磁体吸力，推、吸活塞压縮空气 压縮空气储气罐1、储气罐输气导管2、电控气流量调节阀3、气缸头4、气缸头进气 口 5、进气门阀套管6、进气阀7、气缸8、活塞9、排气阀10、排气门阀套管11、气缸头排气口 12、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器进气管13、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器 电控外排气阀13a、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器14、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压 强转换器排气管15、回输气导管15a、拟制阀16、磁电机〔启动机、磁电感应器〕17、电磁阀体 18、软磁体19、惯性轮20、21、连杆22、曲轴23、动力输出轴24、充气空气压縮机25、补气空 气压縮机26、压力安全阀27、压力表28. c.气缸内压縮气体膨胀压力和电磁阀体与软磁体推力作功 压縮空气储气罐1、储气罐输气导管2、电控气流量调节阀3、气缸头4、气缸头进气 口 5、进气门阀套管6、进气阀7、气缸8、活塞9、排气阀10、排气门阀套管11、气缸头排气口 12、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器进气管13、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器 电控外排气阀13a、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器14、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压 强转换器排气管15、回输气导管15a、拟制阀16、、磁电机〔启动机、磁电感应器〕17、电磁阀 体18、软磁体19、惯性轮20、21、连杆22、曲轴23、动力输出轴24、充气空气压縮机25、补气 空气压縮机26、压力安全阀27、压力表28. d.(排气)惯性力和电磁阀体与软磁体吸力；推、吸活塞压縮缸内气体回输储气
8罐。 压縮空气储气罐1、储气罐输气导管2、电控气流量调节阀3、气缸头4、气缸头进气 口 5、进气门阀套管6、进气阀7、气缸8、活塞9、排气阀10、排气门阀套管11、气缸头排气口 12、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器进气管13、""蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换 器电控外排气阀13a、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器14、"蜂窝管"式缸压缓冲气体 压强转换器排气管15、回输气导管15a、拟制阀16、、磁电机〔启动机、磁电感应器〕17、电磁 阀体18、软磁体19、惯性轮20、21、连杆22、曲轴23、动力输出轴24、充气空气压縮机25、补 气空气压縮机26、压力安全阀27、压力表28.
图2是发明的压縮空气的流向、返回储气灌工作示意图
a.压縮空气压力推动活塞作功。 压縮空气储气罐1、储气罐输气导管2、电控气流量调节阀3、气缸头4、气缸头进气 口 5、进气门阀套管6、进气阀7、气缸8、活塞9、排气阀10、排气门阀套管11、气缸头排气口 12、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器进气管13、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器 电控外排气阀13a、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器14、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压 强转换器排气管15、回输气导管15a、拟制阀16、、磁电机〔启动机、磁电感应器〕17、电磁阀 体18、软磁体19、惯性轮20、21、
b.惯性力反推活塞压縮空气。 压縮空气储气罐1、储气罐输气导管2、电控气流量调节阀3、气缸头4、气缸头进气 口 5、进气门阀套管6、进气阀7、气缸8、活塞9、排气阀10、排气门阀套管11、气缸头排气口 12 "蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器进气管13、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器 电控外排气阀13a、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器14、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压 强转换器排气管15、回输气导管15a、拟制阀16、、磁电机〔启动机、磁电感应器〕17、电磁阀 体18、软磁体19、惯性轮20、21。
c.气缸内压縮气体膨胀力作功。 压縮空气储气罐1、储气罐输气导管2、电控气流量调节阀3、气缸头4、气缸头进气 口 5、进气门阀套管6、进气阀7、气缸8、活塞9、排气阀10、排气门阀套管11、气缸头排气口 12、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器进气管13、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器 电控外排气阀13a、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器14、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压 强转换器排气管15、回输气导管15a、拟制阀16磁电机〔启动机、磁电感应器〕17、电磁阀体 18、软磁体19、惯性轮20、21。
d.惯性力反推活塞排气，回输储气罐。 压縮空气储气罐1、储气罐输气导管2、电控气流量调节阀3、气缸头4、气缸头进气 口 5、进气门阀套管6、进气阀7、气缸8、活塞9、排气阀10、排气门阀套管11、气缸头排气口 12、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器进气管13、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器 电控外排气阀13a、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器14、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压 强转换器排气管15、回输气导管15a、拟制阀16、、磁电机〔启动机、磁电感应器〕17、电磁阀 体18、软磁体19、惯性轮20、21。
图3是发明的压縮空气储气罐结构示意图。 压縮空气储气罐1、储气罐输气导管2、电控气流量调节阀3、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器排气管15、回输气导管15a、拟制阀16、充气空气压縮机25、补气空气压縮 机26、压力安全阀27、压力表28. 图4是发明的蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器结构示图"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器进气管13、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转 换器电控外排气阀13a "蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器14、"蜂窝管"式缸压缓冲气 体压强转换器排气管15。 图5是发明的"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器剖面结构与气流方向示意图
"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器进气管13、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转 换器电控外排气阀13a "蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器14、"蜂窝管"式缸压缓冲气 体压强转换器排气管15、"蜂窝管"进气口 29、"蜂窝管"排气口、拟制阀30。
图6是发明的拟制阀部件三视面与结构组合总承剖面图
e.阀盖三视图。f.阀心三视图。g.阀套三视图 阀盖剖面图30a、弹簧剖面图31、阀心剖面图32、阀套剖面图33、总承组合剖面图
34、密封圈35、36、排气口 37、进气口 38、润滑油进孔39、润滑油槽40。 图7是发明的陶瓷气缸桶结构示意图 h.侧视图。i.俯视图。k.仰视图 图8是发明的活塞的结构剖示图 1.正视剖面图m.侧视剖面图n.俯视图o.仰视图 软磁体槽41、气环42、胶环43、油环44、连杆小轴套 图9是发明的惯性轮结构剖视图 p.侧面图q.截面图 铝合金46、铅金属47、.动力输出轴24、轴套48 图10是发明的气缸头结构剖视图 r.正面图s.背面图t.侧视图u.仰视图 进气门导管49、电磁阀体插孔50、出气门导管51、电磁阀体槽52、高速链槽53。
图11是发明的汽缸头部件组合剖面图
v.气门套管嵌入缸头内剖面视图 进气门导管49、出气门导管51、摇臂轴孔48a、进气口5、进气阀套管6、电磁阀体槽
52、排气阀套管11、排气口 12。 w.滑动、中空式进、排气阀剖视图 中空滑动式进气阀7、中空滑动式排气阀10、电磁阀体铁芯53。
x.气门套管与气门阀组合剖视图 摇臂轴孔48a、进气口 5、进气阀套管6、中空滑动式进气阀7、中空滑动式排气阀 10、电磁阀体铁芯53、排气阀套管11、排气口 12、弹簧54
y.电磁阀体嵌入气缸头剖面图。 摇臂轴孔48a、进气口 5、进气阀套管6、中空滑动式进气阀7、中空滑动式排气阀 10、电磁阀体18、排气阀套管11、排气口 12、弹簧54。 图12是发明的充气空气压縮机及外接电源；补气空气压縮机工作、电磁力〔排斥 力、吸力〕产生，由〔ECU〕共同控制时间过程结构示意图。
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z.充气空气压縮机25 zl.充气空气压縮机外接电源插头 Z2.电磁阀体结构剖视图18 z3.磁电机〔启动机、磁电感应器〕17 z4.补气空气压縮机压縮机26 z5.蓄电池z6. 〔ECU〕共同控制时间过程 Z7.压縮空气储气罐压力感应器 z8.〔磁电机、启动机〕磁电感应器 注；(以上机械部分绘图是根据单缸zyl25发动机描绘示例，按1.3 : 5的比例绘
制。其发动机构件视、示图，暂未标定尺寸大小，因为发明人可根据车、船动力需求大小，而
为其设计制造单缸、双缸、多缸发动机及各附属构件的必要尺寸与绘制制造标准图纸。其它
结构部件与润滑系统，同燃油活塞式四冲程发动机。发明各构件连接部分略。)
具体实施例方式一 .发动机结构特征(三部分)；
第一部分；空气动力循环结构组成； 由两端半圆、圆柱形或方形的压縮空气储气罐1、其罐上安装有；充气空气压縮机
25、补气空气压縮机26、压力安全阀27、气压表28，如图1、图3设计在罐体部或罐两端的储
气罐输气导管2接口与回输气导管15a接口 ，其结构组成与储气罐连接，按空气动力流向图
2，发动机的工作气体，可分为供气、启动外排气、回输气体三种结构连接方式； 1、供气结构连接；由储气罐输气导管2、电控气流量调节气阀3、气缸头4上的进气
口 5、连接组成。 2、启动外排气结构连接；由气缸头4上的排气口 12、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压 强转换器进气管13、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器14、"蜂窝管"式缸压缓冲气体 压强转换器电控外排气管阀13a(启动发动机时开放排气、发动机运行正常时关闭)连接组 成。 3、回输气体结构连接；由气缸头4上的排气口 12、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强 转换器进气管13、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器14、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强 转换器排气管15、回输气导管15a、拟制阀16、、压縮空气储气罐1进气口连接组成。
第二部分机械结构组成； 由安装在曲轴箱上的曲轴23，安装在曲轴23动力输出轴24上的凸轮(略)、磁电 机(启动机、磁电感应器)17、惯性轮20、21、曲轴23、上的连杆22、连杆22上活塞9、活塞9 顶软磁体槽41、镶嵌软磁体19上的活塞环槽42、43、44镶嵌活塞环，活塞9，安装在气缸8 内、气缸8外套缸桶，缸桶上安装气缸头4，气缸头4上的电磁阀体19、滑动式进、排气门阀 7、10、气门弹簧54、摇臂(略)、顶杆(略)、蓄电池图12、 z5、 〔ECU〕图12、z6、等组成。
第三部分充气、补气与电磁系统结构组成； 1.充气系统结构；由压縮空气储气罐1上，安装的充气空气压縮机25、外接电源与 插头zl连接组成。 2.补气系统结构；由压縮空气储气罐1上，安装的补气空气压縮机26、压縮空气储 气罐压力感应器图12、 z7、 〔ECU〕图12、 z6、蓄电池图12、 z5、磁电机〔启动机、磁电感应器〕 17、连接组成。 3.电磁系统结构；由气缸头4上，镶嵌的电磁阀体18、(磁电机、启动机)磁电感 应器图12、 z8、 〔ECU〕图12、z6、磁电机〔启动机、磁电感应器〕17连接组成。
第四部分零部件的结构组成； 1.压縮空气储气罐l图3的结构组成；由储气罐体1、储气罐输气导管2、电控气
流量调节阀3、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器排气管15、回输气导管15a、拟制阀16、
充气空气压縮机25 ;补气空气压縮机26、压力安全阀27、气压表28组成。 2."蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器进气管图5的结构组成；"蜂窝管"式缸压
缓冲气体压强转换器进气管13、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器电控外排气管阀13a、
"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器14、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器排气管15、
"蜂窝管"组管进气口 29、"蜂窝管"排气口组管30、拟制阀组阀30组成。 3.逆制阀16、30图6的结构组成；由阀盖剖面图30、弹簧剖面图31、阀心剖面图
32、阀套剖面图33、组成总承组合剖面图34。 4.活塞9、图8的结构组成；由软磁体槽41、顶环槽42、胶环槽43、油环槽44、连杆 小轴套45组成。 5.惯性轮20、21图9的结构组成；由铝合金46、铅金属47、动力输出轴套48组成。 6.汽缸头4图10、11的结构组成；由摇臂轴孔48a、排气门导管51、电磁阀体插孔
50、滑动式进气门套管6滑动式排气门套管11、进气门导管49、电磁铁槽52、顶杆槽53、进
气口5、滑动进气门阀套管6、滑动进气门阀7、滑动排气门阀套管11、排气口12、电磁阀体套
管52、滑动排气门阀10、电磁阀体芯53、弹簧54、电磁阀体18组成。 7.电磁阀体18图12的结构组成；由电磁阀体芯53、漆包铜线55组成。 二.发动机设计原理； 1.根据燃油发动机工作时，汽缸内燃爆膨胀力约为(7e-压縮比)kg/cm2相当于 7. 14个大气压)。根据大气压强规律；体积越小、压强越大；体积越大，压强越小原理，由于 压縮空气储气罐1中，注入(8-15个大气压)压强，大于大气压强。所以、如图1 ;a.(进气) 压縮空气压力作功。当储气罐1、中压縮空气，经储气罐输气管2、电控气流量调节气阀3、进 气口 5、进气阀7，进入气缸8时，可推动活塞9在气缸8中滑行、通过连杆22、推动曲轴23 转动0-18(TC作功。 2.根据摩托车发动机点火系统工作原理；由磁电机、触发线圈发电，通过CDI控制 器可产生瞬间(100-400V)，使气缸头上火花塞放电产生火花、引爆燃油作功。图12 ;是本实 用新型利用气缸头4、镶嵌的电磁阀体图2、 18替代火花塞；由磁电机〔启动机、磁电感应器 图〕图12、17供电；(磁电机、启动机)磁电感应器图12、 z8产生感应信号、通过〔ECU〕图 12、 z6控制，使气缸头4上镶嵌的电磁阀体18，产生电磁力与活塞9顶部镶嵌的软磁体19 产生(推力、吸力)工作原理。所以如图1 ;a、c ;b、d的电磁力，能够作功。
3.根据惯性定律；实用新型安装在曲轴23、动力输出轴24，两侧的惯性轮20、21 ; 当发动机工作时，可产生惯性力，其作用； 1).助推活塞产生缸压膨胀力作功。如图1、图2 ;b.惯性力反冲活塞压縮空气；惯 性轮20、21、旋转、带动曲轴24、旋转、通过连杆22、推动活塞9、向上滑行压縮空气。c.缸压 空气膨胀力作功；气缸8内压力膨胀，推动活塞9、向下滑行，通过连杆22、推动曲轴23、动 力输出轴24作功。 2).助推活塞9压縮气缸8内余气、排气；如图1、图2 ;d.(排气)惯性轮20、21惯 性力，推动活塞排气，回输储气罐。；惯性轮20、21旋转、通过连杆22、推动活塞9、压縮气缸
128内余气、通过排气阀10、排气口 12、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器进气管13 ;(l)、 "蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器电控外排气阀13a(启动时打开、正常工作运行后关 闭)。(2)"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器14、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器 排气管15、回输气导管15a、拟制阀16、回输到气罐1中往复使用。
三.发动机工作过程与启动步骤；
( — )发动机工作、作功原理 将已制备压縮空气储气罐1中的(300个大气压)压縮空气气体； 1.如图1 ;a.通过储气罐输气导管2，经过电控气流量调节阀(开)3、通过进气口
5、经进气门套管6阀7 (开)进入气缸8内(8-10个大气压)、排气门套管11阀10 (关)与
汽缸头4;由磁电机(启动机、磁电感应器)17供电；(磁电机、启动机)磁电感应器图12、
z8产生感应信号、通过〔ECU〕图12、z6控制的电磁阀体18与活塞9顶部的软磁体19的排
斥力共同作用；推动活塞9向下滑行，通过连杆22使曲轴23顺时针旋转0-18(TC，完成第
一冲程作功。 2.如图1 ;b.第一冲程完成后，由安装在曲轴输出轴24上的惯性轮21、22产生的 惯性力和汽缸头4;由磁电机(启动机、磁电感应器)17供电；(磁电机、启动机)磁电感应 器图12、z8产生感应信号、通过〔ECU〕图12、z6控制的电磁阀体18与活塞9顶部的软磁体 19的吸引力共同作用；使曲轴23顺时针旋转180-36(TC、通过连杆22使活塞9向上滑行、 进、排气门阀7、 10关压縮气缸8内空气，完成第二冲程。 3.如图1 ;c.再由活塞9向上滑行压縮气缸8内空气产生的膨胀压力(7个大气 压)和气缸头4 ;由磁电机(启动机、磁电感应器)17供电；(磁电机、启动机)磁电感应器 图12、 z8产生感应信号、通过〔ECU〕图12、 z6控制的电磁阀体18与活塞9顶部的软磁体 19的排斥力和惯性轮21、22产生的惯性力共同作用；推动活塞9向下滑行，通过连杆22使 曲轴23顺时针旋转360-54(TC，完成第三冲程作功。 4.如图1 ;d.由惯性轮20、21产生惯性旋转力和汽缸头4 ;由磁电机(启动机、磁 电感应器)17供电；(磁电机、启动机)磁电感应器图12、 z8产生感应信号、通过〔ECU〕图 12、z6控制的电磁阀体18与活塞9顶部的软磁体19的吸引力共同作用；使曲轴23顺时针 向上旋转540-720°C。通过连杆22推动活塞9向上滑行进气门阀7、关、排气门阀10、开。 将气缸8内余气，由排气口 12、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器进气管13;(1).启动 发动机时，开放"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器电控外排气阀13a排气。完成四冲程 工作。(2).发动机正常工作时，关闭"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器电控外排气阀 13a ;余气通过"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器14、"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转 换器排气管15、回输气导管15a、拟制阀16，将气体回输到压縮空气储气罐1中，循环利用。 完成第四冲程工作，再开始第一冲程工作。
( 二 )发动机启动操作方法；启动分以下五步骤； 第一步骤；经接通外电源图12、 zl，驱动压縮空气储气罐1上的充气空气压縮机 25，向压縮空气储气罐1中，充入压縮气体(300个大气压)备用。 第二步骤；打开"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器14上的"蜂窝管"式缸压缓 冲气体压强转换器电控外排气阀13a。排气缸8内工作余气，转变压力差，利于启动发动机。
第三步骤；打开压縮空气储气罐1输气端的电控气流量调节阀3供气。
13
第四步骤；启动磁电机〔启动机、磁电感应器〕17，驱动曲轴23输出轴24向顺时针 旋转。惯性轮20、21旋转，待惯性轮20、21旋转、运行时，关闭磁电机〔启电机、磁感应器〕17 电源，发动机开始工作、运行。 第五步骤；当发动机正常工作、运行时，关闭"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器 电控外排气管阀13a，使气缸8余气通过"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器，回输到储气 罐l中，循环利用工作。
权利要求
一种往复压缩空气动力发动机；是由以下3部分结构组成；1)、空气动力循环结构组成；是由两端半圆、圆柱形或方形的压缩空气储气罐(1)，其罐上安装有；充气空气压缩机(25)；补气空气压缩机(26)、压力安全阀(27)、气压表(28)；在罐体部或罐两端的储气罐输气导管(2)接口与回输气导(15a)接口，其结构组成与储气罐(1)连接，按其空气动力流向(图2)、发动机的工作气体可分为供气、启动外排气和回输气体三种结构连接方式；(1).供气结构连接；由储气罐输气导管(2)、电控气流量调节气阀(3)、气缸头(4)上的进气口(5)连接组成；(2).启动外排气结构连接；由气缸头(4)上的排气口(12)、“蜂窝管”式缸压缓冲气体压强转换器进气管(13)、“蜂窝管”式缸压缓冲气体压强转换器(14)、“蜂窝管”式缸压缓冲气体压强转换器电控外排气管阀(13a)(启动发动机时开放排气、发动机运行正常时关闭)连接组成。(3).回输气体结构连接；由气缸头(4)上的排气口(12)、“蜂窝管”式缸压缓冲气体压强转换器进气管(13)、“蜂窝管”式缸压缓冲气体压强转换器(14)、“蜂窝管”式缸压缓冲气体压强转换器排气管(15)、回输气导管(15a)、拟制阀(16)、压缩空气储气罐(1)进气口(略)连接组成；2)、机械结构组成；由安装在曲轴箱(略)上的曲轴(23)、曲轴(23)上的凸轮(略)、磁电机〔启动机〕(17)、惯性轮(20、21)、曲轴(23)上的连杆(22)，连杆(22)上活塞(9)，活塞(9)顶软磁体槽(41)与活塞环槽(42、42、44)，镶嵌软磁体(18)与活塞环(略)；活塞(9)安装在气缸(8)内、气缸(8)外套缸桶(略)、缸桶(略)上安装气缸头(4)，气缸头(4)上的电磁阀体(18)；进气门阀套管(6)、内，安转滑动式进气门阀(7)；排气门阀套管(11)内，安装排气门阀(10)；气门弹簧(54)、摇臂(略)、顶杆(略)机油泵(略)、齿轮箱(略)、蓄电池(图12、z5)、〔ECU〕(图12、z6)等组成；3)充气、补气与电磁系统结构组成；(1).充气系统结构；由压缩空气储气罐(1)上，安装的充气空气压缩机(25)、外接电源插头(图12、z1)连接组成；(2).补气系统结构组成；由压缩空气储气罐1上，安装的补气空气压缩机(26)、(压缩空气储气罐)压力感应器(图12、z7)、〔ECU〕(图12、z6)、蓄电池(图12、z5)、磁电机〔启动机、磁电感应器〕(17)连接组成；(3).电磁系统结构；由气缸头(4)上，镶嵌的电磁阀体(18)、〔磁电机启动机〕磁电感应器(图12、z8)、〔ECU〕(图12、z6)、磁电机〔启动机、磁电感应器〕(17)连接组成。
2. 根据权利请求1所述的一种往复利用压縮空气动力发动机，其特征是；直接充气系统结构；是在压縮空气储气罐(1)上；安装的充气空气压縮机(25)，通过外接电源与插头(图2、zl)驱动直接充气。
3. 根据权利请求1所述的一种往复利用压縮空气动力发动机，其特征是；自控补气系统结构；是由压縮空气储气罐(1)上，安装的补气空气压縮机(26)、〔压縮空气储气罐〕压力感应器(图12、z7)、 〔ECU〕(图12、z6)、蓄电池(图12、z5)、磁电机〔启动机、磁电感应器〕(17)连接。
4. 根据权利请求1所述的一种往复利用压縮空气动力发动机，其特征是；"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器作用；1).发动机启动时，开放"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器电控外排气管阀(13a)(发动机运行正常时关闭)缓冲气缸(8)排气压力，利于启动。2).使进入"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器(14)的气体压强和小；排出"蜂窝管"式缸压缓冲气体压强转换器(14)的气体压强和大，起到将发动机工作后的余气，回输到压縮空气储气罐(1)中，往复利用压縮气体的作用。
5. 根据权利请求1所述的一种往复利用压縮空气动力发动机，其特征是；活塞(9)顶部镶嵌软磁体(19)，活塞环配置；金属气环(略)、橡胶气环(略)、金属油环(略)。
6. 根据权利请求l所述的一种往复利用压縮空气动力发动机，其特征是；气缸头(4)内置有两个进气段膨隆的气门阀套管(6、11)，并有成角同铸等径的进、排气管(5、12)及镶嵌套管之间的电磁阀体(18)。
7. 根据权利请求1所述的一种往复利用压縮空气动力发动机，其特征是；发动机工作时，可以两冲程作功；第一冲程由压縮空气压力和汽缸头(4);由磁电机〔启动机、磁电感应器〕供电；〔磁电机、启动机〕磁电感应器(图12、 z8)产生感应信号、通过〔ECU〕(图2、z6)控制的电磁阀体(18)和活塞(9)顶部的软磁体(19)的排斥力共同作功；第三冲程活塞(9)向上滑行压縮气缸(8)内空气产生的膨胀压力(7个大气压)和汽缸头(4)上、由磁电机〔启动机、磁电感应器〕供电；〔磁电机、启动机〕磁电感应器(图12、 z8)产生的感应信号、通过〔ECU〕(图2、z6)控制的电磁阀体(18)和活塞(9)顶部的软磁体(19)的排斥力和惯性轮(21、22)产生的惯性力共同作功。
8. 根据权利请求l所述的一种往复利用压縮空气动力发动机，其特征是；由凸轮(略)、摇臂(略)驱动滑行的进气门阀(7)、排气门阀(10);并配有密封环，控制气缸(8)内的进气与排气功能。
9. 根据权利请求1所述的一种往复利用压縮空气动力发动机，其特征是；安装在曲轴(23)两侧上的一对等质量惯性轮(20、21)，是由铝合金金属轮缘内镶嵌铅金属制成，其直径根据活塞(9)截面积与曲轴(23)的曲度确定；其惯性力作用；1)、助推活塞(9)，产生气缸(8)压力膨胀力作功；2)、助推活塞(9)完成发动机排气冲程。
全文摘要
本发明是一种机械设备；是一种往复利用压缩空气动力工作的发动机；是由发动机的压缩空气压力结构；机械结构；充气、补气与电磁系统结构；发动机工作过程结构组成。具有往复利用压缩空气动力作功、工作的结构特征。可匹配驱动各类机动交通、运输工具；也可匹配发电机，建组机发电。达到发动机工作、续航时间长、节能、环保；推动交通、运输业，可持续性发展的目的。
文档编号F01B17/02GK101705841SQ200910226039
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月15日 优先权日2009年11月15日
发明者高阳 申请人:高阳