专利名称：压缩气体发动机及机动车的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种压缩气体发动机及机动车。
背景技术：
为了避免严重的环境污染和将机动车在行驶过程中遇到的风阻气流直接加以利 用，本发明的申请人提出了美国申请号为11/802，341的专利申请，该发明公开了一种发动 机，其包括呈对称结构布置的左、右风气发动机，左、右风气发动机包括叶轮室和装设在叶 轮室内的叶轮、叶片，该发动机以压缩气体作为主动力、以接收运动风阻作为辅助动力，共 同驱动叶轮、叶片运转产生动力输出，所述动力经中央主动力输出变速箱变速后驱动机动 车运转。上述发明首创性的提出了采用压缩气体作为主动力并直接利用风阻气流作为辅 助动力的风气发动机及机动车，该机动车不需要将风阻气流转换为电能，不需要复杂的机 电能量转换系统，简化了机动车的结构，为节约能源和寻找燃油替代品提供了一个崭新的 途径。为了进一步优化风气发动机的性能，提高风气发动机及机动车的工作效率，在前 述申请的基础上，本发明人的申请人又提出了美国申请号为12/377，513 (W0 2008/022556) 的专利申请，该专利申请公开了一种组合式风气发动机，其包括各自独立工作的具有第二 叶轮的左、右风阻发动机及安装在左、右风阻发动机周围的多个具有第一叶轮的第一压缩 气体发动机，左风阻发动机及其周围的第一压缩气体发动机、和右风阻发动机及其周围的 第一压缩气体发动机输出的动力经过左动力输出轴、右动力输出轴、换向轮、齿轮传动后输 出主动力。但是，由于上述以压缩气体作为主动力来源的风气发动机及机动车还是一种新兴 的技术，仍有必要对该发明的风气发动机及采用该风气发动机的机动车的结构作进一步的 完善和改进。特别是在动力性能方面，为了能够更充分地利用压缩气体，提高压缩气体的使 用效率，使喷入的压缩气体与叶轮叶片之间产生最佳的配合，仍有必要对压缩气体发动机 的结构作进一步的完善和改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是既能够使气体进入压缩气体发动机时作功，又能够 使气体排出压缩气体发动机时再次作功。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种压缩气体发动机，包括壳体、叶 轮体和主动力输出轴，所述叶轮体固定在所述主动力输出轴上并位于所述壳体内，所述壳 体上开设有用于向壳体内的叶轮体喷入气体的喷入口，所述叶轮体的与壳体内表面贴合的 圆周面上开有复数个工作腔，所述壳体的内表面封闭所述工作腔，使得从喷入口喷入工作 腔的气体不但能够推动叶轮体转动而且还暂存在工作腔内，所述壳体上还开设有气体喷出 口，便得当暂存在工作腔内的压缩气体转动到气体喷出口时向外膨胀喷出作功，进一步推动叶轮体转动。复数个工作腔围绕主动力输出轴的轴线同圆周均勻分布。所述喷入口和喷出口同 圆周并相间分布。所述壳体上还设置有消音室，所述喷出口与消音室相通，所述消音室通过 壳体上设置的一级出气口与壳体外相通。所述消音室为连续的或断续的消音槽。所述消音 室为断续的消音槽，各消音槽在壳体上同圆周均勻分布。在垂直主动力输出轴轴线的截面 上，工作腔呈由三条首尾相连的曲线形成的三角状。所述工作腔的截面形状相同，各工作腔 相对应的顶点位于以主动力输出轴轴线为中心的同一圆周上。所述压缩气体发动机在机动车上的应用。一种机动车，包括上述压缩气体发动机、压缩气体容器、喷气系统、传动系及车轮， 喷气系统具有进气口和喷嘴，压缩气体容器的输出经管路连接喷气系统的进气口，喷嘴将 压缩气体自喷气口喷入压缩气体发动机的工作腔，主动力输出轴通过离合装置连接传动 系，传动系连接车轮。本发明的有益效果是压缩气体不但在喷入压缩气体发动机的工作腔时能够推动 叶轮体转动作功，而且，由于工作腔被壳体内表面封闭，使得喷入压缩气体发动机工作腔的 压缩气体被暂存压缩，直至所述的工作腔转动到喷出口位置时，被压缩的气体又被膨胀喷 出，根据动量守恒定律，必然推动叶轮体进一步转动作功。
图1是本实施方式机动车的结构示意图(仅示出两个车轮)；图2是本实施方式机动车的喷气系统的结构示意图；图3是机动车的气压调节器在关闭位置时的结构示意图；图4是机动车的气压调节器在打开位置时的结构示意图；图5是图4中A-A处的剖面图；图6是压缩气体发动机的俯视示意图；图7是压缩气体发动机的主视示意图。
具体实施例方式如图1至7所示，本实施方式机动车包括压缩气体发动机、压缩气体容器1、喷气系 统、传动系及车轮，喷气系统具有进气口和喷嘴，压缩气体容器的输出经管路连接喷气系统 的进气口，喷嘴将压缩气体自喷气口喷入压缩气体发动机的工作腔，压缩气体发动机的主 动力输出轴通过离合装置连接传动系，传动系连接车轮。如图1及图2所示，喷气系统包括减压储气装置、分配器30和喷嘴31，所述压缩气 体容器1的输出经管路3接减压储气装置的进气口，所述减压储气装置的出气口经分配器 30接喷嘴31，分配器30用于将减压储气装置输出的气体分成多路气体，各路气体通过对应 的喷嘴31喷出。减压储气装置包括储气容器和热交换装置。储气容器具有第一气室2，第 一气室2具有第一进气口 21和第一出气口 22，第一进气口 21用于供气体输入，第一出气口 22用于输出气体。管路3的两端分别连接压缩气体容器1和第一气室2的第一进气口 21， 管路3可以有一根或多根，管路3的截面积小于压缩气体容器1的截面积和第一气室2的 截面积。热交换装置包括第一热交换单元4，第一热交换单元4装于第一气室2上，第一热
4交换单元4包括第一温度调节室41和第一介质42，该第一温度调节室41包围第一气室2 的四周，第一介质42装入第一温度调节室41和第一气室2之间，该第一介质42可以是液 体(如水)，也可以是气体，或者其它可以起到热交换作用的介质。第一介质42的温度高 于第一气室2内气体的温度，使压缩气体容器1内的压缩气体通过管路3释放到第一气室 2后，与第一介质42进行热交换，被加热后从第一气室2的第一出气口 22输出。第一气室 2可以由具有较佳导热性能的材料制成，从而便于第一气室2内的气体和第一介质42进行 热交换。第一温度调节室41可以由不导热或导热性能较差的材料制成，使热量不易散发到 环境空气中。第一热交换单元4与制冷空调器的散冷器5连接，散冷器5的两端均与第一温度 调节室41连接，形成一个制冷循环回路，散冷器5上设有第一循环泵51及控制第一循环泵 51开启关闭的第一循环泵开关52。与第一气室内2的气体热交换后，第一温度调节室41 内的第一介质42的温度降低，该降温后的第一介质42在散冷器5和第一温度调节室41内 进行循环，制冷空调器使环境空气循环而与散冷器5进行热交换，即可使环境空气降温，达 到制冷的目的。压缩气体容器1输出的气体被减压储气装置的第一热交换单元4加热后，再通过 喷嘴31喷出，使喷嘴31处不会因温度太低而冷凝甚至结冰；同时，通过将第一热交换单元 4与散冷器5连接，以降温后的第一介质42作为循环媒介，达到使环境空气降温的目的，节 约了能源。如图3至图5所示，喷气系统还可包括气压调节器6，该气压调节器6用于将第一 气室2内的气压保持在设定气压。气压调节器6包括壳体61、阀芯62、弹性体63、固定块， 固定块包括锁紧块64及调节块65。壳体61通过紧固件14安装在第一气室2的第一进气 口 21处，壳体61部分位于第一气室2内部，壳体61部分伸出第一气室2外。壳体61轴向 贯穿，其具有用于导引管路3内的气体进入第一气室2的导气口 611，壳体61还具有径向贯 穿的气道612，该气道612与第一气室2连通。阀芯62置于壳体61内部，阀芯62位于壳 体61轴向上的两端分别为密封端621和调节端622，该密封端621可以密封气道612和/ 或导气口 611。弹性体63可以在壳体61的轴向上伸缩变形，弹性体63的两端分别抵压阀 芯62的调节端622和调节块65，锁紧块64与壳体61螺纹连接并将调节块65紧压在弹性 体63上。阀芯的密封端621呈圆台形，其轮廓面上固定有具有弹性的密封圈623。在垂直 壳体61轴线的截面上，阀芯的密封端621的截面积小于调节端622的截面积。作用在密封 端621上的压力包括自管路3输出的气体的气压，作用在调节端622的压力包括第一气室 2的气压和弹性体63的弹性力。弹性体如弹簧，或其它可以在壳体的轴向上伸缩变形的元 件。气压调节器的工作原理如下当第一气室2内的气压小于设定气压时，作用在阀 芯密封端621的压力大于作用在调节端622的压力，使阀芯62移动而脱离导气口 611和气 道612，使管路3内的气体进入第一气室2，直至第一气室2内的压力稳定在设定气压；当 第一气室2内的气压大于设定气压时，阀芯62移动而堵住导气口 611和气道612，使管路3 内的气体不能进入第一气室2，在喷嘴31喷出气体的过程中，第一气室2内的气压降低，当 气压低于设定气压时，管路3的气体进入第一气室2，重新达到平衡。通过设置该气压调节 器，使减压储气装置输出气体的气压能够稳定在设定气压。
通过旋紧或旋松锁紧块64，可以调节弹性体63的预紧力，从而可以改变气压调节 器的初始设定气压。通过改变阀芯调节端、密封端的截面积，或改变调节块65的面积，也可 以改变气压调节器的初始设定气压。减压储气装置还可以包括第二气室7和第二热交换单元8。在气流方向上，第一 气室2位于第二气室7之前。第二气室7具有第二进气口 71和第二出气口 72，第二进气 口 71与第一气室2的第一出气口 22连接。第二热交换单元8包括第二温度调节室81、第 二介质82及加热器83，第二温度调节室81包围第二气室7的四周，第二介质82装入第二 温度调节室81和第二气室7之间，第二介质82如液体或气体。加热器83用于对第二介质 82进行加热，该加热器83如太阳能加热器、电加热器或微波加热器，或其它可以用于介质 加热的加热器；加热器可以有一个或多个，加热器的种类也可以有一种或多种。第二温度调 节室81与制热空调器的第二盘管9连接，形成制热循环回路。第二盘管9上设有第二循环 泵91及控制第二循环泵91开启关闭的第二循环泵开关92。加热后的第二介质82在第二 温度调节室81和第二盘管9内循环，制热空调器使环境空气循环而与第二盘管9进行热交 换，即可使环境空气升温，达到制热的目的。通过该第二热交换单元8，可以在第一热交换单 元4加热的基础上对气体进行进一步的加热，使喷气系统的喷嘴更加不易冷凝甚至结冰。另外，第一温度调节室41和第二温度调节室81通过管路连接而形成循环回路，该 循环回路上设有第三循环泵93及控制第三循环泵93开启关闭的第三循环泵开关94。热交换装置可以仅包括利用热交换实现对储气容器内的气体加热的第一热交换 单元，该第一热交换单元的数量可以有一个或多个；热交换装置也可以仅包括具有加热器 的第二热交换单元，该第二热交换单元的数量可以有一个或多个；热交换装置也可以同时 包括第一、二热交换单元。
如图6及图7所示，压缩气体发动机4具有壳体及置于该壳体内部的一个圆形叶 轮体74。壳体包括环形侧壳72、上盖板73及下盖板73’，上盖板73和下盖板73’分别固定 在环形侧壳72的上端开口和下端开口，使该侧壳72、上盖板73和下盖板73’之间形成一个 封闭的叶轮体室68，叶轮体74位于该叶轮体室68内部且该叶轮体74的中部固套在主动力 输出轴120上。通过在叶轮体74与侧壳72内表面贴合的圆周面开槽而形成围绕主动力输 出轴120的轴线均勻分布的一圈工作腔69。在垂直主动力输出轴120轴线的截面上，工作 腔69呈由三条曲线首尾相连形成的三角状。工作腔69可以有一圈，也可以有多圈。工作 腔可以为在叶轮体轴向上贯穿的通槽结构，上盖板的内表面、下盖板的内表面和侧壳的内 表面封闭该工作腔；工作腔也可以为设在叶轮体圆周面中部的非通槽结构，侧壳的内表面 封闭该工作腔；当然，也可以是上盖板的内表面、侧壳的内表面封闭该工作腔，或是下盖板 的内表面、侧壳的内表面封闭工作腔，即工作腔被壳体的内表面封闭。侧壳72的内表面还设有多个喷入口 62和多个喷出口 64，喷入口 62和喷出口 64 相间分布。侧壳72的内部还设有环形的一级消音室63，侧壳72的外表面设有多个一级排 气口 65，每个喷出口 64对应一个一级排气口 65，喷出口 64通过一级消音室63连通一级排 气口 65。喷入口 62与喷出口 64、一级排气口 65、一级消音室63均不连通。喷出口 64和 对应的一级排气口 65在以主动力输出轴120轴线为中心的圆周上错开一个角度。侧壳72 上对应每个喷入口 62的位置均固定有喷气嘴座体71，每个喷气嘴座体71固定有两个喷气 嘴61，两个喷气嘴61均伸入该喷入口 62。每个喷气嘴61连接一个喷气管54，且每个喷入口 62上的两个喷气嘴61的轴线具有一个为锐角的夹角。压缩气体容器20的压缩气体通 过喷气管54、喷气嘴61输送到工作腔69中，对于每个工作腔69，喷气嘴61喷入的气体推 动叶轮体74转动并在工作腔69内被压缩暂存，当运动到喷出口 64时，工作腔69内暂存的 压缩气体膨胀后从喷出口 64高速喷出，喷出时的反作用力再次推动叶轮体74转动。叶轮 体74转动时，带动主动力输出轴120转动，进而驱动机动车的传动系11。一级消音室可以 为连续而呈环形的消音槽；一级消音室也可以为断续分布的消音槽，各消音槽围绕主动力 输出轴的轴线同圆周均勻分布。对于各工作腔69，从接收喷气嘴61喷入的气体到从喷出口 64喷出气体之间，具有 一个时间差，在该时间差内，气体在工作腔69内被压缩暂存，使喷出时的反作用力更大，能 够给机动车提供更大的动力。由于工作腔69被壳体内表面封闭，所以也便于压缩气体在工 作腔69内压缩暂存。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的 保护范围。
权利要求
一种压缩气体发动机，其特征在于包括壳体、叶轮体和主动力输出轴，所述叶轮体固定在所述主动力输出轴上并位于所述壳体内，所述壳体上开设有用于向壳体内的叶轮体喷入气体的喷入口，所述叶轮体的与壳体内表面贴合的圆周面上开有复数个工作腔，所述壳体的内表面封闭所述工作腔，使得从喷入口喷入工作腔的气体不但能够推动叶轮体转动而且还暂存在工作腔内，所述壳体上还开设有气体喷出口，便得当暂存在工作腔内的压缩气体转动到气体喷出口时向外膨胀喷出作功，进一步推动叶轮体转动。
2.根据权利要求1所述的压缩气体发动机，其特征在于复数个工作腔围绕主动力输 出轴的轴线同圆周均勻分布。
3.根据权利要求1所述的压缩气体发动机，其特征在于所述喷入口和喷出口同圆周 并相间分布。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的压缩气体发动机，其特征在于所述壳体上还 设置有消音室，所述喷出口与消音室相通，所述消音室通过壳体上设置的一级出气口与壳 体外相通。
5.根据权利要求4所述的压缩气体发动机，其特征在于所述消音室为连续的或断续 的消音槽。
6.根据权利要求5所述的压缩气体发动机，其特征在于所述消音室为断续的消音槽， 各消音槽在壳体上同圆周均勻分布。
7.根据权利要求1所述的压缩气体发动机，其特征在于在垂直主动力输出轴轴线的 截面上，工作腔呈由三条首尾相连的曲线形成的三角状。
8.根据权利要求7所述的压缩气体发动机，其特征在于所述工作腔的截面形状相同， 各工作腔相对应的顶点位于以主动力输出轴轴线为中心的同一圆周上。
9.一种权利要求1-8中任意一项所述的压缩气体发动机在机动车上的应用。
10.一种机动车，其特征在于包括如权利要求1-8中任意一项所述的压缩气体发动 机、压缩气体容器、喷气系统、传动系及车轮，喷气系统具有进气口和喷嘴，压缩气体容器的 输出经管路连接喷气系统的进气口，喷嘴将压缩气体自喷气口喷入压缩气体发动机的工作 腔，主动力输出轴通过离合装置连接传动系，传动系连接车轮。
全文摘要
本发明公开了一种压缩气体发动机及机动车，所述压缩气体发动机包括壳体、叶轮体和主动力输出轴，所述叶轮体固定在所述主动力输出轴上并位于所述壳体内，所述壳体上开设有用于向壳体内的叶轮体喷入气体的喷入口，所述叶轮体的与壳体内表面贴合的圆周面上开有复数个工作腔，所述壳体的内表面封闭所述工作腔，使得从喷入口喷入工作腔的气体不但能够推动叶轮体转动而且还暂存在工作腔内，所述壳体上还开设有气体喷出口，便得当暂存在工作腔内的压缩气体转动到气体喷出口时向外膨胀喷出作功，进一步推动叶轮体转动。该发动机既能够使气体进入压缩气体发动机时作功，又能够使气体排出压缩气体发动机时再次作功。
文档编号F01D9/00GK101876258SQ20091030207
公开日2010年11月3日 申请日期2009年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者丛洋 申请人:丛洋