专利名称：车用喷气发动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽车动力装备，特别是一种发动机。
背景技术：
一般来说，用于车辆发动机所需动力是靠燃烧汽油或柴油获得的，而现在的石油 资源日渐枯竭、难以维继了，因而油价也就日渐高昂了。再说，燃烧燃料所获得动力，势必会造成空气的污染问题。燃烧程度完全的机器， 燃烧也会消耗大气中的氧气，产生二氧化碳，对人类生存环境造成破坏。还有排放出来的有 害气体，更是对人体和人类生存的环境起到不可估量的危害作用。为消除上述危害，目前已研制出了环保的电动车、太阳能电动车等，但到目前为 止，由于存在较多的问题，特别是功率低、续航里程短等问题，所以还难以被广泛推广使用。虽然现代发动机已作了很大的节油改进，但也只能节省很少的燃油，且增加了不 少辅助的设备，使发动机的性能下降。为了减少废气的排放，做了多种偿试，包括采用三元催化器，但这些偿试都需要附 加设备而且难以达到满意的效果。因为传统的发动机是热机，需要冷却系统对其进行冷却。汽油机由于是点燃式发 动机，还需要点火系统。因此，传统的发动机结构繁杂，副件较多，制造成本高。
实用新型内容本实用新型提供了一种车用发动机，其要解决的技术问题是利用压缩空气代替汽 油、柴油或液化石油气燃料来维持运行的发动机，把高压的压缩空气喷入发动机工作腔中， 推动叶轮旋转做功，从而转动主轴来进行驱动的发动机。为解决上述技术问题本实用新型采用以下技术方案本实用新型与现有技术相比，由于采用压缩空气作为发动机的动力，所以这种发 动机及其配套设备不需要燃烧像汽油或柴油那样的燃料来提供动力，没有任何污染且环 保；本发动机只需要压缩空气作为动力，所以不需要其它的辅助设备，比传统内燃机结构更 简单，制造成本将大大降低。
图1是本实用新型实施例的储气罐及电子控制式减压阀结构示意图。图2是本实用新型实施例的环形供气气轨结构示意图。图3是本实用新型的喷气发动机结构示意图。图4是渐开线型等容式密封型工作腔37的局部放大示意图。图5是本实用新型的喷气发动机外部结构示意图。图6是本实用新型实施例的电控单元及信号源与执行器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。图1是表示储气罐及压力调节系统。其中4为储气罐，是用碳纤维或轻型材料制 成的圆柱形或长方体的高压容器，设计工作压力为50Mpa以上，图中8为步进电机调压式减 压阀，作用是控制单元根据发动机当前工况(发动机转速与负荷)而调整减压后的系统压 力。图中6是储气罐压力传感器。根据其传感的信号可以知道储气罐内的剩余压力。图中 7为手动开启阀，用于人为的开启储气罐与外部连通的工作阀。图中9为输出气管接头，用 于连接环形供气气轨。图2是本实用新型实施例的环形供气气轨结构示意图。图中12为环形供气气轨， 其作用是为了方便供气，并能储存一定的低压气体。结构为一钢制环形压力容器。本专利设 计的环形供气气轨内设计有加热器，能将气体加热至需要的温度，以便气体进入工作腔后 膨胀做功，还有，环形气轨设计成在工作时能使气体产生环流与紊流，便于气体充分膨胀。 图中15为连接减压阀的气管连接头。图中13为连接喷气发动机上的喷气阀的气管连接头。 图中11为气压传感器，作用是向电控单元提供减压后的系统压力信号，是一种反馈信号。图3是本实用新型的喷气发动机结构示意图。一种车用喷气发动机，包括固定在 车身上的喷气发动机机体30，喷气发动机机体30内的主轴沈，主轴上有叶轮38，叶轮上设 置有渐开线型等容式密封型工作腔37。本专利提供的一种采用外力冲动与内部反作用力共 同推动作功的新型叶轮结构，是一种新型而科学的车用喷气发动机的关键部件一渐开线型 叶轮工作腔。在叶轮工作腔37中(图4所示)，图中的A线(叶轮壳体内壁)、垂直于轴心 线的工作面形成的B线和渐开型弧线C线，共同形成了一个近似于三角形的工作腔。当加 热后的高压气体进入工作腔后，就会膨胀而产生分子运动，这时气体在被外部冲击力冲动 的叶轮的工作腔中，产生万向压力，经过巧妙设计的渐开线型工作腔将压力引导对叶轮受 力线(B线)上产生相对来说比较大的作用力。当压力作用在A线上时，还会产生一定的作 用于B线上的反作用力；再则，经过弧形设计与打磨光滑的C线则受力最小。这样就使一个 本就移动的工作腔再增加一股推力，给旋转的叶轮加力。当气体膨胀过后而衰落时，就到了 排气口了，没有作用力的气体被排出。叶轮的两边缘有密封圈39与外壳相连，工作腔与工 作腔之间有密封片与壳体相连，这样就行成了无数个密封的工作腔。图中31为喷气嘴及电 磁阀，作用是电控单元根据各种信号运算并处理，然后通过控制电磁阀的开度来决定喷气 量，向叶轮的工作腔内喷射压力气体。由于电磁阀有节流作用，与调压式减压阀并用就形成 了调速器，可以将喷气发动机的转速转矩调整在一个合适的范围内。图中32、33、34、35和 36均为斜置安装在壳体上的喷气阀，其都为线性式电子控制阀，用于向工作腔内喷射压力 气体。每个喷气都对应设置有一个排气口 40，当气体完成做功后，由此向外排出。图5是本实用新型的喷气发动机外部结构示意图。图中沈为主轴，其上有叶轮 38。图中30为喷气发动机外壳。为了改变输出转速，可以在喷气发动机主轴输出端连接有 皮带发动对或变速箱。图中有转速信号转子观和转速信号发生器45，主要作用是向控制单元提供喷气 发动机主轴的转速信号，其采用磁电感应原理制造而成。有转子与定子线圈及固定支架等。 转子随喷气发动机主轴26 —同运转，当转子转动时，带磁性的定子线圈就会产生脉冲电动 势，供给控制单元电脉冲信号。电控单元根据其信号确定喷气发动机的转速。[0023]图6电控单元原理图，表示了电控单元及传感器部分与执行器部分。图中48为控 制单元，是电子控制运算处理中心。作用是根据各种传感器的信号和负荷电位计的变化情 况，经过运算处理并与原设定程序进行比较，然后控制执行器工作，以达到控制的目的。图 中46为负荷电位计，电位计的电阻随驾驶员踩下的油门踏板的变化而变化，并将这个变化 值以电压的方式传输给控制单元，让控制单元感觉到驾驶员的意图和负荷变化。图中45为 转速传感器，前面已经述及这里不再重复。图中11为减压后的系统压力传感器，前面也已 述说。图中44为蓄电池，向电控系统提供电源。图中51为点火开关，控制相关电路的通断。 图中52、53、54、55、56、57分别为喷气阀的线圈示意图。电控单元根据转速与负荷等信号对 电磁线圈进行脉冲宽度控制，以达到控制喷气量。整个系统是这样工作的当储气罐的手动阀被打开时，高压气体就会流向调压阀。 由步进电机控制的调压阀根据控制单元的控制参数，对阀的开度进行控制，进而控制系统 供气压力和流量。经过调压阀减压后的气体进入环形供气气轨，并由喷气阀喷入叶轮工作 腔，又如图中所示的叶轮工作腔(37)，其受力面在叶轮的轴心线上，这使得所受的力垂直于 轴心线，起到最大的作用力矩。另外，封密式结构的工作腔有利于将有限的气体的使用时间 扬长。有一定压力的气体推动叶轮旋转做功。由于喷气阀喷气是连续的，叶轮上又有无数 多个工作腔，因此，本实用新型的发动机主轴26会连续向外输出转矩，而不是像普通的四 行程发动机的曲轴转两圈才做功一次。低速时，控制单元控制减压阀工作，使其输出一个较 低的气压，同时又只提供给对应的两个电磁喷气阀一个较短的脉冲电压，这样喷气阀的开 口小，喷射出来的气体压力就比较低，而又只有两个喷气阀工作，系统压力又低，因而使喷 气发动机保持在低转速、低功率状态下运行。当需要增高功率时，控制单元通过步进电机控 制减压阀工作，使其输出一个较高的气压，又提供给四个电磁喷气阀一个较宽的脉冲电压， 使喷气阀开度增大，喷气发动机保持在较高转速和较高功率状态下工作。当需要大负荷工 作时，控制单元进一步通过步进电机控制减压阀工作，使其输出一个更高的气压，又提供给 六个电磁喷气阀一个更宽的脉冲电压，使喷气阀开度增至最大，喷气发动机保持在最高转 速和最高功率状态下工作。步进电机式可调减压阀与线性点空比式电子控制式喷气阀合成了一个调速器，综 合起来控制喷气发动机的转速，使其转速能控制在一个有利的范围内。另又有气压传感器 向电控单元反馈即时的减压后系统内的气体压力信号，就可以形成精确的闭环控制，使得 用气量更加节约、更加经济。本实用新型提供了一种采用压缩空气而不是像燃烧汽油、柴油或液化石油气等这 类燃料来维持运行的车用发动机，是一种利用喷入喷气发动机工作腔中的压缩空气冲动做 工，推动叶轮旋转运动来进行驱动的发动机。其比传统内燃机结构更简单，由于不是热机， 不会过度受热，所以不必使用冷却系统；也不必使用过滤空气污染的过滤装置；更没有像 汽油机一样的点火装置。由于没有化学反应，就没有物质产生，是一款没有任何污染的超环 保的发动机及其配套设备。由于本发动机只需要用压缩空气作为动力，所以不需要其它的辅助设备，比传统 内燃机结构更简单，当此发动机装在车辆上后，车辆的总体结构将更加紧凑。除适合车辆使 用外，还适宜于中小马力的水、陆交通机动装置上使用。
权利要求1.一种车用发动机，包括固定在车身上的机体(30)，机体内有叶轮(38)和输出轴 ( )，其特征在于所述的发动机主轴06) —端伸出机体外，所述的发动机主轴06)与叶 轮相连接，叶轮上有渐开线型封密等容式工作腔(37)。
2.根据权利要求1所述的车用发动机，其特征在于所述的机体(30)上设置有喷气阀 (31)和排气口 (40)。
3.根据权利要求1所述的车用发动机，其特征在于所述的发动机主轴06)输出端连 接有皮带轮04)或变速箱。
4.根据权利要求1至3任一所述的车用发动机，其特征在于所述的机体上设置有发 动机转速信号发生器转子08)和信号发生器线圈(45)，其中转子08)为多齿型。
5.根据权利要求4所述的车用发动机，其特征在于所述的机体上设置有线性占空比 电子控制式喷气阀(31-36)。
6.根据权利要求4所述的车用发动机，其特征在于所述的发动机外部机体上还设置 有环形供气气轨(12)，环形气轨内设计加热器，在工作时能使气体产生环流与紊流，便于气 体充分膨胀。
专利摘要本实用新型涉及一种用压缩空气作动力的车用发动机(喷气发动机)，它包括固定在车身上的喷气轮机机体、机体内的叶轮和主轴。主轴一端伸出机体外且连接有变速器及皮带轮，喷气轮机的叶轮与机体的接触面设置有密封装置，使其形成一个个封密的工作腔，与工作腔相对应的机体上有电子控制式喷气阀，主轴与机体上设置有转速传感器。与其他技术相比，由于不需要燃烧像汽油或柴油那样的燃料来提供动力，没有任何污染且环保；本发动机中需要压缩空气作为动力，所以省去了许多其它辅助设备，比传统内燃机结构更简单紧凑。
文档编号F01D1/06GK201874620SQ20102000364
公开日2011年6月22日 申请日期2010年1月7日 优先权日2010年1月7日
发明者陈志新 申请人:陈志新