专利名称：用于空气动力发动机的多柱体动力分配器的制作方法
技术领域：
用于空气动力发动机的多柱体动力分配器技术领域[0001]本实用新型涉及一种发动机用的装置，具体而言，涉及一种用于空气动力发动机的多柱体动力分配器。
背景技术：
[0002]发动机被广泛应用于各行各业中，在现代交通运输工具比如汽车、轮船等中，一般采用以燃油作为动力源的活塞式内燃发动机。这种采用燃油作为动力源的发动机一方面因燃油燃烧不充分，使得排出的气体中含有大量的有害物质而污染环境，另一方面因使用的燃油是从石油中提炼而获得，石油资源的日益紧缺使得燃油发动机的发展和利用受到越来越多的限制。因此开发新的、洁净的、无污染的替代能源，或者尽可能地减少燃油消耗、降低排放成为发动机发展中急需解决的问题。为此，各国经历了复杂而艰辛的探索之路，研究和开发了多种动力源，比如代用燃料、电动驱动、燃料电池和太阳能电池等。[0003]代用燃料汽车，如天然气(CNG、LNG)汽车、醇类汽车、二甲醚汽车等仍然有排放污染和热效应，有些燃料还有毒性，有些燃料燃烧控制困难，因而在实际使用中依然存在诸多困难和挑战。[0004]电动汽车行驶中无污染排放、噪声低、能量转换效率高，但电池驱动的电动汽车受制于车载电池，在比功率、循环寿命、充放电性能、造价和安全性方面一时难以达到实用的程度，同时，电池本身存在严重的二次污染。混合动力电动车具有电池电动车和内燃机汽车的优点，但仍存在排放和污染问题，并且由于两套动力装置的存在，其驱动和控制系统变得异常复杂，从而阻碍了实际应用和发展。[0005]燃料电池被人们寄予厚望，可实现动力输出的零排放，能量转换率高，但燃料电池的制造成本高，氢气的安全存储、制备和灌装都有许多问题，这就大大制约了这种动力源的发展和使用。太阳能电池仍需减少电池体积和提高光电转换效率，因而具体应用到交通运输工具上仍需取得突破性进展。[0006]综上所述，上述的各种新的动力源或它们构成的混合动力源均存在不足之处，因而，迫切需要一种没有污染、用之不竭的新型能源，压缩空气动力源正好满足了这种要求。[0007]最早研究压缩空气动力发动机的为法国MDI公司的设计师Guy Negre,它提出了压缩空气发动机的概念，试图解决“零排放”与可循环能源的利用问题，从此揭开了发动机研究的新篇章，并于2002年推出了第一款纯空气动力的经济型家用桥车。压缩空气压缩机使用高压压缩空气作为动力源，空气作为介质，在压缩空气发动机工作时，将压缩空气存储的压力能转换为其他形式的机械能。关于压缩空气发动机的研究可见FR2731472A1、 US6311486BUUS20070101712A1 等。[0008]FR2731472A1公开了一种可在燃料供应和压缩空气供应两种模式下工作的发动机，在高速公路上采用普通燃料如汽油或柴油，在低速特别是市区和市郊，将压缩空气(或其他任何非污染的压缩气体)注入燃烧室。这种发动机虽然部分地降低了燃料消耗，由于仍然采用了燃油工作模式，排放问题依然未能解决。[0009]为了进一步减轻污染，US6311486B1公开了一种纯空气动力发动机，这种类型的发动机采用了三个独立的室吸气-压缩室、膨胀排气室和恒定容积燃烧室，并且吸气-压缩室通过阀连接到恒定容积燃烧室，恒定容积燃烧室通过阀连接到膨胀排气室。这种发动机的问题之一是压缩气体从吸气-压缩室到膨胀排气室经历的时间较长，获得驱动活塞做功的动力源气体时间较长，同时，从膨胀排气室排出的高压气体未能得到使用，这就限制了这类发动机的工作效率及单次充气持续工作时间。[0010]国内一些研究人员和单位也对压缩空气发动机进行了研究，但绝大多数集中在压缩空气动力发动机的可行性及工作原理上，比如许宏等(“压缩空气动力汽车的可行性研究”，《中国机械工程》第13卷第17期第1512-1515页，2002年9月)。国内一些专利文献比如CN185U60A、CN100560946C、CN101705841A虽也对压缩空气发动机进行了研究，但多属于理论研究和概念设计，均未能解决压缩空气的排放(通常具有较高的压力，比如30bar 左右)以及高压压缩空气的控制和分配问题，离压缩空气发动机的产品化过程还有很长的路要走。[0011]本申请的申请人在其专利文献CN101413403 A(其同族国际申请为W02010051668 Al)中公开一种可用于交通运输工具的空气动力发动机总成，该发动机包括储气罐、空气分配器、发动机本体、联动器、离合器、自动变速器、差速器以及置于排气室内的叶轮发电机。 这种发动机利用压缩空气做功而不使用任何燃料，因此没有废气排放，实现了 “零排放”，并且重复利用废气进行发电，节省了能源，降低了成本。但这种发动机是基于传统的四冲程发动机，曲轴每旋转720度，活塞做功一次。而作为动力源的高压空气可以在进入气缸内时即可推动活塞做功，而后排放，即压缩空气发动机的冲程实际为进气-膨胀冲程和排放冲程。 显然，专利文献CN101413403 A所公开的这种四冲程压缩空气发动机大大浪费了有效的做功冲程，限制了发动机的效率。并且这种发动机的尾气未能很好地循环利用起来，需要足够大的储气罐储备高压空气才能工作足够长的时间，这就降低了压缩空气发动机在工业上的应用前景。[0012]本实用新型旨在提供一种用于空气动力发动机的多柱体动力分配器系统，以将空气动力发动机输出的动力稳定高效地传递到应用设备。发明内容[0013]相当于本实用新型原始要求范围内的某些实施例作如下概括。这些实施例并非限制所请求保护的发明范围，而是试图提供本实用新型的多种可能形式的简要概括。实际上， 本实用新型可包括类似于或不同于下面提出的实施例的不同形式。[0014]根据本实用新型的一个方面，提供一种用于空气动力发动机的多柱体动力分配器，所述空气动力发动机包括发动机本体，其包括气缸、缸盖系统、进气管路、排气管路、活塞、连杆、曲轴、排气凸轮轴、进气凸轮轴；高压气罐组，其通过管路与外接加气装置连通; 恒压罐，其通过管路与高压气罐组连通；进气控制调速阀，其通过管路与恒压罐)连通；所述多柱体动力分配器包括多级，每一级均包括行星齿轮、内齿圈和太阳轮。其中，所述行星齿轮位于内齿圈和太阳轮之间，并与内齿圈内啮合以及与太阳轮外啮合。[0015]本实用新型的多柱体动力分配器可以通过多种方式与曲轴连接，在示范性实施例中，多柱体动力分配器通过内齿圈与曲轴上的飞轮上的齿圈接合，以接收来自曲轴的动力。[0016]在本实用新型的示例性实施例中，本实用新型的多柱体动力分配器的多级为5 级，并具体为一级、二级、三级、四级、五级。多级的存在，使得多柱体动力分配器可以实现空气发动机输出动力的稳定传递。[0017]进一步地，多柱体动力分配器的一级和二级的行星齿轮之间通过行星齿轮销连接，二级和三级的太阳轮之间通过太阳齿轮销连接，三级和四级之间也通过行星齿轮销连接，四级和五级之间也通过太阳轮连接。如此一来，一级至五级的各级之间实现了运动连接，并可将动力从第一级传递到第五级。[0018]在本实用新型的一个示例性实施例中，所述行星齿轮销通过平键与行星齿轮连接，以将一级的运动传递给二级，或者将三级的运动传递给四级。优选的是，平键是圆柱形的。可备选的是，每一级的行星齿轮销的个数可选择地为3个、4个、5个或更多。此外，行星齿轮销也可通过花键与行星齿轮连接。[0019]在本实用新型的另一个方面，本实用新型的多柱体动力分配器的每一级的行星齿轮个数为可以为奇数个，比如3个、5个、7个。优选的是，行星齿轮个数为5个，并且5个行星齿轮相对于太阳轮成圆形均勻地分布。[0020]在本实用新型的再一个方面，本实用新型的多柱体动力分配器的五级的行星齿轮为多柱体动力分配器的动力输出端，以便有选择地将来自曲轴的运动传递给外部设备。[0021]相比较传统发动机的变速箱有利的是，由于本实用新型的多柱体动力分配器采用五级行星齿轮的传递进行动力再分配，即实现了省力又减少了传递中的扭矩振动。
[0022]现在将描述根据本实用新型的优选但非限制性的实施例，本实用新型的这些和其他特征、方面和优点在参考附图阅读如下详细描述时将变得显而易见，其中[0023]图1是根据本实用新型的二冲程空气发动机总成的总体示意图；[0024]图2是图1中的二冲程空气发动机总成的发动机本体的正视图；[0025]图3是图1中的二冲程空气发动机总成的发动机本体的右侧侧视图；[0026]图4是图1中的二冲程空气发动机总成的发动机本体的左侧侧视图；[0027]图5是图1中的二冲程空气发动机总成的发动机本体的俯视图；[0028]图6是图1中的二冲程空气发动机总成的发动机本体的曲轴-连杆-活塞系统总成，其中，示出了其中一个活塞-连杆单元与缸体的连接；[0029]图7是图6中的曲轴-连杆-活塞系统总成的曲轴单元结构示意图；[0030]图8是图2中的发动机本体的凸轮轴结构示意图；[0031]图9A为图1中的二冲程发动机总成的控制器系统的立体透视图；[0032]图9B为控制器系统的纵向横截面视图；[0033]图9C为控制器系统的横向横截面侧视图；[0034]图IOA为图1中的二冲程发动机总成的前齿轮箱系统的立体透视图；[0035]图IOB为图IOA的左侧侧视图；[0036]图IOC为图IOA的右侧局部剖视的侧视图；[0037]图IlA为图1中的二冲程发动机总成的多柱体动力分配器的立体透视图；[0038]图IlB为图IlA的沿纵向轴线剖视的横截面视图；[0039]图IlC为图IlA的左侧侧视图；[0040]图1ID为图1IA的俯视图；[0041]图12A为压缩空气动力发动机的P-V图，其示出了串联分级的压缩空气动力分配形式；以及[0042]图12B为为压缩空气动力发动机的P-V图，其示出了并联形式的压缩空气动力分配形式。[0043]部件列表[0044]
权利要求1.一种用于空气动力发动机的多柱体动力分配器O)，所述空气动力发动机包括发动机本体(1)，其包括气缸(40)、缸盖系统(36)、进气管路(42)、排气管路(27)、活塞(51)、 连杆(54)、曲轴(56)、排气凸轮轴(800)、进气凸轮轴(200)；高压气罐组(13)，其通过管路(14)与外接加气装置连通；恒压罐(16)，其通过管路(15)与高压气罐组(13)连通；进气控制调速阀(23)，其通过管路(17)与恒压罐(16)连通；其特征在于，所述多柱体动力分配器包括多级，每一级均包括行星齿轮G01)、内齿圈(407)和太阳轮005)；所述行星齿轮G01)位于内齿圈G07)和太阳轮(405)之间，并与内齿圈G07)内啮合以及与太阳轮 (405)外啮合。
2.根据权利要求1所述的多柱体动力分配器O)，其特征在于，所述多级为5级，并具体为一级(601)、二级(602)、三级(603)、四级(604)、五级(605)。
3.根据权利要求1或2所述的多柱体动力分配器O)，其特征在于，所述多柱体动力分配器(2)通过所述内齿圈(407)与曲轴(56)上的飞轮(32)上的齿圈(31)接合，以接收来自曲轴(56)的动力。
4.根据权利要求2所述的多柱体动力分配器O)，其特征在于，一级(601)和二级 (602)的行星齿轮(401)之间通过行星齿轮销(40 连接，二级(60 和三级(60 的太阳轮(40 之间通过太阳齿轮销(406)连接，三级(60 和四级(604)之间通过行星齿轮销 (403)连接，四级(604)和五级(605)之间通过太阳轮(405)连接。
5.根据权利要求4所述的多柱体动力分配器O)，其特征在于，所述行星齿轮销(403) 通过平键G021)与行星齿轮(401)连接，以将一级(601)的运动传递给二级(601)，或者将三级(603)的运动传递给四级(604)。
6.根据权利要求5所述的多柱体动力分配器O)，其特征在于，每一级的行星齿轮销 (403)的个数为5个。
7.根据权利要求5所述的多柱体动力分配器O)，其特征在于，所述平键0021)是圆柱形的。
8.根据前述权利要求1、2、4-7中任一项所述的多柱体动力分配器O)，其特征在于，所述多级中的每一级的行星齿轮G01)的个数为3个、5个或7个。
9.根据权利要求8所述的多柱体动力分配器O)，其特征在于，所述多个行星齿轮 (401)相对于太阳轮(40 成圆形均勻地分布。
10.根据前述权利要求2、4-7中任一项所述的多柱体动力分配器O)，其特征在于，所述五级(605)的行星齿轮001)为多柱体动力分配器的动力输出端，以便有选择地将来自曲轴(56)的运动传递给外部设备。
专利摘要本实用新型涉及一种发动机用的装置，具体而言，涉及一种用于空气动力发动机的多柱体动力分配器。该空气动力发动机包括发动机本体、高压气罐组、恒压罐、进气控制调速阀和控制器系统。该多柱体动力分配器包括多级，每一级均包括行星齿轮、内齿圈和太阳轮。其中，所述行星齿轮位于内齿圈和太阳轮之间，并与内齿圈内啮合以及与太阳轮外啮合。
文档编号F16H3/62GK202326945SQ20112041672
公开日2012年7月11日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者周剑, 周登荣 申请人:周剑, 周登荣