專(zhuān)利名稱(chēng)：一種活塞式氣壓發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是涉及一種采用壓縮空氣作為動(dòng)力源的活塞式氣壓發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
中國(guó)專(zhuān)利公報(bào)2005年11月23日公開(kāi)了由本發(fā)明人發(fā)明的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利《一種車(chē)用活塞式氣壓發(fā)動(dòng)機(jī)》，公開(kāi)號(hào)CN1699747A，該發(fā)動(dòng)機(jī)不采用燃油內(nèi)燃做功推動(dòng)活塞連桿曲軸運(yùn)動(dòng)輸出動(dòng)力，而是采用壓縮空氣作為動(dòng)力源的活塞式氣壓發(fā)動(dòng)機(jī)，該機(jī)包括有活塞汽缸，在汽缸蓋上設(shè)有兩個(gè)氣門(mén)， 一個(gè)是作為動(dòng)力源的壓縮氣體進(jìn)氣門(mén)，另一個(gè)是做功完畢后的低壓氣體的排氣門(mén)，發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的進(jìn)氣凸輪及排氣凸輪控制進(jìn)、排氣門(mén)的開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)間，進(jìn)而控制高壓氣體的進(jìn)入及低壓氣體的排出，高壓氣體通過(guò)進(jìn)氣門(mén)進(jìn)入氣缸，推動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生動(dòng)力輸出。該發(fā)明的排氣門(mén)和燃油內(nèi)燃機(jī)一樣是從汽缸蓋朝外即向汽缸里打開(kāi)，而進(jìn)氣門(mén)則是朝向汽缸蓋內(nèi)方向打開(kāi)的，所以稱(chēng)之為內(nèi)開(kāi)式進(jìn)氣門(mén)，且活塞汽缸的缸徑與活塞行程之比和常用的燃油內(nèi)燃機(jī)相差無(wú)幾。該方案的活塞汽缸在做功是只有做功行程和排氣行程，排氣門(mén)在除了做功行程之外的行程中全是開(kāi)啟起排氣作用。
發(fā)明人的另一個(gè)實(shí)用新型專(zhuān)利(公開(kāi)號(hào)CN201125752)，增加了吸氣行程，采用一個(gè)排氣門(mén)同時(shí)實(shí)現(xiàn)排氣和吸氣功能，實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)壓縮空氣的利用率不高，這是由于高壓氣體在進(jìn)入汽缸時(shí)進(jìn)氣門(mén)相當(dāng)于節(jié)流閥，由于一個(gè)排氣門(mén)既排氣又吸氣，這樣被排出的低冷壓縮氣體又被重新吸入壓縮，使得缸內(nèi)的溫度越來(lái)越低，最終造成發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)霜，降低壓縮氣體的做功能量的利用率；另外，采用內(nèi)燃機(jī)的大缸徑活塞壓縮時(shí)產(chǎn)生的阻力較大，降低了動(dòng)力輸出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是提供一種高壓氣體的能量利用效率更高，達(dá)到實(shí)用性效果的活塞式氣壓發(fā)動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明目的可以通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)-
一種活塞式氣壓發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸體、活塞、汽缸、曲軸、連桿、凸輪軸及控制氣門(mén)的啟閉裝置，汽缸體上蓋有汽缸蓋，汽缸蓋上設(shè)有內(nèi)開(kāi)式壓縮氣體進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)，凸輪軸上設(shè)有進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪，曲軸旋轉(zhuǎn)通過(guò)時(shí)規(guī)鏈或時(shí)規(guī)帶帶動(dòng)凸輪軸通過(guò)搖臂來(lái)控制進(jìn)、排氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，進(jìn)而控制高壓氣體進(jìn)入汽缸推動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)及做功完畢的低壓氣體排出，活塞通過(guò)連桿推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)輸出動(dòng)力，其特征是所述的汽缸蓋上還設(shè)有吸氣門(mén)，凸輪軸上還設(shè)有吸氣凸輪，并通過(guò)搖臂來(lái)控制吸氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，進(jìn)而控制汽缸吸取缸外空氣進(jìn)入及封閉的時(shí)機(jī)；所述的汽缸的缸徑與活塞行程之比為1: 2~15，最佳為h 10。
由于本發(fā)明是采用壓縮空氣作為動(dòng)力源的活塞式氣壓發(fā)動(dòng)機(jī)，汽缸的缸徑與活塞行程之比為l: 2~15，這樣可獲得較大的壓縮比及降低活塞壓縮時(shí)的阻力，加之在汽缸蓋上還設(shè)有吸氣門(mén)，使得活塞在壓縮行程時(shí)，可以吸進(jìn)空氣，在壓縮形成終了時(shí)，吸進(jìn)的空氣被壓縮產(chǎn)生高溫，當(dāng)進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)時(shí)，低溫下的壓縮氣體沖進(jìn)汽缸并被高溫空氣加熱，吸收熱量，壓縮氣體會(huì)受熱膨脹產(chǎn)生更大的推力，從而提高壓縮氣體的能量利用率。
在上述基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做以下的改進(jìn)
1) 所述的汽缸蓋上對(duì)應(yīng)于汽缸口處開(kāi)有凹槽，凹槽內(nèi)壁上開(kāi)有進(jìn)、排、吸氣口，對(duì)應(yīng)各氣口分別開(kāi)有進(jìn)、排、吸氣通道，進(jìn)氣通道外接壓縮氣源，吸氣和排氣通道外接大氣，所述的進(jìn)、排、吸氣門(mén)對(duì)應(yīng)設(shè)置在凹槽內(nèi)壁上的進(jìn)、排、吸氣口處，吸、排氣門(mén)是向凹槽內(nèi)幵啟、進(jìn)氣門(mén)是向進(jìn)氣通道內(nèi)開(kāi)啟；
2) 所述的進(jìn)、排、吸氣門(mén)的搖臂的一端鉸接、中間與進(jìn)、排、吸氣門(mén)桿連接，另一端對(duì)應(yīng)于凸輪軸的進(jìn)、排、吸氣凸輪；
3) 所述的進(jìn)、排、吸氣凸輪的進(jìn)、排、吸氣的持續(xù)角分別為15-60度；15-165度；70-90度，進(jìn)氣凸輪和排、吸氣凸輪的起始點(diǎn)間隔為15-90度，180-200度。
4) 所述的設(shè)在汽缸蓋凹槽內(nèi)壁上向進(jìn)氣通道內(nèi)開(kāi)啟的進(jìn)氣門(mén)結(jié)構(gòu)為對(duì)應(yīng)
于進(jìn)氣口形狀的氣門(mén)后面設(shè)有固定垂直導(dǎo)桿，導(dǎo)桿端部穿出汽缸壁上的導(dǎo)桿滑道后與凸輪軸進(jìn)排氣門(mén)啟閉裝置的進(jìn)氣搖臂連接，導(dǎo)桿上還套有壓縮回位彈簧使進(jìn)氣門(mén)從進(jìn)氣通道內(nèi)關(guān)閉進(jìn)氣口 。
5) 所述的排、吸氣門(mén)結(jié)構(gòu)為對(duì)應(yīng)于排、吸氣口形狀的氣門(mén)后面設(shè)有固定
垂直導(dǎo)桿，導(dǎo)桿端部穿出汽缸壁上的導(dǎo)桿滑道后對(duì)應(yīng)于凸輪軸進(jìn)排氣門(mén)啟閉裝置的排、吸氣搖臂，導(dǎo)桿上套有壓縮回位彈簧使排、吸氣門(mén)從汽缸蓋凹槽外關(guān)閉排、吸氣口。
6) 所述的進(jìn)、排、吸氣門(mén)上包有密封膠套。
本發(fā)明的有益效果是由于設(shè)計(jì)了吸氣門(mén)，增加了吸氣和壓縮行程，吸進(jìn)的氣體在被壓縮時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫使得氣缸體發(fā)熱，壓縮氣體進(jìn)入氣缸時(shí)更能充分吸熱釋放能量從而提高壓縮氣體焓的利用率，獲得較大的動(dòng)力輸出；合理的缸徑與活塞行程比會(huì)降低活塞壓縮時(shí)產(chǎn)生的阻力。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的原理結(jié)構(gòu)剖視示意圖；圖2是沿圖1的A-A線剖視示意圖；圖3是沿圖1的B-B線剖視示意圖4是圖1實(shí)施例一壓縮氣體進(jìn)入汽缸做功行程各氣門(mén)狀態(tài)示意圖5是圖1實(shí)施例一排氣行程各氣門(mén)狀態(tài)示意圖6是圖1實(shí)施例一吸氣行程各氣門(mén)狀態(tài)示意圖7是圖1實(shí)施例一壓縮行程各氣門(mén)狀態(tài)示意圖8是沿圖1的C-C線剖視示意圖9是圖8做功行程進(jìn)氣門(mén)狀態(tài)示意圖10是沿圖1的D-D線剖視示意圖11是圖IO排氣或吸氣行程排氣或吸氣門(mén)狀態(tài)圖12是凸輪軸進(jìn)排氣門(mén)啟閉裝置的原理俯視示意圖13是本發(fā)明實(shí)施例二的原理結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
圖中l(wèi)-活塞，2-汽缸，3-曲軸連桿，4-凸輪軸，5-汽缸蓋，6-排氣門(mén)，7-進(jìn)氣門(mén)，8-進(jìn)氣凸輪，9-排氣凸輪，10-活塞桿，11-吸氣門(mén)，12-吸氣凸輪，13-凹槽，14-進(jìn)氣通道，15-排氣通道，16-吸氣通道，17-搖臂，18-氣門(mén)導(dǎo)桿，19-導(dǎo)桿滑道，20-壓縮回位彈簧，21-密封膠套，22-時(shí)規(guī)鏈，23-橫向銷(xiāo)，24-縱向滑槽，25-飛輪，26-曲軸。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的活塞式氣壓發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例一，包括活塞l、汽缸2、曲軸連桿3和凸輪軸進(jìn)排氣門(mén)啟閉裝置，汽缸2上蓋有汽缸蓋5，汽缸蓋5上對(duì)應(yīng)于汽缸口處開(kāi)有凹槽13，凹槽內(nèi)壁上開(kāi)有進(jìn)、排、吸氣口，對(duì)應(yīng)各氣口分別開(kāi)有進(jìn)、排、吸氣通道14、 15、 16，進(jìn)氣通道14外接壓縮氣源，吸氣和排氣通道15、 16外接大氣，內(nèi)開(kāi)式壓縮氣體進(jìn)氣門(mén)7以及排、吸氣門(mén)6、 ll對(duì)應(yīng)設(shè)置在凹槽內(nèi)壁上的進(jìn)、排、吸氣口處，吸、排氣門(mén)ll、 6是向凹槽內(nèi)開(kāi)啟(參見(jiàn)圖5、 6)、進(jìn)氣門(mén)7是向進(jìn)氣通道14內(nèi)開(kāi)啟(參見(jiàn)圖3)。
參見(jiàn)圖8至圖11，凸輪軸4上設(shè)有進(jìn)、排、吸氣凸輪8、 9、 12控制進(jìn)、排、吸氣門(mén)的開(kāi)啟或關(guān)閉，進(jìn)而控制高壓氣體進(jìn)入、做功完畢的低壓氣體排出以及吸進(jìn)空氣壓縮，高壓氣體進(jìn)入汽缸推動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，參見(jiàn)圖l，活塞l通過(guò)連桿3推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)輸出動(dòng)力，由于本發(fā)明的缸徑與活塞行程之比為1: 2~15，最佳為l: 10，所以曲軸連桿裝置的連桿3是鉸接在固定于活塞1并伸出汽缸的活塞桿10的端部上。
參見(jiàn)圖12，進(jìn)、排、吸氣門(mén)的各搖臂17的一端鉸接在同一固定軸上、中間各與進(jìn)、排、吸氣門(mén)的導(dǎo)桿18連接，另一端對(duì)應(yīng)于凸輪軸4的進(jìn)、排、吸氣凸輪8、 9、 12;進(jìn)、排、吸氣凸輪的進(jìn)、排、吸氣的持續(xù)角分別為15-60度；15-165度；70-90度，進(jìn)氣凸輪和排、吸氣凸輪的起始點(diǎn)間隔為15-90度，180-200度。曲軸26旋轉(zhuǎn)通過(guò)時(shí)規(guī)鏈22帶動(dòng)凸輪軸4，凸輪軸4上的進(jìn)、排、吸氣凸輪8、 9、 12通過(guò)搖臂17來(lái)控制進(jìn)、排、吸氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，進(jìn)而控制高壓氣體進(jìn)入汽缸推動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)、吸進(jìn)空氣進(jìn)行壓縮以及低壓氣體排出，活塞通過(guò)連桿推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)輸出動(dòng)力(參見(jiàn)圖13)。
設(shè)在汽缸蓋凹槽內(nèi)壁上向進(jìn)氣通道內(nèi)開(kāi)啟的進(jìn)氣門(mén)7的結(jié)構(gòu)為對(duì)應(yīng)于進(jìn)氣口形狀的氣門(mén)后面設(shè)有固定垂直導(dǎo)桿18，導(dǎo)桿端部穿出汽缸壁上的導(dǎo)桿滑道19后與凸輪軸進(jìn)排氣門(mén)啟閉裝置的進(jìn)氣搖臂17連接，導(dǎo)桿上還套有壓縮回位彈簧20使進(jìn)氣門(mén)從進(jìn)氣通道內(nèi)關(guān)閉進(jìn)氣口 。
排、吸氣門(mén)的結(jié)構(gòu)與進(jìn)氣門(mén)類(lèi)似對(duì)應(yīng)于排、吸氣口形狀的氣門(mén)后面設(shè)有固定垂直導(dǎo)桿，導(dǎo)桿端部穿出汽缸壁上的導(dǎo)桿滑道后對(duì)應(yīng)于凸輪軸進(jìn)排氣門(mén)啟閉裝置的排、吸氣搖臂，導(dǎo)桿上套有壓縮回位彈簧使排、吸氣門(mén)從汽缸蓋凹槽外關(guān)閉排、吸氣口。
進(jìn)氣門(mén)上包有密封膠套21，使得密封良好不漏氣。
圖13顯示本發(fā)明的實(shí)施例二，與實(shí)施例不同之處在于由于活塞行程較長(zhǎng)，所以活塞桿較長(zhǎng)，因此活塞桿設(shè)有導(dǎo)向裝置，其結(jié)構(gòu)為活塞桿的端部設(shè)有橫向銷(xiāo)23，橫向銷(xiāo)的兩端對(duì)應(yīng)于汽缸體上設(shè)有兩條對(duì)應(yīng)于橫向銷(xiāo)兩端部的縱向滑槽24。
權(quán)利要求
1、一種活塞式氣壓發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸體、活塞、汽缸、曲軸、連桿、凸輪軸及控制氣門(mén)的啟閉裝置，汽缸體上蓋有汽缸蓋，汽缸蓋上設(shè)有內(nèi)開(kāi)式壓縮氣體進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)，凸輪軸上設(shè)有進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪，曲軸旋轉(zhuǎn)通過(guò)時(shí)規(guī)鏈或帶帶動(dòng)凸輪軸通過(guò)搖臂來(lái)控制進(jìn)、排氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，進(jìn)而控制高壓氣體進(jìn)入汽缸推動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)及做功完畢的低壓氣體排出，活塞通過(guò)連桿推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)輸出動(dòng)力，其特征是所述的汽缸蓋上還設(shè)有吸氣門(mén)，凸輪軸上還設(shè)有吸氣凸輪，并通過(guò)搖臂來(lái)控制吸氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，進(jìn)而控制汽缸吸取缸外空氣進(jìn)入及封閉的時(shí)機(jī)；所述的汽缸的缸徑與活塞行程之比為1∶2～15。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞式氣壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是所述的汽缸蓋上對(duì) 應(yīng)于汽缸口處開(kāi)有凹槽，凹槽內(nèi)壁上開(kāi)有進(jìn)、排、吸氣口，對(duì)應(yīng)各氣口分 別開(kāi)有進(jìn)、排、吸氣通道，進(jìn)氣通道外接壓縮氣源，吸氣和排氣通道外接 大氣，所述的進(jìn)、排、吸氣門(mén)對(duì)應(yīng)設(shè)置在凹槽內(nèi)壁上的進(jìn)、排、吸氣口處， 吸、排氣門(mén)是向凹槽內(nèi)開(kāi)啟、進(jìn)氣門(mén)是向進(jìn)氣通道內(nèi)開(kāi)啟。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞式氣壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是所述的設(shè)在汽缸蓋 凹槽內(nèi)壁上向進(jìn)氣通道內(nèi)開(kāi)啟的進(jìn)氣門(mén)結(jié)構(gòu)為對(duì)應(yīng)于進(jìn)氣口形狀的氣門(mén) 后面設(shè)有固定垂直導(dǎo)桿，導(dǎo)桿端部穿出汽缸壁上的導(dǎo)桿滑道后與凸輪軸進(jìn) 排氣門(mén)啟閉裝置的進(jìn)氣搖臂連接，導(dǎo)桿上還套有壓縮回位彈簧使進(jìn)氣門(mén)從 進(jìn)氣通道內(nèi)關(guān)閉進(jìn)氣口。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的活塞式氣壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是所述的排、吸氣門(mén) 結(jié)構(gòu)為對(duì)應(yīng)于排、吸氣口形狀的氣門(mén)后面設(shè)有固定垂直導(dǎo)桿，導(dǎo)桿端部穿出汽缸壁上的導(dǎo)桿滑道后對(duì)應(yīng)于凸輪軸進(jìn)排氣門(mén)啟閉裝置的排、吸氣搖 臂，導(dǎo)桿上套有壓縮回位彈簧使排、吸氣門(mén)從汽缸蓋凹槽外關(guān)閉排、吸氣 !□。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的任意一項(xiàng)活塞式氣壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是所述的進(jìn)、排、吸氣門(mén)的搖臂的一端鉸接、中間與進(jìn)、排、吸氣門(mén)桿連接，另 一端對(duì)應(yīng)于凸輪軸的進(jìn)、排、吸氣凸輪。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的活塞式氣壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是所述的進(jìn)、排、吸 氣凸輪的進(jìn)、排、吸氣的持續(xù)角分別為15-60度；15-165度；70-90度， 進(jìn)氣凸輪和排、吸氣凸輪的起始點(diǎn)間隔為15-90度，180-200度。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的活塞式氣壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是所述的進(jìn)、排、吸 氣門(mén)上包有密封膠套。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的活塞式氣壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是所述的活塞桿的端 部設(shè)有橫向銷(xiāo)23，橫向銷(xiāo)的兩端對(duì)應(yīng)于汽缸體上設(shè)有兩條對(duì)應(yīng)于橫向銷(xiāo)兩 端部的縱向滑槽24。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的活塞式氣壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是所述的汽缸的缸徑與活塞行程之比為l: 10。
全文摘要
一種活塞式氣壓發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸體、活塞、汽缸、曲軸、連桿、凸輪軸及控制氣門(mén)的啟閉裝置，汽缸體上蓋有汽缸蓋，汽缸蓋上設(shè)有內(nèi)開(kāi)式壓縮氣體進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)，凸輪軸上設(shè)有進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪，曲軸旋轉(zhuǎn)通過(guò)時(shí)規(guī)鏈或帶帶動(dòng)凸輪軸通過(guò)搖臂來(lái)控制進(jìn)、排氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，進(jìn)而控制高壓氣體進(jìn)入汽缸推動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)及做功完畢的低壓氣體排出，活塞通過(guò)連桿推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)輸出動(dòng)力，其特征是所述的汽缸蓋上還設(shè)有吸氣門(mén)，凸輪軸上還設(shè)有吸氣凸輪，并通過(guò)搖臂來(lái)控制吸氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，進(jìn)而控制汽缸吸取缸外空氣進(jìn)入及封閉的時(shí)機(jī)；所述的汽缸的缸徑與活塞行程之比為1∶2～15，最佳為1∶10。
文檔編號(hào)F01B29/10GK101598035SQ20091004069
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者蔡道德 申請(qǐng)人:廣州市鵬碩機(jī)電科技有限公司