一種內(nèi)燃機(jī)改造的高壓氣體動(dòng)力系統(tǒng)及其動(dòng)力方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)的高壓氣體動(dòng)力系統(tǒng)及其動(dòng)力方法，屬空氣壓縮設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在日常生活中，有大量的工作、設(shè)備均是依靠高壓氣體做為其主要?jiǎng)恿υ矗⑶译S著對(duì)高壓氣體應(yīng)用研究的深入，目前已經(jīng)有將高壓氣體引入到內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)中，替代燃油驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)對(duì)外做功的研究并有了少量的應(yīng)用，一方面減少對(duì)燃油等不可再生資源的消耗，降低內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行及使用成本，另一方面也減少內(nèi)燃機(jī)使用時(shí)對(duì)周邊環(huán)境造成的嚴(yán)重污染，而當(dāng)前的這類設(shè)備主要是通過機(jī)械設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)主體結(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)高壓氣體驅(qū)動(dòng)做功的，而該種方法在使用時(shí)，需要對(duì)內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)做出較大的調(diào)整及修改，從而僅能在生產(chǎn)全新內(nèi)燃機(jī)的使用進(jìn)行改造，而無(wú)法對(duì)現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行改造使用，同時(shí)當(dāng)前的這類設(shè)備，僅保留了內(nèi)燃機(jī)中的兩個(gè)沖程，并去除了內(nèi)燃機(jī)的冷卻系統(tǒng)，從而也造成改造后的內(nèi)燃機(jī)對(duì)環(huán)境熱能利用率下降，更換新內(nèi)燃機(jī)成本高、風(fēng)險(xiǎn)大，與原有配套系統(tǒng)銜接困難等系列問題，實(shí)際應(yīng)用中難以推廣。因此需要設(shè)計(jì)一種全新的方法和系統(tǒng)以克服當(dāng)前的眾多不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供一種基于現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)的高壓氣體動(dòng)力系統(tǒng)及其動(dòng)力方法，該方法可在不對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)主要結(jié)構(gòu)硬件改動(dòng)的前提下，實(shí)現(xiàn)利用高壓氣體代替燃油做為動(dòng)力源，系統(tǒng)通用性及實(shí)用性強(qiáng)，既可以高效使用高壓空氣代替燃油驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行動(dòng)力輸出，同時(shí)避免了內(nèi)燃機(jī)使用燃油的能源物質(zhì)損耗及對(duì)環(huán)境造成的污染，同時(shí)還可充分增加部分環(huán)境熱能參與做功過程，進(jìn)一步提高了動(dòng)力輸出能力。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
一種基于內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)的高壓氣體動(dòng)力系統(tǒng)，包括高壓氣源、噴氣塞、汽缸、活塞及噴氣控制器，其中活塞位于汽缸中并與汽缸滑動(dòng)連接，汽缸上安裝有進(jìn)氣門、排氣門，進(jìn)氣門處設(shè)進(jìn)氣道，排氣門設(shè)排氣道，噴氣塞通過通過缸體壓力傳感信號(hào)、噴氣控制信號(hào)與噴氣控制器電氣連接，且噴氣塞另通過高壓氣路與高壓氣源連通，噴氣控制器另節(jié)氣門開度信號(hào)獲取內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力控制需求，噴氣塞通過嵌于汽缸壁上與汽缸連接。
[0005]作為優(yōu)選方案，所述的高壓氣源為壓縮空氣或超低溫液態(tài)空氣氣化后得到的高壓氣體。
[0006]作為優(yōu)選方案，所述的噴氣塞另可通過設(shè)置在原汽缸上的火花塞、噴油器安裝孔與汽缸連接。
[0007]作為優(yōu)選方案,所述的噴氣塞至少一個(gè)。
[0008]作為優(yōu)選方案，為了保證高壓氣體的噴氣速度，高壓氣源提供的氣體壓力在IMPa在65MPa之間，以適應(yīng)不同內(nèi)燃機(jī)工作情況的需要。
[0009]一種上述的高壓氣體動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力方法，其特征在于，其方法為:當(dāng)內(nèi)燃機(jī)開始工作時(shí)，汽缸首先進(jìn)行吸氣沖程，進(jìn)行吸氣沖程時(shí)，進(jìn)氣門打開并通過內(nèi)燃機(jī)基體的進(jìn)氣道將外部環(huán)境中側(cè)空氣吸入到汽缸體內(nèi)，在此過程中，汽缸中的活塞體下行并直至最低點(diǎn)，完成吸氣沖程，然后進(jìn)行壓縮沖程，在壓縮沖程中，進(jìn)氣門及排氣門均關(guān)閉，活塞上行直至最高點(diǎn),從而對(duì)汽缸體內(nèi)的空氣進(jìn)行壓縮；
當(dāng)活塞上行至最高點(diǎn)時(shí)，噴氣塞缸體壓力傳感信號(hào)輸出缸體壓力傳感信號(hào)達(dá)到壓力信號(hào)最大值，成為啟動(dòng)噴氣的信號(hào)，并由噴氣控制器向噴氣塞發(fā)出動(dòng)作指令，驅(qū)動(dòng)噴氣塞對(duì)氣缸內(nèi)噴氣，且噴氣時(shí)節(jié)氣門開度傳感器采集節(jié)氣門開度信息作為內(nèi)燃機(jī)所需動(dòng)力大小信號(hào)向噴氣控制器進(jìn)行反饋，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)噴氣塞的噴氣時(shí)機(jī)、噴氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)及控制，在噴氣塞向汽缸內(nèi)進(jìn)行噴氣后，氣缸內(nèi)壓力迅速增加，達(dá)到原內(nèi)燃機(jī)基體設(shè)計(jì)要求，并驅(qū)動(dòng)活塞體快速向下運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)對(duì)外做功；
當(dāng)活塞體下行至最低點(diǎn)后，汽缸體排氣門打開，活塞體上行進(jìn)入排氣沖程，將汽缸內(nèi)的空氣排出，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)四個(gè)沖程動(dòng)作循環(huán)進(jìn)行。
[0010]本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì):
1、可在不要對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)硬件結(jié)構(gòu)改造的前提下，實(shí)現(xiàn)利用高壓氣體代替燃油做為動(dòng)力源，系統(tǒng)通用性及實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣利用；
2、可有效使高壓空氣代替燃油進(jìn)行驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行動(dòng)力輸出，從而避免了燃油內(nèi)燃機(jī)使用中的能源損耗及對(duì)環(huán)境造成的污染；
3、保留吸氣沖程和壓縮沖程可充分增加環(huán)境空氣參與膨脹做功沖程，環(huán)境空氣熱能得到利用，進(jìn)一步提高了動(dòng)力輸出能力；
4、高壓氣體膨脹過程中溫度迅速降低，和內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)不同，低速運(yùn)行時(shí)可以吸收部分缸體熱量作為補(bǔ)充，效率較高速運(yùn)轉(zhuǎn)更高；
5、這種根據(jù)測(cè)量缸體氣壓變化的改裝控制方案，與原內(nèi)燃機(jī)電器控制系統(tǒng)聯(lián)系更少，改動(dòng)更小、適應(yīng)性更廣，完全兼容壓燃和點(diǎn)燃式各類內(nèi)燃機(jī)。以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
[0011]
【附圖說明】
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
參照?qǐng)D1，本【具體實(shí)施方式】采用以下技術(shù)方案:
一種基于內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)的高壓氣體動(dòng)力系統(tǒng)，包括高壓氣源1、噴氣塞2、汽缸3、活塞4及噴氣控制器5。
[0012]本實(shí)施例中，其中活塞4位于汽缸3中并與汽缸3滑動(dòng)連接，汽缸3上安裝有進(jìn)氣門6及排氣門7，所述進(jìn)氣門6出設(shè)進(jìn)氣道8，排氣門7設(shè)排氣道9，噴氣塞2通過缸體壓力傳感信號(hào)號(hào)12、噴氣控制信號(hào)10與噴氣控制器5電氣連接，噴氣塞2另通過高壓氣路11與高壓氣源I連通。
[0013]值得一提的是，噴氣控制器5另通過節(jié)氣門開度信號(hào)13接受原內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力需求，通過噴氣控制器5有效控制噴氣塞，簡(jiǎn)化新的系統(tǒng)對(duì)原有內(nèi)燃機(jī)改造改裝過程，充分增加環(huán)境熱能利用率，實(shí)現(xiàn)了綠色清潔動(dòng)力輸出能力。
[0014]本實(shí)施例中，所述的噴氣塞2至少一個(gè)，且另可通過在原內(nèi)燃機(jī)汽缸3上火花塞、噴油器安裝孔14與汽缸3連接。
[0015]上述的高壓氣源為壓縮空氣或超低溫液態(tài)空氣氣化后得到的高壓氣體，可在不要對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)的前提下，實(shí)現(xiàn)利用高壓氣體代替燃油做為動(dòng)力源，系統(tǒng)通用性及實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣利用。
[0016]本發(fā)明在使用時(shí)，噴氣塞通過內(nèi)燃機(jī)基體中汽缸上的火花塞安裝孔或噴油嘴，或另開設(shè)的安裝孔安裝在汽缸上，并通過高壓氣路4與高壓氣源I連通，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)開始工作時(shí)，汽缸首先進(jìn)行吸氣沖程，進(jìn)行吸氣沖程時(shí)，進(jìn)氣門打開并通過內(nèi)燃機(jī)基體的進(jìn)氣道將外部環(huán)境中側(cè)空氣吸入到汽缸體內(nèi)，在此過程中，汽缸中的活塞體下行并直至最低點(diǎn)，完成吸氣沖程，然后進(jìn)行壓縮沖程，在壓縮沖程中，進(jìn)氣門及排氣門均關(guān)閉，活塞上行直至最高點(diǎn)，從而對(duì)汽缸體內(nèi)的空氣進(jìn)行壓縮，當(dāng)活塞上行至最高點(diǎn)時(shí)，噴氣塞缸體壓力傳感信號(hào)輸出缸體壓力信號(hào)達(dá)到最大值，成為啟動(dòng)噴氣的信號(hào)，并由噴氣控制器向噴氣塞發(fā)出動(dòng)作指令，驅(qū)動(dòng)噴氣塞對(duì)氣缸內(nèi)噴氣，且噴氣時(shí)節(jié)氣門開度傳感器采集節(jié)氣門開度信息作為內(nèi)燃機(jī)所需動(dòng)力大小信號(hào)向噴氣控制器進(jìn)行反饋，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)噴氣塞的噴氣時(shí)機(jī)、噴氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)及控制，在噴氣塞向汽缸內(nèi)進(jìn)行噴氣后，氣缸內(nèi)壓力迅速增加，達(dá)到原內(nèi)燃機(jī)基體設(shè)計(jì)要求，并驅(qū)動(dòng)活塞體快速向下運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)對(duì)外做功，當(dāng)活塞體下行至最低點(diǎn)后，汽缸體排氣門打開，活塞體上行進(jìn)入排氣沖程，將汽缸內(nèi)的空氣排出，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)四個(gè)沖程動(dòng)作循環(huán)進(jìn)行。
[0017]本發(fā)明通過上述連接結(jié)構(gòu)的設(shè)置，可在不對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)主要硬件結(jié)構(gòu)改動(dòng)的前提下，實(shí)現(xiàn)利用高壓氣體代替燃油做為動(dòng)力源，系統(tǒng)通用性及實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣利用，另可有效使高壓空氣代替燃油進(jìn)行驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行動(dòng)力輸出，從而避免了燃油內(nèi)燃機(jī)使用中的能源損耗及對(duì)環(huán)境造成的污染，同時(shí)保留吸氣沖程和壓縮沖程可充分增加環(huán)境空氣參與膨脹做功沖程，環(huán)境空氣熱能得到利用，進(jìn)一步提高了動(dòng)力輸出能力。
[0018]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)的高壓氣體動(dòng)力系統(tǒng)，包括高壓氣源、噴氣塞、汽缸、活塞及噴氣控制器，其中活塞位于汽缸中并與汽缸滑動(dòng)連接，汽缸上安裝有進(jìn)氣門、排氣門，進(jìn)氣門處設(shè)進(jìn)氣道，排氣門設(shè)排氣道，噴氣塞通過噴氣控制信號(hào)與噴氣控制器電氣連接，且噴氣塞另通過高壓氣路與高壓氣源連通，噴氣控制器另通過缸體壓力傳感信號(hào)號(hào)、節(jié)氣門開度信號(hào)獲取內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力控制需求，噴氣塞通過嵌于汽缸壁上與汽缸連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)的高壓氣體動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述的噴氣塞至少一個(gè)。
3.—種根據(jù)權(quán)利要求1-2任意一項(xiàng)所述的高壓氣體動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力方法，其特征在于，其方法為:當(dāng)內(nèi)燃機(jī)開始啟動(dòng)工作時(shí)，汽缸首先進(jìn)行吸氣沖程，進(jìn)行吸氣沖程時(shí)，進(jìn)氣門打開并通過內(nèi)燃機(jī)基體的進(jìn)氣道將外部環(huán)境中空氣吸入到汽缸體內(nèi)，在此過程中，汽缸中的活塞體下行并直至最低點(diǎn)，完成吸氣沖程，然后進(jìn)行壓縮沖程，在壓縮沖程中，進(jìn)氣門及排氣門均關(guān)閉，活塞上行直至最高點(diǎn)，從而對(duì)汽缸體內(nèi)的空氣進(jìn)行壓縮； 當(dāng)活塞上行至最高點(diǎn)時(shí)，噴氣塞輸出缸體壓力傳感信號(hào)達(dá)到壓力信號(hào)最大值，成為為啟動(dòng)噴氣的信號(hào)，并由噴氣控制器向噴氣塞發(fā)出動(dòng)作指令，驅(qū)動(dòng)噴氣塞對(duì)氣缸內(nèi)噴氣，且噴氣時(shí)節(jié)氣門開度傳感器采集節(jié)氣門開度信息作為內(nèi)燃機(jī)所需動(dòng)力大小信號(hào)向噴氣控制器進(jìn)行反饋，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)噴氣塞的噴氣時(shí)機(jī)、噴氣量進(jìn)行微調(diào)調(diào)節(jié)及控制，在噴氣塞向汽缸內(nèi)進(jìn)行噴氣后，氣缸內(nèi)壓力迅速增加，達(dá)到原內(nèi)燃機(jī)基體設(shè)計(jì)要求，并驅(qū)動(dòng)活塞體快速向下運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)對(duì)外做功； 當(dāng)活塞體下行至最低點(diǎn)后，汽缸體排氣門打開，活塞體上行進(jìn)入排氣沖程，將汽缸內(nèi)的空氣排出，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)四個(gè)沖程動(dòng)作循環(huán)進(jìn)行。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)的高壓氣體動(dòng)力系統(tǒng)及其動(dòng)力方法，包括高壓氣源、噴氣塞、汽缸、活塞及噴氣控制器，其中活塞位于汽缸中并與汽缸滑動(dòng)連接，汽缸上安裝有進(jìn)氣門、排氣門，進(jìn)氣門處設(shè)進(jìn)氣道，排氣門設(shè)排氣道，噴氣塞通過噴氣控制信號(hào)、缸體壓力傳感信號(hào)與噴氣控制器電氣連接，且噴氣塞另通過高壓氣路與高壓氣源連通，噴氣控制器另通過節(jié)氣門開度信號(hào)獲取內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力控制需求，噴氣塞通過嵌于汽缸壁上與汽缸連接。本發(fā)明可在不對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)主要硬件結(jié)構(gòu)改變的前提下，實(shí)現(xiàn)利用高壓氣體代替燃油做為動(dòng)力源，一方面便于推廣利用，另一方面避免了傳統(tǒng)燃油內(nèi)燃機(jī)使用中對(duì)能源損耗及對(duì)環(huán)境造成的污染，實(shí)現(xiàn)了綠色清潔動(dòng)力輸出。
【IPC分類】F01B25-02, F01B25-08, F01B29-10
【公開號(hào)】CN104696013
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510086044
【發(fā)明人】茍仲武
【申請(qǐng)人】茍仲武
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年2月24日