專利名稱：一種氣動(dòng)－燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用多種動(dòng)力裝置的車輛，尤其是既可以分別單獨(dú)用燃油/燃?xì)馊剂弦部梢詥为?dú)用壓縮空氣為動(dòng)力，還可以同時(shí)使用內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力和壓縮空氣動(dòng)力的混合動(dòng)力的汽車。
背景技術(shù)：
汽車是人類社會(huì)最常用的交通工具，但內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力汽車的燃油燃燒會(huì)產(chǎn)生排放污染，并且消耗大量不可再生的礦物資源，所以人們一直在探索能減少污染而經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新型汽車壓縮空氣動(dòng)力汽車是順應(yīng)這一潮流而產(chǎn)生的一種無污染排放的汽車的典型。法國(guó)人Guy Negre于1991年獲得了氣動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的專利，設(shè)計(jì)的安裝的氣動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的氣動(dòng)汽車以一罐300L、300bar壓力的壓縮空氣可以行駛200km。中國(guó)專利[96234886.4]公開的“氣動(dòng)車”，采用安裝在汽車底盤上由空壓機(jī)組帶動(dòng)的氣馬達(dá)為動(dòng)力，空壓機(jī)的動(dòng)力源為發(fā)電機(jī)組，該發(fā)電機(jī)組由蓄電池和直流電機(jī)等組成。中國(guó)專利
公開的“氣動(dòng)汽車”是汽輪機(jī)和壓縮空氣再生回收裝置。中國(guó)專利[99216190.8]公開的“空氣動(dòng)力汽車”是以單缸的活塞式和葉輪式的壓縮空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車。該專利也提及與內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力和電動(dòng)動(dòng)力的組合，但內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力和電動(dòng)動(dòng)力只是作為備用動(dòng)力在不使用或不便使用壓縮空氣動(dòng)力時(shí)才用。
以上國(guó)內(nèi)外以壓縮空氣為動(dòng)力的汽車，存在以下一些問題由于壓縮空氣的減壓膨脹作功過程中要吸收大量的熱量，上述公布的專利中皆無補(bǔ)償裝置，從而在汽車行駛過程中存在嚴(yán)重的結(jié)露、冰堵等問題。另外，壓縮空氣的灌裝和存儲(chǔ)需專用設(shè)備，且一次灌裝量有限，最大行駛里程還有待進(jìn)一步提高。單純以壓縮空氣為動(dòng)力的汽車存在明顯的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)壓縮空氣動(dòng)力汽車的缺陷，結(jié)合內(nèi)燃機(jī)汽車的特點(diǎn)，將兩者有機(jī)結(jié)合的氣動(dòng)—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力汽車。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下它包括車外殼、車輪、前車輪軸、后車輪軸、車大梁，車外殼固定在車大梁上，車大梁連接并固定在前車輪軸和后車輪軸上，車輪軸連接車輪構(gòu)成車體，車體上安裝有氣動(dòng)制動(dòng)控制器、制動(dòng)器、車內(nèi)空調(diào)、發(fā)電機(jī)、氣壓驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、車載充氣裝置和能量回收裝置；車體上安裝有壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，通過動(dòng)力輸氣管、熱交換器、調(diào)節(jié)閥組與車載儲(chǔ)氣罐相連，壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置將驅(qū)動(dòng)力傳遞給前車輪軸或后車輪軸并帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)為多個(gè)缸的多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)為往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式。
壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分缸為燃料燃燒作功的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力缸，另一部分缸為壓縮空氣膨脹作功的壓縮空氣動(dòng)力缸，兩部分缸之間有熱交換。
壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)為多個(gè)壓縮空氣動(dòng)力缸之間的動(dòng)力傳遞方式有串聯(lián)方式或并聯(lián)方式或串并聯(lián)混合方式。
壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮空氣動(dòng)力缸之間的動(dòng)力傳遞串聯(lián)方式的各缸之間的動(dòng)力關(guān)系是串接的，前一級(jí)的排氣作為氣作為后一級(jí)缸的進(jìn)氣；壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮空氣動(dòng)力缸之間的動(dòng)力傳遞并聯(lián)方式的多個(gè)缸之間的動(dòng)力關(guān)系是并接的，各缸輸入接在同一進(jìn)氣管上；壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮空氣動(dòng)力缸之間的動(dòng)力傳遞串并聯(lián)混合方式的一部分壓縮空氣動(dòng)力缸的動(dòng)力傳輸為并聯(lián)方式，與另一部分壓縮空氣動(dòng)力缸之間的動(dòng)力傳輸為串聯(lián)方式。
本發(fā)明采用了多缸壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，利用了壓縮空氣動(dòng)力的無污染、空氣介質(zhì)易獲取、空氣易壓縮存儲(chǔ)和傳輸控制方便等特性，又利用了內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力部分燃料燃燒過程中有大量的余熱排放來補(bǔ)償壓縮空氣動(dòng)力部分工作時(shí)的大量吸熱，大大降低了內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力部分的溫度；同時(shí)也利用壓縮空氣動(dòng)力部分排放的一定壓力的壓縮空氣，作為內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力部分的進(jìn)氣，起到增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的作用，內(nèi)燃機(jī)效率顯著提高。
本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明的氣動(dòng)—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力汽車，在怠速、起動(dòng)和污染排放嚴(yán)重的工況只使用壓縮空氣動(dòng)力，或較少使用內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力，其他工況不同時(shí)使用兩種動(dòng)力。這樣既大大減少了污染排放，又使得熱交換充分，提高了內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力部分的熱效率。特別是壓縮空氣不足又無加氣站時(shí)，內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力將保證汽車能行駛到最近的加氣站。這些都使得采用本發(fā)明的氣動(dòng)—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車行駛里程得到提高，大大降低了汽車排放的污染，且經(jīng)濟(jì)可行，使得壓縮空氣動(dòng)力在汽車上的應(yīng)用能夠走向?qū)嵱没?br>

圖1是氣動(dòng)—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力汽車的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是氣動(dòng)—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力汽車的氣動(dòng)系統(tǒng)示意圖；圖3是壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，給出了氣動(dòng)—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力汽車的總體結(jié)構(gòu)示意圖。它包括車外殼1、車輪2、前車輪軸3、后車輪軸4、車大梁5，車外殼1固定在車大梁5上，車大梁5連接并固定在前車輪軸3和后車輪軸上，車輪軸連接車輪2構(gòu)成車體，車體上安裝有氣動(dòng)制動(dòng)控制器12、制動(dòng)器13、車內(nèi)空調(diào)14、發(fā)電機(jī)15、氣壓驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)16、車載充氣裝置17和能量回收裝置18，車體上安裝有壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)6，通過動(dòng)力輸氣管7、熱交換器9、調(diào)節(jié)閥組8與車載儲(chǔ)氣罐10相連，壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)6通過傳動(dòng)裝置11將驅(qū)動(dòng)力傳遞給前車輪軸3或后車輪軸4并帶動(dòng)車輪2轉(zhuǎn)動(dòng)。
車載儲(chǔ)氣罐10中的高壓壓縮空氣經(jīng)過調(diào)節(jié)閥組8調(diào)壓控制后，再經(jīng)過車載熱交換器9充分吸熱后，供發(fā)動(dòng)機(jī)使用。此時(shí)的車載熱交換器9的吸熱及發(fā)動(dòng)機(jī)6的壓縮空氣動(dòng)力部分的吸熱，和發(fā)動(dòng)機(jī)6內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力部分的排氣余熱可以作為車內(nèi)空調(diào)14的冷源和熱源使用。車載充氣裝置17可以在不同場(chǎng)合很方便地給車載儲(chǔ)氣罐10進(jìn)行充氣。發(fā)電機(jī)15給車載電器提供電力。能量回收裝置18回收汽車的制動(dòng)能、氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的殘余壓力和汽車振動(dòng)能等其它能量。汽車的車載儲(chǔ)氣罐10是鋁合金內(nèi)膽碳纖維纏繞的高壓儲(chǔ)氣罐。
圖2給出了氣動(dòng)—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力汽車的氣動(dòng)系統(tǒng)示意圖。圖中車載儲(chǔ)氣罐10中的高壓壓縮空氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥組8減壓后，通過管道進(jìn)入壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)6，驅(qū)動(dòng)汽車行駛。另一部分通過管道傳輸?shù)綒鈩?dòng)控制器、氣壓縮空氣驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、氣控車門裝置和氣控車窗裝置等，進(jìn)而直接利用氣動(dòng)控制方式控制汽車的制動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、車門和車窗。
圖3給出了壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理圖。冷的壓縮空氣從熱交換器的進(jìn)氣口20進(jìn)入熱交換裝置30，得到加熱后，從出氣口21經(jīng)輸氣管23進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)的一組壓縮空氣動(dòng)力缸28和28’中。壓縮空氣在一組壓縮空氣動(dòng)力缸28和28’中膨脹作功后，減壓并吸熱。此時(shí)的壓縮空氣仍具有一定的殘余壓力，并經(jīng)輸氣管27和27’分別進(jìn)入一組內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力缸25和25’作為內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力缸的進(jìn)氣，起到進(jìn)氣增壓的作用。一組內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力缸25和25’的燃料進(jìn)口26和26’分別通入燃油或燃?xì)馊剂?，燃料在?nèi)燃機(jī)動(dòng)力缸25和25’中燃燒作功，并將排放的熱廢氣通過管道24和24’經(jīng)進(jìn)氣口19進(jìn)入熱交換裝置30，給從進(jìn)氣口20進(jìn)入熱交換器裝置30的冷的壓縮空氣加熱。同時(shí)，還有一部分的熱廢氣由輸氣管29被送到汽車的空調(diào)中作為汽車空調(diào)的熱源。發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣最終從出氣口22排放出去。
圖3所示的壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的兩組動(dòng)力缸(壓縮空氣動(dòng)力缸28和28’、內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力缸25和25’)各自也包括了多個(gè)工作缸，結(jié)構(gòu)為往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式。所有這些缸的動(dòng)力都耦合到與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)一樣的曲柄連桿機(jī)構(gòu)上，并傳遞到裝有此類發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車的傳動(dòng)裝置上，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)。
圖3中的壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)采用了多個(gè)缸的結(jié)構(gòu)，一部分缸作為壓縮空氣動(dòng)力用，另一部分缸作為內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力用，兩部分缸之間有熱交換。發(fā)動(dòng)機(jī)中，通過熱交換將內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力缸的熱排氣的余熱，用來補(bǔ)償壓縮空氣在壓縮空氣動(dòng)力缸中膨脹作功時(shí)需要的熱量。而膨脹作功后帶有殘余壓力的壓縮空氣進(jìn)入到內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力缸中，此時(shí)的帶有殘余壓力、高密度的壓縮空氣正好作為內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力缸的進(jìn)氣，起到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣增壓作用。內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力缸的高溫排氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的熱交換器給壓縮空氣動(dòng)力缸的進(jìn)氣加熱，同時(shí)這兩部分缸之間充分進(jìn)行熱傳導(dǎo)，這樣充分利用了兩類發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效應(yīng)。還有一部分的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力缸的高溫排氣的余熱還可作為車載空調(diào)的熱源，壓縮空氣動(dòng)力部分的高壓空氣膨脹作功時(shí)的吸熱為車載空調(diào)的冷源。
權(quán)利要求
1.一種氣動(dòng)—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力汽車，它包括車外殼(1)、車輪(2)、前車輪軸(3)、后車輪軸(4)、車大梁(5)，車外殼(1)固定在車大梁(5)上，車大梁(5)連接并固定在前車輪軸(3)和后車輪軸上，車輪軸連接車輪(2)構(gòu)成車體，車體上安裝有氣動(dòng)制動(dòng)控制器(12)、制動(dòng)器(13)、車內(nèi)空調(diào)(14)、發(fā)電機(jī)(15)、氣壓驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(16)、車載充氣裝置(17)和能量回收裝置(18)，其特征在于車體上安裝有壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)(6)，通過動(dòng)力輸氣管(7)、熱交換器(9)、調(diào)節(jié)閥組(8)與車載儲(chǔ)氣罐(10)相連，氣動(dòng)—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)(6)通過傳動(dòng)裝置(11)將驅(qū)動(dòng)力傳遞給前車輪軸(3)或后車輪軸(4)并帶動(dòng)車輪(2)轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣動(dòng)—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力汽車，其特征在于壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)(6)為多個(gè)缸的多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)為往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣動(dòng)—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力汽車，其特征在于壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)(6)的一部分缸為燃料燃燒作功的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力缸，另一部分缸為壓縮空氣膨脹作功的壓縮空氣動(dòng)力缸，兩部分缸之間有熱交換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣動(dòng)—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力汽車，其特征在于壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)(6)為多個(gè)壓縮空氣動(dòng)力缸之間的動(dòng)力傳遞方式有串聯(lián)方式或并聯(lián)方式或串并聯(lián)混合方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣動(dòng)—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力汽車，其特征在于壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)(6)的壓縮空氣動(dòng)力缸之間的動(dòng)力傳遞串聯(lián)方式的各缸之間的動(dòng)力關(guān)系是串接的，前一級(jí)的排氣作為氣作為后一級(jí)缸的進(jìn)氣；壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)(6)的壓縮空氣動(dòng)力缸之間的動(dòng)力傳遞并聯(lián)方式的多個(gè)缸之間的動(dòng)力關(guān)系是并接的，各缸輸入接在同一進(jìn)氣管上；壓縮空氣—燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)(6)的壓縮空氣動(dòng)力缸之間的動(dòng)力傳遞串并聯(lián)混合方式的一部分壓縮空氣動(dòng)力缸的動(dòng)力傳輸為并聯(lián)方式，與另一部分壓縮空氣動(dòng)力缸之間的動(dòng)力傳輸為串聯(lián)方式。
全文摘要
一種氣動(dòng)－燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力汽車，包括車外殼、車輪、車輪軸和車大梁，車外殼固定在車大梁上，車大梁連接車輪軸并固定于車輪軸上，車輪軸連接車輪并構(gòu)成車體。車體上安裝有壓縮空氣－燃油/燃?xì)饣旌蟿?dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，通過動(dòng)力輸氣管和調(diào)節(jié)閥組及熱交換器與車載儲(chǔ)氣罐相連，發(fā)動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置將驅(qū)動(dòng)力傳遞給車輪軸并帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)不同工況選擇采用氣動(dòng)或內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力的組合，各壓縮空氣動(dòng)力缸間的動(dòng)力傳遞方式有串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)混合方式，充分利用了壓縮空氣動(dòng)力汽車的能源清潔、動(dòng)力傳輸和存儲(chǔ)方便，以及內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力汽車的發(fā)熱量大和增壓后效率顯著提高的特點(diǎn)。大大降低了汽車排放的污染，經(jīng)濟(jì)可行，使得壓縮空氣動(dòng)力在汽車上的應(yīng)用能夠盡快走向?qū)嵱没?br> 文檔編號(hào)B60K6/24GK1398740SQ0211198
公開日2003年2月26日 申請(qǐng)日期2002年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月5日
發(fā)明者陳鷹, 許宏, 俞小莉, 陶國(guó)良, 王宣銀, 沈瑜銘, 劉昊, 賈光政, 元廣杰 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)