空气混合动力均质燃烧二级膨胀发动机系统的制作方法

1.本实用新型涉及发动机领域，更具体的说，是涉及一种空气混合动力均质燃烧二级膨胀发动机系统。


背景技术：

2.空气动力发动机以压缩空气为动力来源，可以实现零排放，在低速时性能良好，呈现出低速大扭矩的特点。但受高压空气罐容量的影响，空气动力发动机续航能力较差，且其在中高速工况下性能欠佳。燃油动力发动机续航能力好，在中高速时燃油经济性较高。但在怠速、启动和加速时，燃油消耗多，且大量的能量随废气排出无法被有效利用。


技术实现要素：

3.考虑到上述两种发动机的局限性，本实用新型提出一种空气混合动力均质燃烧二级膨胀发动机系统，可以根据发动机的运行工况需求切换工作模式，以达到节能减排的目的。
4.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。
5.本实用新型空气混合动力均质燃烧二级膨胀发动机系统，包括低压缸、高压缸、高压空气罐和稳压室，所述低压缸连接有低压缸进气道和低压缸排气道，所述高压缸连接有高压缸进气道，所述低压缸和高压缸之间连接有废气气道；所述高压空气罐一端口通过一号高压空气气道连接低压缸，另一端口通过连通管连接稳压室；所述稳压室一端口通过二号高压空气气道连接高压缸，另一端口通过连通管连接稳压室，所述二号高压空气气道中设置有喷油器；
6.其中，所述低压缸进气道与低压缸连接处设置有一号气门，所述低压缸排气道与低压缸连接处设置有二号气门，所述废气气道与低压缸连接处设置有三号气门，所述一号高压空气气道与低压缸连接处设置有四号气门，所述高压缸进气道与高压缸连接处设置有五号气门。
7.所述连通管上设置有减压阀。
8.与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：
9.本实用新型结合空气动力发动机和燃油发动机的优点，可以根据不同工况需求灵活调整工作模式。
10.(1)本实用新型中低压缸可以作为压缩机工作，弥补了空气动力发动机续航能力差的缺点；
11.(2)本实用新型中低压缸可以对废气进行二次膨胀，减少了废气排放的能量损耗；
12.(3)本实用新型在燃油经济性低的工况使用空气动力耦合，可以有效节约燃料，节能减排；
13.(4)本实用新型中高压缸采用均质渐近燃烧，通过逐渐供应均质燃料来控制燃烧过程，实现低排放、高效率；
附图说明
14.图1是本实用新型发动机系统示意图。
15.附图标记：1
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低压缸进气道；2
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低压缸排气道；3
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废气气道；4
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一号高压空气气道；5
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二号高压空气气道；6
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高压缸进气道；7
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高压空气罐；8
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喷油器；9
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低压缸；10
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高压缸；11
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连通管；12
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稳压室；13
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减压阀。
具体实施方式
16.下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
17.如图1所示，本实用新型空气混合动力均质燃烧二级膨胀发动机系统，包括低压缸9、高压缸10、高压空气罐7和稳压室12，所述低压缸9和高压缸10内均设置有活塞。
18.所述低压缸9连接有低压缸进气道1和低压缸排气道2，所述低压缸进气道1和低压缸排气道2分别与进气系统、排气系统连接。所述高压缸10连接有高压缸进气道6，所述高压缸进气道6与进气系统连接。所述低压缸9和高压缸10之间连接有废气气道3。所述高压空气罐7一端口通过一号高压空气气道4连接低压缸9，另一端口通过连通管11连接稳压室12；所述稳压室12一端口通过二号高压空气气道5连接高压缸10，另一端口通过连通管11连接稳压室12，所述二号高压空气气道5中设置有喷油器8。所述连通管11上设置有减压阀13，通过减压阀13的开、关，调节稳压室12内压强。
19.其中，所述低压缸进气道1与低压缸9连接处设置有一号气门，所述低压缸排气道2与低压缸9连接处设置有二号气门，所述废气气道3与低压缸9连接处设置有三号气门，所述一号高压空气气道4与低压缸9连接处设置有四号气门，所述高压缸进气道6与高压缸10连接处设置有五号气门。
20.本实用新型空气混合动力均质燃烧二级膨胀发动机系统的控制方法，包括以下四种工作模式：
21.空气动力模式：在起步阶段，高压缸10不工作，低压缸9作为二冲程空气动力发动机工作，由高压空气罐7内的空气作为动力。进气时，一号气门、二号气门、三号气门均关闭，四号气门打开，高压空气罐7内的空气流出经一号高压空气气道4后进入低压缸9做功。排气时，一号气门和三号气门保持关闭，四号气门关闭，二号气门打开，低压缸9内做功后的空气由低压缸排气道2排出。工作模式如表1所示：
22.表1
23.曲轴转角(℃a)0180低压缸做功排气
24.气动泵模式：在制动、车辆减速、下坡时，高压缸10不工作，低压缸9作为空气压缩机工作，经低压缸进气道1吸入的空气压缩进高压空气罐7。进气时，二号气门、三号气门、四号气门均关闭，一号气门打开，空气由低压缸进气道1进入低压缸9后被压缩。排气时，二号气门和三号气门保持关闭，一号气门关闭，四号气门打开，低压缸9内压缩后的空气由一号高压空气气道4进入高压空气罐7。工作模式如表2所示：
25.表2
26.曲轴转角(℃a)0180低压缸进气压缩
27.正常工作模式：车辆正常行驶时，低压缸9作为空气压缩机和二次膨胀缸工作，高压缸10作为均质渐进燃烧四冲程发动机工作。
28.对于低压缸9来说，首先，二号气门、三号气门、四号气门均关闭，一号气门打开，空气由低压缸进气道1进入低压缸9后被压缩，然后，二号气门和三号气门保持关闭，一号气门关闭，四号气门打开，低压缸9内被压缩的空气经一号高压空气气道4进入高压空气罐7。下一冲程，一号气门、二号气门、四号气门关闭，三号气门打开，高压缸10内的废气经废气气道3流入低压缸9进行二次膨胀，随后，一号气门、三号气门、四号气门关闭，二号气门打开，低压缸9内二次膨胀后的废气从低压缸排气道2排出。
29.对于高压缸10来说，首先，三号气门关闭，五号气门打开，空气由高压缸进气道6流入高压缸10后被压缩，然后，三号气门和五号气门关闭，压缩后的空气经二号高压空气气道5进入稳压室12，在高压缸10内的活塞到达上止点之后开始燃烧冲程(一次膨胀)，三号气门和五号气门保持关闭，稳压室12内被压缩的气体经二号高压空气气道5流入高压缸10，此时喷油器8开始喷油，在压缩空气的作用下形成均质混合气并开始燃烧，下一冲程，五号气门保持关闭，三号气门打开，废气经废气气道3从高压缸10流入低压缸9。工作模式如表3所示：
30.表3
31.曲轴转角(℃a)0180360540低压缸进气压缩二次膨胀排气高压缸压缩一次膨胀排气进气
32.并联模式(也称加速模式)：车辆加速、高负荷运行时，低压缸9作为空气动力发动机和二次膨胀缸工作，高压缸10作为均质渐进燃烧四冲程发动机工作。
33.对于低压缸9来说，一号气门、二号气门、三号气门关闭，四号气门打开，高压空气罐7内的空气流出经一号高压空气气道4进入低压缸9做功，之后，一号气门、三号气门保持关闭，四号气门关闭，二号气门打开，低压缸9内做功后的空气从低压缸排气道2排出。下一冲程，一号气门、二号气门、四号气门关闭，三号气门打开，高压缸10内的废气经废气气道3流入低压缸9进行二次膨胀，随后，一号气门、三号气门、四号气门关闭，二号气门打开，低压缸9内二次膨胀后的废气从低压缸排气道2排出。
34.对于高压缸10来说，首先，三号气门关闭，五号气门打开，空气由高压缸进气道6流入高压缸10后被压缩，然后，三号气门和五号气门关闭，压缩后的空气经二号高压空气气道5进入稳压室12，在高压缸10内的活塞到达上止点之后开始燃烧冲程，三号气门和五号气门保持关闭，稳压室12内被压缩的气体经二号高压空气气道5流入高压缸10，此时喷油器8开始喷油，在压缩空气的作用下形成均质混合气并开始燃烧，下一冲程，五号气门保持关闭，三号气门打开，废气经废气气道3从高压缸10流入低压缸9。工作模式如表4所示：
35.表4
36.曲轴转角(℃a)0180360540低压缸做功排气二次膨胀排气高压缸压缩一次膨胀排气进气
37.尽管上面结合附图对本实用新型的功能及工作过程进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要
求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。