專利名稱：用于空氣動力發動機的多柱體動力分配器的制作方法
技術領域：
用于空氣動力發動機的多柱體動力分配器技術領域[0001]本實用新型涉及一種發動機用的裝置，具體而言，涉及一種用于空氣動力發動機的多柱體動力分配器。
背景技術：
[0002]發動機被廣泛應用于各行各業中，在現代交通運輸工具比如汽車、輪船等中，一般采用以燃油作為動力源的活塞式內燃發動機。這種采用燃油作為動力源的發動機一方面因燃油燃燒不充分，使得排出的氣體中含有大量的有害物質而污染環境，另一方面因使用的燃油是從石油中提煉而獲得，石油資源的日益緊缺使得燃油發動機的發展和利用受到越來越多的限制。因此開發新的、潔凈的、無污染的替代能源，或者盡可能地減少燃油消耗、降低排放成為發動機發展中急需解決的問題。為此，各國經歷了復雜而艱辛的探索之路，研究和開發了多種動力源，比如代用燃料、電動驅動、燃料電池和太陽能電池等。[0003]代用燃料汽車，如天然氣(CNG、LNG)汽車、醇類汽車、二甲醚汽車等仍然有排放污染和熱效應，有些燃料還有毒性，有些燃料燃燒控制困難，因而在實際使用中依然存在諸多困難和挑戰。[0004]電動汽車行駛中無污染排放、噪聲低、能量轉換效率高，但電池驅動的電動汽車受制于車載電池，在比功率、循環壽命、充放電性能、造價和安全性方面一時難以達到實用的程度，同時，電池本身存在嚴重的二次污染。混合動力電動車具有電池電動車和內燃機汽車的優點，但仍存在排放和污染問題，并且由于兩套動力裝置的存在，其驅動和控制系統變得異常復雜，從而阻礙了實際應用和發展。[0005]燃料電池被人們寄予厚望，可實現動力輸出的零排放，能量轉換率高，但燃料電池的制造成本高，氫氣的安全存儲、制備和灌裝都有許多問題，這就大大制約了這種動力源的發展和使用。太陽能電池仍需減少電池體積和提高光電轉換效率，因而具體應用到交通運輸工具上仍需取得突破性進展。[0006]綜上所述，上述的各種新的動力源或它們構成的混合動力源均存在不足之處，因而，迫切需要一種沒有污染、用之不竭的新型能源，壓縮空氣動力源正好滿足了這種要求。[0007]最早研究壓縮空氣動力發動機的為法國MDI公司的設計師Guy Negre,它提出了壓縮空氣發動機的概念，試圖解決“零排放”與可循環能源的利用問題，從此揭開了發動機研究的新篇章，并于2002年推出了第一款純空氣動力的經濟型家用橋車。壓縮空氣壓縮機使用高壓壓縮空氣作為動力源，空氣作為介質，在壓縮空氣發動機工作時，將壓縮空氣存儲的壓力能轉換為其他形式的機械能。關于壓縮空氣發動機的研究可見FR2731472A1、 US6311486BUUS20070101712A1 等。[0008]FR2731472A1公開了一種可在燃料供應和壓縮空氣供應兩種模式下工作的發動機，在高速公路上采用普通燃料如汽油或柴油，在低速特別是市區和市郊，將壓縮空氣(或其他任何非污染的壓縮氣體)注入燃燒室。這種發動機雖然部分地降低了燃料消耗，由于仍然采用了燃油工作模式，排放問題依然未能解決。[0009]為了進一步減輕污染，US6311486B1公開了一種純空氣動力發動機，這種類型的發動機采用了三個獨立的室吸氣-壓縮室、膨脹排氣室和恒定容積燃燒室，并且吸氣-壓縮室通過閥連接到恒定容積燃燒室，恒定容積燃燒室通過閥連接到膨脹排氣室。這種發動機的問題之一是壓縮氣體從吸氣-壓縮室到膨脹排氣室經歷的時間較長，獲得驅動活塞做功的動力源氣體時間較長，同時，從膨脹排氣室排出的高壓氣體未能得到使用，這就限制了這類發動機的工作效率及單次充氣持續工作時間。[0010]國內一些研究人員和單位也對壓縮空氣發動機進行了研究，但絕大多數集中在壓縮空氣動力發動機的可行性及工作原理上，比如許宏等(“壓縮空氣動力汽車的可行性研究”，《中國機械工程》第13卷第17期第1512-1515頁，2002年9月)。國內一些專利文獻比如CN185U60A、CN100560946C、CN101705841A雖也對壓縮空氣發動機進行了研究，但多屬于理論研究和概念設計，均未能解決壓縮空氣的排放(通常具有較高的壓力，比如30bar 左右)以及高壓壓縮空氣的控制和分配問題，離壓縮空氣發動機的產品化過程還有很長的路要走。[0011]本申請的申請人在其專利文獻CN101413403 A(其同族國際申請為W02010051668 Al)中公開一種可用于交通運輸工具的空氣動力發動機總成，該發動機包括儲氣罐、空氣分配器、發動機本體、聯動器、離合器、自動變速器、差速器以及置于排氣室內的葉輪發電機。 這種發動機利用壓縮空氣做功而不使用任何燃料，因此沒有廢氣排放，實現了 “零排放”，并且重復利用廢氣進行發電，節省了能源，降低了成本。但這種發動機是基于傳統的四沖程發動機，曲軸每旋轉720度，活塞做功一次。而作為動力源的高壓空氣可以在進入氣缸內時即可推動活塞做功，而后排放，即壓縮空氣發動機的沖程實際為進氣-膨脹沖程和排放沖程。 顯然，專利文獻CN101413403 A所公開的這種四沖程壓縮空氣發動機大大浪費了有效的做功沖程，限制了發動機的效率。并且這種發動機的尾氣未能很好地循環利用起來，需要足夠大的儲氣罐儲備高壓空氣才能工作足夠長的時間，這就降低了壓縮空氣發動機在工業上的應用前景。[0012]本實用新型旨在提供一種用于空氣動力發動機的多柱體動力分配器系統，以將空氣動力發動機輸出的動力穩定高效地傳遞到應用設備。發明內容[0013]相當于本實用新型原始要求范圍內的某些實施例作如下概括。這些實施例并非限制所請求保護的發明范圍，而是試圖提供本實用新型的多種可能形式的簡要概括。實際上， 本實用新型可包括類似于或不同于下面提出的實施例的不同形式。[0014]根據本實用新型的一個方面，提供一種用于空氣動力發動機的多柱體動力分配器，所述空氣動力發動機包括發動機本體，其包括氣缸、缸蓋系統、進氣管路、排氣管路、活塞、連桿、曲軸、排氣凸輪軸、進氣凸輪軸；高壓氣罐組，其通過管路與外接加氣裝置連通; 恒壓罐，其通過管路與高壓氣罐組連通；進氣控制調速閥，其通過管路與恒壓罐)連通；所述多柱體動力分配器包括多級，每一級均包括行星齒輪、內齒圈和太陽輪。其中，所述行星齒輪位于內齒圈和太陽輪之間，并與內齒圈內嚙合以及與太陽輪外嚙合。[0015]本實用新型的多柱體動力分配器可以通過多種方式與曲軸連接，在示范性實施例中，多柱體動力分配器通過內齒圈與曲軸上的飛輪上的齒圈接合，以接收來自曲軸的動力。[0016]在本實用新型的示例性實施例中，本實用新型的多柱體動力分配器的多級為5 級，并具體為一級、二級、三級、四級、五級。多級的存在，使得多柱體動力分配器可以實現空氣發動機輸出動力的穩定傳遞。[0017]進一步地，多柱體動力分配器的一級和二級的行星齒輪之間通過行星齒輪銷連接，二級和三級的太陽輪之間通過太陽齒輪銷連接，三級和四級之間也通過行星齒輪銷連接，四級和五級之間也通過太陽輪連接。如此一來，一級至五級的各級之間實現了運動連接，并可將動力從第一級傳遞到第五級。[0018]在本實用新型的一個示例性實施例中，所述行星齒輪銷通過平鍵與行星齒輪連接，以將一級的運動傳遞給二級，或者將三級的運動傳遞給四級。優選的是，平鍵是圓柱形的。可備選的是，每一級的行星齒輪銷的個數可選擇地為3個、4個、5個或更多。此外，行星齒輪銷也可通過花鍵與行星齒輪連接。[0019]在本實用新型的另一個方面，本實用新型的多柱體動力分配器的每一級的行星齒輪個數為可以為奇數個，比如3個、5個、7個。優選的是，行星齒輪個數為5個，并且5個行星齒輪相對于太陽輪成圓形均勻地分布。[0020]在本實用新型的再一個方面，本實用新型的多柱體動力分配器的五級的行星齒輪為多柱體動力分配器的動力輸出端，以便有選擇地將來自曲軸的運動傳遞給外部設備。[0021]相比較傳統發動機的變速箱有利的是，由于本實用新型的多柱體動力分配器采用五級行星齒輪的傳遞進行動力再分配，即實現了省力又減少了傳遞中的扭矩振動。
[0022]現在將描述根據本實用新型的優選但非限制性的實施例，本實用新型的這些和其他特征、方面和優點在參考附圖閱讀如下詳細描述時將變得顯而易見，其中[0023]圖1是根據本實用新型的二沖程空氣發動機總成的總體示意圖；[0024]圖2是圖1中的二沖程空氣發動機總成的發動機本體的正視圖；[0025]圖3是圖1中的二沖程空氣發動機總成的發動機本體的右側側視圖；[0026]圖4是圖1中的二沖程空氣發動機總成的發動機本體的左側側視圖；[0027]圖5是圖1中的二沖程空氣發動機總成的發動機本體的俯視圖；[0028]圖6是圖1中的二沖程空氣發動機總成的發動機本體的曲軸-連桿-活塞系統總成，其中，示出了其中一個活塞-連桿單元與缸體的連接；[0029]圖7是圖6中的曲軸-連桿-活塞系統總成的曲軸單元結構示意圖；[0030]圖8是圖2中的發動機本體的凸輪軸結構示意圖；[0031]圖9A為圖1中的二沖程發動機總成的控制器系統的立體透視圖；[0032]圖9B為控制器系統的縱向橫截面視圖；[0033]圖9C為控制器系統的橫向橫截面側視圖；[0034]圖IOA為圖1中的二沖程發動機總成的前齒輪箱系統的立體透視圖；[0035]圖IOB為圖IOA的左側側視圖；[0036]圖IOC為圖IOA的右側局部剖視的側視圖；[0037]圖IlA為圖1中的二沖程發動機總成的多柱體動力分配器的立體透視圖；[0038]圖IlB為圖IlA的沿縱向軸線剖視的橫截面視圖；[0039]圖IlC為圖IlA的左側側視圖；[0040]圖1ID為圖1IA的俯視圖；[0041]圖12A為壓縮空氣動力發動機的P-V圖，其示出了串聯分級的壓縮空氣動力分配形式；以及[0042]圖12B為為壓縮空氣動力發動機的P-V圖，其示出了并聯形式的壓縮空氣動力分配形式。[0043]部件列表[0044]
權利要求1.一種用于空氣動力發動機的多柱體動力分配器O)，所述空氣動力發動機包括發動機本體(1)，其包括氣缸(40)、缸蓋系統(36)、進氣管路(42)、排氣管路(27)、活塞(51)、 連桿(54)、曲軸(56)、排氣凸輪軸(800)、進氣凸輪軸(200)；高壓氣罐組(13)，其通過管路(14)與外接加氣裝置連通；恒壓罐(16)，其通過管路(15)與高壓氣罐組(13)連通；進氣控制調速閥(23)，其通過管路(17)與恒壓罐(16)連通；其特征在于，所述多柱體動力分配器包括多級，每一級均包括行星齒輪G01)、內齒圈(407)和太陽輪005)；所述行星齒輪G01)位于內齒圈G07)和太陽輪(405)之間，并與內齒圈G07)內嚙合以及與太陽輪 (405)外嚙合。
2.根據權利要求1所述的多柱體動力分配器O)，其特征在于，所述多級為5級，并具體為一級(601)、二級(602)、三級(603)、四級(604)、五級(605)。
3.根據權利要求1或2所述的多柱體動力分配器O)，其特征在于，所述多柱體動力分配器(2)通過所述內齒圈(407)與曲軸(56)上的飛輪(32)上的齒圈(31)接合，以接收來自曲軸(56)的動力。
4.根據權利要求2所述的多柱體動力分配器O)，其特征在于，一級(601)和二級 (602)的行星齒輪(401)之間通過行星齒輪銷(40 連接，二級(60 和三級(60 的太陽輪(40 之間通過太陽齒輪銷(406)連接，三級(60 和四級(604)之間通過行星齒輪銷 (403)連接，四級(604)和五級(605)之間通過太陽輪(405)連接。
5.根據權利要求4所述的多柱體動力分配器O)，其特征在于，所述行星齒輪銷(403) 通過平鍵G021)與行星齒輪(401)連接，以將一級(601)的運動傳遞給二級(601)，或者將三級(603)的運動傳遞給四級(604)。
6.根據權利要求5所述的多柱體動力分配器O)，其特征在于，每一級的行星齒輪銷 (403)的個數為5個。
7.根據權利要求5所述的多柱體動力分配器O)，其特征在于，所述平鍵0021)是圓柱形的。
8.根據前述權利要求1、2、4-7中任一項所述的多柱體動力分配器O)，其特征在于，所述多級中的每一級的行星齒輪G01)的個數為3個、5個或7個。
9.根據權利要求8所述的多柱體動力分配器O)，其特征在于，所述多個行星齒輪 (401)相對于太陽輪(40 成圓形均勻地分布。
10.根據前述權利要求2、4-7中任一項所述的多柱體動力分配器O)，其特征在于，所述五級(605)的行星齒輪001)為多柱體動力分配器的動力輸出端，以便有選擇地將來自曲軸(56)的運動傳遞給外部設備。
專利摘要本實用新型涉及一種發動機用的裝置，具體而言，涉及一種用于空氣動力發動機的多柱體動力分配器。該空氣動力發動機包括發動機本體、高壓氣罐組、恒壓罐、進氣控制調速閥和控制器系統。該多柱體動力分配器包括多級，每一級均包括行星齒輪、內齒圈和太陽輪。其中，所述行星齒輪位于內齒圈和太陽輪之間，并與內齒圈內嚙合以及與太陽輪外嚙合。
文檔編號F16H3/62GK202326945SQ20112041672
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者周劍, 周登榮 申請人:周劍, 周登榮