CN111120090B - 一种储能式动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种储能式动力装置，涉及动力装置领域。储能式动力装置包括气缸、空气压缩结构和储气罐，气缸中滑动安装有活塞，活塞连接有传动连杆；空气压缩结构包括固定在储气罐上的筒体、滑动安装在筒体中的推杆，推杆与筒体之间滑动密封有滑塞，滑塞上设有第一单向阀；推杆与所述传动连杆连接，储气罐与筒体连通，储气罐还连接有输气管路，输气管路的末端连接有叶轮机构；叶轮机构包括壳体、转动安装在壳体中的叶轮本体，壳体上设有与输气管路的末端连通的进气口和排气口，进气口和排气孔之间形成气流通道，叶轮本体布置在所述气流通道中。活塞带动传动连杆进行动作，并向储气罐中充入压缩空气，气体内能转为叶轮机构的转动动能。

Description

一种储能式动力装置

技术领域

本发明涉及动力装置技术领域，特别是涉及一种储能式动力装置。

背景技术

目前，车辆的发动机基本会采用内燃机形式的设计。

传统内燃机即往复活塞式发动机，在机体中设有活塞缸、活塞、连杆以及曲轴，活塞滑动安装在活塞缸内，且活塞通过连杆与曲柄连接。燃料进入活塞缸和活塞组成的燃烧室并燃烧膨胀，从而推动活塞动作，通过连杆驱动曲轴转动。曲轴与变速箱传动连接，经变速箱输出转动动能至车轮，从而实现驱动整车行驶。

现有技术中的发动机通常处于持续工作状态，而车辆的离合器使发动机的动能断续传递至车轮，即车辆的发动机存在空载运行时间，持续消耗燃料但动能并未完全得到利用。

即使多数车辆采用了发动机自动启停技术，通过减少发动机的空载运行时间来减少能量的浪费。但是，依然无法保证发动机输出的瞬时动能完全用于驱动车辆，依然存在发动机工作效率低的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种储能式动力装置，以解决现有发动机输出的瞬时动能无法完全用于驱动，存在发动机工作效率低的问题。

本发明的储能式动力装置的技术方案为：

储能式动力装置包括气缸、空气压缩结构和储气罐，所述气缸中滑动安装有活塞，所述活塞连接有传动连杆；所述空气压缩结构包括固定在所述储气罐上的筒体、滑动安装在筒体中的推杆，所述推杆与所述筒体之间滑动密封有滑塞，所述滑塞上设有第一单向阀；

所述推杆与所述传动连杆连接，所述储气罐与所述筒体连通，所述储气罐还连接有输气管路，所述输气管路的末端连接有叶轮机构；所述叶轮机构包括壳体、转动安装在壳体中的叶轮本体，所述壳体上设有与所述输气管路的末端连通的进气口和排气口，所述进气口和排气孔之间形成气流通道，所述叶轮本体布置在所述气流通道中。

有益效果：气缸的活塞与传动连接连接，气缸燃烧工作推动活塞动作，活塞带动传动连杆进行动作；空气压缩结构的工作原理类似于打气筒，空气压缩结构仅可向储气罐中单向充入压缩空气，随着气缸的持续工作，使储气罐中的气压不断增强，并实现对气缸产生的动能转为储气罐中的气体内能；储气罐中的高压空气进入输气管路中，从输气管路的末端喷出流经气流通道，带动叶轮本体高速转动，从而实现将储气罐中的气体内能转为叶轮机构的转动动能，解决了现有发动机输出的瞬时动能无法完全用于驱动的问题，提高了动力装置的工作效率。

进一步的，所述储气罐的中部设有容置槽，所述气缸安装在所述容置槽中，且气缸的缸体外壁与所述容置槽的槽壁相贴合。

进一步的，所述气缸设有至少两个，至少两个所述气缸的缸体延伸方向呈平行布置。

进一步的，所述气缸设有两个，两个气缸分别为第一气缸和第二气缸，所述第一气缸与第二气缸的缸体延伸方向呈同轴布置，所述传动连杆连接于所述第一气缸的活塞与第二气缸的活塞之间，且所述第一气缸和第二气缸的工作行程异步。

进一步的，所述第一气缸的缸体外壁贴设有第一储气罐，所述第一储气罐上安装有第一空气压缩结构；所述第二气缸的缸体外壁贴设有第二储气罐，所述第二储气罐上安装有第二空气压缩结构。

进一步的，所述第一空气压缩结构包括两组并列布置的筒体和推杆，所述筒体的延伸方向与所述气缸的缸体延伸方向平行；所述第二空气压缩结构与第一空气压缩结构的相同。

进一步的，所述第一储气罐、第二储气罐上分别连接有输气支路，所述输气支路与所述输气管路汇接连通。

进一步的，所述驱动连杆与储气罐之间还连接有复位弹簧。

进一步的，所述输气管路上设有气体流量阀。

进一步的，所述气缸上还设有进气单向阀、排气阀和火花塞，所述储气罐与所述气缸之间连接有进气管路，所述进气单向阀串接在所述进气管路上。

附图说明

图1为本发明的储能式动力装置的具体实施例1中储能式动力装置的立体示意图；

图2为本发明的储能式动力装置的具体实施例1中储能式动力装置(另一个视角)的立体示意图；

图3为图1中储能式动力装置的局部俯视示意图；

图4为储能式动力装置中第二储气罐和第二气缸的横剖示意图；

图5为叶轮机构的内部结构示意图。

图中：10－第一气缸、100－进气管路、101－进气单向阀、102－排气阀、103－火花塞、11－第二气缸、12－传动连杆、13－活塞、14－复位弹簧、15－横杆、20－第一储气罐、21－第二储气罐、30－第一空气压缩结构、300－筒体、301－推杆、302－滑塞、303－第一单向阀、31－第二空气压缩结构、4－叶轮机构、40－壳体、41－叶轮本体、42－进气口、43－出气口、44－输出轴、45－气体流量阀、5－输气管路、50－输气支路、6－点火系统、60－蓄电池、61－分电器、62－导线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的储能式动力装置的具体实施例1，如图1至图5所示，储能式动力装置包括气缸、空气压缩结构和储气罐，其中，气缸与现有

车辆发动机的气缸结构基本相同，即气缸中滑动安装有活塞13，活塞13连接有传动连杆12。在本实施例中，气缸设有两个，两个气缸分别为第一气缸10和第二气缸11，第一气缸10与第二气缸11的缸体延伸方向呈同轴布置，传动连杆12连接于第一气缸10的活塞13与第二气缸11的活塞13之间，且第一气缸10和第二气缸11的工作行程异步。

具体的，第一气缸10和第二气缸11的结构相同，以第二气缸11为例，第二气缸11远离活塞13的端部还设有进气单向阀101、排气阀102和火花塞103。其中，储气罐与气缸之间连接有进气管路100，进气单向阀101串接在进气管路100上，进气单向阀101供储气罐中的少量压缩空气进入气缸中，供油系统(图中未示出)将燃料充入气缸中，并形成气体－燃料混合物；排气阀102与排气系统连接，以供燃烧后的尾气得以处理排放。

火花塞103与点火系统6连接，点火系统6包括蓄电池60、点火线圈、点火器和分电器61，分电器61与火花塞103之间连接有导线62，根据设定程序将气缸的燃烧室中的气体－燃料混合物点燃，燃料燃烧发生剧烈膨胀驱动活塞13顶推传动连杆12。并且，第一气缸10和第二气缸11的工作行程异步，即当第二气缸11处于燃烧状态时，第一气缸10正处于排气状态，此时第二气缸11驱动活塞13和传动连杆12水平正向动作；然后，在活塞13移动至喷气位置时，横杆15顶压排气阀杆，使排气阀102关闭，并启动喷气和喷油压缩混合，最后点火燃烧。当第一气缸10处于燃烧状态时，第二气缸11正处于排气状态，此时第一气缸10驱动活塞13和传动连杆12水平反向动作。通过第一气缸10和第二气缸11的异步交替工作，从而驱动传动连杆12进行水平往复动作。

在其他实施例中，为了适应不同的使用需求，可将气缸设置两个以上，两个以上气缸的缸体延伸方向呈平行布置，且传动连杆连接与两个以上气缸的活塞之间，两个以上气缸能够为驱动连杆提高更大的驱动力，保证传动连杆稳定地进行水平往复动作。

在本实施例中，储气罐的中部设有容置槽，气缸安装在容置槽中，且气缸的缸体外壁与储气罐的容置槽的槽壁相贴合。具体的，第一气缸10的缸体外壁贴设有第一储气罐20，第一储气罐20上安装有第一空气压缩结构30；第二气缸11的缸体外壁贴设有第二储气罐21，第二储气罐21上安装有第二空气压缩结构31。由于第一气缸10位于左侧、第二气缸11位于右侧，二者呈水平对置，故第一储气罐20和第二储气罐21也呈左右对称布置。需要说明的是，第一储气罐20和第一气缸10之间连接有进气管路100，如图1、图2所示，与之对称的是，第二储气罐21和第二气缸11之间也设有进气管路100，但为了清楚显示出进气单向阀101、排气阀102和火花塞103，则将第二储气罐21和第二气缸11之间的进气管路100省去。

第一气缸10安装在第一储气罐20的容置槽中，传动连杆12与第一气缸10的活塞13连接，并悬伸出第一气缸10的右侧端面；第二气缸11安装在第二储气罐21的容置槽中，传动连杆12与第二气缸11的活塞13连接，并悬伸出第二气缸11的左侧端面。通过将气缸的缸体与储气罐之间贴合设置，使燃烧室燃烧产生的高温热量，能够通过缸体传递至储气罐，有效利用了气缸所产生的热量。通过储气罐中存储的压缩空气进行加热升温，增大储气罐的内部气体压强，提高了空气喷出的动能。

其中，第一空气压缩结构30和第二空气压缩结构31统称为空气压缩结构，空气压缩结构包括固定在储气罐上的筒体300、滑动安装在筒体300中的推杆301，推杆301与筒体300之间滑动密封有滑塞302，推杆301与传动连杆12连接，滑塞302上设有第一单向阀303，筒体300与储气罐连通。当推杆301向外拉动滑塞302时，第一单向阀303开启，外界空气被顺利吸入筒体300中，当推杆300向内推压滑塞302时，第一单向阀303关闭，仅可通过筒体300与储气罐之间的压气管路进入储气罐中(图中为示出)。其工作原理类似于打气筒，保证了空气压缩结构仅可向储气罐中单向充入压缩空气，随着气缸的持续工作使储气罐中的气压不断增强，并实现对气缸产生的动能转为储气罐中的气体内能。另外，活塞式的空气压缩结构相较于其他类型的空气压缩装置，结构简单且能够产生更大压强的压缩气体，其产生的气压是其他类型空气压缩装置的数倍。

第一空气压缩结构30与第二空气压缩结构31的结构相同，以第一空气压缩结构30为例，第一空气压缩结构30包括两组并列布置的筒体300和推杆301，并且第一空气压缩结构30的筒体300的延伸方向与气缸的缸体延伸方向平行。第一空气压缩结构30的推杆301、第二空气压缩结构31的推杆301通过横杆15分别与传动连杆12固定连接，当第一气缸10和第二气缸11驱动传动连杆12水平往复动作时，传动连杆12同步带动第一空气压缩结构30和第二空气压缩结构31进行充气工作，活塞13的直动动作经传动连杆12、横杆15直接传递至空气压缩结构的推杆301上，实现滑塞302与活塞13的同步动作，动能传递更直接、能量损耗更小。此外，在横杆15和第二储气罐21之间连接有复位弹簧14，通过复位弹簧14对横杆15、驱动连杆12施加较小的弹性作用力，防止第一气缸10和第二气缸11卡在死点位置，保证了驱动连杆12的持续往复动作。

储气罐还连接有输气管路5，输气管路5的末端连接有叶轮机构4；叶轮机构4包括壳体40、转动安装在壳体40中的叶轮本体41，壳体40上设有与输气管路5的末端连通的进气口42和排气口43，进气口42和排气口43之间形成气流通道，叶轮本体41布置在进气口42和排气口43之间的气流通道中。具体的，第一储气罐20和第二储气罐21上分别连接有输气支路50，两个输气支路50与输气管路5汇接连通，即第一储气罐20和第二储气罐21的高压空气经输气支路50流通至输气管路5中，从输气管路5的末端喷出流经气流通道，带动壳体40中的叶轮本体41高速转动，从而实现将储气罐中的气体内能转为叶轮本体41的转动动能，解决了现有发动机输出的瞬时动能无法完全用于驱动的问题，提高了动力装置的工作效率。

需要说明的是，叶轮本体41止转连接在叶轮轴上，与叶轮轴一体连接有输出轴44，叶轮本体41转动带动叶轮轴、输出轴44转动，通过减速齿轮组和传动系统将转动动能输出。在本实施例中，叶轮机构4的壳体40为鸭嘴型，进气口42设计在壳体40的大径端，排气口43设计在壳体40收窄段，进气口42与排气口43相对布置，确保了气流通道的通畅性，提高了动能的转化效率。另外，在输气管路50上设有气体流量阀45，控制电路与气体流量阀45电连接，可控制气体喷出的流量大小，进而调节叶轮机构4的输出动能大小。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种储能式动力装置，其特征是，包括气缸、空气压缩结构和储气罐，所述气缸中滑动安装有活塞，所述活塞连接有传动连杆；所述空气压缩结构包括固定在所述储气罐上的筒体、滑动安装在筒体中的推杆，所述推杆与所述筒体之间滑动密封有滑塞，所述滑塞上设有第一单向阀；

所述推杆与所述传动连杆连接，所述储气罐与所述筒体连通，所述储气罐还连接有输气管路，所述输气管路的末端连接有叶轮机构；所述叶轮机构包括壳体、转动安装在壳体中的叶轮本体，所述壳体上设有与所述输气管路的末端连通的进气口和排气口，所述进气口和排气口之间形成气流通道，所述叶轮本体布置在所述气流通道中；

所述储气罐的中部设有容置槽，所述气缸安装在所述容置槽中，且气缸的缸体外壁与所述容置槽的槽壁相贴合；

所述气缸设有至少两个，至少两个所述气缸的缸体延伸方向呈平行布置；

所述传动连杆与储气罐之间还连接有复位弹簧；所述气缸上还设有进气单向阀、排气阀和火花塞，所述储气罐与所述气缸之间连接有进气管路，所述进气单向阀串接在所述进气管路上。

2.根据权利要求1所述的储能式动力装置，其特征是，所述气缸设有两个，两个气缸分别为第一气缸和第二气缸，所述第一气缸与第二气缸的缸体延伸方向呈同轴布置，所述传动连杆连接于所述第一气缸的活塞与第二气缸的活塞之间，且所述第一气缸和第二气缸的工作行程异步。

3.根据权利要求2所述的储能式动力装置，其特征是，所述第一气缸的缸体外壁贴设有第一储气罐，所述第一储气罐上安装有第一空气压缩结构；所述第二气缸的缸体外壁贴设有第二储气罐，所述第二储气罐上安装有第二空气压缩结构。

4.根据权利要求3所述的储能式动力装置，其特征是，所述第一空气压缩结构包括两组并列布置的筒体和推杆，所述筒体的延伸方向与所述气缸的缸体延伸方向平行；所述第二空气压缩结构与第一空气压缩结构相同。

5.根据权利要求3所述的储能式动力装置，其特征是，所述第一储气罐、第二储气罐上分别连接有输气支路，所述输气支路与所述输气管路汇接连通。

6.根据权利要求1所述的储能式动力装置，其特征是，所述输气管路上设有气体流量阀。