本发明专利技术提出一种活动室式发动机，发动机根据三阶段式热力学循环运转并具有能滑动地安装在汽缸(1)中的至少一个活塞(2)，三个阶段包括等压等温转移阶段、作功多变膨胀阶段和在环境压力下排气阶段，优选地，汽缸被供以高压储存器(12)中容纳的压缩空气，其中，活塞扫过的汽缸(1)的容积分成活动室(CA)和膨胀室(CD)，使用压缩空气驱动进气门(9)，以开启然后关闭进气管，从而向发动机活动室供气，然后，用于这些作用的压缩空气再用于发动机中以产生补充作功。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及尤其用压缩空气或任何其他气体运转并采用称为“活动室”的腔室的一种发动机。本专利技术涉及这种发动机的进气配气，更特别的是针对具有内置活动室的发动机的进气配气，尤其是针对具有内置活动室的多模式自动膨胀式发动机的进气配气。
技术介绍
将用于向这种发动机供给压缩气体的所有部件称为配气系统。专利技术人们提交过涉及电机驱动装置以及其设备的许多专利，其使用气体，更为特别地使用压缩空气，以在城市和郊区环境进行完全清洁的运转。专利技术人们特别是提交过国际专利申请WO-A1-03/036088，将参照该申请内容，所述专利申请涉及以单能源和多能源型式运转的附增压缩空气注入式电动压缩机-电动交流发电机组。在用压缩空气运行的、包括压缩空气储存器的这些发动机类型中，需要在将以极高压力存储在储存器中、但其压力随着储存器排放而降低的压缩空气使用于一个或多个发动机的驱动汽缸中之前，将该压缩空气在称为工作容器的缓冲容器中膨胀到称为最终使用压力的中间稳定压力。为解决减压器问题，专利技术人们还提交过专利申请WO-A1-03/089764，将参照该专利申请的内容，所述专利申请涉及通过注入压缩空气进行供给的发动机用的配气系统和可变流量式动态减压器，其包括高压压缩空气储存器和工作容器。在这些“荷载膨胀”式发动机的运转中，对膨胀室的充填始终表示没有对机器总体效率有害的作功的膨胀。为解决上述问题，专利技术人们还提交过专利申请WO-A1-2005/049968，该专利申请描述了一种压缩空气发动机，所述压缩空气发动机优选地通过容纳于高压储存器中的压缩空气或任何其它压缩气体进行供给，所述压缩空气或任何其它压缩气体预先在称为工作容器的缓冲容器中被膨胀到额定工作压力。在根据文献WO-A1-2005/049968的教导的这种发动机类型中：－膨胀室由可变容积构成，所述可变容积配有允许产生作功的部件，膨胀室与主压射活塞上方所包含的空间通过常设通道接触并且并联，主压射活塞配有使活塞中止于其上止点的活塞中止装置，－在压射活塞行程停止在其上止点的期间，当膨胀室处于其最小容积时，增压空气或增压气体将被引进膨胀室中，并在推力下增大其体积，产生作功，－膨胀室基本被保持在其最大容积，在膨胀室中所容纳的压缩空气继而膨胀到发动机汽缸中，因此再推动压射活塞进行活塞下行行程，继而提供作功，－在排气阶段期间压射活塞回升的过程中，膨胀室的可变容积再回到其最小容积，以重新开始完整的作功循环。根据该专利技术的发动机的膨胀室主动参与作功。发动机因而被称为“活动室”式发动机。文献WO-A1-2005/049968特别是教导了一种在以压缩空气单能源模式运行时具有四个阶段的热力学循环，其特征在于：－不作功等温膨胀；－所谓准等温的作功轻微膨胀-转移；－作功多变膨胀；－环境压力下排气。提出文献WO-A1-2005/049968教导的一种变型的文献WO-A1-2008/028881教导相同的热力学循环，不过使用一种传统的曲柄连杆装置，根据该专利技术的发动机的膨胀室主动参与作功。根据文献WO-A1-2005/049968和WO-A1-2008/028881的教导的发动机是所谓的“活动室式发动机”。下面，专利技术人提出一个用于内置活动室的压缩空气或压缩气体式发动机的专利申请，其采用与根据WO-A1-2005/049968和WO-A1-2008/028881教导的发动机相同的热力学循环、以及普通曲柄连杆装置。根据文献WO-A1-2012/045693的教导，专利技术人们提出过一种内置活动室式发动机，其具有至少一个活塞，活塞安装成能在汽缸中滑动，用传统的曲柄连杆装置驱动曲轴，根据一个包括如下阶段的四阶段式热力学循环运转：－不作功等温膨胀；－所谓准等温的作功轻微膨胀-转移；－作功多变膨胀；－环境压力下排气。其优选地由容纳于高压储存器中的压缩空气或任何其它压缩气体经过称为工作容器的缓冲容器进行供给，所述工作容器由容纳于高压储存器中的压缩空气或任何其它压缩气体进行供给，所述压缩空气或任何其它压缩气体优选经过动态膨胀装置、在工作容器中被膨胀到称为工作压力的中等压力，其中：－活动室内置/内装在发动机汽缸中；－所述发动机汽缸包括安装成在至少一个汽缸中能滑动的至少一个活塞，由所述活塞扫过的汽缸容积被分为区分开的两个部分，其中的第一部分构成活动室CA而第二部分构成膨胀室CD；－汽缸在其上部分由汽缸盖关闭，所述汽缸盖包括至少一个进气管及至少一个进气口与至少一个排气管及至少一个排气口，其被布置成使得当所述活塞处于其上止点时，所述活塞和所述汽缸盖之间的余下容积——除非不存在——通过构造被缩小到允许所述活塞和所述汽缸盖之间无接触式运行的仅仅最小间隙；－当活动室CA的容积为其最小容积时，压缩空气或增压气体被引进活塞上方的汽缸中，而在处于恒定工作压力的压缩空气的连续推力下，活动室容积将增大，产生表示准等温转移阶段的作功；－自达到所述活动室CA的最大容积时，压缩空气或增压气体进入所述汽缸中的进气口就被封闭，包含在所述活动室中的压缩空气量或增压气体量则发生膨胀，回推所述活塞进行确定所述膨胀室CD的活塞行程第二部分，产生作功，因此确保膨胀阶段；－所述活塞已达到其下止点，这时排气口打开，以在所述活塞在其整个行程上回升的期间确保排气阶段。内置活动室CA的容积和所述膨胀室CD的容积的尺寸确定成使得在发动机额定运转压力下，在所述下止点的膨胀结束时的压力接近环境压力、尤其是大气压力。所述活动室的容积通过封闭进气口确定。有利地，特别是在用压缩空气以单能源型式运转时，上文所描述的内置活动室式发动机包括汽缸排量递增的多个相继的汽缸。优选地，如文献WO-A1-2005/049968和WO-A1-2008/028881的教导那样，发动机被供给压缩空气或任何其它压缩气体，所述压缩空气或任何其它压缩气体容纳在高压储存器中，在称为工作容器的缓冲容器中被预先膨胀到额定工作压力。不过，即便在多级发动机的情形中可以以高压供应第一汽缸，但仍需要将容纳于高压储存器中的处于非常高压的压缩空气膨胀直到额定工作压力，该膨胀操作要么通过使用传统的减压器引起效率损失，要么通过采用文献WO-A1-03/089764的教导而不花费能源，但这种膨胀不允许在容纳于储存器中的高压与容积恒定的工作容器中的额定工作压力之间进行任意膨胀作功。专利技术人们于是提出一个新专利申请WO-A1-2012/045694，将参照该专利申请的内容，该专利申请涉及一种内置活动室式压缩空气发动机，其中：－储存高压压缩空气或任何其他增压气体的储存器直接向发动机汽缸的进气口供气；－对内置活动室CA的充气在每个发动机循环以恒定进气压力进行，随着在随逐渐排放储存器时储存器中的压力降低，该进气压力递减；－内置活动室CA的容积可变，随着确定所述进气压力的储存器中压力降低而该容积逐渐增大；－内置活动室CA中的压缩空气进气口的启闭件不仅允许开启基本位于活塞行程上止点的进气口和进气管，而且还允许改变进气持续时间和/或进气口的角扇形面以及进气口通过截面；－内置活动室CA的容积的尺寸确定成用于最大储存压力，然后，该容积逐渐增大，使得根据进气压力、内置活动室CA与膨胀室CD之间的容积比，在排气口打开之前的膨胀结束时的压力接近大本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种活动室式发动机，活动室式发动机根据一个包括如下阶段的三阶段式热力学循环运转：－等压等温转移阶段；－作功多变膨胀阶段；－环境压力下排气阶段；活动室式发动机具有：－至少一个汽缸(1)，汽缸被供给容纳在高压储存器(12)中的增压气体、优选压缩空气，－至少一个活塞(2)，活塞安装成能在汽缸(1)中滑动，－曲轴(5)，曲轴由活塞利用传统的曲柄连杆装置(3，4)驱动，－汽缸盖(6)，汽缸盖在汽缸上部部分封闭由活塞(2)扫过的汽缸(1)的容积，汽缸盖具有用于充注汽缸的增压气体流在其中流动的至少一个进气管(8)、在活塞上方的用于增压气体的至少一个进气口(7)、以及至少一个排气口和至少一个排气管，汽缸盖布置成使得当活塞(2)处于其上止点时，活塞(2)和汽缸盖(6)之间的余下容积通过构造被缩小到允许活塞(2)和汽缸盖(6)之间无接触式运行的仅仅最小间隙，－至少一个进气门(9)，进气门与汽缸盖(6)中形成的气门座(20)密封配合，进气门限定进气口(7)，在活动室式发动机中：－活塞(2)扫过的汽缸(1)的容积被分成不同的两个部分，其中的第一部分构成内置于汽缸(1)中的活动室(CA)，第二部分构成膨胀室(CD)，－在进入汽缸的具有恒定工作压力的增压气体的连续推力作用下，活动室(CA)的容积增大，产生作功，这表示等压等温转移阶段，－一达到活动室(CA)的最大容积，就封闭增压气体进入汽缸(1)中的进气口，活动室(CA)中含有的增压气体量则膨胀，回推活塞(2)进行其行程的确定膨胀室(CD)的第二部分，产生作功，从而确保多变膨胀阶段，－活塞(2)已到达其下止点，排气口于是开启，以确保在活塞在其整个行程中上升直至上止点的期间的排气阶段(7)，－活动室式发动机的扭矩和转速通过以如下方式开启和关闭进气门(9)来控制：允许大致在活塞行程的上止点开启进气门(9)，及允许通过关闭进气门(9)来改变进气持续时间和/或进气口的角扇形面、以及进气口的通过截面，以根据高压储存器(12)中容纳的压缩气体的压力和根据膨胀阶段结束时的压力，来确定进入的增压气体量以及活动室(CA)的容积，其特征在于：－a)进气门(9)安装成能在进气门密封抵靠在气门座(20)上的关闭低位与开启高位之间轴向移动，－b)进气门(9)沿其开启方向、朝与充注汽缸(1)的增压气体流的流动方向相反的方向轴向移动，－c)进气门(9)在关闭低位通过进气管(8)中存在的、施加于进气门的压力，以压热自闭的方式被保持闭合于气门座上，－d)活动室式发动机具有控制部件，控制部件用于控制大致在活塞行程的上止点开启进气门(9)，以致使进气门(9)脱离其气门座，以便能在活动室(CA)中建立进气压力，进气门则在增压气体对进气门的相应部分施加的差动压力的作用下，进行完整开启行程，－e)活动室式发动机具有用于关闭进气门(9)的气压作动筒，气压作动筒具有作动筒筒体(100)和关闭活塞(102)，关闭活塞连接于进气门以随进气门一起轴向移动，关闭活塞安装成能在作动筒筒体(100)中滑动，关闭活塞(102)在作动筒筒体内密封地限定作动筒的控制室，控制室称为封闭室(104)，－f)活动室式发动机具有用于控制进气门(9)开启的至少一个开启控制导道(X2)，开启控制导道使所述封闭室(104)连接于增压气体源，增压气体源或者是汽缸的活动室(CA)的上部部分，或者是进气管(8)，或者是用于储存增压气体的高压储存器，－g)活动室式发动机具有主动配气导道(X1)和用于封闭气体在主动配气导道(X1)中流通的称为主动配气阀(Y)的阀(Y)，所述主动配气导道使所述封闭室(104)连接于活动室(CA)的上部部分，控制主动配气阀开启，以使封闭室与活动室(CA)的上部部分连通，关闭进气门(9)并产生加入到预先通过进气管进入活动室的增压气体荷载的作功中的作功。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.22 FR 14546031.一种活动室式发动机，活动室式发动机根据一个包括如下阶段的三阶段式热力学循环运转：－等压等温转移阶段；－作功多变膨胀阶段；－环境压力下排气阶段；活动室式发动机具有：－至少一个汽缸(1)，汽缸被供给容纳在高压储存器(12)中的增压气体、优选压缩空气，－至少一个活塞(2)，活塞安装成能在汽缸(1)中滑动，－曲轴(5)，曲轴由活塞利用传统的曲柄连杆装置(3，4)驱动，－汽缸盖(6)，汽缸盖在汽缸上部部分封闭由活塞(2)扫过的汽缸(1)的容积，汽缸盖具有用于充注汽缸的增压气体流在其中流动的至少一个进气管(8)、在活塞上方的用于增压气体的至少一个进气口(7)、以及至少一个排气口和至少一个排气管，汽缸盖布置成使得当活塞(2)处于其上止点时，活塞(2)和汽缸盖(6)之间的余下容积通过构造被缩小到允许活塞(2)和汽缸盖(6)之间无接触式运行的仅仅最小间隙，－至少一个进气门(9)，进气门与汽缸盖(6)中形成的气门座(20)密封配合，进气门限定进气口(7)，在活动室式发动机中：－活塞(2)扫过的汽缸(1)的容积被分成不同的两个部分，其中的第一部分构成内置于汽缸(1)中的活动室(CA)，第二部分构成膨胀室(CD)，－在进入汽缸的具有恒定工作压力的增压气体的连续推力作用下，活动室(CA)的容积增大，产生作功，这表示等压等温转移阶段，－一达到活动室(CA)的最大容积，就封闭增压气体进入汽缸(1)中的进气口，活动室(CA)中含有的增压气体量则膨胀，回推活塞(2)进行其行程的确定膨胀室(CD)的第二部分，产生作功，从而确保多变膨胀阶段，－活塞(2)已到达其下止点，排气口于是开启，以确保在活塞在其整个行程中上升直至上止点的期间的排气阶段(7)，－活动室式发动机的扭矩和转速通过以如下方式开启和关闭进气门(9)来控制：允许大致在活塞行程的上止点开启进气门(9)，及允许通过关闭进气门(9)来改变进气持续时间和/或进气口的角扇形面、以及进气口的通过截面，以根据高压储存器(12)中容纳的压缩气体的压力和根据膨胀阶段结束时的压力，来确定进入的增压气体量以及活动室(CA)的容积，其特征在于：－a)进气门(9)安装成能在进气门密封抵靠在气门座(20)上的关闭低位与开启高位之间轴向移动，－b)进气门(9)沿其开启方向、朝与充注汽缸(1)的增压气体流的流动方向相反的方向轴向移动，－c)进气门(9)在关闭低位通过进气管(8)中存在的、施加于进气门的压力，以压热自闭的方式被保持闭合于气门座上，－d)活动室式发动机具有控制部件，控制部件用于控制大致在活塞行程的上止点开启进气门(9)，以致使进气门(9)脱离其气门座，以便能在活动室(CA)中建立进气压力，进气门则在增压气体对进气门的相应部分施加的差动压力的作用下，进行完整开启行程，－e)活动室式发动机具有用于关闭进气门(9)的气压作动筒，气压作动筒具有作动筒筒体(100)和关闭活塞(102)，关闭活塞连接于进气门以随进气门一起轴向移动，关闭活塞安装成能在作动筒筒体(100)中滑动，关闭活塞(102)在作动筒筒体内密封地限定作动筒的控制室，控制室称为封闭室(104)，－f)活动室式发动机具有用于控制进气门(9)开启的至少一个开启控制导道(X2)，开启控制导道使所述封闭室(104)连接于增压气体源，增压气体源或者是汽缸的...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·内格尔，C·内格尔，
申请(专利权)人：汽车发展国际股份公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡;LU
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