本发明涉及空气动力汽车技术领域， 尤其涉及一种具有节流控制功能的空 气发动机总成。 背景技术

随着科学技术的不断发展和生活水平的不断提 高， 人类对于能源的需求在 进入二十世纪下半页之后达到了前所未有的高 峰， 地球上的各种传统能源在短 时间内被利用殆尽， 资源储备日趋枯竭。 随着这种对能源的过度开釆利用， 人 类不可避免地遭遇了两大全球性问题， 一是伴随工业发展而至的环境污染问题， 二是资源枯竭带来的能源短缺问题。

温室效应的不断加强及能源危机的日益深化， 使得人类不得不开始面对这 两大问题， 并着手研究緩解、 解决这些问题的对策和措施。 而对可再生的能源 的开发和利用， 不仅能够在保障人类能源需求的基础上， 降低对传统能源储备 的消耗， 更减少了燃烧化石能源而产生的废气、 废料排放， 从根源上緩解了环 境污染问题。 作为新能源中的突出代表， 太阳能、 风能、 水力能等已经在多个 领域中被运用并成功取代化石能源。 然而， 在某些领域， 仍然依靠传统能源来 提供动力， 对新能源的研究应用较少。

汽车是现代社会中被使用最广泛的科技产物之 一， 在人口高速增长的今天， 汽车的数量也急剧增加， 但是， 目前绝大多数的汽车， 依然是使用传统的化石 能源发动机， 这就造成了对化石能源的大量消耗， 并且， 使用传统化石能源发 动机的汽车， 在行驶过程中排放了大量的有毒气体， 对环境的污染相当严重。

现有技术中已经存在着一些利用空气能作为动 力的空气动力汽车， 这些汽 车使用的是与化石能源发动机不同的空气动力 发动机， 依靠高压空气提供的能 量来驱动发动机及汽车工作。 这种新兴的空气动力汽车， 不依赖于燃烧传统化 石能源而获取动力， 使用的仅仅是压缩过的空气， 行驶过程中对外界实现零排 放， 无污染， 符合发展潮流。 但是， 空气动力汽车依靠在其车身上设置高压气 罐来携带压缩空气， 受到车身大小限制， 高压气罐不能设置的很大， 因此储气 量较少， 而现有的空气动力发动机中不具有节流控制机 构， 难以实现对压缩空 气释放量的精确调节， 这就造成了压缩空气的浪费， 减少了单次行驶路程并增 加了充气次数， 降低了空气动力汽车的实用性， 同时， 也不利于对汽车速度的 精确控制。

因此， 有必要提供一种具有节流控制功能的空气发动 机总成。 发明内容

本发明的目的在于提供一种具有节流控制功能 的空气发动机总成。

为了实现上述目的， 本发明提供了一种具有节流控制功能的空气发 动机总 成， 包括储液罐、 压力阀、 高压气罐、 至少一个节流控制机构及空气发动机， 所述储液罐通过所述压力阀与所述高压气罐的 入口连通， 所述高压气罐的出口 与所述节流控制机构的输入端连通， 所述节流控制机构的输出端与所述空气发 动机连通。

与现有技术相比， 由于本发明在所述空气发动机总成中设置了所 述节流控 制机构， 利用所述节流控制机构来精确调节所述空气发 动机的进气量， 避免压 缩空气的浪费并以此实现调整空气发动机输出 功率及速度的目的。 同时， 由于 设置了所述储液罐及高压气罐， 在所述储液罐内储存了利用低温和高压条件得 到的液态空气， 所述空气动力汽车在行驶过程中， 液态空气从所述储液罐内输 出并由于压力瞬间减小而气化成为压缩空气， 压缩空气进入所述高压气罐暂存 并向所述空气发动机供气， 由于液态空气占据的体积比压缩空气小很多， 因此 所述储液罐内携带的液态空气能够满足所述空 气动力汽车长距离行驶的需求 , 大大减少了所述空气动力汽车充气的次数， 提高了其实用性。

较佳地， 所述空气发动机具有至少一个缸体， 所述缸体内设置有主轴， 且 所述缸体具有供压缩空气进入的进气口； 所述节流控制机构包括第一气室、 第 二气室、 凸轮、 直线驱动机构、 第一滑动件及第二滑动件； 所述第一气室具有 贯穿所述第一气室的一侧的第一容置腔， 且所述第一气室的两相对侧壁分别开 设有与所述第一容置腔连通的第一入气孔及第 一出气孔， 所述第一出气孔为所 述节流控制机构的输出端并与所述进气口连通 ； 所述凸轮与所述主轴传动连接 并在所述缸体排气时顶推所述第一滑动件向所 述第一容置腔内滑动以隔离所述 第一入气孔及第一出气孔， 且在所述缸体进气时使所述第一滑动件向所述 第一 容置腔外滑动以连通所述第一入气孔及第一出 气孔； 所述第二气室具有贯穿所 述第二气室的一侧的第二容置腔， 且所述第二气室的两相对侧壁分别开设有与 所述第二容置腔连通的第二入气孔及第二出气 孔， 所述第二出气孔与所述第一 入气孔连通， 所述第二入气孔为所述节流控制机构的输入端 ； 所述直线驱动机 构驱使所述第二滑动件在所述第二容置腔内滑 动以改变所述第二入气孔与第二 出气孔的连通面积。 利用凸轮来带动所述第一滑动件在所述第一容 置腔内滑动 以隔离或连通所述第一入气孔及第一出气孔， 依靠简单的结构便间接实现了所 述缸体的进气口的开闭， 所述凸轮与主轴传动连接， 达到了使所述进气口的开 闭与所述缸体的工作状态同步的目的， 确保进气精确且及时， 并在排气时避免 向所述缸体供气， 杜绝了能量浪费。 同时， 利用所述直线驱动机构驱使所述第 二滑动件在所述第二容置腔内滑动以改变所述 第二入气孔与第二出气孔的连通 面积， 实现了对缸体的进气量的精准调节。

具体地， 所述凸轮的一侧凸伸形成从动轮， 一皮带绕设于所述主轴及所述 从动轮。 在所述凸轮的一侧形成所述从动轮， 在所述从动轮及主轴上绕设所述 皮带以实现所述凸轮与主轴的传动连接。

具体地， 所述直线驱动机构包括电机、 齿轮及齿条， 所述电机驱动所述齿 轮转动， 所述齿轮与所述齿条啮合， 所述齿条固定于所述第二滑动件。 通过设 置由所述电机驱动的所述齿轮， 且所述齿轮与固定于所述第二滑动件的所述齿 条啮合， 因此当所述电机转动时， 转动藉由所述齿轮与齿条的啮合转化为所述 第二滑动件的直线往复运动， 使所述第二滑动件可以在所述第二容置腔内进 出。

具体地， 所述第一容置腔的底面开设有一凹槽， 所述第一滑动件与所述凹 槽对应地设有一凸部， 所述 槽内及所述凸部上均设置有弹性垫片。 在所述 槽内及所述凸部上设置所述弹性垫片， 有利于提高所述第一滑动件抵顶于所述 第一容置腔的底面时的密封性， 确保所述第一入气孔与第一出气孔被有效隔离 。

具体地， 所述第一气室与所述第一滑动件之间设有呈伸 缩结构的第一密封 件， 所述第一密封件的一端固定于所述第一气室并 封闭所述第一容置腔， 所述 第一密封件的另一端固定于所述第一滑动件。 设置所述第一密封件能够在所述 第一滑动件滑动的过程中保证所述第一气室内 的压缩空气不会向外界泄露， 防 止能源的浪费。

具体地， 所述第二气室与所述第二滑动件之间设有呈伸 缩结构的第二密封 件， 所述第二密封件的一端固定于所述第二气室并 封闭所述第二容置腔， 所述 第二密封件的另一端固定于所述第二滑动件。 设置所述第二密封件能够在所述 第二滑动件滑动的过程中保证所述第二气室内 的压缩空气不会向外界泄露， 防 止能源的浪费。

较佳地， 所述压力阀包括阀体、 活塞及弹簧， 所述阀体具有连通所述储液 罐及高压气罐的通道， 所述活塞设置于所述阀体内并滑动地封闭或打 开所述通 道， 阀体的一端与所述高压气罐的出口连通， 所述弹簧设置于所述阀体的另一 端与所述活塞之间。 在所述储液罐及高压气罐之间设置包括所述阀 体、 活塞及 弹簧的所述压力阀， 实现了只有当所述高压气罐输出的压缩空气的 气压不足时， 所述压力阀才会打开并使所述储液罐向所述压 缩空气输送压缩空气， 达到了节 省液态空气及压缩空气的目的。

较佳地， 还包括一加热装置， 所述加热装置具有输入接口及输出接口， 所 述空气发动机具有呈管径渐小的结构的排气口 ， 所述输入接口与所述排气口连 通， 所述输出接口与所述高压气罐的入口连通。 将所述排气口中输出的空气导 入所述加热装置内进行加热， 能够利用热量传递有效提高压缩空气的内能， 实 现循环利用， 提高利用率； 所述排气口设置为管径渐小的结构， 有利于初步提 高排出的空气的内能。。

较佳地， 所述具有节流控制功能的空气发动机总成安装 于空气动力汽车， 所述空气动力汽车具有调速装置， 所述直线驱动机构与所述调速装置电连接并 由所述调速装置驱动。 所述调速装置是汽车本身具有的装置， 如油门或者刹车， 将其与所述直线驱动机构电连接， 则可通过油门或刹车直接控制所述直线驱动 机构的运动， 即控制所述虹体的进气量， 以实现对所述空气动力汽车的调速。 附图说明

图 1是本发明空气动力汽车的整体示意图。

图 2是本发明中第一滑动件与第一气室的配合关� �图。

图 3是本发明中第一滑动件与第一气室在另一状� �下的配合关系图。

图 4是图 1中 A处的放大图。

图 5是本发明中压力阀的结构示意图。 具体实施方式

下面结合给出的说明书附图对本发明的较佳实 施例作出描述。

如图 1 所示， 本发明具有节流控制功能的空气发动机总成安 装于空气动力 汽车， 包括储液罐 1、 高压气罐 2、 压力阀 3、 至少一个节流控制机构 42及空气 发动机， 所述储液罐 1通过所述压力阀 3与所述高压气罐 2的入口 20连通， 所 述高压气罐 2的出口 21与所述节流控制机构 42的输入端连通， 所述节流控制 机构 42的输出端与所述空气发动机连通。

再结合图 2及图 3 , 所述空气发动机具有至少一个缸体 40, 所述虹体 40内 设置有主轴 41 , 且所述虹体 40具有供压缩空气进入的进气口 40a; 所述节流控 制机构 42包括第一气室 421、 第二气室 422、 凸轮 423、 直线驱动机构 424、 第 一滑动件 425a及第二滑动件 425b; 所述第一气室 421具有贯穿所述第一气室 421 的一侧的第一容置腔 421a, 且所述第一气室 421 的两相对侧壁分别开设有 与所述第一容置腔 421a连通的第一入气孔 421b及第一出气孔 421c, 所述第一 出气孔 421c为所述节流控制机构 42的输出端并与所述进气口 40a连通；所述凸 轮 423与所述主轴 41传动连接并在所述虹体 40排气时顶推所述第一滑动件 425a 向所述第一容置腔 421a内滑动以隔离所述第一入气孔 421b及第一出气孔 421c, 且在所述虹体 40进气时使所述第一滑动件 425a向所述第一容置腔 421a外滑动 以连通所述第一入气孔 421b及第一出气孔 421c;所述第二气室 422具有贯穿所 述第二气室 422的一侧的第二容置腔 422a, 且所述第二气室 422的两相对侧壁 分别开设有与所述第二容置腔 422a连通的第二入气孔 422b及第二出气孔 422c , 所述第二出气孔 422c与所述第一入气孔 421b连通， 所述第二入气孔 422b为所 述节流控制机构 42的输入端；所述直线驱动机构 424驱使所述第二滑动件 425b 在所述第二容置腔 422a内滑动以改变所述第二入气孔 422b与第二出气孔 422c 的连通面积。

再请参照图 1 , 具体地， 在本实施例中， 所述节流控制机构 42还包括外壳 426、 皮带 427、 弹性垫片 428a及 428b、 第一密封件 429a及第二密封件 429b。

所述第一气室 421、 第二气室 422、 凸轮 423、 直线驱动机构 424、 第一滑 动件 425a、 第二滑动件 425b、 弹性垫片 428a及 428b、 第一密封件 429a及第二 密封件 429b都设置于所述外壳 426内。

所述凸轮 423的一侧凸伸形成从动轮 423a, 所述皮带 427绕设于所述主轴 41及所述从动轮 423a。 所述皮带 427的设置实现了所述凸轮 423与主轴 41的 传动连接。

所述第一密封件 429a呈伸缩结构并设置于所述第一气室 421与所述第一滑 动件 425a之间 ,所述第一密封件 429a的一端固定于所述第一气室 421并封闭所 述第一容置腔 421a,所述第一密封件 429a的另一端固定于所述第一滑动件 425a。 设置所述第一密封件 429a能够在所述第一滑动件 425a滑动的过程中保证所述第 一气室 421内的压缩空气不会向外界泄露， 防止能源的浪费。

再结合图 4, 所述第一容置腔 421a的底面开设有一凹槽 421d, 所述第一滑 动件 425a与所述凹槽 421d对应地设有一凸部 425b,所述凹槽 421d内设有所述 弹性垫片 428a, 所述凸部 425b上设置有所述弹性垫片 428b。 在所述凹槽 421d 内及所述凸部 425b上设置所述弹性垫片 428a及 428b, 有利于提高所述第一滑 动件 425a抵顶于所述第一容置腔 421a的底面时的密封性，确保所述第一入气孔 421b与第一出气孔 421c被有效隔离。

回看图 1 , 所述第一出气孔 421c通过一雉形管 421e与所述进气口 40a连通 以提高进入所述进气口 40a的压缩空气的流速及压力。

所述第二密封件 429b呈伸缩结构并设置于所述第二气室 422与所述第二滑 动件 425b之间， 所述第二密封件 429b的一端固定于所述第二气室 422并封闭 所述第二容置腔 422a, 所述第二密封件 429b 的另一端固定于所述第二滑动件 425b。 设置所述第二密封件 429b能够在所述第二滑动件 425b滑动的过程中保 证所述第二气室 422内的压缩空气不会向外界泄露， 防止能源的浪费。 所述直线驱动机构 424包括电机 424a、 齿轮 424b及齿条 424c, 所述电机 424a驱动所述齿轮 424b转动， 所述齿轮 424b与所述齿条 424c啮合， 所述齿条 424c 固定于所述第二滑动件 425b。 通过设置由所述电机 424a驱动的所述齿轮 424b, 且所述齿轮 424b与固定于所述第二滑动件 425b的所述齿条 424c啮合， 因此当所述电机 424a转动时， 转动藉由所述齿轮 424b与齿条 424c的啮合转化 为所述第二滑动件 425b的直线往复运动， 使所述第二滑动件 425b可以在所述 第二容置腔 422a内进出。

参照图 1 , 所述空气动力汽车还包括调速装置 5、 加热装置 6及光伏发电装 置 7。

所述调速装置 5是汽车本身具有的装置， 如油门或者刹车， 将其与所述直 线驱动机构 424 电连接， 则可通过油门或刹车直接控制所述直线驱动机 构 424 中所述电机 424a的运动， 从而通过所述第二滑动件 425b的滑动控制所述虹体 40的进气量， 实现对所述空气动力汽车的调速。

所述加热装置 6具有输入接口 60及输出接口 61 ,且所述加热装置 6内具有 供压缩空气流过的弯曲管 62, 所述弯曲管 62的一端形成所述输入接口 60, 另 一端形成所述输出接口 61 , 所述输出接口 61与所述高压气罐 2的入口 20连通, 所述虹体 40上开设有排气口 40b, 所述排气口 40b呈管径渐小的结构并与所述 加热装置 6的输入接口 60连通,所述加热装置 6的作用是利用热量传递有效提高 压缩空气的内能。 设置所述排气口 40b是为了回收从虹体 40中排出的具有剩余 动能的压缩空气， 提高利用率。 将所述排气口 40b设置为管径渐小的结构， 有 利于初步提高排出的空气的内能。

所述光伏发电装置 7设置于所述空气动力汽车的车身并利用太阳� �进行发 电， 所产生的电力用于供给所述加热装置 6使所述加热装置 6工作放热， 并且 还可以满足所述空气动力汽车上的其他设备的 用电需求， 如所述直线驱动机构 424中的所述电机 424a, 也可以利用所述光伏发电装置 7发出的电力驱动。

如图 5所示， 所述阀体 30具有连通所述储液罐 1及高压气罐 2的通道 33 , 所述活塞 31设置于所述阀体 30内并滑动地封闭或打开所述通道 33 ,阀体 30的 一端与所述高压气罐 2的出口 21连通， 所述弹簧 32设置于所述阀体 30的另一 端与所述活塞 31之间。 具体地， 所述压力阀 3为三通结构， 所述阀体 30内的 所述通道 33的输入端与所述储液罐 1连通， 所述通道 33的输出端接入所述高 压气罐 2的入口 20; 所述阀体 30的一端与所述高压气罐 2的出口 21连通以利 用所述高压气罐 2的输出气压顶推所述活塞 31 , 使所述活塞 31封闭所述通道 33。

所述储液罐 1 内的液态空气是由压缩空气经过高压及低温处 理后得到的， 其密度增大而体积减小， 相同体积下相比一般压缩空气能存储更多的液 态空气。 但是所述储液罐 1 制造工艺要求较高， 需能承受足够大的压力并具有隔热功能 以保持罐内的低温， 为了实现这一点， 可以釆用现有的高强度材料制造并在其 外部加装隔热材料制成的隔热层。

所述具有节流控制功能的空气发动机总成既适 用于现有技术中的活塞式发 动机， 也适用于涡轮式发动机。 当适用于活塞式发动机时， 所述虹体 40是指容 置活塞的气虹， 当适用于涡轮式发动机时，所述虹体 40是指安装涡轮的涡轮室。 所述具有节流控制功能的空气发动机总成内具 有的缸体 40的数量不做限定， 可 以根据实际使用要求而配置， 所述节流控制机构 42的数量根据适用对象的不同 和缸体 40数量的不同而选择。 对于进排气冲程错开的多气虹活塞式发动机， 需 要至少两所述节流控制机构 42分别对处于不同冲程的气虹供气； 而对于进排气 冲程同步的涡轮式发动机， 则可以只设置一所述节流控制机构 42, 令所述节流 控制机构 42同时对多个涡轮室供气。 当然， 对于两种类型的发动机， 都可以设 置与缸体 40的数量相同的节流控制机构 42分别对多个所述叙体 40供气。

在汽车启动之前， 先在所述储液罐 1及高压气罐 2中充满足够的液态空气 及压缩空气， 汽车启动时， 靠所述高压气罐 2 中输出的压缩空气让所述具有节 流控制功能的发动机总成启动以驱动汽车， 如果所述高压气罐 2 中输出的压缩 空气的气压足够， 则所述压力阀 3关闭， 所述储液罐 1不对外输出， 当高压气 罐 2输出的压缩空气压力不足时， 所述压力阀 3打开， 所述储液罐 1 内的液态 空气流出并气化成为压缩空气， 再经由所述加热装置 6加热增压后进入所述高 压气罐 2。 在汽车行驶的过程中， 如需变速， 则通过所述调速装置 5控制所述电 机 424a的转向及转速， 藉由所述第二滑动件 425b在所述第二容置腔 422a内的 滑动来改变所述第二入气孔 422b与第二出气孔 422c的相对连通面积， 以此调 节所述进气口 40a的进气量， 实现调速。

与现有技术相比， 由于本发明在所述空气动力汽车上设置了所述 储液罐 1 及高压气罐 2, 在所述储液罐 1内储存了利用低温和高压条件得到的液态空� �， 所述空气动力汽车在行驶过程中， 液态空气从所述储液罐 1 内输出并由于压力 减小而气化成为压缩空气， 压缩空气进入所述高压气罐 2暂存并向所述空气发 动机供气， 由于液态空气占据的体积比压缩空气小很多， 因此所述储液罐 1 内 携带的液态空气能够满足所述空气动力汽车长 距离行驶的需求， 大大减少了所 述空气动力汽车充气的次数， 提高了其实用性。 在所述储液罐 1 及高压气罐 2 之间设置包括所述阀体 30、 活塞 31及弹簧 32的所述压力阀 3 , 则实现了只有 当所述高压气罐 2输出的压缩空气的气压不足时， 所述压力阀 3才会打开并使 所述储液罐 1 向所述压缩空气输送压缩空气， 达到了节省压缩空气的目的。 由 于在所述空气发动机总成中设置了所述节流控 制机构 42, 利用凸轮 423来带动 所述第一滑动件 425a在所述第一容置腔 421a内滑动以隔离或连通所述第一入气 孔 421b及第一出气孔 421c, 依靠简单的结构便间接实现了所述虹体 40的进气 口 40a的开闭， 所述凸轮 423与主轴 41传动连接， 达到了使所述进气口 40a的 开闭与所述叙体 40的工作状态同步的目的， 确保进气精确且及时， 并在排气时 避免向所述虹体 40供气， 杜绝了能量浪费。 同时， 利用所述直线驱动机构 424 驱使所述第二滑动件 425b在所述第二容置腔 422a内滑动以改变所述第二入气 孔 422b与第二出气孔 422c的连通面积，实现了对缸体 40的进气量的精准调节， 达到调整所述空气发动机总成的输出速度的目 的。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已， 其作用是方便本领域的技术人 员理解并据以实施， 当然不能以此来限定本发明之权利范围， 因此依本发明申 请专利范围所作的等同变化， 仍属于本发明所涵盖的范围。