混合动力缸及混合动力发动机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种混合动力缸及混合动力发动机，混合动力缸包括缸体，将缸体分成上下分布的油腔和气腔的活塞，所述的气腔的侧壁底部开设有第一侧气孔以向气腔内注入压缩空气或者将内部气体排放至压缩空气收集部，所述的气腔的底部设置有第一底气孔以实现压缩后段的气体排出。本实用新型专利技术的混合动力油缸，将内燃发动机的油腔和气腔上下同体布置，有效利用油腔工作时的高温和向气腔内注入的压缩空气膨胀做功，降低动力缸缸体温度的同时，实现了压缩空气膨胀做功，即，在油腔的排气冲程利用压缩空气辅助做功，有效提高了整体效率，同时，因为油腔在点火后，活塞向下运动的前半程内能巨大，可充分利用其对气腔内的气体进行压缩以制备压缩空气并存储，使发动机动力输出更平稳。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及发动机
，特别是涉及一种混合动力缸及混合动力发动机。
技术介绍
空气-燃油混合动力发动机，是为了发挥空气发动机零排放的优点，和克服燃油发动机能耗高污染大的弱点，而结合产生的。到目前，已经有很多形式的空气-燃油混合发动机专利出现，但真正具体应用前景的技术技术，仍然没有出现。就其原因，应该是现有的空气-燃油混合发动机，其技术技术的指导思想，只局限于对现有燃油发动机进行改进，还没有在节能和污染物排放方面对现有燃油发动机技术做出根本性的改变。比如：中国专利02111984.8、200710067863.0和专利申请201510304471.6等，是使用换热器，通过空气吸热，来实现对燃油发动机的高温余热进行回收，经过换热器后的尾气直接排放。因此，燃油的废气与空气没有混合的过程，所以它没有充分利用废气的热量，也没有充分利用废气的质量。比如：中国专利申请201180002802.0，提出空气膨胀(AE)模式、以及空气膨胀+点火模式。在空气膨胀+点火模式下，燃油燃烧废气直接排放，也没有与空气没有混合的过程，无法充分利用废气的热量和质量。只是增加了在汽车刹车时，将混合动力缸变成压缩气缸，回收刹车能量的间歇功能。另外，众所周知，为改善气动发动机的动力性能和续航能力，MDI公司也在其开发的气动发动机基础上，增加了独立的球形燃烧室，用于把燃油燃烧后的高温废气兑入压缩空气中，以此提高压缩空气的温度，并全部利用燃油的热量和质量，增加做功能力和续航能力。但遗憾的是，MDI的这种混合发动机采用的球形燃烧室结构，不能像现有燃油发动机的活塞那样，可以获得燃油在燃烧瞬间所释放出的做功能力，同时，该款混合动力发动机没有行车充气功能，不能实现压缩空气自供。现有基于活塞方式的空气－燃油混合动力发动机，还没有一款是在高温废气里加水，通过水蒸发产生蒸汽来提高燃油热能的利用率。只是在现有的燃油发动机中，为让气缸体的高温余热能够被利用，已经有一种被认为合理简便的方法：是将现有的燃油发动机从4冲程变为6冲程，即在现有的“进气-压缩- 燃烧做功-排气”的四个冲程后，增加“向缸内喷水-排蒸汽”两个冲程，以利用缸体及其内部残余的废气的高温余热，将喷入的水加热到大于800℃，水的体积膨胀1600倍，因此水汽化膨胀做功。该种方法可提高现有四冲程发动机效率的40％。但遗憾的是，该种六冲程燃油发动机并没有得以推行。究其原因是：频繁地向高温缸体内喷水，将使缸体内壁被水急冷急热，这严重地缩短了缸体的寿命；除此之外，这种方法并没有充分有效的利用废气热能，原因是：废气是先排放、然后才向缸体内喷水，因此实际上，排放的废气，已经带走大部分的热能。综上所述，现有的空气－燃油混合发动机，只局限于对现有燃油发动机进行改进，全部采用单向推力气缸，气缸数目少，无法进行功能配置，因此，还没有在节能和污染物排放方面对现有燃油发动机技术做出根本性的改变。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种混合动力发动机。为实现本技术的目的所采用的技术方案是：一种混合动力缸，包括缸体，将缸体分成上下分布的油腔和气腔的活塞，所述的气腔的侧壁底部开设有第一侧气孔以向气腔内注入压缩空气或者将内部气体排放至压缩空气收集部，所述的气腔的底部设置有第一底气孔以实现压缩后段的气体排出。所述的油腔的进气口受控与压缩空气源连通。一种混合动力发动机，包括曲轴，以及多组动力单元，所述的动力单元包括一个双向推力气缸，多个所述的混合动力缸，所述的油腔的排气口连接有混合管，所述的混合管受控与所述的压缩空气源或气腔连通，和/或受控利用喷水器向混合管内喷水，所述的双向推力气缸的内腔被推力活塞分成上混腔和下混腔，所述的混合管受控与上混腔或下混腔连通以利用与高温尾气混合膨胀的压缩空气和/或水蒸气做功。所述的双向推力气缸的侧壁上端和下端分别对应地设置有第二侧气孔以便将上混腔或下混腔与所述的混合管或者压缩空气源或压缩空气收集部连通，所述的双向推力气缸的顶部和底部分别设置有第二底气孔以实现最终的气体排放或者气体的吸入。所述的混合动力缸的第一侧气孔受控与压缩空气收集包连通，所述的混合 动力缸的第二底气孔受控与所述的混合管连通以利用与高温尾气混合膨胀的压缩空气和/或水蒸气做功进行压缩空气制备经存入压缩空气收集包。所述的双向推力气缸的侧壁上端和下端分别对应地设置有缸体喷水器以向内喷水利用与高温尾气混合后水汽化膨胀做功。所述的压缩空气源为小气包，所述的第一侧气孔和/或第二侧气孔可控与小气包连通以在油缸点火做功时向小气包内提供压缩空气，且在油缸压缩时由小气包提供压缩空气作为动力。一种混合发动机的控制方法，包括以下工作模式；1)内燃机工作，压缩空气发动机不主动工作，同时制作压缩空气。当油腔做功时，第一侧气孔的回收通道打开向小气包内存入压缩气体，双向推力气缸的推力活塞被曲轴带动上下运动的同时，通过第二底气孔吸入气体，并将压缩的气体自第二侧气孔排出并存入小气包；2)内燃机不工作，压缩空气发动机工作大气包向双向推力气缸注入压缩空气并推动推力活塞做功，同时，在气腔内注入压缩空气并推动活塞做功；3)内燃机和空气机同时工作在油腔做功时，利用第一侧气孔将气腔内压缩空气存入小气包，同时，油腔排出的高温燃烧废气进入混合管，在混合管内注入压缩空气和/或水后膨胀并进入双向推力气缸进行做功；混合管内注入的压缩空气可由大气包直接提供，也可由气腔直接提供，即包括利用气腔产生压缩空气并充入混合腔的子步骤。即多个气腔中有部分气腔参与压缩空气制备并存入小气包，而另一部分气腔产生的压缩空气直接参与与高温尾气混合进行膨胀做功，减少大气包压缩空气损耗，实现压缩空气零消耗式气动做功。4)内燃机和空气机均不工作。利用曲轴惯性带动活塞和推力活塞上下运动，同时利用气腔和双向推力气缸进行压缩空气制备。在所述的工作模式2)中，还包括利用气腔制作压缩空气并存入小气包的子步骤。在所述的工作模式1)和3)中，还包括在油腔压缩或排气时向气腔内注入压缩空气进行膨胀做功的子步骤。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术的混合动力油缸，将内燃发动机的油腔和气腔上下同体布置，有效利用油腔工作时的高温和向气腔内注入的压缩空气膨胀做功，降低动力缸缸体温度的同时，实现了压缩空气膨胀做功，即，在油腔的排气冲程利用压缩空气辅助做功，有效提高了整体效率，同时，因为油腔在点火后，活塞向下运动的前半程内能巨大，可充分利用其对气腔内的气体进行压缩以制备压缩空气并存储，使发动机动力输出更平稳，而且，利用第一侧气孔进行前半程的压缩空气制备，后半程利用第一底气孔进行自然排气，即，侧部开孔和底部开孔将排气分为了两个阶段，第一阶段排气压力较大，可用于压缩空气制备或回收，第二阶段进行自然底部排气，有利于后段排气顺畅进行，不影响最终效果，提高单个混合动力油缸的动力输出平稳性。附图说明图1所示为本技术的混合动力缸的结构示意图。图2所示为双向推力气缸的结构示意图。图3所示为本技术的混合动力发动机的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力缸，其特征在于，包括缸体，将缸体分成上下分布的油腔和气腔的活塞，所述的气腔的侧壁底部开设有第一侧气孔以向气腔内注入压缩空气或者将内部压缩态的气体排放至压缩空气收集部，所述的气腔的底部设置有第一底气孔以实现末段的气体排出。

【技术特征摘要】
1.一种混合动力缸，其特征在于，包括缸体，将缸体分成上下分布的油腔和气腔的活塞，所述的气腔的侧壁底部开设有第一侧气孔以向气腔内注入压缩空气或者将内部压缩态的气体排放至压缩空气收集部，所述的气腔的底部设置有第一底气孔以实现末段的气体排出。2.如权利要求1所述的混合动力缸，其特征在于，所述的油腔的进气口受控与压缩空气源连通。3.一种混合动力发动机，其特征在于，包括曲轴，以及多组动力单元，所述的动力单元包括一个双向推力气缸，多个如权利要求1或2所述的混合动力缸，所述的油腔的排气口连接有混合管，所述的混合管受控与所述的压缩空气源或气腔连通，和/或受控利用喷水器向混合管内喷水，所述的双向推力气缸的内腔被推力活塞分成上混腔和下混腔，所述的混合管受控与上混腔或下混腔连通以利用与高温尾气混合膨胀的压缩空气和/或水蒸气做功。4.如权利要求3所述的混合动力发动机，其特征在于，所述的双向推力气缸的侧壁上...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昭贵，李沣伟，
申请(专利权)人：张昭贵，李沣伟，
类型：新型
国别省市：天津;12