气缸结构、发动机及动力装置的制作方法

1.本实用新型涉及动力装置技术领域，尤其是涉及一种气缸结构、发动机及动力装置。


背景技术：

2.活塞发动机也叫往复式发动机，是一种利用一个或者多个活塞将压力转换成旋转动能的发动机。活塞发动机是热机的一种，靠汽油、柴油等燃料提供动力。活塞式发动机主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成。
3.最常用的往复式发动机是利用汽油或者柴油燃料产生压力的。通常都不止一个活塞，每个活塞都在气缸内，燃料－空气混合物被注入其内，然后被点燃，热气膨胀，推动活塞向后运动。活塞的这种直线运动通过连杆和曲轴转换成圆周运动。
4.本技术人发现现有技术至少存在以下技术问题：现有发动机常以汽油或者柴油燃料产生压力，推动活塞运动，柴油燃烧产生汽车尾气等污染环境，油耗大。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种气缸结构、发动机及动力装置，以解决现有技术中存在的气缸内活塞运动需要燃烧燃油，利用热气膨胀推动活塞运动的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
7.本实用新型提供的气缸结构，包括气缸本体和活塞，所述气缸本体上设置有进气口和排气口，所述进气口连通有气体压力罐，所述气体压力罐内装填有压缩气体，所述进气口和所述排气口与所述气缸本体内腔之间具有截断状态和导通状态；其中：
8.当所述进气口与所述气缸本体内腔之间处于所述导通状态，且所述排气口与所述气缸本体内腔之间处于所述截断状态时，压缩气体能经所述进气口进入所述气缸本体内膨胀并推动所述活塞运动；当所述进气口与所述气缸本体内腔之间处于所述截断状态，且所述排气口与所述气缸本体内腔之间处于所述导通状态时，所述活塞能够向初始位置方向运动；
9.所述进气口所在的管路上设置有用于控制所述进气口开关的进气阀，所述排气口所在的管路上设置有用于控制所述排气口开关的排气阀；
10.所述气缸结构还包括有：
11.第一位置传感器，设置在所述活塞的初始位置处；
12.第二位置传感器，设置在所述活塞的最大运动行程位置处；
13.控制单元，所述控制单元和所述第一位置传感器、所述第二位置传感器、所述进气阀和所述排气阀均电连接，用于在接收到所述第一位置传感器传递的所述活塞位置信号时开启所述进气阀且关闭所述排气阀，并用于在接收到所述第二位置传感器传递的所述活塞位置信号时开启所述排气阀且关闭所述进气阀。
14.优选的，所述活塞与曲轴连杆机构转动连接，所述活塞往复运动时能够带动所述曲轴连杆机构运动。
15.优选的，所述气体压力罐内的压缩空气为惰性气体。
16.优选的，所述进气阀和所述排气阀均为电磁阀。
17.本实用新型还提供了一种发动机，包括曲轴连杆机构和上述气缸结构，所述曲轴连杆机构中的曲轴与所述活塞连接。
18.本实用新型还提供了一种动力装置，包括上述气缸结构。
19.本实用新型提供的气缸结构、发动机及动力装置，与现有技术相比，具有如下有益效果：在气缸的进气口位置处连通气体压力罐，当进气口与气缸本体内腔之间处于导通状态，且排气口与气缸本体内腔之间处于截断状态时，压缩气体能经进气口进入气缸本体内膨胀并推动活塞运动，实现动力输出；当进气口与气缸本体内腔之间处于截断状态，且排气口与气缸本体内腔之间处于导通状态时，活塞能够运动至初始状态，上述两个过程能够通过压缩气体实现活塞的往复直线运动，无需在气缸本体内点燃燃油，节约燃油资源，减少对环境的污染。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本实用新型气缸结构的第一种实施例的结构示意图；
22.图中1、气缸本体；2、活塞；3、进气口；4、排气口；5、气体压力罐；6、气体管路；7、排气阀；8、进气阀；9、曲轴连杆机构。
具体实施方式
23.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
25.本实用新型实施例提供了一种气缸结构、发动机及动力装置，能够通过压缩气体实现活塞的往复直线运动，无需在气缸本体内点燃燃油，节约燃油资源，减少对环境的污染。
26.下面结合图1对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。
27.如图1所示，本实施例提供了一种气缸结构，包括气缸本体1和活塞2，气缸本体1上设置有进气口3和排气口4，进气口3连通有气体压力罐5，气体压力罐5内装填有压缩气体，进气口3和排气口4与气缸本体1内腔之间具有截断状态和导通状态；其中：当进气口3与气缸本体1内腔之间处于导通状态，且排气口4与气缸本体1内腔之间处于截断状态时，压缩气体能经进气口3进入气缸本体1内膨胀并推动活塞2运动；当进气口3与气缸本体1内腔之间处于截断状态，且排气口4与气缸本体1内腔之间处于导通状态时，活塞 2能够向初始位置方向运动。
28.本实施例的气缸结构，在气缸的进气口3位置处连通气体压力罐5，当进气口3与气缸本体1内腔之间处于导通状态，且排气口4与气缸本体1内腔之间处于截断状态时，压缩气体能经进气口3进入气缸本体1内膨胀并推动活塞 2运动，实现动力输出；当进气口3与气缸本体1内腔之间处于截断状态，且排气口4与气缸本体1内腔之间处于导通状态时，活塞2能够向初始位置方向运动，上述两个过程能够通过压缩气体实现活塞2的往复直线运动，无需在气缸本体1内点燃燃油，节约燃油资源，减少对环境的污染。
29.为了便于实现进气口3、排气口4与气缸本体1内腔之间的导通和截断，作为可选地实施方式，参见图1所示，进气口3所在的管路上设置有用于控制进气口3开关的进气阀8，排气口4所在的管路上设置有用于控制排气口4开关的排气阀7。
30.打开进气阀8且关闭排气阀7时能够实现进气口3和气缸本体1内腔之间导通，排气口4与气缸本体1内腔之间的截断，气体压力罐5中的压缩气体能够经进气口3进入至气缸内腔中，进入气缸本体1内腔中后，压缩气体迅速膨胀，气缸本体1内腔中压力升高，并推动活塞2运动，实现动力的输出。关闭进气阀8且打开排气阀7时能够实现进气口3和气缸本体1内腔之间截断，排气口4与气缸本体1内腔之间的导通，气体压力罐5中的压缩气体能够经排气口4排出，此时活塞2受到的推力减小，气缸本体1内压力相对下降，活塞2 回复至初始位置。
31.为了使得活塞2能够回复至初始位置，作为可选的实施方式，气缸本体1 的排气口4还连通有负压装置，负压装置用于吸附气缸本体1内腔中的空气，以降低气缸本体1内腔中的压力，使活塞2在压差作用下回复至初始位置。其中，上述负压装置可以为真空泵等装置。
32.作为可选地实施方式，参见图1所示，本实施例的活塞2与曲轴连杆机构 9转动连接，活塞2往复运动时能够带动曲轴连杆机构9运动，通过曲轴连杆机构9将动力输入至连接轴，实现轮体等的转动。其中，曲轴连杆机构9为现有的成熟技术，在此对其结构不做赘述。具体的，活塞2与曲轴连杆机构9中的曲轴连接。
33.作为可选地实施方式，气体压力罐5内的压缩空气为惰性气体，相对于活泼性气体而言，惰性气体安全性更好。
34.参见图1，本实施例进气口3通过气体管路6与气体压力罐5连通，上述气体压力罐5与气体管路6可拆卸的设置以便于更换气体压力罐5，如气体压力罐5与气体管路6螺纹连接。或者，也可通过向气体压力罐5内不断装填、补充压缩空气。
35.作为可选地实施方式，本实施例的进气阀8和排气阀7均为电磁阀，便于通过控制器控制进气阀8和排气阀7的开启和闭合。
36.为了提高自动化程度，作为可选地实施方式，本实施例的气缸结构还包括有：第一位置传感器，设置在活塞2的初始位置处；
37.第二位置传感器，设置在活塞2的最大运动行程位置处；
38.控制单元，控制单元和第一位置传感器、第二位置传感器、进气阀8和排气阀7均电连接，用于在接收到第一位置传感器传递的活塞2位置信号时开启进气阀8且关闭排气阀7，并用于在接收到第二位置传感器传递的活塞2位置信号时开启排气阀7且关闭进气阀8。
39.其中，上述第一位置传感器和第二位置传感器均为现有的成熟技术，在此对其结构不做赘述。控制单元包括控制器，控制器可以为51单片机等，内部预存有设定程序。
40.当第一位置传感器检测到活塞2的位置信号时，说明活塞2处于初始位置处，控制单元在接收到第一位置传感器传递的活塞2位置信号时，控制进气阀 8开启且同时排气阀7关闭，气体压缩罐内的压缩气体经气体管路6、进气口3 进入气缸本体1内腔中，气体迅速膨胀做功。当第二位置传感器检测到活塞2 的位置信号时，说明活塞2处于最大行程位置处，控制单元在接收到第二位置传感器传递的活塞2位置信号时，控制进气阀8关闭且同时排气阀7开启，气缸本体1内腔中的气体排出，气缸本体1内腔中压力下降，活塞2反向运动。
41.当排气口4还连接有负压装置时，控制单元与负压装置连接，控制单元用于在接收到第二位置传感器传递的活塞2位置信号时开启排气阀7且关闭进气阀8，且开启负压装置，负压装置将气缸本体1内腔中的气体抽出至少部分并使活塞2能够在气压差作用下回复至初始位置；当第一位置传感器检测到活塞 2的位置信号时，继续重复上述操作。上述结构能够实现活塞往复运动的自动化控制。
42.实施例二
43.本实施例中提供了一种发动机，包括曲轴连杆机构9和上述气缸结构，曲轴连杆机构9中的曲轴与活塞2连接。本实施例的发动机具有上述气缸结构，故同样能够通过压缩气体实现活塞2的往复直线运动，无需在气缸本体1内点燃燃油，节约燃油资源，减少对环境的污染。
44.实施例三
45.本实施例中提供了一种动力装置，包括上述气缸结构。本实施例的动力装置具有上述气缸结构，故同样能够通过压缩气体实现活塞2的往复直线运动，实现动力的输出，无需在气缸本体1内点燃燃油，节约燃油资源，减少对环境的污染。
46.在本说明书的描述，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
47.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
48.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种气缸结构，包括气缸本体(1)和活塞(2)，其特征在于，所述气缸本体(1)上设置有进气口(3)和排气口(4)，所述进气口(3)连通有气体压力罐(5)，所述气体压力罐(5)内装填有压缩气体，所述进气口(3)和所述排气口(4)与所述气缸本体(1)内腔之间具有截断状态和导通状态；其中：当所述进气口(3)与所述气缸本体(1)内腔之间处于所述导通状态，且所述排气口(4)与所述气缸本体(1)内腔之间处于所述截断状态时，压缩气体能经所述进气口(3)进入所述气缸本体(1)内膨胀并推动所述活塞(2)运动；当所述进气口(3)与所述气缸本体(1)内腔之间处于所述截断状态，且所述排气口(4)与所述气缸本体(1)内腔之间处于所述导通状态时，所述活塞(2)能够向初始位置方向运动；所述进气口(3)所在的管路上设置有用于控制所述进气口(3)开关的进气阀(8)，所述排气口(4)所在的管路上设置有用于控制所述排气口(4)开关的排气阀(7)；所述气缸结构还包括有：第一位置传感器，设置在所述活塞(2)的初始位置处；第二位置传感器，设置在所述活塞(2)的最大运动行程位置处；控制单元，所述控制单元和所述第一位置传感器、所述第二位置传感器、所述进气阀(8)和所述排气阀(7)均电连接，用于在接收到所述第一位置传感器传递的所述活塞(2)位置信号时开启所述进气阀(8)且关闭所述排气阀(7)，并用于在接收到所述第二位置传感器传递的所述活塞(2)位置信号时开启所述排气阀(7)且关闭所述进气阀(8)。2.根据权利要求1所述的气缸结构，其特征在于，所述活塞(2)与曲轴连杆机构(9)转动连接，所述活塞(2)往复运动时能够带动所述曲轴连杆机构(9)运动。3.根据权利要求1所述的气缸结构，其特征在于，所述气体压力罐(5)内的压缩空气为惰性气体。4.根据权利要求1所述的气缸结构，其特征在于，所述进气阀(8)和所述排气阀(7)均为电磁阀。5.一种发动机，其特征在于，包括曲轴连杆机构(9)和权利要求1-4任一项所述的气缸结构，所述曲轴连杆机构(9)中的曲轴与所述活塞(2)连接。6.一种动力装置，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的气缸结构。

技术总结
本实用新型提供了一种气缸结构、发动机及动力装置，解决了气缸内活塞运动需要燃烧燃油的问题。气缸结构包括气缸本体和活塞，气缸本体上设置有进气口和排气口，进气口连通有气体压力罐，气体压力罐内装填有压缩气体，进气口和排气口与气缸本体内腔之间具有截断状态和导通状态；当进气口与气缸本体内腔之间处于导通状态，且排气口与气缸本体内腔之间处于截断状态时，压缩气体能经进气口进入气缸本体内膨胀并推动活塞运动；当进气口与气缸本体内腔之间处于截断状态，且排气口与气缸本体内腔之间处于导通状态时，活塞能够运动至初始状态。该装置能够通过压缩气体实现活塞的往复直线运动，无需在气缸本体内点燃燃油，节约燃油资源，减少对环境的污染。减少对环境的污染。减少对环境的污染。


技术研发人员：张刚
受保护的技术使用者：张刚
技术研发日：2021.09.23
技术公布日：2022/5/25