Блок пневматического двигателя со вспомогательным контуром сжатого воздуха

Блок пневматического двигателя со вспомогательным контуром сжатого воздуха

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к двигателю и, в частности, относится к блоку пневматического двигателя, использующего сжатый воздух в качестве дополнительного источника энергии.

Уровень техники

Двигатели находят широкое применение во всех сферах деятельности. Обычно используют поршневые двигатели внутреннего сгорания, применяющие топливо как источник энергии в современных транспортных средствах, таких как автомобили, лодки и т.д. Но, с одной стороны, из-за неполного сгорания топлива выхлопные газы двигателя, использующего топливо в качестве источника энергии, содержат большое количество загрязняющих окружающую среду вредных веществ. С другой стороны, топливо получают из нефти, и вследствие увеличивающего дефицита нефтяных ресурсов все больше ограничены разработка и применение систем, использующих топливный двигатель в качестве источника энергии. Таким образом, актуальна проблема разработки нового, чистого и не создающего загрязнений альтернативного источника энергии или в максимально возможной степени уменьшения потребления топлива и сокращения выбросов. Пневматический двигатель, использующий сжатый воздух в качестве источника энергии, способен удовлетворить этим требованиям.

Ги Негрэ, проектировщик французской компании MDI, ранее исследовал двигатель на сжатом воздухе. В 2002 г. он создал первый чисто-пневматический экономичный, предназначенный для домашнего пользования, автомобиль с кузовом типа “седан”. В FR 2731472 A1, US 6311486 B1 и US 20070101712 A1 и т.д. описаны исследования по двигателям на сжатом воздухе.

В патенте Франции FR 2731472 A1 описан двигатель, работающий в двух режимах: режиме подачи топлива и режиме подачи сжатого воздуха. На скоростной автотрассе этот двигатель использует обычное топливо, например, бензин или дизельное топливо, а при медленном движении в городском районе и пригороде сжатый воздух (или другой любой свободный от загрязнений сжатый газ) поступает в камеру сгорания. Этот двигатель способен частично уменьшить расход топлива, однако, ввиду использования рабочего режима с подачей топлива он не разрешает проблему выбросов.

В патенте США №6311486 B1 описан чисто пневматический двигатель, предназначенный для дальнейшего уменьшения загрязненности. Этот тип двигателя содержит три отдельные камеры: камеру сжатия на впуске, камеру расширения и выпуска и камеру сгорания постоянного объема. Камера сжатия на впуске соединена с камерой сгорания постоянного объема посредством клапана, а камера сгорания постоянного объема соединена с камерой расширения и выпуска посредством клапана. Недостаток этого двигателя состоит в большом времени, необходимом для прохождения сжатого воздуха из камеры сжатия на впуске в камеру расширения и выпуска, то есть, необходимо большое время для получения используемого в качестве источника энергии газа, перемещающего поршень с выполнением работы. Кроме того, не используют газ высокого давления, выходящий из камеры расширения и выпуска, что ограничивает эффективность работы и продолжительность непрерывной работы для одной заправки двигателя.

Китайские исследования в области двигателя на сжатом воздухе начались с запозданием. В настоящее время исследование проведено в основном на уровне теоретического изучения и концептуального конструирования. Не решены проблемы, связанные с выхлопом сжатого воздуха и с управлением и распределением сжатого воздуха высокого давления. Еще предстоит длинный путь по разработке способа создания двигателя на сжатого воздуха.

В заявке на патент Китая №101413403 A (родственной заявке РСТ WO 2010051668 А1) заявитель настоящей заявки раскрыл узел пневматического двигателя, предназначенный для транспортного средства. Этот двигатель содержит резервуар для газа, воздухораспределитель, корпус двигателя, соединительный стержень, сцепление, автоматическую коробку передач, дифференциал и привод крыльчатки, размещенный в камере выпуска. Для выполнения работы этот двигатель использует сжатый воздух, а не топливо, и, таким образом, нет выброса выхлопных газов, то есть, он реализует «нулевой выброс». Выхлопной газ повторно использован для генерации электроэнергии, что экономит источник энергии и сокращает затраты. Но этот двигатель представляет собой обычный четырехтактный двигатель, где при повороте коленчатого вала на 720 градусов поршень совершает работу только один раз. Используемый в качестве источника энергии воздух высокого давления при его поступлении в цилиндр может толкать поршень с совершением работы, а затем происходит его выпуск, то есть, такты двигателя на сжатом воздухе фактически представляют собой такт впуска-расширения и такт выпуска. Очевидно, что раскрытый в заявке на патент CN 101413403 A четырехтактный двигатель на сжатом воздухе в значительной степени непроизводительно расходует эффективный такт работы, что уменьшает эффективность работы двигателя. Кроме того, выхлопной газ этого двигателя не может быть зациклен и использован соответствующим образом, вследствие чего двигатель может работать достаточно долго только при наличии достаточно большого резервуара для газа высокого давления.

Цель настоящего изобретения состоит в создании пневматического двигателя со вспомогательным контуром сжатого воздуха. Изобретение нацелено на решение проблемы эффективной работы и решение проблемы повторного использования выхлопных газов для пневматического двигателя, то есть создания нового экономичного и эффективного двигателя на сжатом воздухе с нулевыми выбросами.

Раскрытие изобретения

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения выполнен блок пневматического двигателя, содержащий блок двигателя, причем блок двигателя содержит цилиндр, головку блока цилиндров, впускной трубопровод, выпускной трубопровод, поршень, соединительный стержень, коленчатый вал, распределительный вал выпуска, распределительный вал впуска, передний редуктор и задний редуктор. Указанный поршень соединен с коленчатым валом посредством соединительного стержня. Указанный передний редуктор выполнен с возможностью передачи перемещения коленчатого вала и распределительного вала. На системе головки блока цилиндров расположены отверстие горловины для газа для впуска сжатого воздуха, и выпускное отверстие для выпуска выхлопных газов. Узел пневматического двигателя также содержит установку резервуаров для газа высокого давления, сообщающийся с внешним заправочным устройством через трубопровод, и резервуар постоянного давления, сообщающийся с установкой резервуаров для газа высокого давления через трубопровод. Указанный узел пневматического двигателя с электромагнитным вспомогательным силовым блоком дополнительно содержит клапан регулировки скорости на входе, сообщающийся с резервуаром постоянного давления посредством трубопровода, систему устройства управления, многоступенчатый распределитель мощности, соединенный с коленчатым валом корпуса двигателя, силовое оборудование, соединенное с многоступенчатым распределителем мощности для получения мощности, передаваемой коленчатым валом, электронный блок управления, управляющий клапаном регулировки скорости на входе согласно обнаруженному сигналу от датчика и вспомогательный контур сжатого воздуха, соединенный с выпускным коллектором для дополнительной подачи в корпус двигателя выхлопных газов из выпускного коллектора.

В варианте реализации настоящего изобретения указанный блок пневматического двигателя представляет собой двухтактный двигатель.

В иллюстративном варианте реализации настоящего изобретения указанный вспомогательный контур сжатого воздуха содержит воздушный компрессор, резервуар повторного использования выхлопных газов, однонаправленный электрический всасывающий турбинный насос, глушитель шума выхлопных газов, конденсатор и клапан ограничения давления, причем выхлопной газ входит в глушитель шума выхлопных газов через выпускной коллектор где происходит его всасывание в резервуар повторного использования выхлопных газов посредством однонаправленного электрического отсасывающего турбинного насоса, а выхлопной газ, накопленный в резервуаре повторного использования выхлопных газов, попадает в установку резервуаров для газа высокого давления через клапан ограничения давления после сжатия воздушным компрессором и охлаждения в конденсаторе.

Предпочтительно, чтобы указанный вспомогательный контур сжатого воздуха дополнительно содержал клапан последовательности. При давлении выхлопного газа, сжатого воздушным компрессором, меньше 15 МПа выхлопной газ непосредственно попадает через клапан последовательности в резервуар постоянного давления.

Предпочтительно воздушный компрессор соединен с многоступенчатым распределителем мощности посредством соединительной муфты для управления мощностью, передаваемой от многоступенчатого распределителя мощности и выполнения работы по сжатию выхлопного газа, поступающего из резервуара повторного использования выхлопных газов.

В иллюстративном варианте реализации настоящего изобретения клапан одностороннего действия расположен между однонаправленным электрическим всасывающим турбинный насосом и резервуаром повторного использования выхлопных газов. Клапан одностороннего действия предотвращает обратный поток выхлопных газов из резервуара повторного использования выхлопных газов в однонаправленный электрический всасывающий турбинный насос. Предпочтительно, чтобы фильтр выхлопных газов и/или клапан одностороннего действия были расположены в трубопроводе между испарителем и установкой резервуаров для газа высокого давления. Фильтр выхлопных газов используют для очистки выхлопного газа после его сжатия таким образом, чтобы после фильтрации выхлопной газ был пригоден для хранения в блоке резервуаров для газа высокого давления. При этом клапан одностороннего действия предотвращает обратный поток воздуха высокого давления из блока резервуаров для газа высокого давления. В другом варианте реализации настоящего изобретения клапан регулировки скорости на входе может быть электромагнитным пропорциональным клапаном или комбинацией электромагнитного пропорционального клапана и редукционного клапана, так что могут быть легко обеспечены требования к впуску сжатого воздуха при работе двигателя с высокой скоростью, промежуточной скоростью и низкой скоростью.

В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения система устройства управления содержит трубу высокого постоянного давления с общей системой подачи, верхнюю крышку устройства управления, среднее гнездо устройства управления и нижнее основание устройства управления. Верхняя крышка устройства управления, среднее гнездо устройства управления и нижнее основание устройства управления герметически и с возможностью разборки соединены посредством болтов.

В другом предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения датчик представляет собой датчик скорости поворота двигателя или потенциометр акселератора или комбинацию обоих.

В другом предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения впускной трубопровод расположен на указанной верхней крышке устройства управления, причем впускной трубопровод соединен с трубой высокого постоянного давления с общей системой подачи посредством резьбового соединения.

Кроме того, в среднем гнезде крепления устройства управления установлены впускной клапан устройства управления, пружина впускного клапана и седло клапана устройства управления. Клапан устройства управления уперт в свое посадочное место под действием пружины клапана устройства управления.

Предпочтительно, чтобы в нижнем основании устройства управления был установлен толкатель устройства управления, управляющий открытием и закрытием клапана устройства управления, причем перемещение толкателя устройства управления происходит посредством распределительного вала впуска.

В другом варианте реализации настоящего изобретения количество цилиндров в узле двигателя равно шести и коленчатый вал содержит шесть колен коленчатого вала.

В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения шесть колен коленчатого вала представляют собой по отдельности первое колено коленчатого вала, второе колено коленчатого вала, третье колено коленчатого вала, четвертое колено коленчатого вала, пятое колено коленчатого вала и шестое колено коленчатого вала, причем фазы колен установлены следующим образом: разность фаз между первым коленом коленчатого вала и вторым коленом коленчатого вала составляет 120 градусов, разность фаз между вторым коленом коленчатого вала и третьим коленом коленчатого вала составляет 120 градусов, разность фаз между третьим коленом коленчатого вала и четвертым коленом коленчатого вала составляет 180 градусов, разность фаз между четвертым коленом коленчатого вала и пятым коленом коленчатого вала составляет 120 градусов, разность фаз между пятым коленом коленчатого вала и шестым коленом коленчатого вала составляет 120 градусов.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения выполнен многоступенчатый распределитель мощности для пневматического двигателя, причем указанный пневматический двигатель содержит корпус двигателя, содержащий цилиндр, систему головки цилиндра, впускной трубопровод, выпускной трубопровод, поршень, соединительный стержень, коленчатый вал, распределительный вал выпуска, распределительный вал впуска. Система пневматического генератора также содержит установку резервуаров для газа высокого давления, сообщающуюся посредством трубопровода с внешним заполняющим устройством, резервуар постоянного давления, сообщающийся посредством трубопровода с установкой резервуаров для газа высокого давления, и клапан регулировки скорости на входе, сообщающийся посредством трубопровода с резервуаром постоянного давления. Указанный многоступенчатый распределитель мощности содержит ступени, причем каждая ступень содержит сателлитную шестерню, кольцо с внутренними зубьями и центральную шестерню. Сателлитная шестерня размещена между кольцом с внутренними зубьями и солнечным зубчатым колесом и входит в зацепление с кольцом с внутренними зубьями посредством внутреннего зацепления, а также входит в зацепление с центральной шестернею посредством внешнего зацепления.

Многоступенчатый распределитель мощности по настоящему изобретению может быть соединен с коленчатым валом различными способами. В иллюстративном варианте реализации настоящего изобретения многоступенчатый распределитель мощности входит в зацепление с кольцом с зубьями на маховике коленчатого вала через кольцо с внутренними зубьями для получения мощности от коленчатого вала.

В иллюстративном варианте реализации настоящего изобретения многоступенчатый распределитель мощности содержит пять ступеней, то есть, составлен из первой ступени, второй ступени, третьей ступени, четвертой ступени и пятой ступени. Наличие нескольких ступеней обеспечивает многоступенчатому распределителю мощности возможность легкой и стабильной передачи мощности от пневматического двигателя.

Кроме того, сателлитные шестерни первой ступени и второй ступени многоступенчатого распределителя мощности соединены посредством штифта сателлитной шестерни. Центральные шестерни второй ступени и третьей ступени соединены штифтом центральной шестерни. Центральные шестерни третьей ступени и четвертой ступени также соединены штифтом центральной шестерни. Таким образом, реализована передача мощности от первой ступени на пятую ступень, причем мощность, введенная в первую ступень, может быть выведена из пятой ступени.

В иллюстративном варианте реализации настоящего изобретения все штифты сателлитной шестерни соединены с сателлитными шестернями посредством гладкой плоской шпонки с целью передачи перемещения с первой ступени на вторую ступень или передачи перемещения с третьей ступени на четвертую ступень. Предпочтительно выполнение штифта сателлитной шестерни в виде цилиндрического штифта. Количество штифтов в каждой ступени может быть равно по меньшей мере двум. Кроме того, штифт сателлитной шестерни может быть соединен с сателлитной шестерней посредством шлица.

В другом аспекте настоящего изобретения количество сателлитных шестерен в каждой ступени может быть равно нечетному числу, например, трем, пяти, семи. В иллюстративном варианте реализации настоящего изобретения каждая ступень содержит пять шестерен планетарной передачи, причем эти пять сателлитных шестерен однородно распределены по окружности относительно центральной шестерни.

В другом аспекте настоящего изобретения поворотный вал сателлитной шестерни в пятой ступени указанного многоступенчатого распределителя мощности представляет собой сторону выхода. Таким образом, перемещение коленчатого вала может быть селективным образом передано на внешнее оборудование.

В сопоставлении с коробкой передач обычного двигателя пять ступеней сателлитной передачи использованы для передачи и перераспределения мощности, что может сократить объем работы и уменьшить колебания кручения во время передачи.

Краткое описание чертежей

Далее описаны предпочтительные, но не ограничивающие варианты реализации настоящего изобретения. Эти и другие характерные особенности и преимущества настоящего изобретения будут очевидны в ходе их детального описания со ссылками на чертежи:

На фиг. 1 схематически показан общий вид блока пневматического двигателя, содержащего двухтактный двигатель по настоящему изобретению.

На фиг. 2 показан вид спереди корпуса двигателя блока пневматического двигателя по фиг. 1, содержащего двухтактный двигатель.

На фиг. 3 показан вид с правой стороны корпуса двигателя блока пневматического двигателя по фиг. 1, содержащего двухтактный двигатель.

На фиг. 4 показан вид с левой стороны корпуса двигателя блока пневматического двигателя по фиг. 1, содержащего двухтактный двигатель.

На фиг. 5 показан вид сверху корпуса двигателя блока пневматического двигателя по фиг. 1, содержащего двухтактный двигатель.

На фиг. 6 показан узел (коленчатый вал - соединительный стержень - поршень) корпуса двигателя блока пневматического двигателя по фиг. 1, содержащего двухтактный двигатель и, в частности, показано соединение между одним из блоков (поршень - соединительный стержень) и корпусом цилиндра.

На фиг. 7 схематически показан структурный вид коленчатого вала из узла (коленчатый вал - соединительный стержень - поршень) по фиг. 6.

На фиг. 8 схематически показан структурный вид распределительного вала корпуса двигателя по фиг. 2.

На фиг. 9А показан перспективный вид блока пневматического двигателя по фиг. 1, содержащего двухтактный двигатель.

На фиг. 9В показан продольный разрез системы устройства управления по фиг. 9А.

На фиг. 9С показан поперечный разрез системы устройства управления.

На фиг. 10А показан перспективный вид переднего редуктора блока пневматического двигателя по фиг. 1, содержащего двухтактный двигатель.

На фиг. 10В показан вид слева по фиг. 10А.

На фиг. 10С показан частичный вид в разрезе с правой стороны по фиг. 10А.

На фиг. 11А показан перспективный вид многоступенчатого распределителя мощности блока пневматического двигателя по фиг. 1, содержащего двухтактный двигатель.

На фиг. 11В показан поперечный разрез по продольной оси по фиг. 11А.

На фиг. 11С показан вид с левой стороны по фиг. 11А.

На фиг. 11D показан вид сверху по фиг. 11А.

Осуществление изобретения

Нижеследующее описание приведено только в качестве иллюстрации и никоим образом не ограничивает раскрытие, применение и использование изобретения. Следует иметь в виду, что на всех фигурах одинаковые номера позиций обозначают одинаковые или соответствующие компоненты или характеристики.

Обратимся к фиг. 1, где схематически показан общий вид блока двухтактного двигателя на сжатом воздухе по настоящему изобретению, причем стрелки обозначает направление потока воздуха. На фиг. 1 блок двигателя на сжатом воздухе содержит корпус 1 двигателя, многоступенчатый распределитель 2 мощности, силовое оборудование 4, систему 6 устройства управления, воздушный компрессор 7, конденсатор 11, резервуар 9 повторного использования выхлопных газов, установку 13 резервуаров для газа высокого давления, резервуар 16 постоянного давления, клапан 23 регулировки скорости впускаемого воздуха, однонаправленный электрический всасывающий турбинный насос 19, электронный блок 29 управления, клапан 702 ограничения давления, клапан 703 последовательности и глушитель 22 шума выхлопных газов. Как показано на фиг. 1, установка 13 резервуаров для газа высокого давления сообщается с внешней заправочной станцией или с внешним заправочным устройством посредством впускного трубопровода 14 для сжатого воздуха для получения сжатого воздуха необходимого высокого давления от внешнего устройства. На впускном трубопроводе для сжатого воздуха установлены расходомер А, манометр Р и переключатель ручного управления (не показан). Расходомер А для измерения и контроля расхода сжатого воздуха, входящего в установку 13 резервуаров для газа высокого давления, а манометр Р для измерения и контроля давления сжатого воздуха, входящего в блок 13 резервуаров для газа высокого давления. При необходимости заправки воздуха в установку 13 резервуаров для газа высокого давления через внешнее заправочное устройство или внешнюю заправочную станцию, необходимо включить переключатель ручного управления и сжатый воздух войдет в установку 13 резервуаров для газа высокого давления. При достижении для показаний расходомера А и манометра Р на впускном трубопроводе 14 для сжатого воздуха некоторых определенных значений переключатель ручного управления выключен, процедура наполнения установки 13 резервуаров для газа высокого давления завершена и получен сжатый воздух под номинальным давлением, например, 30 МПа. Для обеспечения безопасности резервуара газа на установке 13 резервуаров для газа высокого давления может быть установлен по меньшей мере один предохранительный клапан (не показаны).

Установка 13 резервуаров для газа высокого давления состоит из одного, двух, трех, четырех или большего количества резервуаров достаточного объема для газа высокого давления, соединенных последовательно или параллельно. Количество резервуаров для газа высокого давления в установке 13 резервуаров для газа высокого давления определено согласно практическим требованиям на месте применения. Установка 13 резервуаров для газа высокого давления сообщена с резервуаром 16 постоянного давления через трубопровод 15, причем на трубопроводе 15 также установлены расходомер А, манометр Р и клапан 701 понижения давления для измерения и контроля расхода и давления сжатого воздуха. Клапан 701 понижения давления для сброса давления сжатого воздуха высокого давления, поступающего из установки 13 резервуаров для газа высокого давления, и подачи этого воздуха при соответствующем давлении в резервуар 16 постоянного давления. Резервуар 16 постоянного давления для стабилизации давления сжатого воздуха высокого давления, выходящего из установки 13 резервуаров для газа высокого давления. Давление в резервуаре 16 постоянного давления немного ниже давления в установке 13 резервуаров для газа высокого давления и составляет от 21 до 25 МПа, предпочтительно около 21 МПа. Между резервуаром 16 постоянного давления и клапаном 23 регулировки скорости впускаемого воздуха установлен трубопровод 17, на котором также расположены расходомер А и манометр Р для измерения и контроля расхода и давления сжатого воздуха. После контроля и регулировки посредством клапана 23 регулировки скорости впускаемого воздуха воздух высокого давления из резервуара 16 постоянного давления входит в систему 6 устройства управления.

Ниже подробно описан клапан 23 регулировки скорости впускаемого воздуха. Клапан 23 регулировки скорости впускаемого воздуха для управления временем открытия электромагнитного клапана в соответствии с командным сигналом от электронного блока 29 управления для регулировки объема впускаемого сжатого воздуха. Вследствие декомпрессионной функции электромагнитного клапана его комбинируют с клапаном снижения и регулировки давления с образованием клапана регулировки скорости, так что можно регулировать в подходящем диапазоне скорость поворота двигателя. Управление клапаном 23 регулировки скорости впускаемого воздуха происходит посредством управляющего сигнала 26 от электронного блока 29 управления. Многие типы датчиков могут быть при необходимости установлены на корпусе 1 двигателя, например, датчик скорости для измерения скорости поворота двигателя, позиционный датчик для определения положения верхней мертвой точки цилиндра, потенциометр акселератора для определения положения педали акселератора, а также температурный датчик для измерения температуры корпуса двигателя. Согласно иллюстративному варианту реализации настоящего изобретения показаны датчик 24 скорости и/или потенциометр 242 акселератора. Датчик 24 скорости может быть выбран из различных существующих при настоящем уровне техники датчиков скорости для измерения скорости поворота двигателя, и обычно установлен на коленчатом вале 56. Потенциометр 242 акселератора может быть выбран из различных существующих при настоящем уровне техники позиционных датчиков для измерения положения педали акселератора, и обычно установлен в положении педали акселератора. При использовании не для транспортных средств датчик нагрузки двигателя может быть похож на потенциометр акселератора, находящийся в положении акселератора. Это может быть, например, датчик крутящего момента для контроля выходного крутящего момента двигателя, позиционный датчик кнопки селектора электрического тока для контроля за генерацией тока и др. На основании сигнала о скорости, поступающего отдатчика скорости 24, и/или сигнала о положении, поступающего от потенциометра 242 акселератора, электронный блок 29 управления производит расчет и подает сигнал 26 управления. Сигнал 26 управления управляет клапаном регулировки скорости впускаемого воздуха, так что клапан регулировки скорости впускаемого воздуха может удовлетворять требованиям высокой скорости, средней скорости и низкой скорости и двигатель может, соответственно, выполнять поворот с высокой скоростью, средней скоростью и низкой скоростью.

Сжатый воздух высокого давления, проходящий через клапан регулировки скорости впускаемого воздуха, попадает в систему 6 устройства управления через трубопровод высокого давления. Сжатый воздух высокого давления подают в каждый цилиндр двигателя 1 посредством системы 6 устройства управления. Давление составляет, например, от 7 до 18 МПа, предпочтительнее от 9 до 15 МПа и еще предпочтительнее от 11 до 13 МПа, и предназначено для приведения поршня 51 в возвратно-поступательное перемещение в системе 40 цилиндра (см. рисунки 2-6). При этом обеспечена возможность преобразования посредством соединительного стержня 54 возвратно-поступательного перемещения поршня 51 в поворотное перемещение коленчатого вала 56, чтобы удовлетворить требованиям, предъявляемым к различным состояниям двигателя. Специальная конструкция системы 6 управления будет подробно описана ниже.

Снова обратившись к фиг. 1, можно видеть, что поворотное перемещение, создаваемое корпусом 1 двигателя, распределено на прикладное оборудование посредством многоступенчатого распределителя 2 мощности, как показано на фиг. 1. Это прикладное оборудование включает воздушный компрессор 7 и силовое оборудование 4. Воздушный компрессор 7 может быть обычным компрессором лопастного типа или компрессором поршневого типа, а также он может быть блоком нагнетателя, описанным в патентном документе (CN 201261386Y) настоящего заявителя. Силовое оборудование 4 может представлять собой систему силовой передачи, генератор или систему силовой передачи и т.д. Многоступенчатый распределитель 2 мощности может быть связан с маховиком на коленчатом вале и также может также быть связан с соединительным устройством, например, с соединительной муфтой. Многоступенчатый распределитель 2 мощности разделяет мощность на две ветви, причем одна ветвь мощности подана на силовое оборудование 4, а другая ветвь мощности подана на воздушный компрессор 7. Силовое оборудование 4 соединено к многоступенчатым распределителем 2 мощности посредством соединительного устройства, например, сцепления 3 или чего-то подобного, а воздушный компрессор 7 соединен с многоступенчатым распределителем 2 мощности посредством соединительной муфты 5, например, шестерни. При работе двигателя поворот коленчатого вала 56 приводит к включению многоступенчатого распределителя 2 мощности. Затем происходит распределение мощности на воздушный компрессор 7 и силовое оборудование 4, так что воздушный компрессор 7 и силовое оборудование 4 начинают работать.

Поскольку двигатель на сжатом воздухе по настоящему изобретению непосредственно приведен в действие воздухом высокого давления, воздух высокого давления приводит к перемещению поршня 51 при повороте коленчатого вала на угол от 0 до 180 градусов. При продолжении перемещения поршня вверх по инерции после достижения нижней мертвой точки коленчатый вал продолжает поворот на углы от 180 до 360 градусов, двигатель работает на такте выпуска, причем при этом выпускаемый воздух имеет относительно высокое давление, например, примерно 3 МПа. С одной стороны, выпускаемый газ высокого давления склонен к образованию потока выхлопного газа высокого давления при его непосредственном выпуске в атмосферу и создает шум выхлопных газов. С другой стороны, происходит потеря энергии сжатого воздуха. Таким образом, следует повторно использовать выхлопной газ двигателя на сжатом воздухе. Ниже описан вспомогательный контур сжатого воздуха.

Выхлопной газ, выпущенный выпускным коллектором 28 корпуса 1 двигателя, проходит в глушитель 22 шума выхлопных газов через трубопровод 27. После обработки в глушителе выхлопной газ попадает в однонаправленный электрический всасывающий турбинный насос 19 через трубопровод 18. Трубопровод 20 соединяет однонаправленный электрический всасывающий турбинный насос 19 с резервуаром 9 повторного использования выхлопных газов, а клапан 21 одностороннего действия расположен в трубопроводе 20. Клапан одностороннего действия 21 обеспечивает возможность протекания выхлопного газа только из однонаправленного электрического всасывающего турбинного насоса 19 в резервуар 9 повторного использования выхлопных газов, причем обратный поток не допустим. Расходомер А и манометр Р расположены на трубопроводе 8 между резервуаром 9 повторного использования выхлопных газов и воздушным компрессором 7 для индивидуального измерения и контроля расхода и давления выхлопного газа после его сжатия воздушным компрессором. После сжатия воздушным компрессором 7 давление выхлопного газа значительно возрастает и может достигнуть значений в диапазоне от примерно 10 МПа до примерно 25 МПа. Воздушный компрессор 7 разделяет сжатый выхлопной газ на два потока, а именно, на поток через трубопровод 705 и поток дополнительной подачи к двигателю 1. Ветви 704 и 706 трубопроводов расположены вниз по течению трубопровода 705, причем трубопровод 706 осуществляет жидкостное соединение с трубопроводом 12, ведущим в блок резервуаров для газа высокого давления. Если давление выхлопного газа, сжатого воздушным компрессором 7, превышает 15 МПа, сжатый выхлопной газ проходит через клапан ограничения давления, давление открытия которого установлено, например, равным 15 МПа. Затем выхлопной газ вступает в конденсатор 11 через трубопровод 10 и после охлаждения в конденсаторе отработанный газ может быть непосредственно направлен в установку резервуаров 13 для газа высокого давления через трубопровод 12, или выхлопной газ может быть направлен в блок резервуаров 13 для газа высокого давления после прохождения через фильтр для выхлопного газа (не показан на фигуре). Трубопровод 705 жидкостным образом соединен с трубопроводом 704 через клапан 703 последовательности. Если давление выхлопного газа, сжатого воздушным компрессором 7, меньше 15 МПа, сжатый выхлопной газ проходит через клапан последовательности, предельное давление которого установлено, например, равным 15 МПа (клапан последовательности открыт при давлении на впуске меньше 15 МПа, и его автоматическое закрытие происходит при давлении на впуске, превышающем 15 МПа), и затем поступает в резервуар постоянного давления 16 через трубопровод 704. В альтернативных вариантах реализации давление открытия для клапана ограничения давления и давление закрытия для клапана последовательности могут быть установлены согласно фактическим требованиям. Например это может быть любое давление между 7 МПа и 20 МПа. Предпочтительно, чтобы оно равнялось одному из значений 10, 12, 15, 17, и 20 МПа. В качестве альтернативы клапан одностороннего действия (не показан на фигуре) может быть расположен в трубопроводе между конденсатором 11 и установкой 13 резервуаров для газа высокого давления, причем обеспечена возможность однонаправленного протекания чистого выхлопного газа в установку 13 резервуаров для газа высокого давления после повышения давления. Таким образом, после совершения работы большая часть сжатого воздуха высокого давления для перемещения поршня 51 двигателя, может быть подвергнута сжатию и очистке посредством вспомогательного контура сжатого воздуха (содержащего глушитель отработанного газа, клапан ограничения давления, клапан последовательности, однонаправленный электрический всасывающий турбинный насос 19, резервуар 9 повторного использования выхлопных газов, воздушный компрессор 7, конденсатор 11 и соединительный трубопровод между ними), и затем циклически возвращена в установку резервуаров для газа высокого давления, обеспечивая, таким образом, циркуляцию выхлопного газа. Наличие вспомогательного контура сжатого воздуха может не только в значительной степени решить задачу шумового загрязнения, связанную с выбросом выхлопных газов значительного давления (обычно примерно 3 МПа) непосредственно в атмосферу, но также существенно облегчить проблему, связанную с необходимостью использования резервуаров большого объема в установке 13 резервуаров для газа высокого давления. Другими словами, для обладающего заданным объемом установки 13 резервуаров для газа высокого давления наличие вспомогательного контура сжатого воздуха значительно увеличивает период непрерывной работы двигателя на сжатом воздухе. Для транспортного средства или генератора, использующего двигатель на сжатом воздухе, период непрерывной работы транспортного средства или генератора значительно увеличен, а эффективность работы двигателя на сжатом воздухе заметно возрастает.

Теперь перейдем к фиг. 2-5. На фиг. 2-5 под разными углами показан вид корпуса 1 двигателя по фиг. 1. В том числе на фиг. 2 показан вид корпуса 1 двигателя спереди, на фиг. 3 показан вид корпуса 1 двигателя с правой стороны, на фиг. 4 показан вид корпуса 1 двигателя с левой стороны и на фиг. 5 показан вид корпуса 1 двигателя сверху. Из фиг. 6 видно, что корпус 1 двигателя содержит цилиндр 40, систему 36 головки цилиндра, впускной трубопровод 42 (горловину впускного клапана), выпускной трубопровод 27, поршень 51, соединительный стержень 54, коленчатый вал 56, распределительный вал 800 выпуска (см. фиг. 8), распределительный вал 200 впуска (установлен в установочном отверстии распределительного вала 113 впуска по фиг. 9), передний редуктор 43 и задний редуктор 33. Передний редуктор 43 выполнен с возможностью приведения в действие коленчатого вала 56 и распределительного вала. Кольцо 31 с зубьями и маховик 32, которые могут быть соединены посредством многоступенчатого распределителя 2 мощности, размещены в заднем редукторе 33. Распределительный вал 200 впуска и распределительный вал 800 выпуска расположены в иллюстративном варианте реализации корпуса 1 двигателя. Они