專利名稱：三類氣門氣體壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體壓縮領(lǐng)域，尤其是一種氣體壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)活塞式氣體壓縮機(jī)均是按照吸氣沖程——壓氣供氣沖程二沖程循環(huán)模式工作的，然而，在這種循環(huán)模式中，余隙間隙(也叫余隙容積)對壓氣機(jī)的效率影響嚴(yán)重。因此， 需要發(fā)明一種能夠科學(xué)有效地利用余隙間隙提高壓氣機(jī)效率的新型氣體壓縮機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下
一種三類氣門氣體壓縮機(jī)，包括活塞氣缸機(jī)構(gòu)，在所述活塞氣缸機(jī)構(gòu)的工質(zhì)包絡(luò)上設(shè)進(jìn)氣門、供氣門和排氣門，所述進(jìn)氣門、所述供氣門和所述排氣門中的部分或全部受正時控制機(jī)構(gòu)控制；所述活塞氣缸機(jī)構(gòu)的活塞處于上止點(diǎn)時，所述活塞的上方容積(V)與所述活塞的截面積(S)和所述活塞的直徑(D)的乘積之比(即V/ (SXD))小于4:100。選擇性地，所述活塞氣缸機(jī)構(gòu)的活塞處于上止點(diǎn)時，所述活塞的上方容積(V)與所述活塞的截面積(S)和所述活塞的直徑(D)的乘積之比(V/SD)小于3. 8:100、3. 6:100、 3.4:100、3.2:100、3:100、2.8:100、2.6:100,2.4:100,2.2:100、2:100、1.8:100,1.6:100、 1. 4:100,1. 2:100,1:100,0. 8:100,0. 6:100,0. 4:100 或小于 0. 2:100。所述工質(zhì)包絡(luò)設(shè)為由活塞、氣缸和氣缸蓋構(gòu)成，或所述工質(zhì)包絡(luò)設(shè)為由兩個或兩個以上活塞和氣缸構(gòu)成，或所述工質(zhì)包絡(luò)設(shè)為由兩個或兩個以上活塞、氣缸和氣缸連通腔體構(gòu)成。所述正時控制機(jī)構(gòu)設(shè)為控制所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照吸氣沖程一壓氣供氣沖程一余隙氣體做功沖程一排氣沖程的循環(huán)模式工作的無燃四沖程控制機(jī)構(gòu)；或所述正時控制機(jī)構(gòu)設(shè)為控制所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照吸氣沖程一壓氣供氣沖程一余隙氣體做功沖程一排氣沖程一吸氣沖程一排氣沖程的無燃六沖程控制機(jī)構(gòu)。所述正時控制機(jī)構(gòu)設(shè)為控制所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照吸氣沖程一壓氣供氣余隙氣體放出沖程的二沖程循環(huán)模式工作的無燃二沖程控制機(jī)構(gòu)。所述三類氣門氣體壓縮機(jī)還包括壓氣機(jī)，所述壓氣機(jī)經(jīng)所述進(jìn)氣門與所述工質(zhì)包絡(luò)的內(nèi)腔連通，所述正時控制機(jī)構(gòu)設(shè)為控制所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照進(jìn)氣掃氣壓氣供氣沖程一余隙氣體做功沖程的循環(huán)模式工作的無燃二沖程控制機(jī)構(gòu)。所述工質(zhì)包絡(luò)上還設(shè)有受所述正時控制機(jī)構(gòu)控制的射流泵充氣門，所述正時控制機(jī)構(gòu)設(shè)為控制所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照先吸后充壓氣供氣沖程一余隙氣體做功沖程的循環(huán)模式工作的無燃充氣二沖程控制機(jī)構(gòu)。所述工質(zhì)包絡(luò)上設(shè)有流體導(dǎo)入口。在設(shè)有流體導(dǎo)入口的結(jié)構(gòu)中，所述正時控制機(jī)構(gòu)設(shè)為控制所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照吸氣沖程一壓氣供氣沖程一余隙氣體燃燒做功沖程一排氣沖程的循環(huán)模式工作的2/13 頁
有燃四沖程控制機(jī)構(gòu)；或所述正時控制機(jī)構(gòu)設(shè)為控制所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照吸氣沖程一壓氣供氣沖程一余隙氣體燃燒做功沖程一排氣沖程一吸氣沖程一排氣沖程的循環(huán)模式工作的有燃六沖程控制機(jī)構(gòu)。在設(shè)有流體入口的結(jié)構(gòu)中，所述三類氣門氣體壓縮機(jī)還包括壓氣機(jī)，所述壓氣機(jī)經(jīng)所述進(jìn)氣門與所述工質(zhì)包絡(luò)的內(nèi)腔連通，所述控制機(jī)構(gòu)設(shè)為控制所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照進(jìn)氣掃氣壓氣供氣沖程一余隙氣體燃燒做功沖程的循環(huán)模式工作的有燃二沖程控制機(jī)構(gòu)。在設(shè)有流體導(dǎo)入口的結(jié)構(gòu)中，所述工質(zhì)包絡(luò)上設(shè)有火花塞。根據(jù)進(jìn)入所述氣缸中被壓縮的氣體種類的不同，為了使所述工質(zhì)包絡(luò)內(nèi)發(fā)生燃燒化學(xué)反應(yīng)，所述流體導(dǎo)入口可設(shè)為燃料入口、氧化劑入口或氧化還原劑入口，即當(dāng)所述工質(zhì)包絡(luò)中壓縮的氣體是具有氧化性能的氣體(如含氧氣體等)時，所述流體導(dǎo)入口設(shè)為燃料入口 ；當(dāng)所述工質(zhì)包絡(luò)中壓縮的氣體是可燃?xì)怏w(如天然氣等)時，所述流體導(dǎo)入口設(shè)為氧化劑入口 ；當(dāng)所述工質(zhì)包絡(luò)中壓縮的氣體是不具有氧化性能的不可燃?xì)怏w(如氮?dú)獾?時，所述流體導(dǎo)入口設(shè)為含有可發(fā)生燃燒化學(xué)反應(yīng)的氧化劑和還原劑混合物的氧化還原劑入口。所述工質(zhì)包絡(luò)的內(nèi)壁全部或部分設(shè)為絕熱式。所述三類氣門氣體壓縮機(jī)還包括進(jìn)氣道、供氣道和排氣道，所述進(jìn)氣道經(jīng)所述進(jìn)氣門與所述工質(zhì)包絡(luò)的內(nèi)腔連通，所述供氣道經(jīng)所述供氣門與所述工質(zhì)包絡(luò)的內(nèi)腔連通， 所述排氣道經(jīng)所述排氣門與所述工質(zhì)包絡(luò)的內(nèi)腔連通。所述三類氣門氣體壓縮機(jī)還包括成品氣儲罐，所述成品氣儲罐經(jīng)所述供氣門與所述工質(zhì)包絡(luò)的內(nèi)腔連通。所述活塞氣缸機(jī)構(gòu)的活塞設(shè)為自由活塞。所述進(jìn)氣門設(shè)置在所述活塞氣缸機(jī)構(gòu)的氣缸的側(cè)壁上。所述進(jìn)氣門的通道設(shè)置在所述活塞氣缸機(jī)構(gòu)的氣缸的側(cè)壁上，所述活塞氣缸機(jī)構(gòu)的活塞設(shè)為所述進(jìn)氣門的啟閉結(jié)構(gòu)體。 所述排氣門設(shè)為直動閥。所述供氣門包括外開自由閥片和閥片挺桿。所述供氣門包括外開自由閥片和內(nèi)開氣門，所述內(nèi)開氣門包括內(nèi)開氣門頭和內(nèi)開氣門桿。所述進(jìn)氣門設(shè)在所述活塞氣缸機(jī)構(gòu)的活塞上。在所述供氣道上設(shè)旁通管，所述旁通管經(jīng)射流泵與所述工質(zhì)包絡(luò)的內(nèi)腔連通。所述工質(zhì)包絡(luò)的內(nèi)腔經(jīng)所述排氣門與葉輪動力機(jī)構(gòu)的工質(zhì)入口連通。所述工質(zhì)包絡(luò)的內(nèi)腔經(jīng)所述進(jìn)氣門與葉輪壓氣機(jī)的壓縮氣體出口連通。所述工質(zhì)包絡(luò)的內(nèi)腔經(jīng)所述排氣門再經(jīng)射流泵與葉輪動力機(jī)構(gòu)的工質(zhì)入口連通。所述排氣道經(jīng)冷卻器與所述進(jìn)氣道連通。所述冷卻器與所述進(jìn)氣道之間設(shè)有射流泵。所述工質(zhì)包絡(luò)的內(nèi)腔經(jīng)所述排氣門再經(jīng)冷卻器與排氣儲罐連通，從而可以實(shí)現(xiàn)將來自余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體在所述冷卻器中被冷卻降溫并存儲在所述排氣儲罐內(nèi)，所述排氣門在所述三類氣門氣體壓縮機(jī)的吸氣沖程中的全部或某一時間間隔內(nèi)打開，將所述排氣儲罐內(nèi)的已被冷卻的來自余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體經(jīng)所述冷卻器、所述排氣道再經(jīng)
4所述排氣門回流進(jìn)入到所述氣缸內(nèi)；所述排氣門也可在所述三類氣門氣體壓縮機(jī)的壓縮沖程前期的某一時間間隔內(nèi)打開，將所述排氣儲罐內(nèi)的已被冷卻的來自余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體經(jīng)所述冷卻器、所述排氣道再經(jīng)所述排氣門回流進(jìn)入到所述氣缸內(nèi)。在所述葉輪動力機(jī)構(gòu)上和/或在所述葉輪動力機(jī)構(gòu)的動力輸出軸上設(shè)旋轉(zhuǎn)慣量體，從而可以維持所述葉輪動力機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速以實(shí)現(xiàn)當(dāng)推動所述葉輪動力機(jī)構(gòu)的氣體不足時，能夠?qū)怏w形成吸出的作用，從而更有效排出余隙容積內(nèi)的氣體，若此時所述進(jìn)氣門處于開啟狀態(tài)，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對余隙容積掃氣降溫的目的。為了提高上述三類氣門氣體壓縮機(jī)的效率，本發(fā)明提出如下幾種技術(shù)方案 一種提高上述不設(shè)流體導(dǎo)入口的三類氣門氣體壓縮機(jī)效率的方法，在余隙氣體做功沖
程中，當(dāng)所述工質(zhì)包絡(luò)內(nèi)的氣體壓力低于大氣壓力時，使所述進(jìn)氣門打開。一種提高所述設(shè)有流體導(dǎo)入口的三類氣門氣體壓縮機(jī)效率的方法，在余隙氣體燃燒做功沖程中，當(dāng)所述工質(zhì)包絡(luò)內(nèi)的氣體壓力低于大氣壓力時，使所述進(jìn)氣門打開。一種提高所述設(shè)有流體導(dǎo)入口的三類氣門氣體壓縮機(jī)效率的方法，在余隙氣體燃燒做功沖程中，調(diào)整燃料的供給量，使得燃燒化學(xué)反應(yīng)過程中的空氣過量系數(shù)小于1. 95。選擇性地，可在余隙氣體燃燒做功沖程中，調(diào)整燃料的供給量，使得燃燒化學(xué)反應(yīng)過程中的空氣過量系數(shù)小于 1. 95,1. 90,1. 85,1. 80,1. 75,1. 70,1. 65,1. 60,1. 55,1. 50、 1. 45,1. 40,1. 35,1. 30,1. 25,1. 20,1. 15,1. 10、或小于 1. 05，或等于 1. 00。本發(fā)明的原理是所述活塞下行(即遠(yuǎn)離氣缸蓋)吸氣時，所述進(jìn)氣門打開，將需要壓縮的氣體吸入所述氣缸后(即所述活塞運(yùn)行至下止點(diǎn)時)，所述進(jìn)氣門關(guān)閉，這一沖程稱為吸氣沖程；所述活塞上行(即趨近于氣缸蓋)對缸內(nèi)氣體進(jìn)行壓縮，當(dāng)壓縮到一定程度時(缸內(nèi)的壓力大于所述供氣門外部的壓力時)，所述供氣門打開，缸內(nèi)的氣體經(jīng)所述供氣門被排出(可存入所述成品氣儲罐內(nèi))，所述活塞運(yùn)行至上止點(diǎn)時所述供氣門關(guān)閉，這一沖程稱為壓氣供氣沖程(如果在壓縮過程中產(chǎn)生的余隙氣體在供氣結(jié)束后通過所述排氣道排出，這一沖程稱為壓氣供氣余隙氣體放出沖程)；當(dāng)活塞結(jié)束壓氣供氣沖程時，所述活塞開始下行(即遠(yuǎn)離氣缸蓋)利用氣體壓縮機(jī)余隙容積內(nèi)的氣體直接做功，直到所述活塞運(yùn)行至下止點(diǎn)，這一沖程稱為余隙氣體做功沖程(如果余隙氣體是含氧氣體，此時可向余隙容積內(nèi)噴射燃料使燃料與余隙氣體發(fā)生燃燒化學(xué)反應(yīng)并推動所述活塞做功，直到所述活塞運(yùn)行至下止點(diǎn)，這一沖程稱為余隙氣體燃燒做功沖程)；當(dāng)所述活塞結(jié)束余隙氣體做功沖程或余隙氣體燃燒做功沖程時，所述排氣門打開，所述活塞開始上行將缸內(nèi)氣體(即做功后的氣體) 排出所述氣缸后，所述排氣門關(guān)閉，這一沖程稱為排氣沖程。此外，在進(jìn)氣為有壓氣體的前提下(例如經(jīng)葉輪壓氣機(jī)壓縮后的氣體以及經(jīng)所述活塞背部壓縮的氣體(如同二沖程進(jìn)氣模式))，當(dāng)所述活塞處于下止點(diǎn)時，所述排氣門和所述進(jìn)氣門都打開，利用經(jīng)過所述進(jìn)氣門進(jìn)入所述工質(zhì)包絡(luò)的有壓氣體將原存在于所述工質(zhì)包絡(luò)內(nèi)的氣體經(jīng)所述排氣門以掃氣的形式排出后，所述排氣門關(guān)閉，所述進(jìn)氣門也關(guān)閉，所述活塞繼續(xù)上行對缸內(nèi)氣體進(jìn)行壓縮，隨后所述供氣門打開進(jìn)行供氣，直至所述活塞運(yùn)行至上止點(diǎn)時，所述供氣門關(guān)閉，這一沖程稱為進(jìn)氣掃氣壓氣供氣沖程。在設(shè)有所述噴射泵充氣門的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)活塞下行吸氣時， 所述進(jìn)氣門打開將需要壓縮的氣體吸入所述氣缸，所述進(jìn)氣門關(guān)閉后所述噴射泵充氣門打開，向所述氣缸內(nèi)充入需要被壓縮的氣體，然后所述噴射泵充氣門關(guān)閉，隨后所述活塞開始上行對所述氣缸內(nèi)的氣體進(jìn)行壓縮，當(dāng)所述氣缸內(nèi)的氣體被壓縮到一定程度時所述供氣門打開，直到所述活塞運(yùn)行至上止點(diǎn)時所述供氣門關(guān)閉，這一沖程稱為先吸后充壓氣供氣沖程，在這一過程中，可以通過在供氣道上設(shè)旁通管等方式將經(jīng)所述供氣門流出的壓縮氣體的一部分作為所述射流泵的動力流體。本發(fā)明中，所謂的活塞氣缸機(jī)構(gòu)是指由活塞和氣缸構(gòu)成的機(jī)構(gòu)。本發(fā)明中，所謂的氣門是指由通道和將此通道打開和關(guān)閉的啟閉結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的機(jī)構(gòu)；所謂進(jìn)氣門是指設(shè)置在所述工質(zhì)包絡(luò)上的控制進(jìn)氣的氣門；所謂供氣門是指控制壓縮后的成品氣流出的氣門(相當(dāng)于傳統(tǒng)活塞式氣體壓縮機(jī)的排氣門)；所謂射流泵充氣門是指控制所述射流泵產(chǎn)生的壓縮氣體充入所述工質(zhì)包絡(luò)的氣門；所謂排氣門是指控制所述工質(zhì)包絡(luò)內(nèi)的氣體排出的氣門。本發(fā)明中，所謂的“所述排氣道經(jīng)射流泵與葉輪動力機(jī)構(gòu)連通”是指所述排氣道與所述射流泵的射流泵動力氣體噴射口連通，所述射流泵的射流泵氣體出口與所述葉輪動力機(jī)構(gòu)連通。本發(fā)明中，所謂的“所述冷卻器與所述進(jìn)氣道之間設(shè)有射流泵”是指所述冷卻器與所述射流泵的射流泵動力氣體噴射口連通，所述射流泵的射流泵氣體出口與所述進(jìn)氣道連
ο本發(fā)明中，所述射流泵的射流泵低壓氣體入口可以與大氣連通，也可以與具有一定壓力的氣體源連通，如所述射流泵的射流泵低壓氣體入口可以與排氣道連通。本發(fā)明中，所謂的工質(zhì)包絡(luò)是指由活塞和與所述活塞相配合的腔體所構(gòu)成的容納氣體工質(zhì)的空間的壁，例如由活塞、氣缸和氣缸蓋構(gòu)成的空間的壁，再例如由相互對置設(shè)置的兩個活塞和氣缸構(gòu)成的空間的壁，還例如由多個相互對置設(shè)置的活塞、與每個活塞相配合的氣缸以及連通這些所述氣缸的氣缸連通腔體構(gòu)成的空間的壁。本發(fā)明中，所謂的空間的壁是指空間內(nèi)氣體所接觸到的物體，包括固定的物體例如氣缸和氣缸蓋，也包括活動的物體例如活塞。本發(fā)明中，在一個所述工質(zhì)包絡(luò)上可以設(shè)置一個或多個進(jìn)氣門，也可以設(shè)置一個或多個供氣門，還可以設(shè)置一個或多個排氣門。本發(fā)明中，所謂的正時控制機(jī)構(gòu)是指一切能夠使所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照本發(fā)明所公開的邏輯關(guān)系(包括有燃二沖程、無燃二沖程、無燃充氣二沖程、有燃四沖程、無燃四沖程、有燃六沖程、無燃六沖程等)工作的控制裝置、單元或系統(tǒng)，可以是機(jī)械控制系統(tǒng) (如凸輪控制機(jī)構(gòu))、液壓控制系統(tǒng)、電磁控制系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)，或者它們的各種組合控制系統(tǒng)。本發(fā)明中，所謂的流體導(dǎo)入口是指一切能夠?qū)⒘黧w(燃料、氧化劑、氧化劑和還原劑的混合物等)導(dǎo)入所述工質(zhì)包絡(luò)的開口或裝置，如泵、閥等；所謂的燃料入口是指一切能夠?qū)⑷剂蠈?dǎo)入所述工質(zhì)包絡(luò)的開口或裝置，如燃料噴射器、燃料導(dǎo)入閥等；所謂的氧化劑入口是指一切能夠?qū)⑴c可燃?xì)怏w發(fā)生燃燒化學(xué)反應(yīng)的流體導(dǎo)入所述工質(zhì)包絡(luò)的開口或裝置； 所謂的氧化還原劑入口是指一切能夠?qū)⒛馨l(fā)生燃燒化學(xué)反應(yīng)的氧化劑和還原劑混合物導(dǎo)入所述工質(zhì)包絡(luò)的開口或裝置。本發(fā)明中，所謂的葉輪壓氣機(jī)是指一切利用葉輪對氣體進(jìn)行壓縮的裝置，例如渦輪壓氣機(jī)等。本發(fā)明中，所述葉輪動力機(jī)構(gòu)可以對所述葉輪壓氣機(jī)輸出動力。
本發(fā)明中，所謂的葉輪動力機(jī)構(gòu)是指一切利用氣體流動膨脹對外做功的機(jī)構(gòu)，例如動力透平、動力渦輪等。本發(fā)明中，所謂的成品氣儲罐是指能夠儲存氣體的高壓容器，所謂的成品氣儲罐在本發(fā)明所公開的某些技術(shù)方案中可以用來給所述三類氣門氣體壓縮機(jī)提供高壓氣體，也可以用來存儲所述三類氣門氣體壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮氣體。本發(fā)明中，所謂的排氣儲罐是指儲存被冷卻的來自余隙容積的高溫高壓氣體(被冷卻后溫度已降低)的空間，所述排氣儲罐可以與所述冷卻器設(shè)為一體式，也就是說可以在所述冷卻器上設(shè)置可以儲存被冷卻的來自余隙容積的高溫高壓氣體的空間，以構(gòu)成將所述冷卻器和所述排氣儲罐設(shè)為一體式的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中，所謂的壓縮沖程前期是指自壓縮沖程開始起至壓縮沖程未結(jié)束止的壓縮沖程的部分過程。所述壓縮沖程前期的長短要根據(jù)所述排氣儲罐的壓力決定，其目的是要在壓差適當(dāng)?shù)臈l件下，將儲存在排氣儲罐內(nèi)的被冷卻的來自余隙容積的高溫高壓氣體回流到所述氣缸內(nèi)，以減少壓力損失，提高效率。本發(fā)明中，將所述工質(zhì)包絡(luò)設(shè)為絕熱式的目的是為了減少壓縮初期氣體從所述工質(zhì)包絡(luò)內(nèi)表面吸收的熱量，提高效率。本發(fā)明中，將所述進(jìn)氣道設(shè)為絕熱式的目的是為了減少進(jìn)氣過程中氣體吸熱，提
高效率。本發(fā)明中，所謂的射流泵是指通過動力流體引射非動力流體，兩流體相互作用從一個出口排出的裝置，所謂的射流泵可以是氣體射流泵(即噴射泵)，也可以是液體射流泵； 所謂的射流泵可以是傳統(tǒng)射流泵，也可以是非傳統(tǒng)射流泵。本發(fā)明中，所謂的傳統(tǒng)射流泵是指由兩個套裝設(shè)置的管構(gòu)成的，向內(nèi)管提供高壓動力氣體，內(nèi)管高壓動力氣體在外管內(nèi)噴射，在內(nèi)管高壓動力氣體噴射和外管的共同作用下使內(nèi)外管之間的其他氣體(從外管進(jìn)入的氣體)沿內(nèi)管高壓動力氣體的噴射方向產(chǎn)生運(yùn)動的裝置；所謂射流泵的外管可以有縮擴(kuò)區(qū)，外管可以設(shè)為文丘里管，內(nèi)管噴嘴可以設(shè)為拉瓦爾噴管，所謂的縮擴(kuò)區(qū)是指外管內(nèi)截面面積發(fā)生變化的區(qū)域；所述射流泵至少有三個接口或稱通道，即射流泵動力氣體噴射口、射流泵低壓氣體入口和射流泵氣體出口。本發(fā)明中，所謂的非傳統(tǒng)射流泵是指由兩個或兩個以上相互套裝設(shè)置或相互并列設(shè)置的管構(gòu)成的，其中至少一個管與動力氣體源連通，并且動力氣體源中的動力氣體的流動能夠引起其他管中的氣體產(chǎn)生定向流動的裝置；所謂射流泵的管可以有縮擴(kuò)區(qū)，可以設(shè)為文丘里管，管的噴嘴可以設(shè)為拉瓦爾噴管，所謂的縮擴(kuò)區(qū)是指管內(nèi)截面面積發(fā)生變化的區(qū)域；所述射流泵至少有三個接口或稱通道，即射流泵動力氣體噴射口、射流泵低壓氣體入口和射流泵氣體出口 ；所述射流泵可以包括多個射流泵動力氣體噴射口，在包括多個射流泵動力氣體噴射口的結(jié)構(gòu)中，所述射流泵動力氣體噴射口可以布置在所述射流泵低壓氣體入口的管道中心區(qū)，也可以布置在所述射流泵低壓氣體入口的管道壁附近，所述射流泵動力氣體噴射口也可以是環(huán)繞所述射流泵低壓氣體入口管道壁的環(huán)形噴射口。本發(fā)明中，所述射流泵包括多級射流泵，多股射流泵和脈沖射流泵等。本發(fā)明中所謂的無燃四沖程控制機(jī)構(gòu)是指一切能控制所述進(jìn)氣門、所述排氣門和所述供氣門使所述三類氣門氣體壓縮機(jī)在沒有燃燒的情況下有效按本發(fā)明所公開的四沖程邏輯關(guān)系工作的機(jī)構(gòu)，例如凸輪機(jī)構(gòu)、液壓氣門控制機(jī)構(gòu)或電磁氣門控制機(jī)構(gòu)等；所謂的
7無燃六沖程控制機(jī)構(gòu)是指一切能控制所述進(jìn)氣門、所述排氣門和所述供氣門使所述三類氣門氣體壓縮機(jī)在沒有燃燒的情況下有效按本發(fā)明所公開的六沖程邏輯關(guān)系工作的機(jī)構(gòu)，例如凸輪機(jī)構(gòu)、液壓氣門控制機(jī)構(gòu)或電磁氣門控制機(jī)構(gòu)等；所謂的無燃二沖程控制機(jī)構(gòu)是指一切能控制所述進(jìn)氣門、所述排氣門和所述供氣門使所述三類氣門氣體壓縮機(jī)在沒有燃燒的情況下有效按按本發(fā)明所公開的二沖程邏輯關(guān)系工作的機(jī)構(gòu)，例如凸輪機(jī)構(gòu)、液壓氣門控制機(jī)構(gòu)或電磁氣門控制機(jī)構(gòu)等；所謂的無燃充氣二沖程控制機(jī)構(gòu)是指一切能控制所述進(jìn)氣門、所述排氣門、所述供氣門和所述射流泵充氣門使所述三類氣門氣體壓縮機(jī)在沒有燃燒的情況下有效按按本發(fā)明所公開的二沖程邏輯關(guān)系工作的機(jī)構(gòu)，例如凸輪機(jī)構(gòu)、液壓氣門控制機(jī)構(gòu)或電磁氣門控制機(jī)構(gòu)等。本發(fā)明中所謂的有燃四沖程控制機(jī)構(gòu)是指一切能使控制所述進(jìn)氣門、所述排氣門和所述供氣門所述三類氣門氣體壓縮機(jī)在有燃燒的情況下有效按本發(fā)明所公開的四沖程邏輯關(guān)系工作的機(jī)構(gòu)，例如凸輪機(jī)構(gòu)、液壓氣門控制機(jī)構(gòu)或電磁氣門控制機(jī)構(gòu)以及燃油供給系統(tǒng)等；本發(fā)明中所謂的有燃六沖程控制機(jī)構(gòu)是指一切能使控制所述進(jìn)氣門、所述排氣門和所述供氣門所述三類氣門氣體壓縮機(jī)在有燃燒的情況下有效按本發(fā)明所公開的六沖程邏輯關(guān)系工作的機(jī)構(gòu)，例如凸輪機(jī)構(gòu)、液壓氣門控制機(jī)構(gòu)或電磁氣門控制機(jī)構(gòu)以及燃油供給系統(tǒng)等；本發(fā)明中所謂的有燃二沖程控制機(jī)構(gòu)是指一切能使控制所述進(jìn)氣門、所述排氣門和所述供氣門所述三類氣門氣體壓縮機(jī)在有燃燒的情況下有效按本發(fā)明所公開的二沖程邏輯關(guān)系工作的機(jī)構(gòu)，例如凸輪機(jī)構(gòu)、液壓氣門控制機(jī)構(gòu)或電磁氣門控制機(jī)構(gòu)以及燃油供給系統(tǒng)等。本發(fā)明中，所謂的六沖程循環(huán)模式比傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的四沖程循環(huán)模式多一個進(jìn)氣沖程和一個排氣沖程的目的是為了對所述工質(zhì)包絡(luò)進(jìn)行冷卻，進(jìn)而降低所述進(jìn)氣的溫度，增加進(jìn)氣量，增加壓縮效率；不僅如此，可以利用此過程使所述葉輪動力機(jī)構(gòu)獲得更大的氣體流量，進(jìn)而提高所述三類氣門氣體壓縮機(jī)的效率。本發(fā)明中，所謂的自由狀態(tài)是指當(dāng)缸內(nèi)的氣壓小于外部氣壓時，所述外開自由閥片處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)缸內(nèi)的氣壓大于外部氣壓時，所述外開自由閥片處于開啟狀態(tài)。本發(fā)明中，所謂的非自由狀態(tài)是指無論缸內(nèi)氣壓大于或小于外部壓力，所述外開自由閥片均處于關(guān)閉狀態(tài)。本發(fā)明中，所謂的直動閥是指受活塞直接控制的閥體，具體說來，是指通過所述活塞的推進(jìn)作用或牽拉作用迫使所述直動閥的閥體發(fā)生位移或偏轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)開啟或關(guān)閉的機(jī)構(gòu)。本發(fā)明中，所謂的旋轉(zhuǎn)慣量體是指具有質(zhì)量的做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的結(jié)構(gòu)體。本發(fā)明中，所謂的空氣過量系數(shù)是指在一個有燃的工作循環(huán)中進(jìn)入所述三類氣門氣體壓縮機(jī)燃燒空間內(nèi)的空氣量及導(dǎo)入燃料量的質(zhì)量比與理論空燃比之比值，比如空氣過量系數(shù)是1. 5是指在一個有燃的工作循環(huán)中進(jìn)入所述三類氣門氣體壓縮機(jī)燃燒空間內(nèi)的空氣量與燃料量的比值與理論空燃比之比值是1. 5。本發(fā)明中，根據(jù)氣體壓縮領(lǐng)域和發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的公知技術(shù)，在必要的地方設(shè)置必要的部件、單元或系統(tǒng)，如在所述燃料入口處設(shè)置燃料供送系統(tǒng)等。本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明所公開的三類氣門氣體壓縮機(jī)能有效克服余隙容積的影響，提高氣體壓縮機(jī)的效率，降低重量，降低造價。


圖1所示的是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2所示的是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3所示的是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4所示的是本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5所示的是本發(fā)明實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6所示的是本發(fā)明實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7所示的是本發(fā)明實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8所示的是本發(fā)明實(shí)施例8的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9所示的是本發(fā)明實(shí)施例9的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖10所示的是本發(fā)明實(shí)施例10的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖11所示的是本發(fā)明實(shí)施例11的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖12所示的是本發(fā)明實(shí)施例12的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖13所示的是本發(fā)明實(shí)施例13的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖14所示的是本發(fā)明實(shí)施例14的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖15所示的是本發(fā)明實(shí)施例15的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖16所示的是本發(fā)明實(shí)施例16的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖17所示的是本發(fā)明實(shí)施例17的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖18所示的是本發(fā)明實(shí)施例18的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖19所示的是本發(fā)明實(shí)施例19的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖20所示的是本發(fā)明實(shí)施例20的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖21所示的是本發(fā)明實(shí)施例21的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖22所示的是本發(fā)明實(shí)施例22的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖23所示的是本發(fā)明實(shí)施例23的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖M和圖25所示的是本發(fā)明實(shí)施例M的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖沈和圖27所示的是本發(fā)明實(shí)施例25的結(jié)構(gòu)示意圖， 圖中
1活塞、2氣缸、3進(jìn)氣道、4供氣道、5排氣道、6燃料入口、7火花塞、8氣缸連通腔體、9 壓氣機(jī)、10葉輪動力機(jī)構(gòu)、12成品氣儲罐、13排氣儲罐、15氣缸蓋、17工質(zhì)包絡(luò)、18射流泵充氣門、20旁通管、21射流泵、31進(jìn)氣門、32冷卻器、33節(jié)流器、35旋轉(zhuǎn)慣量體、36直動閥、 37通道、39熱交換器、41供氣門、51排氣門、90葉輪壓氣機(jī)、100活塞氣缸機(jī)構(gòu)、211射流泵動力氣體噴射口、212射流泵氣體出口、213射流泵低壓氣體入口、411外開自由閥片、412閥片挺桿、413內(nèi)開氣門、414內(nèi)開氣門頭、415內(nèi)開氣門桿、1601無燃四沖程控制機(jī)構(gòu)、1602無燃二沖程控制機(jī)構(gòu)、1603有燃四沖程控制機(jī)構(gòu)、1604有燃二沖程控制機(jī)構(gòu)、1605無燃六沖程控制機(jī)構(gòu)、1606無燃充氣二沖程控制機(jī)構(gòu)、1607有燃六沖程控制機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
如圖1所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，包括活塞氣缸機(jī)構(gòu)100，所述活塞氣缸機(jī)構(gòu)100的活塞1、氣缸2和氣缸蓋15構(gòu)成工質(zhì)包絡(luò)17，所述氣缸蓋15與所述氣缸2連接，所述活塞 1設(shè)置在所述氣缸2內(nèi)，在所述活塞1處于上止點(diǎn)時，所述活塞1的上方容積與所述活塞1 的截面積和所述活塞1的直徑的乘積之比為4:100，在所述工質(zhì)包絡(luò)17的氣缸蓋15上設(shè)進(jìn)氣門31、供氣門41和排氣門51，所述工質(zhì)包絡(luò)17的內(nèi)腔分別通過所述進(jìn)氣門31、所述供氣門41和所述排氣門51與進(jìn)氣道3、供氣道4和排氣道5連通，所述供氣道4與成品氣儲罐12連通，所述進(jìn)氣門31、所述供氣門41和所述排氣門51受電磁式的無燃四沖程控制機(jī)構(gòu)1601控制，所述無燃四沖程控制機(jī)構(gòu)1601的控制過程為所述活塞1下行時吸氣，所述進(jìn)氣門31打開，將需要壓縮的氣體吸入所述氣缸2后(即所述活塞1運(yùn)行至下止點(diǎn)時)，所述進(jìn)氣門31關(guān)閉，完成吸氣沖程；繼而所述活塞1上行對所述氣缸2內(nèi)的氣體進(jìn)行壓縮，當(dāng)壓縮到一定程度時，所述供氣門41打開，所述氣缸2內(nèi)的氣體經(jīng)所述供氣門41進(jìn)入所述成品氣儲罐12，當(dāng)所述活塞1運(yùn)行至上止點(diǎn)時，所述供氣門41關(guān)閉，完成壓氣供氣沖程；然后所述活塞1開始下行，利用所述氣缸2內(nèi)的余隙容積內(nèi)的氣體直接推動所述活塞1做功，直至所述活塞1運(yùn)行至下止點(diǎn)，完成余隙氣體做功沖程；最后所述活塞1開始上行，此時所述排氣門51打開，當(dāng)所述活塞1運(yùn)行至上止點(diǎn)時，所述排氣門51關(guān)閉，完成排氣沖程，進(jìn)入下一個循環(huán)，從而使得所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照吸氣沖程——壓氣供氣沖程——余隙氣體做功沖程——排氣沖程的循環(huán)模式工作。為了使上述三類氣門氣體壓縮機(jī)更高效工作，在余隙氣體做功沖程中，當(dāng)所述工質(zhì)包絡(luò)17內(nèi)的氣體壓力低于大氣壓力時，可使所述進(jìn)氣門31打開。實(shí)施例2
如圖2所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述進(jìn)氣門31、所述供氣門41和所述排氣門51受液壓式的無燃六沖程控制機(jī)構(gòu)1605控制，所述無燃六沖程控制機(jī)構(gòu)1605的控制過程為所述活塞1下行時吸氣，所述進(jìn)氣門31打開，將需要壓縮的氣體吸入所述氣缸2(即所述活塞1運(yùn)行至下止點(diǎn)時)，所述進(jìn)氣門31關(guān)閉，完成吸氣沖程；繼而所述活塞1上行對所述氣缸2內(nèi)的氣體進(jìn)行壓縮，當(dāng)壓縮到一定程度時，所述供氣門41打開，所述氣缸2內(nèi)的氣體經(jīng)所述供氣門41進(jìn)入所述成品氣儲罐12，當(dāng)所述活塞1運(yùn)行至上止點(diǎn)時，所述供氣門41關(guān)閉，完成壓氣供氣沖程；然后所述活塞1開始下行，利用所述氣缸 2內(nèi)的余隙容積內(nèi)的氣體直接推動所述活塞1做功，直至所述活塞1運(yùn)行至下止點(diǎn)，完成余隙氣體做功沖程；接著所述活塞1開始上行，此時所述排氣門51打開，當(dāng)所述活塞1運(yùn)行至上止點(diǎn)時，所述排氣門51關(guān)閉，完成排氣沖程；然后所述活塞1開始下行吸氣，此時所述進(jìn)氣門31再次打開，當(dāng)所述活塞1運(yùn)行至下止點(diǎn)時，所述進(jìn)氣門31關(guān)閉，再次完成吸氣沖程； 最后所述活塞1開始上行，此時所述排氣門再次51打開，當(dāng)所述活塞1運(yùn)行至上止點(diǎn)時，所述排氣門51關(guān)閉，再次完成排氣沖程，繼而進(jìn)入下一個循環(huán)，從而使得所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照吸氣沖程——壓氣供氣沖程——余隙氣體做功沖程——排氣沖程——吸氣沖程——排氣沖程的循環(huán)模式工作。實(shí)施例3
如圖3所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述進(jìn)氣門31的通道 37設(shè)置在所述氣缸2的側(cè)壁上，且所述進(jìn)氣門31的啟閉結(jié)構(gòu)體設(shè)為所述活塞1，即通過所述活塞1的運(yùn)動來控制所述進(jìn)氣門31的開啟和關(guān)閉，所述工質(zhì)包絡(luò)17的內(nèi)腔通過所述進(jìn)氣門31的通道37與壓氣機(jī)9連通，所述壓氣機(jī)9使得進(jìn)入所述工質(zhì)包絡(luò)17內(nèi)的氣體為有壓氣體，所述排氣門51和所述供氣門41受凸輪式的無燃二沖程控制機(jī)構(gòu)1602控制，所述無燃二沖程控制機(jī)構(gòu)1602的控制過程為當(dāng)所述活塞1處于下止點(diǎn)時，所述排氣門51和所述進(jìn)氣門31都打開，利用經(jīng)過所述進(jìn)氣門31進(jìn)入所述工質(zhì)包絡(luò)17的有壓氣體將原來存在于所述工質(zhì)包絡(luò)17內(nèi)的氣體經(jīng)所述排氣門51以掃氣的形式排出后，所述排氣門51關(guān)閉， 所述進(jìn)氣門31也關(guān)閉，所述活塞1繼續(xù)上行對所述氣缸2內(nèi)的氣體進(jìn)行壓縮，隨后所述供氣門41打開，對所述成品氣儲罐12進(jìn)行供氣，直至所述活塞運(yùn)行至上止點(diǎn)時，所述供氣門 41關(guān)閉，完成進(jìn)氣掃氣壓氣供氣沖程；然后所述活塞1開始下行，利用所述氣缸2內(nèi)的余隙容積內(nèi)的氣體直接推動所述活塞1做功，直至所述活塞1運(yùn)行至下止點(diǎn)，完成余隙氣體做功沖程，繼而進(jìn)入下一個循環(huán)，從而使得所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照進(jìn)氣掃氣壓氣供氣沖程——余隙氣體做功沖程的循環(huán)模式工作。具體實(shí)施時，所述進(jìn)氣門31還可以不通過依靠所述活塞1的運(yùn)動來控制開啟和關(guān)閉，例如通過閥等控制機(jī)構(gòu)來控制開啟和關(guān)閉。實(shí)施例4
如圖4所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述進(jìn)氣門31、所述供氣門41和所述排氣門51受凸輪式的無燃二沖程控制機(jī)構(gòu)1602控制，所述無燃二沖程控制機(jī)構(gòu)1602的控制過程為所述活塞1下行時吸氣，所述進(jìn)氣門31打開，將需要壓縮的氣體吸入所述氣缸2后(即所述活塞1運(yùn)行至下止點(diǎn)時)，所述進(jìn)氣門31關(guān)閉，完成吸氣沖程；然后所述活塞1開始上行，對所述氣缸2內(nèi)的氣體進(jìn)行壓縮，當(dāng)壓縮到一定程度時(缸內(nèi)的壓力大于所述供氣門外部的壓力時)，所述供氣門打開，缸內(nèi)的氣體經(jīng)所述供氣門進(jìn)入所述成品氣儲罐12內(nèi)，直到所述活塞1運(yùn)行至上止點(diǎn)時所述供氣門41關(guān)閉，所述述排氣門51打開將壓縮過程中的余隙氣體排出，然后所述排氣門關(guān)閉，完成壓氣供氣余隙氣體放出沖程， 繼而所述活塞1開始下行吸氣，進(jìn)入下一個循環(huán)，從而使得所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照吸氣沖程一壓氣供氣余隙氣體放出沖程的循環(huán)模式工作。實(shí)施例5
如圖5所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于在所述供氣道4上設(shè)旁通管20，所述旁通管20經(jīng)射流泵21與所述工質(zhì)包絡(luò)17的內(nèi)腔連通，所述射流泵21通過射流泵充氣門18與所述工質(zhì)包絡(luò)17的內(nèi)腔連通，所述進(jìn)氣門31、所述供氣門41、所述排氣門 51和所述射流泵充氣門18受凸輪式的無燃充氣二沖程控制機(jī)構(gòu)1606控制，所述旁通管20 與射流泵21的射流泵動力氣體噴射口 211連通，所述射流泵21的射流泵氣體出口 212經(jīng)所述射流泵充氣門18與所述工質(zhì)包絡(luò)17連通，所述射流泵21的射流泵低壓氣體入口 213 與大氣連通，所述無燃充氣二沖程控制機(jī)構(gòu)1606的控制過程為當(dāng)所述活塞1開始下行吸氣時，所述進(jìn)氣門31打開讓需要壓縮的氣體進(jìn)入所述氣缸2內(nèi)，然后所述進(jìn)氣門31關(guān)閉， 所述射流泵充氣門18打開向所述氣缸2內(nèi)充入更多氣體，然后所述噴射泵充氣門18關(guān)閉， 所述活塞1開始上行對所述氣缸2內(nèi)的氣體進(jìn)行壓縮，當(dāng)所述氣缸2內(nèi)的氣體被壓縮到一定程度時所述供氣門41打開，直到所述活塞1運(yùn)行至上止點(diǎn)時所述供氣門41關(guān)閉，完成先吸后充壓氣供氣沖程，在這一沖程中，設(shè)在所述供氣道4上的旁通管20將所述供氣道4內(nèi)的壓縮氣體的一部分作為所述射流泵21的動力流體；接著所述活塞1開始下行，利用所述氣缸2內(nèi)的余隙容積內(nèi)的氣體直接推動所述活塞1做功，直至所述活塞1運(yùn)行至下止點(diǎn)，完成余隙氣體做功沖程，繼而進(jìn)入下一個循環(huán)，從而使得所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照先吸后充壓氣供氣沖程——余隙氣體做功沖程的循環(huán)模式工作。實(shí)施例6
如圖6所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于在所述工質(zhì)包絡(luò)17上設(shè)燃料入口 6，所述進(jìn)氣門31、所述供氣門41和所述排氣門51受凸輪式的有燃四沖程控制機(jī)構(gòu)1603控制，所述有燃四沖程控制機(jī)構(gòu)1603的控制過程為所述活塞1下行時吸氣，所述進(jìn)氣門31打開，將需要壓縮的具有氧化性的氣體吸入所述氣缸2后(即所述活塞1運(yùn)行至下止點(diǎn)時)，所述進(jìn)氣門31關(guān)閉，完成吸氣沖程；繼而所述活塞1上行對所述氣缸2內(nèi)的氣體進(jìn)行壓縮，當(dāng)壓縮到一定程度時，所述供氣門41打開，所述氣缸2內(nèi)的氣體經(jīng)所述供氣門41進(jìn)入所述成品氣儲罐12，當(dāng)所述活塞1運(yùn)行至上止點(diǎn)時，所述供氣門41關(guān)閉，完成壓氣供氣沖程；然后所述活塞1開始下行，向所述氣缸2內(nèi)的余隙容積內(nèi)噴射燃料使得燃料與余隙氣體發(fā)生燃燒化學(xué)反應(yīng)推動所述活塞1做功，直至所述活塞1運(yùn)行至下止點(diǎn)，完成余隙氣體燃燒做功沖程；最后所述活塞1開始上行，此時所述排氣門51打開，當(dāng)所述活塞1運(yùn)行至上止點(diǎn)時，所述排氣門51關(guān)閉，完成排氣沖程，進(jìn)入下一個循環(huán)，從而使得所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照吸氣沖程——壓氣供氣沖程——余隙氣體燃燒做功沖程——排氣沖程的循環(huán)模式工作。為了使上述三類氣門氣體壓縮機(jī)更高效工作，在余隙氣體燃燒做功沖程中，當(dāng)所述工質(zhì)包絡(luò)17內(nèi)的氣體壓力低于大氣壓力時，使所述進(jìn)氣門31打開。具體實(shí)施時，所述燃料入口 6可根據(jù)需要替換成氧化劑入口或氧化還原劑入口， 如當(dāng)進(jìn)入所述工質(zhì)包絡(luò)17內(nèi)壓縮的氣體為不具有氧化性的可燃?xì)怏w時，所述燃料入口 6即設(shè)為氧化劑入口 ；當(dāng)進(jìn)入所述工質(zhì)包絡(luò)17內(nèi)壓縮的氣體為不具有氧化性的不可燃?xì)怏w時， 所述燃料入口 6即設(shè)為含有氧化劑和還原劑混合物的氧化還原劑入口。實(shí)施例7
如圖7所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例6的區(qū)別在于所述氣缸2上設(shè)有火花塞7，在所述活塞氣缸機(jī)構(gòu)100的活塞1處于上止點(diǎn)時，所述活塞1的上方容積與所述活塞 1的截面積和所述活塞1的直徑的乘積之比為3:100，所述進(jìn)氣門31、所述供氣門41和所述排氣門51受電磁式的有燃六沖程控制機(jī)構(gòu)1607控制，所述有燃六沖程控制機(jī)構(gòu)1607的控制過程為所述活塞1下行時吸氣，所述進(jìn)氣門31打開，將需要壓縮的氣體吸入所述氣缸2 (即所述活塞1運(yùn)行至下止點(diǎn))后，所述進(jìn)氣門31關(guān)閉，完成吸氣沖程；繼而所述活塞1上行對所述氣缸2內(nèi)的氣體進(jìn)行壓縮，當(dāng)壓縮到一定程度時，所述供氣門41打開，所述氣缸2內(nèi)的氣體經(jīng)所述供氣門41進(jìn)入所述成品氣儲罐12，當(dāng)所述活塞1運(yùn)行至上止點(diǎn)時，所述供氣門41關(guān)閉，完成壓氣供氣沖程；然后所述活塞1開始下行，向所述氣缸2內(nèi)的余隙容積內(nèi)噴射燃料并用所述火花塞7點(diǎn)火，使得燃料與余隙氣體發(fā)生燃燒化學(xué)反應(yīng)推動所述活塞1做功，直至所述活塞1運(yùn)行至下止點(diǎn)，完成余隙氣體燃燒做功沖程；接著所述活塞1開始上行， 此時所述排氣門51打開，當(dāng)所述活塞1運(yùn)行至上止點(diǎn)時，所述排氣門51關(guān)閉，完成排氣沖程；然后所述活塞1開始下行吸氣，此時所述進(jìn)氣門31再次打開，當(dāng)所述活塞1運(yùn)行至下止點(diǎn)時，所述進(jìn)氣門31關(guān)閉，再次完成吸氣沖程；最后所述活塞1開始上行，此時所述排氣門再次51打開，當(dāng)所述活塞1運(yùn)行至上止點(diǎn)時，所述排氣門51關(guān)閉，再次完成排氣沖程，繼而進(jìn)入下一個循環(huán)，從而使得所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照吸氣沖程——壓氣供氣沖程—— 余隙氣體燃燒做功沖程——排氣沖程——吸氣沖程——排氣沖程的循環(huán)模式工作。為了使上述三類氣門氣體壓縮機(jī)更高效工作，在余隙氣體燃燒做功沖程中，調(diào)整燃料的供給量，使得燃燒化學(xué)反應(yīng)過程中的空氣過量系數(shù)為1.90 (小于1.95)，選擇性地， 所述空氣過量系數(shù)還可以設(shè)為 1. 85,1. 80,1. 75,1. 70,1. 65,1. 60,1. 55,1. 50,1. 45,1. 40、 1. 35,1. 30,1. 25,1. 20,1. 15,1. 10,1. 05 或 1. 00 等。實(shí)施例8
如圖8所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例7的區(qū)別在于所述工質(zhì)包絡(luò)17的內(nèi)壁全部設(shè)為絕熱式，所述進(jìn)氣道3上設(shè)有葉輪壓氣機(jī)90，在所述活塞氣缸機(jī)構(gòu)100的活塞 1處于上止點(diǎn)時，所述活塞1的上方容積與所述活塞1的截面積和所述活塞1的直徑的乘積之比為2. 4:100，所述進(jìn)氣門31、所述供氣門41和所述排氣門51受液壓式的有燃二沖程控制機(jī)構(gòu)1604控制，所述有燃二沖程控制機(jī)構(gòu)1604的控制過程為當(dāng)所述活塞1處于下止點(diǎn)時，所述排氣門51和所述進(jìn)氣門31都打開，利用經(jīng)過所述進(jìn)氣門31進(jìn)入所述工質(zhì)包絡(luò)17的有壓氣體將原來存在于所述工質(zhì)包絡(luò)17內(nèi)的氣體經(jīng)所述排氣門51以掃氣的形式排出后，所述排氣門51關(guān)閉，所述進(jìn)氣門31也關(guān)閉，所述活塞1繼續(xù)上行對所述氣缸2內(nèi)的氣體進(jìn)行壓縮，隨后所述供氣門41打開，對所述成品氣儲罐12進(jìn)行供氣，直至所述活塞運(yùn)行至上止點(diǎn)時，所述供氣門41關(guān)閉，完成進(jìn)氣掃氣壓氣供氣沖程；然后所述活塞1開始下行，向所述氣缸2內(nèi)的余隙容積內(nèi)噴射燃料使得燃料與余隙氣體發(fā)生燃燒化學(xué)反應(yīng)推動所述活塞1做功，直至所述活塞1運(yùn)行至下止點(diǎn)，完成余隙氣體燃燒做功沖程，繼而進(jìn)入下一個循環(huán)，從而使得所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照進(jìn)氣掃氣壓氣供氣沖程——余隙氣體燃燒做功沖程的循環(huán)模式工作。選擇性地，所述工質(zhì)包絡(luò)17也可部分設(shè)為絕熱式。實(shí)施例9
如圖9所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述工質(zhì)包絡(luò)17的內(nèi)腔經(jīng)所述進(jìn)氣門31與葉輪壓氣機(jī)90的壓縮氣體出口連通，所述工質(zhì)包絡(luò)17的內(nèi)腔經(jīng)所述排氣門51與葉輪動力機(jī)構(gòu)10的工質(zhì)入口連通，所述葉輪動力機(jī)構(gòu)10對所述葉輪壓氣機(jī)90 輸出動力。實(shí)施例10
如圖10所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述活塞1設(shè)為自由活塞。實(shí)施例11
如圖11所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例9的區(qū)別在于所述活塞1與曲柄連桿機(jī)構(gòu)連接，所述工質(zhì)包絡(luò)17的內(nèi)腔經(jīng)所述排氣門51再經(jīng)射流泵21與葉輪動力機(jī)構(gòu)10 的工質(zhì)入口連通，其中，所述排氣道5與所述射流泵21的射流泵動力氣體噴射口 211連通， 所述射流泵21的射流泵低壓氣體入口 213與大氣連通，所述射流泵21的射流泵氣體出口 212與所述葉輪動力機(jī)構(gòu)10的工質(zhì)入口連通。實(shí)施例12
如圖12所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例9的區(qū)別在于在所述供氣道4上設(shè)熱交換器39，所述排氣道5經(jīng)所述熱交換器39與所述葉輪動力機(jī)構(gòu)10連通。
實(shí)施例13
如圖13所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述排氣道5經(jīng)冷卻器32與所述進(jìn)氣道3連通。實(shí)施例14
如圖14所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例13的區(qū)別在于所述冷卻器32與所述進(jìn)氣道3之間設(shè)有節(jié)流器33。實(shí)施例15
如圖15所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例13的區(qū)別在于所述冷卻器32與所述進(jìn)氣道3之間設(shè)有射流泵21，其中，從所述冷卻器32出來的流體經(jīng)所述射流泵21的射流泵動力氣體噴射口 211進(jìn)入所述射流泵21進(jìn)行引流，所述射流泵21的射流泵低壓氣體入口 213與大氣連通，所述射流泵21的射流泵氣體出口 212與所述進(jìn)氣道3連通。實(shí)施例16
如圖16所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述工質(zhì)包絡(luò)17的內(nèi)腔經(jīng)所述排氣門51再經(jīng)冷卻器32與排氣儲罐13連通。實(shí)施例17
如圖17所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例9的區(qū)別在于在所述葉輪動力機(jī)構(gòu) 10的動力輸出軸上設(shè)有旋轉(zhuǎn)慣量體35。選擇性地，所述旋轉(zhuǎn)慣量體35還可設(shè)在所述葉輪動力機(jī)構(gòu)10上。實(shí)施例18
如圖18所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述排氣門51設(shè)為直動閥36，所述供氣門41和所述進(jìn)氣門31受所述無燃四沖程控制機(jī)構(gòu)1601控制。實(shí)施例19
如圖19所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例2的區(qū)別在于所述工質(zhì)包絡(luò)17的內(nèi)腔經(jīng)所述進(jìn)氣門31與葉輪壓氣機(jī)90的壓縮氣體出口連通。實(shí)施例20
如圖20所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例6的區(qū)別在于所述工質(zhì)包絡(luò)17的內(nèi)腔經(jīng)所述進(jìn)氣門31再經(jīng)冷卻器32與葉輪壓氣機(jī)90的壓縮氣體出口連通。實(shí)施例21
如圖21所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述進(jìn)氣門31設(shè)在所述活塞1上，所述活塞1設(shè)為側(cè)向連接活塞。實(shí)施例22
如圖22所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述活塞氣缸機(jī)構(gòu) 100的結(jié)構(gòu)不同，所述工質(zhì)包絡(luò)17由兩個相互對置的活塞1和氣缸2構(gòu)成，所述進(jìn)氣門31、 所述供氣門41和所述排氣門51設(shè)在所述工質(zhì)包絡(luò)17的氣缸2的側(cè)壁上。實(shí)施例23
如圖23所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述活塞氣缸機(jī)構(gòu) 100的結(jié)構(gòu)不同，所述工質(zhì)包絡(luò)17由四個相互對置的活塞1、氣缸2和氣缸連通腔體8構(gòu)成，所述進(jìn)氣門31、所述供氣門41和所述排氣門51設(shè)在所述工質(zhì)包絡(luò)17的所述氣缸連通腔體8上。
實(shí)施例M
如圖M和圖25所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例5的區(qū)別在于所述供氣門41 包括外開自由閥片411和閥片挺桿412，所述閥片挺桿412受有燃四沖程控制機(jī)構(gòu)1603控制，在壓氣供氣沖程中所述外開自由閥片411處于自由狀態(tài)，在余隙氣體燃燒做功沖程中所述外開自由閥片411在所述閥片挺桿412的作用下處于非自由狀態(tài)。其中，圖21表示所述供氣門41的強(qiáng)制關(guān)閉狀態(tài)，圖22表示所述供氣門41的自由狀態(tài)。實(shí)施例25
如圖沈和圖27所示的三類氣門氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例5的區(qū)別在于所述供氣門41 包括外開自由閥片411和內(nèi)開氣門413，所述內(nèi)開氣門413包括內(nèi)開氣門頭414和內(nèi)開氣門桿415，所述內(nèi)開氣門413受有燃四沖程控制機(jī)構(gòu)1603控制，在壓氣供氣沖程中所述內(nèi)開氣門413處于開啟狀態(tài)，在余隙氣體燃燒做功沖程中所述內(nèi)開氣門413處于關(guān)閉狀態(tài)。其中， 圖23表示所述供氣門41的關(guān)閉狀態(tài)，圖M表示所述供氣門41的自由狀態(tài)。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，根據(jù)本領(lǐng)域的公知技術(shù)和本發(fā)明所公開的技術(shù)方案，可以推導(dǎo)出或聯(lián)想出許多變型方案，所有這些變型方案，也應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
1權(quán)利要求
1.一種三類氣門氣體壓縮機(jī)，包括活塞氣缸機(jī)構(gòu)(100)，其特征在于在所述活塞氣缸機(jī)構(gòu)(100)的工質(zhì)包絡(luò)(17)上設(shè)進(jìn)氣門(31)、供氣門(41)和排氣門(51)，所述進(jìn)氣門 (31)、所述供氣門(41)和所述排氣門(51)中的部分或全部受正時控制機(jī)構(gòu)控制；所述活塞氣缸機(jī)構(gòu)(100 )的活塞(1)處于上止點(diǎn)時，所述活塞(1)的上方容積與所述活塞(1)的截面積和所述活塞(1)的直徑的乘積之比小于4:100。
2.如權(quán)利要求1所述三類氣門氣體壓縮機(jī)，其特征在于所述工質(zhì)包絡(luò)(17)設(shè)為由活塞(1)、氣缸(2)和氣缸蓋(15)構(gòu)成的容納氣體工質(zhì)的空間的壁，或所述工質(zhì)包絡(luò)(17)設(shè)為由兩個或兩個以上活塞(1)和氣缸(2)構(gòu)成的容納氣體工質(zhì)的空間的壁，或所述工質(zhì)包絡(luò) (17)設(shè)為由兩個或兩個以上活塞(1)、氣缸(2)和氣缸連通腔體(8)構(gòu)成的容納氣體工質(zhì)的空間的壁。
3.如權(quán)利要求1所述三類氣門氣體壓縮機(jī)，其特征在于所述正時控制機(jī)構(gòu)設(shè)為控制所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照吸氣沖程一壓氣供氣沖程一余隙氣體做功沖程一排氣沖程的循環(huán)模式工作的無燃四沖程控制機(jī)構(gòu)(1601 )。
4.如權(quán)利要求1所述三類氣門氣體壓縮機(jī)，其特征在于所述正時控制機(jī)構(gòu)設(shè)為控制所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照吸氣沖程一壓氣供氣沖程一余隙氣體做功沖程一排氣沖程一吸氣沖程一排氣沖程的無燃六沖程控制機(jī)構(gòu)(1605)。
5.如權(quán)利要求1所述三類氣門氣體壓縮機(jī)，其特征在于所述正時控制機(jī)構(gòu)設(shè)為控制所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照吸氣沖程一壓氣供氣余隙氣體放出沖程的二沖程循環(huán)模式工作的無燃二沖程控制機(jī)構(gòu)(1602)。
6.如權(quán)利要求1所述三類氣門氣體壓縮機(jī)，其特征在于所述三類氣門氣體壓縮機(jī)還包括壓氣機(jī)(9 )，所述壓氣機(jī)(9 )經(jīng)所述進(jìn)氣門(31)與所述工質(zhì)包絡(luò)(17 )的內(nèi)腔連通，所述正時控制機(jī)構(gòu)設(shè)為控制所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照進(jìn)氣掃氣壓氣供氣沖程一余隙氣體做功沖程的循環(huán)模式工作的無燃二沖程控制機(jī)構(gòu)(1602)。
7.如權(quán)利要求1所述三類氣門氣體壓縮機(jī)，其特征在于所述工質(zhì)包絡(luò)(17)上還設(shè)有受所述正時控制機(jī)構(gòu)控制的射流泵充氣門(18)，所述正時控制機(jī)構(gòu)設(shè)為控制所述三類氣門氣體壓縮機(jī)按照先吸后充壓氣供氣沖程一余隙氣體做功沖程的循環(huán)模式工作的無燃充氣二沖程控制機(jī)構(gòu)(1606)。
8.如權(quán)利要求1所述三類氣門氣體壓縮機(jī)，其特征在于所述工質(zhì)包絡(luò)(17)的內(nèi)腔經(jīng)所述排氣門(51)與葉輪動力機(jī)構(gòu)(10 )的工質(zhì)入口連通。
9.如權(quán)利要求1所述三類氣門氣體壓縮機(jī)，其特征在于所述工質(zhì)包絡(luò)(17)的內(nèi)腔經(jīng)所述排氣門(51)再經(jīng)冷卻器(32)與排氣儲罐(13)連通。
10.如權(quán)利要求1至9任意之一所述三類氣門氣體壓縮機(jī)，其特征在于所述工質(zhì)包絡(luò) (17)的內(nèi)壁全部或部分設(shè)為絕熱式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三類氣門氣體壓縮機(jī)，包括活塞氣缸機(jī)構(gòu)，在所述活塞氣缸機(jī)構(gòu)的工質(zhì)包絡(luò)上設(shè)進(jìn)氣門、供氣門和排氣門，所述進(jìn)氣門、所述供氣門和所述排氣門中的部分或全部受正時控制機(jī)構(gòu)控制；所述活塞氣缸機(jī)構(gòu)的活塞處于上止點(diǎn)時，所述活塞的上方容積與所述活塞的截面積和所述活塞的直徑的乘積之比小于4:100。本發(fā)明所公開的三類氣門氣體壓縮機(jī)能有效克服余隙容積的影響，提高氣體壓縮機(jī)的效率，降低重量，降低造價。
文檔編號F02B75/40GK102562292SQ20111042557
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者靳北彪 申請人:摩爾動力(北京)技術(shù)股份有限公司