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空气发动机
    本发明属空气发动机是一种利用空气压缩产生的大气压强势能在气缸里转变为动能而对外作功的动力机械。

    如果一个物体能够做功，那么这个物体就具有能。柴油发动机、汽油发动机能够做功，是柴油或汽油在气缸里燃烧释放的热能推动活塞往复运动变成曲轴的旋转运动，由热能转化成机械能。但是，热能转变为机械能而对外作功的动力机械，不仅要消耗燃料，受到能源的限制，而且污染环境，成本高，经济差，阻碍经济的发展。

    为使发动机摆脱由热能形式的能对机械能的转化，选择由大气压强势能形式的能对动能的转化，提出本发明。

    本发明的要点是根据机械能的转变和守恒定律，创造条件实现和控制大气压强势能变成稳定而持续的动能及大气压强动能变成稳定而持续的势能，大气压强势能和动能不断地互相转化，使空气发动机连续工作的动力机械结构。本发明主要由低压充气气缸(1)、高压充气气缸(17)、高压容器(32)、高压供气气缸(48)、做功气缸(59)构成。各气缸里装有往复运动的活塞(3)、(19)、(50)、(61)，活塞(3)、(19)、(50)、(61)分别用连杆(4)、(20)、(51)、(62)分别跟曲轴(5)、(21)、(52)、(63)相连。为了减少对做功气缸(59)输出动能功率的消耗，曲轴(5)、(21)一端装有一个很重的飞轮(27)和一个被动皮带轮(28)，曲轴(5)、(21)另一端设有供手摇柄摇动的摇动爪(29)，曲轴(5)、(21)之间的夹角为180度；曲轴(52)、(63)上装有一个很重的飞轮(70)和一个传动皮带轮(71)，曲轴(52)、(63)之间的夹角为15度。低压充气气缸(1)侧面分别设有进气孔(10)、出气孔(12)，气缸内侧面设有驱气孔(11)，进气孔(10)连接空气滤清器(7)的进气管(8)上装有限制进气地手制动阀(9)，出气孔(12)连接出气管(13)经空气滤清器(7)与外界大气相通，顶部低压充气门(14)上端装有低压充气门单向阀(15)，活塞(3)运动到下止点时，进气孔(10)被活塞(3)关闭，驱气孔(11)和出气孔(12)均开放，活塞(3)运动到上止点时，与气缸盖(2)下端气缸内上端嵌入留有低压充气门(14)开口的活塞顶(6)互相吻合，驱气孔(11)和出气孔(12)顶部低压进气门(23)下端装有低压进气门单向阀(24)，高压充气门(25)上端装有高压充气门单向阀(26)，活塞(19)运动到上止点与气缸盖(18)下端气缸内上端嵌入留有低压进气门(23)，高压充气门(25)开口活塞顶(22)互相吻合。高压供气气缸(48)上面高压进气门(54)上端装有高压进气门阀(55)，高压供气门(56)上端装有高压供气门阀(57)，活塞(50)运动到离上止点15度时，高压供气门阀(57)打开，活塞(50)运动到上止点与气缸盖(49)下端气缸内上端嵌入留有高压进气门(54)，高压供气门(56)开口的活塞顶(53)互相吻合，高压进气门阀(55)打开，高压供气门阀(57)关闭，活塞(50)运动到下止点时，高压进气门阀(55)关闭。做功气缸(59)上面排气门(66)连接消声器(67)至排气管(68)，顶部高压进气门(64)下端装有高压进气门单向阀(65)，排气门(66)上端装有排气门阀(69)，活塞(61)运动到离下止点38.5度时，排气门阀(69)打开，活塞(61)运动到下止点时，排气门阀(69)关闭。为了保持充足的大气压强势能作用于做功气缸(59)而推动活塞(61)完成做功行程的动能转化，活塞(3)，(19)，(50)，(61)行程相等，传动皮带轮(71)直径是被动皮带轮(28)直径的两倍，低压充气气缸(1)工作容积等于做功气缸(59)工作容积，高压充气气缸(17)工作容积等于做功气缸(59)压缩室容积，高压供气气缸(48)工作容积是做功气缸(59)的1.5倍。在高压容器(32)大气压强进口(34)与大气压强出口相通的高压输气管(31)相通的高压充气气缸(17)相通的低压输气管(16)相通的低压充气气缸(1)相连接的一端，是连接高压空气压缩机产生大气压强势能来源的通道：高压容器(32)上面装有高压表(36)、安全阀(37)和高压容器(32)与相通的高压充气气缸(17)连接处之间的高压输气管(31)上面装有控制阀(33)，通过控制阀(33)、安全阀(37)的作用，保持在工作状态时对高压容器(32)的进气、贮气、出气相对稳定地控制在额定的150个大气压范围内，是实现和控制大气压强势能和动能不断地互相转化起决定作用的中心环节：在高压容器(32)大气压强出口(43)与大气压强进口相通的高压输气管(47)相通的高压供气气缸(48)相通的高压输气管(58)相通的做功气缸(59)相连接的另一端，是连接空气发动机由大气压强势能变成动能的通道；高压容器(32)与相通的高压供气气缸(48)连接处之间的高压输气管(47)上面装有手动高压限流器(44)、高压表(45)、控制阀(46)，通过高压限流器(44)的调节作用，控制对高压供气气缸(48)的大气压强供应量，主要作用由停止、起动、怠速、中等负荷、全负荷、加速等6种基本工况，从而达到空气发动机的起动、工作、停止的调速装置的功能要求；高压容器(32)下面与相通的闸阀(39)相通的高压输气管(40)相通的高压充液容器(41)相通的放水开关(42)，是处理高压容器(32)在工作过程中收集油、水和杂质的通道；高压容器(32)一侧装有放气开关(38)，可用于高压容器(32)的检修。由于曲轴(52)、(63)的转动。活塞(50)、(61)上下作往复运动，沿顺时针方向逐渐地打开手动高压限流器(44)，并打开闸阀(39)，做功气缸(59)压缩、做功行程受到高压供气气缸(17)输出大气压强势能的作用，由消耗大气压强势能变成了稳定而持续的动能而对外作功，同时把一小部分外力传递到曲轴(5)、(21)。由于曲轴(5)、(21)的转动，活塞(3)、(19)、上下交替作往复运动，沿顺时针方向逐渐打开手制动阀(9)，低压充气气缸(1)、高压充气气缸(17)吸气、充气行程受到做功气缸(59)输出大气压强动能的作用，由消耗大气压强动能变成了稳定而持续的势能，并以大气压强形式补充而贮存在高压容器(32)里。通过大气压强势能和动能不断地互相转化，高压容器(32)里贮存的大气压强不断地消耗和及时相应地得到补充，使空气发动机连续工作，完成本发明所提出的任务。

    空气发动机与柴油发动机、汽油发动机相比，在曲轴连杆机构、配气机构、润滑系统、冷却系统和起动系统基本相同，在采用单缸空气发动机时，一只做功气缸(59)分别配置低压充气气缸(1)、高压充气气缸(17)、高压供气气缸(48)各一只配合一起工作；在采用多缸空气发动机时，可按做功气缸(59)气缸数量多少、气缸排列的型式和气缸工作的顺序，分别用低压充气气缸(1)、高压充气气缸(17)、高压供气气缸(48)各数量相等，气缸排列的型式和气缸工作的顺序相同配合一起工作，其工作原理和结构上大同小异，所不同的是，空气发动机是以供气系统代替了供油系统，是以大气压强为动力，不需要燃料，大气压强势能和动能不断地互相转化，压缩比高，转速快，充气气体压强大，从而达到具有动力性、经济性、可靠性好，不受能源的限制及无有害物排放等优点，对经济的发展将起到积极的推动作用。

    下面结合附图：本发明结构图对本发明详细阐述具体实施方式。

    本发明具有一个形成大气压强势能变成稳定而持续的动能、大气压强动能变成稳定而持续的势能及实现和控制大气压强势能和动能不断地互相转化，使空气发动机连续工作的动力机械的低压充气气缸(1)、高压充气气缸(17)、高压容器(32)、高压供气气缸(48)、做功气缸(59)。各气缸里装有往复运动的活塞(3)、(19)、(50)、(61)，活塞(3)、(19)、(50)、(61)分别用连杆(4)、(20)、(51)、(62)分别跟曲轴(5)、(21)、(52)、(63)相连。为了减少对做功气缸(59)输出动能功率的消耗，曲轴(5)、(21)一端装有一个很重的飞轮(27)和一个被动皮带轮(28)，曲轴(5)、(21)另一端设有供手摇柄摇动的摇动爪(29)，曲轴(5)、(21)之间的夹角为180度；曲轴(52)、(63)上装有一个很重的飞轮(70)和一个传动皮带轮(71)，曲轴(52)、(63)之间的夹角为15度；曲轴箱(72)用紧固螺栓固定在支架上一端，曲轴箱(30)用紧固螺栓固定在支架上另一端，并使两者互相对称平行。用传动皮带一头套在曲轴(5)、(21)的被动皮带轮(28)上，另一头套在曲轴(52)、(63)的传动皮带轮(71)上。低压充气气缸(1)侧面分别设有进气孔(10)、出气孔(12)，气缸内侧面设有驱气孔(11)，进气孔(10)连接空气滤清器(7)的进气管(8)上端装有限制进气的手制动阀(9)，出气孔(12)连接出气管(13)经空气滤清器(7)与外界大气相通，顶部低压充气门(14)上端装有低压充气门单向阀(15)，活塞(3)运动到下止点时，并气孔(10)被活塞(3)关闭，驱气孔(11)和出气孔(12)均开放，活塞(3)运动到上止点时，与气缸盖(2)下端气缸内上端嵌入留有低压进气门(14)开口的活塞顶(6)互相吻合，驱气孔(11)和出气孔(12)被活塞(3)关闭，进气孔(10)开放。高压充气气缸(17)顶部低压进气门(23)下端装有低压进气门单向阀(24)，高压充气门(25)上端装有高压充气门单向阀(26)，活塞(19)运动到上止点与气缸盖(18)下端气缸内上端嵌入留有低压进气门(23)、高压充气门(25)开口的活塞顶(22)互相吻合。高压供气气缸(48)上面高压进气门(54)上端装有高压进气门阀(55)，高压供气门(56)上端装有高压供气门阀(57)，活塞(50)运动到离上止点15度时，高压供气门阀(57)打开，活塞(50)运动到上止点与气缸盖(49)下端气缸内上端嵌入留有高压进气门(54)、高压供气门(56)开口的活塞顶(53)互相吻合，高压进气门阀(55)打开，高压供气门阀(57)关闭，活塞(50)运动到下止点时，高压进气门阀(55)关闭。做功气缸(59)上面排气门(66)连接消声器(67)至排气管(68)，顶部高压进气门(64)下端装有高压进气门单向阀(65)，排气门(66)上端装有排气门阀(69)，活塞(61)运动到离下止点38，5度时，排气门阀(69)打开，活塞(61)运动到下止点时，排气门阀(69)关闭，活塞(61)运动到上止点时的压缩比为22∶1，压缩室的压强额定为50个大气压。为了保持充足的大气压强势能作用于做功气缸(59)而推动活塞(61)完成做功行程的动能转化和减少对做功气缸(59)输出动能功率的消耗，活塞(3)、(19)、(50)、(61)行程相等，传动皮带轮(71)直径是被动皮带轮(28)直径的两倍，低压充气气缸(1)工作容积等于做功气缸(59)工作容积，高压充气气缸(17)工作容积等于做功气缸(59)压缩室容积，高压供气气缸(48)工作容积是做功气缸压缩室容积(59)的1.5倍。在高压容器(32)大气压强进口(34)与大气压强出口相通的高压输气管(31)相通的高压充气气缸(17)相通的低压输气管(16)相通的低压充气气缸(1)相连接的一端，是连接高压空气压缩机产生大气压强势能来源的通道；高压容器(32)上面装有高压表(36)、安全阀(37)和高压容器(32)与相通的高压充气气缸(17)连接处之间的高压输气管(31)上面装有控制阀(33)，通过控制阀(33)、安全阀(37)的作用，保持在工作状态时对高压容器(32)的进气、贮气、出气相对稳定地控制在额定的150个大气压范围内，是实现和控制大气压强势能和动能不断地互相转化起决定作用的核心环节；在高压容器(32)大气压强出口(43)与大气压强进口相通的高压输气管(47)相通的高压供气气缸(48)相通的高压输气管(58)相通的做功气缸(59)相连接的另一端，是连接空气发动机由大气压强势能变成动能的通道；高压容器(32)与相通的高压供气气缸(48)连接处之间的高压输气管(47)上面装有手动高压限流器(44)、高压表(45)、控制阀(46)，通过手动高压限流器(44)的调节作用，控制对高压供气气缸(48)的大气压强供应量，高压容器(32)输出的大气压强经手动高压限流器(44)沿顺时针方向逐渐的转换作用，把大气压强分成在每个单位时间内对在工作中的高压供气气缸(48)分别以0-75个大气压经高压输气管(47)进入高压供气气缸(48)，在工作中观察高压表(45)，控制大气压强的输出量，当输送的大气压强超过75个大气压时，多余的气体在控制阀(46)的作用下向外界大气排除，主要作用分别是停止、起动、怠速、中等负荷、全负荷、加速等6种基本工况，从而达到空气发动机的起动、工作、停止的调速装置的要求：高压容器(32)下面与相通的闸阀(39)相通的高压输气管(40)相通的高压充液容器(41)相通的放水开关(42)，是处理高压容器(32)在工作过程中收集油、水和杂质的通道，在工作时，打开闸阀(39)，油、水和杂质沉淀在高压充液容器(41)里，在工作停止时，关闭闸阀(39)，切断高压容器(32)的大气压，打开放水开关(42)进行放水排油污，至水份油污排除后，关闭放水开关(42)；高压容器(32)一侧装有放气开关(38)，可用于高压容器(32)的检修。为了保持空气发动机起动后，在低压充气气缸(1)、高压充气气缸(17)未进入吸气、充气行程前，进入一定的怠速时间内对做功气缸(59)的大气压强有足够的供应量，高压容器(32)的容积是等于、大于做功气缸(59)压缩室容积的3840倍，高压容器(32)是直径为0.5米，长1米的圆柱体。空气发动机在工作前，需要外力(电动机)使曲轴(52)、(63)旋转，引起第一个行程后，才能自行工作。空气发动机保持连续不断工作的必要条件是需要大气压强势能作动力，因此，高压容器(32)必须贮满足够的大气压强，大气压强的产生途径是通过低压充气气缸(1)、高压充气气缸(17)的工作而得来的，高压容器(32)贮气可以采用最简单的方法是用手摇柄手充气。将手摇柄插入曲轴(5)、(21)的摇动爪(29)端，沿顺时方向摇动曲轴(5)、(21)，由于曲轴(5)、(21)的转动，活塞(3)、(19)上下交替作往复运动，沿顺时方向逐渐打开手制动阀(9)，低压充气气缸(1)吸气行程，活塞(3)从上止点下行，气缸容积逐渐增大，压强减少，曲轴箱(30)内容积逐渐减小，压强增大，进气孔(10)逐渐关闭，曲轴箱内新鲜空气被活塞(3)压缩，驱气孔(11)和出气孔(12)逐渐开放。活塞(3)运动到下止点时，进气孔(10)被活塞(3)关闭，驱气孔(11)和出气孔(12)均开放，在较短时间内新鲜空气自驱气孔(11)进入气缸内和多余气体经出气孔(12)向外界大气排除后，由于活塞(3)开始从下止点上行，驱气孔(11)和出气孔(12)先后被活塞(3)关闭，停止吸气；低压充气气缸(1)充气行程，曲轴(5)、(21)继续转动，活塞(3)继续上行，一方面压缩气体，这时低压充气门单向阀(15)关闭着，气缸容积逐渐减小，压强增大，当活塞(3)运动到上止点与活塞顶(6)互相吻合时，把气缸内所有的气体初步压缩以大于50个大气压顶开低压充气门单向阀(15)经低压输气管(16)顶开低压进气门单向阀(24)充入高压充气气缸(17)，另一方面，曲轴箱(30)内容积逐渐增大，压强减小，当活塞(3)上行至进气孔(10)逐渐开放时，新鲜空气在压强差的作用下，由进气孔(10)进入曲轴箱(30)内，充气终了，曲轴箱(30)内充满了新鲜空气，为下一次工作循环准备了良好的条件。高压充气气缸(17)吸气行程，活塞(19)从上止点下行，气缸容积逐渐增大，压强减小，这时低压进气门单向阀(24)已打开，经低压充气气缸(1)初步压缩的气体自低压进气门(23)进入气缸内。活塞(19)运动到下止点时，低压进气门单向阀(24)自行关闭，停止吸气；高压充气气缸(17)充气行程，曲轴(5)、(21)继续转动，活塞(19)向上运动，这时低压进气门单向阀(24)、高压充气门单向阀(26)都关闭着，气缸容积逐渐减小，压强增大，当活塞(19)运动到上止点与活塞顶(22)互相吻合时，把气缸内所有的气体进一步压缩以大于150个大气压顶开高压充气门单向阀(26)经高压输气管(31)顶开大气压强进口单向阀(35)进入高压容器(32)。活塞(3)、(19)每完成两个行程，曲轴(5)、(21)转动一周。将手摇柄摇动摇动爪(29)若干圈后，观察高压表(36)，待高压容器(32)充入的气体超过150个大气压时，多余的大气压在控制阀(33)的作用下向外界大气排除，这时高压表(36)显示为150个大气压，停止充气。高压容器(32)已经充满了气体，为空气发动机工作做好了准备。由于曲轴(52)、(63)的转动，活塞(50)、(61)上下作往复运动，沿顺时针逐渐地打开手动高压限流器(44)，观察高压表(45)，把大气压强控制在每个单位时间内对发动机在起动工作中的高压供气气缸(48)的供应范围内，高压供气气缸(48)吸气行程，活塞(50)从上止点下行，高压进气门阀(55)打开，高压供气门阀(57)关闭，气缸容积逐渐增大，压强减小，高压容器(32)经手动高压限流器(44)通过高压输气管(47)的大气压强自高压进门(54)进入气缸内。活塞(50)运动到下止点，高压进气门阀(55)关闭，停止吸气；高压供气气缸(48)供气行程，曲轴(52)、(63)继续转动，活塞(50)向上运动，这时高压进气门阀(55)、高压供气门阀(57)都关闭着，气缸内的气体体积被压缩到吸气行程的1/12时，高压供气门阀(57)打开，活塞(50)运动到上止点与活塞顶(53)互相吻合时，把气缸内所有的气体进一步压缩以大于50-150个大气压经高压输气管(58)顶开高压进气单向阀(65)进入做功气缸(59)。做功气缸(59)压缩行程，活塞(61)向上运动，这时高压进气门单向阀(65)、排气门阀(69)都关闭着，气缸内的气体开始被压缩，当活塞(61)运动到上止点进入额定的压缩比，气缸内气体被压缩到额定的大气压强时，为活塞(61)的做功准备了良好的条件；做功气缸(59)做功行程，曲轴(52)、(63)继续转动，在压缩行程末，来自高压容器(32)的大气压强在高压供气气缸(48)的作用下，经高压输气管(58)顶开高压进气门单向阀(65)直接进入做功气缸(59)压缩室内，两股大气压合并后瞬间产生压强大于60-100个大气压，强大的气体以很大的力量推动活塞(61)向下运动，并通过连杆(62)使曲轴(63)和飞轮(70)转动做功。活塞(61)向下运动到达下止点前38.5℃时，排气门阀(69)打开，把气缸中已经做过功的，压强、温度都已大大降低的多余气体经排气门(66)至排气管(68)向外界大气排除出去，气缸内自行恢复到压缩前的自然大气压强为止，活塞(61)运动到下止点时，排气门阀(69)关闭。在做功行程结束后，曲轴(52)、(63)依靠飞轮(70)的惯性继续转动，活塞(50)、(61)又由下向上运动，开始了下一个工作循环。活塞(50)、(61)每完成两个行程，曲轴(52)、(63)转动一周。曲轴(63)和飞轮(70)转动做功，除大部分用来对外作功外，另一部分外力通过传动皮带传递给曲轴(5)、(21)。由于曲轴(52)、(63)上的传动皮带轮(71)带动曲轴(5)、(21)上的被动皮带轮(28)转动，活塞(3)、(19)上下交替作往复运动，沿顺时针方向逐渐打开手制动阀(9)并打开闸阀(39)，低压充气气缸(1)、高压充气气缸(17)分别进入吸气、充气行程。大气压强势能和动能正式进入了不断地互相转化的工作状态。做功气缸(59)由于大气压强在气缸内形成的势能推动活塞(61)的向下运动变为曲轴(52)、(63)和飞轮(70)的旋转运动又变为活塞(50)、(60)的往复直线运动，做功气缸(59)由消耗大气压强势能变成了稳定而持续的动能而对外作功；又由于曲(52)、(63)和飞轮(70)旋转运动输出动力的一小部分通过传动皮带带动曲轴(5)、(21)的旋转运动变为活塞(3)、(19)的往复直线运动，低压充气气缸(1)、高压充气气缸(17)分别进入吸气、充气行程，由消耗大气压强动能变成了稳定而持续的势能，并以大气压强形式补充而贮存在高压容器(32)里。曲轴(52)、(63)每转动一周，曲轴(5)、(21)转动两周，高压供气气缸(48)供气一次，做功气缸(59)做功一次，低压充气气缸(1)、高压充气气缸(17)分别充气两次，高压容器(32)出气一次，进气两次，从而为空气发动机的连续工作创造了必要的条件。沿反时针逐渐关闭手动高压限流器(44)，曲轴(5)、(21)、(52)、(63)俱停止转动，低压充气气缸(1)、高压充气气缸(17)、高压供气气缸(48)、做功气缸(59)亦停止工作，高压容器(32)停止出气、进气。高压容器(32)虽然停止了出气、进气，但容器里大气压强仍保持在额定的范围内而贮存。为空气发动机下次工作做好了良好的准备。沿反时针方向逐渐关闭手制阀(9)，空气发动机停止工作。关闭闸阀(39)，切断高压容器(32)的大气压，打开放水开关(42)将高压充液容器(41)的油、水和杂质排除干净。通过低气压充气气缸(1)、高压充气气缸(17)、高压供气气缸(48)、做功气缸(59)在功能上彼此互相支持，互相联系，高压容器(32)里贮存的大气压强既不断地消耗又不断地得到补充，实现和控制了大气压强势能和动能不断地互相转化，使空气发动机连续工作，完成了本发明所提出的任务。