用於空氣動力汽車的防沉水裝置的製作方法

2023-05-11 15:31:56 2

專利名稱：用於空氣動力汽車的防沉水裝置的製作方法
技術領域：
用於空氣動力汽車的防沉水裝置技術領域[0001]本實用新型涉及一種氣動車輛用的裝置，更具體地，涉及一種用於空氣動力汽車的防沉水裝置。
背景技術：
[0002]2012年7月21日，北京暴雨突襲，致使一些汽車淹沒在水中，一些駕駛員、乘客因汽車沉入水中後車門無法打開而被困車內，甚至因為車內缺氧而窒息死亡。[0003]氣動汽車利用高壓壓縮空氣在發動機氣缸內膨脹做功過程，推動活塞做功對外輸出動力，驅動汽車行駛。它不消耗燃料，是真正零排放的環保汽車，能有效地緩解城市空氣汙染嚴重和石油資源匱乏的情況。為此，許多國家都積極投入對空氣動力汽車的研究。[0004]例如，本申請的申請人在其申請號為201210155065.4的中國專利申請中提出的空氣動力汽車，該動力汽車有效地對壓縮空氣進行量化控制，所存儲的壓縮空氣可以最大限度地得到利用，續航裡程大幅度提高。然而，目前在空氣動力車輛上的實用新型僅僅是在現有汽車技術的基礎上從能源節約、環境保護的角度進行考慮，沒能考慮到車輛在遇到暴雨和洪水災難時的自救問題，沒有充分利用其裝有空氣罐的優勢。實用新型內容[0005]基於上述問題，本實用新型公開一種用於空氣動力汽車的防沉水裝置，該裝置結構相對簡單、能夠在汽車沉水後將汽車浮出水面。為此，本實用新型採用如下的技術方案。[0006]根據本實用新型的一個方面，提供一種用於空氣動力汽車的防沉水裝置，其包括 主儲氣罐、壓力傳感器、減壓閥、控制器、控制裝置、以及左、右氣囊。所述防沉水裝置還包括安裝在車輛框架外的水位傳感器，該水位傳感器所檢測的車外水位信號送往所述控制器，以控制所述減壓閥的打開；緩衝罐B，從主儲氣罐內出來的壓縮空氣通過所述減壓閥減壓後進入所述緩衝罐B ;設置在所述緩衝罐B上的排氣閥；左、右氣囊，其通過管道接收來自所述排氣閥的壓縮空氣，以為空氣動力汽車提供浮力。[0007]優選的是，所述水位傳感器所設置的涉水深度為O. 8-1. 2米。[0008]優選的是，所述減壓閥安裝在主儲氣罐的排氣管道上。[0009]優選的是，所述氣囊為兩個，分別位於汽車兩側的兩輪胎之間。[0010]優選的是，所述排氣閥為兩個，分別與左右兩側的氣囊相聯接。[0011 ] 優選的是，該空氣動力汽車還包括，空氣分配控制器，其接收來自流量控制閥的壓縮空氣，並將壓縮空氣分配到空氣動力發動機的氣缸，以驅動空氣動力發動機工作。[0012]優選的是，該空氣動力汽車還包括，控制裝置，其根據空氣動力汽車的工況和駕駛員的操作控制流量控制閥。[0013]優選的是，該空氣動力汽車還包括，輔助迴路，其連接在加熱調節器和減壓儲氣罐之間，以將加熱調節器內超過壓力閾值的壓縮空氣送回減壓儲氣罐。[0014]優選的是，所述輔助迴路包括輔助管路、安全閥、緩衝罐和補氣泵，當加熱調節器內的壓力傳感器所檢測的壓力超過壓力閾值時，安全閥打開，多餘的高壓空氣從加熱調節器進入緩衝罐內暫時保存。[0015]根據本實用新型的示範性實施例，空氣動力汽車的控制裝置包括多個輸入和至少一個輸出，所述多個輸入包括油門踏板位置信號、發動機轉速信號、鑰匙開關信號、車輛車速信號、溫度信號、制動信號，所述至少一個輸出為控制流量控制閥操作的控制指令。[0016]優選的是，所述控制裝置包括數據接收處理單元、工況判定模塊、主控單元、從控單元、功率放大電路以及MAP數據存儲器。[0017]優選的是，空氣動力汽車得加熱調節器包括冷卻水箱、循環水泵、加熱罐、噴水嘴。[0018]更加優選的是，空氣動力汽車的加熱調節器內設有由蓄電池單元供電的電加熱器，所述控制裝置的加熱控制模塊基於設定在加熱調節器內的溫度傳感器所檢測的溫度控制加熱調節器內的壓縮空氣溫度。[0019]由於本實用新型的空氣動力汽車上採用了加熱調節器、、輔助迴路，有效地利用了壓縮空氣蓄含的壓能，因此能顯著提高車輛的續航裡程。並且基於車輛的運行狀態和駕駛員的操作來控制壓縮空氣的流量，可以更加高效地利用壓縮空氣，從而提高空氣動力汽車的性能。基於本實用新型的防沉水裝置，可以使空氣動力汽車在突遇深水的情況下，有效地浮起，以保證乘員正常呼吸，從而免於水浸，從而爭取到有效的救援時間。


[0020]現在將描述根據本實用新型的優選但非限制性的實施例，本實用新型的這些和其他特徵、方面和優點在參考附圖閱讀如下詳細描述時將變得顯而易見，其中[0021]圖I是根據本實用新型的用於空氣動力汽車的防沉水裝置結構示意圖；[0022]圖2是圖I中的控制裝置的結構框圖。
具體實施方式
[0023]以下的說明本質上僅僅是示例性的而並不是為了限制本公開、應用或用途。應當理解的是，在全部附圖中，對應的附圖標記表示相同或對應的部件和特徵。[0024]現在參考圖1，圖I為根據本實用新型的用於空氣動力汽車的防沉水裝置的結構示意圖。在圖I中，主儲氣罐10存儲壓力為10MPa 45MPa之間的高壓壓縮空氣，優選地為 30MPa。主儲氣罐10通過加氣管路(未標記)與外部加氣設備連接，以從壓縮空氣加氣站或外部高壓氣罐獲得所需的壓縮空氣。主儲氣罐10上設有監測罐內壓縮空氣壓力和容量的壓力表和流量表，以及實時檢測主儲氣罐10內壓力的壓力傳感器20，壓力傳感器20所檢測的主儲氣罐壓力信號24送往控制裝置35。[0025]在空氣動力汽車的車輛框架外安裝有水位傳感器40，水位傳感器40所設置的水位高度為O. 8-1. 2米。水位傳感器40所檢測的車外水位信號27送往控制器28，減壓閥29 打開，從主儲氣罐10內出來的壓縮空氣通過減壓閥29減壓後進入緩衝罐B31 ;緩衝罐B31 上設置有排氣閥32，從排氣閥32中出來的壓縮空氣再通過管道進入左、右氣囊(33、34)中。 左右氣囊可以是一側I個、2個或四個。[0026]左、右氣囊(33、34)分別位於汽車兩側的兩輪胎之間。為了避免氣囊在上下車帶來不方便，將氣囊設置在兩輪胎之間靠近底盤的邊側。左、右氣囊(33、34)選用熱穩定性、4耐高壓和耐寒性都好的材料。[0027]主儲氣罐10和減壓儲氣罐12之間設有真空泵11，以在發動機起動或穩定工作時將主儲氣罐10內的高壓壓縮空氣送入到減壓儲氣罐12內。減壓儲氣罐12通過設有控制閥13的儲氣罐管路連接到加熱調節器17。減壓儲氣罐12上設有檢測壓力的壓力傳感器， 以將該減壓儲氣罐12內的壓力信號送往控制裝置35。經過減壓後的高壓壓縮空氣在加熱調節器17內進行加熱，以提高壓縮空氣的壓力和溫度。加熱調節器17為一種雙加熱罐連續加熱裝置，其內部具有加熱腔，外部具有以水冷卻的冷卻腔，以將壓縮空氣的溫度提高到例如是400°C左右。在加熱調節器17上安裝有安全閥21，過熱過壓的空氣從安全閥21溢出後進入緩衝罐A 14中存儲。緩衝罐A中的壓縮氣體經補氣泵16送回減壓儲氣罐12。[0028]經過加熱調節器17加熱調節後的壓縮空氣經管路連接到過濾乾燥器15，經過濾乾燥器15乾燥後的壓縮空氣經管路送入流量控制閥19。在備選實施例中，也可以省略過濾乾燥器15，加熱調節器17可以直接通過管路連接到流量控制閥19。流量控制閥19受控制裝置35控制，以根據空氣動力發動機21的工況和駕駛員的操作來確定流量控制閥19的開度和開啟時間，從而調節進入空氣動力發動機21的壓縮空氣量。經流量控制閥19調節的壓縮空氣通過管路送入空氣分配控制器22。空氣分配控制器22是一種機械式控制器，其可將壓縮空氣均勻地分配到空氣動力發動機21內的各個氣缸，以驅動空氣動力發動機21工作。[0029]空氣動力汽車的控制由控制裝置35根據空氣動力汽車的工況和駕駛員的操作進行。如圖I和圖2所示，控制裝置具有多個輸入，例如油門踏板位置信號25、發動機轉速信號26、鑰匙開關信號、車輛車速信號、主儲氣罐壓力信號24、加熱罐內壓力信號、減壓罐內壓力信號、由安裝在加熱調節器17上的溫度傳感器測量的溫度信號、制動信號、以及例如是大氣溫度、進氣壓力的其他輸入。多個輸入信號輸入控制裝置35後經控制裝置35處理後發出控制流量控制閥19的控制指令，從而控制流量控制閥19的開閉。[0030]控制裝置35的具體結構如圖2所示。控制裝置35包括數據接收處理單元35_7、 工況判定模塊35-1、主控單元35-4、從控單元35-2、功率放大電路35_6以及MAP數據存儲器35-8。主控單元35-4和從控單元35-2構成空氣流量控制模塊35-0。控制裝置還包括控制加熱調節器17操作的加熱控制模塊35-3，經可控開關4控制補充進氣壓縮機的壓縮機控制模塊35-5。優選的是，控制裝置35還包括異常處理模塊35-9，以根據車輛的工況啟動超速保護模塊35-10或停機模塊35-11的動作。下面將詳細描述控制裝置35的工作過程。[0031]數據接收處理單元35-7接收油門踏板位置信號25、發動機轉速信號26、鑰匙開關信號、車輛車速信號、氣罐氣壓信號(2，39，41)、溫度信號和其他輸入信號，這些信號經數據接收處理單元35-7分析和處理後，送往工況判定模塊35-1。工況判定模塊35-1根據數據接收處理單元35-7的輸入判定車輛的工況。在本實用新型的示例性實施例中，將控制裝置 35控制的空氣動力發動機21的工況分為起動工況、怠速工況、穩態運行工況、加速運行工況、減速運行工況。控制裝置35根據不同的工況採取不同的進氣策略。[0032]起動工況，當鑰匙開關信號啟用，發動機轉速信號26小於怠速轉速閾值信號時， 即認為空氣動力發動機21處於起動工況。此時，真空泵11開啟、一定壓力的壓縮空氣從主儲氣罐10進入減壓儲氣罐12。為了便於空氣動力發動機21的起動，採用查取MAP圖的意義不大，此時，採用固定的噴氣正時和噴氣量(上止點時開始進氣，且採用最大的噴氣量，以便於起動)，將發動機的轉速調整至怠速，然後以怠速的噴氣正時和噴氣量將空氣動力發動機21的轉速維持在怠速上，以等待下一步的操作。根據不同的空氣動力發動機21可設定調校不同的怠速閾值。由於空氣動力發動機通常為低轉速發動機，怠速閾值可以設定為300 轉/分或500轉/分。[0033]怠速工況，當油門位置為0%，發動機轉速高於怠速閾值時，定義為怠速工況。怠速轉速的大小根據此工況下查取MAP數據的實際運行情況而定。[0034]穩態運行工況，即發動機運行在油門踏板位置和負荷固定不變或變化較小的條件下，發動機的轉速可以保持恆定。為了簡化發動機的控制，可以將油門踏板位置變化不超過 10%的情況定義為穩態運行工況。在外部MAP數據存儲器35-8中存儲有穩態運行的MAP 圖，根據發動機轉速和油門踏板位置，直接查找調用相應的噴氣量和噴氣正時。[0035]加速運行工況，油門踏板位置增幅超過10%認定為加速運行工況，為了保持運行的平穩性，採用的方法是在上一次採集到的油門踏板位置和當前油門踏板位置之間取一個中間值，和當前發動機轉速一起共同構成一個加速運行工況，然後在穩定運行MAP圖中查找所對應的噴氣正時和噴氣量。[0036]減速運行工況，油門踏板位置減幅超過10%認定為加速運行工況，為了保持運行的平穩性，採用的方法是在上一次採集到的油門踏板位置和當前油門踏板位置之間取一個中間值，和當前發動機轉速一起共同構成一個減速運行工況，然後在穩定運行MAP圖中查找所對應的噴氣正時和噴氣量。對於油門踏板位置減幅超過40%的急劇減速情況，或者制動踏板被踩下制動信號被啟用時，採取的策略是停止進氣，直至脫離加速運行工況，再按照相應的工況去處理。[0037]主控單元35-4和從控單元35-2構成空氣流量控制模塊。主控單元35_4根據工況判定模塊35-1給出的工況判定通過串口從外部MAP數據存儲器35-8讀取MAP數據，從 MAP數據中得出所需要的噴氣正時和噴氣量。主控單元35-4將從MAP數據存儲器35_8得到的噴氣正時和噴氣量通過串行埠傳送給從控單元35-2，從控單元35-2運用例如是發動機轉速和凸輪軸位置的輸入參數通過換算輸出驅動信號，驅動信號通過功率放大電路放大成驅動流量控制閥19開啟的電信號。在示例性實施例中，驅動流量控制閥19的電信號是閥打開的持續時間電信號。[0038]控制裝置35還包括控制加熱調節器17工作的加熱控制模塊35-3，當加熱調節器 17內的壓縮空氣的溫度超過設定閾值時，加熱控制模塊35-3切斷蓄電池單元對加熱調節器17的電加熱器的電供應，電加熱器停止加熱，這樣就可將加熱調節器17內的壓縮空氣溫度控制在閾值溫度範圍之內。在示例性實施中，本實用新型的閾值溫度設置為400°C。加熱控制模塊35-3還可以控制輔助迴路。當緩衝罐A14內的壓縮空氣達到一定壓力時，加熱控制模塊啟動補氣泵42，補氣泵42將緩衝罐A14內的壓縮空氣送入減壓儲氣罐12。[0039]控制裝置35還包括異常處理模塊35-9，以用來處理空氣動力發動機21的非正常工作和故障現象。當發動機轉速傳感器檢測到的發動機轉速信號26達到或超過空氣動力發動機21的最大允許轉速閾值時(例如設定為3500轉/分)，數據接收處理單元35-7將此信號發送給異常處理模塊35-9，超速保護模塊35-10從異常處理模塊35-9接收此超速保護信號後立即向流量控制閥19發出停止供氣的指令，從而切斷向空氣動力發動機21的供氣，直至發動機轉速調整至怠速為止，然後以怠速的噴氣正時和噴氣量將發動機轉速維持在怠速上等待下一步的操作。當制動踏板被踩下並且油門踏板增幅急劇變大(即油門踏板增幅大於40%)的異常情況時，異常處理模塊35-9立即觸發停機模塊35-11，立即關閉流量控制閥19，同時切斷空氣動力發動機21的供電電路，發動機停止工作。[0040]儘管參考附圖詳細地公開了本實用新型，但應理解的是，這些描述僅僅是示例性的，並非用來限制本實用新型的應用。本實用新型的保護範圍由附加權利要求限定，並可包括在不脫離本實用新型保護範圍和精神的情況下針對本實用新型所作的各種變型、改型及等效方案。
權利要求1.一種用於空氣動力汽車的防沉水裝置，其包括 主儲氣罐、壓力傳感器、減壓閥、控制器、控制裝置、以及左、右氣囊；其特徵在於，所述防沉水裝置還包括 安裝在車輛框架外的水位傳感器，該水位傳感器所檢測的車外水位信號送往所述控制器，以控制所述減壓閥的打開； 緩衝罐B，從主儲氣罐內出來的壓縮空氣通過所述減壓閥減壓後進入所述緩衝罐B ; 設置在所述緩衝罐B上的排氣閥； 左、右氣囊，其通過管道接收來自所述排氣閥的壓縮空氣，以為空氣動力汽車提供浮力。
2.如權利要求I所述的用於空氣動力汽車的防沉水裝置，其特徵在於所述水位傳感器所設置的涉水深度為O. 8-1. 2米。
3.如權利要求I所述的用於空氣動力汽車的防沉水裝置，其特徵在於所述減壓閥安裝在主儲氣罐的排氣管道上。
4.如權利要求I所述的用於空氣動力汽車的防沉水裝置，其特徵在於所述氣囊為兩個，分別位於汽車兩側的兩輪胎之間。
5.如權利要求I所述的用於空氣動力汽車的防沉水裝置，其特徵在於所述排氣閥為兩個，分別與左右兩側的氣囊相聯接。
6.如權利要求I所述的用於空氣動力汽車的防沉水裝置，其特徵在於該空氣動力汽車還包括，空氣分配控制器，其接收來自流量控制閥的壓縮空氣，並將壓縮空氣分配到空氣動力發動機的氣缸，以驅動空氣動力發動機工作。
7.如權利要求I所述的用於空氣動力汽車的防沉水裝置，其特徵在於該空氣動力汽車還包括，控制裝置，其根據空氣動力汽車的工況和駕駛員的操作控制流量控制閥。
8.如權利要求I所述的用於空氣動力汽車的防沉水裝置，其特徵在於該空氣動力汽車還包括，輔助迴路，其連接在電加熱器和減壓儲氣罐之間，以將電加熱器內超過壓力閾值的壓縮空氣送回減壓儲氣罐。
9.如權利要求I或7所述的用於空氣動力汽車的防沉水裝置，其特徵在於所述控制裝置包括多個輸入和至少一個輸出，所述多個輸入包括油門踏板位置信號、發動機轉速信號、鑰匙開關信號、車輛車速信號、溫度信號、制動信號，所述至少一個輸出為控制流量控制閥操作的控制指令。
專利摘要本實用新型涉及一種氣動車輛用的裝置，具體而言，涉及一種用於空氣動力汽車的防沉水裝置。該裝置包括主儲氣罐、壓力傳感器、減壓閥、控制器、控制裝置、以及左、右氣囊。所述防沉水裝置還包括安裝在車輛框架外的水位傳感器，該水位傳感器所檢測的車外水位信號送往所述控制器，以控制所述減壓閥的打開；緩衝罐B；設置在所述緩衝罐B上的排氣閥；左、右氣囊，其通過管道接收來自所述排氣閥的壓縮空氣，以為空氣動力汽車提供浮力。
文檔編號B60R21/02GK202806661SQ20122041538
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月21日 優先權日2012年8月21日
發明者周登榮, 周劍 申請人:周登榮, 周劍