本發(fā)明涉及路面清掃設備領域，具體涉及一種多功能路面清掃裝置。

背景技術：
隨著社會的不斷進步，城市規(guī)劃的不斷擴大，城市路面的清潔情況已經成為評價一個城市環(huán)境的重要標準?，F(xiàn)有的路面清掃裝置往往存在功能單一、能耗高、本身使用內燃發(fā)動機有一定廢氣污染等缺陷。因此，設計一種移動性高、同時具有清掃、吸塵、灑水等功能，且無污染能耗低的路面清掃裝置是一個有很強實用價值的課題。

技術實現(xiàn)要素：
針對上述問題，本發(fā)明提供一種多功能路面清掃裝置。本發(fā)明的目的采用以下技術方案來實現(xiàn)：一種多功能路面清掃裝置，其特征是包括車體、水箱、垃圾容納箱、電動旋轉毛刷、吸塵器、太陽能電池和發(fā)動機系統(tǒng)，所述水箱和垃圾容納箱相鄰地安裝在車體上，由車頂的太陽能電池供電的電動旋轉毛刷和吸塵器安裝在車體的底部；多個噴水口設置在車體的兩側，通過水泵將水箱內的水從噴水口噴出；發(fā)動機系統(tǒng)設置在車體內用作驅動車體的動力；所述發(fā)動機系統(tǒng)包括空氣壓縮泵、壓縮空氣罐、進氣電磁閥、發(fā)動機、排氣電磁閥、換熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述壓縮空氣罐內部分割為設置在上方的高壓區(qū)和設置在下方的低壓區(qū)，高壓區(qū)的一端通過高壓入口閥與所述空氣壓縮泵相連，另一端通過高壓出口閥與所述進氣電磁閥相連，低壓區(qū)的一端通過低壓入口閥與所述空氣壓縮泵相連，另一端依次通過單向逆止閥、低壓出口閥與所述進氣電磁閥相連，進氣電磁閥向所述發(fā)動機提供高壓或低壓的壓縮空氣；所述進氣電磁閥和排氣電磁閥均為失電常閉式的先導式電磁閥；還包括切換泄壓管道，切換泄壓管道的一端與所述高壓出口閥與所述低壓出口閥之間的管道相連，另一端與所述低壓區(qū)的上部相連，切換泄壓管道上設置有泄壓電磁閥，當從高壓往低壓切換時，高壓出口閥關閉以后，首先檢測高壓出口閥后管道上的壓力值p1，并將其與低壓區(qū)的壓力p2比較，當p1＞p2時，將泄壓電磁閥打開，切換泄壓閥內的壓力迅速泄至低壓區(qū)內，當檢測到p1≤p2時，關閉泄壓電磁閥，并打開進氣電磁閥；所述切換泄壓管道的管徑為高壓區(qū)出口管徑的1/4；所述發(fā)動機包括氣缸、活塞、與活塞相連的曲軸，曲軸包括曲柄、連桿和飛輪，飛輪安裝在曲軸的一端；所述排氣電磁閥設置在發(fā)動機的排氣管道上，排氣電磁閥后的排氣管道分為兩路，一路直接排大氣或者去制冷系統(tǒng)，另一路通過調節(jié)閥進入溫度調節(jié)器，用于對溫度調節(jié)器的出口熱水溫度；所述換熱系統(tǒng)包括形式為管式換熱器的溫度調節(jié)器、布置在進氣電磁閥左右兩側管道上的預熱套管、布置在氣缸上的加熱套管，溫度調節(jié)器的加熱熱源通過熱水泵不斷向預熱套管和加熱套管供水，加熱后的熱水經套管的出口流出；所述氣缸的外缸壁上還設置有鋁隔板，鋁隔板為圓環(huán)形，安裝在外缸壁與加熱套管之間，鋁隔板通過多個間隔布置的周向導熱固定體固定在外缸壁上，在相鄰兩個周向導熱固定體之間的外缸壁上還間隔設置有3個折向角為45°的導流體，所述導流體的高度為周向固定體高度的2/3；鋁隔板上交錯布置有多個圓形的均流水口，鋁隔板的內表面上設置有多個間隔布置的凸塊，凸塊的高度為鋁隔板和外缸壁之間的距離的1/5；所述活塞的上表面還設置有多個向上凸起的圓錐形的柱塞，柱塞的表面上設置有多個相鄰螺旋方向相反的螺旋凸起；所述活塞整體呈圓柱形，其中部外表面上設置有一個凹陷的環(huán)形槽，環(huán)形槽上布置有多個間隔排列的固定孔槽，固定孔槽上固接有軟性物，所述軟性物穿過活塞與氣缸之間的間隙與氣缸的外壁接觸，相鄰兩個所述固定孔槽之間的距離為h；所述曲軸的軸端安裝有增量式光電旋轉編碼器，用于將曲軸的轉動角度轉換為相應的脈沖數，以計數脈沖的形式向氣動發(fā)動機的控制器提供曲軸的轉角α數值；所述控制器記錄通過壓力傳感器檢測的氣缸內的氣體壓力，以及通過溫度傳感器檢測的氣缸內的氣體溫度、排氣電磁閥前溫度、排氣電磁閥后溫度；啟動信號來后，增量式增量式光電旋轉編碼器檢測曲軸轉角值，當其達到設定的初始進氣角度α0時，打開進氣電磁閥；同時不斷實時檢測曲軸轉角α、氣缸內氣體的壓力p、氣缸內氣體溫度T、排氣電磁閥前溫度T1和排氣電磁閥后溫度T2，控制器根據空氣的氣體方程和曲軸轉角關系按下式計算得到排氣壓力先驗值p′：其中r為曲柄的長度，l為連桿的長度，n為多變系數，T‘為上一循環(huán)結束時的氣缸內氣體溫度，T1’為上一循環(huán)結束時的排氣電磁閥前溫度，λ1為第一常數因子，如果當前為第一循環(huán)則自動令等溫進氣關閉項當排氣壓力先驗值p′≥k1×k2×pom時關閉進氣電磁閥，其中pom為排氣電磁閥的額定開啟壓力，為每循環(huán)的閥值壓力系數，pmax為每循環(huán)氣缸的最高工作壓力，pmin為每循環(huán)氣缸的最低工作壓力，k2＝0.001×|T1‘-T2’|+1為排氣電磁閥卡澀修正系數，T1‘、T2’分別為上一循環(huán)的排氣電磁閥前溫度和排氣電磁閥后溫度；此后繼續(xù)檢測曲軸轉角α，當α達到設定的排氣閥打開角度α1時，打開排氣電磁閥；排氣電磁閥打開后，繼續(xù)檢測曲軸轉角，當達到設定的初始進氣角度α0時，進氣電磁閥再次打開，直至當曲軸轉角α達到排氣閥關閉角度時，關閉排氣電磁閥，其中α2為人為設定的閾值，為等溫排氣關閉項，λ2為第二常數因子，當處于第一個循環(huán)時自動令A2＝1，至此發(fā)動機系統(tǒng)完成一個工作循環(huán)；在排氣電磁閥開啟的時段中，排氣電磁閥至溫度調節(jié)器的調節(jié)閥會根據上一循環(huán)的氣缸內溫度均值和進氣電磁閥前后溫度反饋值來控制調節(jié)閥的開度，從而調節(jié)預熱套管和加熱套管中的熱水溫度；令λ1＝0.0011，λ2＝0.0020，h＝10mm。優(yōu)選地，進氣電磁閥打開的提前量為排氣電磁閥打開的提前量為排氣電磁閥關閉的提前量為其中ω為曲軸的角速度，U1、U2分別為先導式電磁閥通電反應時間和斷電反應時間，進氣電磁閥和排氣電磁閥采用的反應時間相同。本清掃裝置的有益效果為：該清掃裝置結構簡單實用，能源清潔無污染，具有清掃、吸塵和灑水等功能，移動性強；同時采用氣動發(fā)動機來取代傳統(tǒng)的內燃發(fā)動機來驅動車體，有輸出力矩大、可調性高、無污染等優(yōu)點；并且設計了一種新型的發(fā)動機系統(tǒng)，其可根據轉速來選擇不同壓力的壓縮空氣，且為了克服從高壓氣源往低壓氣源切換的過程中容易產生“壓力真空期”的缺點，巧妙地利用泄壓電磁閥和控制器配合保證了發(fā)動機的平滑出力；該發(fā)動機系統(tǒng)的供氣管路不設置減壓閥，可以大大減少因為減壓導致的能量損失；將氣體的準等溫膨脹過程和排氣壓力有機地結合起來，根據每個循環(huán)的溫度情況和排氣壓力的先驗值來確定進氣電磁閥的關閉時間，在不增加額外投資的情況下而僅僅通過修改控制器的算法就可以達到很好的效率提高效果，同時既保證了排氣壓力實際排氣壓力大于排氣電磁閥的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造成過多的排氣損失，而且采用的計算公式可以有效防止氣壓波動導致的閥值波動過大，進一步防止進氣電磁閥關閉時刻的誤判斷；根據無減壓閥的供氣方案，考慮到氣缸的受壓增大、漏氣量增大和換熱的需要，重新設計了適合的氣缸結構，該氣缸換熱效果強，且承壓能力較高，漏氣明顯減少。附圖說明利用附圖對本發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發(fā)明的任何限制，對于本領域的普通技術人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據以下附圖獲得其它的附圖。圖1是一種多功能路面清掃裝置的整體結構圖；圖2是發(fā)動機系統(tǒng)的結構示意圖；圖3是氣缸成套安裝后的截面圖；圖4是鋁隔板的結構示意圖；圖5是將氣缸展開為平面后導流板的示意圖；圖6是活塞的結構示意圖。附圖標記：車體-1；水箱-2；垃圾容納箱-3；電動旋轉毛刷-4；吸塵器-5；太陽能電池-6；噴水口-7；空氣壓縮泵-11；低壓入口閥-12；低壓出口閥-13；高壓入口閥-14；高壓出口閥-15；低壓區(qū)-16；高壓區(qū)-17；泄壓電磁閥-18；預熱套管-19；加熱套管-20；進氣電磁閥-21；排氣電磁閥-22；調節(jié)閥-23；溫度調節(jié)器-24；氣缸-25；活塞-26；導流體-27；均流水口-28；周向導熱固定體-29；凸塊-30；環(huán)形槽-31；固定孔槽-32；柱塞-33；螺旋凸起-34；軟性物-35；鋁隔板-36。具體實施方式結合以下實施例對本發(fā)明作進一步描述。實施例1：如圖1所示的一種多功能路面清掃裝置，包括車體1、水箱2、垃圾容納箱3、電動旋轉毛刷4、吸塵器5、太陽能電池6和發(fā)動機系統(tǒng)，所述水箱2和垃圾容納箱3相鄰地安裝在車體1上，由車頂的太陽能電池6供電的電動旋轉毛刷4和吸塵器5安裝在車體1的底部；多個噴水口7設置在車體1的兩側，通過水泵將水箱2內的水從噴水口7噴出；發(fā)動機系統(tǒng)設置在車體1內用作驅動車體1的動力。如圖2所示，所述發(fā)動機系統(tǒng)包括空氣壓縮泵2、壓縮空氣罐、進氣電磁閥21、發(fā)動機、排氣電磁閥22、換熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述壓縮空氣罐內部分割為設置在上方的高壓區(qū)17和設置在下方的低壓區(qū)16，高壓區(qū)17的一端通過高壓入口閥14與所述空氣壓縮泵11相連，另一端通過高壓出口閥15與所述進氣電磁閥21相連，低壓區(qū)16的一端通過低壓入口閥12與所述空氣壓縮泵11相連，另一端依次通過單向逆止閥、低壓出口閥13與所述進氣電磁閥21相連，進氣電磁閥21向所述發(fā)動機提供高壓或低壓的壓縮空氣；所述進氣電磁閥21和排氣電磁閥22均為失電常閉式的先導式電磁閥。高壓區(qū)17的壓縮空氣用于當發(fā)動機高速轉動時使用，壓力范圍為15MPa～30MPa，低壓區(qū)16的壓縮空氣用于當發(fā)動機低速轉動時使用，壓力范圍為2MPa～10MPa，具體的切換條件可以按實際情況來設定。同時，發(fā)明人經研究發(fā)現(xiàn)，當高壓力的壓縮空氣切換至低壓力的壓縮空氣時，由于是在進氣電磁閥21關閉的狀態(tài)進行切換的，因此高壓出口閥15后的管道內常常會發(fā)生憋壓的現(xiàn)象，導致低壓出口閥12打開之后無法克服管道內的壓力出力，進氣電磁閥21打開以后往往會有一小段時間的“壓力真空期”，導致發(fā)動機的出力不平滑，因此還設置有切換泄壓管道，切換泄壓管道的一端與所述高壓出口閥15與所述低壓出口閥13之間的管道相連，另一端與所述低壓區(qū)16的上部相連，切換泄壓管道上設置有泄壓電磁閥18，當從高壓往低壓切換時，高壓出口閥15關閉以后，控制器首先檢測高壓出口閥15后管道上的壓力值p1，并將其與低壓區(qū)16的壓力p2比較，當p1＞p2時，將泄壓電磁閥18打開，這時候泄壓電磁閥18內的壓力迅速泄至低壓區(qū)16內，當檢測到p1≤p2時，關閉泄壓電磁閥18。綜合考慮到節(jié)省成本和泄壓效果，將所述切換泄壓管道的管徑設置為高壓區(qū)17出口管徑的1/4。所述發(fā)動機包括氣缸25、活塞26、與活塞26相連的曲軸，曲軸包括曲柄、連桿和飛輪，飛輪(圖中未示出)安裝在曲軸的一端；所述排氣電磁閥22設置在發(fā)動機的排氣管道上，排氣電磁閥22后的排氣管道分為兩路，一路直接排大氣或者去制冷系統(tǒng)，另一路通過調節(jié)閥23進入溫度調節(jié)器24，用于對溫度調節(jié)器24的出口熱水溫度進行調節(jié)，保持氣體的膨脹過程盡可能接近等溫膨脹過程，以提高發(fā)動機的出力。所述換熱系統(tǒng)包括形式為管式換熱器的溫度調節(jié)器24、布置在進氣電磁閥21左右兩側管道上的預熱套管19、布置在氣缸25上的加熱套管20，設置預熱套管20的目的是為了對進入氣缸25的壓縮空氣進行預熱，并保證進氣電磁閥21前后溫差均勻、減小熱應力。溫度調節(jié)器24的加熱熱源來自太陽能集熱器或者其他方便連接(例如室內暖氣)的熱源，通過熱水泵(圖中未示出)不斷向預熱套管19和加熱套管20供水，加熱后的熱水經套管的出口流出。如圖3-4所示，所述氣缸25的外缸壁上還設置有鋁隔板36，鋁隔板36為圓環(huán)形，安裝在外缸壁與加熱套管20之間，鋁隔板36通過多個間隔布置的周向導熱固定體29固定在外缸壁上，導熱固定體29除了固定作用外，一方面由于本方案采取的是壓縮空氣罐后不設置減壓閥，因此進氣壓力很大，周向導熱固定,29可以起到強化氣缸25強度的作用，另一方面由于導熱固定體29采用了導熱材料(例如鋁銅等金屬)，可以增強換熱。為了直觀，圖5給出了氣缸展開為平面時的示意圖，在相鄰兩個周向導熱固定體29之間的外缸壁上還間隔設置有3個折向角為45°的導流體27，所述導流體27的高度為周向固定體高度的2/3，導流體27可以有效增長熱水在氣缸25外壁面的停留時間，提高換熱效果。鋁隔板36上交錯布置有多個圓形的均流水口28，套管中的水從均流水口28進入和流出，設置鋁隔板36的目的一來是利用鋁金屬的導熱特性增強換熱，二是利用鋁隔板36和均流水口28來減緩水流速和均勻流量，以進一步增強換熱并盡量使氣缸均勻加熱；鋁隔板36的內表面上設置有多個間隔布置的凸塊30，用于對進入的熱水產生湍流作用以加強換熱，同時凸塊30的高度也不宜做得太高，否則容易造成流動死區(qū)，相反如果凸塊30的高度過低則湍流效果不佳，經反復多次試驗，將凸塊30的高度設置為鋁隔板36和外缸壁之間的距離的1/5。如圖6所示，所述活塞26的上表面還設置有多個向上凸起的圓錐形的柱塞33，柱塞33的表面上設置有多個相鄰螺旋方向相反的螺旋凸起34，即前一個正向螺旋、后一個反向螺旋，以此類推。。。柱塞33和螺旋凸起34的目的是對進氣氣流進行合理組織以通過增加缸內湍流而強化氣缸內壁與缸內氣體間的對流換熱；所述活塞26整體呈圓柱形，其中部外表面上設置有一個凹陷的環(huán)形槽31，環(huán)形槽31上布置有多個間隔排列的固定孔槽32，固定孔槽32上固接有軟性物35(例如棉花、海綿等)，所述軟性物35穿過活塞26與氣缸25之間的間隙與氣缸25的外壁接觸，相鄰兩個所述固定孔槽32之間的距離為h。發(fā)明人經研究發(fā)現(xiàn)，當采用無減壓閥的供氣系統(tǒng)時，由于氣缸氣壓的增大，氣缸25和活塞26之間的間隙漏氣會比帶減壓閥的系統(tǒng)漏氣量更大，因此必須采用特定的設計來減少間隙漏氣，以提高發(fā)動機的效率。采用棉花、海綿等具有較好氣密性的軟性物35，以及采用較小的間隔布置，能有效較小氣缸和活塞之間的漏氣；同時實驗表明，由于供氣壓力較高，軟性物35與氣缸25之間的摩擦力相對于活塞26的動能來說幾乎可以忽略不計，而且間隔布置而非連續(xù)布置的軟性物35也有效減小了摩擦，從而提高了發(fā)動機的效率。所述曲軸的軸端安裝有增量式光電旋轉編碼器(圖中未示出)，其用于將曲軸的轉動角度轉換為相應的脈沖數，以計數脈沖的形式向氣動發(fā)動機的控制器提供曲軸的轉角α數值；所述控制器記錄通過壓力傳感器檢測的氣缸25內的氣體壓力等處的壓力值，以及通過溫度傳感器檢測的氣缸25內的氣體溫度、排氣電磁閥22前溫度、排氣電磁閥22后溫度等處的溫度值。啟動信號來后，增量式增量式光電旋轉編碼器檢測曲軸轉角值α，當其達到設定的初始進氣角度α0時，打開進氣電磁閥21；同時不斷實時檢測曲軸轉角α、氣缸25內氣體的壓力p、氣缸25內氣體溫度T、排氣電磁閥22前溫度T1和排氣電磁閥22后溫度T2，控制器根據空氣的氣體方程和曲軸轉角關系按下式計算得到排氣壓力先驗值p′：其中r為曲柄的長度，l為連桿的長度，n為多變系數，T‘為上一循環(huán)結束時的氣缸25內氣體溫度，T1’為上一循環(huán)結束時的排氣電磁閥22前溫度，λ1為第一常數因子，如果當前為第一循環(huán)則自動令等溫進氣關閉項如果上一循環(huán)和實時測量的溫差增大，說明溫度減小量增大，則此時A1也增大，通過等溫進氣關閉項來提高計算得到的排氣壓力先驗值，進氣電磁閥21的關閉時間提前，起到防止過快膨脹、減小溫差，使得整體過程更加接近等溫膨脹過程進而提高發(fā)動機出力的作用。當排氣壓力先驗值p′≥k1×k2×pom時關閉進氣電磁閥21，其中pom為排氣電磁閥22的額定開啟壓力，為每循環(huán)的閥值壓力系數，pmax為每循環(huán)氣缸25的最高工作壓力，pmin為每循環(huán)氣缸25的最低工作壓力，從k1的表達式可以看出根據此方法得出的進氣電磁閥21的關閉時刻既保證了實際排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造成過多的排氣損失，而且可以有效防止氣壓波動導致的閥值波動過大，進一步防止進氣電磁閥21關閉時刻的誤判斷；k2＝0.001×|T1‘-T2’|+1為排氣電磁閥22卡澀修正系數，T1‘、T2’分別為上一循環(huán)的排氣電磁閥22前溫度和排氣電磁閥22后溫度，由于排氣電磁閥2處于膨脹過程的末端，很容易發(fā)生低溫結霜導致卡澀的現(xiàn)象，|T1‘-T2’|越大表明上一循環(huán)中排氣電磁閥22的前后溫差越大，排氣電磁閥22越容易發(fā)生結霜而導致卡澀，此時在這一循環(huán)中k2自動增大以提高氣缸25的進氣壓力閥值，從而增大排氣電磁閥22的入口壓力以保證其順利開啟，在第一個循環(huán)時自動令k2＝1。此后繼續(xù)檢測曲軸轉角α，當α達到設定的排氣閥打開角度α1時，打開排氣電磁閥22；排氣電磁閥22打開后，繼續(xù)檢測曲軸轉角，當達到設定的初始進氣角度α0時，進氣電磁閥22再次打開，直至當曲軸轉角α達到排氣閥關閉角度時，關閉排氣電磁閥22，α2為人為設定的閾值，λ2為第二常數因子，通過等溫排氣關閉項來起到提前關閉排氣電磁閥22的作用，此處假設轉角α是不斷增大的，每轉過一圈增加360°，由A2的表達式可知其值總是小于1，當溫差增大時A2減小，則排氣電磁閥22的關閉條件值越低，從而使得曲軸轉角α能更快到達關閉條件值，當處于第一個循環(huán)時自動令A2＝1，至此發(fā)動機系統(tǒng)完成一個工作循環(huán)；在排氣電磁閥22開啟的時段中，溫度調節(jié)器24的調節(jié)閥23會根據上一循環(huán)的氣缸25內溫度均值和進氣電磁閥21前后溫度反饋值來控制調節(jié)閥23的開度，從而調節(jié)預熱套管19和加熱套管20中的熱水溫度。令λ1＝0.0011，λ2＝0.0020，h＝10mm。優(yōu)選地，因為電磁閥從通到斷或從斷到通需要反應時間，所以為了更準確地控制電磁閥的通斷時刻，需要在理想位置的基礎之上設定一定的提前量，而且這個提前量不能是定值，即其不僅應該與電磁閥的固有反應時間有關，還應該與曲軸的具體角速度ω(通過轉角α得到)有關，實驗證明這樣的可變提前量能有效地提高電磁閥提前量的精確程度，從而進一步提高發(fā)動機系統(tǒng)的效率。因為所用的進排氣電磁閥均為失電常閉式電磁閥，所以通電延遲后打開，斷電延遲后關閉。設定：曲軸的轉動角度用旋轉編碼器的脈沖發(fā)生數度量，0-1023脈沖數目范圍與0-360°對應。進氣電磁閥21打開的理想位置為0(0°)，關閉的理想位置為排氣壓力先驗值與排氣電磁閥22開啟壓力相等的位置；排氣電磁閥22打開的理想位置為512(180°)，關閉的理想位置為0(0°)。則進排氣電磁閥的通斷電位置應該比理想動作位置有所提前，提前的量可由電磁閥的通電、斷電反應時間和曲軸的轉速按以下各式計算得到：進氣電磁閥21打開的提前量為排氣電磁閥22打開的提前量為排氣電磁閥22關閉的提前量為其中ω為曲軸的角速度,U1、U2分別為先導式電磁閥通電反應時間和斷電反應時間，進氣電磁閥21和排氣電磁閥22采用的反應時間相同，單位：ms。在此實施例的清掃裝置中，結構簡單實用，能源清潔無污染，具有清掃、吸塵和灑水等功能，移動性強；同時采用氣動發(fā)動機來取代傳統(tǒng)的內燃發(fā)動機來驅動車體，有輸出力矩大、可調性高、無污染等優(yōu)點；并且設計了一種新型的發(fā)動機系統(tǒng)，其可根據轉速來選擇不同壓力的壓縮空氣，且為了克服從高壓氣源往低壓氣源切換的過程中容易產生“壓力真空期”的缺點，巧妙地利用泄壓電磁閥18和控制器配合保證了發(fā)動機的平滑出力；該發(fā)動機系統(tǒng)的供氣管路不設置減壓閥，可以大大減少因為減壓導致的能量損失；將氣體的準等溫膨脹過程和排氣壓力有機地結合起來，根據每個循環(huán)的溫度情況和排氣壓力的先驗值來確定進氣電磁閥21的關閉時間，在不增加額外投資的情況下而僅僅通過修改控制器的算法就可以達到很好的效率提高效果，同時既保證了排氣壓力實際排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造成過多的排氣損失，而且采用的計算公式可以有效防止氣壓波動導致的閥值波動過大，進一步防止進氣電磁閥21關閉時刻的誤判斷；根據無減壓閥的供氣方案，考慮到氣缸25的受壓增大、漏氣量增大和換熱的需要，重新設計了適合的氣缸結構，該氣缸換熱效果強，且承壓能力較高，漏氣明顯減少，令λ1＝0.0011，λ2＝0.0020，h＝10mm，實驗表明其整體效率較未經改造前提高了5％，漏氣量減少了7％，取得了意想不到的效果。實施例2：如圖1所示的一種多功能路面清掃裝置，包括車體1、水箱2、垃圾容納箱3、電動旋轉毛刷4、吸塵器5、太陽能電池6和發(fā)動機系統(tǒng)，所述水箱2和垃圾容納箱3相鄰地安裝在車體1上，由車頂的太陽能電池6供電的電動旋轉毛刷4和吸塵器5安裝在車體1的底部；多個噴水口7設置在車體1的兩側，通過水泵將水箱2內的水從噴水口7噴出；發(fā)動機系統(tǒng)設置在車體1內用作驅動車體1的動力。如圖2所示，所述發(fā)動機系統(tǒng)包括空氣壓縮泵2、壓縮空氣罐、進氣電磁閥21、發(fā)動機、排氣電磁閥22、換熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述壓縮空氣罐內部分割為設置在上方的高壓區(qū)17和設置在下方的低壓區(qū)16，高壓區(qū)17的一端通過高壓入口閥14與所述空氣壓縮泵11相連，另一端通過高壓出口閥15與所述進氣電磁閥21相連，低壓區(qū)16的一端通過低壓入口閥12與所述空氣壓縮泵11相連，另一端依次通過單向逆止閥、低壓出口閥13與所述進氣電磁閥21相連，進氣電磁閥21向所述發(fā)動機提供高壓或低壓的壓縮空氣；所述進氣電磁閥21和排氣電磁閥22均為失電常閉式的先導式電磁閥。高壓區(qū)17的壓縮空氣用于當發(fā)動機高速轉動時使用，壓力范圍為15MPa～30MPa，低壓區(qū)16的壓縮空氣用于當發(fā)動機低速轉動時使用，壓力范圍為2MPa～10MPa，具體的切換條件可以按實際情況來設定。同時，發(fā)明人經研究發(fā)現(xiàn)，當高壓力的壓縮空氣切換至低壓力的壓縮空氣時，由于是在進氣電磁閥21關閉的狀態(tài)進行切換的，因此高壓出口閥15后的管道內常常會發(fā)生憋壓的現(xiàn)象，導致低壓出口閥12打開之后無法克服管道內的壓力出力，進氣電磁閥21打開以后往往會有一小段時間的“壓力真空期”，導致發(fā)動機的出力不平滑，因此還設置有切換泄壓管道，切換泄壓管道的一端與所述高壓出口閥15與所述低壓出口閥13之間的管道相連，另一端與所述低壓區(qū)16的上部相連，切換泄壓管道上設置有泄壓電磁閥18，當從高壓往低壓切換時，高壓出口閥15關閉以后，控制器首先檢測高壓出口閥15后管道上的壓力值p1，并將其與低壓區(qū)16的壓力p2比較，當p1＞p2時，將泄壓電磁閥18打開，這時候泄壓電磁閥18內的壓力迅速泄至低壓區(qū)16內，當檢測到p1≤p2時，關閉泄壓電磁閥18。綜合考慮到節(jié)省成本和泄壓效果，將所述切換泄壓管道的管徑設置為高壓區(qū)17出口管徑的1/4。所述發(fā)動機包括氣缸25、活塞26、與活塞26相連的曲軸，曲軸包括曲柄、連桿和飛輪，飛輪(圖中未示出)安裝在曲軸的一端；所述排氣電磁閥22設置在發(fā)動機的排氣管道上，排氣電磁閥22后的排氣管道分為兩路，一路直接排大氣或者去制冷系統(tǒng)，另一路通過調節(jié)閥23進入溫度調節(jié)器24，用于對溫度調節(jié)器24的出口熱水溫度進行調節(jié)，保持氣體的膨脹過程盡可能接近等溫膨脹過程，以提高發(fā)動機的出力。所述換熱系統(tǒng)包括形式為管式換熱器的溫度調節(jié)器24、布置在進氣電磁閥21左右兩側管道上的預熱套管19、布置在氣缸25上的加熱套管20，設置預熱套管20的目的是為了對進入氣缸25的壓縮空氣進行預熱，并保證進氣電磁閥21前后溫差均勻、減小熱應力。溫度調節(jié)器24的加熱熱源來自太陽能集熱器或者其他方便連接(例如室內暖氣)的熱源，通過熱水泵(圖中未示出)不斷向預熱套管19和加熱套管20供水，加熱后的熱水經套管的出口流出。如圖3-4所示，所述氣缸25的外缸壁上還設置有鋁隔板36，鋁隔板36為圓環(huán)形，安裝在外缸壁與加熱套管20之間，鋁隔板36通過多個間隔布置的周向導熱固定體29固定在外缸壁上，導熱固定體29除了固定作用外，一方面由于本方案采取的是壓縮空氣罐后不設置減壓閥，因此進氣壓力很大，周向導熱固定,29可以起到強化氣缸25強度的作用，另一方面由于導熱固定體29采用了導熱材料(例如鋁銅等金屬)，可以增強換熱。為了直觀，圖5給出了氣缸展開為平面時的示意圖，在相鄰兩個周向導熱固定體29之間的外缸壁上還間隔設置有3個折向角為45°的導流體27，所述導流體27的高度為周向固定體高度的2/3，導流體27可以有效增長熱水在氣缸25外壁面的停留時間，提高換熱效果。鋁隔板36上交錯布置有多個圓形的均流水口28，套管中的水從均流水口28進入和流出，設置鋁隔板36的目的一來是利用鋁金屬的導熱特性增強換熱，二是利用鋁隔板36和均流水口28來減緩水流速和均勻流量，以進一步增強換熱并盡量使氣缸均勻加熱；鋁隔板36的內表面上設置有多個間隔布置的凸塊30，用于對進入的熱水產生湍流作用以加強換熱，同時凸塊30的高度也不宜做得太高，否則容易造成流動死區(qū)，相反如果凸塊30的高度過低則湍流效果不佳，經反復多次試驗，將凸塊30的高度設置為鋁隔板36和外缸壁之間的距離的1/5。如圖6所示，所述活塞26的上表面還設置有多個向上凸起的圓錐形的柱塞33，柱塞33的表面上設置有多個相鄰螺旋方向相反的螺旋凸起34，即前一個正向螺旋、后一個反向螺旋，以此類推。。。柱塞33和螺旋凸起34的目的是對進氣氣流進行合理組織以通過增加缸內湍流而強化氣缸內壁與缸內氣體間的對流換熱；所述活塞26整體呈圓柱形，其中部外表面上設置有一個凹陷的環(huán)形槽31，環(huán)形槽31上布置有多個間隔排列的固定孔槽32，固定孔槽32上固接有軟性物35(例如棉花、海綿等)，所述軟性物35穿過活塞26與氣缸25之間的間隙與氣缸25的外壁接觸，相鄰兩個所述固定孔槽32之間的距離為h。發(fā)明人經研究發(fā)現(xiàn)，當采用無減壓閥的供氣系統(tǒng)時，由于氣缸氣壓的增大，氣缸25和活塞26之間的間隙漏氣會比帶減壓閥的系統(tǒng)漏氣量更大，因此必須采用特定的設計來減少間隙漏氣，以提高發(fā)動機的效率。采用棉花、海綿等具有較好氣密性的軟性物35，以及采用較小的間隔布置，能有效較小氣缸和活塞之間的漏氣；同時實驗表明，由于供氣壓力較高，軟性物35與氣缸25之間的摩擦力相對于活塞26的動能來說幾乎可以忽略不計，而且間隔布置而非連續(xù)布置的軟性物35也有效減小了摩擦，從而提高了發(fā)動機的效率。所述曲軸的軸端安裝有增量式光電旋轉編碼器(圖中未示出)，其用于將曲軸的轉動角度轉換為相應的脈沖數，以計數脈沖的形式向氣動發(fā)動機的控制器提供曲軸的轉角α數值；所述控制器記錄通過壓力傳感器檢測的氣缸25內的氣體壓力等處的壓力值，以及通過溫度傳感器檢測的氣缸25內的氣體溫度、排氣電磁閥22前溫度、排氣電磁閥22后溫度等處的溫度值。啟動信號來后，增量式增量式光電旋轉編碼器檢測曲軸轉角值α，當其達到設定的初始進氣角度α0時，打開進氣電磁閥21；同時不斷實時檢測曲軸轉角α、氣缸25內氣體的壓力p、氣缸25內氣體溫度T、排氣電磁閥22前溫度T1和排氣電磁閥22后溫度T2，控制器根據空氣的氣體方程和曲軸轉角關系按下式計算得到排氣壓力先驗值p′：其中r為曲柄的長度，l為連桿的長度，n為多變系數，T‘為上一循環(huán)結束時的氣缸25內氣體溫度，T1’為上一循環(huán)結束時的排氣電磁閥22前溫度，λ1為第一常數因子，如果當前為第一循環(huán)則自動令等溫進氣關閉項如果上一循環(huán)和實時測量的溫差增大，說明溫度減小量增大，則此時A1也增大，通過等溫進氣關閉項來提高計算得到的排氣壓力先驗值，進氣電磁閥21的關閉時間提前，起到防止過快膨脹、減小溫差，使得整體過程更加接近等溫膨脹過程進而提高發(fā)動機出力的作用。當排氣壓力先驗值p′≥k1×k2×pom時關閉進氣電磁閥21，其中pom為排氣電磁閥22的額定開啟壓力，為每循環(huán)的閥值壓力系數，pmax為每循環(huán)氣缸25的最高工作壓力，pmin為每循環(huán)氣缸25的最低工作壓力，從k1的表達式可以看出根據此方法得出的進氣電磁閥21的關閉時刻既保證了實際排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造成過多的排氣損失，而且可以有效防止氣壓波動導致的閥值波動過大，進一步防止進氣電磁閥21關閉時刻的誤判斷；k2＝0.001×|T1‘-T2’|+1為排氣電磁閥22卡澀修正系數，T1‘、T2’分別為上一循環(huán)的排氣電磁閥22前溫度和排氣電磁閥22后溫度，由于排氣電磁閥2處于膨脹過程的末端，很容易發(fā)生低溫結霜導致卡澀的現(xiàn)象，|T1‘-T2’|越大表明上一循環(huán)中排氣電磁閥22的前后溫差越大，排氣電磁閥22越容易發(fā)生結霜而導致卡澀，此時在這一循環(huán)中k2自動增大以提高氣缸25的進氣壓力閥值，從而增大排氣電磁閥22的入口壓力以保證其順利開啟，在第一個循環(huán)時自動令k2＝1。此后繼續(xù)檢測曲軸轉角α，當α達到設定的排氣閥打開角度α1時，打開排氣電磁閥22；排氣電磁閥22打開后，繼續(xù)檢測曲軸轉角，當達到設定的初始進氣角度α0時，進氣電磁閥22再次打開，直至當曲軸轉角α達到排氣閥關閉角度時，關閉排氣電磁閥22，α2為人為設定的閾值，λ2為第二常數因子，通過等溫排氣關閉項來起到提前關閉排氣電磁閥22的作用，此處假設轉角α是不斷增大的，每轉過一圈增加360°，由A2的表達式可知其值總是小于1，當溫差增大時A2減小，則排氣電磁閥22的關閉條件值越低，從而使得曲軸轉角α能更快到達關閉條件值，當處于第一個循環(huán)時自動令A2＝1，至此發(fā)動機系統(tǒng)完成一個工作循環(huán)；在排氣電磁閥22開啟的時段中，溫度調節(jié)器24的調節(jié)閥23會根據上一循環(huán)的氣缸25內溫度均值和進氣電磁閥21前后溫度反饋值來控制調節(jié)閥23的開度，從而調節(jié)預熱套管19和加熱套管20中的熱水溫度。令λ1＝0.0013，λ2＝0.0022，h＝9mm。優(yōu)選地，因為電磁閥從通到斷或從斷到通需要反應時間，所以為了更準確地控制電磁閥的通斷時刻，需要在理想位置的基礎之上設定一定的提前量，而且這個提前量不能是定值，即其不僅應該與電磁閥的固有反應時間有關，還應該與曲軸的具體角速度ω(通過轉角α得到)有關，實驗證明這樣的可變提前量能有效地提高電磁閥提前量的精確程度，從而進一步提高發(fā)動機系統(tǒng)的效率。因為所用的進排氣電磁閥均為失電常閉式電磁閥，所以通電延遲后打開，斷電延遲后關閉。設定：曲軸的轉動角度用旋轉編碼器的脈沖發(fā)生數度量，0-1023脈沖數目范圍與0-360°對應。進氣電磁閥21打開的理想位置為0(0°)，關閉的理想位置為排氣壓力先驗值與排氣電磁閥22開啟壓力相等的位置；排氣電磁閥22打開的理想位置為512(180°)，關閉的理想位置為0(0°)。則進排氣電磁閥的通斷電位置應該比理想動作位置有所提前，提前的量可由電磁閥的通電、斷電反應時間和曲軸的轉速按以下各式計算得到：進氣電磁閥21打開的提前量為排氣電磁閥22打開的提前量為排氣電磁閥22關閉的提前量為其中ω為曲軸的角速度,U1、U2分別為先導式電磁閥通電反應時間和斷電反應時間，進氣電磁閥21和排氣電磁閥22采用的反應時間相同，單位：ms。在此實施例的清掃裝置中，結構簡單實用，能源清潔無污染，具有清掃、吸塵和灑水等功能，移動性強；同時采用氣動發(fā)動機來取代傳統(tǒng)的內燃發(fā)動機來驅動車體，有輸出力矩大、可調性高、無污染等優(yōu)點；并且設計了一種新型的發(fā)動機系統(tǒng)，其可根據轉速來選擇不同壓力的壓縮空氣，且為了克服從高壓氣源往低壓氣源切換的過程中容易產生“壓力真空期”的缺點，巧妙地利用泄壓電磁閥18和控制器配合保證了發(fā)動機的平滑出力；該發(fā)動機系統(tǒng)的供氣管路不設置減壓閥，可以大大減少因為減壓導致的能量損失；將氣體的準等溫膨脹過程和排氣壓力有機地結合起來，根據每個循環(huán)的溫度情況和排氣壓力的先驗值來確定進氣電磁閥21的關閉時間，在不增加額外投資的情況下而僅僅通過修改控制器的算法就可以達到很好的效率提高效果，同時既保證了排氣壓力實際排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造成過多的排氣損失，而且采用的計算公式可以有效防止氣壓波動導致的閥值波動過大，進一步防止進氣電磁閥21關閉時刻的誤判斷；根據無減壓閥的供氣方案，考慮到氣缸25的受壓增大、漏氣量增大和換熱的需要，重新設計了適合的氣缸結構，該氣缸換熱效果強，且承壓能力較高，漏氣明顯減少，令λ1＝0.0013，λ2＝0.0022，h＝9mm，實驗表明其整體效率較未經改造前提高了5.8％，漏氣量減少了8.1％，取得了意想不到的效果。實施例3：如圖1所示的一種多功能路面清掃裝置，包括車體1、水箱2、垃圾容納箱3、電動旋轉毛刷4、吸塵器5、太陽能電池6和發(fā)動機系統(tǒng)，所述水箱2和垃圾容納箱3相鄰地安裝在車體1上，由車頂的太陽能電池6供電的電動旋轉毛刷4和吸塵器5安裝在車體1的底部；多個噴水口7設置在車體1的兩側，通過水泵將水箱2內的水從噴水口7噴出；發(fā)動機系統(tǒng)設置在車體1內用作驅動車體1的動力。如圖2所示，所述發(fā)動機系統(tǒng)包括空氣壓縮泵2、壓縮空氣罐、進氣電磁閥21、發(fā)動機、排氣電磁閥22、換熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述壓縮空氣罐內部分割為設置在上方的高壓區(qū)17和設置在下方的低壓區(qū)16，高壓區(qū)17的一端通過高壓入口閥14與所述空氣壓縮泵11相連，另一端通過高壓出口閥15與所述進氣電磁閥21相連，低壓區(qū)16的一端通過低壓入口閥12與所述空氣壓縮泵11相連，另一端依次通過單向逆止閥、低壓出口閥13與所述進氣電磁閥21相連，進氣電磁閥21向所述發(fā)動機提供高壓或低壓的壓縮空氣；所述進氣電磁閥21和排氣電磁閥22均為失電常閉式的先導式電磁閥。高壓區(qū)17的壓縮空氣用于當發(fā)動機高速轉動時使用，壓力范圍為15MPa～30MPa，低壓區(qū)16的壓縮空氣用于當發(fā)動機低速轉動時使用，壓力范圍為2MPa～10MPa，具體的切換條件可以按實際情況來設定。同時，發(fā)明人經研究發(fā)現(xiàn)，當高壓力的壓縮空氣切換至低壓力的壓縮空氣時，由于是在進氣電磁閥21關閉的狀態(tài)進行切換的，因此高壓出口閥15后的管道內常常會發(fā)生憋壓的現(xiàn)象，導致低壓出口閥12打開之后無法克服管道內的壓力出力，進氣電磁閥21打開以后往往會有一小段時間的“壓力真空期”，導致發(fā)動機的出力不平滑，因此還設置有切換泄壓管道，切換泄壓管道的一端與所述高壓出口閥15與所述低壓出口閥13之間的管道相連，另一端與所述低壓區(qū)16的上部相連，切換泄壓管道上設置有泄壓電磁閥18，當從高壓往低壓切換時，高壓出口閥15關閉以后，控制器首先檢測高壓出口閥15后管道上的壓力值p1，并將其與低壓區(qū)16的壓力p2比較，當p1＞p2時，將泄壓電磁閥18打開，這時候泄壓電磁閥18內的壓力迅速泄至低壓區(qū)16內，當檢測到p1≤p2時，關閉泄壓電磁閥18。綜合考慮到節(jié)省成本和泄壓效果，將所述切換泄壓管道的管徑設置為高壓區(qū)17出口管徑的1/4。所述發(fā)動機包括氣缸25、活塞26、與活塞26相連的曲軸，曲軸包括曲柄、連桿和飛輪，飛輪(圖中未示出)安裝在曲軸的一端；所述排氣電磁閥22設置在發(fā)動機的排氣管道上，排氣電磁閥22后的排氣管道分為兩路，一路直接排大氣或者去制冷系統(tǒng)，另一路通過調節(jié)閥23進入溫度調節(jié)器24，用于對溫度調節(jié)器24的出口熱水溫度進行調節(jié)，保持氣體的膨脹過程盡可能接近等溫膨脹過程，以提高發(fā)動機的出力。所述換熱系統(tǒng)包括形式為管式換熱器的溫度調節(jié)器24、布置在進氣電磁閥21左右兩側管道上的預熱套管19、布置在氣缸25上的加熱套管20，設置預熱套管20的目的是為了對進入氣缸25的壓縮空氣進行預熱，并保證進氣電磁閥21前后溫差均勻、減小熱應力。溫度調節(jié)器24的加熱熱源來自太陽能集熱器或者其他方便連接(例如室內暖氣)的熱源，通過熱水泵(圖中未示出)不斷向預熱套管19和加熱套管20供水，加熱后的熱水經套管的出口流出。如圖3-4所示，所述氣缸25的外缸壁上還設置有鋁隔板36，鋁隔板36為圓環(huán)形，安裝在外缸壁與加熱套管20之間，鋁隔板36通過多個間隔布置的周向導熱固定體29固定在外缸壁上，導熱固定體29除了固定作用外，一方面由于本方案采取的是壓縮空氣罐后不設置減壓閥，因此進氣壓力很大，周向導熱固定,29可以起到強化氣缸25強度的作用，另一方面由于導熱固定體29采用了導熱材料(例如鋁銅等金屬)，可以增強換熱。為了直觀，圖5給出了氣缸展開為平面時的示意圖，在相鄰兩個周向導熱固定體29之間的外缸壁上還間隔設置有3個折向角為45°的導流體27，所述導流體27的高度為周向固定體高度的2/3，導流體27可以有效增長熱水在氣缸25外壁面的停留時間，提高換熱效果。鋁隔板36上交錯布置有多個圓形的均流水口28，套管中的水從均流水口28進入和流出，設置鋁隔板36的目的一來是利用鋁金屬的導熱特性增強換熱，二是利用鋁隔板36和均流水口28來減緩水流速和均勻流量，以進一步增強換熱并盡量使氣缸均勻加熱；鋁隔板36的內表面上設置有多個間隔布置的凸塊30，用于對進入的熱水產生湍流作用以加強換熱，同時凸塊30的高度也不宜做得太高，否則容易造成流動死區(qū)，相反如果凸塊30的高度過低則湍流效果不佳，經反復多次試驗，將凸塊30的高度設置為鋁隔板36和外缸壁之間的距離的1/5。如圖6所示，所述活塞26的上表面還設置有多個向上凸起的圓錐形的柱塞33，柱塞33的表面上設置有多個相鄰螺旋方向相反的螺旋凸起34，即前一個正向螺旋、后一個反向螺旋，以此類推。。。柱塞33和螺旋凸起34的目的是對進氣氣流進行合理組織以通過增加缸內湍流而強化氣缸內壁與缸內氣體間的對流換熱；所述活塞26整體呈圓柱形，其中部外表面上設置有一個凹陷的環(huán)形槽31，環(huán)形槽31上布置有多個間隔排列的固定孔槽32，固定孔槽32上固接有軟性物35(例如棉花、海綿等)，所述軟性物35穿過活塞26與氣缸25之間的間隙與氣缸25的外壁接觸，相鄰兩個所述固定孔槽32之間的距離為h。發(fā)明人經研究發(fā)現(xiàn)，當采用無減壓閥的供氣系統(tǒng)時，由于氣缸氣壓的增大，氣缸25和活塞26之間的間隙漏氣會比帶減壓閥的系統(tǒng)漏氣量更大，因此必須采用特定的設計來減少間隙漏氣，以提高發(fā)動機的效率。采用棉花、海綿等具有較好氣密性的軟性物35，以及采用較小的間隔布置，能有效較小氣缸和活塞之間的漏氣；同時實驗表明，由于供氣壓力較高，軟性物35與氣缸25之間的摩擦力相對于活塞26的動能來說幾乎可以忽略不計，而且間隔布置而非連續(xù)布置的軟性物35也有效減小了摩擦，從而提高了發(fā)動機的效率。所述曲軸的軸端安裝有增量式光電旋轉編碼器(圖中未示出)，其用于將曲軸的轉動角度轉換為相應的脈沖數，以計數脈沖的形式向氣動發(fā)動機的控制器提供曲軸的轉角α數值；所述控制器記錄通過壓力傳感器檢測的氣缸25內的氣體壓力等處的壓力值，以及通過溫度傳感器檢測的氣缸25內的氣體溫度、排氣電磁閥22前溫度、排氣電磁閥22后溫度等處的溫度值。啟動信號來后，增量式增量式光電旋轉編碼器檢測曲軸轉角值α，當其達到設定的初始進氣角度α0時，打開進氣電磁閥21；同時不斷實時檢測曲軸轉角α、氣缸25內氣體的壓力p、氣缸25內氣體溫度T、排氣電磁閥22前溫度T1和排氣電磁閥22后溫度T2，控制器根據空氣的氣體方程和曲軸轉角關系按下式計算得到排氣壓力先驗值p′：其中r為曲柄的長度，l為連桿的長度，n為多變系數，T‘為上一循環(huán)結束時的氣缸25內氣體溫度，T1’為上一循環(huán)結束時的排氣電磁閥22前溫度，λ1為第一常數因子，如果當前為第一循環(huán)則自動令等溫進氣關閉項如果上一循環(huán)和實時測量的溫差增大，說明溫度減小量增大，則此時A1也增大，通過等溫進氣關閉項來提高計算得到的排氣壓力先驗值，進氣電磁閥21的關閉時間提前，起到防止過快膨脹、減小溫差，使得整體過程更加接近等溫膨脹過程進而提高發(fā)動機出力的作用。當排氣壓力先驗值p′≥k1×k2×pom時關閉進氣電磁閥21，其中pom為排氣電磁閥22的額定開啟壓力，為每循環(huán)的閥值壓力系數，pmax為每循環(huán)氣缸25的最高工作壓力，pmin為每循環(huán)氣缸25的最低工作壓力，從k1的表達式可以看出根據此方法得出的進氣電磁閥21的關閉時刻既保證了實際排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造成過多的排氣損失，而且可以有效防止氣壓波動導致的閥值波動過大，進一步防止進氣電磁閥21關閉時刻的誤判斷；k2＝0.001×|T1‘-T2’|+1為排氣電磁閥22卡澀修正系數，T1‘、T2’分別為上一循環(huán)的排氣電磁閥22前溫度和排氣電磁閥22后溫度，由于排氣電磁閥2處于膨脹過程的末端，很容易發(fā)生低溫結霜導致卡澀的現(xiàn)象，|T1‘-T2’|越大表明上一循環(huán)中排氣電磁閥22的前后溫差越大，排氣電磁閥22越容易發(fā)生結霜而導致卡澀，此時在這一循環(huán)中k2自動增大以提高氣缸25的進氣壓力閥值，從而增大排氣電磁閥22的入口壓力以保證其順利開啟，在第一個循環(huán)時自動令k2＝1。此后繼續(xù)檢測曲軸轉角α，當α達到設定的排氣閥打開角度α1時，打開排氣電磁閥22；排氣電磁閥22打開后，繼續(xù)檢測曲軸轉角，當達到設定的初始進氣角度α0時，進氣電磁閥22再次打開，直至當曲軸轉角α達到排氣閥關閉角度時，關閉排氣電磁閥22，α2為人為設定的閾值，λ2為第二常數因子，通過等溫排氣關閉項來起到提前關閉排氣電磁閥22的作用，此處假設轉角α是不斷增大的，每轉過一圈增加360°，由A2的表達式可知其值總是小于1，當溫差增大時A2減小，則排氣電磁閥22的關閉條件值越低，從而使得曲軸轉角α能更快到達關閉條件值，當處于第一個循環(huán)時自動令A2＝1，至此發(fā)動機系統(tǒng)完成一個工作循環(huán)；在排氣電磁閥22開啟的時段中，溫度調節(jié)器24的調節(jié)閥23會根據上一循環(huán)的氣缸25內溫度均值和進氣電磁閥21前后溫度反饋值來控制調節(jié)閥23的開度，從而調節(jié)預熱套管19和加熱套管20中的熱水溫度。令λ1＝0.0015，λ2＝0.0024，h＝8mm。優(yōu)選地，因為電磁閥從通到斷或從斷到通需要反應時間，所以為了更準確地控制電磁閥的通斷時刻，需要在理想位置的基礎之上設定一定的提前量，而且這個提前量不能是定值，即其不僅應該與電磁閥的固有反應時間有關，還應該與曲軸的具體角速度ω(通過轉角α得到)有關，實驗證明這樣的可變提前量能有效地提高電磁閥提前量的精確程度，從而進一步提高發(fā)動機系統(tǒng)的效率。因為所用的進排氣電磁閥均為失電常閉式電磁閥，所以通電延遲后打開，斷電延遲后關閉。設定：曲軸的轉動角度用旋轉編碼器的脈沖發(fā)生數度量，0-1023脈沖數目范圍與0-360°對應。進氣電磁閥21打開的理想位置為0(0°)，關閉的理想位置為排氣壓力先驗值與排氣電磁閥22開啟壓力相等的位置；排氣電磁閥22打開的理想位置為512(180°)，關閉的理想位置為0(0°)。則進排氣電磁閥的通斷電位置應該比理想動作位置有所提前，提前的量可由電磁閥的通電、斷電反應時間和曲軸的轉速按以下各式計算得到：進氣電磁閥21打開的提前量為排氣電磁閥22打開的提前量為排氣電磁閥22關閉的提前量為其中ω為曲軸的角速度,U1、U2分別為先導式電磁閥通電反應時間和斷電反應時間，進氣電磁閥21和排氣電磁閥22采用的反應時間相同，單位：ms。在此實施例的清掃裝置中，結構簡單實用，能源清潔無污染，具有清掃、吸塵和灑水等功能，移動性強；同時采用氣動發(fā)動機來取代傳統(tǒng)的內燃發(fā)動機來驅動車體，有輸出力矩大、可調性高、無污染等優(yōu)點；并且設計了一種新型的發(fā)動機系統(tǒng)，其可根據轉速來選擇不同壓力的壓縮空氣，且為了克服從高壓氣源往低壓氣源切換的過程中容易產生“壓力真空期”的缺點，巧妙地利用泄壓電磁閥18和控制器配合保證了發(fā)動機的平滑出力；該發(fā)動機系統(tǒng)的供氣管路不設置減壓閥，可以大大減少因為減壓導致的能量損失；將氣體的準等溫膨脹過程和排氣壓力有機地結合起來，根據每個循環(huán)的溫度情況和排氣壓力的先驗值來確定進氣電磁閥21的關閉時間，在不增加額外投資的情況下而僅僅通過修改控制器的算法就可以達到很好的效率提高效果，同時既保證了排氣壓力實際排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造成過多的排氣損失，而且采用的計算公式可以有效防止氣壓波動導致的閥值波動過大，進一步防止進氣電磁閥21關閉時刻的誤判斷；根據無減壓閥的供氣方案，考慮到氣缸25的受壓增大、漏氣量增大和換熱的需要，重新設計了適合的氣缸結構，該氣缸換熱效果強，且承壓能力較高，漏氣明顯減少，令λ1＝0.0015，λ2＝0.0024，h＝8mm，實驗表明其整體效率較未經改造前提高了6.0％，漏氣量減少了8.8％，取得了意想不到的效果。實施例4：如圖1所示的一種多功能路面清掃裝置，包括車體1、水箱2、垃圾容納箱3、電動旋轉毛刷4、吸塵器5、太陽能電池6和發(fā)動機系統(tǒng)，所述水箱2和垃圾容納箱3相鄰地安裝在車體1上，由車頂的太陽能電池6供電的電動旋轉毛刷4和吸塵器5安裝在車體1的底部；多個噴水口7設置在車體1的兩側，通過水泵將水箱2內的水從噴水口7噴出；發(fā)動機系統(tǒng)設置在車體1內用作驅動車體1的動力。如圖2所示，所述發(fā)動機系統(tǒng)包括空氣壓縮泵2、壓縮空氣罐、進氣電磁閥21、發(fā)動機、排氣電磁閥22、換熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述壓縮空氣罐內部分割為設置在上方的高壓區(qū)17和設置在下方的低壓區(qū)16，高壓區(qū)17的一端通過高壓入口閥14與所述空氣壓縮泵11相連，另一端通過高壓出口閥15與所述進氣電磁閥21相連，低壓區(qū)16的一端通過低壓入口閥12與所述空氣壓縮泵11相連，另一端依次通過單向逆止閥、低壓出口閥13與所述進氣電磁閥21相連，進氣電磁閥21向所述發(fā)動機提供高壓或低壓的壓縮空氣；所述進氣電磁閥21和排氣電磁閥22均為失電常閉式的先導式電磁閥。高壓區(qū)17的壓縮空氣用于當發(fā)動機高速轉動時使用，壓力范圍為15MPa～30MPa，低壓區(qū)16的壓縮空氣用于當發(fā)動機低速轉動時使用，壓力范圍為2MPa～10MPa，具體的切換條件可以按實際情況來設定。同時，發(fā)明人經研究發(fā)現(xiàn)，當高壓力的壓縮空氣切換至低壓力的壓縮空氣時，由于是在進氣電磁閥21關閉的狀態(tài)進行切換的，因此高壓出口閥15后的管道內常常會發(fā)生憋壓的現(xiàn)象，導致低壓出口閥12打開之后無法克服管道內的壓力出力，進氣電磁閥21打開以后往往會有一小段時間的“壓力真空期”，導致發(fā)動機的出力不平滑，因此還設置有切換泄壓管道，切換泄壓管道的一端與所述高壓出口閥15與所述低壓出口閥13之間的管道相連，另一端與所述低壓區(qū)16的上部相連，切換泄壓管道上設置有泄壓電磁閥18，當從高壓往低壓切換時，高壓出口閥15關閉以后，控制器首先檢測高壓出口閥15后管道上的壓力值p1，并將其與低壓區(qū)16的壓力p2比較，當p1＞p2時，將泄壓電磁閥18打開，這時候泄壓電磁閥18內的壓力迅速泄至低壓區(qū)16內，當檢測到p1≤p2時，關閉泄壓電磁閥18。綜合考慮到節(jié)省成本和泄壓效果，將所述切換泄壓管道的管徑設置為高壓區(qū)17出口管徑的1/4。所述發(fā)動機包括氣缸25、活塞26、與活塞26相連的曲軸，曲軸包括曲柄、連桿和飛輪，飛輪(圖中未示出)安裝在曲軸的一端；所述排氣電磁閥22設置在發(fā)動機的排氣管道上，排氣電磁閥22后的排氣管道分為兩路，一路直接排大氣或者去制冷系統(tǒng)，另一路通過調節(jié)閥23進入溫度調節(jié)器24，用于對溫度調節(jié)器24的出口熱水溫度進行調節(jié)，保持氣體的膨脹過程盡可能接近等溫膨脹過程，以提高發(fā)動機的出力。所述換熱系統(tǒng)包括形式為管式換熱器的溫度調節(jié)器24、布置在進氣電磁閥21左右兩側管道上的預熱套管19、布置在氣缸25上的加熱套管20，設置預熱套管20的目的是為了對進入氣缸25的壓縮空氣進行預熱，并保證進氣電磁閥21前后溫差均勻、減小熱應力。溫度調節(jié)器24的加熱熱源來自太陽能集熱器或者其他方便連接(例如室內暖氣)的熱源，通過熱水泵(圖中未示出)不斷向預熱套管19和加熱套管20供水，加熱后的熱水經套管的出口流出。如圖3-4所示，所述氣缸25的外缸壁上還設置有鋁隔板36，鋁隔板36為圓環(huán)形，安裝在外缸壁與加熱套管20之間，鋁隔板36通過多個間隔布置的周向導熱固定體29固定在外缸壁上，導熱固定體29除了固定作用外，一方面由于本方案采取的是壓縮空氣罐后不設置減壓閥，因此進氣壓力很大，周向導熱固定,29可以起到強化氣缸25強度的作用，另一方面由于導熱固定體29采用了導熱材料(例如鋁銅等金屬)，可以增強換熱。為了直觀，圖5給出了氣缸展開為平面時的示意圖，在相鄰兩個周向導熱固定體29之間的外缸壁上還間隔設置有3個折向角為45°的導流體27，所述導流體27的高度為周向固定體高度的2/3，導流體27可以有效增長熱水在氣缸25外壁面的停留時間，提高換熱效果。鋁隔板36上交錯布置有多個圓形的均流水口28，套管中的水從均流水口28進入和流出，設置鋁隔板36的目的一來是利用鋁金屬的導熱特性增強換熱，二是利用鋁隔板36和均流水口28來減緩水流速和均勻流量，以進一步增強換熱并盡量使氣缸均勻加熱；鋁隔板36的內表面上設置有多個間隔布置的凸塊30，用于對進入的熱水產生湍流作用以加強換熱，同時凸塊30的高度也不宜做得太高，否則容易造成流動死區(qū)，相反如果凸塊30的高度過低則湍流效果不佳，經反復多次試驗，將凸塊30的高度設置為鋁隔板36和外缸壁之間的距離的1/5。如圖6所示，所述活塞26的上表面還設置有多個向上凸起的圓錐形的柱塞33，柱塞33的表面上設置有多個相鄰螺旋方向相反的螺旋凸起34，即前一個正向螺旋、后一個反向螺旋，以此類推。。。柱塞33和螺旋凸起34的目的是對進氣氣流進行合理組織以通過增加缸內湍流而強化氣缸內壁與缸內氣體間的對流換熱；所述活塞26整體呈圓柱形，其中部外表面上設置有一個凹陷的環(huán)形槽31，環(huán)形槽31上布置有多個間隔排列的固定孔槽32，固定孔槽32上固接有軟性物35(例如棉花、海綿等)，所述軟性物35穿過活塞26與氣缸25之間的間隙與氣缸25的外壁接觸，相鄰兩個所述固定孔槽32之間的距離為h。發(fā)明人經研究發(fā)現(xiàn)，當采用無減壓閥的供氣系統(tǒng)時，由于氣缸氣壓的增大，氣缸25和活塞26之間的間隙漏氣會比帶減壓閥的系統(tǒng)漏氣量更大，因此必須采用特定的設計來減少間隙漏氣，以提高發(fā)動機的效率。采用棉花、海綿等具有較好氣密性的軟性物35，以及采用較小的間隔布置，能有效較小氣缸和活塞之間的漏氣；同時實驗表明，由于供氣壓力較高，軟性物35與氣缸25之間的摩擦力相對于活塞26的動能來說幾乎可以忽略不計，而且間隔布置而非連續(xù)布置的軟性物35也有效減小了摩擦，從而提高了發(fā)動機的效率。所述曲軸的軸端安裝有增量式光電旋轉編碼器(圖中未示出)，其用于將曲軸的轉動角度轉換為相應的脈沖數，以計數脈沖的形式向氣動發(fā)動機的控制器提供曲軸的轉角α數值；所述控制器記錄通過壓力傳感器檢測的氣缸25內的氣體壓力等處的壓力值，以及通過溫度傳感器檢測的氣缸25內的氣體溫度、排氣電磁閥22前溫度、排氣電磁閥22后溫度等處的溫度值。啟動信號來后，增量式增量式光電旋轉編碼器檢測曲軸轉角值α，當其達到設定的初始進氣角度α0時，打開進氣電磁閥21；同時不斷實時檢測曲軸轉角α、氣缸25內氣體的壓力p、氣缸25內氣體溫度T、排氣電磁閥22前溫度T1和排氣電磁閥22后溫度T2，控制器根據空氣的氣體方程和曲軸轉角關系按下式計算得到排氣壓力先驗值p′：其中r為曲柄的長度，l為連桿的長度，n為多變系數，T‘為上一循環(huán)結束時的氣缸25內氣體溫度，T1’為上一循環(huán)結束時的排氣電磁閥22前溫度，λ1為第一常數因子，如果當前為第一循環(huán)則自動令等溫進氣關閉項如果上一循環(huán)和實時測量的溫差增大，說明溫度減小量增大，則此時A1也增大，通過等溫進氣關閉項來提高計算得到的排氣壓力先驗值，進氣電磁閥21的關閉時間提前，起到防止過快膨脹、減小溫差，使得整體過程更加接近等溫膨脹過程進而提高發(fā)動機出力的作用。當排氣壓力先驗值p′≥k1×k2×pom時關閉進氣電磁閥21，其中pom為排氣電磁閥22的額定開啟壓力，為每循環(huán)的閥值壓力系數，pmax為每循環(huán)氣缸25的最高工作壓力，pmin為每循環(huán)氣缸25的最低工作壓力，從k1的表達式可以看出根據此方法得出的進氣電磁閥21的關閉時刻既保證了實際排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造成過多的排氣損失，而且可以有效防止氣壓波動導致的閥值波動過大，進一步防止進氣電磁閥21關閉時刻的誤判斷；k2＝0.001×|T1‘-T2’|+1為排氣電磁閥22卡澀修正系數，T1‘、T2’分別為上一循環(huán)的排氣電磁閥22前溫度和排氣電磁閥22后溫度，由于排氣電磁閥2處于膨脹過程的末端，很容易發(fā)生低溫結霜導致卡澀的現(xiàn)象，|T1‘-T2’|越大表明上一循環(huán)中排氣電磁閥22的前后溫差越大，排氣電磁閥22越容易發(fā)生結霜而導致卡澀，此時在這一循環(huán)中k2自動增大以提高氣缸25的進氣壓力閥值，從而增大排氣電磁閥22的入口壓力以保證其順利開啟，在第一個循環(huán)時自動令k2＝1。此后繼續(xù)檢測曲軸轉角α，當α達到設定的排氣閥打開角度α1時，打開排氣電磁閥22；排氣電磁閥22打開后，繼續(xù)檢測曲軸轉角，當達到設定的初始進氣角度α0時，進氣電磁閥22再次打開，直至當曲軸轉角α達到排氣閥關閉角度時，關閉排氣電磁閥22，α2為人為設定的閾值，λ2為第二常數因子，通過等溫排氣關閉項來起到提前關閉排氣電磁閥22的作用，此處假設轉角α是不斷增大的，每轉過一圈增加360°，由A2的表達式可知其值總是小于1，當溫差增大時A2減小，則排氣電磁閥22的關閉條件值越低，從而使得曲軸轉角α能更快到達關閉條件值，當處于第一個循環(huán)時自動令A2＝1，至此發(fā)動機系統(tǒng)完成一個工作循環(huán)；在排氣電磁閥22開啟的時段中，溫度調節(jié)器24的調節(jié)閥23會根據上一循環(huán)的氣缸25內溫度均值和進氣電磁閥21前后溫度反饋值來控制調節(jié)閥23的開度，從而調節(jié)預熱套管19和加熱套管20中的熱水溫度。令λ1＝0.0017，λ2＝0.0026，h＝7mm。優(yōu)選地，因為電磁閥從通到斷或從斷到通需要反應時間，所以為了更準確地控制電磁閥的通斷時刻，需要在理想位置的基礎之上設定一定的提前量，而且這個提前量不能是定值，即其不僅應該與電磁閥的固有反應時間有關，還應該與曲軸的具體角速度ω(通過轉角α得到)有關，實驗證明這樣的可變提前量能有效地提高電磁閥提前量的精確程度，從而進一步提高發(fā)動機系統(tǒng)的效率。因為所用的進排氣電磁閥均為失電常閉式電磁閥，所以通電延遲后打開，斷電延遲后關閉。設定：曲軸的轉動角度用旋轉編碼器的脈沖發(fā)生數度量，0-1023脈沖數目范圍與0-360°對應。進氣電磁閥21打開的理想位置為0(0°)，關閉的理想位置為排氣壓力先驗值與排氣電磁閥22開啟壓力相等的位置；排氣電磁閥22打開的理想位置為512(180°)，關閉的理想位置為0(0°)。則進排氣電磁閥的通斷電位置應該比理想動作位置有所提前，提前的量可由電磁閥的通電、斷電反應時間和曲軸的轉速按以下各式計算得到：進氣電磁閥21打開的提前量為排氣電磁閥22打開的提前量為排氣電磁閥22關閉的提前量為其中ω為曲軸的角速度,U1、U2分別為先導式電磁閥通電反應時間和斷電反應時間，進氣電磁閥21和排氣電磁閥22采用的反應時間相同，單位：ms。在此實施例的清掃裝置中，結構簡單實用，能源清潔無污染，具有清掃、吸塵和灑水等功能，移動性強；同時采用氣動發(fā)動機來取代傳統(tǒng)的內燃發(fā)動機來驅動車體，有輸出力矩大、可調性高、無污染等優(yōu)點；并且設計了一種新型的發(fā)動機系統(tǒng)，其可根據轉速來選擇不同壓力的壓縮空氣，且為了克服從高壓氣源往低壓氣源切換的過程中容易產生“壓力真空期”的缺點，巧妙地利用泄壓電磁閥18和控制器配合保證了發(fā)動機的平滑出力；該發(fā)動機系統(tǒng)的供氣管路不設置減壓閥，可以大大減少因為減壓導致的能量損失；將氣體的準等溫膨脹過程和排氣壓力有機地結合起來，根據每個循環(huán)的溫度情況和排氣壓力的先驗值來確定進氣電磁閥21的關閉時間，在不增加額外投資的情況下而僅僅通過修改控制器的算法就可以達到很好的效率提高效果，同時既保證了排氣壓力實際排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造成過多的排氣損失，而且采用的計算公式可以有效防止氣壓波動導致的閥值波動過大，進一步防止進氣電磁閥21關閉時刻的誤判斷；根據無減壓閥的供氣方案，考慮到氣缸25的受壓增大、漏氣量增大和換熱的需要，重新設計了適合的氣缸結構，該氣缸換熱效果強，且承壓能力較高，漏氣明顯減少，令λ1＝0.0017，λ2＝0.0026，h＝7mm，實驗表明其整體效率較未經改造前提高了6.5％，漏氣量減少了9.4％，取得了意想不到的效果。實施例5：如圖1所示的一種多功能路面清掃裝置，包括車體1、水箱2、垃圾容納箱3、電動旋轉毛刷4、吸塵器5、太陽能電池6和發(fā)動機系統(tǒng)，所述水箱2和垃圾容納箱3相鄰地安裝在車體1上，由車頂的太陽能電池6供電的電動旋轉毛刷4和吸塵器5安裝在車體1的底部；多個噴水口7設置在車體1的兩側，通過水泵將水箱2內的水從噴水口7噴出；發(fā)動機系統(tǒng)設置在車體1內用作驅動車體1的動力。如圖2所示，所述發(fā)動機系統(tǒng)包括空氣壓縮泵2、壓縮空氣罐、進氣電磁閥21、發(fā)動機、排氣電磁閥22、換熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述壓縮空氣罐內部分割為設置在上方的高壓區(qū)17和設置在下方的低壓區(qū)16，高壓區(qū)17的一端通過高壓入口閥14與所述空氣壓縮泵11相連，另一端通過高壓出口閥15與所述進氣電磁閥21相連，低壓區(qū)16的一端通過低壓入口閥12與所述空氣壓縮泵11相連，另一端依次通過單向逆止閥、低壓出口閥13與所述進氣電磁閥21相連，進氣電磁閥21向所述發(fā)動機提供高壓或低壓的壓縮空氣；所述進氣電磁閥21和排氣電磁閥22均為失電常閉式的先導式電磁閥。高壓區(qū)17的壓縮空氣用于當發(fā)動機高速轉動時使用，壓力范圍為15MPa～30MPa，低壓區(qū)16的壓縮空氣用于當發(fā)動機低速轉動時使用，壓力范圍為2MPa～10MPa，具體的切換條件可以按實際情況來設定。同時，發(fā)明人經研究發(fā)現(xiàn)，當高壓力的壓縮空氣切換至低壓力的壓縮空氣時，由于是在進氣電磁閥21關閉的狀態(tài)進行切換的，因此高壓出口閥15后的管道內常常會發(fā)生憋壓的現(xiàn)象，導致低壓出口閥12打開之后無法克服管道內的壓力出力，進氣電磁閥21打開以后往往會有一小段時間的“壓力真空期”，導致發(fā)動機的出力不平滑，因此還設置有切換泄壓管道，切換泄壓管道的一端與所述高壓出口閥15與所述低壓出口閥13之間的管道相連，另一端與所述低壓區(qū)16的上部相連，切換泄壓管道上設置有泄壓電磁閥18，當從高壓往低壓切換時，高壓出口閥15關閉以后，控制器首先檢測高壓出口閥15后管道上的壓力值p1，并將其與低壓區(qū)16的壓力p2比較，當p1＞p2時，將泄壓電磁閥18打開，這時候泄壓電磁閥18內的壓力迅速泄至低壓區(qū)16內，當檢測到p1≤p2時，關閉泄壓電磁閥18。綜合考慮到節(jié)省成本和泄壓效果，將所述切換泄壓管道的管徑設置為高壓區(qū)17出口管徑的1/4。所述發(fā)動機包括氣缸25、活塞26、與活塞26相連的曲軸，曲軸包括曲柄、連桿和飛輪，飛輪(圖中未示出)安裝在曲軸的一端；所述排氣電磁閥22設置在發(fā)動機的排氣管道上，排氣電磁閥22后的排氣管道分為兩路，一路直接排大氣或者去制冷系統(tǒng)，另一路通過調節(jié)閥23進入溫度調節(jié)器24，用于對溫度調節(jié)器24的出口熱水溫度進行調節(jié)，保持氣體的膨脹過程盡可能接近等溫膨脹過程，以提高發(fā)動機的出力。所述換熱系統(tǒng)包括形式為管式換熱器的溫度調節(jié)器24、布置在進氣電磁閥21左右兩側管道上的預熱套管19、布置在氣缸25上的加熱套管20，設置預熱套管20的目的是為了對進入氣缸25的壓縮空氣進行預熱，并保證進氣電磁閥21前后溫差均勻、減小熱應力。溫度調節(jié)器24的加熱熱源來自太陽能集熱器或者其他方便連接(例如室內暖氣)的熱源，通過熱水泵(圖中未示出)不斷向預熱套管19和加熱套管20供水，加熱后的熱水經套管的出口流出。如圖3-4所示，所述氣缸25的外缸壁上還設置有鋁隔板36，鋁隔板36為圓環(huán)形，安裝在外缸壁與加熱套管20之間，鋁隔板36通過多個間隔布置的周向導熱固定體29固定在外缸壁上，導熱固定體29除了固定作用外，一方面由于本方案采取的是壓縮空氣罐后不設置減壓閥，因此進氣壓力很大，周向導熱固定,29可以起到強化氣缸25強度的作用，另一方面由于導熱固定體29采用了導熱材料(例如鋁銅等金屬)，可以增強換熱。為了直觀，圖5給出了氣缸展開為平面時的示意圖，在相鄰兩個周向導熱固定體29之間的外缸壁上還間隔設置有3個折向角為45°的導流體27，所述導流體27的高度為周向固定體高度的2/3，導流體27可以有效增長熱水在氣缸25外壁面的停留時間，提高換熱效果。鋁隔板36上交錯布置有多個圓形的均流水口28，套管中的水從均流水口28進入和流出，設置鋁隔板36的目的一來是利用鋁金屬的導熱特性增強換熱，二是利用鋁隔板36和均流水口28來減緩水流速和均勻流量，以進一步增強換熱并盡量使氣缸均勻加熱；鋁隔板36的內表面上設置有多個間隔布置的凸塊30，用于對進入的熱水產生湍流作用以加強換熱，同時凸塊30的高度也不宜做得太高，否則容易造成流動死區(qū)，相反如果凸塊30的高度過低則湍流效果不佳，經反復多次試驗，將凸塊30的高度設置為鋁隔板36和外缸壁之間的距離的1/5。如圖6所示，所述活塞26的上表面還設置有多個向上凸起的圓錐形的柱塞33，柱塞33的表面上設置有多個相鄰螺旋方向相反的螺旋凸起34，即前一個正向螺旋、后一個反向螺旋，以此類推。。。柱塞33和螺旋凸起34的目的是對進氣氣流進行合理組織以通過增加缸內湍流而強化氣缸內壁與缸內氣體間的對流換熱；所述活塞26整體呈圓柱形，其中部外表面上設置有一個凹陷的環(huán)形槽31，環(huán)形槽31上布置有多個間隔排列的固定孔槽32，固定孔槽32上固接有軟性物35(例如棉花、海綿等)，所述軟性物35穿過活塞26與氣缸25之間的間隙與氣缸25的外壁接觸，相鄰兩個所述固定孔槽32之間的距離為h。發(fā)明人經研究發(fā)現(xiàn)，當采用無減壓閥的供氣系統(tǒng)時，由于氣缸氣壓的增大，氣缸25和活塞26之間的間隙漏氣會比帶減壓閥的系統(tǒng)漏氣量更大，因此必須采用特定的設計來減少間隙漏氣，以提高發(fā)動機的效率。采用棉花、海綿等具有較好氣密性的軟性物35，以及采用較小的間隔布置，能有效較小氣缸和活塞之間的漏氣；同時實驗表明，由于供氣壓力較高，軟性物35與氣缸25之間的摩擦力相對于活塞26的動能來說幾乎可以忽略不計，而且間隔布置而非連續(xù)布置的軟性物35也有效減小了摩擦，從而提高了發(fā)動機的效率。所述曲軸的軸端安裝有增量式光電旋轉編碼器(圖中未示出)，其用于將曲軸的轉動角度轉換為相應的脈沖數，以計數脈沖的形式向氣動發(fā)動機的控制器提供曲軸的轉角α數值；所述控制器記錄通過壓力傳感器檢測的氣缸25內的氣體壓力等處的壓力值，以及通過溫度傳感器檢測的氣缸25內的氣體溫度、排氣電磁閥22前溫度、排氣電磁閥22后溫度等處的溫度值。啟動信號來后，增量式增量式光電旋轉編碼器檢測曲軸轉角值α，當其達到設定的初始進氣角度α0時，打開進氣電磁閥21；同時不斷實時檢測曲軸轉角α、氣缸25內氣體的壓力p、氣缸25內氣體溫度T、排氣電磁閥22前溫度T1和排氣電磁閥22后溫度T2，控制器根據空氣的氣體方程和曲軸轉角關系按下式計算得到排氣壓力先驗值p′：其中r為曲柄的長度，l為連桿的長度，n為多變系數，T‘為上一循環(huán)結束時的氣缸25內氣體溫度，T1’為上一循環(huán)結束時的排氣電磁閥22前溫度，λ1為第一常數因子，如果當前為第一循環(huán)則自動令等溫進氣關閉項如果上一循環(huán)和實時測量的溫差增大，說明溫度減小量增大，則此時A1也增大，通過等溫進氣關閉項來提高計算得到的排氣壓力先驗值，進氣電磁閥21的關閉時間提前，起到防止過快膨脹、減小溫差，使得整體過程更加接近等溫膨脹過程進而提高發(fā)動機出力的作用。當排氣壓力先驗值p′≥k1×k2×pom時關閉進氣電磁閥21，其中pom為排氣電磁閥22的額定開啟壓力，為每循環(huán)的閥值壓力系數，pmax為每循環(huán)氣缸25的最高工作壓力，pmin為每循環(huán)氣缸25的最低工作壓力，從k1的表達式可以看出根據此方法得出的進氣電磁閥21的關閉時刻既保證了實際排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造成過多的排氣損失，而且可以有效防止氣壓波動導致的閥值波動過大，進一步防止進氣電磁閥21關閉時刻的誤判斷；k2＝0.001×|T1‘-T2’|+1為排氣電磁閥22卡澀修正系數，T1‘、T2’分別為上一循環(huán)的排氣電磁閥22前溫度和排氣電磁閥22后溫度，由于排氣電磁閥2處于膨脹過程的末端，很容易發(fā)生低溫結霜導致卡澀的現(xiàn)象，|T1‘-T2’|越大表明上一循環(huán)中排氣電磁閥22的前后溫差越大，排氣電磁閥22越容易發(fā)生結霜而導致卡澀，此時在這一循環(huán)中k2自動增大以提高氣缸25的進氣壓力閥值，從而增大排氣電磁閥22的入口壓力以保證其順利開啟，在第一個循環(huán)時自動令k2＝1。此后繼續(xù)檢測曲軸轉角α，當α達到設定的排氣閥打開角度α1時，打開排氣電磁閥22；排氣電磁閥22打開后，繼續(xù)檢測曲軸轉角，當達到設定的初始進氣角度α0時，進氣電磁閥22再次打開，直至當曲軸轉角α達到排氣閥關閉角度時，關閉排氣電磁閥22，α2為人為設定的閾值，λ2為第二常數因子，通過等溫排氣關閉項來起到提前關閉排氣電磁閥22的作用，此處假設轉角α是不斷增大的，每轉過一圈增加360°，由A2的表達式可知其值總是小于1，當溫差增大時A2減小，則排氣電磁閥22的關閉條件值越低，從而使得曲軸轉角α能更快到達關閉條件值，當處于第一個循環(huán)時自動令A2＝1，至此發(fā)動機系統(tǒng)完成一個工作循環(huán)；在排氣電磁閥22開啟的時段中，溫度調節(jié)器24的調節(jié)閥23會根據上一循環(huán)的氣缸25內溫度均值和進氣電磁閥21前后溫度反饋值來控制調節(jié)閥23的開度，從而調節(jié)預熱套管19和加熱套管20中的熱水溫度。令λ1＝0.0019，λ2＝0.0028，h＝6mm。優(yōu)選地，因為電磁閥從通到斷或從斷到通需要反應時間，所以為了更準確地控制電磁閥的通斷時刻，需要在理想位置的基礎之上設定一定的提前量，而且這個提前量不能是定值，即其不僅應該與電磁閥的固有反應時間有關，還應該與曲軸的具體角速度ω(通過轉角α得到)有關，實驗證明這樣的可變提前量能有效地提高電磁閥提前量的精確程度，從而進一步提高發(fā)動機系統(tǒng)的效率。因為所用的進排氣電磁閥均為失電常閉式電磁閥，所以通電延遲后打開，斷電延遲后關閉。設定：曲軸的轉動角度用旋轉編碼器的脈沖發(fā)生數度量，0-1023脈沖數目范圍與0-360°對應。進氣電磁閥21打開的理想位置為0(0°)，關閉的理想位置為排氣壓力先驗值與排氣電磁閥22開啟壓力相等的位置；排氣電磁閥22打開的理想位置為512(180°)，關閉的理想位置為0(0°)。則進排氣電磁閥的通斷電位置應該比理想動作位置有所提前，提前的量可由電磁閥的通電、斷電反應時間和曲軸的轉速按以下各式計算得到：進氣電磁閥21打開的提前量為排氣電磁閥22打開的提前量為排氣電磁閥22關閉的提前量為其中ω為曲軸的角速度,U1、U2分別為先導式電磁閥通電反應時間和斷電反應時間，進氣電磁閥21和排氣電磁閥22采用的反應時間相同，單位：ms。在此實施例的清掃裝置中，結構簡單實用，能源清潔無污染，具有清掃、吸塵和灑水等功能，移動性強；同時采用氣動發(fā)動機來取代傳統(tǒng)的內燃發(fā)動機來驅動車體，有輸出力矩大、可調性高、無污染等優(yōu)點；并且設計了一種新型的發(fā)動機系統(tǒng)，其可根據轉速來選擇不同壓力的壓縮空氣，且為了克服從高壓氣源往低壓氣源切換的過程中容易產生“壓力真空期”的缺點，巧妙地利用泄壓電磁閥18和控制器配合保證了發(fā)動機的平滑出力；該發(fā)動機系統(tǒng)的供氣管路不設置減壓閥，可以大大減少因為減壓導致的能量損失；將氣體的準等溫膨脹過程和排氣壓力有機地結合起來，根據每個循環(huán)的溫度情況和排氣壓力的先驗值來確定進氣電磁閥21的關閉時間，在不增加額外投資的情況下而僅僅通過修改控制器的算法就可以達到很好的效率提高效果，同時既保證了排氣壓力實際排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造成過多的排氣損失，而且采用的計算公式可以有效防止氣壓波動導致的閥值波動過大，進一步防止進氣電磁閥21關閉時刻的誤判斷；根據無減壓閥的供氣方案，考慮到氣缸25的受壓增大、漏氣量增大和換熱的需要，重新設計了適合的氣缸結構，該氣缸換熱效果強，且承壓能力較高，漏氣明顯減少，令λ1＝0.0019，λ2＝0.0028，h＝6mm，實驗表明其整體效率較未經改造前提高了6.8％，漏氣量減少了10.5％，取得了意想不到的效果。最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的實質和范圍。