CN101590807A - 环境低热能汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环境低热能汽车，以环境低热能为能源。本车以传统汽车为基础，其行驶原理与氮气动力车基本相同，不同之处主要在动力部分，其特征是，本车以液氮为载能工质，液氮在动力系统通过热交换，进行液气相变，通过液气相变循环，将环境低热能吸收转换为强劲的高压气体膨胀能。液氮工质本身在该封闭式液气相变循环中无任何消耗，仅起能源转换载体作用。本车动力系统行驶时，消耗的能源是空气中的低热能，因而本车是真正意义上的零排放汽车，其行驶里程及能源费用，将大大优于目前所知的任何一种能源的汽车，它将是传统汽车的首选替代车种。

Description

环境低热能汽车

技术领域

本发明涉及一种以环境低热为能源的汽车，属汽车制造领域。

背景技术

现代汽车使用的能源，目前主要是石化燃料。其最大缺点是燃烧时产生大量废热及各种有害物质，严重污染环境并对人类健康造成极大危害。且各种石化燃料均为不可再生能源，目前正面临日益枯竭的危险。在可以预见的能源危机的心理影响下，石化燃料正以令人难以接受的幅度高速上涨，极大的制约了经济的发展。现在各国正在研制的用来替代传统能源的各种新型清洁能源汽车，如电动汽车、氢能汽车、生物能汽车、太阳能汽车、压缩空气汽车、液氮气车等。这些汽车看起来是零排放或清洁排放，但不一定是真正无污染的汽车。如电动汽车、压缩空气汽车都是把污染转移给发电厂了，总的污染量并没有减少多少。另外以上各种“清洁能源”汽车，都存在许多尚未克服的重大缺陷，因而至今难以大规模推广应用。如电动汽车行驶里程短、充电时间长、电池寿命短、自重大、成本高、电池大量报废后处理困难等。氢能汽车成本高，制氢能耗大。太阳能汽车能量密度太低。压缩空气行驶里程短，设立加气系统成本高。液氮汽车将液氮作能源消耗，液氮消耗量大，行驶里程短。到目前为止，在各种公知技术中，还没有一种真正无污染，且行驶里程特别长，燃料费用又特别低的汽车。

发明内容

本发明的目的是在传统汽车行驶机构平台上，提供一种全新的以可再生清洁能源为动力的，行驶里程特别长，燃料费用特别低的，真正无污染的环境低热能汽车。

本发明是通过在车体上安装一种以液氮为工作载体，通过液氮的液、气相变循环，将环境低热吸收转换为汽车行驶动力的能量转换装置来实现的。所述的能量转换装置包括：液氮罐(一个或多个)、高压液氮泵、气液换热器、高压储气罐(一个或多个)、空气换热器、气动马达、液化装置、节流阀及仪表、阀门等各种监测控制元件(图上未标出)。

液氮罐包括罐内的低温工质液氮及液化装置。所述的液氮罐联接高压液氮泵，所述的高压液氮泵联接气液换热器，液氮经高压液氮泵泵入气液换热器，与气动马达排出的低温低压氮气进行热交换，低温低压氮气将冷凝热传给高压液氮，使其气化成低温高压氮气。所述的低温低压氮气失去冷凝热后变成接近液化的低压氮蒸气，所述的气液换热器的低温高压氮气出口联接空气换热器5，所述的低温高压氮气在压力作用下进入空气换热器5，与相对于汽车运动作高速流动的空气进行热交换。常温空气失去部分热能变成低温冷空气，将此冷空气导入车内空调系统可用于夏季降温。低温高压氮气获得空气中的热能，温度升高、压力增大。所述的空气换热器5出口联接高压储气罐6。所述的低温高压氮气在压力作用下进入高压储气罐6，并通过罐壁与外界空气进行热交换，使其温度压力进一步得到提升，成为常温高压氮气。所述的常温高压氮气在控制阀(图上未标出)的控制操作下，使常温高压氮气按照需要的压力及流量进入气动马达7，驱动汽车行驶。常温高压氮气在气动马达7内膨胀作功后，温度、压力急剧降低，成为低温低压氮气，排入气液换热器4与从高压液氮泵泵入的高压液氮进行热交换。所述的低温低压氮气失去冷凝热进入液化装置8，冷凝成低压液氮经节流阀9节流成常压过冷液氮返回液氮罐2重新进行循环。夏季气动马达排放气温较高时，液氮罐上部会产生一些蒸发出来的氮蒸气，如果补充液氮方便，可以将这些氮蒸气排放入空中以维持罐内常压。也可设置电致冷装置，将氮蒸气冷凝成液体，降低罐压。

以上整个作功循环过程，是液氮通过其液、气态的相变循环，完成了将环境低热能源源不断地转换为高压氮气的膨胀能。液氮在封闭循环中只是一个能量转换载体，本身没有任何消耗，循环中唯一消耗的是外界环境低热(高压液氮泵所耗的电能也是来源于高压氮气驱动气动马达利用汽车停驶时发电存储于电池组的能)。

由于环境低热无处不在，取之不尽，用之不竭，随时随地可以免费获得。本环境低热能汽车是真正作到了零排放、零污染，行驶里程特别长，燃料费用特别低。

附图说明

图1是本发明动力部分流程示意图。

图中：1车身、2液氮罐、3高压液氮泵、4气液换热器、5空气换热器、6高压储气罐、7气动马达、8液化装置、9节流阀。

具体实施方式

本发明动力部分工作流程如图所示，其具体实施方式为，当驾驶员打开高压氮气控制阀门，启动气动马达7时，预存在高压气罐6内的常温高压氮气进入气动马达7内膨胀作功产生动力输出，驱动汽车行驶，作功后的常温高压氮气温度及压力急剧降低，成为低温低压氮气进入气液换热器4内。在气动马达启动的同时，高压液氮泵3也被自动启动。所述的高压液氮泵3将液氮罐2内的液氮泵入气液换热器4，与气动马达排出的低温低压氮气进行热交换。所述的低温低压氮气在气液换热器内失去冷凝热，变成液态或接近液化的低压氮蒸气，在自身压力作用下，依次进入液化装置8液化成低压液氮，然后进入节流阀9节流成常压液氮返回液氮罐重新循环。

液氮罐内的常压液氮经高压液氮泵泵入气液换热器4内，成为高压液气混合状态，与气动马达排出的低温低压氮气进行热交换吸收其冷凝热成为低温高压氮气，并在自身压力作用下进入空气换热器5，与相对汽车运动而高速流动的环境空气进行热交换。环境空气失去部分热量变成冷空气，夏季可引入汽车空调系统作冷气降温。所述的低温高压氮气吸收了环境空气的热能，温度升高，压力增大，在自身压力作用下进入高压储气罐6，通过高压储气罐6的罐壁等与外界环境空气再次进行热交换，使其温度、压力再次升高，成为具有强大作功能力的常温高压氮气，进入下一轮作功循环。

实施例

本发明应用于公交客车。由于公交客车车体宽大，有足够空间放置各种较大容器，因此本发明实施起更为容易。在大客车的顶部，可以放置二个以上容量稍大的高压储气罐，二个储气罐轮流使用，一个供气，另一个补充。这样，可以给新补充的高压氮气较多的热交换时间，使其有较充分的时间升温、升压。避免结霜及升温不充分所造成的功率下降。由于公交客车车体宽大，可以设置多个液氢罐及液化装置，进行串联形成多级冷凝。可以有效解决夏季气温过高时，气动马达所排气体量大温高难以快速液化所造成的气化速度与液化速度不平衡的问题。空调客车造价高、能耗大，本动能系统中的空气换热器5所产生的低温冷空气冷量足，不额外耗能，可以满足客车夏季空调需要。从汽车的动力性能来看，普通气油机在缸体内产生的最高压力为3-5Mp，柴油机为6-9Mp。而本高压气罐内的氮气压力高达20Mp，远远超过汽、柴油燃料所产生的推力。车身上设置的大容量电池组，主要用于供给高压液氮泵用电，在冬季也可用于驱动热泵，供车内取暖，电池组电能的补充，由本车动力系统在停，靠站时及红灯停驶时动力输出轴自动连接发电装置发电来补充的。如客车在工作时间未能将电能补足，下班停驶后，也可多种方式来将电能补足。

上述实施证明：本发明结构简单，能源转换容易，成本低、效率高，且环境低热能无处不在，取之不尽，用之不竭，本车随时随地，即使在夜间睡觉时，也能源源不断进行能源的补充。本车动力强劲，行驶里程长，能源费用低，零排放、零污染，具有较高的经济效益及社会效益，是传统能源汽车的终结者。

Claims (10)

1.一种环境低热能汽车，包括车体，其特征是，所述的车体(1)上装有一套利用液氮工质的液气相变循环，将环境低热转换为汽车行驶动力的动力装置，所述的动力装置包括液氮罐、高压液氮泵、气液换热器、高压储气罐、空气换热器、气动马达、液化装置、节流阀，所述的液氮罐(2)与高压液氮泵(3)进口相联，所述的高压液氮泵(3)的出口与气液换热器(4)的液氮进口相联，所述的气液换热器(4)的液氮出口与空气换热器(5)的进口相联，所述的空气换热器(5)的出口与高压储气罐(6)的进气口相联，所述的高压储气罐(6)的出口与气动马达(7)的进气口相联，所述的气动马达(7)的排气口与气液换热器(4)的氮气进气口相联，所述的气液换热器(4)的氮气出口与液氮罐内的液化装置(8)的进口相联，所述的液化装置(8)的出口与节流阀(9)的进口相联，所述的节流阀(9)的出口与液氮罐(2)的进液口相联。

2.根据权利要求1所述的环境低热能汽车，其特征是，在其相关的位置或管路接口处，装有与其有关的阀门、仪表、监测、控制元件。

3.根据权利要求1所述的环境低热能汽车，其特征是，所述的液氮罐(2)包括罐内的液氮及液化装置，可以是1个或数个。

4.根据权利要求1所述的环境低热能汽车，其特征是，所述的高压储气罐(5)可以是一个或数个。

5.根据权利要求1所述的环境低热能汽车，其特征是，所述的节流阀(9)可以是一个或数个。

6.根据权利要求1所述的环境低热能汽车，其特征是，所述的气液换热器(4)外部包有隔热材料。

7.根据权利要求1所述的环境低热能汽车，其特征是，所述的车体上装有大容量电池组。

8.根据权利要求1所述的环境低热能汽车，其特征是，所述的车体上还装有小型发电装置，当气动马达(7)处于启动的状态下，汽车操纵杆处于空档位置时，其动力输出会自动切换到发电装置发电，并向电池组充电。

9.根据权利要求1所述的环境低热能汽车，其特征是，该车的空调冷气装置的冷气是来自空气换热器(5)所产生的冷空气。

10.根据权利要求1所述的环境低热能汽车，其特征是，所述的空气换热器所产生的冷空气在夏季还可用于给过热的刹车装置及轮胎进行降温。

Images