CN102230420A - 低温排气发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温排气发动机，包括发动机和膨胀单元，所述发动机的排气道与所述膨胀单元的气体入口连通，在所述发动机和所述膨胀单元之间的所述排气道上设排气降温器，所述发动机的排气经所述排气降温器降温后在所述膨胀单元内膨胀深度降温。本发明实现了发动机的低排放，大大提高了发动机的环保性。

Description

低温排气发动机
技术领域
本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种低温排气发动机。
技术背景
为了减少发动机对环境的排放污染，全世界都在投入巨资进行研发。但是如果能使发动机闭合循环或部分闭合循环，都将大大减少或消除发动机对环境的污染。为了实现发动机的闭合循环或部分闭合循环，就需要对排气进行冷却、液化或固化及相关分离过程。传统发动机的排气温度都很高，这就给排气的冷却、液化或固化及相关分离带来很多不便，如采用一般的冷却方式会带来体积庞大等问题。如果能够发明一种利用发动机排气自身的压力以及发动机排气冲程所产生的排气压力作为推动力对排气进行冷却的发动机，就将大幅度降低发动机排气冷却系统的体积，减少这一系统的工作机构，提高冷却效率。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：
一种低温排气发动机，包括发动机和膨胀单元，所述发动机的排气道与所述膨胀单元的气体入口连通，在所述发动机和所述膨胀单元之间的所述排气道上设排气降温器，所述发动机的排气经所述排气降温器降温后在所述膨胀单元内膨胀深度降温。
所述膨胀单元设为节流膨胀单元。
所述膨胀单元设为膨胀动力单元。
在所述发动机的进气道上设压气机。
所述膨胀单元设为膨胀动力单元，在所述发动机的进气道上设压气机，所述膨胀动力单元对所述压气机输出动力。
所述排气降温器设为散热器。
所述排气降温器设为排气降温热交换器。
所述排气降温器设为混合式排气降温器，所述混合式排气降温器上设降温流体入口，在所述膨胀单元的流体出口处设降温流体分离器，所述降温流体分离器的降温流体出口与降温流体源连通，所述降温流体源经加压泵与所述混合式排气降温器的所述降温流体入口连通。
所述低温排气发动机还包括附属膨胀动力单元，所述排气降温器设为排气降温热交换器，所述排气降温热交换器的冷却流体出口与所述附属膨胀动力单元的流体进口连通，所述附属膨胀动力单元的流体出口与附属散热器连通，所述附属散热器的流体出口经附属加压泵与所述排气降温热交换器的冷却流体入口连通，所述附属膨胀动力单元对外输出动力。
所述低温排气发动机还包括回流压气机，在所述膨胀单元的流体出口处设气液分离器，所述气液分离器的气体出口与所述回流压气机的气体入口连通，所述回流压气机的压缩气体出口与回流散热器的气体入口连通，所述回流散热器的气体出口与所述膨胀单元的流体入口连通或所述回流散热器的气体出口与回流膨胀单元的流体入口连通，所述回流膨胀单元的流体出口与所述气液分离器连通。
本发明的原理是利用发动机排气自身的压力以及发动机排气冲程所产生的对排气的压缩增压作用为推动力使降温后的排气通过节流膨胀或作功膨胀过程达到排气的深度降温。
本发明中所谓的深度降温是指使排气的温度进一步降温的过程，也包括排气中的部分或全部组分发生液化和/或固化的过程；所谓的发动机是指一切用热转化成功的热动力系统，例如活塞式发动机，燃气轮机等；所谓的膨胀单元是将排气膨胀降温的装置，可以是节流膨胀单元，也可以是膨胀动力单元，在节流膨胀单元中排气节流膨胀降温，在膨胀动力单元中排气膨胀作功降温；所谓的排气降温器是指对排气进行降温的装置，可以是散热器，也可以是以排气降温为目的的热交换器，还可以是将温度较低的流体与排气进行混合的混合式排气降温器，所谓的混合式排气降温器是指将排气和低温流体直接混合进行传热的降温器，其本质是一个容器，在此容器中排气和低温流体进行混合，为了增加混合的均匀度，在此容器中可设导流结构、搅拌机构或射流结构；所谓的压气机是指对气体进行压缩的机构，如活塞式或涡轮式压气机等；所谓的降温流体分离器是将降温流体进行分离的装置，可以是气液分离器，也可以是液液分离器；所谓降温流体是指可以通过与排气相混合使排气降低温度的流体，它可以是气体，也可以是液体，还可以是处于临界状态的流体。
本发明中所谓连通是指直接连通、经过若干过程(包括与其他物质混合等)的间接连通或经泵、控制阀等受控连通。
为了实现本发明所公开的低温排气发动机的正常工作，根据流动的需要在适当的位置设置泵、控制阀或正时控制阀等。
本发明的有益效果如下：
1、本发明实现了发动机的低排放，大大提高了发动机的环保性。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图；
图3为本发明实施例3的结构示意图；
图4为本发明实施例4的结构示意图；
图5为本发明实施例5的结构示意图；
图6为本发明实施例6的结构示意图；
图7为本发明实施例7的结构示意图；
图8为本发明实施例8的结构示意图；
图9为本发明实施例9的结构示意图；
图10为本发明实施例10的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的低温排气发动机，包括发动机1和膨胀单元2，其特征在于：发动机1的排气道101与膨胀单元2的气体入口连通，在发动机1和膨胀单元2之间的排气道101上设排气降温器3，发动机1的排气经排气降温器3降温后在膨胀单元2内膨胀深度降温。
实施例2
如图2所示的低温排气发动机，其与实施例1的区别在于：膨胀单元2设为膨胀动力单元202，排气降温器3设为散热器301。
实施例3
如图3所示的低温排气发动机，其与实施例1的区别在于：膨胀单元2设为节流膨胀单元201，排气降温器3设为排气降温热交换器302。
实施例4
如图4所示的低温排气发动机，其与实施例1的区别在于：在发动机1的进气道102上设压气机4。
实施例5
如图5所示的低温排气发动机，其与实施例1的区别在于：膨胀单元2设为膨胀动力单元202，在发动机1的进气道102上设压气机4，膨胀动力单元202对压气机4输出动力。
实施例6
如图6所示的低温排气发动机，其与实施例1的区别在于：排气降温器3设为混合式排气降温器303，混合式排气降温器303上设降温流体入口3031，在膨胀单元2的流体出口处设降温流体分离器3033，降温流体分离器3033的降温流体出口与降温流体源3032连通，降温流体源3032经加压泵3034与混合式排气降温器303的降温流体入口3031连通。
实施例7
如图7所示的低温排气发动机，其与实施例1的区别在于：低温排气发动机还包括附属膨胀动力单元100，排气降温器3设为排气降温热交换器302，排气降温热交换器302的冷却流体出口与附属膨胀动力单元100的流体进口连通，附属膨胀动力单元100的流体出口与附属散热器105连通，附属散热器105的流体出口经附属加压泵106与排气降温热交换器302的冷却流体入口连通，附属膨胀动力单元100对外输出动力。
实施例8
如图8所示的低温排气发动机，其与实施例1的区别在于：膨胀单元2设为膨胀动力单元202，在发动机1的进气道102上设压气机4，膨胀动力单元202和附属膨胀动力单元100共同对压气机4输出动力。
实施例9
如图9所示的低温排气发动机，其与实施例1的区别在于：低温排气发动机还包括回流压气机200，在膨胀单元2的流体出口处设气液分离器3038，气液分离器3038的气体出口与回流压气机200的气体入口连通，回流压气机200的压缩气体出口与回流散热器201的气体入口连通，回流散热器201的气体出口与膨胀单元2的流体入口连通。
实施例10
如图10所示的低温排气发动机，其与实施例9的区别在于：回流散热器201的气体出口与回流膨胀单元222的流体入口连通，回流膨胀单元222的流体出口与气液分离器3038连通。

Claims (10)

1.一种低温排气发动机，包括发动机(1)和膨胀单元(2)，其特征在于：所述发动机(1)的排气道(101)与所述膨胀单元(2)的气体入口连通，在所述发动机(1)和所述膨胀单元(2)之间的所述排气道(101)上设排气降温器(3)，所述发动机(1)的排气经所述排气降温器(3)降温后在所述膨胀单元(2)内膨胀深度降温。
2.如权利要求1所述低温排气发动机，其特征在于：所述膨胀单元(2)设为节流膨胀单元(201)。
3.如权利要求1所述低温排气发动机，其特征在于：所述膨胀单元(2)设为膨胀动力单元(202)。
4.如权利要求1所述低温排气发动机，其特征在于：在所述发动机(1)的进气道(102)上设压气机(4)。
5.如权利要求1所述低温排气发动机，其特征在于：所述膨胀单元(2)设为膨胀动力单元(202)，在所述发动机(1)的进气道(102)上设压气机(4)，所述膨胀动力单元(202)对所述压气机(4)输出动力。
6.如权利要求1所述低温排气发动机，其特征在于：所述排气降温器(3)设为散热器(301)。
7.如权利要求1所述低温排气发动机，其特征在于：所述排气降温器(3)设为排气降温热交换器(302)。
8.如权利要求1所述低温排气发动机，其特征在于：所述排气降温器(3)设为混合式排气降温器(303)，所述混合式排气降温器(303)上设降温流体入口(3031)，在所述膨胀单元(2)的流体出口处设降温流体分离器(3033)，所述降温流体分离器(3033)的降温流体出口与降温流体源(3032)连通，所述降温流体源(3032)经加压泵(3034)与所述混合式排气降温器(303)的所述降温流体入口(3031)连通。
9.如权利要求1所述低温排气发动机，其特征在于：所述低温排气发动机还包括附属膨胀动力单元(100)，所述排气降温器(3)设为排气降温热交换器(302)，所述排气降温热交换器(302)的冷却流体出口与所述附属膨胀动力单元(100)的流体进口连通，所述附属膨胀动力单元(100)的流体出口与附属散热器(105)连通，所述附属散热器(105)的流体出口经附属加压泵(106)与所述排气降温热交换器(302)的冷却流体入口连通，所述附属膨胀动力单元(100)对外输出动力。
10.如权利要求1所述低温排气发动机，其特征在于：所述低温排气发动机还包括回流压气机(200)，在所述膨胀单元(2)的流体出口处设气液分离器(3038)，所述气液分离器(3038)的气体出口与所述回流压气机(200)的气体入口连通，所述回流压气机(200)的压缩气体出口与回流散热器(201)的气体入口连通，所述回流散热器(201)的气体出口与所述膨胀单元(2)的流体入口连通或所述回流散热器(201)的气体出口与回流膨胀单元(222)的流体入口连通，所述回流膨胀单元(222)的流体出口与所述气液分离器(3038)连通。
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