CN102320236B - 混合式汽车动力系统 - Google Patents

Abstract

一种混合式汽车动力系统，包括安装于汽车底盘上的柴油机、动力混合器、液氮发动机、高压气化器、空气能热泵、液氮泵、液氮储罐、切换阀。柴油机与液氮发动机并行与动力混合器相连接安装，柴油机的尾气管道顺次与高压气化器和二级气化器相安装连接，液氮发动机的乏氮气管与一级气化器相连接安装，液氮储罐顺次与液氮泵、空气能热泵、液氮气管、一级气化器、二级气化器、高压气化器和液氮发动机相安装连接。本发明利用空分产生的液氮冷能、柴油机尾气余热和缸套冷却水余热以及大气环境热量，具有为汽车提供更广泛能源、降低汽车柴油机功率、改善汽车尾气排放、保护环境等特点，广泛在交通运输领域中应用，特别适宜于城市公交系统中应用。

Description

混合式汽车动力系统

一、技术领域

本发明涉及汽车动力设备，特别涉及一种混合式汽车动力系统。

二、背景技术

传统的汽车动力设备，一般为以柴油、汽油为燃料的发动机结构。随着社会的发展和进步，汽车的拥有量越来越多，为社会及人们带来了极大的方便，但上述的汽车动力同时存在着如下缺点或不足：①燃油消耗总量非常大，这些非再生石油基能源越来越紧缺、越来越昂贵给人们带来困惑；②尾气的大量排放对环境造成的污染越来越严重，直接危害着人们的生命健康，特别是大中城市尤其明显。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种混合式汽车动力系统，采用液氮发动机、柴油机或汽油机或天然气发动机、空气热泵三合一的混合动力系统，有效地克服或避免上述现有技术中存在的缺点或不足。

本发明所述的混合式汽车动力系统，包括安装于汽车底盘上的柴油机、传动装置、动力混合器、液氮发动机、高压气化器、二级气化器、一级气化器、空气能热泵、液氮泵、液氮储罐、切换阀。所述柴油机与液氮发动机并行与动力混合器相连接安装，柴油机的尾气管道顺次与高压气化器和二级气化器相安装连接；液氮发动机的乏氮气管与一级气化器相连接安装，液氮储罐顺次与液氮泵、空气能热泵、液氮气管、一级气化器、二级气化器、高压气化器和液氮发动机相安装连接。

其中，所述柴油机1也可为汽油机或天然气发动机。所述液氮储罐安置于汽车底盘底部。所述液氮气管通过一级气化器、二级气化器、止回阀和安全阀与高压气化器相连接。所述液氮泵通过止回阀和液氮气管直接与一级气化器相连接。所述液氮发动机和柴油机气缸的数量为一缸到二十缸。所述高压气化器内布置有与柴油机各工作气缸对应的换热管，每根换热管对应一个止回阀和一个安全阀。

本发明与现有技术相比较具有如下优点：

1、利用空分产生的液氮冷能为动力、充分利用柴油机尾气余热和缸套冷却水余热以及大气环境热量，为汽车提供新的更广泛的能源来源；

2、降低汽车柴油机功率，其功率只有原型柴油机的三分之一左右，为保证柴油机在较经济的功率范围内工作提供了优越条件，节能效果突出；

3、空气能热泵工作时，在为液氮气化提供热量的同时，还可为汽车车箱提供制冷；

3、改善城市公交运营车的尾气排放，有益于环境保护。

四、附图说明

附图为本发明的一种实施例结构示意图。

五、具体设施方式

参阅附图，一种混合式汽车动力系统，包括安装于汽车底盘上的柴油机1、传动装置2、动力混合器3、液氮发动机7、高压气化器8、二级气化器11、一级气化器12、空气能热泵14、液氮泵15、液氮储罐16、切换阀5。柴油机1与液氮发动机7并行与动力混合器3相连接安装，柴油机1的尾气管道6顺次与高压气化器8和二级气化器11相安装连接；液氮发动机7的乏氮气管19与一级气化器12相连接安装，液氮储罐16顺次与液氮泵15、空气能热泵14、液氮气管13、一级气化器12、二级气化器11、高压气化器8和液氮发动机7相安装连接。

柴油机1也可为汽油机或天然气发动机。液氮储罐16安置于汽车底盘底部。液氮气管13通过一级气化器12、二级气化器11、止回阀10和安全阀9与高压气化器8相连接。如大气空气温度低于5℃时，可将液氮直接送入一级气化器12，此时，液氮泵15通过止回阀10和液氮气管13直接与一级气化器12相连接。当液氮储罐16没有液氮时，柴油机1可通过水箱风扇散热，柴油机1的尾气可通过排放口4排放。经过液氮发动机7的冷却水从液氮发动机7的下部管道20返回柴油机1的冷却系统中。液氮发动机7和柴油机1气缸的数量为一缸到二十缸，可根据汽车动力的需要而定，图中表示为四缸。柴油机1与液氮发动机7通过传动装置2与动力混合器3相连接安装。所述高压气化器8内布置有与柴油机1各工作气缸对应的换热管，每根换热管对应一个止回阀10和一个安全阀9。液氮储罐16保温并置于汽车底部，液氮泵15将液氮从液氮储罐16中抽出加压后，经止回阀10送入空气能热泵14，经加热气化后进入一级换热器12，被来自液氮发动机7排出的乏氮气加热并气化后进入二级气化器11，经来自柴油机1尾气余热加温进一步气化后，经止回阀10进入高压气化器8加热升压后，进入液氮发动机7膨胀做功。液氮也可直接由液氮泵15从液氮储罐16中抽出加压后经止回阀10进入一级换热器12气化后进入二级气化器11，进一步气化后经止回阀10进入高压气化器8加热升压，进入液氮发动机7膨胀做功。做功后的乏氮气经一级气化器12排入大气中。柴油机1工作后，其尾气通过柴油机尾气管道6顺次到达高压气化器8和二级气化器11后排入大气中。液氮发动机7排出的废气经管道19进入一级换热器12后排出。

汽车正常运行时，柴油机1的缸套冷却水接入液氮发动机7，为氮气在缸内膨胀做功提供辅助热源；当液氮储罐16没有液氮或液氮发动机7吸收热量不能够满足柴油机缸套冷却时，柴油机1的缸套冷却水全部或部分到风扇水箱。空气能热泵14为液氮气化提供初级热源，同时炎热天气时，其冷风可通入汽车车箱提供冷风。空气通过空气能热泵14进口17进入，从出口18排出。启动液氮泵15，将液氮升压并送入空气能热泵14中，经初级气化后流入一级气化器12；如大气温度低于5℃时，可将液氮直接送入一级气化器12，之后进入二级气化器11，液氮气化形成初期低压气体，初期气化后的氮气经过止回阀10进入高压气化器8，在高压气化器8内通过柴油机1尾气余热升压形成高压气体，一般控制在3MPa～4MPa左右。启动液氮发动机7，控制各气缸顺序进气和排气。对应的气缸进气后，高压气化器8压力降低，低压的氮气便会打开对应的止回阀10，进入对应的高压气化器8换热管内。氮气进入气缸后继续吸收来自柴油机缸套冷却水的热量，膨胀做功后排出并进入一级气化器12换热，之后排入大气中。在上述工作过程中，柴油机1尾气余热依次经过高压气化器8和二级气化器儿后排入大气中。空气能热泵14工作时，在为液氮气化提供热量的同时，还可为汽车车箱提供制冷。在汽车正常运行时，以液氮发动机7动力为主，以柴油机1动力为辅。柴油机1仍然像正常的汽车动力一样，为汽车除行驶外的其它设备提供动力。一般情况下，柴油机1功率是液氮发动机7功率的一半左右。对一般的公交汽车，空气能热泵14制冷量约为3P(2.6kW)。如液氮储罐16内没有液氮，可将液氮泵15和空气能热泵14关闭，并将柴油机1冷却水切换到传统的风扇水箱冷却系统，柴油机1尾气通过切换阀旁通4排空，汽车只靠柴油机1动力维持运行。

Claims (1)

1.一种混合式汽车动力系统，包括安装于汽车底盘上的柴油机或汽油机或天然气发动机、传动装置、动力混合器、液氮发动机、高压气化器、二级气化器、一级气化器、空气能热泵、液氮泵、液氮储罐、切换阀，其特征在于所述柴油机或汽油机或天然气发动机与液氮发动机并行与动力混合器相连接安装，柴油机或汽油机或天然气发动机的尾气管道顺次与高压气化器和二级气化器相安装连接；液氮发动机的乏氮气管与一级气化器相连接安装，液氮储罐顺次与液氮泵、空气能热泵、液氮气管、一级气化器、二级气化器、高压气化器和液氮发动机相安装连接；液氮发动机、柴油机或汽油机或天然气发动机和空气能热泵构成三合一混合动力系统；所述高压气化器分路对应液氮发动机各个气缸。