CN104564159A - 利用环境热能的改进型动力装置及改进型动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用环境热能的改进型动力装置，包括：气缸，在所述气缸上设有进气口、排气口和喷气塞安装孔；活塞，内置于所述气缸内，用于向外提供动力；喷气塞，安装在所述气缸的喷气塞安装孔处，用于提供高压的常温气体；进气管，安装在所述气缸的进气口处，用于提供进气通道；进气门，用于启闭实现所述进气管的连通或者关闭；排气管，安装在所述气缸的排气口处，用于提供排气通道；排气门，用于启闭实现所述排气管的连通或者关闭。本发明用液态气体作为工作介质，依靠液态气体吸热气化膨胀产生的压力释放来推动活塞工作，具有无污染和结构简单的特点，在此基础上，本发明还提供了一种利用环境热能的改进型动力系统。

Description

利用环境热能的改进型动力装置及改进型动力系统

技术领域

本发明属于动力装置技术领域，具体而言，本发明特别涉及一种利用环境热能的改进型动力装置及改进型动力系统。

背景技术

多年以来，工业领域通常采用电能作为第一动力能源进行使用，而将压缩空气（即高压气体）作为工业里的第二动力能源进行使用，压缩空气的已经普遍适用，气动工具种类很多。压缩空气用于机械动力的研究已有近百年历史，但是大多是研究全新的发动机或执行器或专用工具，目前高压气体驱动的发动机主要实现对高压阀门的控制，通常采用的是机械方式控制向气缸内进行喷气，不能利用现有的发动机或者报废的发动机，通过机械方式控制喷气也很难实现根据发动机负载转速的变化、气源压力等外部条件的变化合理灵活的调整气体量，影响了气动发动机的性能的提高。

现有发动机分为点燃式发动机和压燃式发动机，发动机的工作原理大体如下，如点燃式：空气和燃料混合以后达到合适的比例，压缩升温，进一步均匀混合，到体积压缩到最小或接近最小位置时点热；又如压燃式：将空气压缩至很小体积，空气升温超过燃料燃点，同时到体积压缩到最小或接近最小位置时以极高压力雾化喷入燃料，燃料遇到高温空气立即燃烧；，燃烧释放的热量最后均会造成燃烧最终气体产物温度上升，甚至上升至上千度，气体内能增加，产生膨胀势能，压力通过推动活塞运动，膨胀过程势能转化为动能。发动机的工作过程会给自然环境带来了严重的破坏，例如，产生剩余热能排放、燃烧化学反应产生的温室气体排放、烟尘颗粒物排放等环境污染，带来地球变暖、海平面上升、气候变坏等问题。

为了解决上述两个问题，申请人已于2014年1月15日，向国家知识产权局申请了申请号为201410019410.0、发明名称为“采用燃料和液态气体的混合动力装置、系统及动力输出构建方法”的发明专利，该发明专利申请采用了原有发动机和气动机的混合制作出一种新型的混合动力装置，混合动力装置在原有发动机气缸的基础上选择利用一个或一个以上内燃机气缸作为气动机气缸，该气动机气缸的缸盖、缸体及内置于缸体内的缸盖围合形成气源工作腔室，缸盖上设置有进气门、排气门和伸入所述气源工作腔的喷气嘴；并且，气动机气缸的活塞与发动机气缸的活塞通过连杆机构相连，以在相应的缸体内交替滑动。由此，形成气动机气缸的进气、压缩、做功及排气四个工作过程。混合动力装置虽然减少了排放污染，但是由发动机气缸和气动机气缸两个气缸来实现混合动力输出，其结构和控制也较为复杂。

由上分析，可知现有技术的混合动力装置存在以下特点和缺陷：

1、结构复杂，不能直接使用于现有的单气缸的动力系统内；

2、污染环境，虽然混合动力装置已经减少了排放污染，但由于其仍然需要借助于发动机的采用的燃料来实现动力输出，其不可避免会对环境造成污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用环境热能的改进型动力装置和改进型动力系统，以至少解决现有技术混合动力装置存在的结构复杂的技术问题，以及进一步地解决现有技术混合动力装置造成环境污染的技术问题。本发明提供的改进型动力装置能够实现

为了解决上述问题，本发明提供一种利用环境热能的改进型动力装置和改进型动力系统，其技术方案如下：

一种利用环境热能的改进型动力装置，包括：气缸，在所述气缸上设有进气口、排气口和喷气塞安装孔；活塞，内置于所述气缸内，用于向外提供动力；喷气塞，安装在所述气缸的喷气塞安装孔处，用于提供高压的常温气体；进气管，安装在所述气缸的进气口处，用于提供进气通道；进气门，用于启闭实现所述进气管的连通或者关闭；排气管，安装在所述气缸的排气口处，用于提供排气通道；排气门，用于启闭实现所述排气管的连通或者关闭。

如上述的改进型动力装置，其进一步优选为：所述高压的常温气体的压力范围为2~40MPa。

一种利用环境热能的改进型动力系统，其特征在于，包括：根据上述的利用环境热能的改进型动力装置；还包括：保温储罐、热交换器、热源装置和喷气控制器；所述保温储罐用于存储液态气体，为所述改进型动力装置提供工作介质；所述热交换器的热源支路与所述热源装置形成回路，所述热源装置为所述热交换器提供热源介质；所述热交换器的冷源支路的两端分别与所述保温储罐和所述改进型动力装置的所述喷气塞连通；所述喷气控制器以输出控制指令控制所述喷气塞的启动和停止。

如上述的改进型动力系统，其进一步优选为：所述喷气控制器根据节气门开度信号得到喷气量的大小，根据点火信号或者喷油信号得到喷气的时机，结合喷气量的大小和喷气的时间控制所述喷气塞喷气。

如上述的改进型动力系统，其进一步优选为：还包括：超低温高压液泵，设置在所述热交换器和所述保温储罐之间的冷源支路上，用于控制所述改进型动力装置工作介质的可靠供给。

如上述的改进型动力系统，其进一步优选为：所述超低温高压泵为自动定压启动泵。

如上述的改进型动力系统，其进一步优选为：所述热交换器为水浴汽化器或者空浴汽化器。

如上述的改进型动力系统，其进一步优选为：当所述热交换器为水浴汽化器时，还包括吹风装置，设置在所述热源装置的一侧，用于提高所述热源装置的热源介质的温度。

如上述的改进型动力系统，其进一步优选为：所述热源装置为发动机的冷却系统；所述液态气体的温度为-200℃，所述发动机的冷却系统内的冷却液的温度范围在-40℃～+60℃之间，所述液态气体以所述发动机的冷却系统内的冷却液作为热源介质进行换热。本发明将原发动机的冷却系统的冷却作用改进为供热作用，这种修改，无需将发动机的冷却系统拆除，最大化地利用了原发动机的各个配件。

如上述的改进型动力系统，其进一步优选为：所述液态气体具体为液态氮气或者液态混合气体。

分析可知，与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

一、本发明将原有的发动机的点火系统或者喷油系统改为喷气，对于其他部分不做改动，本发明的改造非常简单并不影响原来的发动机的机械结构及其应用环境的其他控制系统，对于原有的车辆或者说发电机的电控系统不会检测到系统发生变化，适用性广，各种发动机以及各种内燃机以及各种内燃机应用的车辆、船舶均可以适用。

二、本发明保留了原发动机的冷却系统，将原发动机的冷却系统变成吸热补热系统，克服了本领域认知的冷却系统只存在冷却降温的技术偏见。

三、本发明与现有成熟的发动机产业自然衔接可行性强，无需更换新发动机、成本低、简便易行。

四、本发明利用液态气体作为工作介质，液态气体吸收环境热，膨胀产生高压气体，撬动环境能源参与，吸收环境热的能力很大，能量密度大，高压工作的过程环节可控，比较安全。

五、本发明的工作介质通过节气门的开度决定喷气量的大小，进而决定了动力的大小，本发明实施简单，无需燃烧，响应迅速，动力调整比原发动机的燃烧的方式实现的动力变化的调整更要迅捷和响应及时。

六、本发明的进气道增加进气压力有利于提高环境热能的利用率，增加了利用环境热做功的效率。

附图说明

图1为本发明动力装置的优选实施例的结构示意图。

图2为本发明动力系统的第一优选实施例的结构示意图。

图3为本发明动力系统的第二优选实施例的结构示意图。

其中，1-保温储罐；2-高压超低温泵；3-水浴汽化器；4-喷气塞；5-气缸；6-活塞；7-进气管；8-排气管；9-进气门；10-排气门；11-冷却系统；12-汽化器热源进入管路；13-汽化器热源排出管路；14-喷气控制器；15-点火信号或者喷油信号；16-喷气控制线；17-节气门开度信号；18-超低温低压管路；19-冷源支路出口；20-吹风装置；21-空浴汽化器；22-喷淋装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的核心是提供一种利用环境热能的改进型动力装置，该动力装置对发动机作出细小改动而成。发动机常规下分为点燃式发动机和压燃式发动机，任何一种发动机均能借鉴至本发明中。简单来说，将点燃式发动机的火花塞或者压燃式发动机的喷油嘴去掉，该换成本发明的喷气塞4，同时用液态气体气化后的高压气体替代了汽油或者柴油作为新的燃料（即能量来源）；实现高压气体（由液态气体转化而成）模拟气缸5内燃料产生的高压环境推动活塞的运动实现动力输出。高压气体的势能转化为动力代替燃料燃烧热能产生的膨胀势能转化的动力，实现完全无化学反应，并且借用进气门9吸入的部分空气的热能实现清洁动力。点燃式发动机通过点火信号15启动发动机做功，压燃式发动机通过喷油信号15启动发动机做功；下述中的点火信号15表述点燃式发动机的信号，喷油信号15表述压燃式发动机的信号。

具体而言，本发明提供的利用环境热能的改进型动力装置主要包括气缸5，在气缸5上设有进气口、排气口和喷气塞安装孔；活塞6，内置于气缸5内；喷气塞4，安装在气缸5的喷气塞安装孔处；进气管7安装在进气口处并通过进气门9启闭实现进气管7的连通或者关闭；排气管8安装在排气口处并通过排气门10的启闭实现排气管8的连通或者关闭。本发明的动力装置通过活塞6实现动力输出。在本发明中，动力装置可以为两冲程、四冲程、六冲程、八冲程等，此处仅以四冲程为例对本发明进行介绍，四冲程分别为：进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程四个工作过程；

进气冲程，进气门9开启，排气门10关闭，活塞6由上止点向下移动，当活塞移动至下止点时进气门9关闭，在活塞6的向下移动的过程中，外界气体由进气管7进气；

压缩冲程，进气门9、排气门10均处于关闭状态，活塞6由下止点向上移动，这时其内（即活塞6上端面与气缸5之间的空间）的气体受压后温度逐渐上升，根据气缸设计压缩比不同，温度达150～600℃甚至更高；

做功冲程，进气门9、排气门10仍然处于关闭状态，接近上止点时，喷气塞4注入高压的气体，此时自喷气塞4喷入的气体压力可达到30～300个大气压；与缸体内的高温气体（即压缩冲程形成的高温气体）充分混合后膨胀温度有所下降，但空间内压力因气体质量增加而瞬时增加，混合高压气体（即进气门进入的气体和喷气塞4注入的高压气体的混合）推动活塞6从上止点向下止点运动，并对外输出机械能；

排气冲程，排气门10开启、进气门9关闭，活塞6从下止点向上止点运动，实现完成作功冲程后的气体排出。这时，吸气-压缩-做功-排气冲程组成一个循环。

在做功冲程中，对于原点燃式发动机（如汽油发动机）和压燃式发动机（如柴油发动机）就会有所区分，点燃式发动机会产生喷油信号15，结合喷气控制器14采集到的节气门开度信号17同时得到点火的时机启动信号，则发出喷气控制信号，将准备好的高压气体喷入气缸5，使气缸5内的压力迅速上升至模拟原点燃式发动机工作产生的相应的压力，常规点燃式发动机的压力一般低于1.6MPa。压燃式发动机会产生点火信号15，结合喷气控制器14的采集到的节气门开度信号17同时得到喷油的时机启动信号，则发出喷气控制信号，将准备好的高压气体喷入气缸5，使气缸5内的压力迅速上升至模拟原压燃式发动机工作产生的相应的压力，常规点燃式发动机缸体内膨胀工作的压力一般低于3MPa。

本发明所指的“液态气体”可以为液压空气、液氮等具有沸点低、受热体积膨胀率高的特点的气体，具体可以根据实际车型等应用场合的需要进行选择；也可以为液态混合气体，如直接液化的空气（液氧和液氮为主要成分），实际原料的加工可来自于工业生产制备高纯度气体后的所剩余的残液，可进一步提高液态气体制备产业链的产能。

如图2所示，图示出了本发明的第一实施例的利用环境热能的改进型动力系统的工作原理图。

在图2中，该动力系统主要包括保温储罐1、水浴汽化器3、冷却系统11、动力装置、喷气控制器14等部件。下面对动力系统的工作原理作出详细的描述。

保温储罐1用于存储液态气体，为动力装置提供工作介质；保温储罐1中的液态气体可以通过可保温传输的超低温低压管路18（即水浴汽化器3的冷源支路）进入水浴汽化器3，通过换热实现预热后汽化，压力增高后的高压汽化气体通过水浴汽化器3的冷源支路出口19与动力装置的喷气塞4连通；在这个过程中，水浴汽化器3的热源支路与冷却系统11的回路连通，具体为汽化器热源进入管路12和汽化器热源排出管路13与冷却系统11连通；和喷气控制器14，以输出控制指令控制喷气塞4的启动和停止。

另外，如图2所示的动力系统，本发明还包括超低温高压液泵2，设置在超低温低压液管路18上，用于控制动力装置工作介质的可靠供给。优选地，该超低温高压液泵2为自动定压启动泵，具体可以调定其启动压力阈值，保证输出端的压力阈值，进而通过水浴汽化器3吸收热量膨胀。超低温高压液泵2的工作压力范围在3~40MPa。

如图2所示的动力系统，本发明还包括吹风装置20，设置在冷却系统11的一侧，用于提高冷却系统11内冷却液的温度。优选吹风装置20为风扇。当然本发明并不限定于吹风装置20，比如，如图3所示，在船用动力系统中，用于提高冷却系统11内冷却液温度的为环境水（如海水、河水、江水等），通过喷淋装置22的常规的喷淋或水浴的方式，经冷却系统11的换热器表面将环境水的热量传递到冷却系统11内的冷却液。

本发明通过喷气控制器14输出喷气控制信号，以控制喷气塞4的启动和停止时刻，如图2所示，喷气控制器14通过喷气控制线16将控制指令输送至喷气塞4的控制端口，具体可以通过常规软件操作实现。喷气塞4的工作压力优选3～40MPa。

本发明采用的保温储罐1内存储的是液态气体，液态气体的温度常态在-200℃，通常需要外界保温，所以本发明采用了保温储罐1来存储液态气体，在保温储罐1内的液态气体具有不升温、不沸腾、不膨胀的特点，确保了输出稳定，减少介质自然损耗。

水浴汽化器3在本发明中作为换热交换器使用，实现液态气体与冷却系统11的冷却液进行换热交换；在本发明中，冷却系统11的作用是为水浴汽化器3提供热量，冷却系统的温度为常温，而液态气体的温度为-200℃，这时，冷却系统11可以把多余不能转化为动力的热能与液态气体进行热交换，直接为动力装置提供高压气体来驱动动力装置，工作时，动力装置的气缸5内的气体在膨胀的过程中，温度会迅速下降，这时会从气缸5的侧壁处吸热来补充气缸5的热量，动力装置的整体温度则会不断下降，这时需要冷却系统11持续从环境中吸热来补充动力装置。本发明将原来冷却系统11的作用改成吸热补热系统，这种方式可以不断向环境中排放低温气体，对自然环境起到了良好的环保作用。

喷气控制器14根据节气门开度信号17和点火信号15得到喷气的时机和喷气量的大小，然后控制喷气塞4实现喷气。

动力系统工作流程：保温储罐1的液态气体通过高压超低温泵2压入水浴汽化器3，水浴汽化器3通过冷却系统11自带的冷却水形成循环，不断地为水浴汽化器3带来热量，该热量使得液态气体升温，吸热沸腾膨胀，保持既有的压力（即3MPa或者3MPa以上的压力），形成高压的常温气体输出备用，冷却系统11的冷却液起到散热功能，虽然冷却液的温度低于环境温度，但仍然远远高于液态气体的温度，足以使液态气体升温沸腾膨胀。水浴汽化器3形成的高压的常温气体输送至喷气塞4，为动力装置提供工作介质，使动力装置完成吸气-压缩-做功-排气冲程的不断循环。

动力系统利用环境热能的过程有三个过程：

第一，气化过程，液态气体通过水浴汽化器3吸收冷却系统11的热量变成高压的常温气体备用，在水浴汽化器3和喷气塞4之间的管路内充着高压的常温气体，在需要的时候瞬间喷射出去；具体而言，液态气体气化，液态气体接近-200℃，是由液氧、液氮和其他惰性气体组成的混合物；液态气体相对于环境的温度（如气、水、土壤处于在-40℃～+60℃之间）至少要高出160℃；因此，环境的物质相对于液态气体来说，属于高温物质，环境传递的热量足以使液态气体升温沸腾气化，从液体变为气体膨胀近千倍，这时限制在一个很小的空间内，就会产生巨大的压力，变为蕴含有较大的做功潜力的，将热能转换为势能在膨胀机内做功，将势能转换为动能；

第二，在喷气塞4喷入的高压的常温气体遇到经过压缩冲程的末端吸入的空气（不混入燃料，此时空气温度根据发动机气缸压缩比设计的不同，温升不同，达到160~600℃之间或更高），由于处于压缩阶段，由进气门9进入的气体得到升温与喷入的高压的常温气体混合形成混合气体，高压气体膨胀降温，但混合气体总量、总压较原来压力迅速上升，这时形成模拟接近发动机燃烧方式下气缸原有的压力（即点燃式的约为3MPa，压燃式的约为8 MPa），由于喷入的高压的常温气体能够达到3~40 MPa，此时的气缸5可以迅速达到应有的压力水平；在膨胀阶段，随着混合气体瞬间膨胀，混合气体的膨胀（即点燃式的为膨胀10倍左右，压燃式的为膨胀20倍左右）推动活塞6做功以后动力输出时，由于气压的压力迅速减小，根据空气相关热力学的绝热膨胀理论，必然导致温度下降，最后通过排气门10排出的气体的温度在-10～-30℃（即点燃式发动机）之间或者-20～-40℃即压燃式发动机之间，这个过程，通过进气门9吸入气体温度在的10～30℃之间，通过排气门10排出的气体的温度是-10～-30℃或者-20～-40℃之间，这时吸入气体的热量必然转换为动能；

第三，由于冷却系统11循环作用，气缸5的温度始终会保持接近环境温度的范围，当气体膨胀降温后，气缸5与混合气体之间的热交换，必然把气缸壁的热量传递给混合气体，补充了部分在膨胀过程中损失的热量，同时由于热交换属于吸热过程，会使空气进一步的升温补充膨胀势能。气缸5内活塞6运动速度越慢，转速越低，气缸5和活塞6传递给膨胀气体的热量越多。

如图3所示，图示出了本发明的第二实施例的利用环境热能的改进型动力系统的工作原理图。

在图3中，该动力系统主要包括保温储罐1、空浴汽化器21、冷却系统11、动力装置、喷气控制器14等部件。下面对动力系统的工作原理作出详细的描述。

保温储罐1用于存储液态气体，为动力装置提供工作介质；保温储罐1中的液态气体可以通过可保温传输的超低温低压管路（即空浴汽化器21的冷源支路进口）18进入空浴汽化器21，通过换热实现预热后汽化，压力增高后的高压汽化气体通过空浴汽化器21的冷源支路出口19与动力装置的喷气塞4连通；在这个过程中，空浴汽化器21的热源支路与冷却系统11的回路连通，具体为汽化器热源进入管路12和汽化器热源排出管路13与冷却系统11连通；和喷气控制器14，以输出控制指令控制喷气塞4的启动和停止。

另外，如图3所示的动力系统，本发明还包括超低温高压液泵2，设置在超低温低压液管路18上，用于控制动力装置工作介质的可靠供给。优选地，该超低温高压液泵2具体自动定压启动泵，具体可以调定其启动压力阈值，保证输出端的压力阈值，进而通过空浴汽化器21吸收热量膨胀。超低温高压液泵2的工作压力范围在3~40MPa以上。

本发明通过喷气控制器14输出喷气控制信号，以控制喷气塞4的启动和停止时刻，如图3所示，喷气控制器14通过喷气控制线16将控制指令输送至喷气塞4的控制端口，具体可以通过常规软件操作实现。喷气塞4的工作压力优选30MPa。

本发明采用的保温储罐1内存储的是液态气体，液态气体这种工作介质的温度常态在-200℃，通常需要外界保温，所以本发明采用了保温储罐1来存储液态气体，在保温储罐1内的液态气体具有不升温、不沸腾、不膨胀的特点，确保了输出稳定，减少了自然损耗。

空浴汽化器21在本发明中作为换热交换器使用，实现液态气体与冷却系统11的冷却液进行换热交换；在本发明中，冷却系统11的作用是为空浴汽化器21提供热量，冷却系统11的温度为常温，而液态气体的温度为-200℃，这时，冷却系统11可以把多余不能转化为动力的热能与液态气体进行热交换，直接为动力装置提供高压气体来驱动动力装置，工作时，动力装置的气缸5内的气体在膨胀的过程中，温度会迅速下降，这时会从气缸5的侧壁处吸热来补充气缸5的热量，动力装置的整体温度则会不断下降，这时需要冷却系统11持续从环境中吸热来补充动力装置。本发明将原来冷却系统11的作用改成吸热补热系统，这种方式可以不断向环境中排放低温气体，对自然环境起到了良好的环保作用。

喷气控制器14根据节气门开度信号17和点火信号15得到喷气的时机和喷气量的大小，然后控制喷气塞4实现喷气。

动力系统工作流程：保温储罐1的液态气体通过高压超低温泵2压入空浴汽化器21，空浴汽化器21通过冷却系统11自带的引入冷却水形成循环，不断地为空浴汽化器21带来热量，该热量使得液态气体升温，吸热沸腾膨胀，保持既有的压力（也就是3MPa或者3MPa以上的压力），形成高压的常温气体输出备用，冷却系统11的冷却液起到散热功能，虽然冷却液的温度低于环境温度，但仍然远远高于液态气体的温度，足以使液态气体升温沸腾膨胀。空浴汽化器21形成的高压的常温气体输送至喷气塞4，为动力装置提供工作介质，使动力装置启动吸气-压缩-做功-排气冲程。

动力系统利用环境热能的过程有三个过程：

第一，气化过程，从液态气体通过空浴汽化器21吸收冷却系统11的热量变成高压的常温气体备用，在空浴汽化器21和喷气塞4之间的管路内充着高压的常温气体，在需要的时候瞬间喷射出去；

第二，在喷气塞4喷入的高压的常温气体遇到经过压缩冲程的末端吸入的空气（不混入燃料，根据不同气缸压缩比设计不同，此时空气温度在150~600℃之间），由于处于压缩阶段，由进气门9进入的气体得到升温与喷入的高压的常温气体混合形成混合气体，高压气体膨胀降温，但混合气体总量、总压较原来压力迅速上升，这时形成模拟接近发动机燃烧方式的一个气缸原有的压力（即点燃式的为3MPa，压燃式的为8 MPa），由于喷入的高压的常温气体能够达到3~40 MPa，此时的气缸5迅速达到应有的压力水平；在膨胀阶段，随着混合气体瞬间膨胀，混合气体的膨胀（即点燃式的为膨胀10倍左右，压燃式的为膨胀20倍左右）推动活塞6做功以后动力输出时，由于气压的压力迅速减小，根据空气相关热力学的绝热膨胀理论，必然导致温度下降，最后通过排气门10排出的气体的温度在-10～-30℃（即点燃式发动机）之间或者-20～-40℃即压燃式发动机之间，这个过程，通过进气门9吸入气体温度在的10～30℃之间，通过排气门10排出的气体的温度是-10～-30℃或者-20～-40℃之间，这时吸入气体的热量必然转换为动能；

第三，由于冷却系统11循环作用，气缸5的温度始终会保持接近环境温度的范围，当气体膨胀降温后，气缸5与混合气体之间的接触进行的热交换，必然把气缸壁的热量传递给混合气体，补充了部分在膨胀过程中损失的热量，同时由于热交换属于吸热过程，会使空气进一步的升温补充膨胀势能；气缸5内活塞6运动速度越慢，转速越低，气缸5和活塞6传递给膨胀气体的热能越多。

分析可知，与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

一、本发明将原有的发动机的点火系统或者喷油系统改为喷气，对于其他部分不做改动，本发明的改造非常简单并不影响原来的发动机的机械结构及其应用环境的其他控制系统，对于原有的车辆或者说发电机的电控系统不会检测到系统发生变化，适用性广，各种发动机以及各种内燃机以及各种内燃机应用的车辆、船舶均可以适用。

二、本发明保留了原发动机的冷却系统，将原发动机的冷却系统变成吸热补热系统，克服了本领域认知的冷却系统只存在冷却降温的技术偏见。

三、本发明与现有成熟的发动机产业自然衔接可行性强，无需更换新发动机、成本低、简便易行。

四、本发明利用液态气体作为工作介质，液态气体吸收环境热，膨胀产生高压气体，撬动环境能源参与，吸收环境热的能力很大，能量密度大，高压工作的过程环节可控，比较安全。

五、本发明的工作介质通过节气门的开度决定喷气量的大小，进而决定了动力的大小，本发明实施简单，无需燃烧，响应迅速，动力调整比原发动机的燃烧的方式实现的动力变化的调整更要迅捷和响应及时。

六、本发明的进气道增加进气压力有利于提高环境热能的利用率，增加了利用环境热做功的效率。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1. 一种利用环境热能的改进型动力装置，其特征在于，包括：

气缸，在所述气缸上设有进气口、排气口和喷气塞安装孔；

活塞，内置于所述气缸内，用于向外提供动力；

喷气塞，安装在所述气缸的喷气塞安装孔处，用于提供高压的常温气体；

进气管，安装在所述气缸的进气口处，用于提供进气通道；

进气门，用于启闭实现所述进气管的连通或者关闭；

排气管，安装在所述气缸的排气口处，用于提供排气通道；

排气门，用于启闭实现所述排气管的连通或者关闭。

2. 根据权利要求1所述的改进型动力装置，其特征在于：

所述高压的常温气体的压力范围为2~40MPa。

3. 一种利用环境热能的改进型动力系统，其特征在于，包括：

根据权利要求1或2所述的利用环境热能的改进型动力装置；还包括：保温储罐、热交换器、热源装置和喷气控制器；

所述保温储罐用于存储液态气体，为所述改进型动力装置提供工作介质；

所述热交换器的热源支路与所述热源装置形成回路，所述热源装置为所述热交换器提供热源介质；

所述热交换器的冷源支路的两端分别与所述保温储罐和所述改进型动力装置的所述喷气塞连通；

所述喷气控制器以输出控制指令控制所述改进型动力装置的所述喷气塞的启动和停止。

4. 根据权利要求3所述的改进型动力系统，其特征在于：

所述喷气控制器根据节气门开度信号得到喷气量的大小，根据点火信号或者喷油信号得到喷气的时机，结合喷气量的大小和喷气的时间控制所述喷气塞喷气。

5. 根据权利要求3所述的改进型动力系统，其特征在于，还包括：

超低温高压液泵，设置在所述热交换器和所述保温储罐之间的冷源支路上，用于控制改进型动力装置工作介质的可靠供给。

6. 根据权利要求5所述的改进型动力系统，其特征在于：

所述超低温高压泵为自动定压启动泵。

7. 根据权利要求3所述的改进型动力系统，其特征在于：

所述热交换器为水浴汽化器或者空浴汽化器。

8. 根据权利要求7所述的改进型动力系统，其特征在于：

当所述热交换器为水浴汽化器时，还包括吹风装置，设置在所述热源装置的一侧，用于提高热源装置的热源介质的温度。

9. 根据权利要求3所述的改进型动力系统，其特征在于：

所述热源装置为发动机的冷却系统；

所述液态气体的温度为-200℃，所述发动机的冷却系统内的冷却液的温度范围在-40℃～+60℃之间，所述液态气体以所述发动机的冷却系统内的冷却液作为热源介质进行换热。

10. 根据权利要求3所述的改进型动力系统，其特征在于：

所述液态气体具体为液态氮气或者液态混合气体。