CN106042887A - 携带燃料的二氧化碳为动力的汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种携带燃料的二氧化碳为动力的汽车，包括车体、车轮、蓄电池、发电机、变速及传动机构和驱动系统。变速及传动机构包括离合器、变速器和传动轴。驱动系统包括高压燃料储罐、高压氧气储罐、换热器和动力设备。动力设备与发电机轴连接，通过离合器与变速器连接，变速器通过传动轴与车轮连接。高压燃料储罐通过燃气管路连接到动力设备，高压氧气储罐通过助燃气体管路连接到动力设备，动力设备出口连接到换热器，换热器出口通过废气管路连接到废气排放口。本发明利用高压燃料储罐储存的携带燃料的高压二氧化碳与高压氧气燃烧产生高压烟气驱动动力设备做功，驱动汽车行驶，进一步提高了超临界二氧化碳的储能潜力。

Description

携带燃料的二氧化碳为动力的汽车
技术领域
本发明属于新能源交通工具技术领域，涉及一种携带燃料的二氧化碳为动力的汽车。
背景技术
柴油机、汽油机等均为内燃机阶段的产物，交通工具体现为汽车、摩托车、轮船、拖拉机等。近年来汽车的生产量连年剧增，汽车尾气成为了环境污染的重要原因。针对汽车污染的问题，各国政府都积极制定汽车尾气排放标准，其中欧盟的标准极其严格，成为了其他国家制定标准的重要参照。为了应对不断严格的汽车尾气排放标准，各大汽车厂商目前主要采取利用新能源来解决汽车尾气和能源匮乏的重要问题。
储能技术可以实现能量的有效存储，并在需要时完成能量的高效率释放。利用储能技术，供能系统可以随时将富余能源转化为电力、动力、冷能或热能，利用二氧化碳进行能量存储，从而有效减少能源的浪费。如何利用二氧化碳为载体实现供能系统的储能和供能，提高能源的利用率，减少能量的浪费，是供能系统面临的重要挑战。
以二氧化碳为工作介质储能供能系统较为少见。二氧化碳是一种无毒、不易燃、密度高、临界点适宜 ( 临界温度 T c＝31.1℃，临界压力 P c＝7.38*10 6 Pa) 的流体，具有较好的流动性和传输特性，常被用于制冷、化工等领域。但从总体上来看，目前对于二氧化碳的开发和利用还不够。单纯的二氧化碳储能和供能，能量不能最大限度的发挥，有待于进一步挖掘和提高二氧化碳的应用价值，拓宽超临界二氧化碳的储能和用能的潜力。
发明内容
本发明的目的是提供一种携带燃料的二氧化碳为动力的汽车，有效的存储并利用二氧化碳储存的能量，为汽车提供动力，开辟新能源新的利用途径，实现绿色能源汽车全天候正常行驶。
本发明的技术方案是：携带燃料的二氧化碳为动力的汽车，包括车体、车轮、蓄电池、发电机、变速及传动机构和驱动系统。变速及传动机构包括离合器、变速器和传动轴，变速器通过传动轴与车轮连接，发电机和蓄电池电路连接。驱动系统包括高压燃料储罐、高压氧气储罐、换热器和动力设备。动力设备与发电机轴连接，通过离合器与变速器连接。高压燃料储罐通过燃气管路连接到动力设备，高压氧气储罐通过助燃气体管路连接到动力设备，动力设备出口连接到换热器，换热器出口通过废气管路连接到废气排放口。
动力设备包括燃烧室和膨胀机，燃烧室设有烧嘴。高压燃料储罐通过燃气管路连接到烧嘴，高压氧气储罐通过助燃气体管路连接到烧嘴。燃烧室出口连接到膨胀机入口，膨胀机出口连接到换热器。燃烧室为直接加热燃烧室、间接加热燃烧室或高温换热器。
作为选择，动力设备为混合动力发动机，高压燃料储罐通过燃气管路连接到混合动力发动机，高压氧气储罐通过助燃气体管路连接到混合动力发动机；所述混合动力发动机出口连接到换热器。
燃气管路上设有燃料缓冲器、减压阀和流量阀，减压阀位于燃料缓冲器之前，流量阀位于燃料缓冲器之后。助燃气体管路上设有助燃气体缓冲罐、减压阀和流量阀，减压阀位于助燃气体缓冲罐之前，流量阀位于助燃气体缓冲罐之后。汽车设有空调和储物柜，换热器与空调和储物柜连接。高压燃料储罐中的气体为氢气与二氧化碳混合物或甲烷与二氧化碳混合物，二氧化碳的体积含量为0～100%。高压氧气储罐中的气体为氧气或富氧气体，富氧气体的氧气含量为30%～100%。高压燃料储罐的气体压力为0～30MPa，高压氧气储罐的压力为0～30MPa。
混合动力发动机，利用高压气体燃料的压力能和化学能输出动力，混合动力发动机可以同时释放压力能和化学能做功，也可以分步进行两种能量的释放来做功。涉及储罐储存的采用低温储存，涉及管道输送的采用低温输送。主要目的是增加储存量和输送量。
本发明携带燃料的二氧化碳为动力的汽车，利用高压燃料储罐储存的携带燃料的高压二氧化碳与高压氧气燃烧产生高压烟气驱动动力设备做功，驱动汽车行驶，进一步提高了超临界二氧化碳的储能潜力。携带燃料的超临界二氧化碳流体与压缩空气混合燃烧产生巨大的能量进行做功，使携带燃料的超临界二氧化碳流体储存的能量充分释放进行利用，实现了二氧化碳储存的能量的高效利用，开辟储能用能的新途径。通过储能材料二氧化碳，使有热值的燃料都能够安全、方便、最大限度发挥其作用。
附图说明
图1为携带燃料的二氧化碳为动力的汽车的结构示意图；
图2本发明另一种实施方案的结构示意图；
其中：1—车体、2—换热器、3—膨胀机、4—燃烧室、5—烧嘴、6—废气管路、7—燃气管路、8—助燃气体管路、9—流量阀、10—燃料缓冲器、11—储物柜、12—高压燃料储罐、13—助燃气体缓冲罐、14—减压阀、15—废气排放口、16—混气风机、17—蓄电池、18—发电机、19—离合器、20—变速器、21—传动轴、22—车轮、23—高压氧气储罐、24—空调、25—混合动力发动机。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明携带燃料的二氧化碳为动力的汽车如图1所示，包括车体1、车轮22、蓄电池17、发电机18、空调24、储物柜11、变速及传动机构和驱动系统。变速及传动机构包括离合器19、变速器20和传动轴21，发电机和蓄电池电路连接。驱动系统包括高压燃料储罐12、高压氧气储罐23、燃料缓冲器10、助燃气体缓冲罐13、换热器2、燃烧室4和膨胀机3，燃烧室设有烧嘴5。膨胀机与发电机轴连接，通过离合器与变速器连接，变速器通过传动轴与车轮连接。高压燃料储罐通过燃气管路7连接到烧嘴，高压氧气储罐通过助燃气体管路8连接到烧嘴。燃烧室出口连接到膨胀机入口，膨胀机出口连接到换热器，换热器出口通过废气管路6连接到废气排放口15，废气排放口的出口处设有混气风机16。换热器与空调和储物柜连接。燃气管路上设有燃料缓冲器10、减压阀14和流量阀9，减压阀位于燃料缓冲器之前，流量阀位于燃料缓冲器之后。助燃气体管路上设有助燃气体缓冲罐13、减压阀14和流量阀9，减压阀位于助燃气体缓冲罐之前，流量阀位于助燃气体缓冲罐之后。
高压燃料储罐12中的气体为氢气和二氧化碳混合物，氢气和二氧化碳的体积比为60:40，高压氧气储罐23中的气体为氧气。高压燃料储罐的气体压力为10MPa，高压氧气储罐的压力为10MPa。
本发明携带燃料的二氧化碳为动力的汽车的运行方式是：高压燃料储罐12输出高压携带燃料氢气的二氧化碳经燃气缓冲罐到烧嘴，高压氧气储罐23储存的高压氧气经助燃气体缓冲罐到烧嘴，在燃烧室进行高压燃烧，燃烧产生的烟气进入膨胀机做功，驱动汽车行驶，同时带动发电机发电，为汽车全车用电系统供电。做功后的烟气温度降低，通过换热器将冷量传给空调和储物柜。换热后的烟气经废气管路6到废气排放口15排放。为避免排放的烟气二氧化碳浓度过大超标，在废气排放口用混气风机16通入空气对排出的烟气进行稀释。
实施例2
本发明另一种实施方式如图2所示，包括车体1、车轮22、蓄电池17、发电机18、空调24、储物柜11、变速及传动机构和驱动系统。变速及传动机构包括离合器19、变速器20和传动轴21，发电机和蓄电池电路连接。驱动系统包括高压燃料储罐12、高压氧气储罐23、燃料缓冲器10、助燃气体缓冲罐13、换热器2和混合动力发动机25。混合动力发动机与发电机轴连接，通过离合器与变速器连接，变速器通过传动轴与车轮连接。高压燃料储罐通过燃气管路7连接到混合动力发动机，高压氧气储罐通过助燃气体管路8连接到混合动力发动机。混合动力发动机出口连接到换热器，换热器出口通过废气管路6连接到废气排放口15，废气排放口的出口处设有混气风机16。换热器与空调和储物柜连接。燃气管路上设有燃料缓冲器10、减压阀14和流量阀9，减压阀位于燃料缓冲器之前，流量阀位于燃料缓冲器之后。助燃气体管路上设有助燃气体缓冲罐13、减压阀14和流量阀9，减压阀位于助燃气体缓冲罐之前，流量阀位于助燃气体缓冲罐之后。
高压燃料储罐12中的气体为甲烷和二氧化碳混合物，甲烷和二氧化碳的体积比为50:50，高压氧气储罐23中的气体为氧气。高压燃料储罐的气体压力为15MPa，高压氧气储罐的压力为15MPa。
高压燃料储罐12输出高压携带燃料氢气的二氧化碳经燃气缓冲罐到混合动力发动机25，高压氧气储罐23储存的高压氧气经助燃气体缓冲罐到混合动力发动机，在混合动力发动机进行高压燃烧并做功，驱动汽车行驶，同时带动发电机发电，为汽车全车用电系统供电。。做功后的烟气温度降低，通过换热器将冷量传给空调和储物柜。换热后的烟气经废气管路6到废气排放口15排放。为避免排放的烟气二氧化碳浓度过大超标，在废气排放口用混气风机16通入空气对排出的烟气进行稀释。

Claims (10)

1.一种携带燃料的二氧化碳为动力的汽车，包括车体（1）、车轮（22）、蓄电池（17）、发电机（18）、变速及传动机构和驱动系统；所述变速及传动机构包括离合器（19）、变速器（20）和传动轴（21），所述变速器通过传动轴与车轮连接，所述发电机和蓄电池电路连接；其特征是：所述驱动系统包括高压燃料储罐（12）、高压氧气储罐（23）、换热器（2）和动力设备，所述动力设备与发电机轴连接，通过离合器与变速器连接；所述高压燃料储罐（12）通过燃气管路（7）连接到动力设备，所述高压氧气储罐通过助燃气体管路（8）连接到动力设备，所述动力设备出口连接到换热器，所述换热器出口通过废气管路（6）连接到废气排放口（15）。
2.根据权利要求1所述的携带燃料的二氧化碳为动力的汽车，其特征是：所述动力设备包括燃烧室（4）和膨胀机（3），所述燃烧室设有烧嘴（5）；所述高压燃料储罐（12）通过燃气管路（7）连接到烧嘴，所述高压氧气储罐通过助燃气体管路（8）连接到烧嘴；所述燃烧室出口连接到膨胀机入口，所述膨胀机出口连接到换热器。
3.根据权利要求1所述的携带燃料的二氧化碳为动力的汽车，其特征是：所述动力设备为混合动力发动机（25），所述高压燃料储罐（12）通过燃气管路（7）连接到混合动力发动机，所述高压氧气储罐通过助燃气体管路（8）连接到混合动力发动机；所述混合动力发动机出口连接到换热器。
4.根据权利要求2或3所述的携带燃料的二氧化碳为动力的汽车，其特征是：所述燃气管路（7）上设有燃料缓冲器（10）、减压阀（14）和流量阀（9），所述减压阀位于燃料缓冲器之前，所述流量阀位于燃料缓冲器之后；所述助燃气体管路（8）上设有助燃气体缓冲罐（13）、减压阀（14）和流量阀（9），所述减压阀位于助燃气体缓冲罐之前，所述流量阀位于助燃气体缓冲罐之后。
5.根据权利要求1所述的携带燃料的二氧化碳为动力的汽车，其特征是：所述汽车设有空调（24）和储物柜（11），所述换热器与空调和储物柜连接。
6.根据权利要求1所述的携带燃料的二氧化碳为动力的汽车，其特征是： 所述高压燃料储罐（12）中的气体为氢气与二氧化碳混合物或甲烷与二氧化碳混合物，所述二氧化碳的体积含量为0～100%；所述高压氧气储罐中（23）的气体为氧气或富氧气体，所述富氧气体的氧气含量为30%～100%。
7.根据权利要求6所述的携带燃料的二氧化碳为动力的汽车，其特征是：所述高压燃料储罐（12）的气体压力为0～30MPa，所述高压氧气储罐（23）的压力为0～30MPa。
8.根据权利要求2所述的携带燃料的二氧化碳为动力的汽车，其特征是：所述燃烧室（4）为直接加热燃烧室、间接加热燃烧室或高温换热器。
9.根据权利要求1所述的携带燃料的二氧化碳为动力的汽车，其特征是：涉及储罐储存的采用低温储存，涉及管道输送的采用低温输送。
10.根据权利要求1所述的携带燃料的二氧化碳为动力的汽车，其特征是：所述动力设备为汽轮机、膨胀机、烟气轮机、活塞式发动机、燃气轮机或气体发动机。
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