CN1333415A - 以低温液态气体为发动机工作能源的方法及动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以低温液态气体作为发动机工作能源的方法和装置,该方法是通过对低温液态气体进行气化加温产生高压膨胀气体冲击发动机的运动部件做功,该装置由低温液态气体贮存罐、连接管路、贮气缸、节气门机构、气缸、排气管路组成一个非循环系统,连接管路及贮气缸设有气化加温装置,连接管路上设低温液体泵、止回阀、蒸发器、排气管余热回收装置。该发动机具有实用性强、工作效率较高等优点,是汽车摩托车等理想的环保发动机。

Description

以低温液态气体为发动机工作能源的方法及动力装置

本发明涉及一种动力装置的工作方法及装置，具体是涉及一种以低温液态气体作为发动机动力源的方法及动力装置。

公知技术的发动机一般采用汽油等作为发动机的燃料，它们的共同问题是消耗能源，排放废气，污染环境，危害人们的健康。于是人们不断地寻求采用其他环保能源来代替汽柴油等燃料，有人发明了气动发动机，如申请(专利)号为97115790、申请日为1997.09.18、名称为气动发动机的专利申请，它由高压气瓶、阀、活塞、汽缸、曲轴总成、辅助机构等组成，储气瓶里的高压气体冲进气缸内，在气缸里猛烈膨胀，利用这个膨胀力去推动活塞做功，然后再借助机构推动活塞向上运动，回收释放出来的气体再作循环使用，工作是封闭式循环。该发动机虽然没有废气排放，节约能源，但结构复杂，工作效率较低，其工作效率在30％以下。也有人采用低温液体作为发动机工作物质的，如申请(专利)号为95117008、名称为用低温液体作为发动机工作物质的方法及内循环装置，它由压缩机、膨胀室液氧贮存罐、液泵、喷嘴、叶轮、止回阀组成一个非循环系统，是利用处在液态氧沸点以下的低温液体在常温下会立即气化，其体积突然膨胀，进而产生爆炸性冲击效应的特性来产生动力，从而推动活塞或叶轮做功，其内循环装置是通过把做功后排出的气体分成两个部分，其中的一部分气体是通过一系列降温措施而重新回到液体状态，而另一部分气体则是通过二次换热来恢复到常温气体状态，从而实现做功物质的内循环。由于低温液体不断地向膨胀室喷射，膨胀室内无法长期保持在常温状态，喷射时间越长，喷射的低温液体越多，其内温度相对越低，液体无法很快气化，体积不能突然膨胀，因而采用上述方法及结构的发动机效率更低，在实际上根本无法达到实用状态。

本发明的目的在于提供一种结构简单、实用性强、工作效率相对较高的以低温液态气体作为发动机工作能源的方法及动力装置。

为达到上述目的，本发明是采用如下方法：它是将低温液态气体贮存罐、连接管路、贮气缸、节气门机构、气缸、排气管路组成一个非循环系统，采用低温液体泵将贮存在贮存罐内的液态气体通过管路抽入贮气缸，同时在管路和贮气缸中通过蒸发加温装置对液态气体气化加温，在贮气缸内产生高压气体，高压膨胀的气体冲击发动机的活塞顶部运行，带动发动机连动组件运行，同时通过与气缸相连的排气管路排气，由控制器根据贮气缸内的压力和温度控制液态气体的进入量，通过节气门机构调节高压气体进入气缸的气量及时间，在排气管路上设置余热回收装置对进气管中的气体进行加热升温。

一种以低温液态气体作为发动机工作能源的发动机装置，由低温液态气体贮存罐、贮气缸、贮存罐与贮气缸的连接管路、节气门机构、排气管路和发动机体部分及控制器部分组成，发动机体部分包括气缸、发电机、起动机及连动组件构成，在贮气缸内设有加温装置，连接管路上接有止回阀、低温液体泵和液态气体的气化装置，排气管路与气缸相接，节气门机构设在贮气缸与发动机体的气缸间，贮气缸内设有温度、压力传感器，加温装置、温度、压力传感器均与控制器电连接。

节气门机构包括两个滑片，即加减速踏板的节气门滑片和气门滑片，踏板下还设有复位弹簧，气门滑片上也装有复位弹簧。

在排气管路上设有余热回收装置，该余热回收装置与进气管路贴在一起。

连接管路上的气化装置为一蒸发器，其外还接有一风扇。

连接管路上还接有液相阀。

贮存罐壁接有充液管阀、安全阀及气相阀、液位计、压力表，气缸连有接地线。

采用上述结构后，由于采用液态气体作为发动机的动力源，不产生污染，符合环保要求，采用了液态气体多次气化吸热升温，能有效提高工作效率，节气门及控制器的采用，保证贮气缸压力在一定的范围内，贮存罐设有安全阀等，安全性有保证，整个装置结构简单，各部件制造技术成熟，制造也较容易，发动机除克服发电机和活塞惯性所产生的阻力外，其余的能量做有用功，其工作效率达60％以上，所需的低温液态气体可由钢铁厂或发电站生产，其来源丰富，并可循环使用；该发动机是一种比较理想的环保发动机，可用于汽车、摩托车、环保发电机等领域的动力设备。

以下结合附图和实施例作进一步说明。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的电路原理图。

如图1、图2所示，本发明的发动机由液态气体液氮贮存罐3、止回阀5、低温液体泵6、蒸发器8、贮气缸20、发动机部分及控制器CPU部分组成，发动机部分包括气缸22、机座9及连动组件，连动组件包括凸轮17、连杆11、活塞及曲轴10、齿轮12和平行轮13构成，发动机上还设有发电机15和起动机14，贮存罐3壁有保温层2，它接有充液管阀31、安全阀29及气相阀30，贮存罐3还接有液位计1和压力表32，止回阀5、低温液体泵6、蒸发器8依次接在贮存罐3和贮气缸20之间，其间还有液相阀4，在贮气缸20内有加热丝24，贮气缸20与发动机气缸22间有气门16及连接加减速踏板26的节气门，在加减速踏板26下及气门16滑板上设有复位弹簧18、25，与气缸22相接的排气口27还有一热量回收器28，贮气缸20内设有温度压力传感器23，它们均与控制器CPU电连接；发动机体上的发电机15、起动机14与加热装置24、低温液体泵6的电源均连接有控制开关如电机开关，并与电源34连接，电路上还有总开关35。蒸发器8外还接有一风扇7，贮气缸20连有接地线19。

上述加热丝24也可采用其它加热方式，节气门机构也可采用其它常用机构。

其工作原理是这样的：液氮LN₂从贮液罐3经过连接管路的液相阀4、单向止回阀5、低温液体泵6、蒸发器8、热量回收器28、贮气缸20、节气门机构21、16到气缸22，再经过排气口前余热量回收器28散热后排出大气，整个气路过程中，单向止回阀5的作用阻止液态气体回流贮液罐，低温液体泵6将液体抽入蒸发器8，蒸发器将LN₂气化为常温气体，然后经过热量回收器28，初步加温再进入贮气缸20，再加温到150℃，由压力及温度传感器23发出信号给控制器CPU处理，控制低温液体泵6的泵入量，保证贮气缸20压力在1.2-1.8Mpa的范围内、节气门的加减速踏板滑片26控制气体进入气缸的气量和停机关闭通道，气门16控制气体进入气缸的时间，当曲轴处于前角5度时，活塞运行到气缸顶部，上述气门处于通的状态时，高压气体冲击活塞顶部向下运行到排气口前，气门随之关闭，活塞、曲轴随着高速运行，带动平行轮旋转，同时排气；当活塞到底部时，曲轴平行轮有惯性，所以活塞再度回到原来的位置为下一循环作准备，如此反复循环运行，气体在气缸每一个循环损失0.2毫升的气体，在常压下，每一升液态氮气通过气化、加温到150℃产生9升、1.5Mpa的高压气体，发动机除克服发电机和活塞惯性产生的阻力外，其余做有用功，工作效率能达到60％或以上，是一种理想的液态气体环保发动机。

Claims (8)

1.一种以低温液态气体为发动机工作能源的方法，其特征在于，它是将低温液态气体贮存罐、连接管路、贮气缸、节气门机构、气缸、排气管路组成一个非循环系统，将贮存在贮存罐内的液态气体通过连接管路抽入贮气缸，通过蒸发、升温及加温装置在管路和贮气缸中对液态气体气化加温，从而在贮气缸中产生高压膨胀的气体，高压膨胀的气体冲击发动机的活塞顶部运行做功，同时通过与气缸相连的排气管路排气。

2.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，由控制器根据贮气缸内的压力和温度控制液态气体的进入量，通过节气门机构调节高压气体进入气缸的气量及时间，在排气管路上设置余热回收装置对进气管中的气体进行加热升温。

3.一种如权利要求1所述的方法的发动机装置，由低温液态气体贮存罐、贮气缸、贮液罐与贮气缸的连接管路、节气门机构、发动机部分及控制器部分和排气管路组成，发动机部分包括气缸、机座、发电机、起动机及连动组件构成，其特征在于，在贮气缸内设有加温装置，连接管路上接有止回阀、低温液体泵和液态气体的气化装置，排气管路与气缸相接，节气门机构设在贮气缸与发动机的气缸间，贮气缸内设有温度、压力传感器，它们均与控制器电连接。

4.根据权利要求3所述的以低温液态气体作为发动机工作能源的发动机装置，其特征在于，节气门机构包括两个滑片，即加减速踏板的节气门滑片和气门滑片，踏板下还设有弹簧，气门滑片上也设有复位弹簧。

5.根据权利要求3所述的以低温液态气体作为发动机工作能源的发动机装置，其特征在于，在排气管路上设有余热回收装置，该余热回收装置与进气管路贴在一起。

6.根据权利要求3所述的以低温液态气体作为发动机工作能源的发动机装置，其特征在于，连接管路上的气化装置为一蒸发器，其外还接有一风扇。

7.根据权利要求3所述的以低温液态气体作为发动机工作能源的发动机装置，其特征在于，连接管路上还接有液相阀。

8.根据权利要求3所述的以低温液态气体作为发动机工作能源的发动机装置，其特征在于，贮存罐接有充液管阀、安全阀、液位计、压力表及气相阀，气缸连有接地线。

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