CN1587694A - 绿色环保发动机 - Google Patents

Abstract

一种不用燃油、燃气解决废气污染的绿色环保发动机，它是利用电能对空气进行压缩冷冻转变为压缩液态空气作为动力原料并存储在原料桶中，由调速开关控制液态空气进入高压蒸发器中沸腾汽化产生高压气态空气，经进气口进入回旋活塞式环形气缸室中膨胀做功推动活塞旋转，通过主轴向外输出动力并带动风扇旋转加强外界空气循环使液态空气在高压蒸发器中进一步汽化，两个或者是多个环形气缸室中的活塞体相对按360度平均错开，错开每个活塞关闭进气口时的做功死点，达到在任何停止壮态下进气都能够自行起动。将该发动机应用在汽车上代替燃油、燃气发动机解决尾气环保问题，该发动机排放出的是空气，没有污染，循环利用，真正绿色环保。

Description

绿色环保发动机

技术领域  绿色环保发动机的发明主要是利用电能将空气转换成压缩液态空气存储，由压缩液态空气作为原料而产生动力的发动机将其应用在汽车上，代替燃油、燃气发动机解决汽车尾气排放污染环境的环保技术方案。

背景技术  现在公路上行驶都是以燃油、燃气为主的汽车，也有少量电动车和氢氧燃料电池车。现在全世界都提倡环保，采用燃油、燃气发动机的汽车都会产生有害尾气，污染环境，达不到真正的环保要求。电动车和氢氧燃料电池车虽然环保，但是电动车在充电时间上和行驶过程中存在着一些解决难点，电池报废时产生出的环保问题，氢氧燃料电池车的氢气、氧气制取与运输及燃料电池的生产原料来源等某些方面的缺点，目前技术一时还无法完善，做不到在全世界范围内推广与普及。

发明内容  为了给城市的环保作贡献，解决燃油、燃气发动机尾气排放的环保问题，本发明提供一种绿色环保发动机应用在汽车上代替燃油、燃气发动机，解决尾气排放对环境的污染，改善城市空气质量，做到真正的绿色环保。

本发明为了解决城市汽车发动机尾气排放的环保问题所采用的技术方案是：绿色环保发动机所采用的是环保能源(主要是电能)。工作原理是利用物质的三态变化将电能存储在一种物质之中，本发明采用的是压缩液态空气作为存储物质(原料)，然后将压缩液态空气(原料)应用在汽车上，由本发明的发动机将该原料中所存储的电能转换成机械能驱动汽车前进。详细技术解决方案分为两个：

第一个方案是解决电能转换与存储过程。根据化学理论，自然界中空气存在着固态、液态、汽态三种形态的变化，在常温下，空气以气态方式存在的，它是种无色透明的物质存在我们周围，空气是混合物，主要成分是氮气和氧气及几种稀有气体，在低温条件下加压，空气就会转变成为液态空气，在常温和标准大气压下，液态空气在-196℃时其中液态氮就开始沸腾。本发明利用压缩液态空气作为储能原料的技术方案是，常温下空气要变成液态的过程就采用电能来转换，首先用电能对空气进行加压、冷冻，将气态空气压缩成液态空气存储在钢制容器里，这样就可以方便运输和添加，制取地点在空气环境比较清新的地方进行，目的是让发动机所排出的空气达到更高的环保要求。在常温下，压缩液态空气在钢制容器里会产生很高的气压，本发明的绿色环保发动机就是利用液态空气沸腾汽化时所产生的高压空气膨胀而做功的。压缩液态空气在钢制容器里是可以长时间存储的，并且不会随时间的推移而改变存储特性及空气的本身特性。液态空气在沸腾汽化做功时将电能转换成机械能，同时所产生的是气态空气，还原成最初形态，本身特性没有改变，所以对环境没有任何污染，是一种很好的汽车发动机原料。空气的储能放能过程是，电能对空气进行加压、冷冻—变成液态空气存储—液态空气沸腾气化产生高压做功后还原成气态空气，循环使用完成电能的储能与放能的转换，由此可见，空气的循环使用不会对环境有任何的污染，从而做到真正的环保。

第二个方案是解决本发明的发动机利用压缩液态空气膨胀做功将电能转换成机械能的技术方案。为了提高压缩液态空气在沸腾汽化时所产生的高压空气膨胀做功的效率，绿色环保发动机设计为回旋活塞式工作方式，整体由底座、缸体、活塞体、滑块总成、原料桶、调速开关、高压蒸发器、进气管、排气管、主轴、风扇等组成。底座支撑着整个机体与汽车底盘相配套，缸体固定在底座上，活塞体是圆柱体，上有凸出部分是活塞，活塞同时还起着关闭进、排气口的作用，中心是主轴，支撑着活塞体在缸体中转动，滑块总成装配在缸体上与活塞体相配合形成环状的气缸室，活塞在环状气缸室中绕轴转动，设计目的是让活塞旋转到任何角度时受力点离轴心距离都是一定的，根据力学原理可以确定在扭矩方面没有波动，也就是活塞旋转到任何角度都可以达到设计的最大扭矩，发动机输出功率显著提高，效率可以达到最佳。高压蒸发器在绿色环保发动机中非常重要，因为是利用高压空气膨胀做功，压缩液态空气在沸腾汽化时会吸收热量，高压蒸发器的主要作用就是把外界热量吸收过来加速液态空气的沸腾汽化产生高压气态空气，风扇固定在主轴上，它的设置是发动机在工作时加强高压蒸发器的外界空气循环以利于液态空气的迅速汽化。原料桶内储存着压缩液态空气，调速开关是控制发动机的输出功率的大小和关闭原料桶的功能。总结一下本发明的发动机总工作过程是，原料桶中的压缩液态空气经过调速开关控制进入高压蒸发器迅速汽化成高压气态空气，高压气态空气由进气管进入由滑块总成与活塞体在缸体中形成的气缸室中膨胀做功推动活塞旋转做功，做功后的气态空气由排气管排出，还原成空气的本身特性，活塞旋转带动主轴旋转向外输出动力并带动风扇旋转加强外界空气循环以利于液态空气在蒸发器中进一步气化，源源不断的向外输出动力。在本发明的发动机生产技术方案方面，采用钢铁材料制造，在发动机报废后可直接回收再利用，不会产生环保问题。

本发明的绿色环保发动机所有技术方案所产生的有益效果是，完全不用燃油和燃气，采用环保能源(主要是电能)制取压缩液态空气作为动力原料，制取原料随处可得，由压缩液态空气在沸腾汽化时所产生的高压空气膨胀做功，生产与使用费用比使用燃油、燃气发动机的汽车相对要低，并可以循环利用。发动机由钢铁材料制造，构造简单，能与任何车型相配套，报废后可直接回收再利用，容易大范围推广。发动机在工作时不会产生热量，所排放出的是空气，绿色环保，能彻底解决采用燃油、燃气发动机的汽车尾气排放对空气环境污染的环保问题。

附图说明  下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1至图6是绿色环保发动机的基本视图。其中图1是主视图，图2是左视图，图3是右视图，图4是俯视图，图5是仰视图，图6是后视图。

图7、图8、图9是本发明的缸体、活塞体、滑块的工作原理剖视图。

图10是发动机的工作原理组成图。

图11是三维实体示意图。

图中(1)缸体(2)活塞体(3)活塞(4)排气口(5)滑块(6)进气口(7)主轴(8)原料桶(9)高压蒸发器(10)底座(11)调速开关(12)主轴风扇(13)排气管。

具体实施方式  缸体(1)是中空圆柱形，分为两个或者是多个气缸室，固定在底座(10)上，上边设有排气口(4)和进气口(6)，滑块(5)安装在排气口(4)与进气口(6)中间，作用是将进、排气口在缸室中隔开，防止进气做功时高压空气直接丛排气口(4)排出。活塞体(2)呈圆柱形，分为两个或者是多个，上边凸出部分是活塞(3)，活塞体(2)与活塞(3)加工成一个整体，活塞(3)按圆的360度平均错开分布在气缸室中，活塞(3)在受力面加工成平面，排气面加工成倾斜面，倾斜面的作用是在排气终了时自动将滑块(5)顶起，活塞体(2)的中心是主轴(7)，主轴(7)的作用是支撑着活塞体(2)在缸体中回旋转动，一端带动风扇(12)旋转加强外界空气循，一端向外输出动力。原料桶(8)是钢制高压罐，用来储存压缩液态空气作为动力原料箱，调速开关(11)是一种能控制液态空气流量大小的高压阀门连接在原料桶(8)上，高压蒸发器(9)用厚铜管和铝制散热片加工而成，一头是进液管，比较细，一头是出气管，比较粗，进液管与调速开关(11)相连接，出气管与缸体(1)上的进气口(6)相连接。

绿色环保发动机的总体工作过程是(原理组成见图10)，压缩液态空气丛原料桶(8)中经过调速开关(11)的控制进入高压蒸发器(9)中沸腾汽化成高压气态空气，高压气态空气经进气管丛进气口(6)进入气缸室中产生膨胀力作用于活塞(3)的受力面，推动活塞体(2)旋转做功，通过主轴(7)向外输出动力，并带动风扇旋转加强外界空气循环以于利液态空气在高压蒸发器(9)中进一步沸腾汽化，这时由于滑块(5)的隔阻的作用，缸体(1)中的环形气缸室被分成两个，一个在进气做功，一个与排气口(4)相通向外排气(如图7所示)。当活塞(3)的受力面被进入气缸室中的高压空气推动到(如图8所示)的位置时，排气过程终了，排气口(4)被活塞(3)关闭，活塞(3)的倾斜面自动将滑块(5)顶起。高压空气的膨胀力继续推动活塞(3)旋转到(如图9所示)的位置时，进气口(6)被活塞(3)自动关闭，进气做功过程结束。由于本发动机是两个或者是多个环形气缸室，活塞(3)的受力面是按圆的360度错开分布在气缸室中，所以该缸室停止进气做功时，另外的缸室仍然在进气做功，(因为每个缸室结构一样，只是活塞受力面相对分布不一样，所以图中只画出一个缸室的结构原理)继续推动活塞(3)转回到(如图7所示)的位置，主轴旋转一周，循环上述工作过程，采用两个或者是多个环形气缸室的主要目的是，一是提高发动机输出动力及运转平稳度，二是错开每个缸室内的活塞停止进气做功时的死点，达到该发动机在任何停止壮态下都能够自行起动。

Claims (6)

1.一种绿色环保发动机，在原料使用中，用电能对空气进行压缩和冷冻转变成为压缩液态空气，完成能量的存储，利用压缩液态空气作为动力原料在常温下沸腾汽化所产生的高压气态空气膨胀而做功的发动机，其特征是：压缩液态空气作为动力原料储存在高压钢制原料桶中，原料桶中的压缩液态空气经过调速开关控制进入高压蒸发器沸腾气化成高压气态空气，高压空气由进气口进入回旋活塞式的气缸室中膨胀推动活塞旋转做功，通过主轴向外输出动力。

2.根据权利要求1所述的绿色环保发动机，其特征是：采用环保能源(主要是电能)对空气进行压缩和冷冻转变成为的压缩液态空气作为动力原料储存在高压钢制原料桶中，其中空气成分中的液态氮气，液态氧气，液态二氧化碳气等都单独可以做为储能原料，由该原料在常温下沸腾汽化时所产生的高压膨胀力而做功产生动力的技术方案。

3.根据权利要求1所述的绿色环保发动机，其特征是：采用回旋式活塞工作原理，活塞绕轴转动，旋转到任何角度活塞离轴心距离是一定的工作方式，提高扭距力和运转平稳度的技术方案。

4.根据权利要求1所述的绿色环保发动机，其特征是：调速开关是控制压缩液态空气进入高压蒸发器的流量，控制发动机的转速和输出动力的大小，并可以开停发动机，高压蒸发器是厚铜管和铝制散热片构成，出气管连接着发动机的进气口，进液管连接着调速开关的出液口，从调速开关流出的液态空气进入高压蒸发器沸腾汽化产生出高压气态空气。

5.根据权利要求1所述的绿色环保发动机，其特征是：活塞体是圆柱形，外围有凸出部分是活塞，活塞的受力面是平面，排气口面是倾斜面，倾斜面可以自动将滑块顶起，中心是主轴，主轴支撑着活塞体在缸体中回旋转动，缸体上设有进气口和出气口，进气口和出气口中间是滑块，滑块的作用是把进气口和出气口互相隔开，防止进气做功时高压空气直接丛排气口排出，活塞体与滑块总成在缸体中组成一个环形气缸室，由高压蒸发器中的高压气态空气从进气口进入气缸室中膨胀推动活塞旋转做功向外输出动力。

6.根据权利要求1所述的绿色环保发动机，其特征是：做功气缸室是两个或者是多个环形气缸室，气缸室中的活塞受力平面按圆的360度平均分布配置，错开每个活塞关闭进气口时的做功死点，让发动机在任何停止壮态下进气做功都能够自行起动。

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