CN1843797A - 一种压缩空气或液氮—燃油或燃气混合动力汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压缩空气或液氮—燃油或燃气混合动力汽车，包括内燃机冷却—热交换系统、内燃机废气热交换器、压缩空气或氮气发动机的能量供给系统、可以由内燃机和压缩空气或氮气发动机独立和共同驱动的汽车底盘等。当环境温度较高时，汽车可仅由压缩空气或氮气发动机驱动；当环境温度较低时，或在驱动功率需求较大时，内燃机不仅可为汽车提供动力，内燃机冷却—热交换系统与内燃机废气热交换器还可为压缩空气或氮气发动机的能量供给系统提供可靠的热量供应；内燃机冷却—热交换系统能存储热量，可在内燃机不工作时为压缩空气或氮气发动机的能量供给系统提供稳定的热量来源。本发明可提高汽车的能量利用率，实现对环境的零污染。

Description

一种压缩空气或液氮—燃油或燃气混合动力汽车
技术领域
本发明涉及一种压缩空气或液氮—燃油或燃气混合动力汽车，属于汽车制造技术领域。
背景技术
传统汽车一般由以柴油、汽油和燃气等为燃料的内燃机驱动。世界石油资料日益枯竭，节能和环保问题日益凸显重要，人们开始寻求以太阳能、电能、压缩空气或液氮等为能源的新型动力装置。
太阳能汽车和电动汽车现处于初步研究阶段，它们的动力装置不是存在能量密度太低，就是存在重量太大等问题，而没有被广泛地使用。
压缩空气或液氮动力汽车是一种可实现零污染的新型汽车，压缩空气或液氮发动机的热交换器技术是其关键技术之一，环境温度过低会使热交换器结霜，甚至冰堵，从而丧失吸热功能，进而使压缩空气或液氮发动机不能正常工作。因此，环境因素对压缩空气或液氮动力汽车的影响很大。
中国专利[02111984.8]公开了一种“压缩空气—燃油/燃气混合动力的汽车发动机”，它将压缩空气发动机与内燃机作成一体，来实现节能和环保目的。压缩空气动力缸之间要采用并联、串联或混联方式联结，再加上内燃机的工作缸体，势必带来结构复杂、体积过大等缺点；压缩空气动力缸过多地依靠内燃机废气余热，以及与内燃机共用输出轴，会导致内燃机持续工作，且工况多变，进而必然使它的能量利用率和排放受到影响。
发明内容
本发明的目的是针对纯内燃机、压缩空气或液氮发动机以及压缩空气—燃油或燃气混合动力汽车发动机的缺点，结合混合动力汽车(HEV)的结构优点，提供一种压缩空气或液氮—燃油或燃气混合动力汽车技术方案。
压缩空气或液氮—燃油或燃气混合动力汽车包括内燃机冷却—热交换系统、内燃机废气热交换器、压缩空气或氮气发动机的能量供给系统、可以由内燃机和压缩空气或氮气发动机独立和共同驱动的汽车底盘等。
内燃机冷却—热交换系统，由连接水管将内燃机冷却液出口、冷却液存储箱、水泵、内燃机冷却—热交换器的冷却液进口和出口、内燃机冷却液进口依次连接，与内燃机循环水道形成一个封闭的循环系统；另外，冷却液存储箱上设有冷却液更换阀和冷却液温度传感器；整个内燃机冷却—热交换系统固定安装在车架上。
内燃机废气热交换器的废气进口通过气管与内燃机的排气管相联，内燃机废气热交换器的废气出口通向大气，且固定安装在车架上。
压缩空气或氮气发动机的能量供给系统，由连接气管将压缩空气或液氮存储罐、压缩空气或液氮出口控制阀、内燃机冷却—热交换器的压缩空气或氮气进口和出口、内燃机废气热交换器的压缩空气或氮气进口和出口、主热交换器、压缩空气或氮气存储器、压缩空气或氮气发动机功率控制阀、压缩空气或氮气发动机的压缩空气或氮气进口依次连接，形成一个压缩空气或氮气的单向供给系统；另外，压缩空气或液氮存储罐设有压缩空气或液氮进口阀和压力传感器A；主热交换器上设有温度传感器A；压缩空气或氮气存储器上设有温度传感器B和压力传感器B；整个压缩空气或氮气发动机的能量供给系统固定安装在车架上。
汽车底盘由车架将可独立或共同工作的内燃机驱动系统与压缩空气或氮气发动机驱动系统通过机械联结而成；内燃机驱动系统由内燃机、离合器变速器组A和驱动桥A通过机械装置联结构成；压缩空气或氮气发动机驱动系统由压缩空气或氮气发动机、离合器变速器组B、驱动桥B通过机械装置联结构成；内燃机驱动系统与压缩空气或氮气发动机驱动系统位置布置采取：内燃机驱动系统位于前桥，压缩空气或氮气发动机驱动系统位于后桥；或内燃机驱动系统位于后桥，压缩空气或氮气发动机驱动系统位于前桥。
当环境温度较高时，汽车可仅由压缩空气或氮气发动机驱动；当环境温度较低时，或在驱动功率需求较大时，内燃机不仅可为汽车提供动力，还可为压缩空气或氮气发动机的能量供给系统提供可靠的热量供应；内燃机冷却—热交换系统能存储热量，可在内燃机不工作时为压缩空气或氮气发动机的能量供给系统提供稳定的热量来源。本发明可极大地提高汽车的能量利用率，可实现对环境的零污染，同时具有与传统内燃机汽车相同的动力可靠性。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为压缩空气或液氮—燃油或燃气混合动力汽车的驱动结构原理图，其中：
1.温度传感器A；2.内燃机废气热交换器；3.压缩空气或液氮进口阀；4.内燃机冷却—热交换器；5.压力传感器A；6.压缩空气或液氮存储罐；7.压缩空气或液氮出口控制阀；8.水泵；9.冷却液存储箱；10.冷却液更换阀；11.驱动桥A；12.离合器变速器组A；13.冷却液温度传感器；14.燃油或燃气内燃机；15.压缩空气或氮气发动机；16.离合器变速器组B；17.车架；18.驱动桥B；19.压缩空气或氮气发动机功率控制阀；20.压缩空气或氮气存储器；21.温度传感器B；22.压力传感器B；23.主热交换器
具体实施方式
以图1为实施例来说明本发明的具体实施方式。如图中所示。
压缩空气或液氮—燃油或燃气混合动力汽车包括内燃机冷却—热交换系统、内燃机废气热交换器(2)、压缩空气或氮气发动机能量供给系统、可以由燃油或燃气内燃机(14)和压缩空气或氮气发动机(15)独立和共同驱动的汽车底盘等。
连接水管将内燃机(14)冷却液出口、冷却液存储箱(9)、水泵(8)、内燃机冷却—热交换器(4)的冷却液进口和出口、内燃机(14)冷却液进口依次连接，与内燃机循环水道形成一个封闭的循环的内燃机冷却—热交换系统；另外，冷却液存储箱(9)上设有冷却液更换阀(10)和冷却液温度传感器(13)。
内燃机废气热交换器(2)的废气进口通过气管与内燃机(14)的排气管相联，内燃机废气热交换器(2)的废气出口通向大气。
连接气管将压缩空气或液氮存储罐(6)、压缩空气或液氮出口控制阀(7)、内燃机冷却—热交换器(4)的压缩空气或氮气进口和出口、内燃机废气热交换器(2)的压缩空气或氮气进口和出口、主热交换器(23)、压缩空气或氮气存储器(20)、压缩空气或氮气发动机功率控制阀(19)、压缩空气或氮气发动机(15)的压缩空气或氮气进口依次连接，形成一个单向的压缩空气或氮气发动机的能量供给系统；另外，压缩空气或液氮存储罐(6)设有压缩空气或液氮进口阀(3)和压力传感器A(5)；主热交换器(23)上设有温度传感器A(1)；压缩空气或氮气存储器(20)上设有温度传感器B(21)和压力传感器B(22)。
内燃机驱动系统由燃油或燃气内燃机(14)、离合器变速器组A(12)和驱动桥A(11)通过机械装置联结构成；压缩空气或氮气发动机驱动系统由压缩空气或氮气发动机(15)、离合器变速器组B(16)、驱动桥B(18)通过机械装置联结构成；车架(17)将可独立或共同工作的内燃机驱动系统与压缩空气或氮气发动机驱动系统通过机械联结构成汽车底盘。
压缩空气或液氮—燃油或燃气混合动力汽车一共有三种驱动模式：内燃机(14)独立驱动、压缩空气或氮气发动机(15)独立驱动和内燃机(14)与压缩空气或氮气发动机(15)共同驱动。
燃油或燃气内燃机独立驱动模式：驾驶员操纵燃油或燃气内燃机(14)，动力经离合器变速器组A(12)和驱动桥A(11)驱动汽车行驶；此时，内燃机废气热交换器(2)可为压缩空气或氮气发动机(15)的能量供给系统提供废气余热；内燃机冷却—热交换系统为燃油或燃气内燃机(14)提供系统冷却，同时冷却液将余热吸收并存储备用。
压缩空气或氮气发动机独立驱动模式：内燃机冷却—热交换系统可以根据环境条件，利用冷却液存储的余热为压缩空气或氮气发动机(15)的能量供给系统提供补充热量。①当环境温度较高时，燃油或燃气内燃机(14)、内燃机废气热交换器(2)和内燃机冷却—热交换系统不工作，压缩空气或液氮出口控制阀(7)开启，压缩空气或液氮由压缩空气或液氮存储罐(6)经过压缩空气或液氮出口控制阀(7)、内燃机冷却—热交换器(4)、内燃机废气热交换器(2)以及相关气管进入到主热交换器(23)，此时仅由主热交换器(23)吸收环境中的热量，完成压缩空气或氮气的减压和升温过程，并进入压缩空气或氮气存储器(20)储存备用；驾驶员通过压缩空气或氮气发动机功率控制阀(19)操纵压缩空气或氮气发动机(15)，动力经离合器变速器组B(16)、驱动桥B(18)驱动汽车行驶。②当环境温度较低时，燃油或燃气内燃机(14)和内燃机废气热交换器(2)不工作，压缩空气或液氮出口控制阀(7)开启，压缩空气或液氮由压缩空气或液氮存储罐(6)经过压缩空气或液氮出口控制阀(7)、内燃机冷却—热交换器(4)、内燃机废气热交换器(2)以及相关气管进入到主热交换器(23)，由主热交换器(23)吸收环境中的热量，如果其上的温度传感器A(1)显示即将结霜，可通过水泵(8)驱动内燃机冷却—热交换系统为压缩空气或氮气发动机(15)的能量供给系统提供补充热量，阻止主热交换器(23)结霜而失去吸热功能，完成压缩空气或氮气的减压和升温过程，并进入压缩空气或氮气存储器(20)储存备用；驾驶员通过压缩空气或氮气发动机功率控制阀(19)操纵压缩空气或氮气发动机(15)，动力经离合器变速器组B(16)、驱动桥B(18)驱动汽车行驶。
燃油或燃气内燃机与压缩空气或氮气发动机共同驱动模式：当汽车驱动功率需求较大时，或环境温度较低，且冷却液温度传感器(13)显示内燃机冷却—热交换系统冷却液温度过低时，汽车可由内燃机与压缩空气或氮气发动机共同驱动。此时，可将燃油或燃气内燃机(14)运行工况维持在其燃油经济性最佳的区域，压缩空气或氮气发动机(15)起助力作用。此时，内燃机废气热交换器(2)可为压缩空气或氮气发动机(15)的能量供给系统提供废气余热；内燃机冷却—热交换系统为内燃机(14)提供系统冷却，同时冷却液将余热吸收并存储备用。

Claims (2)

1.一种压缩空气或液氮—燃油或燃气混合动力汽车，包括内燃机冷却—热交换系统、内燃机废气热交换器(2)、压缩空气或氮气发动机能量供给系统、可以由燃油或燃气内燃机(14)和压缩空气或氮气发动机(15)独立和共同驱动的汽车底盘等，其特征在于：内燃机冷却—热交换系统由连接水管将内燃机(14)冷却液出口、冷却液存储箱(9)、水泵(8)、内燃机冷却—热交换器(4)的冷却液进口和出口、内燃机(14)冷却液进口依次连接，与内燃机循环水道形成一个封闭的循环系统，另外，冷却液存储箱(9)上设有冷却液更换阀(10)和冷却液温度传感器(13)，整个内燃机冷却—热交换系统固定安装在车架(17)上；内燃机废气热交换器(2)的废气进口通过气管与内燃机(14)的排气管相联，内燃机废气热交换器(2)的废气出口通向大气，且固定安装在车架(17)上；压缩空气或氮气发动机的能量供给系统由连接气管将压缩空气或液氮存储罐(6)、压缩空气或液氮出口控制阀(7)、内燃机冷却—热交换器(4)的压缩空气或氮气进口和出口、内燃机废气热交换器(2)的压缩空气或氮气进口和出口、主热交换器(23)、压缩空气或氮气存储器(20)、压缩空气或氮气发动机功率控制阀(19)、压缩空气或氮气发动机(15)的压缩空气或氮气进口依次连接，形成一个单向的系统，另外，压缩空气或液氮存储罐(6)设有压缩空气或液氮进口阀(3)和压力传感器A(5)；主热交换器(23)上设有温度传感器A(1)；压缩空气或氮气存储器(20)上设有温度传感器B(21)和压力传感器B(22)，压缩空气或氮气发动机的能量供给系统固定安装在车架(17)上；汽车底盘由车架(17)将可独立或共同工作的内燃机驱动系统与压缩空气或氮气发动机驱动系统通过机械联结而成；内燃机驱动系统由燃油或燃气内燃机(14)、离合器变速器组A(12)和驱动桥A(11)通过机械装置联结构成；压缩空气或氮气发动机驱动系统由压缩空气或氮气发动机(15)、离合器变速器组B(16)、驱动桥B(18)通过机械装置联结构成。
2.如权利要求1所述的一种压缩空气或液氮—燃油或燃气混合动力汽车，其特征在于：上述内燃机驱动系统与压缩空气或氮气发动机驱动系统位置布置采取：内燃机驱动系统位于前桥，压缩空气或氮气发动机驱动系统位于后桥；或内燃机驱动系统位于后桥，压缩空气或氮气发动机驱动系统位于前桥。
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