專利名稱：氮液化二氧化碳閉合發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱能與動力領(lǐng)域，尤其是一種氮液化二氧化碳閉合發(fā)動機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)，無論是內(nèi)燃機(jī)、外燃機(jī)還是混燃機(jī)的燃燒室排放出的污染物是目前環(huán)境保護(hù)中的最大障礙。因此，關(guān)于新能源動力系統(tǒng)的研究日趨火熱。但是新能源動力系統(tǒng)很難在短時間內(nèi)得以廣泛實(shí)際應(yīng)用，因此如何減少或杜絕傳統(tǒng)能源動力轉(zhuǎn)換過程中的污染物排放是更為現(xiàn)實(shí)急迫的任務(wù)。不僅如此，在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)人類的能源結(jié)構(gòu)仍然將以碳?xì)浠衔餅橹?，其中包括化石能源和生物質(zhì)能源。為此如果能夠開發(fā)出以碳?xì)浠衔锘蛱細(xì)溲趸衔餅槿剂系牧闩欧呕蚪闩欧诺臒釀恿ο到y(tǒng)，將對于環(huán)境保護(hù)起到更大的作用。

發(fā)明內(nèi)容
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為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下
一種氮液化二氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，包括壓縮式空分系統(tǒng)，爆排發(fā)動機(jī)和二氧化碳液化器，所述壓縮式空分系統(tǒng)的液氧出口與所述爆排發(fā)動機(jī)的燃燒室連通，所述爆排發(fā)動機(jī)的排氣道與所述二氧化碳液化器連通，所述壓縮式空分系統(tǒng)的氮?dú)獬隹谂c所述二氧化碳液化器連通，在所述二氧化碳液化器內(nèi)以氮?dú)獾睦淠転橥苿恿κ顾霰虐l(fā)動機(jī)排氣中的二氧化碳液化和/或固化。在所述爆排發(fā)動機(jī)和所述二氧化碳液化器之間設(shè)排氣降溫?zé)峤粨Q器。所述二氧化碳液化器設(shè)為混合式二氧化碳液化器。在所述爆排發(fā)動機(jī)和所述二氧化碳液化器之間設(shè)排氣降溫?zé)峤粨Q器，在所述排氣降溫?zé)峤粨Q器上設(shè)熱交換器水出口。在所述二氧化碳液化器上設(shè)液化器水出口。在所述爆排發(fā)動機(jī)的燃燒室上設(shè)回流流體入口，在所述二氧化碳液化器上設(shè)回流流體出口，所述回流流體出口經(jīng)高壓泵與所述回流流體入口連通。在所述壓縮式空分系統(tǒng)的液氧出口與所述爆排發(fā)動機(jī)的燃燒室之間設(shè)液氧高壓泵和氧吸熱熱交換器。氧吸熱熱交換器設(shè)為氧吸熱排氣熱交換器、氧吸熱燃燒室熱交換器或氧吸熱壓縮式空分熱交換器。所述氮液化二氧化碳閉合發(fā)動機(jī)還包括獨(dú)立的做功機(jī)構(gòu)，所述壓縮式空分系統(tǒng)的氮?dú)饨?jīng)過與所述二氧化碳液化器進(jìn)行熱交換后，與獨(dú)立的做功機(jī)構(gòu)連通。所述壓縮式空分系統(tǒng)的氮?dú)饨?jīng)過與所述二氧化碳液化器進(jìn)行熱交換后，與所述爆排發(fā)動機(jī)連通。即從壓縮式空分系統(tǒng)I出來的液氧和氮?dú)夤灿靡粋€做功機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的原理是利用壓縮式空分系統(tǒng)產(chǎn)生的液氧為爆排發(fā)動機(jī)提供氧化劑，而同時產(chǎn)生的低溫氮?dú)庥脕砝鋮s爆排發(fā)動機(jī)的排氣，將排氣中的二氧化碳進(jìn)行液化和/或固化。本發(fā)明中所謂的壓縮式空分系統(tǒng)是指壓縮式的空氣分離系統(tǒng)，用來將氧氣和氮?dú)饧捌渌諝獬煞址蛛x；所謂的爆排發(fā)動機(jī)是指只有爆炸作功過程和排氣過程的發(fā)動機(jī)，這種發(fā)動機(jī)是將高壓氧化劑充入燃燒室后噴入燃料，在燃燒室內(nèi)不再進(jìn)行壓縮，并且可以對所述爆排發(fā)動機(jī)充入膨脹劑來提高爆排發(fā)動機(jī)的作功能力，這種發(fā)動機(jī)是指只進(jìn)行爆炸作功沖程和排氣沖程的活塞式熱動カ系統(tǒng)以及葉輪式(如燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室和透平部分)、轉(zhuǎn)子式等一切由熱轉(zhuǎn)換成動カ的熱動カ系統(tǒng)；所謂壓氣機(jī)是指對氣體進(jìn)行壓縮的機(jī)構(gòu)，如活塞式、渦輪式、螺桿式、齒輪式、轉(zhuǎn)子式壓氣機(jī)等；所述膨脹劑是指不參與燃燒化學(xué)反應(yīng)起升溫或降溫以及調(diào)整作功エ質(zhì)摩爾數(shù)的作用并參與膨脹作功的工質(zhì)；所謂ニ氧化碳液化器是指一切能使ニ氧化碳液化的裝置，所謂混合式ニ氧化碳液化器是指通過與低溫流體混合的降溫方式使ニ氧化碳液化的裝置；所謂排氣降溫?zé)峤粨Q器是指將排氣降溫的裝置，可以是 散熱器，也可以是以降溫為目的的熱交換器，還可以是混合式降溫裝置；所謂連通是指直接連通、經(jīng)過若干過程(包括與其他物質(zhì)混合等)的間接連通或經(jīng)泵、控制閥等受控連通；所謂氧吸熱熱交換器是指為了使氧以具有一定溫度的高壓氣態(tài)形式進(jìn)入燃燒室所設(shè)的熱交換器，其目的是讓氧在進(jìn)入燃燒室之前吸收低品位熱量；所謂氧吸熱排氣熱交換器是指設(shè)在排氣道上的氧吸熱熱交換器；所謂氧吸熱燃燒室熱交換器是指設(shè)在發(fā)動機(jī)燃燒室壁上的氧吸熱熱交換器；所謂氧吸熱壓縮式空分熱交換器是指設(shè)在壓縮式空分系統(tǒng)中的壓縮機(jī)上的氧吸熱熱交換器。本發(fā)明所謂的熱交換器水出ロ可以作為水的排放出ロ，也可以將此水出ロ經(jīng)高壓泵或經(jīng)高壓泵再經(jīng)熱交換器加熱汽化后與爆排發(fā)動機(jī)的燃燒室連通。本發(fā)明所謂的液化器水出口可以作為水的排放出ロ，也可以將此水出口經(jīng)高壓泵或經(jīng)高壓泵再經(jīng)熱交換器加熱汽化后與爆排發(fā)動機(jī)的燃燒室連通。本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明所公開的氮液化ニ氧化碳閉合發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)的高效、低排放，大大提高了發(fā)動機(jī)的環(huán)保性和節(jié)能性。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例I的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意 圖4為本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意 圖5為本發(fā)明實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意 圖6為本發(fā)明實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)示意 圖7為本發(fā)明實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)示意 圖8為本發(fā)明實(shí)施例8的結(jié)構(gòu)示意 圖9為本發(fā)明實(shí)施例9的結(jié)構(gòu)示意 圖10為本發(fā)明實(shí)施例10的結(jié)構(gòu)示意 圖11為本發(fā)明實(shí)施例11的結(jié)構(gòu)示意 圖12為本發(fā)明實(shí)施例12的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中
I壓縮式空分系統(tǒng)、2爆排發(fā)動機(jī)、3 二氧化碳液化器、5排氣降溫?zé)峤粨Q器、6高壓泵、7液氧高壓泵、10氧吸熱熱交換器、101氧吸熱排氣熱交換器、102氧吸熱燃燒室熱交換器、103氧吸熱壓縮式空分熱交換器、201回流流體入口、300混合式二氧化碳液化器、301液化器水出口、302回流流體出口、501熱交換器水出口、600獨(dú)立作功機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
如圖I所示的氮液化二氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，包括壓縮式空分系統(tǒng)1，爆排發(fā)動機(jī)2和二 氧化碳液化器3，所述壓縮式空分系統(tǒng)I的液氧出口與所述爆排發(fā)動機(jī)2的燃燒室連通，所述爆排發(fā)動機(jī)2的排氣道與所述二氧化碳液化器3連通，所述壓縮式空分系統(tǒng)I的氮?dú)獬隹谂c所述二氧化碳液化器3連通。本方案的原理是利用壓縮式空分系統(tǒng)I產(chǎn)生的液氧為爆排發(fā)動機(jī)2提供氧化劑，并利用其同時產(chǎn)生的低溫氮?dú)馔ㄟ^二氧化碳液化器3冷卻爆排發(fā)動機(jī)的排氣，實(shí)現(xiàn)排氣中的二氧化碳的液化或固化，由此降低二氧化碳的排放。實(shí)施例2
如圖2所示的氮液化二氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于在所述爆排發(fā)動機(jī)2和所述二氧化碳液化器3之間設(shè)排氣降溫?zé)峤粨Q器5。實(shí)施例3
如圖3所示的氮液化二氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于所述二氧化碳液化器3設(shè)為混合式二氧化碳液化器300。實(shí)施例4
如圖4所示的氮液化二氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于在所述爆排發(fā)動機(jī)2和所述二氧化碳液化器3之間設(shè)排氣降溫?zé)峤粨Q器5，在所述排氣降溫?zé)峤粨Q器5上設(shè)熱交換器水出口 501。實(shí)施例5
如圖5所示的氮液化二氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于在所述二氧化碳液化器3上設(shè)液化器水出口 301。實(shí)施例6
如圖6所示的氮液化二氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于在所述爆排發(fā)動機(jī)2的燃燒室上設(shè)回流流體入口 201，在所述二氧化碳液化器3上設(shè)回流流體出口 302，所述回流流體出口 302經(jīng)高壓泵6與所述回流流體入口 201連通。實(shí)施例7
如圖7所示的氮液化二氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于在所述壓縮式空分系統(tǒng)I的液氧出口與所述爆排發(fā)動機(jī)2的燃燒室之間依次設(shè)液氧高壓泵7和氧吸熱熱交換器10。實(shí)施例8
如圖8所示的氮液化二氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其與實(shí)施例7的區(qū)別在于所述氧吸熱熱交換器10設(shè)為設(shè)置在所述爆排發(fā)動機(jī)2的排氣道上的氧吸熱排氣熱交換器101，從所述液氧高壓泵7出來的液氧經(jīng)所述氧吸熱排氣熱交換器101吸熱后進(jìn)入所述爆排發(fā)動機(jī)2的燃燒室，液氧在所述氧吸熱排氣熱交換器101內(nèi)吸熱升溫的同時對所述爆排發(fā)動機(jī)2的排氣進(jìn)行冷卻，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)排氣熱量的有效利用。實(shí)施例9
如圖9所示的氮液化ニ氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其與實(shí)施例7的區(qū)別在于所述氧吸熱熱交換器10設(shè)為 設(shè)置在所述爆排發(fā)動機(jī)2的燃燒室內(nèi)的氧吸熱燃燒室熱交換器102。實(shí)施例10
如圖10所示的氮液化ニ氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其與實(shí)施例7的區(qū)別在于所述氧吸熱熱交換器10設(shè)為設(shè)置在所述壓縮式空分系統(tǒng)I上的氧吸熱壓縮式空分熱交換器103。實(shí)施例11
如圖11所示的氮液化ニ氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于所述壓縮式空分系統(tǒng)I的氮?dú)饨?jīng)過所述ニ氧化碳液化器3進(jìn)行熱交換后，與獨(dú)立的做功機(jī)構(gòu)600連通，從而可通過所述獨(dú)立做功機(jī)構(gòu)600獨(dú)立對外輸出動力。實(shí)施例12
如圖12所示的氮液化ニ氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于所述壓縮式空分系統(tǒng)I的氮?dú)饨?jīng)過所述ニ氧化碳液化器3進(jìn)行熱交換后，再與所述爆排發(fā)動機(jī)2連通。即從壓縮式空分系統(tǒng)I出來的液氧和氮?dú)夤灿靡粋€做功機(jī)構(gòu)，由此可增強(qiáng)所述做功機(jī)構(gòu)的做功能力。
權(quán)利要求
1.ー種氮液化ニ氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，包括壓縮式空分系統(tǒng)(1)，爆排發(fā)動機(jī)(2)和ニ氧化碳液化器(3)，其特征在于所述壓縮式空分系統(tǒng)(I)的液氧出口與所述爆排發(fā)動機(jī)(2)的燃燒室連通，所述爆排發(fā)動機(jī)(2)的排氣道與所述ニ氧化碳液化器(3)連通，所述壓縮式空分系統(tǒng)(I)的氮?dú)獬謦砼c所述ニ氧化碳液化器(3)連通，在所述ニ氧化碳液化器(3)內(nèi)以氮?dú)獾睦淠転橥苿恿κ顾霰虐l(fā)動機(jī)(2)排氣中的ニ氧化碳液化和/或固化。
2.如權(quán)利要求I所述氮液化ニ氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其特征在于在所述爆排發(fā)動機(jī)(2)和所述ニ氧化碳液化器(3 )之間設(shè)排氣降溫?zé)峤粨Q器(5 )。
3.如權(quán)利要求I所述氮液化ニ氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其特征在于所述ニ氧化碳液化器(3)設(shè)為混合式ニ氧化碳液化器(300)。
4.如權(quán)利要求2所述氮液化ニ氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其特征在于在所述排氣降溫?zé)峤粨Q器(5)上設(shè)熱交換器水出ロ(501)。
5.如權(quán)利要求I所述氮液化ニ氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其特征在于在所述ニ氧化碳液化器(3)上設(shè)液化器水出ロ(301)。
6.如權(quán)利要求I所述氮液化ニ氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其特征在于在所述爆排發(fā)動機(jī)(2)的燃燒室上設(shè)回流流體入口(201)，在所述ニ氧化碳液化器(3)上設(shè)回流流體出ロ(302)，所述回流流體出ロ(302)經(jīng)高壓泵(6)與所述回流流體入口(201)連通。
7.如權(quán)利要求I所述氮液化ニ氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其特征在于在所述壓縮式空分系統(tǒng)(I)的液氧出口與所述爆排發(fā)動機(jī)(2)的燃燒室之間設(shè)液氧高壓泵(7)和氧吸熱熱交換器(10)。
8.如權(quán)利要求7所述氮液化ニ氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其特征在于所述氧吸熱熱交換器(10)設(shè)為氧吸熱排氣熱交換器(101)、氧吸熱燃燒室熱交換器(102)或氧吸熱壓縮式空分熱交換器(103)。
9.如權(quán)利要求I所述氮液化ニ氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其特征在于還包括獨(dú)立的做功機(jī)構(gòu)(600)，所述壓縮式空分系統(tǒng)(I)的氮?dú)饨?jīng)過與所述ニ氧化碳液化器(3)進(jìn)行熱交換后，與獨(dú)立的做功機(jī)構(gòu)(600)連通。
10.如權(quán)利要求I所述氮液化ニ氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，其特征在于所述壓縮式空分系統(tǒng)(I)的氮?dú)饨?jīng)過與所述ニ氧化碳液化器(3)進(jìn)行熱交換后，與所述爆排發(fā)動機(jī)(2)連通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氮液化二氧化碳閉合發(fā)動機(jī)，包括壓縮式空分系統(tǒng)，爆排發(fā)動機(jī)和二氧化碳液化器，所述壓縮式空分系統(tǒng)的液氧出口與所述爆排發(fā)動機(jī)的燃燒室連通，所述爆排發(fā)動機(jī)的排氣道與所述二氧化碳液化器連通，所述壓縮式空分系統(tǒng)的氮?dú)獬隹谂c所述二氧化碳液化器連通，在所述二氧化碳液化器內(nèi)以低溫氮?dú)馐顾霰虐l(fā)動機(jī)排氣中的二氧化碳液化或固化。本發(fā)明可提高發(fā)動機(jī)效率、并改善發(fā)動機(jī)的環(huán)保和節(jié)能性能。
文檔編號F02M25/12GK102661217SQ20111026105
公開日2012年9月12日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者靳北彪 申請人:靳北彪