[發明專利]采用氣體引射器的氣動汽車動力系統

有效

• 申請號: 201210531569.1
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN102979580A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 馬重芳;吳玉庭;何為
• 申請（專利權）人: 馬重芳
• 主分類號: F01B23/02
• 分類號: F01B23/02
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

技術領域

本發明屬于高新技術汽車動力領域，具體涉及一種新型的氣動發動機動力系統。

背景技術

面臨目前資源有限和環境污染的兩大難題，人們對新能源汽車產生越來越大的關注。從20世紀30年代以蓄電池作為動力的EV電動車到現在的HEV復合動力電動汽車及代用燃料汽車，汽車用能源的研究與開發從未間斷，其中以電動車的推廣最為成熟，電動汽車行駛中無污染排放、噪聲低、能量轉換效率高。但電池驅動的電動汽車受制于車載電池，在比功率、循環壽命、充放電性能、造價和安全性等方面一時難以達到實用的程度，同時，電池本身也存在嚴重的二次污染。于是，人們期待著一種沒有污染、用之不竭的新型汽車動力能源的出現，壓縮空氣能源正好滿足了這種需求。壓縮空氣動力汽車采用壓縮空氣作為動力能源，排放尾氣不產生任何污染，是一種真正的“綠色汽車”，法、英、美、韓、中等國均開展了相關的研究，其中，法國MDI公司的研究成果最為顯著，設計了多種款型的氣動汽車形式，并初步實現了小規模產業化應用，而其它各家研究機構則都處于實驗科研階段。由于氣瓶存儲的壓縮空氣能量密度較低，且汽車空間所能存儲的空氣質量有限，氣動汽車存在著續航里程有限的缺陷，不適于長距離行駛，因此，提高續航里程成為了氣動汽車技術發展的重要研究方向。

氣動汽車的高壓儲氣瓶在放氣的過程中需要進行降壓控制，目前所有氣動汽車動力系統中采用的均為節流減壓閥技術，而節流過程中存在著幾乎高達一半的能量損失，造成了能量的嚴重浪費，也進一步限制了續航里程。本發明提出了一種新型的采用引射器減壓的方式。引射器是一種利用高壓工作流體來引射低壓流體而獲得中間壓力流體的設備，其基本特點是可提高流體壓力而不直接消耗機械能，比采用其它機械增壓設備簡單而可靠，與其它設備相連接時，系統比較簡單，同時制造也不復雜。目前引射器在動力、石油化工、制冷、供暖等技術領域得到了越來越多的應用，尤其是在真空蒸餾、真空結晶和真空干燥等方面前途廣大。但引射器尚未在氣動汽車的減壓過程中得到應用。本發明提出將氣體引射器應用于氣動汽車動力系統中，以工作中的高壓空氣來引射外界低壓氣體，最終得到適合發動機工作的中間壓力氣體來進行膨脹做功。不僅能夠代替節流減壓閥起到減壓作用，減少能量損失，還由于從外界引入了新的氣體，使系統可利用的氣體總質量有所增加，益于提高系統的動力輸出。作為一種新的技術方案和研究思路，對提高氣動汽車續航里程提供了一條新的技術途徑。

發明內容

本發明的目的是設計一種采用氣體引射器的氣動汽車動力系統，改善由于節流減壓產生大量能量損失而導致的系統能量利用率低的缺點。

本發明設計的采用氣體引射器的氣動發動機動力系統包括用作動力源的高壓空氣瓶1、空氣預熱器2、用于減壓的氣體引射器3和氣動發動機4，其特征為：裝有高壓空氣的高壓空氣瓶1作為動力源，所述高壓空氣瓶1與所述氣體引射器3之間安裝空氣預熱器2，所述高壓空氣瓶1中流出的高壓低溫空氣通過空氣預熱器2，所述空氣預熱器2預加熱所述高壓空氣瓶出口的高壓低溫空氣，使之溫度基本保持穩定，預加熱后的高壓空氣流入氣體引射器3，通過引射外界低壓引射流體5使高壓空氣瓶出口的高壓空氣的氣壓降至所預定所需的壓力，所述的外界低壓引射流體5，又能夠使所述動力系統的總輸出功增加，最后由引射器3出口獲得帶有一定壓力和流量的混合流體，進入氣動發動機4進行膨脹做功，實現機械軸功輸出。

本發明設計的采用氣體引射器3的氣動發動機動力系統，由于高壓空氣瓶1出口氣體的變溫工況，需采用空氣預熱器2對壓縮空氣溫度首先預熱至穩定的環境溫度附近，為了進一步增加系統輸出功，也可設置高溫換熱器來進一步提高壓縮空氣溫度，獲得更高的總輸出功。由于氣瓶出口氣體的變壓工況，為了獲得氣動發動機所需的工質壓力和流量，氣體引射器3需根據實際運行需要采用單級引射或多級引射的方式，其中多級引射方式又包括串聯、并聯和混聯三種結構。

本發明設計的采用氣體引射器的氣動發動機動力系統，由于只是減壓結構發生了變化，且引射減壓的結構簡單，連接也容易，氣動發動機4可以選擇包括往復活塞式、回轉容積式等在內的各種結構類型。且根據功率的不同需求，氣動發動機4還可以分為單級膨脹和多級膨脹型式，多級氣動發動機還分為串聯、并聯和混聯結構。

本發明設計的采用氣體引射器的氣動發動機動力系統，氣體引射器3起到減壓和增加做功工質總質量的雙重作用。但根據動力系統的工況特征，引射器可以單獨使用，也可以與節流減壓或其它減壓方式同時并用，起到維持工況穩定和增加工質質量作用。