[發(fā)明專利]采用燃料和直噴液態(tài)氣體的混合動力裝置、系統(tǒng)及動力輸出構(gòu)建方法

無效

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• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號: CN103711573A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 茍仲武
• 申請（專利權(quán)）人: 茍仲武
• 主分類號: F02B41/02
• 分類號: F02B41/02;F02G5/04
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 薛晨光;魏曉波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采用燃料和直噴液態(tài)氣體的混合動力裝置、系統(tǒng)及動力輸出構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

隨著人類社會的高速發(fā)展，大量動力機械得以廣泛應(yīng)用，并已經(jīng)成為人類社會不可或缺的一部分。眾所周知，現(xiàn)有的動力機械能源使用方式均給自然環(huán)境帶來了嚴(yán)重的破壞，例如，產(chǎn)生熱能排放、溫室氣體排放、煙塵顆粒物排放等環(huán)境污染，帶來地球變暖、海平面上升、氣候變壞等問題。

其中，技術(shù)較為成熟的內(nèi)燃機在汽車及各作業(yè)設(shè)備應(yīng)用較為普遍，通過將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機械能實現(xiàn)動力的輸出。然而，受其自身結(jié)構(gòu)的限制，現(xiàn)有內(nèi)燃機使用過程中，燃料燃燒產(chǎn)生的熱能爆發(fā)推動活塞運行做功，這時相當(dāng)一部分的熱量將傳到發(fā)動機的機體和缸蓋上，并通過冷卻系統(tǒng)散發(fā)掉，此外還有大量熱能隨排氣排放。也就是說，大部分燃燒熱被排放到環(huán)境中，正是基于上述熱損失的客觀存在，使得內(nèi)燃機效率僅達(dá)到20%左右。

為了解決能量儲存再釋放的問題，現(xiàn)有技術(shù)提出了一種處理方式。將氣體壓縮形成高壓儲存，然后加注至氣缸形成壓力驅(qū)動，代替部分由燃燒后產(chǎn)生的壓力。但是，該技術(shù)實現(xiàn)過程中，高壓儲存需要消耗能量30%，釋放加注過程損失30%，即該手段的再利用率只有9%左右。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用該處理方式的內(nèi)燃機能量利用率也只能達(dá)到20%-30%。

此外，現(xiàn)有內(nèi)燃機對于石化燃料等能源物質(zhì)的消耗量較大，且燃料燃燒后的煙塵顆粒物排放直接污染環(huán)境，因此，受到節(jié)能減排相關(guān)要求的制約。

有鑒于此，亟待另辟蹊徑提供一種混合動力技術(shù)，在有效提升內(nèi)燃機效率的基礎(chǔ)上，可降低能源消耗和排放污染方面的影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于，提供一種采用燃料和直噴液態(tài)氣體的混合動力裝置，以基于液態(tài)氣體和燃料作為形成驅(qū)動力的基礎(chǔ)源，并有效利用液態(tài)氣體作功后排放的氣體作為受熱膨脹的預(yù)壓縮氣源，從而可最大限度的提高效率，并降低污染，保持啟動氣缸內(nèi)部清潔。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種應(yīng)用該動力裝置的混合動力系統(tǒng)，以及采用燃料和直噴液態(tài)氣體的混合動力輸出構(gòu)建方法。

本發(fā)明提供的采用燃料和直噴液態(tài)氣體的混合動力裝置，包括四沖程內(nèi)燃機氣缸和氣動機氣缸，其中，所述氣動機氣缸包括缸體、內(nèi)置于所述缸體內(nèi)的活塞和與所述缸體及活塞圍合形成氣源工作腔室的缸蓋，所述缸蓋上設(shè)置有進氣門、排氣門和伸入所述氣源工作腔的噴液嘴；且所述氣動機氣缸的活塞與所述內(nèi)燃機氣缸的活塞通過連桿機構(gòu)相連，以在相應(yīng)的缸體內(nèi)交替滑動。

優(yōu)選地，所述氣動機氣缸的缸體與所述內(nèi)燃機氣缸的缸體一體成形。

優(yōu)選地，所述內(nèi)燃機氣缸和所述氣動機氣缸均為多個，且依次間隔排布。

優(yōu)選地，所述內(nèi)燃機氣缸和所述氣動機氣缸均為三個或者四個，形成六缸或者八缸動力裝置。

優(yōu)選地，所述內(nèi)燃機氣缸的數(shù)量小于所述氣動機氣缸的數(shù)量。

本發(fā)明提供的采用燃料和直噴液態(tài)氣體的混合動力系統(tǒng)，包括如前所述的采用燃料和液態(tài)氣體的混合動力裝置，還包括：絕熱儲液箱，用于存儲液態(tài)氣體；換熱預(yù)熱器，其第一熱源支路用于與動力裝置的冷卻回路連通，其預(yù)熱支路連通所述氣動機氣缸的排氣岐管和進氣門；和噴氣控制器，以輸出控制指令控制所述噴液嘴的啟動和停止時刻。

優(yōu)選地，所述噴氣控制器根據(jù)所述混合動力裝置的轉(zhuǎn)速輸出所述控制指令。

優(yōu)選地，所述換熱預(yù)熱器還具有第二熱源支路，所述第二熱源支路與動力裝置的內(nèi)燃機排氣管路并聯(lián)連通。

優(yōu)選地，還包括超低溫低壓液泵，以自所述絕熱儲液箱泵取液態(tài)氣體并輸送至所述噴液嘴。

優(yōu)選地，所述超低溫低壓液泵內(nèi)置于所述絕熱儲液箱中。

優(yōu)選地，所述液態(tài)氣體具體為液態(tài)空氣、液態(tài)氮氣或者液態(tài)混合氣體。

本發(fā)明提供的采用燃料和直噴液態(tài)氣體的混合動力輸出構(gòu)建方法，采用液態(tài)氣體和燃料作為形成驅(qū)動力的基礎(chǔ)源，其中，所述液態(tài)氣體受熱膨脹作功形成的壓力，與所述燃料燃燒作功形成的壓力，共同作為動力輸出的驅(qū)動力，并利用液態(tài)氣體作功后排放的氣體作為受熱膨脹的預(yù)壓縮氣源。

優(yōu)選地，應(yīng)用如前所述的采用燃料和液態(tài)氣體的混合動力系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述燃料具體為汽油、柴油、液化石油氣、氫氣、沼氣、頁巖氣、生物柴油或者天然氣。

優(yōu)選地，低溫啟動時配置成：采用燃料作功的內(nèi)燃部分先啟動，采用液態(tài)氣體作功的氣動部分后啟動。

優(yōu)選地，低功耗情況下、環(huán)境高溫工況下配置成：減少所述內(nèi)燃機氣缸的燃油供給且提高氣動機氣缸的氣體供給，或者內(nèi)燃機停止工作。