一种利用超临界二氧化碳供能驱动的汽车的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用超临界二氧化碳供能驱动的汽车，包括车体、车轮、变速及传动机构和驱动系统。驱动系统包括高压二氧化碳储罐、加热器、膨胀机、压缩机和缓冲罐。高压二氧化碳储罐通过高压二氧化碳管路连接到加热器，加热器出口连接到膨胀机。膨胀机出口分为两路，一路通过制冷空调连接到二氧化碳排放口，另一路通过压缩机和缓冲罐连接到高压二氧化碳管路。膨胀机一头与发电机轴连接，另一头通过离合器与变速器连接。变速器与分动器连接，分动器通过传动轴分别与压缩机和车轮连接。本发明利用超临界二氧化碳供能驱动汽车行驶，有效的利用所储的能量，实现了能量的灵活调节和高效利用。
【专利说明】
一种利用超临界二氧化碳供能驱动的汽车
技术领域
[0001]本发明属于新能源交通工具技术领域，涉及一种新能源汽车，具体涉及一种利用超临界二氧化碳供能驱动的汽车。
【背景技术】
[0002]柴油机、汽油机等均为内燃机阶段的产物，交通工具体现为汽车、摩托车、轮船、拖拉机等。近年来汽车的生产量连年剧增，汽车尾气成为了环境污染的重要原因。针对汽车污染的问题，各国政府都积极制定汽车尾气排放标准，其中欧盟的标准极其严格，成为了其他国家制定标准的重要参照。为了应对不断严格的汽车尾气排放标准，各大汽车厂商目前主要采取利用新能源来解决汽车尾气和能源匮乏的重要问题。
[0003]超临界流体(supercritical fluid)是指温度及压力均处于临界点以上的流体，具有许多独特的性质。纯净物质在温度高于某一数值时，任何大的压力均不能使该纯物质由气相转化为液相，此时的温度即被称之为临界温度Tc;而在临界温度下，气体能被液化的最低压力称为临界压力Pc。当物质所处的温度高于临界温度，压力大于临界压力时，该物质处于超临界状态。
[0004]以二氧化碳为工作介质储能供能系统较为少见。二氧化碳是一种无毒、不易燃、密度高、临界点适宜(临界温度T c = 31.1°C，临界压力P c = 7.38*10 6 Pa)的流体，具有较好的流动性和传输特性，常被用于制冷、化工等领域。如何利用二氧化碳为载体实现供能系统的储能和供能，提高能源的利用率，减少能量的浪费，是供能系统面临的新课题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种利用超临界二氧化碳供能驱动的汽车，灵活调节能量，提高二氧化碳储能和供能利用的效率，实现绿色能源汽车正常行驶。
[0006]本发明的技术方案是:利用超临界二氧化碳供能驱动的汽车，包括车体、车轮、蓄电池、发电机、电动机、制冷空调、制热空调、冷藏柜、变速及传动机构和驱动系统。变速及传动机构包括离合器、变速器、分动器和传动轴，发电机和蓄电池电路连接，电动机与变速器轴连接。驱动系统包括高压二氧化碳储罐、加热器、膨胀机、压缩机和缓冲罐。高压二氧化碳储罐通过高压二氧化碳管路连接到加热器，加热器出口连接到膨胀机。膨胀机出口分为两路，一路通过制冷空调连接到二氧化碳排放口，另一路通过压缩机和缓冲罐连接到高压二氧化碳管路。膨胀机一头与发电机轴连接，另一头通过离合器与变速器连接。变速器与分动器连接，分动器通过传动轴分别与压缩机和车轮连接。
[0007]汽车设有换热器和制热空调，加热器的烟气管路通过换热器连接到烟气出口，换热器与制热空调连接。汽车设有燃料箱，加热器设有烧嘴，燃料箱连接到烧嘴。加热器的进口和出口之间设有旁路，旁路设有阀门。高压二氧化碳储罐设有二氧化碳加入口。膨胀机替换为膨胀机组，膨胀机组设有I?10台膨胀机。压缩机为多级压缩，所述多级压缩的级数为I?10级。其也可以用在固定场所。高压二氧化碳储罐压力为O?200MPa，温度为-60?2000°C。二氧化碳的含量为O?100%。加热器为燃烧加热器或电加热器，燃烧加热器使用的燃料为固体燃料、液体燃料或气体燃料，或上述燃料两种或三种混合。固体燃料为煤粉、焦粉或楓，楓是灰分小于0.01%的碳粉。液体燃料为汽油或柴油，气体燃料为煤气、液化石油气或天然气。汽车设有电动机，电动机与变速器轴连接。汽车设有冷藏柜、稀释风机和二氧化碳检测仪，低压二氧化碳气体管路或制冷空调出口连接到冷藏柜。冷藏柜出口通过二氧化碳检测仪连接到二氧化碳排出口，稀释风机连接到二氧化碳检测仪之前的排放管路。利用检测仪控制稀释风机将空气掺入排放管路，使排出的废气达标排放，安全可靠。膨胀机可以用汽轮机、烟气轮机、活塞式发动机或燃气轮机代替。汽车启动或用电动机或用膨胀机启动。
[0008]本发明利用超临界二氧化碳供能的系统，利用超临界二氧化碳供能驱动汽车行驶，有效的利用所储的能量，实现了能量的灵活调节和高效利用，通过在膨胀机前增加加热器，使高压超临界二氧化碳体积膨胀，有利于更多的功率输出，提高了超临界二氧化碳供能利用的效率，实现绿色能源汽车正常行驶。二氧化碳先回收、提纯、储存、运输和利用，从而达到减少二氧化碳排放的目的。
【附图说明】
[0009]图1为本发明利用超临界二氧化碳供能驱动汽车的示意图；
图2为超临界二氧化碳供能驱动系统的示意图；
其中:I一烧嘴、2—尚压二氧化碳储罐、3—加热器、4一膨胀机、5—膨胀机组、6—制冷空调、7—压缩机、8—低压二氧化碳气体管路、9 一离合器、10—空气入口、11 一二氧化碳排出口、12—旁路、13—燃料箱、14一变速器、15—分动器、16—传动轴、17—蓄电池、18—发电机、19 一换热器、20—烟气出口、21—车轮、22—缓冲罐、23—高压二氧化碳管路、24—车体、25一制热空调、26一—■氧化碳加入口、27一电动机、28一冷减柜、29一稀释风机、30一—■氧化碳检测仪、31—阀11。
【具体实施方式】
[0010]下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
[0011]实施例1
本发明利用超临界二氧化碳供能驱动的汽车，包括车体24、车轮21、蓄电池17、发电机18、制冷空调6、换热器19、电动机27、制热空调25、冷藏柜28、稀释风机29、二氧化碳检测仪30、变速及传动机构和驱动系统。变速及传动机构包括离合器9、变速器14、分动器15和传动轴16，驱动系统包括高压二氧化碳储罐2、加热器3、膨胀机4、压缩机7和缓冲罐22。高压二氧化碳储罐通过高压二氧化碳管路23连接到加热器，加热器出口连接到膨胀机。加热器的进口和出口之间设有旁路，旁路设有阀门31，用于高压二氧化碳直接驱动膨胀机。膨胀机出口分为两路，一路通过制冷空调连接到二氧化碳排放口 11，另一路通过压缩机和缓冲罐连接到高压二氧化碳管路，两路设有阀门。膨胀机一头与发电机轴连接，发电机和蓄电池电路连接。另一头通过离合器与变速器连接，变速器与分动器连接，分动器通过传动轴分别与压缩机和车轮连接。加热器的烟气管路通过换热器连接到烟气出口 20，换热器与制热空调连接。汽车设有燃料箱13，加热器设有烧嘴I，燃料箱连接到烧嘴，燃料箱的燃料为楓。高压二氧化碳储罐2设有二氧化碳加入口 26，用于补充高压二氧化碳。低压二氧化碳气体管路和制冷空调6出口分别连接到冷藏柜，冷藏柜出口通过二氧化碳检测仪连接到二氧化碳排出口 11，另外一路膨胀机出口直接连接到二氧化碳检测仪入口，各连接管路设有阀门31。稀释风机连接到二氧化碳检测仪之前的排放管路，利用检测仪控制稀释风机将空气掺入排放管路，使排出的废气达标排放，安全可靠。
[0012]汽车的行驶过程为，高压二氧化碳储罐中压力为30MPa、温度为100°C的高压二氧化碳经高压二氧化碳管路到加热器3中加热至500°C，到膨胀机4做功，通过离合器、变速器、分动器和传动轴将能量传递给车轮转动，驱动汽车行驶。做功后的二氧化碳气体温度降至3°C经低压二氧化碳气体管路8为汽车内的制冷空调提供冷源，放出冷量的二氧化碳气体到二氧化碳排放口 8排放。可以选择，在高压二氧化碳储罐的超临界二氧化碳不足时，将做功后的二氧化碳气体经压缩机压缩后到高压二氧化碳管路，经过加热器加热后，循环使用系统内二氧化碳进行做功。加热器燃烧后的烟气经换热器19到烟气出口 20排放，烟气在换热器放出的热量为制热空调25提供热源。制热空调和制冷空调分别在冬天和夏天打开，此时另一个空调循环系统关闭。与膨胀机同轴连接的发电机发出的电作为汽车用电储存到蓄电池。当汽车动力不足时，启动电动机，与膨胀机共同为汽车提供动力。
[0013]超临界二氧化碳供能驱动系统的示意图，如图2所示，驱动系统的膨胀机替换为膨胀机组5，膨胀机组设有2台膨胀机4，一台膨胀机驱动汽车行驶，一台膨胀机带动发电机发电。压缩机为多级压缩，多级压缩的级数为2级。
【主权项】
1.一种利用超临界二氧化碳供能驱动的汽车，包括车体(24)、车轮(21)、蓄电池(17)、发电机(18)、制冷空调(6)、制热空调(25)、冷藏柜(28)、变速及传动机构和驱动系统;所述变速及传动机构包括离合器(9)、变速器(14)、分动器(15)和传动轴(16)，所述发电机和蓄电池电路连接；其特征是:所述驱动系统包括高压二氧化碳储罐(2)、加热器(3)、膨胀机(4)、压缩机(7)和缓冲罐(22)，所述高压二氧化碳储罐通过高压二氧化碳管路(23)连接到加热器，加热器出口连接到膨胀机;所述膨胀机出口分为两路，一路通过制冷空调连接到二氧化碳排放口( 11)，另一路通过压缩机和缓冲罐连接到高压二氧化碳管路;所述膨胀机一头与发电机轴连接，另一头通过离合器与变速器连接;所述变速器与分动器连接，分动器通过传动轴分别与压缩机和车轮连接。2.根据权利要求1所述的利用超临界二氧化碳供能驱动的汽车，其特征是:所述汽车设有换热器(19)和制热空调(25)，所述加热器的烟气管路通过换热器连接到烟气出口(20)，所述换热器与制热空调连接。3.根据权利要求1所述的利用超临界二氧化碳供能驱动的汽车，其特征是:所述汽车设有燃料箱(13)，所述加热器设有烧嘴(I)，所述燃料箱连接到烧嘴。4.根据权利要求1所述的利用超临界二氧化碳供能驱动的汽车，其特征是:所述加热器(3)的进口和出口之间设有旁路(12)，所述旁路设有阀门。5.根据权利要求1所述的利用超临界二氧化碳供能驱动的汽车，其特征是:所述高压二氧化碳储罐(2)设有二氧化碳加入口(26)。6.根据权利要求1所述的利用超临界二氧化碳供能驱动的汽车，其特征是:所述膨胀机替换为膨胀机组(5)，所述膨胀机组设有I?10台膨胀机(4);所述压缩机为多级压缩，所述多级压缩的级数为I?10级。7.根据权利要求1所述的利用超临界二氧化碳供能驱动的汽车，其特征是:高压二氧化碳储罐(2)压力为O?200MPa，温度为-60?2000°C;8.二氧化碳的含量为O?100%;所述加热器(3)为燃烧加热器或电加热器，所述燃烧加热器使用的燃料为固体燃料、液体燃料或气体燃料，或上述燃料两种或三种混合;所述固体燃料为煤粉、焦粉或楓，所述楓是灰分小于0.01%的碳粉;所述液体燃料为汽油或柴油，所述气体燃料为煤气、液化石油气或天然气。8.根据权利要求1所述的利用超临界二氧化碳供能驱动的汽车，其特征是:所述汽车设有电动机(27)，所述电动机与变速器(14)轴连接。9.根据权利要求1所述的利用超临界二氧化碳供能驱动的汽车，其特征是:所述汽车设有冷藏柜(28)、稀释风机(29)和二氧化碳检测仪(30)，所述低压二氧化碳气体管路(8)和/或制冷空调(6)出口连接到冷藏柜;所述冷藏柜出口通过二氧化碳检测仪连接到二氧化碳排出口(11)，所述稀释风机连接到二氧化碳检测仪之前的排放管路。10.根据权利要求1所述的利用超临界二氧化碳供能驱动的汽车，其特征是:所述膨胀机可以用汽轮机、烟气轮机、活塞式发动机或燃气轮机代替;所述汽车启动时用电动机或用膨胀机启动。
【文档编号】F01K7/32GK105966225SQ201610311913
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】贾会平
【申请人】石家庄新华能源环保科技股份有限公司