专利名称：氮液化二氧化碳闭合发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种氮液化二氧化碳闭合发动机。
背景技术：
传统发动机，无论是内燃机、外燃机还是混燃机的燃烧室排放出的污染物是目前环境保护中的最大障碍。因此，关于新能源动力系统的研究日趋火热。但是新能源动力系统很难在短时间内得以广泛实际应用，因此如何减少或杜绝传统能源动力转换过程中的污染物排放是更为现实急迫的任务。不仅如此，在今后相当长的时间内人类的能源结构仍然将以碳氢化合物为主，其中包括化石能源和生物质能源。为此如果能够开发出以碳氢化合物或碳氢氧化合物为燃料的零排放或近零排放的热动力系统，将对于环境保护起到更大的作用。
发明内容
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为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下
一种氮液化二氧化碳闭合发动机，包括压缩式空分系统，爆排发动机和二氧化碳液化器，所述压缩式空分系统的液氧出口与所述爆排发动机的燃烧室连通，所述爆排发动机的排气道与所述二氧化碳液化器连通，所述压缩式空分系统的氮气出口与所述二氧化碳液化器连通，在所述二氧化碳液化器内以氮气的冷能为推动力使所述爆排发动机排气中的二氧化碳液化和/或固化。在所述爆排发动机和所述二氧化碳液化器之间设排气降温热交换器。所述二氧化碳液化器设为混合式二氧化碳液化器。在所述爆排发动机和所述二氧化碳液化器之间设排气降温热交换器，在所述排气降温热交换器上设热交换器水出口。在所述二氧化碳液化器上设液化器水出口。在所述爆排发动机的燃烧室上设回流流体入口，在所述二氧化碳液化器上设回流流体出口，所述回流流体出口经高压泵与所述回流流体入口连通。在所述压缩式空分系统的液氧出口与所述爆排发动机的燃烧室之间设液氧高压泵和氧吸热热交换器。氧吸热热交换器设为氧吸热排气热交换器、氧吸热燃烧室热交换器或氧吸热压缩式空分热交换器。所述氮液化二氧化碳闭合发动机还包括独立的做功机构，所述压缩式空分系统的氮气经过与所述二氧化碳液化器进行热交换后，与独立的做功机构连通。所述压缩式空分系统的氮气经过与所述二氧化碳液化器进行热交换后，与所述爆排发动机连通。即从压缩式空分系统I出来的液氧和氮气共用一个做功机构。本发明的原理是利用压缩式空分系统产生的液氧为爆排发动机提供氧化剂，而同时产生的低温氮气用来冷却爆排发动机的排气，将排气中的二氧化碳进行液化和/或固化。本发明中所谓的压缩式空分系统是指压缩式的空气分离系统，用来将氧气和氮气及其他空气成分分离；所谓的爆排发动机是指只有爆炸作功过程和排气过程的发动机，这种发动机是将高压氧化剂充入燃烧室后喷入燃料，在燃烧室内不再进行压缩，并且可以对所述爆排发动机充入膨胀剂来提高爆排发动机的作功能力，这种发动机是指只进行爆炸作功冲程和排气冲程的活塞式热动カ系统以及叶轮式(如燃气轮机的燃烧室和透平部分)、转子式等一切由热转换成动カ的热动カ系统；所谓压气机是指对气体进行压缩的机构，如活塞式、涡轮式、螺杆式、齿轮式、转子式压气机等；所述膨胀剂是指不參与燃烧化学反应起升温或降温以及调整作功エ质摩尔数的作用并參与膨胀作功的工质；所谓ニ氧化碳液化器是指一切能使ニ氧化碳液化的装置，所谓混合式ニ氧化碳液化器是指通过与低温流体混合的降温方式使ニ氧化碳液化的装置；所谓排气降温热交換器是指将排气降温的装置，可以是 散热器，也可以是以降温为目的的热交換器，还可以是混合式降温装置；所谓连通是指直接连通、经过若干过程(包括与其他物质混合等)的间接连通或经泵、控制阀等受控连通；所谓氧吸热热交換器是指为了使氧以具有一定温度的高压气态形式进入燃烧室所设的热交換器，其目的是让氧在进入燃烧室之前吸收低品位热量；所谓氧吸热排气热交換器是指设在排气道上的氧吸热热交換器；所谓氧吸热燃烧室热交換器是指设在发动机燃烧室壁上的氧吸热热交換器；所谓氧吸热压缩式空分热交換器是指设在压缩式空分系统中的压缩机上的氧吸热热交換器。本发明所谓的热交換器水出ロ可以作为水的排放出ロ，也可以将此水出ロ经高压泵或经高压泵再经热交換器加热汽化后与爆排发动机的燃烧室连通。本发明所谓的液化器水出口可以作为水的排放出ロ，也可以将此水出口经高压泵或经高压泵再经热交換器加热汽化后与爆排发动机的燃烧室连通。本发明的有益效果如下
本发明所公开的氮液化ニ氧化碳闭合发动机实现了发动机的高效、低排放，大大提高了发动机的环保性和节能性。
图I为本发明实施例I的结构示意 图2为本发明实施例2的结构示意 图3为本发明实施例3的结构示意 图4为本发明实施例4的结构示意 图5为本发明实施例5的结构示意 图6为本发明实施例6的结构示意 图7为本发明实施例7的结构示意 图8为本发明实施例8的结构示意 图9为本发明实施例9的结构示意 图10为本发明实施例10的结构示意 图11为本发明实施例11的结构示意 图12为本发明实施例12的结构示意图，图中
I压缩式空分系统、2爆排发动机、3 二氧化碳液化器、5排气降温热交换器、6高压泵、7液氧高压泵、10氧吸热热交换器、101氧吸热排气热交换器、102氧吸热燃烧室热交换器、103氧吸热压缩式空分热交换器、201回流流体入口、300混合式二氧化碳液化器、301液化器水出口、302回流流体出口、501热交换器水出口、600独立作功机构。
具体实施例方式实施例I
如图I所示的氮液化二氧化碳闭合发动机，包括压缩式空分系统1，爆排发动机2和二 氧化碳液化器3，所述压缩式空分系统I的液氧出口与所述爆排发动机2的燃烧室连通，所述爆排发动机2的排气道与所述二氧化碳液化器3连通，所述压缩式空分系统I的氮气出口与所述二氧化碳液化器3连通。本方案的原理是利用压缩式空分系统I产生的液氧为爆排发动机2提供氧化剂，并利用其同时产生的低温氮气通过二氧化碳液化器3冷却爆排发动机的排气，实现排气中的二氧化碳的液化或固化，由此降低二氧化碳的排放。实施例2
如图2所示的氮液化二氧化碳闭合发动机，其与实施例I的区别在于在所述爆排发动机2和所述二氧化碳液化器3之间设排气降温热交换器5。实施例3
如图3所示的氮液化二氧化碳闭合发动机，其与实施例I的区别在于所述二氧化碳液化器3设为混合式二氧化碳液化器300。实施例4
如图4所示的氮液化二氧化碳闭合发动机，其与实施例I的区别在于在所述爆排发动机2和所述二氧化碳液化器3之间设排气降温热交换器5，在所述排气降温热交换器5上设热交换器水出口 501。实施例5
如图5所示的氮液化二氧化碳闭合发动机，其与实施例I的区别在于在所述二氧化碳液化器3上设液化器水出口 301。实施例6
如图6所示的氮液化二氧化碳闭合发动机，其与实施例I的区别在于在所述爆排发动机2的燃烧室上设回流流体入口 201，在所述二氧化碳液化器3上设回流流体出口 302，所述回流流体出口 302经高压泵6与所述回流流体入口 201连通。实施例7
如图7所示的氮液化二氧化碳闭合发动机，其与实施例I的区别在于在所述压缩式空分系统I的液氧出口与所述爆排发动机2的燃烧室之间依次设液氧高压泵7和氧吸热热交换器10。实施例8
如图8所示的氮液化二氧化碳闭合发动机，其与实施例7的区别在于所述氧吸热热交换器10设为设置在所述爆排发动机2的排气道上的氧吸热排气热交换器101，从所述液氧高压泵7出来的液氧经所述氧吸热排气热交換器101吸热后进入所述爆排发动机2的燃烧室，液氧在所述氧吸热排气热交換器101内吸热升温的同时对所述爆排发动机2的排气进行冷却，实现了发动机排气热量的有效利用。实施例9
如图9所示的氮液化ニ氧化碳闭合发动机，其与实施例7的区别在于所述氧吸热热交换器10设为 设置在所述爆排发动机2的燃烧室内的氧吸热燃烧室热交換器102。实施例10
如图10所示的氮液化ニ氧化碳闭合发动机，其与实施例7的区别在于所述氧吸热热交換器10设为设置在所述压缩式空分系统I上的氧吸热压缩式空分热交換器103。实施例11
如图11所示的氮液化ニ氧化碳闭合发动机，其与实施例I的区别在于所述压缩式空分系统I的氮气经过所述ニ氧化碳液化器3进行热交換后，与独立的做功机构600连通，从而可通过所述独立做功机构600独立对外输出动力。实施例12
如图12所示的氮液化ニ氧化碳闭合发动机，其与实施例I的区别在于所述压缩式空分系统I的氮气经过所述ニ氧化碳液化器3进行热交換后，再与所述爆排发动机2连通。即从压缩式空分系统I出来的液氧和氮气共用一个做功机构，由此可增强所述做功机构的做功能力。
权利要求
1.ー种氮液化ニ氧化碳闭合发动机，包括压缩式空分系统(1)，爆排发动机(2)和ニ氧化碳液化器(3)，其特征在于所述压缩式空分系统(I)的液氧出口与所述爆排发动机(2)的燃烧室连通，所述爆排发动机(2)的排气道与所述ニ氧化碳液化器(3)连通，所述压缩式空分系统(I)的氮气出ロ与所述ニ氧化碳液化器(3)连通，在所述ニ氧化碳液化器(3)内以氮气的冷能为推动力使所述爆排发动机(2)排气中的ニ氧化碳液化和/或固化。
2.如权利要求I所述氮液化ニ氧化碳闭合发动机，其特征在于在所述爆排发动机(2)和所述ニ氧化碳液化器(3 )之间设排气降温热交換器(5 )。
3.如权利要求I所述氮液化ニ氧化碳闭合发动机，其特征在于所述ニ氧化碳液化器(3)设为混合式ニ氧化碳液化器(300)。
4.如权利要求2所述氮液化ニ氧化碳闭合发动机，其特征在于在所述排气降温热交换器(5)上设热交換器水出ロ(501)。
5.如权利要求I所述氮液化ニ氧化碳闭合发动机，其特征在于在所述ニ氧化碳液化器(3)上设液化器水出ロ(301)。
6.如权利要求I所述氮液化ニ氧化碳闭合发动机，其特征在于在所述爆排发动机(2)的燃烧室上设回流流体入口(201)，在所述ニ氧化碳液化器(3)上设回流流体出ロ(302)，所述回流流体出ロ(302)经高压泵(6)与所述回流流体入口(201)连通。
7.如权利要求I所述氮液化ニ氧化碳闭合发动机，其特征在于在所述压缩式空分系统(I)的液氧出口与所述爆排发动机(2)的燃烧室之间设液氧高压泵(7)和氧吸热热交换器(10)。
8.如权利要求7所述氮液化ニ氧化碳闭合发动机，其特征在于所述氧吸热热交換器(10)设为氧吸热排气热交換器(101)、氧吸热燃烧室热交換器(102)或氧吸热压缩式空分热交換器(103)。
9.如权利要求I所述氮液化ニ氧化碳闭合发动机，其特征在于还包括独立的做功机构(600)，所述压缩式空分系统(I)的氮气经过与所述ニ氧化碳液化器(3)进行热交換后，与独立的做功机构(600)连通。
10.如权利要求I所述氮液化ニ氧化碳闭合发动机，其特征在于所述压缩式空分系统(I)的氮气经过与所述ニ氧化碳液化器(3)进行热交換后，与所述爆排发动机(2)连通。
全文摘要
本发明公开了一种氮液化二氧化碳闭合发动机，包括压缩式空分系统，爆排发动机和二氧化碳液化器，所述压缩式空分系统的液氧出口与所述爆排发动机的燃烧室连通，所述爆排发动机的排气道与所述二氧化碳液化器连通，所述压缩式空分系统的氮气出口与所述二氧化碳液化器连通，在所述二氧化碳液化器内以低温氮气使所述爆排发动机排气中的二氧化碳液化或固化。本发明可提高发动机效率、并改善发动机的环保和节能性能。
文档编号F02M25/12GK102661217SQ20111026105
公开日2012年9月12日 申请日期2011年9月5日 优先权日2010年9月13日
发明者靳北彪 申请人:靳北彪