一種利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，包括車(chē)體、車(chē)輪、變速及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括高壓二氧化碳儲(chǔ)罐、加熱器、膨脹機(jī)、壓縮機(jī)和緩沖罐。高壓二氧化碳儲(chǔ)罐通過(guò)高壓二氧化碳管路連接到加熱器，加熱器出口連接到膨脹機(jī)。膨脹機(jī)出口分為兩路，一路通過(guò)制冷空調(diào)連接到二氧化碳排放口，另一路通過(guò)壓縮機(jī)和緩沖罐連接到高壓二氧化碳管路。膨脹機(jī)一頭與發(fā)電機(jī)軸連接，另一頭通過(guò)離合器與變速器連接。變速器與分動(dòng)器連接，分動(dòng)器通過(guò)傳動(dòng)軸分別與壓縮機(jī)和車(chē)輪連接。本發(fā)明利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛，有效的利用所儲(chǔ)的能量，實(shí)現(xiàn)了能量的靈活調(diào)節(jié)和高效利用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于新能源交通工具技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新能源汽車(chē)，具體涉及一種利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油機(jī)、汽油機(jī)等均為內(nèi)燃機(jī)階段的產(chǎn)物，交通工具體現(xiàn)為汽車(chē)、摩托車(chē)、輪船、拖拉機(jī)等。近年來(lái)汽車(chē)的生產(chǎn)量連年劇增，汽車(chē)尾氣成為了環(huán)境污染的重要原因。針對(duì)汽車(chē)污染的問(wèn)題，各國(guó)政府都積極制定汽車(chē)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，其中歐盟的標(biāo)準(zhǔn)極其嚴(yán)格，成為了其他國(guó)家制定標(biāo)準(zhǔn)的重要參照。為了應(yīng)對(duì)不斷嚴(yán)格的汽車(chē)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，各大汽車(chē)廠商目前主要采取利用新能源來(lái)解決汽車(chē)尾氣和能源匱乏的重要問(wèn)題。
[0003]超臨界流體(supercritical fluid)是指溫度及壓力均處于臨界點(diǎn)以上的流體，具有許多獨(dú)特的性質(zhì)。純凈物質(zhì)在溫度高于某一數(shù)值時(shí)，任何大的壓力均不能使該純物質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)化為液相，此時(shí)的溫度即被稱(chēng)之為臨界溫度Tc;而在臨界溫度下，氣體能被液化的最低壓力稱(chēng)為臨界壓力Pc。當(dāng)物質(zhì)所處的溫度高于臨界溫度，壓力大于臨界壓力時(shí)，該物質(zhì)處于超臨界狀態(tài)。
[0004]以二氧化碳為工作介質(zhì)儲(chǔ)能供能系統(tǒng)較為少見(jiàn)。二氧化碳是一種無(wú)毒、不易燃、密度高、臨界點(diǎn)適宜(臨界溫度T c = 31.1°C，臨界壓力P c = 7.38*10 6 Pa)的流體，具有較好的流動(dòng)性和傳輸特性，常被用于制冷、化工等領(lǐng)域。如何利用二氧化碳為載體實(shí)現(xiàn)供能系統(tǒng)的儲(chǔ)能和供能，提高能源的利用率，減少能量的浪費(fèi)，是供能系統(tǒng)面臨的新課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，靈活調(diào)節(jié)能量，提高二氧化碳儲(chǔ)能和供能利用的效率，實(shí)現(xiàn)綠色能源汽車(chē)正常行駛。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，包括車(chē)體、車(chē)輪、蓄電池、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、制冷空調(diào)、制熱空調(diào)、冷藏柜、變速及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。變速及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括離合器、變速器、分動(dòng)器和傳動(dòng)軸，發(fā)電機(jī)和蓄電池電路連接，電動(dòng)機(jī)與變速器軸連接。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括高壓二氧化碳儲(chǔ)罐、加熱器、膨脹機(jī)、壓縮機(jī)和緩沖罐。高壓二氧化碳儲(chǔ)罐通過(guò)高壓二氧化碳管路連接到加熱器，加熱器出口連接到膨脹機(jī)。膨脹機(jī)出口分為兩路，一路通過(guò)制冷空調(diào)連接到二氧化碳排放口，另一路通過(guò)壓縮機(jī)和緩沖罐連接到高壓二氧化碳管路。膨脹機(jī)一頭與發(fā)電機(jī)軸連接，另一頭通過(guò)離合器與變速器連接。變速器與分動(dòng)器連接，分動(dòng)器通過(guò)傳動(dòng)軸分別與壓縮機(jī)和車(chē)輪連接。
[0007]汽車(chē)設(shè)有換熱器和制熱空調(diào)，加熱器的煙氣管路通過(guò)換熱器連接到煙氣出口，換熱器與制熱空調(diào)連接。汽車(chē)設(shè)有燃料箱，加熱器設(shè)有燒嘴，燃料箱連接到燒嘴。加熱器的進(jìn)口和出口之間設(shè)有旁路，旁路設(shè)有閥門(mén)。高壓二氧化碳儲(chǔ)罐設(shè)有二氧化碳加入口。膨脹機(jī)替換為膨脹機(jī)組，膨脹機(jī)組設(shè)有I?10臺(tái)膨脹機(jī)。壓縮機(jī)為多級(jí)壓縮，所述多級(jí)壓縮的級(jí)數(shù)為I?10級(jí)。其也可以用在固定場(chǎng)所。高壓二氧化碳儲(chǔ)罐壓力為O?200MPa，溫度為-60?2000°C。二氧化碳的含量為O?100%。加熱器為燃燒加熱器或電加熱器，燃燒加熱器使用的燃料為固體燃料、液體燃料或氣體燃料，或上述燃料兩種或三種混合。固體燃料為煤粉、焦粉或楓，楓是灰分小于0.01%的碳粉。液體燃料為汽油或柴油，氣體燃料為煤氣、液化石油氣或天然氣。汽車(chē)設(shè)有電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)與變速器軸連接。汽車(chē)設(shè)有冷藏柜、稀釋風(fēng)機(jī)和二氧化碳檢測(cè)儀，低壓二氧化碳?xì)怏w管路或制冷空調(diào)出口連接到冷藏柜。冷藏柜出口通過(guò)二氧化碳檢測(cè)儀連接到二氧化碳排出口，稀釋風(fēng)機(jī)連接到二氧化碳檢測(cè)儀之前的排放管路。利用檢測(cè)儀控制稀釋風(fēng)機(jī)將空氣摻入排放管路，使排出的廢氣達(dá)標(biāo)排放，安全可靠。膨脹機(jī)可以用汽輪機(jī)、煙氣輪機(jī)、活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)代替。汽車(chē)啟動(dòng)或用電動(dòng)機(jī)或用膨脹機(jī)啟動(dòng)。
[0008]本發(fā)明利用超臨界二氧化碳供能的系統(tǒng)，利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛，有效的利用所儲(chǔ)的能量，實(shí)現(xiàn)了能量的靈活調(diào)節(jié)和高效利用，通過(guò)在膨脹機(jī)前增加加熱器，使高壓超臨界二氧化碳體積膨脹，有利于更多的功率輸出，提高了超臨界二氧化碳供能利用的效率，實(shí)現(xiàn)綠色能源汽車(chē)正常行駛。二氧化碳先回收、提純、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和利用，從而達(dá)到減少二氧化碳排放的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的示意圖；
圖2為超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示意圖；
其中:I一燒嘴、2—尚壓二氧化碳儲(chǔ)罐、3—加熱器、4一膨脹機(jī)、5—膨脹機(jī)組、6—制冷空調(diào)、7—壓縮機(jī)、8—低壓二氧化碳?xì)怏w管路、9 一離合器、10—空氣入口、11 一二氧化碳排出口、12—旁路、13—燃料箱、14一變速器、15—分動(dòng)器、16—傳動(dòng)軸、17—蓄電池、18—發(fā)電機(jī)、19 一換熱器、20—煙氣出口、21—車(chē)輪、22—緩沖罐、23—高壓二氧化碳管路、24—車(chē)體、25一制熱空調(diào)、26一—■氧化碳加入口、27一電動(dòng)機(jī)、28一冷減柜、29一稀釋風(fēng)機(jī)、30一—■氧化碳檢測(cè)儀、31—閥11。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明保護(hù)范圍不限于實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)做出任何改動(dòng)也屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0011]實(shí)施例1
本發(fā)明利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，包括車(chē)體24、車(chē)輪21、蓄電池17、發(fā)電機(jī)18、制冷空調(diào)6、換熱器19、電動(dòng)機(jī)27、制熱空調(diào)25、冷藏柜28、稀釋風(fēng)機(jī)29、二氧化碳檢測(cè)儀30、變速及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。變速及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括離合器9、變速器14、分動(dòng)器15和傳動(dòng)軸16，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括高壓二氧化碳儲(chǔ)罐2、加熱器3、膨脹機(jī)4、壓縮機(jī)7和緩沖罐22。高壓二氧化碳儲(chǔ)罐通過(guò)高壓二氧化碳管路23連接到加熱器，加熱器出口連接到膨脹機(jī)。加熱器的進(jìn)口和出口之間設(shè)有旁路，旁路設(shè)有閥門(mén)31，用于高壓二氧化碳直接驅(qū)動(dòng)膨脹機(jī)。膨脹機(jī)出口分為兩路，一路通過(guò)制冷空調(diào)連接到二氧化碳排放口 11，另一路通過(guò)壓縮機(jī)和緩沖罐連接到高壓二氧化碳管路，兩路設(shè)有閥門(mén)。膨脹機(jī)一頭與發(fā)電機(jī)軸連接，發(fā)電機(jī)和蓄電池電路連接。另一頭通過(guò)離合器與變速器連接，變速器與分動(dòng)器連接，分動(dòng)器通過(guò)傳動(dòng)軸分別與壓縮機(jī)和車(chē)輪連接。加熱器的煙氣管路通過(guò)換熱器連接到煙氣出口 20，換熱器與制熱空調(diào)連接。汽車(chē)設(shè)有燃料箱13，加熱器設(shè)有燒嘴I，燃料箱連接到燒嘴，燃料箱的燃料為楓。高壓二氧化碳儲(chǔ)罐2設(shè)有二氧化碳加入口 26，用于補(bǔ)充高壓二氧化碳。低壓二氧化碳?xì)怏w管路和制冷空調(diào)6出口分別連接到冷藏柜，冷藏柜出口通過(guò)二氧化碳檢測(cè)儀連接到二氧化碳排出口 11，另外一路膨脹機(jī)出口直接連接到二氧化碳檢測(cè)儀入口，各連接管路設(shè)有閥門(mén)31。稀釋風(fēng)機(jī)連接到二氧化碳檢測(cè)儀之前的排放管路，利用檢測(cè)儀控制稀釋風(fēng)機(jī)將空氣摻入排放管路，使排出的廢氣達(dá)標(biāo)排放，安全可靠。
[0012]汽車(chē)的行駛過(guò)程為，高壓二氧化碳儲(chǔ)罐中壓力為30MPa、溫度為100°C的高壓二氧化碳經(jīng)高壓二氧化碳管路到加熱器3中加熱至500°C，到膨脹機(jī)4做功，通過(guò)離合器、變速器、分動(dòng)器和傳動(dòng)軸將能量傳遞給車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛。做功后的二氧化碳?xì)怏w溫度降至3°C經(jīng)低壓二氧化碳?xì)怏w管路8為汽車(chē)內(nèi)的制冷空調(diào)提供冷源，放出冷量的二氧化碳?xì)怏w到二氧化碳排放口 8排放。可以選擇，在高壓二氧化碳儲(chǔ)罐的超臨界二氧化碳不足時(shí)，將做功后的二氧化碳?xì)怏w經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后到高壓二氧化碳管路，經(jīng)過(guò)加熱器加熱后，循環(huán)使用系統(tǒng)內(nèi)二氧化碳進(jìn)行做功。加熱器燃燒后的煙氣經(jīng)換熱器19到煙氣出口 20排放，煙氣在換熱器放出的熱量為制熱空調(diào)25提供熱源。制熱空調(diào)和制冷空調(diào)分別在冬天和夏天打開(kāi)，此時(shí)另一個(gè)空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)關(guān)閉。與膨脹機(jī)同軸連接的發(fā)電機(jī)發(fā)出的電作為汽車(chē)用電儲(chǔ)存到蓄電池。當(dāng)汽車(chē)動(dòng)力不足時(shí)，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，與膨脹機(jī)共同為汽車(chē)提供動(dòng)力。
[0013]超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示意圖，如圖2所示，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的膨脹機(jī)替換為膨脹機(jī)組5，膨脹機(jī)組設(shè)有2臺(tái)膨脹機(jī)4，一臺(tái)膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛，一臺(tái)膨脹機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。壓縮機(jī)為多級(jí)壓縮，多級(jí)壓縮的級(jí)數(shù)為2級(jí)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，包括車(chē)體(24)、車(chē)輪(21)、蓄電池(17)、發(fā)電機(jī)(18)、制冷空調(diào)(6)、制熱空調(diào)(25)、冷藏柜(28)、變速及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);所述變速及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括離合器(9)、變速器(14)、分動(dòng)器(15)和傳動(dòng)軸(16)，所述發(fā)電機(jī)和蓄電池電路連接；其特征是:所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括高壓二氧化碳儲(chǔ)罐(2)、加熱器(3)、膨脹機(jī)(4)、壓縮機(jī)(7)和緩沖罐(22)，所述高壓二氧化碳儲(chǔ)罐通過(guò)高壓二氧化碳管路(23)連接到加熱器，加熱器出口連接到膨脹機(jī);所述膨脹機(jī)出口分為兩路，一路通過(guò)制冷空調(diào)連接到二氧化碳排放口( 11)，另一路通過(guò)壓縮機(jī)和緩沖罐連接到高壓二氧化碳管路;所述膨脹機(jī)一頭與發(fā)電機(jī)軸連接，另一頭通過(guò)離合器與變速器連接;所述變速器與分動(dòng)器連接，分動(dòng)器通過(guò)傳動(dòng)軸分別與壓縮機(jī)和車(chē)輪連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，其特征是:所述汽車(chē)設(shè)有換熱器(19)和制熱空調(diào)(25)，所述加熱器的煙氣管路通過(guò)換熱器連接到煙氣出口(20)，所述換熱器與制熱空調(diào)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，其特征是:所述汽車(chē)設(shè)有燃料箱(13)，所述加熱器設(shè)有燒嘴(I)，所述燃料箱連接到燒嘴。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，其特征是:所述加熱器(3)的進(jìn)口和出口之間設(shè)有旁路(12)，所述旁路設(shè)有閥門(mén)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，其特征是:所述高壓二氧化碳儲(chǔ)罐(2)設(shè)有二氧化碳加入口(26)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，其特征是:所述膨脹機(jī)替換為膨脹機(jī)組(5)，所述膨脹機(jī)組設(shè)有I?10臺(tái)膨脹機(jī)(4);所述壓縮機(jī)為多級(jí)壓縮，所述多級(jí)壓縮的級(jí)數(shù)為I?10級(jí)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，其特征是:高壓二氧化碳儲(chǔ)罐(2)壓力為O?200MPa，溫度為-60?2000°C;8.二氧化碳的含量為O?100%;所述加熱器(3)為燃燒加熱器或電加熱器，所述燃燒加熱器使用的燃料為固體燃料、液體燃料或氣體燃料，或上述燃料兩種或三種混合;所述固體燃料為煤粉、焦粉或楓，所述楓是灰分小于0.01%的碳粉;所述液體燃料為汽油或柴油，所述氣體燃料為煤氣、液化石油氣或天然氣。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，其特征是:所述汽車(chē)設(shè)有電動(dòng)機(jī)(27)，所述電動(dòng)機(jī)與變速器(14)軸連接。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，其特征是:所述汽車(chē)設(shè)有冷藏柜(28)、稀釋風(fēng)機(jī)(29)和二氧化碳檢測(cè)儀(30)，所述低壓二氧化碳?xì)怏w管路(8)和/或制冷空調(diào)(6)出口連接到冷藏柜;所述冷藏柜出口通過(guò)二氧化碳檢測(cè)儀連接到二氧化碳排出口(11)，所述稀釋風(fēng)機(jī)連接到二氧化碳檢測(cè)儀之前的排放管路。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超臨界二氧化碳供能驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，其特征是:所述膨脹機(jī)可以用汽輪機(jī)、煙氣輪機(jī)、活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)代替;所述汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)用電動(dòng)機(jī)或用膨脹機(jī)啟動(dòng)。
【文檔編號(hào)】F01K7/32GK105966225SQ201610311913
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】賈會(huì)平
【申請(qǐng)人】石家莊新華能源環(huán)保科技股份有限公司