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
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。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力系统以及叶轮式(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力的热动力系统；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；所述膨胀剂是指不参与燃烧化学反应起升温或降温以及调整作功工质摩尔数的作用并参与膨胀作功的工质；所谓二氧化碳液化器是指一切能使二氧化碳液化的装置，所谓混合式二氧化碳液化器是指通过与低温流体混合的降温方式使二氧化碳液化的装置；所谓排气降温热交换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换器，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； 所谓氧吸热热交换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换器，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换器是指设在排气道上的氧吸热热交换器；所谓氧吸热燃烧室热交换器是指设在发动机燃烧室壁上的氧吸热热交换器；所谓氧吸热压缩式空分热交换器是指设在压缩式空分系统中的压缩机上的氧吸热热交换器。本发明所谓的热交换器水出口可以作为水的排放出口，也可以将此水出口经高压泵或经高压泵再经热交换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口，也可以将此水出口经高压泵或经高压泵再经热交换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二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1为本发明实施例1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
具体实施例方式实施例1如图1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，压缩式空分系统1的液氧出口与爆排发动机2的燃烧室连通，爆排发动机2的排气道与二氧化碳液化器3连通，压缩式空分系统1的氮气出口与二氧化碳液化
4器3连通，在二氧化碳液化器3内以氮气的冷能为推动力使爆排发动机2的排气中的二氧化碳液化和/或固化。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1的区别在于在爆排发动机2和二氧化碳液化器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1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1的区别在于在爆排发动机2和二氧化碳液化器3之间设排气降温热交换器5，在排气降温热交换器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1的区别在于在二氧化碳液化器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1的区别在于在爆排发动机2的燃烧室上设回流流体入口 201，在二氧化碳液化器3上设回流流体出口 302，回流流体出口 302经高压泵6与回流流体入口 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1的区别在于在压缩式空分系统1的液氧出口与爆排发动机2的燃烧室之间设液氧高压泵7和氧吸热热交换器10。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的区别在于氧吸热热交换器10设为氧吸热排气热交换器101。实施例9如图9所示的氮液化二氧化碳闭合发动机，其与实施例7的区别在于氧吸热热交换器10设为氧吸热燃烧室热交换器102。实施例10如图10所示的氮液化二氧化碳闭合发动机，其与实施例7的区别在于氧吸热热交换器10设为氧吸热压缩式空分热交换器103。
权利要求
1.一种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)，其特征在于所述压缩式空分系统(1)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(1)的氮气出口与所述二氧化碳液化器(3)连通，在所述二氧化碳液化器(3)内以氮气的冷能为推动力使所述爆排发动机(2)排气中的二氧化碳液化和/或固化。
2.如权利要求1所述氮液化二氧化碳闭合发动机，其特征在于在所述爆排发动机(2) 和所述二氧化碳液化器(3)之间设排气降温热交换器(5)。
3.如权利要求1所述氮液化二氧化碳闭合发动机，其特征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)。
4.如权利要求1所述氮液化二氧化碳闭合发动机，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)。
5.如权利要求1所述氮液化二氧化碳闭合发动机，其特征在于在所述二氧化碳液化器(3)上设液化器水出口(301)。
6.如权利要求1所述氮液化二氧化碳闭合发动机，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。
7.如权利要求1所述氮液化二氧化碳闭合发动机，其特征在于在所述压缩式空分系统(1)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所述氮液化二氧化碳闭合发动机，其特征在于氧吸热热交换器(10) 设为氧吸热排气热交换器(101)、氧吸热燃烧室热交换器(102)或氧吸热压缩式空分热交换器(103)。
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氮气的冷能为推动力使所述爆排发动机的排气中的二氧化碳液化和/或固化。本发明所公开的氮液化二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。
文档编号F01N3/02GK102213162SQ20101029480
公开日2011年10月12日 申请日期2010年9月28日 优先权日2010年9月13日
发明者靳北彪 申请人:靳北彪