專利名稱：新能源汽車及其新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)動(dòng)車及其動(dòng)力裝置，尤其是一種采用金屬燃料的新型氣體動(dòng)力系統(tǒng) 以及安裝該動(dòng)力系統(tǒng)的新能源汽車。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有汽車動(dòng)力系統(tǒng)采用的能源一般有以下兩類一是采用石化燃料提供動(dòng) 力，例如汽油、柴油、液化石油氣、天然氣等；二是采用電力作為動(dòng)力來源。使用石化燃料的 汽油、柴油汽車，以內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力來源，其歷史悠久，技術(shù)成熟，有許多優(yōu)點(diǎn)。但是，由于石 油資源面臨枯竭，油價(jià)總體呈上升趨勢，使用燃油汽車的成本不斷增大，并且燃油汽車燃燒 的尾氣會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。以電力作為動(dòng)力來源的電動(dòng)汽車，其電力來自蓄電池或燃料電池。純電動(dòng)汽車雖 然沒有尾氣污染空氣，但是蓄電池的使用壽命短，造價(jià)高，儲(chǔ)存電能有限，使得電動(dòng)車的行 駛里程短，無法滿足人們出行的要求，蓄電池報(bào)廢后有可能對(duì)環(huán)境造成污染。燃料電池汽車 多以氫氣為燃料，雖然環(huán)保，但價(jià)格高昂，氫氣制取困難，短期內(nèi)難以普遍推廣應(yīng)用。2009年5月31日，新浪科技據(jù)國外媒體報(bào)道，印度塔塔汽車公司成功研制出一款 依靠空氣提供動(dòng)力的汽車，該車由壓縮空氣提供動(dòng)力，可以滿足城市里的短途交通需要。另 據(jù)報(bào)道，美國華盛頓大學(xué)的研究人員開發(fā)了另一種氣動(dòng)汽車，該車以液氮經(jīng)熱交換器汽化 后產(chǎn)生的高壓氮?dú)庾鲃?dòng)力。以上兩類氣動(dòng)汽車主要依靠高壓氣體作為能量來源，都存在氣 源消耗快、行駛里程短的缺陷，并且其壓縮空氣或液化氮?dú)馊匀恍枰加突螂娏ψ髂茉础?br>
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上采用傳統(tǒng)石化能源的燃油汽車、電動(dòng)汽車以及氣動(dòng)汽車的不足，本發(fā)明 的目的是提供一種采用金屬燃料作能源，以氣體作為動(dòng)力介質(zhì)的新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)以及安 裝該動(dòng)力系統(tǒng)的新能源汽車。本發(fā)明的目的是通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的帶有加熱裝置的新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)，包括氣源、輸氣管、控制閥和氣動(dòng)馬達(dá)，氣源 通過輸氣管與氣動(dòng)馬達(dá)連接，控制閥設(shè)在輸氣管上并可以控制氣源氣體的輸出或關(guān)閉，所 述氣源與氣動(dòng)馬達(dá)之間還設(shè)有加熱裝置，加熱裝置可以將氣源輸出的氣體加熱后輸出到氣 動(dòng)馬達(dá)。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述氣源包括氣體發(fā)生裝置或儲(chǔ)氣瓶，氣源與所述 加熱裝置之間設(shè)有換熱器，加熱裝置與氣動(dòng)馬達(dá)之間設(shè)有高壓儲(chǔ)氣瓶。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述加熱裝置通過輸氣管與氣體壓縮機(jī)連接，氣體 壓縮機(jī)通過輸氣管與所述換熱器連接。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述加熱裝置包括電加熱器、氣體燃燒器、液體燃燒 器或固體燃料燃燒器；所述固體燃料燃燒器包括金屬燃料燃燒器。
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作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述金屬燃料燃燒器與金屬燃料輸送器連接。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述氣源是液態(tài)儲(chǔ)氣瓶，液態(tài)儲(chǔ)氣瓶通過輸液泵與 換熱器連接，換熱器與所述加熱裝置連接。采用新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車，包括車身和車輪，車身內(nèi)設(shè)有動(dòng)力系統(tǒng)、駕駛控 制系統(tǒng)和制動(dòng)裝置，所述動(dòng)力系統(tǒng)即是如上所述的帶有加熱裝置的新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)，所 述氣動(dòng)馬達(dá)通過變速器和傳動(dòng)軸與車輪連接。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述加熱裝置是金屬燃料燃燒器，該燃燒器與金屬 燃料輸送器連接；所述氣源是液態(tài)儲(chǔ)氣瓶，液態(tài)儲(chǔ)氣瓶通過輸液泵與換熱器連接，換熱器與金屬燃 料燃燒器連接；所述金屬燃料燃燒器通過輸氣管連接高壓儲(chǔ)氣瓶，高壓儲(chǔ)氣瓶通過輸氣管和控制 閥連接氣動(dòng)馬達(dá)。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述換熱器包括空調(diào)換熱器和尾氣換熱器，所述液 態(tài)儲(chǔ)氣瓶通過輸液泵和控制閥分別與空調(diào)換熱器和尾氣換熱器連接；所述尾氣換熱器通過輸氣管直接連接金屬燃料燃燒器；所述空調(diào)換熱器通過輸氣管和控制閥分別連接氣動(dòng)馬達(dá)和尾氣換熱器。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述金屬燃料燃燒器通過輸氣管與氣體壓縮機(jī)連 接，氣體壓縮機(jī)通過輸氣管與所述尾氣換熱器連接。本發(fā)明的有益效果是相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用金屬燃料作為能源，以氣體作 為動(dòng)力介質(zhì)，摒棄了傳統(tǒng)的燃油或電力能源，具有下述優(yōu)點(diǎn)1、采用金屬燃料作為能量來 源，原料廉價(jià)易得，燃燒時(shí)沒有溫室氣體和有害物質(zhì)排放；2、作為工作介質(zhì)的氣體種類多， 來源廣泛，尾氣排放潔凈環(huán)保；3、夏季汽車空調(diào)可以利用液氮的冷能制冷，不需要壓縮機(jī)， 節(jié)省動(dòng)力；4、冬季汽車空調(diào)制熱利用尾氣余熱，能源利用效率高；5、動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，維 修量小，使用壽命長；6、金屬燃料燃燒剩余物可以作為有用資源直接利用；7、添加更換金 屬燃料、補(bǔ)充液態(tài)氣體方便快捷。本發(fā)明帶有加熱裝置的新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)，可以廣泛用于各種車輛、船舶、潛艇、 飛行器、工程機(jī)械、發(fā)電站等作為動(dòng)力源。本發(fā)明采用新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車，克服了 傳統(tǒng)燃油汽車的諸多缺點(diǎn)，相比現(xiàn)有電動(dòng)車或氣動(dòng)汽車，其氣源可以循環(huán)使用、消耗少，行 駛里程更長，補(bǔ)充燃料方便，能夠滿足替代現(xiàn)有燃油汽車的要求，具有突出的實(shí)用價(jià)值和顯 著的應(yīng)用前景。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明圖1是本發(fā)明采用新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車的工作原理示意圖。圖中1液態(tài)儲(chǔ)氣瓶、2電動(dòng)截止閥、3輸液泵、4節(jié)流閥(膨脹閥)、5空調(diào)換熱器、 6截止閥、7尾氣換熱器、8燃燒器、9氣動(dòng)馬達(dá)、10氣體壓縮機(jī)、11高壓儲(chǔ)氣瓶、12球閥或蝶 閥、13壓力調(diào)節(jié)閥、14單向閥(止回閥)、15金屬燃料輸送器、16泄壓閥、17液態(tài)氣體輸送 管路、18 —次氣體輸送管路、19循環(huán)氣體輸送管路、20過濾油罐。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明新能源汽車及其新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)的具體實(shí)施例如下液態(tài) 儲(chǔ)氣罐1，例如液氮瓶，其出液口與液態(tài)氣體輸送管路17相連接。液態(tài)氣體輸送管路17上 依次連接電動(dòng)截止閥21、輸液泵3、節(jié)流閥4 (膨脹閥)、截止閥63、空調(diào)換熱器5的進(jìn)氣口、 尾氣換熱器7的進(jìn)氣口。一次氣體輸送管路18連接空調(diào)換熱器5的出氣口、截止閥62、尾 氣換熱器7的進(jìn)氣口，尾氣換熱器7的出氣口通過一次氣體輸送管路18連接金屬燃料燃燒 器8的進(jìn)氣口。金屬燃料輸送器15安裝在燃燒器8的上方，并與燃燒器8 一起用保溫材料 保溫。燃燒器8的出氣口通過設(shè)有單向閥14(止回閥)的輸氣管與高壓儲(chǔ)氣瓶11相連接。 高壓儲(chǔ)氣瓶11用保溫材料保溫。高壓儲(chǔ)氣瓶11通過輸氣管與氣動(dòng)馬達(dá)9相連接，該輸氣 管上安裝有壓力調(diào)節(jié)閥13、球閥12或蝶閥12、電動(dòng)截止閥22。本實(shí)施中，球閥12或蝶閥12與汽車的腳踏油門相連接。氣動(dòng)馬達(dá)9的出氣口連 接循環(huán)氣體輸送管路19，并與截止閥65和尾氣換熱器7的進(jìn)氣口相連接。同時(shí)，循環(huán)氣體 輸送管路19與空調(diào)換熱器5進(jìn)氣口的連接管路上安裝有截止閥61。循環(huán)氣體輸送管路19 與空調(diào)換熱器5出氣口的連接管路上設(shè)有截止閥64，并連接到尾氣換熱器7的進(jìn)氣口。循環(huán)氣體輸送管路19連接尾氣換熱器7的出氣口、氣體壓縮機(jī)10的進(jìn)氣口。氣 體壓縮機(jī)10出氣口由循環(huán)氣體輸送管路19連接過濾油罐20后再連接到燃燒器8的進(jìn)氣 口。尾氣換熱器7出氣口連接的循環(huán)氣體輸送管路19上安裝泄壓閥16，以排出多余尾氣。本發(fā)明新能源汽車氣體動(dòng)力系統(tǒng)的工作順序是打開汽車氣體動(dòng)力系統(tǒng)的總開 關(guān)——啟動(dòng)汽車。這時(shí)，液氮儲(chǔ)氣罐1連接的液態(tài)氣體輸送管路7上的電動(dòng)截止閥21、高壓 儲(chǔ)氣瓶11與氣動(dòng)馬達(dá)9相連的進(jìn)氣管上的電動(dòng)截止閥22打開。按一次點(diǎn)火開關(guān)，金屬燃 料輸送器15開始輸送金屬燃料到燃燒器8，電點(diǎn)火延遲開始，液態(tài)氣體輸送管路7上連接的 輸液泵3開始工作。液態(tài)氮?dú)饨?jīng)節(jié)流閥4分別進(jìn)入截止閥63、空調(diào)換熱器5進(jìn)氣口和尾氣 換熱器7進(jìn)氣口。氮?dú)庠诳照{(diào)換熱器5內(nèi)吸熱膨脹后經(jīng)截止閥62進(jìn)入尾氣換熱器7繼續(xù) 換熱升溫。截止閥62、63在夏季打開可以用于制冷，冬季關(guān)閉。從尾氣換熱器7出氣口出來的氮?dú)饨?jīng)一次氣體輸送管路18進(jìn)入燃燒器8進(jìn)氣口。 金屬燃料，例如鋁熱劑被點(diǎn)燃后開始燃燒，放出大量的熱量，使通過燃燒器8的氮?dú)庾兂筛?溫高壓氣體，經(jīng)輸氣管路和單向閥14進(jìn)入高壓儲(chǔ)氣瓶11，燃燒器8與儲(chǔ)氣瓶11既有輸氣管 路連接，兩者本體也相接觸，充分利用燃燒器8產(chǎn)生的余熱，以維持儲(chǔ)氣瓶11中的氮?dú)馓幱?高溫高壓狀態(tài)。開動(dòng)汽車踩下離合器，踩下油門，隨著油門的踩下，氣動(dòng)馬達(dá)9進(jìn)氣管上的球閥 12逐漸打開，儲(chǔ)氣罐11內(nèi)的高溫、高壓氣體經(jīng)過輸氣管進(jìn)入氣動(dòng)馬達(dá)9，使氣動(dòng)馬達(dá)9開始 旋轉(zhuǎn)，放開離合器，汽車開始行駛。此時(shí)，安裝在高壓儲(chǔ)氣瓶11與氣動(dòng)馬達(dá)9之間輸氣管上 的壓力調(diào)節(jié)閥13已經(jīng)調(diào)好出氣壓力。做功后從氣動(dòng)馬達(dá)9出氣口出來的高溫、低壓氣體 (尾氣)，在冬季可以經(jīng)截止閥64先進(jìn)入空調(diào)換熱器5，然后進(jìn)入尾氣換熱器7。在夏季，關(guān) 閉尾氣進(jìn)出空調(diào)換熱器5的截止閥61、64，打開尾氣直接進(jìn)入尾氣換熱器7的截止閥65，截 止閥65在冬季關(guān)閉。從尾氣換熱器7出來的低溫低壓氣體(尾氣)進(jìn)入氣體壓縮機(jī)10，尾 氣經(jīng)加壓后由循環(huán)氣體輸送管路19經(jīng)過濾油罐20過濾機(jī)油后送入燃燒器8升溫、升壓，實(shí) 現(xiàn)尾氣的循環(huán)利用。當(dāng)尾氣壓力達(dá)到一定值時(shí)，泄壓閥16閥門打開，排除多余氣體。本發(fā)明的汽車行駛過程中，當(dāng)燃燒器8的溫度低于設(shè)定值時(shí)，按一下燃燒器8的點(diǎn)火開關(guān)，添加燃料，繼續(xù)升溫。當(dāng)燃燒器8的燃料用盡時(shí)，取出燃燒剩余物及時(shí)更換添加燃 料。金屬燃料如鋁熱劑燃燒的剩余物為鐵和三氧化二鋁，是完全可以再利用的資源，可直接 交由煉鋼廠和煉鋁廠回收利用。保存燃燒剩余物可以用于兌換金屬燃料。本發(fā)明所采用的金屬燃料中，鎂和鋁這兩種輕金屬是比較典型的代表，它們具有 很多優(yōu)勢一是無碳清潔，燃料在燃燒時(shí)不會(huì)釋放二氧化碳、二氧化硫等溫室氣體及有害物 質(zhì)。二是燃料熱值高，燃料少而精，方便運(yùn)輸、使用和儲(chǔ)存。三是可以永續(xù)利用，金屬燃料經(jīng) 過加工處理后能無數(shù)次重復(fù)使用，不浪費(fèi)資源，工業(yè)廢渣少甚至沒有。四是安全性好，與煤 炭相比，金屬燃料的井下生產(chǎn)相對(duì)安全，與核燃料相比不會(huì)產(chǎn)生污染事故。五是節(jié)省資源， 節(jié)省的化石資源可轉(zhuǎn)為其它用途，比如生產(chǎn)更高價(jià)值的化工產(chǎn)品。六是生產(chǎn)技術(shù)成熟，用電 解法制造鎂鋁工業(yè)產(chǎn)品工藝簡單，技術(shù)相當(dāng)成熟。七是資源豐富，鎂鋁是地球上含量最為豐 富的金屬元素，其中金屬鎂可由電解熔融的氯化鎂制得，氯化鎂通常取自海水，然而海水取 之不盡。本發(fā)明可以作為動(dòng)力介質(zhì)的氣體是工業(yè)氣體，例如液態(tài)空氣、液態(tài)氧氣、液態(tài)氮 氣或者液態(tài)二氧化碳。上述工業(yè)氣體在各地都有大量生產(chǎn)和應(yīng)用，可謂來源廣泛。不像汽 油、柴油等石化燃料集中于石油系統(tǒng)生產(chǎn)。工業(yè)氣體來自于空氣，使用后排放到空氣中，只 是空氣的循環(huán)利用，沒有任何污染。
權(quán)利要求
1.一種帶有加熱裝置的新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)，包括氣源、輸氣管、控制閥和氣動(dòng)馬達(dá)，氣 源通過輸氣管與氣動(dòng)馬達(dá)連接，控制閥設(shè)在輸氣管上并可以控制氣源氣體的輸出或關(guān)閉， 其特征是所述氣源與氣動(dòng)馬達(dá)之間還設(shè)有加熱裝置，加熱裝置可以將氣源輸出的氣體加 熱后輸出到氣動(dòng)馬達(dá)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有加熱裝置的新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)，其特征是所述氣源包 括氣體發(fā)生裝置或儲(chǔ)氣瓶，氣源與所述加熱裝置之間設(shè)有換熱器，加熱裝置與氣動(dòng)馬達(dá)之 間設(shè)有高壓儲(chǔ)氣瓶。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶有加熱裝置的新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)，其特征是所述加熱裝 置通過輸氣管與氣體壓縮機(jī)連接，氣體壓縮機(jī)通過輸氣管與所述換熱器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的帶有加熱裝置的新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)，其特征是所述 加熱裝置包括電加熱器、氣體燃燒器、液體燃燒器或固體燃料燃燒器；所述固體燃料燃燒器包括金屬燃料燃燒器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶有加熱裝置的新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)，其特征是所述金屬燃 料燃燒器與金屬燃料輸送器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶有加熱裝置的新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)，其特征是所述氣 源是液態(tài)儲(chǔ)氣瓶，液態(tài)儲(chǔ)氣瓶通過輸液泵與換熱器連接，換熱器與所述加熱裝置連接。
7.一種采用新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車，包括車身和車輪，車身內(nèi)設(shè)有動(dòng)力系統(tǒng)、駕駛 控制系統(tǒng)和制動(dòng)裝置，其特征是所述動(dòng)力系統(tǒng)即是如權(quán)利要求1所述的帶有加熱裝置的 新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)，所述氣動(dòng)馬達(dá)通過變速器和傳動(dòng)軸與車輪連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的采用新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車，其特征是所述加熱裝置 是金屬燃料燃燒器，該燃燒器與金屬燃料輸送器連接；所述氣源是液態(tài)儲(chǔ)氣瓶，液態(tài)儲(chǔ)氣瓶通過輸液泵與換熱器連接，換熱器與金屬燃料燃 燒器連接；所述金屬燃料燃燒器通過輸氣管連接高壓儲(chǔ)氣瓶，高壓儲(chǔ)氣瓶通過輸氣管和控制閥連 接氣動(dòng)馬達(dá)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的采用新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車，其特征是所述換熱器包 括空調(diào)換熱器和尾氣換熱器，所述液態(tài)儲(chǔ)氣瓶通過輸液泵和控制閥分別與空調(diào)換熱器和尾 氣換熱器連接；所述尾氣換熱器通過輸氣管直接連接金屬燃料燃燒器；所述空調(diào)換熱器通過輸氣管和控制閥分別連接氣動(dòng)馬達(dá)和尾氣換熱器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的采用新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車，其特征是所述金屬燃料 燃燒器通過輸氣管與氣體壓縮機(jī)連接，氣體壓縮機(jī)通過輸氣管與所述尾氣換熱器連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及新能源汽車及其新型氣體動(dòng)力系統(tǒng)，其中氣體動(dòng)力系統(tǒng)包括氣源、輸氣管、控制閥和氣動(dòng)馬達(dá)，氣源通過輸氣管與氣動(dòng)馬達(dá)連接，所述氣源與氣動(dòng)馬達(dá)之間設(shè)有加熱裝置，該裝置主要利用金屬燃料作能源，將氣源輸出的氣體加熱后輸出到氣動(dòng)馬達(dá)。所述新能源汽車包括車身、車輪、駕駛系統(tǒng)和制動(dòng)裝置，其動(dòng)力系統(tǒng)即是上述氣體動(dòng)力系統(tǒng)。本發(fā)明采用金屬燃料作能源，以氣體作動(dòng)力介質(zhì)，可用于各種車輛、船舶等作為動(dòng)力。本發(fā)明新能源汽車克服了燃油汽車的諸多缺點(diǎn)，相比現(xiàn)有電動(dòng)車或氣動(dòng)汽車，其氣源可以循環(huán)使用、消耗少，行駛里程更長，補(bǔ)充燃料方便，可替代現(xiàn)有燃油汽車，具有實(shí)用性和廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)F01K25/00GK102102549SQ20091026212
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者王立華 申請(qǐng)人:王立華