[实用新型]单螺杆膨胀机与熔盐相结合的气动汽车发动机

说明书

技术领域

本实用新型属于高新技术汽车动力领域，具体涉及一种新型的气动发动机动力系统。 

背景技术

在人类面临能源危机与“环境破坏”的双重压力下，低污染排放、低耗油汽车的研制和生产成为了汽车发展的主流方向。在目前国际金融海啸的冲击下，全球汽车产业面临困境，世界各主要汽车生产国都把新能源汽车的开发作为突破危机，寻求发展的重要途径。由于压缩空气动力汽车(也叫气动汽车)具有“零污染”的优势，正开始受到很大的关注。目前的空气动力汽车研究工作主要集中在法国工程师Guy Negre领导的研究小组，经过多年的研发获得很大的研究成果。 

作为交通工具，气动汽车必须满足能在市区内一般时速下具备足够的续航能力。决定气动汽车续航能力的最根本因素是车载储气罐有限容积中的高压空气所能释放的有用能，以及整个车辆系统对该部分能量的利用效率。车上存储压缩空气的耐高压气罐，其作用相当于内燃机汽车的油箱。由于汽车的车内空间有限，这就要求车载的能量具有尽可能高的能量密度。压缩空气的能量密度与存储时的压力成正比，压力越高，单位容积内存储的能量越大。但压力太高，对气罐的要求越高。在目前的技术条件下，压缩气罐的储气压力可达30MPa。在气罐压力无法提高的情况下，压缩空气动力汽车能否满足市内交通的需要，其关键就是能否研制成功高效的气动汽车动力系统，尽可能提高压缩空气动力系统的能量利用效率。解决的主要技术途径有二，一是提高发动机的性能，二是对工作气体加热，力求实现高温下的等温膨胀。关于提高发动机性能方面申请人已提出了采用单螺杆气动发动机的专利(申请号：2010101547090.1)。同时，由于膨胀机内气体膨胀的输出功与压缩气体的进口温度成正比，因此对工作气体加热以提高压缩气体入口的温度，是提高压缩气体能量利用效率的另一个有效途径。目前采用的各种加热技术只限于热水、空气等常见传热蓄热工质，在工况下，存在着比热、密度、传热系数小，蒸气压高等缺点，使得在有限容积内加热量不高，加热温度受限，输出功虽有所增加但效果并不显著，而采用化石燃料燃烧加热又带了结构复杂和排放污染的问题。因此本实用新型提出一种采用熔融盐对压缩空气动力系统加热的新方案，由于熔融盐具有较大的比热及熔解热，且工作温度高、传热性好等优点，可实现发动机系统在更高温度下的近等 温膨胀，大大提高系统输出功率。 

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一套适用于气动汽车的全新、高效发动机动力系统，克服原有活塞气动发动机的结构复杂、传统加热方式能效不高的缺点。该系统的特点在于：采用单螺杆膨胀机作为气动发动机，结构简单、噪声低、寿命长、发动机系统链接机构控制简单；采用蓄热熔盐加热压缩空气的方式，可实现发动机系统在更高温度下的近等温膨胀，大大提高系统输出功率。 

本实用新型具体采用以下技术方案： 

一种单螺杆膨胀机与熔盐相结合的气动汽车发动机，按压缩空气的流向，包括高压空气瓶1、控制调节阀2、空气加热器3、熔盐加热器4、信号感应器5和单螺杆膨胀机6，其特征在于：在压缩空气的流向上，所述高压空气瓶1、调节阀2、空气加热器3、熔盐加热器4、信号感应器5、单螺杆发动机6顺次相连，所述压缩空气在单螺杆发动机6膨胀做功，带动螺杆运转并通过机械功输出轴7输出机械功。 

本实用新型设计的气动发动机动力系统中，空气加热器3设计为外置肋片式，选用导热性能好的材质，结构如图4如示，加热器管壁8内侧走高压低温的空气工质，外侧为流动的环境大气，壁面外侧设置有大面积的环形肋片9，用以强化内外两侧的空气换热。空气加热器需布置于空气流通性好的位置。 

本实用新型设计的气动发动机动力系统中，单螺杆发动机6可根据实际功率的需求设计为单级形式或多级形式，多级系统可设计为串联、并联或混联等结构，加热方式可以设置为首级加热(即熔盐只加热进入首级膨胀机前的压缩空气)和分级加热(即进入每级膨胀机前的空气均经过熔盐加热器加热后再膨胀做功)形式。单螺杆膨胀机选用非金属-金属螺杆星轮转子副，振动小，寿命长。 

本实用新型设计的气动发动机动力系统采用高压空气与高温熔盐同时配合做功，根据不同的汽车功率需求选用不同的高压空气量与熔盐量，且通过空气量与熔盐加热量的计算匹配，基本保证两者同步工作且同时耗尽；待一个工作周期结束后，同时进行气瓶充气和熔盐加热。