[发明专利]空气能活塞发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种新能源机械动力技术领域，具体是利用空气能转换机械能技术领域。 

背景技术

目前广泛应用油、气和电等作为发动机的主要动力原料，而应用空气能作为主要动力原料则是可再生能源的一个创新开发方向。参考汽车汽油活塞发动机：通过汽油与空气为混合动力原料，压缩室内的膨胀爆炸作功压力在5Mpa左右，温度在2,200-2,800K之间，以排量2.0为例，产生的最高转速在5,000-6,000rmp之间，扭矩在150-200Nm之间，功率约为100kW左右。 

发明内容

本发明通过高效利用吸收大量自然空气，利用高压驱动和利用空分冷却液-气化膨胀两种方式驱动活塞发动机作功。 

为了解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案： 

空气能活塞发动机，由空气采集压缩装置1、空分冷却液-气化装置2、活塞发动机3和移动压缩装置4 构成；所述空气采集压缩装置1，由风/电压缩机11、储罐12、高压泵13 和固定高压储罐14构成；所述空分冷却液-气化装置2由空分装置21、冷却液发生器22、冷液储罐23和液氮气化装置24构成；所述活塞发动机3由高压空气活塞发动机总成31和冷却液-气化活塞发动机总成32构成；所述移动压缩装置4由移动低压储罐 41、移动高压储罐411、小型高压泵412、移动液氮储罐42和气化泵421构成。 

上述方案中的风/电压缩机11，由风机111产生的风动能5驱动风力压缩机112，将静止空气6吸收压缩储存，在无风的状态下，由电动压缩机113驱动，分别将静止空气6采集压缩进入储罐12存储。 

上述方案中的高压空气活塞发动机31，由储罐12经过一级压缩的压缩空气动能61通过以下三个装置输送做功： 

A．压缩空气动能61驱动高压泵13工作，不需要电力驱动，高压泵13输入空气驱动压力0.5-1Mpa输出的高压空气62动能压力可达到90Mpa，其输入与输出比例高达1:100，高压空气62通过高压喷嘴311喷射直接进入高压空气活塞发动机31的膨胀室312内，直接驱动活塞连杆313往复作功，所述膨胀室312内作功压力达到30Mpa；

B.从固定储罐12中将压缩空气动能61注入可充式移动储罐41，释放移动储罐41储存的压缩空气动能61，通过小型高压泵412加压形成高压空气62动能，由喷嘴311喷射进入移动式高压空气活塞发动机31的膨胀室312内做功。

C．从固定高压储罐14中将高压空气动能62注入可充式移动高压储罐411，释放移动高压储罐411储存的高压空气动能62，由喷嘴311喷射进入移动式高压空气活塞发动机31的膨胀室312内做功。 

上述方案中的冷却液-气化活塞发动机总成32，释放冷液储罐23储存在-195 .8℃以下、压力1.5Mpa的液氮7，通过以下两个装置输送做功： 

A．液氮7经过液氮气化装置24，形成容积膨胀697倍、膨胀力增加10多倍、压力达到10Mpa的氮气71动能，通过氮气喷嘴321直接喷射进入冷却液-气化活塞发动机总成（32）的低温膨胀室322内，与自然空气混合，驱动其活塞连杆323往复作功，所述低温膨胀室322内温度在-80℃左右，作功压力达到6Mpa；

B．从固定冷液储罐23中将液氮7补充注入可充式移动液氮储罐42，将液氮7释放通过催化器421气化膨胀氮气71，通过氮气喷嘴321喷射进入冷却液-气化活塞发动机总成32的低温膨胀室322内做功。

上述方案中所述冷的却液-气化活塞发动机总成32，其低温膨胀室322内排出的低温排气72通过低温储气罐33储存为制冷源工质原料。 

本发明所述空气能活塞发动机，其装置分为固定式和移动式，所述的空气采集压缩装置1和空分冷却液-气化装置2为固定安装配置，所述的活塞发动机3可设置为固定式或移动式，所述的移动压缩装置4特定为汽车、移动发电等可移动机电设备总成选择安装的移动配套，固定式装置不需要设置移动压缩装置4。 

本发明遵循能量守恒定律，通过吸收风能5移动空气动能和静止空气6，经过二级压缩和空分-液化-气化过程，分别形成高压空气62动能和液氮7气化大容积膨胀氮气71动能，驱动活塞发动机工作。而氮气71来源于空气，占空气78.12%，为无毒无味气体，冷却液-气化活塞发动机排出的低温排气72可作为制冷源工质原料。本发明其电动压缩机113、空分装置21等耗电与发动机获得有效功率为1:10，实现清洁可再生能源循环利用。