[发明专利]采用气体引射器的气动汽车动力系统

说明书

技术领域

本发明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

面临目前资源有限和环境污染的两大难题，人们对新能源汽车产生越来越大的关注。从20世纪30年代以蓄电池作为动力的EV电动车到现在的HEV复合动力电动汽车及代用燃料汽车，汽车用能源的研究与开发从未间断，其中以电动车的推广最为成熟，电动汽车行驶中无污染排放、噪声低、能量转换效率高。但电池驱动的电动汽车受制于车载电池，在比功率、循环寿命、充放电性能、造价和安全性等方面一时难以达到实用的程度，同时，电池本身也存在严重的二次污染。于是，人们期待着一种没有污染、用之不竭的新型汽车动力能源的出现，压缩空气能源正好满足了这种需求。压缩空气动力汽车采用压缩空气作为动力能源，排放尾气不产生任何污染，是一种真正的“绿色汽车”，法、英、美、韩、中等国均开展了相关的研究，其中，法国MDI公司的研究成果最为显著，设计了多种款型的气动汽车形式，并初步实现了小规模产业化应用，而其它各家研究机构则都处于实验科研阶段。由于气瓶存储的压缩空气能量密度较低，且汽车空间所能存储的空气质量有限，气动汽车存在着续航里程有限的缺陷，不适于长距离行驶，因此，提高续航里程成为了气动汽车技术发展的重要研究方向。

气动汽车的高压储气瓶在放气的过程中需要进行降压控制，目前所有气动汽车动力系统中采用的均为节流减压阀技术，而节流过程中存在着几乎高达一半的能量损失，造成了能量的严重浪费，也进一步限制了续航里程。本发明提出了一种新型的采用引射器减压的方式。引射器是一种利用高压工作流体来引射低压流体而获得中间压力流体的设备，其基本特点是可提高流体压力而不直接消耗机械能，比采用其它机械增压设备简单而可靠，与其它设备相连接时，系统比较简单，同时制造也不复杂。目前引射器在动力、石油化工、制冷、供暖等技术领域得到了越来越多的应用，尤其是在真空蒸馏、真空结晶和真空干燥等方面前途广大。但引射器尚未在气动汽车的减压过程中得到应用。本发明提出将气体引射器应用于气动汽车动力系统中，以工作中的高压空气来引射外界低压气体，最终得到适合发动机工作的中间压力气体来进行膨胀做功。不仅能够代替节流减压阀起到减压作用，减少能量损失，还由于从外界引入了新的气体，使系统可利用的气体总质量有所增加，益于提高系统的动力输出。作为一种新的技术方案和研究思路，对提高气动汽车续航里程提供了一条新的技术途径。

发明内容

本发明的目的是设计一种采用气体引射器的气动汽车动力系统，改善由于节流减压产生大量能量损失而导致的系统能量利用率低的缺点。

本发明设计的采用气体引射器的气动发动机动力系统包括用作动力源的高压空气瓶1、空气预热器2、用于减压的气体引射器3和气动发动机4，其特征为：装有高压空气的高压空气瓶1作为动力源，所述高压空气瓶1与所述气体引射器3之间安装空气预热器2，所述高压空气瓶1中流出的高压低温空气通过空气预热器2，所述空气预热器2预加热所述高压空气瓶出口的高压低温空气，使之温度基本保持稳定，预加热后的高压空气流入气体引射器3，通过引射外界低压引射流体5使高压空气瓶出口的高压空气的气压降至所预定所需的压力，所述的外界低压引射流体5，又能够使所述动力系统的总输出功增加，最后由引射器3出口获得带有一定压力和流量的混合流体，进入气动发动机4进行膨胀做功，实现机械轴功输出。

本发明设计的采用气体引射器3的气动发动机动力系统，由于高压空气瓶1出口气体的变温工况，需采用空气预热器2对压缩空气温度首先预热至稳定的环境温度附近，为了进一步增加系统输出功，也可设置高温换热器来进一步提高压缩空气温度，获得更高的总输出功。由于气瓶出口气体的变压工况，为了获得气动发动机所需的工质压力和流量，气体引射器3需根据实际运行需要采用单级引射或多级引射的方式，其中多级引射方式又包括串联、并联和混联三种结构。

本发明设计的采用气体引射器的气动发动机动力系统，由于只是减压结构发生了变化，且引射减压的结构简单，连接也容易，气动发动机4可以选择包括往复活塞式、回转容积式等在内的各种结构类型。且根据功率的不同需求，气动发动机4还可以分为单级膨胀和多级膨胀型式，多级气动发动机还分为串联、并联和混联结构。

本发明设计的采用气体引射器的气动发动机动力系统，气体引射器3起到减压和增加做功工质总质量的双重作用。但根据动力系统的工况特征，引射器可以单独使用，也可以与节流减压或其它减压方式同时并用，起到维持工况稳定和增加工质质量作用。