[实用新型]经济利用压缩空气为汽车动力源的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及气动汽车技术领域，特别提供一种经济利用压缩空气为汽车动力源的系统。

背景技术

全球能源安全和气候变化对现有技术汽车提出了节能减排的要求。为此多国大力投入汽车模式转变和技术创新的探讨、研发，尤其集中于汽车新能源、清洁能源开发及其制动能量回收利用、混合动力搭配等。

近年来一系列新闻发布和成果演示涉及一种压缩空气汽车(compressed-aircars)，如法国MDI(MotorDevelopmentInternational)、印度TataMotors等，它们以压缩空气引擎(compressedairengine)驱动汽车，以从车外电动空气压缩机向车载压缩空气罐(compressedairtank)加压充入的压缩空气为能源，以下统称为现有技术压缩空气汽车。

而对于上述现有技术压缩空气汽车来讲，压缩空气从车载压缩空气罐输出后被加热，再注入车载压缩空气引擎，推动活塞带动曲轴转动，进而驱动汽车行驶，其行车里程和车速有待提高，与提高车储压缩空气能量和充分利用车储压缩空气能量相关。通常现有技术压缩空气汽车配置第二推进系统，着力于制动能量回收再生和/或作为辅助动力，即以其车载压缩空气引擎与电动或内燃机动力构成混合动力，其中以电动或内燃机为动力的行程占到现有技术压缩空气汽车行程相当大的比例，而电动或内燃机动力与压缩空气引擎搭配为混合动力各有其问题：比如电动动力部分包括较大的蓄电磁、电动机、发电机(或电动–发电机)，显著地增加了车重，这与压缩空气汽车发展趋势之一“轻量化”相矛盾；更严重的问题是蓄电磁易污染环境，污染部位在土壤，比空气甚至水源的污染更难治理，可以设想千万、上亿较大的蓄电池一批接一批相继废弃时给后代的灾难；至于内燃机动力，周知，标准的内燃机即使在非常好的状况下也只有约30％的效率，这意味着“每一加仑汽油的能量的70％作为废热离开汽车”，这与开发压缩空气汽车成为未来经济、环保型车辆的初衷并不一致。2012年，本实用新型人一项已授权的专利“汽车制动蓄能释能驱动装置”(专利号：ZL201220511195.2)、PCT国际申请“Deviceforvehicleenergystorage/releasewhenbraking/actuatingandmethodthereof”(InternationalapplicationNo.:PCT/SE2013/000100)，可将汽车减速、制动时损失的动能以气体压力势能的形式蓄存，并在汽车启动、加速时以动能形式释放，这种新近问世的汽车制动能量回收再生装置尚未广泛应用。

进一步，判断任何一种新能源汽车是否节能减排，不仅要考虑车辆利用新能源在行驶中的能耗和排放，也必须考查、加上产供该新能源过程中的能耗和排放。

现有技术压缩空气汽车以车外电动空气压缩机向车载压缩空气罐加压充气获得其作为能源的压缩空气，其中某些有条件的家庭可试用家庭设备的电动空气压缩机为车载压缩空气罐加压充气，大部分用户在服务站(servicestations)用专门的功率较大的电动空气压缩机为车载压缩空气罐加压充气。物理实验证明，气体被很快地压缩时，它的温度就会升高；当它很快地膨胀时，温度就会降低。据权威机构检测，电动空气压缩机所消耗的电能仅有10％转化成压缩空气，剩下的90％转化为热能。如此大量的热能对于现有技术压缩空气汽车并不需要，属于以电动空气压缩机向车载压缩空气罐加压充气过程中产生的大量废热。有报道，不采取冷却措施的话，压缩空气的时候几乎可以达到1000℃的高温。在上述车外电动空气压缩机向车载压缩空气罐加压充气过程中设有中间冷却，包括设有中间冷却的4级空气压缩(four-stageaircompressionwithinter-cooling)，即分4级(阶段)压缩空气，经一级压缩后温度升高的气体被冷却，再进入二级压缩…共4级，级间设有中间冷却，伴随着显著的能量损失；在车外电动空气压缩机分别向一辆辆现有技术压缩空气汽车的一个个车载压缩空气罐加压充气过程中产生的一股股废热不易于高效提取集中利用。在上述车外电动空气压缩机向车载压缩空气罐加压充气过程中该罐内气温也升高，这一部分热能消耗在车上，在截止向该罐内加压充气瞬间该罐内压缩空气的高温尚未被充分冷却的话，在随后该罐内气温下降过程中其内气体压力随之下降，导致该罐内压缩空气所蓄存的能量自动减少；为此车上也需相应地配置快速而且高效的冷却设施，以减缓这种情况发生的严重性。综合、累积计算如此产供压缩空气的方式耗费的大量电能，使现有技术压缩空气汽车节能、减排优势大打折扣。

实用新型内容