技术领域
[0001] 本实用新型涉及
热能与动
力领域，尤其是一种含氧气体液化物发动机。
背景技术
[0002] 为了解决环境问题，人们
发明了电动
汽车和液氮发动机，前者续航能力差，充电时间长，为此其应用受到严重限制，后者效率低。为此需要发明一种新型的、污染小的、效率高的发动机。实用新型内容
[0003] 为了解决上述问题，本实用新型提出的技术方案如下：
[0004] 一种含氧气体液化物发动机，包括含氧气体液化物源、内燃
燃烧室和膨胀做功机构，所述含氧气体液化物源与所述内燃燃烧室连通，所述内燃燃烧室与所述膨胀做功机构连通，所述内燃燃烧室的承压能力大于3MPa；所述内燃燃烧室的工质出口处的工质
温度在800K至3000K之间，或所述内燃燃烧室的工质出口处的工质温度在500K至3000K之间。
[0005] 在所述含氧气体液化物源与所述内燃燃烧室之间的连通通道上设气体液化物加热器。
[0006] 在所述含氧气体液化物源与所述内燃燃烧室之间的连通通道上设含氧气体液化物加压
泵。
[0007] 在所述含氧气体液化物源与所述内燃燃烧室之间的连通通道上设含氧气体液化物加压泵，在所述含氧气体液化物加压泵和所述内燃燃烧室之间的连通通道上设气体液化物加热器。
[0008] 所述含氧气体液化物发动机还包括冷凝冷却器，所述膨胀做功机构的工质出口与所述冷凝冷却器的被冷却
流体通道的工质入口连通，所述冷凝冷却器的被冷却流体通道的冷凝液体出口经液体加压泵与所述内燃燃烧室连通。
[0009] 本实用新型的所有技术方案中，都可以选择性的使所述含氧气体液化物发动机进一步还包括非含氧气体液化物源，所述非含氧气体液化物源与所述内燃燃烧室连通。
[0010] 本实用新型的所有技术方案中，都可以选择性的将所述内燃燃烧室的
燃料设为
汽油、柴油、
煤油、重油、轻油、
天然气、
煤层气、甲醇、
乙醇、甲烷、乙烷、乙炔、乙烯、甲醚、乙醚、氢气或设为
固体燃料。
[0011] 本实用新型的所有技术方案中，都可以选择性的将所述内燃燃烧室产生的工质的温度和压力设为符合类绝热关系。
[0012] 所述含氧气体液化物源中的气体液化物中的液氧的
质量含量大于80%，所述内燃燃烧室的燃料设为氢气，所述膨胀做功机构的工质出口与冷凝冷却器的被冷却冷凝流体通道的工质入口连通，所述冷凝冷却器的被冷却冷凝流体通道的冷凝液体出口经液体加压泵与所述内燃燃烧室连通。
[0013] 本实用新型的所有技术方案中，都可以选择性的将所述膨胀做功机构具体的设为透平式膨胀做功机构，或将所述膨胀做功机构具体的设为喷管，或将所述膨胀做功机构具体的设为喷管推进
转子做功机构。
[0014] 本实用新型中，所谓的“气体液化物”是指液化了的气体，例如液氮、液氧、液体二氧化
碳、液化空气等。
[0015] 本实用新型中，所谓的“含氧气体液化物”是指液氧的质量含量大于1%的气体液化物。
[0016] 本实用新型中，所谓燃料可以是汽油、柴油、
煤油、重油、轻油、
液化天然气、
煤层气、氢气、
烃类化合物（例如甲烷、乙烷、乙炔、乙烯等）、醇类化合物（例如甲醇、乙醇等）、醚类化合物（例如甲醚、乙醚等）、或为固体燃料。
[0017] 本实用新型中，所述烃类化合物为烷烃化合物或炔烃化合物，例如甲烷、乙烷、乙炔、乙烯等。
[0018] 本实用新型中，所述膨胀做功机构包括单级膨胀做功机构、多级膨胀做功机构，可以是容积型膨胀做功机构，也可以是速度型膨胀做功机构。
[0019] 本实用新型中，所述透平式膨胀做功机构包括单级透平式膨胀做功机构，也包括多级透平式膨胀做功机构，所述透平式膨胀做功机构包括
涡轮式膨胀做功机构。
[0020] 本实用新型中，应尽可能选择膨胀比大的所述膨胀做功机构。
[0021] 本实用新型中，所谓的“喷管推进转子做功机构”是指工质通过拉瓦尔喷管喷射形成旋转动力的机构，包括所述拉瓦尔喷管做旋转运动对外输出动力的机构，所述拉瓦尔喷管做旋转运动对外输出动力的同时由所述拉瓦尔喷管喷射出的高速流体推动
叶轮机构旋转对外做功的机构和所述拉瓦尔喷管静止由所述拉瓦尔喷管喷射出的高速流体推动叶轮机构旋转对外做功的机构；所述叶轮机构可以是径流叶轮机构也可以是轴流叶轮机构，所述叶轮机构可以是单级也可以是多级；所述喷管推进转子做功机构可以选择性地选择：包括工质回收壳和设置在旋转结构体上的拉瓦尔喷管构成的机构，低熵轮机，超音速
转子发动机以及其它由拉瓦尔喷管喷射形成旋转动力的径流机构和轴流机构。
[0022] 本实用新型中，所述喷管可以选择性的选择完全膨胀喷管，所述完全膨胀喷管是指经
过喷管后压力降到1个
大气压的喷管。
[0023] 本实用新型中，所谓的“所述冷凝冷却器的被冷却冷凝流体通道的冷凝液体出口经液体加压泵与所述内燃燃烧室连通”包括所述冷凝冷却器的被冷却冷凝流体通道的冷凝液体出口经液体加压泵直接与所述内燃燃烧室连通，也包括所述冷凝冷却器的被冷却冷凝流体通道的冷凝液体出口经液体加压泵间接与所述内燃燃烧室连通。
[0024] 本实用新型中，所谓的“所述非含氧气体液化物源与所述内燃燃烧室连通”包括所述非含氧气体液化物源与所述内燃燃烧室直接连通，也包括所述非含氧气体液化物源与所述内燃燃烧室间接连通，例如所述非含氧气体液化物源可以与所述含氧气体液化物源先连通后再与所述含氧气体液化物源一同和所述内燃燃烧室连通。
[0025] 本实用新型中，所述内燃燃烧室的承压能力大于3MPa、3.5MPa、4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa、6.0MPa、6.5MPa、7.0MPa、7.5MPa、8.0MPa、8.5MPa、9.0MPa、9.5MPa、
10.0MPa、10.5MPa、11.0MPa、11.5MPa、12.0MPa、12.5MPa、13.0MPa、13.5MPa、14.0MPa、
14.5MPa、15.0MPa、16.0MPa、17.0MPa、18.0MPa、19.0MPa、20.0MPa、21.0MPa、22.0MPa、
23.0MPa、24.0MPa、25.0MPa、26.0MPa、27.0MPa、28.0MPa、29.0MPa或大于30.0MPa。所述内燃燃烧室的工质压力与其承压能力相匹配，即所述内燃燃烧室的工质的最高压力达到其承压能力。
[0026] 本实用新型中，所谓的类绝热关系包括下列三种情况：1.气体工质的状态参数（即工质的温度和压力）点在工质绝热关系曲线（即经过标准状态点的工质绝热关系曲线）上，即气体工质的状态参数点在图13中O-A-H所示曲线上；2.气体工质的状态参数（即工质的温度和压力）点在所述工质绝热关系曲线左侧，即气体工质的状态参数点在图13中O-A-H所示曲线的左侧；3.气体工质的状态参数（即工质的温度和压力）点在所述工质绝热关系曲线右侧，即气体工质的状态参数点在图13中O-A-H所示曲线的右侧，但是气体工质的温度不高于由此气体工质的压力按绝热关系计算所得温度加1000K的和、加950K的和、加900K的和、加850K的和、加800K的和、加750K的和、加700K的和、加650K的和、加600K的和、加550K的和、加500K的和、加450K的和、加400K的和、加350K的和、加300K的和、加250K的和、加200K的和、加190K的和、加180K的和、加170K的和、加160K的和、加150K的和、加140K的和、加130K的和、加120K的和、加110K的和、加100K的和、加90K的和、加80K的和、加70K的和、加60K的和、加50K的和、加40K的和、加30K的和/或不高于加20K的和，即如图13所示，所述气体工质的实际状态点为B点，A点是压力与B点相同的绝热关系曲线上的点，A点和B点之间的温差应小于1000K、900K、850K、800K、750K、700K、650K、
600K、550K、500K、450K、400K、350K、300K、250K、200K、190K、180K、170K、160K、150K、140K、
130K、120K、110K、100K、90K、80K、70K、60K、50K、40K、30K或小于20K。
[0027] 本实用新型中，所谓类绝热关系可以是上述三种情况中的任何一种，也就是指：所述内燃燃烧室的产生的工质的状态参数（即气体工质的温度和压力）点在如图13所示的通过B点的
绝热过程曲线E-B-D的左侧区域内。
[0028] 本实用新型中，所述内燃燃烧室应根据公知技术与燃料源连通。
[0029] 本实用新型中，所述含氧气体液化物，例如液氧和液氮的混合物，在静止时液氧和液氮可能会分层，在使用时可在液态状态下进行混合后使用，也可以将两种液体分别泵送混合后再加热
汽化，还可以分别汽化后再混合。
[0030] 根据热能与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等。
[0031] 本实用新型的有益效果如下:
[0032] 本实用新型的含氧气体液化物发动机所述结构简单，功率
密度高，效率高，污染排放少。
附图说明
[0033] 图1所示的是本实用新型
实施例1的结构示意图；
[0034] 图2所示的是本实用新型实施例2的结构示意图；
[0035] 图3所示的是本实用新型实施例3的结构示意图；
[0036] 图4所示的是本实用新型实施例4的结构示意图；
[0037] 图5所示的是本实用新型实施例5的结构示意图；
[0038] 图6所示的是本实用新型实施例6的结构示意图；
[0039] 图7所示的是本实用新型实施例7的结构示意图；
[0040] 图8所示的是本实用新型实施例8的结构示意图；
[0041] 图9所示的是本实用新型实施例9的结构示意图；
[0042] 图10所示的是本实用新型实施例10的结构示意图；
[0043] 图11所示的是本实用新型实施例11的结构示意图；
[0044] 图12所示的是本实用新型实施例12的结构示意图；
[0045] 图13所示的是气体工质的温度T和压力P的关系图；
[0046] 图中：
[0047] 1含氧气体液化物源、100非含氧气体液化物源、2内燃燃烧室、3膨胀做功机构、31透平式膨胀做功机构、32喷管、33喷管推进转子做功机构、34
气缸活塞式膨胀做功机构、4气体液化物加热器、5含氧气体液化物加压泵、51液体加压泵、7冷凝冷却器。
具体实施方式
[0048] 实施例1
[0049] 如图1所示的含氧气体液化物发动机，包括含氧气体液化物源1、内燃燃烧室2和膨胀做功机构3，所述含氧气体液化物源1与所述内燃燃烧室2连通，所述内燃燃烧室2与所述膨胀做功机构3连通，所述内燃燃烧室2的承压能力大于3MPa，所述内燃燃烧室2的工质出口处的工质温度在500K至3000K之间。
[0050] 具体实施例时，可以将所述内燃燃烧室2的工质出口处的工质温度设置在500K至3000K之间的任何数值上或任何数值范围内，更进一步的可以设置在800K至
3000K之间的任何数值上或任何数值范围内；所述内燃燃烧室2的承压能力可以改设为大 于 3.5MPa、4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa、6.0MPa、6.5MPa、7.0MPa、7.5MPa、8.0MPa、
8.5MPa、9.0MPa、9.5MPa、10.0MPa、10.5MPa、11.0MPa、11.5MPa、12.0MPa、12.5MPa、13.0MPa、
13.5MPa、14.0MPa、14.5MPa、15.0MPa、16.0MPa、17.0MPa、18.0MPa、19.0MPa、20.0MPa、
21.0MPa、22.0MPa、23.0MPa、24.0MPa、25.0MPa、26.0MPa、27.0MPa、28.0MPa、29.0MPa或大于
30.0MPa。
[0051] 实施例2
[0052] 如图2所示的含氧气体液化物发动机，其在实施例1的
基础上进一步在所述含氧气体液化物源1与所述内燃燃烧室2之间的连通通道上设气体液化物加热器4。
[0053] 实施例3
[0054] 如图3所示的含氧气体液化物发动机，其在实施例1的基础上进一步在所述含氧气体液化物源1与所述内燃燃烧室2之间的连通通道上设含氧气体液化物加压泵5。
[0055] 实施例4
[0056] 如图4所示的含氧气体液化物发动机，其在实施例1的基础上进一步在所述含氧气体液化物源1与所述内燃燃烧室2之间的连通通道上设含氧气体液化物加压泵5，在所述含氧气体液化物加压泵5和所述内燃燃烧室2之间的连通通道上设气体液化物加热器4。
[0057] 实施例5
[0058] 如图5所示的含氧气体液化物发动机，其在实施例1的基础上将所述膨胀做功机构3具体的设为了透平式膨胀做功机构31。
[0059] 实施例6
[0060] 如图6所示的含氧气体液化物发动机，其在实施例1的基础上将所述膨胀做功机构3具体的设为了喷管32。
[0061] 实施例7
[0062] 如图7所示的含氧气体液化物发动机，其在实施例1的基础上将所述膨胀做功机构3具体的设为了喷管推进转子做功机构33。
[0063] 实施例8
[0064] 如图8所示的含氧气体液化物发动机，其在实施例1的基础上将所述膨胀做功机构3具体的设为了气缸活塞式膨胀做功机构34。
[0065] 实施例9
[0066] 如图9所示的含氧气体液化物发动机，其在实施例1的基础上进一步还包括冷凝冷却器7，所述膨胀做功机构3的工质出口与所述冷凝冷却器7的被冷却流体通道的工质入口连通，所述冷凝冷却器7的液体出口经液体加压泵51与所述内燃燃烧室2连通。
[0067] 本实用新型的上述所有实施方式中，可以参考本实施例设置所述冷凝冷却器7等结构。
[0068] 实施例10
[0069] 如图10所示的含氧气体液化物发动机，其在实施例1的基础上进一步还包括非含氧气体液化物源100，所述非含氧气体液化物源100与所述内燃燃烧室2连通。
[0070] 本实用新型的上述所有实施方式中，都可以参照本实例设置所述非含氧气体液化物源100。
[0071] 实施例11
[0072] 图11所示的含氧气体液化物发动机，其在实施例1的基础上进一步将所述含氧气体液化物源1中的气体液化物中的液氧的质量含量设为大于80%，将所述内燃燃烧室2的燃料设为氢气，所述膨胀做功机构3的工质出口与冷凝冷却器7的被冷却冷凝流体通道的工质入口连通，所述冷凝冷却器7的被冷却冷凝流体通道的工质出口经液体加压泵51与所述内燃燃烧室2连通。
[0073] 实施例11中的结构也适用于本实用新型的实施例1至实施例5。
[0074] 实施例12
[0075] 图12所示的含氧气体液化物发动机，其在实施例1的基础上，将所述含氧气体液化物源1与所述内燃燃烧室2设置为两条，这主要是针对所述含氧气体液化物在静止时会分层的问题，例如液氧和液氮，静止时会分为两层，上层为液氮，下层为液氧，在本实施例的结构下，分层后的液氧、液氮可被分别送至所述内燃燃烧室2内混合后，再在所述内燃燃烧室2内加热汽化。
[0076] 作为可以变换的实施方式，可以参照实施例2在两条通道上分别设置所述气体液化物加热器4，此时，分层后的液体汽化后在被送入所述内燃燃烧室2进行混合；也可以参照实施例3在两条通道上分别设置所述含氧气体液化物加压泵5；还可以参照实施例4在两条通道上分别设置所述气体液化物加热器4和所述含氧气体液化物加压泵5。
[0077] 本实用新型的所有实施方式中，都可以选择性的参照实施例6将所述膨胀做功机构3设为透平式膨胀做功机构3或参照实施例7设为喷管32或参照实施例8设为喷管推进转子做功机构33或参照实施例9设为气缸活塞式膨胀做功机构34，当然还可以设为其他形式的膨胀做功机构，比如罗茨式膨胀做功机构、螺杆式膨胀做功机构等。
[0078] 本实用新型的除实施例11以外的所有实施方式中，都可以选择性将所述内燃燃烧室2的燃料具体的设为汽油、柴油、煤油、重油、轻油、天然气、煤层气、甲醇、乙醇、甲烷、氢气或设为固体燃料。
[0079] 本实用新型的所有实施方式中，都可以选择性的使所述内燃燃烧室2的产生的工质的温度和压力符合类绝热关系。
[0080] 显然，本实用新型不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本实用新型所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本实用新型的保护范围。
