使用电弹性燃料和氧气水的三相发动机的制作方法

专利名称：使用电弹性燃料和氧气水的三相发动机的制作方法
技术领域：
本发明基本涉及内燃机领域，尤其涉及推动车辆行驶的发动机。
背景技术：
供动力装置，如汽车中使用的发动机有很多。例如传统的汽车是由燃料的燃烧反 应来提供动力的，如一个发动机中使用的柴油和汽油。本领域中公知的一些汽车是使用混合动力技术。在车辆推进的情况中，一种混合 动力发动机系统一般由一个可充电的储能设备和一个内燃机组成。所述的储能设备通常包 括若干个电池和一个电动机。电和燃烧动力源的组合可以比传统的内燃机提供更高效的燃 料经济性。在汽车动力领域，如动力源，燃料供应方式，动力需求和速度的改变都会影响发动 机的效率和燃烧过程。例如在许多燃烧发动机系统中有一个改变功率输出的需求。此外鉴 于日益严格，如关于二氧化碳等温室气体的环保法规，因此同样重要的是尽量使使排放和 有毒化合物的量最小化。虽然存在用于管理内部燃烧，将燃烧动力与电动力组合起来的各种发动机，但是 仍然难以很好地控制和适于提供清洁和高效的燃烧。需要为使用内燃机的汽车及其发动机系统设计一个最佳的辛烷值范围，低排放和 干净的燃烧。在京都议定书和其他区域，国家和国际法规出台之后，人们越来越重视提供改善 汽车发动机的系统。现有技术中公知这些发动机所具有的缺点是关于排放量，适应性和效率，以及本 领域公知的其它缺点。发明概述本发明提供了一种三相车辆，一种发动机系统和一种推进方法，它们能至少克服 现有技术中的一个缺点。本发明尤其提供了一种三相车辆，其包括-至少一个轮子；-一个内燃机，其为至少一个轮子可操控地提供转矩，来推动车辆的行驶；-一个氧气水注入机构，它与内燃机相连并为其提供水基氧合水；和-一个电源，它向至少一个轮子可操控地提供转矩。本发明所述的三相车辆从三个方面来加速推进车辆一种主要燃料的内部燃烧， 一种用于加速燃烧的水基氧气水和一个电源。所述的电源和内燃机均与车辆的轮子相连以 提供转矩，所述的氧气水注入机构向内燃机提供水基氧气水，因此能以现有的方式有效地 向轮子提供转矩。本发明还提供了一种三相发动机系统，它与一个车辆相连并为其提供动力，该发 动机系统包括
-一个内燃机，它可操控地安装在车辆上，提供推进车辆行驶的动力；-一个氧气水注入机构，它与内燃机相连并为其提供水基氧气水；和-一个电源，它可操控地安装在车辆上，提供推进车辆行驶的电力；和其中所述的内燃机，氧气水注入机构和电源是根据动力需求，发动机温度和/或 车辆速度和/或其它操控条件的组合来控制的。所述的三相发动机系统为车辆提供有利于提高适用性和效率的有利动力。所述的 发动机系统可以根据车辆动力的需求，来提高辛烷值和供电，降低尾气排放量。例如，控制 水基氧气水的注入可以加速提高辛烷值，而控制电源的作用可以减速和/或降低供电。因 此这种三相系统可以适用于各种动力需求，速度和发动机温度来选择性地提高效率和/或 降低尾气排放量。所述的三相系统能适用于各种发动机需求和条件的适用性——如加速， 巡航，慢速，减速，低和高的燃烧进气，低和高转速——是一个极佳的优点。本发明还提供了一种适于推进一个车辆行驶的方法，包括以下步骤a)决定一个车辆的动力需求；b) 一个内燃机和/或一个电源提供一个相应的输出动力来推进车辆行驶；和c)当内燃机至少提供了一部分相应的输出动力；i)确定辛烷值需求和/或发动机的温度；ii)向内燃机中注入一种水基氧气水，提高相应的辛烷值和/或产生一个相应的 冷却。此外，步骤a)可以包括确定车辆行驶时产生的一种不同的操作条件或需要。除了 辛烷值需求和发动机温度之外，其它操作需求和条件同样也可以确定燃料燃烧，水注入和/ 或车辆电动力的实时控制。上述步骤的各种顺序和组合都可以用在所述的三相方法中来高 效适宜地推进车辆行驶。在本发明的一个实施例中提供了一种三相发动机系统，它可以与一个车辆结合并 为其提供动力，所述的发动机系统包括-一个内燃机，它可操控地安装在车辆上，提供推进车辆行驶的动力；-一种氧合器，它与内燃机相连并为其提供水基氧气水；和-一个电源，它可操控地安装在车辆上，提供推进车辆行驶的电力；和其中所述的内燃机，氧合器和电源是根据动力需求，发动机温度和/或车辆速度 和/或其它操控条件的组合来控制的。


下述附图显示了本发明优选的实施例图1是本发明所述的三相发动机系统的一个优选实施例的结构示意图。图2是本发明所述的三相车辆的一个优选实施例的侧视图。图3是本发明所述的三相发动机系统的一个优选实施例中设置的方框图。
具体实施例方式下面将结合具体实施例来详细说明本发明，应理解为本发明的保护范围不仅限于 该实施例。相反，其保护范围应覆盖所有的变化，修改和等同替换。
三相车辆本发明的优选实施例是针对陆地交通工具和系统及它们使用的方法。陆地交通工 具包括汽车，卡车，公交车，半挂车，火车，摩托车，越野车，雪地车等。但是，其它实施例也可 以针对海上或空中交通工具或其它使用一种发动机系统的装置。所述的三相系统可更换地 存在于车辆发动机系统中，也可以与新型的三相车辆相结合。本发明三相车辆的优选实施例是一个汽车10，如图2所示。这个汽车10包括一个 三相发动机系统11。如图1所示，三相发动机系统11包括一个内燃机12，一个氧气水注入机构14和一 个电源16。如图2所示，所述的内燃机12和电源均至少与一个汽车10的轮子17相连，为轮 子提供转矩，推动汽车行驶。三相发动机系统图3更详细地显示了三相发动机系统11的一个优选实施例。所述的内燃机12向 至少一个轮子可操控地提供转矩，推进汽车行驶。包括活塞和轴承(图中未示)在内各种 连接机构和元件可以用于这个目的。所述的内燃机12使空气从一个入口 18进入，这个入 口穿过了一个过滤器20中。所述的内燃机12中充入了一种燃料，这种燃料可以是汽油或 乙醇或其它。图3所示的本发明的一个优选实施例中，所述的氧气水注入机构14与内燃机12 相连，为内燃机12提供一种水基氧气水。所述的注入机构14通过一个使燃料和空气可以 预先混合的化油器19提供了所述的水基氧气水。所述的水基氧气水优选是变性酒精，但是 也可以是仅有水或是水与另一个类型的燃料，如天然气的混合物。这种混合物可以根据环 境温度来确定，从而使氧气水不会凝固。水可以优选地在温暖的气候中和夏季单独使用。所述的注入机构14可以在接近燃料注入机构处选择性地提供水基氧气水。本发明的另一个实施例(图中未示)中，可以使用一个氧合器来替换注入机构。在 这个实施例中，发动机吸入空气流过一个外面充满水的双锥陶瓷管，其流过陶瓷材料，在吸 入空气进入发动机之前氧化它。在这个实施例中，柴油燃料是优选在发动机中燃烧的主要 燃料。这个实施例中，氧合器的优选结构包括美国专利4，397，268 (BROWN)所述的陶瓷双锥 管。如图3所示，注入机构14的优选实施例包括一个储液罐22和一个增压泵对，增 压泵将水基氧气水从管26中泵入到内燃机12中，优选是从如图所示的化油器19中。优选 地，所述的水是从排出气体中获得，用于制备水基氧气水。美国专利3，987，774 (WAAG)公开了一个注入机构的优选实施例，它可以与本发明 相结合。对所提供的氧气水的控制可以用本发明所述的方法来完成，这个方法还可以相应 地用于控制电源16。操作时，当操作者启动发动机，所述的注入机构14开始作用，于是储液罐22中充 入了水基氧气水。可以发现发动机的入气歧管内立刻产生一个真空，排气歧管内立刻产生 一个排气压，所述的真空和排气压根据发动机转矩的要求而变化。在这个优选的实施例中， 所述的注入机构有一个与歧管相连的液体通道，它利用真空和排气压来控制所述的注入过禾呈。
如图3所示，所述的三相发动机系统11还包括一个提供转矩T2的电源16。电源 16优选地包括一个电池28和一个电动机30，后者与推进元件，如轮子相连。应注意的是内燃机12和电源可以分别同时提供转矩Tl和T2来克服转矩T。所述 的Tl T2比是由各种因素决定的，其中一些如下文所述。所述的三相发动机系统11可以设计用于支持各种发动机，并可用于推进。操作时，内燃机12响应高转矩需求，氧气水注入机构14随之提高辛烷值和/或增 加发动机温度。优选地，注入机构14通过一个测量装置来响应占优势的真空和/或占优势 的排气条件。在慢速或减速时，氧气水注入机构14不再运转，因为真空和排气条件最小化， 此时没有氧气水注入。所述的电源通过提供一部分或全部的那些推进汽车时所需的转矩来 响应低转矩条件。内燃机，注入机构和电源的控制和同步性优选由电脑控制，电脑获得许多传感器 送来的信号。例如，真空和排气压可以被测量来确定电源是否需要提供转矩，发动机温度也 可以测量来确定注入机构是否应该提供水基氧气水。应注意的是注入系统14可以是各种形式，并优选与内燃机12同步，从水注入过程 中获得氧化作用的优选因素。水中所含的氧气可以促进燃烧过程的氧化作用。所述的发动机系统11可以增加辛烷值，减少排放，其中的结构根据动力要求，速 度和/或其它汽车条件来适应性地作用。所述的三相系统可以适用于响应各种发动机的需 求和条件——如加速，巡航，慢速，减速，低和高的燃烧进气，速度和温度一一在某些条件下 通过提供内燃机，水基氧气水的注入和/或电力来高效地推动汽车。所述的发动机系统可 以提高效率，减少排放。一个标准的内燃机需要在各种速度和动力下操作，并且在操作的小范围内产生最 高效率的辛烷值。所述的注入机构14使内燃机的操作效率范围能在某些条件下扩大，并基 本提高效率。电源也能提高效率，它能响应各种操作条件，优选是一些速度和动力的需求。优选的，所述的内燃机12是用乙醇操作，但是也可以是用汽油或一种乙醇混合物 操作。此外，本发明所述的发动机系统11也可以用于将传统的燃烧发动机变成乙醇发 动机。水基氧气水优选有一种可溶于水的油乳胶抑制剂，它能防止由于乙醇的溶解性能而 使内燃机受到损坏，如腐蚀。所述的抑制剂可以在水中混合，也可以提供润滑性使机械部分 使用时间更长。水和可溶性油的必要比率仅需小于一瓶盖的每加仑水的效率。这在汽车工 业协会的S.A.E.检测报告215-216中“冷却润滑油”报道的测试中已经说明了它可以例如 作为一种抑制剂使用。也可以促进传统发动机向乙醇转变，其中水基氧气水可以弥补乙醇比汽油更低的 BTU 值。优选地，内燃机的空气与燃料的比，氧气传感器和火花提前可以用一个电脑来控 制，使之可以灵活地修改或产生。所含的计算机序列可以被修改，包括改变水基氧气水注 入。各种因素，如速度，装载要求，停止和开始驾驶等，可以用于确定注入的缺点，优化电源， 注入机构和燃烧发动机的同步性。优选地，在最佳条件下注入水可以使效率最大化，如当发动机温度高于16000F和 /或当装载需求超过12英寸真空。使水热化学分解的发动机条件可以具有注入氧气水的优点ο由于注入了水基氧气水，因此可以减少碳氢化合物，一氧化碳，氮氧化物和/或二 氧化碳的排放。美国加洲进行的Ε. P. A检测证实使用水基氧气水注入可以使燃烧的燃料减 少25. 2%。当使用乙醇作为燃料时，水注入中MPG的增加弥补了 BTU的损失。氧气水注入为发动机提供了水形式的氧气，水中含有89%的氧气，因此是氧气的 一种丰富来源。水因素作为辛烷的一种催化剂，因为所含的氧气和氢气使燃烧率提高。水基氧气水注入有许多益处。氧气使燃烧更充分，而政府多年前已经通过了氧化 燃料的法律，公知的汽油和铅不含有氧气。所述的提高辛烷值的水基氧气水注入方法可以使发动机避开了 MTBE化学物和含 铅汽油。MTBE已经因其毒性而被禁用了。水注入是最低廉的，它是氧化作用最干净的溶剂。此外，氧气冲淡物以各种方式排气难闻的气味。水基氧气水注入的另一个优点是这种水注入能减少发动机的燃烧热能，降低燃烧 温度。从而相应地减少NOx这些有毒化合物的产生。人们公知NOx约在27000F时生成。水 基氧气水注入可以实时计时，因此当发动机热量达到一个临界水平时可以再次注入。因此， 三相发动机系统通过降低温度实现了减少NOx。电动机可以在低转矩要求下降低燃烧的需 要，从而降低温度，而水基氧气水注入可以在高转矩要求下降低温度，从而减少排放。这体 现了所述系统另一个方面的适用性。优选地，催化转化器可以从系统中去除。一个催化转化器降低⑶，产生C02。虽然 在现有的C02危机发生前不会控制C02，但是催化转化器现在已经可以用本发明所述系统 的各种实施例来替换了。水基氧气水注入机构14优选地操控，因为燃烧发动机中存在的真空，它可以设计 为校准测量真空压控制下注入的准确流量。特别的可调节注入喷嘴和喷口可以设计用于所 述的汽车，这些汽车中设有各种大小且与燃烧发动机中的注入机构14相连的发动机。优选 地，所述的调节喷嘴和喷口有各种大小，其大小与注入泵机构保留了相同的大小。三相推进法本发明还提供了一种三相推进法。这种方法可以适宜地推进一个汽车行驶，其包 括以下步骤a)决定一个车辆的动力需求；b) 一个内燃机和/或一个电源提供一个相应的输出动力来推进车辆行驶；和c)当内燃机至少提供了一部分相应的输出动力；i)确定辛烷值需求和/或发动机的温度；ii)向内燃机中注入一种水基氧气水，提高相应的辛烷值和/或产生一个相应的 冷却。应当指出的是，可以根据发动机的条件和车辆要求可以在所述的推进法中使用上 述步骤的各种重复，设置和顺序。各种传感器和控制机构都可以用来确定使内燃机高效干 净地操作的最佳辛烷值和温度。当然，本发明图示并说明的实施例可以在不偏离本发明的范围内进行修改。
权利要求
三相运输工具
1.汽车，卡车，船或其它交通工具由一个电动机和一个水系统操控，所述的电动机与另 一个发动机热电联产，并使用乙醇或汽油操控。
2.所述的系统由一个模块电控制，所述的模块计算电动机所产生的需求。
3.具有一个电模块的内燃机使用乙醇燃料(乙醇，甲醇)或汽油自动的操控。
4.所述的电模块测量计算装载需求，滑性惯行或启动所需的BTU动力的合适量。
5.所述的电模块还计算水的合适燃烧(氢气&氧气)。
6.上述是通过氧气传感器和特殊公式来完成的。
7.乙醇和酒精的可变燃料流动是由电模块绘图芯片来测量和计算的。
8.热电联产计算机是定位在两个发电机之间使操控实时化。
9.动态制动还与所述的热电联产计算机结合起来。
10.水由一个补充系统注入，这个补充系统与发动机中的真空相连。
11.所述的热电联产方法为补充电池充电，并使这些电能用于操控。
12.—个额外的太阳能顶板，它能进一步进行热电联产。
全文摘要
一种汽车，卡车，公共汽车船或其它类型的运输工具至少有一个轮子，一个操控地为至少一个轮子提供一个转矩的内燃机，一个与内燃机相连并为其提供水基添加剂，以加速燃烧的氧气水注入机构，以及一个向至少一个轮子提供转矩的电源。一个控制器根据操控条件，如一个动力需求，发动机温度和车辆速度等来控制内燃机，氧气水注入机构和电源。
文档编号B60L7/00GK102149556SQ200880130741
公开日2011年8月10日 申请日期2008年6月9日 优先权日2008年6月9日
发明者马里奥·尼诺·德桑蒂斯 申请人:马里奥·尼诺·德桑蒂斯