一种节油环保燃料系统的制作方法

本发明涉及自由能源及环保领域，具体涉及内燃机的制造技术领域。

背景技术：

水作为生命之源，本身就含有一种能量，可称为生命能，它拥有许多不为人知的怪异性质。

在燃烧的煤炉里滴入几滴水，所触及的炉膛部位由红变黑，然后就会喷出一股火焰。

消防灭火时，第一束水柱喷向大火，火势为之一滞，却又迅速反弹，燃烧得更加猛烈。

汽车在下雨天行驶，司机会感觉动力比平时更加强劲。

布朗气体有一个只有华氏130°(水的沸点为华氏212°)的冷焰，可是同样的火焰却可以蒸发钨，这需要超过华氏10,000°，而燃烧氢气将永远无法达到这个温度。

布朗气体可以大大减少放射性物质的辐射，而燃烧氢气则不能做到这一点。

在高科技实验室内分析布朗气体时，几乎找不到氢，反而存在带有多余电子的水气团(带电水气团)。

超声波在水中可产生空化气泡，大量的气泡爆裂会产生显著的气蚀作用，船用螺旋桨就因制造空化气泡而受损，桨叶表面布满大量微观弹坑。

上述表明，水可以在高温、电解、超声波等条件下吸收能量，并释放出更多的能量，可用来解决内燃机当前存在的问题。

1824年，法国工程师卡诺提出了卡诺循环理论，认为所有的热机效率都不会达到100％；而实际上更低，内燃机的燃料产生的热量最高只有40％转化为动力，60％以上的热量或随着废气被排放掉，或者被冷却系统吸收。其缺点如下：

1、能量转换效率偏低，小于40％，燃料浪费严重。

2、发动机空燃比偏低，燃烧不完全，冒黑烟，积炭，缩短了发动机大修周期和使用寿命。

3、产生大量废气和颗粒物，含有一氧化碳、氧化氮等有毒成份，污染环境，危害人民的身体健康。

4、作为内燃机燃料的石油、煤、天然气在地球上的贮藏量有限，开采成本也越来越高。

技术实现要素：

针对内燃机存在的上述问题，本发明提供一种节油环保燃料系统。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种节油环保燃料系统，主要针对汽车发动机，兼顾其它内燃机和飞机发动机。该系统由相对独立的燃料加温器、羟基气体发生器、气泡发生器、冷水雾发生器组成；燃料加温器由预热管和尾气管组成；羟基气体发生器由贮气筒、安全阀、减压器、电解槽、脉冲电路板、蓄电池组成；气泡发生器由容器、进气管件、出气管件和气泡石组成；冷水雾发生器由文丘里管和水箱组成。

上述的燃料加温器的工作原理是根据热传导的理论，使发动机排出的高温废气加热在预热管中流动的燃料，使燃料升温，相当于提高了化学反应的初始温度，增强了燃烧的速度和效率。

较高的初始温度有助于燃料的充分燃烧，许多化学实验都是在加热状态下完成的，化学工业上的合成反应更是在高温高压下才能进行，如氨的合成，n2(g)+3h2(g)＝＝＝＝＝＝＝＝＝2nh3(g)。

所述的预热管与连接油箱的油管相接，并插入尾气管的中间段，使管内流动的燃料与管外的废气进行热交换。

所述的尾气管为弓形，直径较粗，以便较细的预热管从中间段穿过，互不影响。

上述的羟基气体发生器实际上是一个特殊的氢氧发生器，其功用是利用汽车贮气筒的气体在电解槽内产生大量气泡，并将电解产生的氢气、氧气和带电水气团的混合气体，称为羟基气体，一起吹入发动机进气道中，以提高空气与燃料的比例，节省燃料，实现完全燃烧。

所述的电解槽是一个长方体，功用是产生羟基气体，包括氢气、氧气、气泡和带电水气团；内部分成6个各自封闭的方形单元格；每个单元格内插入一组8片不锈钢极板，中间用一根绝缘套管垂直穿过；绝缘套管中插入一根空气管，穿过一个盘形的空气导流器，直达底部；上下两片极板间靠薄薄的垫圈分隔，间隙很小；每片极板上均匀打18个孔，上下两个极板的孔相互错开，不能正对。

所述的脉冲电路板的作用是将蓄电池的直流电变成共振频率的脉冲电流，以提高电解效率，减少电能消耗。

所述的蓄电池为车载电瓶，电极通过脉冲电路板和电解槽内的不锈钢极板相连，产生的脉冲电流使极板间的水分子发生电解。

所述的贮气筒为车载刹车气筒，气体经减压器降压后，通过气管进入电解槽单元格的绝缘套管，气管插至电解槽底部。

所述的安全阀安装在贮气筒出口处，根据贮气筒内的气压自动启闭，保证贮气筒拥有刹车必须的压力。

所述的减压器通过气管分别与安全阀和电解槽相连，用来调节进入电解槽的气压。

上述的气泡发生器由容器、进气管件、气泡石和出气管件组成，作用是让一部分尾气进入容器，产生气泡，再送入发动机进气道内与羟基气体混合。

所述的容器为一个带密封盖子且透明的瓶子，里面盛有溶液或蒸馏水。

所述的进气管件一端与发动机尾气管尾部相连，使部分尾气通过容器内的塑料管进入气泡石。

所述的气泡石通过塑料管与穿板弯头相接，尾气通过气泡石的微隙在水中产生气泡。

所述的出气管件一端接入容器，另一端与发动机进气道相连，使气泡能够进入发动机室；大量的气泡在爆裂过程中会释放能量，增加发动机的动力。

上述的冷水雾发生器由文丘里管和水箱组成，以产生非常微小的雾滴，被发动机吸入燃烧室内；大量的雾滴吸收热量，以降低发动机的温度，减少氧化氮气体的产生；然后雾滴再迅速变成蒸汽，体积膨胀做功，增强发动机的动力输出。

汽车尾气污染环境的成份是氧化氮气体，是内燃机燃烧的高温引起氧气和氮气反应所致，且温度越高，产生的氧化氮气体就越多；反之，温度越低，产生的氧化氮气体就越少。

所述的文丘里管，就是管子的一端逐渐变细到一个点，而且它有一个非常小的喷嘴。

所述的水箱，底部插入一根塑料管，塑料管与文丘里管的一端相接，水箱里的水就可以通过文丘里管的喷嘴产生大量的水雾。

本发明通过水能量的开发利用，实现了节省燃料、保护环境的目的，其优点是：

(1)充分回收了尾气的热量，减少了浪费，节约了燃料。

(2)降低了发动机燃烧室内的温度，减少了氧化氮气体的排放量。

(3)提高了整个反应物中氢和氧的成份，降低了碳和氮的成份，燃烧更加完全，消除了积炭和黑烟，延长了发动机大修周期和使用寿命，并从根本上解决了产生氧化氮气体的问题。

(4)水能的额外释放，增加了发动机的动力。

(5)系统采用模块化设计，各部分可以自由组合，也可以单独使用，如燃气轮机的涡轮叶片，承受燃气的高温，使用寿命较短，可用冷水雾冷却叶片表面，提高其使用寿命的同时增加动力。

(6)与氢氧发生器相比，产气量大，耗电少，成本低。

附图说明

图1为本发明实施例的总体构成示意图。

图2为气泡发生器的结构图。

图3为电解槽单元格的内部结构图。

图4为电解槽单元格的俯视平面图。

图5为脉冲电路板的电路原理图。

图6为冷水雾发生器的装配示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明实施例的总体构成示意图，如图所示，系统由气泡发生器1001、预热管1002、尾气管1003、脉冲电路板1004、蓄电池1005、冷水雾发生器1006、电解槽1007、减压器1008、安全阀1009和贮气筒1010组成，粗箭头表示燃料的流动方向，细箭头表示气体流动方向。

图2为气泡发生器1001的结构图，如图所示，该部分由出气管件2001、进气管件2002、防波板2003、容器2004和气泡石2005组成。

图3为电解槽单元格的内部结构图，如图所示，该部分由正极接线柱3001、出气管3002、防溅板3003、进气管3004、负极接线柱3005、绝缘套管3006、垫圈3007、不锈钢极板3008、空气导流器3009、电解液3010和壳体3011组成。

图4为电解槽单元格的俯视平面图，如图所示，壳体3011内安装不锈钢极板3008，不锈钢极板3008上加工了18个气孔4001，其中心孔插入绝缘套管3006；边缘上的小孔穿线焊接，若为正极板，则和正极接线柱3001相连接，若为正极板，则和负极接线柱3005相连。

图5为脉冲电路板的电路原理图，如图所示，电路由蓄电池1005、电解槽1007、开关k、正向偏置电阻r1和r2、反向偏置电阻r3、功率三极管q、电解电容c1、正反馈线圈l1和选频用电感l2组成；电解槽1007视为一个选频用电容c2，电路通过输出端d和c，向电容c2输出脉冲信号。

图6为冷水雾发生器的装配示意图，如图所示，该部分由水箱6001、文丘里管6002组成；下面的圆圈表示文丘里管6002的内部结构放大图。

上述的气泡发生器1001为两个串联使用，以产生更多的气泡；结构和功用相同，差别是前者装有稀释的koh或naoh碱性水溶液，可对尾气中含有的co2、no等酸性气体成份进行中和，后者实际上离发动机室很近，装有蒸馏水，能够过滤气泡中的koh或naoh成份，避免发动机室被koh或naoh腐蚀。

所述的出气管件2001由出气管和穿板弯头组成，出气管连接发动机进气道，穿板弯头穿过容器的盖子，和容器的内部空间连通，使容器内产生的气泡进入出气管；穿板弯头与容器的盖子之间保持密封。

所述的进气管件2002由进气管、穿板弯头和塑料管组成，进气管与发动机尾气管相连，穿板弯头穿过容器的盖子，和容器的塑料管相连，使尾气进入塑料管；穿板弯头与容器的盖子之间保持密封。

所述的防波板2003，是一块较厚的圆形多孔的泡沫板，比重很轻，始终保持浮在容器内的液面上，其功用是当容器发生剧烈晃动时，防止产生波浪，避免让水进入出气管。

所述的容器2004，是一个带盖透明的有机玻璃瓶子，要求瓶子的高度超过直径的3倍以上，以便瓶子上部能够留出足够的空间容纳气泡，防止因液面太高接近出气管件，避免让水进入出气管。

所述的气泡石2005，和鱼缸用的气泡石相同，通过塑料管与出气管件2001的穿板弯头相接，尾气进入气泡石在水中产生大量气泡；为增大发泡效率，也可选择面积更大的气泡盘。

上述的预热管1002，虚线所示，是一段不锈钢管，能够防腐蚀，直径和所连接的油管相同，插入尾气管1003的中间段中，其工作原理是：

在预热管1002中，燃料由左向右流动，外面是尾气管1003中的尾气从右向左流动，形成热交换；尾气通过预热管1002向管中的燃料传导热量，达到了使燃料升温的目的。

上述的尾气管1003为弓形，弯成三段，第一段和排气管相接；第二段为中间段，直径明显大于插入其中的预热管1002；第三段为尾气排出段，连接了气泡发生器1001的进气管件2002，使部分尾气进入气泡发生器1001；要求折弯部位的角度为钝角，避免因排气不畅使发动机灭火。

上述的脉冲电路板1004，实际上是一个lc振荡电路，电解槽1007在电路中被视为一个电容c2，和电感l2一起构成选频网络；当整个电路处于振荡状态时，电容c2和电感l2又形成了并联谐振电路，这时，整个电路的能量消耗最小，而电容c2和电感l2分别拥有最大的能量。其工作过程是：

开关k实际上是一个装在滑油腔内的压力继电器上的微动开关，触点平时处于常开状态，当柴油机启动后，机油压力升高，触动微动开关，触点闭合，接通整个电路，瞬间产生一组扰动谐波脉冲信号。

正向偏置电阻r1和r2的作用是在功率三极管q管脚bc之间和be之间加正向电压；功率三极管q的作用是将基极b输入的信号电流放大；电容c2和电感l2并联的作用是组成选频网络，符合谐振频率的脉冲信号功率最终将达到最大；谐振频率

正反馈线圈l1和选频用电感l2实际上是双线并绕在同一个空心管上，匝数相同，a点和d点是同名端；功率三极管q具有倒相作用，即基极b输入的脉冲信号为正，则集电极c放大产生的脉冲信号为负，故d点为正，a点反馈到基极b的脉冲信号也为正，基极b输入的脉冲信号得到加强，形成正反馈效应，满足了同频同相的振荡条件，整个电路处于振荡状态，并在谐振频率f下趋于稳定。

电路板1004的输出端d和c之间的输出脉冲频率为f，则电容c2和电感l2构成并联谐振电路；根据并联谐振的理论，电源提供的功率完全消耗在电阻上，电容c2和电感l2上没有任何功率消耗，两者的电流都达到最大值，数值相等，方向却相反；电感l2的电流全部流向电容c2充电，电容c2的电流又全部流向电感l2放电，形成一个封闭的循环，无需消耗蓄电池1005的电能；当电容c2作为一个电解槽，容量发生变化时，选频网络电容c2和电感l2又会选择新的谐振频率f，整个电路在频率f下产生新的振荡。

由于电容c2的容量取决于电解槽内溶液分子的振动频率，电容c2的容量又决定了谐振频率f，反过来，谐振频率f的脉冲信号加在电容c2上，和电解槽内溶液分子的振动频率一致，形成了共振；根据共振的原理，电解槽内溶液分子的振动幅度会越来越大，最终水分子的化学键被破坏，分离为氢原子和氧原子。

由于电解槽内溶液分子的共振频率的改变是因为气泡形式、压力变化、温度变化的影响，电路会自动跟踪并维护最佳频率。

另外，为保持振荡的稳定性和更容易起振，也可以选择较为复杂的锁相环(pll)电路。

所述的蓄电池1005为汽车电瓶，电压为12v，由柴油汽车上的发电机充电。

上述的冷水雾发生器1006，由水箱6001和文丘里管6002组成，用以产生大量微小的雾滴，其工作原理是：

由于发动机是在进气冲程上吸入空气和羟基气体的混合气体的，混合物急速冲过文丘里管的喷嘴，将在喷嘴外产生一个较低的压力区，并导致水以极细水滴通过喷嘴喷出来，相当于一种喷雾器。

所述的水箱6001，要求位置低于发动机进气道，以避免水箱内的水灌入发动机室内；底部插入一根塑料管，和文丘里管6002相接。

所述的文丘里管6002，可用一根铜管弯曲90°而成，水平段填满银焊料熔焊，以细钻头从中间打通，端口锉成锥形，垂直段的端口与塑料管相连；在发动机进气管道上钻一个比文丘里管6002直径略大的孔，插入文丘里管6002调整后，用铜焊料将两者的结合处焊牢密封。

此外，选择超声波雾化器，在水箱内放置雾化头，也可产生大量的冷水雾。

上述的电解槽1007，是一个带盖子密封的长方体，内部共分隔有6个单元格，按照2×3的排列方式放在槽内，壳体和分隔板的材质都是塑料；盖子上分布着6对进出气管和6对电极接线柱，气路和电路均按串联方式连接；每个单元格由正极接线柱3001、出气管3002、防溅板3003、进气管3004、负极接线柱3005、绝缘套管3006、垫圈3007、不锈钢极板3008、空气导流器3009、电解液3010和壳体3011组成。

所述的不锈钢极板3008，材质为316l型不锈钢板，要求加工后的表面粗糙，分正极板和负极板，上下相邻，分别与正极接线柱3001、负极接线柱3005相接；每个钢板打一个中心孔，直径相近的绝缘套管3006从孔中穿过；相邻极板间靠垫圈3007隔开，间隙1～2mm；板上均匀分布18个气孔4001，以利于气泡上升运动；要求相邻极板间气孔4001上下错位，不能对正，以促使气泡在上升过程中碰撞极板，将更多附着于极板上的氢气泡、氧气泡和带电水气团撞开；极板边缘加工了两个小孔，绝缘电线从中穿过并焊接，然后与对应的正极接线柱3001或负极接线柱3005相连。

所述的正极接线柱3001，一端连接脉冲电路板1004的d输出端或另一个单元格的负极接线柱3005，另一端通过绝缘电线和本单元格的4个正极板边缘的小孔依次焊接，焊接部位涂硅胶以防氧化。

所述的出气管3002是一个穿板接头，中空，羟基气体从上端流出，下端螺纹部分穿过单元格的盖子，用螺母坚固密封。

所述的防溅板3003是一块直角折弯的有机玻璃板，并用环氧树脂胶将其一端粘在单元格的盖子上，作用是防止溶液在剧烈振荡时溅起，进入出气管3002。

所述的进气管3004，一端和另一个单元格的出气管3002或减压器1008相连，另一端穿过单元格的盖子，插入绝缘套管3006中，再穿过空气导流器3009，直达底部后管壁开孔，以利于空气径向扩散，减轻对壳体3011底部的冲击。

所述的负极接线柱3005，一端连接脉冲电路板1004的c输出端或另一个单元格的正极接线柱3001，另一端通过绝缘电线和本单元格的4个负极板边缘的小孔依次焊接，焊接部位涂硅胶以防氧化。

所述的绝缘套管3006，材质选用ppr管，直径20cm，从不锈钢极板3008的中心孔穿过，其功用是将8片极板串接起来，中间插入进气管3004。

所述的垫圈3007，材质为尼龙或塑料，直径30cm，厚度1-2mm，每组7片，其功用是将不锈钢极板3008按正、负极板上下分隔开来。

所述的空气导流器3009，圆盘形，材质选用塑料，中间被进气管3004穿过并固定，其功用是让部分空气径向扩散后，再上浮。

所述的电解液3010，和氢氧发生器的高浓度koh或naoh溶液不同，采用稀释的硫酸或醋酸溶液，并滴入少量的koh或naoh溶液中和，以维持溶液的导电性。

所述的壳体3011，包括电解槽1007的部分外壳和隔墙，选用塑料材质，隔墙和外壳结合外用环氧树脂胶粘结密封，形成独立的单元格，成为电解氢气和氧气的生产容器。

上述的减压器1008，是一个可以调整的、带气压表的空气减压器，其作用是将贮气筒1010流出经过安全阀1009的高压气体变成所需要的低压气体，送入电解槽1007第一个单元格的进气管3004；进入电解槽1007内的气压不能太高，否则会影响电解槽的共振反应，气压太低会导致进入发动机的混合气体流速小，进气量不足，无法达成节油环保的目的。

上述的安全阀1009是一种气体泄压阀，当贮气筒1010内的空气压力达到或超过汽车刹车需要的最低压力时，自动开启阀门，贮气筒1010内的空气泄出，流向减压器1008；当贮气筒1010内的空气压力低于汽车刹车需要的最低压力时，自动关闭阀门，贮气筒1010的空气停止流向减压器1008。

上述的贮气筒1010是汽车本身的刹车气筒，由汽车的打气泵供气，没有刹车气筒的内燃机可以配备一台12v的电气泵来代替；汽车在刹车气筒气压不足时也可以使用电气泵，只需在进气管3004和减压器1008之间连接一个三通接头。

本发明实施例的工作过程是：

1.启动汽车发动机，机油压力上升到正常值，压力继电器工作，开关k闭合，接通脉冲电路板1004的电源-蓄电池1005，整个电路开始振荡，电解槽1007内部发生共振反应，电解产生氢气和氧气泡。

2.汽车打气泵工作，贮气筒1010内的气压逐渐上升，安全阀1009处于关闭状态。

3.在尾气管1003中流动的尾气将热量传递给预热管1002中的燃料，部分尾气流向气泡发生器1001，产生的气泡流向发动机进气道。

4.预热后的燃料、气泡和空气在发动机室内发生燃烧反应，尾气由黑色变灰色。

5.打开电气泵开关，空气经三通接头进入电解槽1007，将附着在不锈钢极板3008上的氢气泡、氧气泡和带电水气团吹起上浮，形成的羟基气体以一定压力和速度冲入发动机进气道。

6.羟基气体在进入发动机室前，经过冷水雾发生器1006的文丘里管6002的喷嘴，诱发负压效应，大量雾滴喷射出来，和羟基气体一起进入发动机室。

7.在发动机室内，大量的氢气、氧气、带电水气团、气泡、雾滴和空气混合，与预热后的燃料发生燃烧反应，空燃比大大提高，动力增强；此时减少燃料的正常供给，从而节省了燃料。

8.汽车的尾气由灰色变成白色，主要成份是二氧化碳和水，一氧化碳、氧化氮等有毒成份大大减少，达到环保要求。

9.贮气筒1010的气压超过刹车最低压力，安全阀1009开启，气体经减压器1008向电解槽1007流动，此时，关闭电气泵开关，汽车发动机启动工作结束。

10.汽车开始上路行驶。