一种用于可控、瞬时产生待引入内燃机进气管的氢气的设备的制造方法

文档序号:10693619
一种用于可控、瞬时产生待引入内燃机进气管的氢气的设备的制造方法
【专利摘要】本发明涉及来源于燃料的机械能产生领域,更具体地说,涉及一种用于可控、瞬时产生待引入内燃机(1)进气管(C)的氢气的设备,其特征在于,所述设备包括:槽(2),其包含蒸馏水,优选但并非排它地,溶液中含有氢氧化钾,或、氢氧化钠或其它合适溶质以提高水本身的导电性;多板式电解槽(4);方波脉冲发生器(PWM);和连接器,其连接至安装有所述设备的车辆的电池上,或其它类似的电能源;其中,设有中央处理器(CPU),其连接至PWM并配备有管(3),管起到空气流量计的作用,并连接到内燃机(1)的进气歧管(C);所述空气流量计(3)受到所述进气歧管(C)中产生的压力变化的影响。
【专利说明】_种用于可控、瞬时产生待引入内燃机进气管的氢气的设备
[0001 ]本发明涉及来源于燃料的机械能产生领域。
[0002]具体而言,本发明涉及一种设计用于控制和管理氢气产生、并引入内燃机以提高其能量产率,特别是降低燃料消耗和减少污染物排放的电子-机械设备。
[0003]众所周知,内燃机的目的是将燃烧可燃物质所产生的大量热量转换成机械能。如往复式发动机,例如可动流体由燃烧产物构成,其使通过曲柄机构连接至发动机轴的活塞开始运动。
[0004]引入内燃机的流体可由空气和燃料的混合物组成或单独由所提供的空气或燃料构成。内燃机的特征和其性能与所采用的燃料类型严格相关,通常它可能是液体(汽油、柴油、挥发型燃料、酒精等)或气态(甲烷、液化石油气、氢气等)。
[0005]尽管持续保持进步和研究,然而不管是自发式或可控式点火,从消耗水平和污染物排放的角度来看,内燃机存在一系列缺陷。
[0006]还应指出的是,已存在使用氢气的内燃机,其污染物排放极低,由二氧化碳和水构成。然而,这些设备存在的问题是氢气罐是一种非常危险的物体,因为该气体具有极高的可燃性且需要在极高的压力下存储才能实现可接受的操作自主性。
[0007]因此,本发明的主要目的是通过提供根据需要产生的氢气并将氢气引入内燃气的进气管以提高其性能并降低消耗的装置来克服上述问题。
[0008]本发明的另一个目的是提供一种将使得能够减少污染物排放的待安装于内燃机上的辅助设备。
[0009]根据本发明,通过提供一种待安装于内燃机(例如,机动车辆的内燃机)上的辅助设备实现了以上目的。该辅助设备将使得能够通过将氢气引入进气管内而减少消耗,从而提高引入气缸的新进气所拥有的爆炸性进气。
[0010]如下文更清楚地描述的那样,本发明的其中一个创新特征是,与目前已知的系统不同的是,所描述的设备设想了空气流量计(连接在进气歧管与电子控制单元之间的简单管道),其使得能够控制内燃机吸入的空气量的值,以相应地,例如成比例地产生适量氢气。
[0011]根据以下详细说明并参考附图,将更好地理解本发明,附图可仅通过非限制性实例说明优选实施方案。
[0012]在附图中:
[0013]图1为示出本发明主要组件的功能框图;
[0014]图2示意性地示出了常用多板式电解槽。
[0015]根据本发明,用于产生氢气的设备,包括:
[0016]-槽2,其包含蒸馏水,优选但并非排它地,溶液中含有氢氧化钾(或还含有氢氧化钠或其它合适溶质)以提高水本身的导电性;
[0017]-多板式电解槽4,包括一系列形成氢气的电极板(阴极),以及一系列形成氧气的电极板(阳极);含有支持电解质的溶液,其设置于这两种电极之间,支持电解质必须保证离子形式的电传输,除了传输氢离子和氢氧离子外,还确保电极上的反应适当进行;在大多数情况下,为了防止电极之间形成的气体接触和再结合,必须将所述溶液分为由隔膜或膜隔开的两个隔室;电子流,由在阴极与水反应的外部电动势移动,释放可朝阳极移动的气态氢和氢氧离子,所述阳极发生部分还原氢离子为氧气的反应,重新形成水,且电子被引入到外部电路;
[0018]-普通方波脉冲发生器PffM(脉宽调制);和
[0019]-连接器,连接至安装所述设备的车辆的电池,或其它类似的电能源;
[0020]根据本发明的独特特征,设有中央处理器(CPU),其接口连接至脉冲发生器PWM并配备有连接至内燃机I的进气管线的管3(空气流量计)。所述管3受到进气歧管C中设定的压力变化的影响。
[0021]根据本发明,CPU对经由所述空气流量计3检测的关于进气歧管C的压力数据进行处理,以确定待产生并引入到内燃机的适量氢气,并由此控制发生器PWM的正确活动,以产生上述量的氢气。
[0022]为了使CPU能够管理、控制整个设备的功能和安全性,根据本发明优选提供以下装置的一个或多个:
[0023]-周围环境中的氢气过量检测器;
[0024]-电解槽中的温度检测器4;
[0025]-内燃机I的每分钟转速检测器;
[0026]-电阻温度检测器,其位于产生氢气的溶液槽中;
[0027]-液面指示器,其位于产生氢气的溶液槽2中;
[0028]-电动栗,或流速控制阀,用于传送适量氢气至内燃机的进气管;
[0029]-压力阀/传感器,其检测产生氢气的溶液槽中的压力;
[0030]-冷却风扇;
[0031 ]-连接器,具有向车辆仪表盘供电的点火开关电源;
[0032]-W1-Fi模块,用于向远程电脑或外部电脑发送数据;
[0033]-全球定位系统/全球移动通信系统(GPS/GSM)模块,其中GPS使得能够使用车辆地理参考数据,而GSM使得能够通过S頂卡远程传输封包数据;
[0034]-恪断器,用于保护短路或过载电流电路;和
[0035]-屏幕8,用于显示所需信息,根据本发明,所述屏幕优选为非W1-Fi类型,而是有线连接至所述设备。
[0036]如果氢气过量检测器向CPU发送氢浓度过量或所述气体从槽内逸出的信号,CPU立即采取行动,停止整个设备。
[0037]如果电解槽中的温度传感器发送温度过高信号,则CPU介入使设备停止,直到温度下降至设想的参数内。
[0038]内燃机I的每分钟转数检测器为附件,如果可以连接,则该检测器必然非常有用。然而,应当指出的是,一直优选安装空气流量计3,因为其是完全位于车辆电路外部的元件,因此其使用总是无任何特别的安装或连接/兼容性问题
[0039]空气流量计3提供的数据用于适当编程CPU,以便管理自行产生待送入内燃机进气管的氢气的设备。
[0040]槽中存在电阻温度检测器确保本发明在稳定运行状态下,甚至是寒冷天气下的正常运行,使得CPU能消除溶液中任何可能存在的冰。[0041 ]槽中的液位指示器就任何可能缺乏液体的情况向CPU发出警告,以便CPU在设备无液体仍产生氢气时中断设备运行。
[0042]CPU控制电动栗或流量控制阀以引入精确量的氢气,即便在进气管道在很短时间内需要变化量的氢气的情况下也如此。
[0043]如果压力超过预设压力,槽内的压力阀/传感器会确保其安全,并且同时使预设压力(最大0.5巴)保持恒定以便栗正常工作。
[0044]所述风扇具有冷却设备的电气/电子组件的功能,以保证其持续运行。CPU控制所述风扇的速度,根据产生氢气所需的能量而提高或降低速度。
[0045]具有点火-开关电源的连接器向CTU发送内燃机已预安排好准备开始的信号,但是,根据本发明的另一特有特征,CPU仅结合空气流量计发送的数据读数来激活氢气的产生。这将阻止产生无需使用的氢气。如果发生内燃机关闭,而钥匙仍留在仪表盘上的点燃位置的情况,则该溶液也能保证具体的安全性(例如,与惯性开关相似的行为)。
[0046]W1-Fi模块使得CPU能够通过例如远程PC进行远程数据管理。
[0047]GPS/GSM模块使得CPU能够检测其自身位置,并在W1-Fi网络存在的情况下,进行远程数据管理。
[0048]设备电源线上存在熔断器会保护CPU免受不可逆损伤。
[0049]屏幕连接至CPU,并通知用户正确使用并操作系统所需的数据。
[0050]优选地,在屏幕上显示:
[0051 ]-电池电压;
[0052]-槽中的液面;
[0053]-安培数(吸收);
[0054]-脉冲宽度调制(百分比);
[0055]-进气管线的负压;
[0056]-电路中的溶液温度;和
[0057]-警报:系统开/关、电量低、环境中的氢气检测器、槽内液面低、氢气发生器的极限、温度高。
[0058]从运行的角度来看,参照图1,根据本发明的用于产生氢气并将氢气引入内燃机I的进气管的装置基本包括具有多板式系统的电解槽4,其根据电解原理工作;以及用于蒸馏水的槽2,优选具有氢氧化钾或氢氧化钠或其它能提高其导电率的溶质的溶液。
[0059]优选通过重力使槽2内的液体流动通过构成电解槽4的金属板。通过由CPU控制的脉冲宽度调制(PWM)对所述板施加方波电脉冲以形成通常称为“氢氧混合气”的气体。
[0060]电解槽4中产生的气体被送入槽2内,在槽中,被捕获的蒸汽在送入内燃机I的进气歧管C之前,通过所谓的“起泡器”效应,进行部分干燥。通过使气体穿过冷凝分离器6,进一步实现决定性的气体干燥。因此,获得的氢气通过安装有止回阀7的管9直接引入上述进气歧管C,提高了其爆炸性进气量(explosive charge)。
[0061]根据空气流量计3提供的数据以及内燃机和/或车辆的其它可能数据,CPU确定注入歧管本身的氢气量。
[0062]CPU也连接至其它用于检测可能发生的异常现象的传感器,以及具有仅确保车辆已启动时的操作的点火-开关电源的连接器。该设备设有用于显示有关常规操作、消耗水平和瞬态性能的信息的屏幕8。
【主权项】
1.一种用于可控、瞬时产生待引入内燃机(I)进气管(C)的氢气的设备,其特征在于,所述设备包括: -槽(2),其包含蒸馏水,优选但并不排它地,溶液含有氢氧化钾,氢氧化钠或其它增加水本身的导电性的适用溶质; -多板式电解槽(4); -方波脉冲发生器(PWM);和 -连接器,其连接到安装有所述设备的车辆的电池,或其它类似的电能源; 其中,设有中央处理器(CPU),其接口连接至脉冲发生器(PWM)并配备有管(3),所述管起到空气流量计的作用,并连接到内燃机(I)的进气歧管(C);所述空气流量计(3)受到所述进气歧管(C)中产生的压力变化的影响。2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述CPU对通过所述空气流量计(3)检测的关于所述进气歧管(C)的压力数据进行处理,以确定待产生并引入到内燃机(I)的氢气的合适的量,并由此管理所述发生器(PWM)的正确运行率以产生上述量的氢气。3.根据权利要求2所述的设备,其特征在于,为了使所述CPU能够管理、控制整个设备的功能和安全性,提供了以下装置的一个或多: -周围环境中的氢气过量检测器; -电解槽中(4)的温度检测器; -内燃机(I)的每分钟转速检测器; -电阻温度检测器,其位于产生氢气的溶液槽中; -液面指示器,其位于产生氢气的溶液槽(2)中; -电动栗,或流速控制阀,用于发送适量氢气至内燃机的进气管; -压力阀/传感器,其位于产生氢气的溶液槽中; -冷却风扇; -连接器,具有向车辆仪表盘供电的点火开关电源; -W1-Fi模块,用于向远程电脑或外部电脑发送数据; -全球定位系统/全球移动通信系统(GPS/GSM)模块,其中所述GPS使得能够使用车辆的地理参考数据,而所述GSM使得能够通过S頂卡远程传输封包数据; -熔断器,用于防止电路出现短路或过载电流;和 -屏幕(8),用于显示所需信息,根据本发明,所述屏幕优选为非W1-Fi类型,而是有线连接至所述设备。4.根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,如果氢气过量检测器向所述CPU发送氢浓度过量或所述气体从槽内逸出的信号,所述(PU立即激活,以停止整个设备。5.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,如果电解槽中的温度传感器发送温度过高信号,则CPU介入,使设备停止,直到温度下降至设想的参数内。6.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,空气流量计(3)提供的数据用于合理编程CPU,以便管理自行产生待送入内燃机进气管的氢气的设备。7.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,所述槽中的电阻温度检测器确保根据本发明的设备在稳定运行状态下,甚至是寒冷天气下的正常运行,使得所述CPU可消除溶液中任何可能存在的冰。8.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,所述槽中的液面指示器就任何可能缺乏液体的情况向所述CPU发出警告信号,以便所述CPU在所述设备没有产生氢气的溶液时中断所述设备运行。9.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,由所述CHJ控制的所述电动栗或流量控制阀设计成在所述进气管道在很短时间内需要变化量的氢气的情况下也引入精确量的氢气。10.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,所述槽内的所述压力阀/传感器由所述CPU控制,并设计成在压力超过预设压力的情况下保证其安全,并使预设最小压力(例如最大压力为0.5巴)保持恒定,以便栗正常工作。11.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,所述风扇冷却所述设备的电气/电子组件以保证其持续运行,且所述CPU控制所述风扇的速度,根据产生氢气所需的能量来提高/降低所述速度。12.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,所述具有点火-开关电源的连接器向所述CPU发送所述内燃机已准备开始运行的信号,但所述CPU仅结合所述空气流量计(3)发送的数据读数才激活氢气的产生,从而使得不会产生无需使用的氢气。13.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,所述W1-Fi模块为所述CPU提供用于进行远程数据管理的连接,例如通过远程PC。14.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,所述GPS/GSM模块使所述CPU能够检测其自身的位置,并当W1-Fi网络存在时,能够进行远程数据管理。15.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,在所述设备的电源线上设有熔断器,以保护所述CPU免受不可逆损伤。16.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,所述屏幕连接至所述CPU,并通知用户正确使用并操作所述系统所需的数据,例如: -电池电压; -槽中的液面; -安培数(吸收电流); -PWM(百分比); -进气管线的负压; -电路中的溶液温度;和 -警报:系统开/关、电量低、环境中的氢气检测器、罐内液面低、氢气发生器的极限、温度高。
【文档编号】F02M21/02GK106062254SQ201480074083
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2014年11月26日
【发明人】P·普罗斯佩罗
【申请人】A.N.D.控股有限公司
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