柴油发动机掺布朗气装置制造方法
【专利摘要】一种柴油发动机掺布朗气装置，涉及布朗气利用【技术领域】，包括一向柴油发动机供气的布朗气发生器，所述布朗气发生器通过供气管道连接至柴油发动机的进气总管上，将布朗气发生器产生的布朗气作为助燃剂掺入柴油发动机气缸参与燃烧；本发明具有工作效率高，绿色环保，设备简单、体积小、重量轻，使用安全可靠等优点。
【专利说明】柴油发动机掺布朗气装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及布朗气利用【技术领域】，具体涉及一种柴油发动机掺布朗气装置。
【背景技术】
[0002]将水电解，会生成负极氢气和正极氧气，并出现氢气和氧气的化学比例为2:1的混合燃气形态，这就是所谓的布朗气。布朗气是完全无公害燃料，它通过自身氧气完全燃烧，并还原成水蒸气，是一种最理想的燃料，并成为深受广大消费者青睐的21世纪替代能量。为使用这种布朗气作燃料，需要有一种高效布朗气发生器。为将布朗气用于锅炉、加热炉或工厂自动加热装置，需要有一个即使连续运作24小时，也不会出现任何问题且具有高耐久性的燃气生成器。如何高效制备和利用布朗气是本申请所要解决的问题所在。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于提供一种安全可靠，成本低的柴油发动机掺布朗
气装置。
[0004]本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
[0005]一种柴油发动机掺布朗气装置，包括一向柴油发动机供气的布朗气发生器，所述布朗气发生器通过供气管道连接至柴油发动机的进气总管上，将布朗气发生器产生的布朗气作为助燃剂掺入柴油发动机气缸参与燃烧；
[0006]所述布朗气发生器采用缸外供气的方式向柴油发动机供气，缸外供气又分为进气管混合供气和进气喷射两种形式；
[0007]所述进气管混合供气是通过将布朗气发生器安装在进气总管上将混合气送入发动机，还通过一定的控制单元使满负荷时进气压力最大，低负荷时进气压力最小；或者通过机械装置控制供气管道中的阀门开启角度来调节供气量，并以少量的柴油作为引燃油；
[0008]所述进气喷射方式是将混合气体引进至进气总管或进气口处，燃气控制系统利用气体喷射阀来实现控制，装有高速电磁阀的喷射阀采用脉宽调制控制方式，依照电控单元的指令定时向气缸的进气管喷射混合气体，喷出的混合气体与进入发动机的新鲜空气混合进入气缸；如果将一个大流量混合气体喷射阀安装在内燃机的进气总管，称为混合气体电控单点喷射式掺气发动机，比较典型的是Cummins的C系列电控进气道单点喷气增压中冷天然气发动机，该方式采用电控单点喷射，并结合氧传感器进行闭环控制，可较精确地控制空燃比，从而使发动机具有较好的经济性和排放性；
[0009]所述布朗气发生器与柴油发动机进气总管之间的进气管道上安装有一单向阀和一水阻隔进气道，所述的水阻隔进气道包括内部装有水的起泡器，采用两级防回火设计，第一级单向阀能保证布朗气的单向流动，第二级采用水阻隔进气道与布朗气的方式，结构简单，防回火效果好；
[0010]所述布朗气发生器包括一中压SPE电解水制氧装置及与其连接的SPE电解槽，所述SPE电解槽经直流稳压稳流电源连接有高频电解信号板，将水电解成布朗气；[0011]所述中压SPE电解水制氧装置包括氢气气水分离器、氧气气水分离器、水循环系统、气体系统、冷却系统、补水系统和安全系统；
[0012]所述SPE电解槽产生的气液混合物分别经氢气气水分离器和氧气气水分离器进气液分离，冷却后纯水分别从氢气气水分离器和氧气气水分离器底部进入去离子器，然后进入过滤器，去除纯水中的有害离子及机械杂质，以保障电解用水的水质，最后再经循环泵输送至SPE电解槽的纯水进口，形成一个闭循环系；
[0013]所述SPE电解槽产生的气液混合物分别经氢气气水分离器和氧气气水分离器进气液分离，冷却后的气体通过上部阀门排出；选用的特殊阀门替代原有气动阀门，一传统的电解碱性水制布朗气装置相比简化了设备工艺流程，摆脱了对空气压缩气源的依赖，减小了设备体积，为在实际应用中与发动机配套安装创造了良好条件，同时省去了框架内的气动阀门气路管道，使设备结构更加简单，操作更加方便；
[0014]所述氢气气水分离器和氧气气水分离器底部分别设有冷却水入口，冷却水经阀门进入氢气气水分离器和氧气气水分离器内部的冷却蛇管，通过温控元件测量系统内部的温度，然后根据测量温度和控制温度的差值反馈输出信号控制冷却水阀门的开关以达到对冷却水流量的控制，从而实现对系统内温度的控制；
[0015]所述氢气气水分离器和氧气气水分离器经补水管路连接有加水泵，所述加水泵连接至水箱，通过加水泵直接将合格的纯水加入到氢气气水分离器和氧气气水分离器中，由于系统内部压力较高，所以为防止系统内的高压气体和纯水回流，在补水管路上设有防止回流的单向阀，确保系统安全运行；
[0016]为确保系统安全，在氢气气水分离器和氧气气水分离器上分别设有一只安全阀，当压力高于安全设定值时，安全阀会自动开启泄压，以保证设备的安全；
[0017]本发明的有益效果是:本发明具有工作效率高，绿色环保，设备简单、体积小、重量轻，使用安全可靠等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明连接示意图；
[0019]图2为本发明两级回火示意图；
[0020]图3为本发明布朗气发生器示意图。
【具体实施方式】
[0021]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0022]如图1所75,—种柴油发动机掺布朗气装置,包括一向柴油发动机10供气的布朗气发生器20，布朗气发生器20通过供气管道30连接至柴油发动机10的进气总管101上，将布朗气发生器20产生的布朗气作为助燃剂掺入柴油发动机10气缸参与燃烧；布朗气发生器20采用缸外供气的方式向柴油发动机10供气，缸外供气又分为进气管混合供气和进气喷射两种形式；
[0023]进气管混合供气是通过将布朗气发生器安装在进气总管上将混合气送入发动机，还通过一定的控制单元使满负荷时进气压力最大，低负荷时进气压力最小；或者通过机械装置控制供气管道中的阀门开启角度来调节供气量，并以少量的柴油作为引燃油；
[0024]进气喷射方式是将混合气体引进至进气总管或进气口处，燃气控制系统利用气体喷射阀来实现控制，装有高速电磁阀的喷射阀采用脉宽调制控制方式，依照电控单元的指令定时向气缸的进气管喷射混合气体，喷出的混合气体与进入发动机的新鲜空气混合进入气缸；如果将一个大流量混合气体喷射阀安装在内燃机的进气总管，称为混合气体电控单点喷射式掺气发动机，比较典型的是Cummins的C系列电控进气道单点喷气增压中冷天然气发动机，该方式采用电控单点喷射，并结合氧传感器进行闭环控制，可较精确地控制空燃t匕，从而使发动机具有较好的经济性和排放性；
[0025]回火是供气管道掺布朗气发动机常见的异常燃烧现象，它使发动机运转不正常，性能下降，又容易损坏零部件。回火易发生在高压缩比、高负荷(剂混合气较浓)的情况下。原因是高压缩比、高负荷下，燃料放入的热量多，以至于排温有所升高，而高速工况则容易使燃烧拖后也会使排温升高。这样在进气门开启后，残余废气仍保持较高的温度，由于布朗气的点火能量低、着火界线宽，所以极易使布朗气在进气形成中即被高温的残余废气所点燃，窜入进气道，产生回火现象。此外，在高压缩比高负荷下，缸内温度高，容易造成某些炽热点(火花塞、排气门头部等)，则混合气容易被这些炽热点点燃而引起早燃和回火。缸内某些沉积物如积碳也会成为炽热点，这类回火在家浓混合气后发动机又可恢复稳定运转。这种回火可能是由于在稀混合气中，残余废气相对含量多，而在这种稀混合气下，火焰传播速度很低，燃烧拖后，排气温度升高，且残余废气中的氧气含量高，因此可能布朗气在进气管中即被点燃造成回火。
[0026]常用的抑制和消除回火的方法有:(1)在进气过程后期喷射布朗气；(2)采用缸内布朗气喷射方式；(3)采用废气再循环；(4)采取有效措施降低进气温度，如喷射液态氢气、喷水或喷水冷空气等。本装置采用发动机进气道添加布朗气方式，无需对发动机结构进行改造，具有较高的实用性。因此本装置采用两级回火设计，如图2所示，布朗气发生器20与柴油发动机10进气总管之间的进气管道上安装有一单向阀301和一水阻隔进气道302，采用两级防回火设计，第一级单向阀301能保证布朗气的单向流动，第二级采用水阻隔进气道302与布朗气的方式，结构简单，防回火效果好。
[0027]如图3所示，布朗气发生器20包括一中压SPE电解水制氧装置及与其连接的SPE电解槽201，SPE电解槽201经直流稳压稳流电源连接有高频电解信号板，将水电解成布朗气；中压SPE电解水制氧装置包括氢气气水分离器202、氧气气水分离器203、水循环系统、气体系统、冷却系统、补水系统和安全系统；
[0028]SPE电解槽201产生的气液混合物分别经氢气气水分离器202和氧气气水分离器203进气液分离，冷却后纯水分别从氢气气水分离器202和氧气气水分离器203底部进入去离子器204，然后进入过滤器205，去除纯水中的有害离子及机械杂质，以保障电解用水的水质，最后再经循环泵206输送至SPE电解槽201的纯水进口，形成一个闭循环系；
[0029]SPE电解槽201产生的气液混合物分别经氢气气水分离器202和氧气气水分离器203进气液分离，冷却后的气体通过上部阀门排出；选用的特殊阀门替代原有气动阀门，一传统的电解碱性水制布朗气装置相比简化了设备工艺流程，摆脱了对空气压缩气源的依赖，减小了设备体积，为在实际应用中与发动机配套安装创造了良好条件，同时省去了框架内的气动阀门气路管道，使设备结构更加简单，操作更加方便；[0030]氢气气水分离器202和氧气气水分离器203底部分别设有冷却水入口，冷却水经阀门进入氢气气水分离器202和氧气气水分离器203内部的冷却蛇管，通过温控元件测量系统内部的温度，然后根据测量温度和控制温度的差值反馈输出信号控制冷却水阀门的开关以达到对冷却水流量的控制，从而实现对系统内温度的控制；
[0031]氢气气水分离器202和氧气气水分离器203经补水管路207连接有加水泵208，加水泵208连接至水箱209，通过加水泵208直接将合格的纯水加入到氢气气水分离器202和氧气气水分离器203中，由于系统内部压力较高，所以为防止系统内的高压气体和纯水回流，在补水管路207上设有防止回流的单向阀，确保系统安全运行；
[0032]为确保系统安全，在氢气气水分离器202和氧气气水分离器203上分别设有一只安全阀，当压力高于安全设定值时，安全阀会自动开启泄压，以保证设备的安全。
[0033]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种柴油发动机掺布朗气装置，其特征在于:包括一向柴油发动机供气的布朗气发生器，所述布朗气发生器通过供气管道连接至柴油发动机的进气总管上，将布朗气发生器产生的布朗气作为助燃剂掺入柴油发动机气缸参与燃烧。
2.根据权利要求1所述的柴油发动机掺布朗气装置，其特征在于:所述布朗气发生器采用缸外供气的方式向柴油发动机供气，缸外供气又分为进气管混合供气和进气喷射两种形式； 所述进气管混合供气是通过将布朗气发生器安装在进气总管上将混合气送入发动机，通过一定的控制单元使满负荷时进气压力最大，低负荷时进气压力最小；或者通过机械装置控制供气管道中的阀门开启角度来调节供气量，并以少量的柴油作为引燃油； 所述进气喷射方式是将混合气体引进至进气总管或进气口处，燃气控制系统利用气体喷射阀来实现控制，装有高速电磁阀的喷射阀采用脉宽调制控制方式，依照电控单元的指令定时向气缸的进气管喷射混合气体，喷出的混合气体与进入发动机的新鲜空气混合进入气缸。
3.根据权利要求1所述的柴油发动机掺布朗气装置，其特征在于:所述布朗气发生器与柴油发动机进气总管之间的进气管道上安装有一单向阀和一水阻隔进气道。
4.根据权利要求1所述的柴油发动机掺布朗气装置，其特征在于:所述布朗气发生器包括一中压SPE电解水制氧装置及与其连接的SPE电解槽，所述SPE电解槽经直流稳压稳流电源连接有高频电解信号板，将水电解成布朗气。
5.根据权利要求4所述的柴油发动机掺布朗气装置，其特征在于:所述中压SPE电解水制氧装置包括氢气气水分离器、氧气气水分离器、水循环系统、气体系统、冷却系统、补水系统和安全系统； 所述SPE电解槽产生的气液混合物分别经氢气气水分离器和氧气气水分离器进气液分离，冷却后纯水分别从氢气气水分离器和氧气气水分离器底部进入去离子器，然后进入过滤器，去除纯水中的有害离子及机械杂质，以保障电解用水的水质，最后再经循环泵输送至SPE电解槽的纯水进口，形成一个闭循环系； 所述SPE电解槽产生的气液混合物分别经氢气气水分离器和氧气气水分离器进气液分离，冷却后的气体通过上部阀门排出； 所述氢气气水分离器和氧气气水分离器底部分别设有冷却水入口，冷却水经阀门进入氢气气水分离器和氧气气水分离器内部的冷却蛇管，通过温控元件测量系统内部的温度，然后根据测量温度和控制温度的差值反馈输出信号控制冷却水阀门的开关以达到对冷却水流量的控制，从而实现对系统内温度的控制； 所述氢气气水分离器和氧气气水分离器经补水管路连接有加水泵，所述加水泵连接至水箱，通过加水泵直接将合格的纯水加入到氢气气水分离器和氧气气水分离器中，在补水管路上设有防止回流的单向阀。
6.根据权利要求1所述的柴油发动机掺布朗气装置，其特征在于:所述氢气气水分离器和氧气气水分离器上分别设有一只安全阀。
7.根据权利要求3所述的柴油发动机掺布朗气装置，其特征在于:所述的水阻隔进气道包括内部装有水的起泡器。
【文档编号】F02M25/12GK103437918SQ201310342005
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月7日 优先权日:2013年8月7日
【发明者】张家玺, 杨毅, 姜群 申请人:张家玺, 杨毅