一种柴油机氢基混合气体发生器的制作方法

1.本实用新型涉及柴油机环保节油装置技术领域，尤其涉及一种柴油机氢基混合气体发生器。


背景技术：

2.随着双碳工作日益得到各方面的重视，柴油机为动力的汽车、轮船、柴油机的油耗过高、发动机积碳、尾气有害物的排放等问题越来越受到人们的关注，各种柴油机的燃油使用成本也正在快速上升中。因此，如何提高柴油机燃油效率、减少尾气污染物排放的问题，已经成为行业急待解决的难题。
3.目前主要推广的是在排烟口加装过滤装置。但是这样方式虽然解决了排放问题，其后续处理还是存在排放和污染，并没有从源头解决问题。


技术实现要素：

4.由于现有技术存在的问题，本实用新型提出一种兼具环保和节能型的柴油机氢基混合气体发生器。
5.本实用新型可通过以下技术方案予以实现：
6.一种柴油机氢基混合气体发生器，包括：用以控制所述氢基混合气体发生器工作的综合控制模组；用以产生氧气和氢气的pem电解模组；用以对氢气和水蒸气进行水气分离的第一水气分离器组件；用以对氧气和水蒸气进行水气分离的负压水汽分离器组件；用以产生氧的同素异形体o3的管式高压气体电离模组；用以进行多种气体混合的气体雾化混合腔；用以水气循环的水气路组件；用以供水的水箱和过滤组件；其中，所述综合控制模组分别与所述pem电解模组、负压水汽分离器组件的负压平衡器、水位传感器、常开式电磁阀，及所述用以供水的水箱和过滤组件的液位传感器，及所述水气路组件的增压泵和所述管式高压气体电离模组连接，所述水气路组件分别与所述pem电解模组的第一端、管式高压气体电离模组的第1端、负压水汽分离器组件的第1、2、3端，所述pem电解模组的第二端与所述负压水汽分离器组件的第一端连通，所述pem电解模组的第三端与所述第一水气分离器组件的第一端连通，所述的负压水汽分离器组件的第二端与所述增压泵第一端相连通，所述负压水汽分离器组件第三端与所述负压平衡器、常开式电磁阀连通，所述管式高压气体电离模组的第一端与所述增压泵第二端连通，且可以多个管式高压气体电离模组串连连通，所述管式高压气体电离模组的未端与所述气体雾化混合腔连通，所述气体雾化混合腔分别与所述多个管式高压气体电离模组的未端和所述第一水气分离器组件的第二端相连通。
7.进一步地，所述综合控制模组、所述pem电解模组、所述负压水汽分离器组件、负压平衡器、增压泵，及所述第一水气分离器组件、所述管式高压气体电离模组、所述气体雾化混合腔及水位传感器、液位传感器、常开式电磁阀和所述水气路组件由大外壳和小外壳封装成一体，其中所述管式高压气体电离模组、所述综合控制模组、所述负压水汽分离器组件、所述第一水气分离器组件、所述常开式电磁阀、所述增压泵和所述气体雾化混合腔通过
内置螺栓及支撑架固定在一个大的腔室，且与水箱和过滤组件相对隔离。
8.进一步地，所述大外壳的外表面设置有外挂式安装组件或底座及通孔，其中，所述外挂式安装组件用以将所述氢基混合气体发生器外挂至车辆上的目标位置，所述底座用于将氢基混合气体发生器安装在车的驾驶室内或室外的梁架上，所述气体雾化混合腔的出气管通过所述通孔连接发动机的进气管道；所述综合控制模组通过外部电源口连接至车载电瓶。
9.进一步地，所述水气路组件包括输水管、输气管、水位传感器及弯接头，所述水箱及过滤组件包括液位传感器、传感器监视水管、箱外水位计，及所述小外壳遮蔽的注水口、弯接头和排水装置，其中，所述输水管和输气管用于将所述pem电解模组分别与所述负压水汽分离器组件、所述第一水气分离器组件、所述水箱连通，并将所述负压水汽分离器组件、所述管式高压气体电离模组、所述第一水气分离器组件与所述水箱连通，所述注水口设置在所述水箱的顶部，并设置防水尘装置，所述排水装置设置在所述pem电解模组的中下端，且所述排水装置的排水口延伸至所述大外壳的外侧。
10.进一步地，所述综合控制模组包括开关部件、信号显示部件和控制部件；所述开关部件包括：用以连接外部电源的电源开关和用以手动停机维护氢基混合气体发生器的维护按钮；所述控制部件包括pcb板、与所述pcb板电源连接设置在所述负压水汽分离器组件的水位传感器、负压平衡器、水气路组件液位传感器、增压泵、常开式电磁阀及管式高压气体电离模组。
11.进一步地，所述大外壳内具有冷却风道；其中，所述控制部件还包括设置在所述冷却风道内的制冷部件，所述制冷部件与所述pcb板电源连接；所述冷却风道由散热板和百叶窗x组成。
12.进一步地，所述管式高压气体电离模组具有风冷或液冷装置，用于给管式高压气体电离模组散热。
13.进一步地，采用液冷装置的，其散热器通过液体循环可以给气体雾化混合腔加热。
14.进一步地，所述管式高压气体电离模组包括高压包电源和高压气体电离模块两个部件，其中高压气体电离模块采用串接交替方式工作。
15.进一步地，所述管式高压气体电离模组、增压泵的个数为1个或多个。
16.有益效果
17.本实用新型既能解决柴油机燃油燃烧不充分形成的积碳问题，也可大幅度降低汽车尾气有害气体一氧化碳和碳氢化合物的排放和没完全燃烧的碳颗粒物排放的问题；可以非常明显的观察到尾气中的黑烟减少(如可减小30％～90％),真正起到了减排的效果。经测试，在一般情况下，节油率可达到10％以上，动力明显增强，减排在50％以上(在同样功率输出的情况下，节油的关键因素就是燃料得到了充分燃烧，因没有充分燃烧产生的污染物排放自然减少。而且能够彻底清除积碳且不伤害引擎、垫圈及油封等，从而有效延长保养周期及发动机寿命。另外，本实用新型柴油机氢基混合气体发生器采用外挂式安装，不需要改变车辆及发动机的任何部位，是一台外加辅助设备，所以对车辆不会有任何损伤。由此可见，本实用新型柴油机氢基混合气体发生器具有安装方便，维护方便，远程控制，实时监控，服务及时的特点。此外，无论柴油机氢基混合气体发生器是否工作，都不影响汽车的正常行驶。
附图说明
18.本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1是根据本实用新型实施例的柴油机氢基混合气体发生器的结构示意图。
20.图2是根据本实用新型柴油机氢基混合气体发生器的外观示例图。
21.图3是根据本实用新型柴油机氢基混合气体发生器的组成结构示意图。
具体实施方式
22.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
23.下面参考附图描述本实用新型实施例的柴油机氢基混合气体发生器。
24.图1是根据本实用新型一个实施例的柴油机氢基混合气体发生器的结构示意图。如图1所示，柴油机氢基混合气体发生器可以包括：综合控制模组31、pem电解模组32、负压水汽分离器组件34、第一水气分离器组件37、管式高压气体电离模组35、气体雾化混合腔36、水气路组件33和水箱和过滤组件38。
25.其中，如图1和3所示，综合控制模组31分别与pem电解模组32、负压水汽分离器组件34(其中的构件负压平衡器和常开式电磁阀18)和管式高压气体电离模组35(其中的电源模组)连接，水气路组件33分别与pem电解模组32的第1端、管式高压气体电离模组35的第1端、负压水气分离器34的第1、2、3端、第一水气分离器组件37的第1端相连通，pem电解模组32的第2端与负压水汽分离组件34的第1端连通，pem电解模组32的第三端与第一水气分离器组件37的第1端连通，负压水汽分离器组件34的第2端与水气路组件33的增压泵第1端相连通，负压水汽分离器组件34的第3端与负压平衡器、常开式电磁阀连通,管式高压气体电离模组35的第1端与水气路组件33的增压泵第2端连通，多个管式高压气体电离模组35串连连通，多个管式高压气体电离模组35的未端与气体雾化混合腔36连通，气体雾化混合腔36分别与多个管式高压气体电离模组35的未端和第一水气分离器组件的第2端相连通。
26.具体而言，综合控制模组31可用于控制氢基混合气体发生器的工作。pem电解模组32可用于产生氧气和氢气。负压水气分离器34可用于对pem电解模组32第二端输出的氧气和水蒸气进行水气分离，使得负压水汽分离器组件34第2端输出的气体为已过滤过水蒸气的氧气。第一水气分离器组件37可用于对pem电解模组32第三端输出的氢气和水蒸气进行水气分离，使得第一水气分离器组件37第2端输出的气体为已过滤过水蒸气的氢气。管式高压气体电离模组35可用于基于负压水汽分离器组件34第2端输出的氧气电离，产生氧气和o3的混合气体，管式高压气体电离模组35未端输出的气体可包括但不限于o3和氧气。气体雾化混合腔36可用于将高压气体电离模组35未端输出的o3和氧气，与第一水气分离器组件37第2端输出的氢气进行混合，以使得气体雾化混合腔36的出气管输出o3、氧气和氢气及水蒸气(可能存在)的多种混合气体。水气路组件33可用于连通其它各部件，实现循环供水和气体连通。
27.在本实用新型中，如图2和3所示，综合控制模组31、pem电解模组32、负压水汽分离
器组件34(水气分离室7、负压平衡器11、水位传感器10、常开式电磁阀)；第一水气分离器组件37、高压气体电离模组35、气体雾化混合腔36及水气路组件33(液位传感器13、增压泵5、弯接头)和水箱及过虑组件38由大外壳i和小外壳ⅱ封装成一体，其中pem电解模组32、综合控制模组31、负压水汽分离器组件34(常开式电磁阀、负压平衡器)、第一水气分离器组件37、管式高压气体电离模组35、水气路组件33(液位传感器、增压泵、弯接头)、气体雾化混合腔通过内置螺栓及支撑架固定在一个大的腔室；与水箱和过滤组件相对隔离。
28.在本实用新型中大外壳的外表面设置有外挂式安装组件或底座及通孔ⅶ(图2)，其中，外挂式安装组件用以将节油器外挂至车辆上的目标位置，底座用于将氢基混合气体发生器安装在车的驾驶室内或室外的梁架上，气体雾化混合腔的出气管通过通孔ⅶ连接发动机的进气管道；综合控制模组通过外部电源口连接至车载电瓶。例如，如图2所示，大外壳i的外表面底部设置有外挂式安装组件ⅵ、
ⅷ
及通孔ⅶ，其中，该外挂式安装组件ⅵ可以是安装在室内或室外梁架上，柴油机氢基混合气体发生器通过大外壳i挂到车辆上的目标位置(视位置增加捆扎带，图2中未显出)，或者，该外挂式安装组件ⅵ、
ⅷ
还可以是其他具有连接功能的组件，使得通过该外挂式安装组件采用外挂式的方式将柴油机氢基混合气体发生器安装到车辆上的目标位置。其中，气体雾化混合腔的出气管通过通孔连接到发动机的进气管道。如图2所示，大外壳i设有外置的防水电源和维护开关ⅲ，状态指示灯ⅳ，电源接口
ⅴ
(它可以通过电源线与车载电瓶相联接)。
29.在本实用新型中，如图3所示，水气路组件33可包括：输水管2、12、15，输气管4、6、23及相关弯接头。如图2、3所示，水箱及过滤组件38包括水箱16(设有水位计17)、可拆卸的小外壳ⅱ遮蔽的注水口和排水装置。其中，输水管15可用于将pem电解模组32分别与负压水汽分离器组件34的第1端口、第一水气分离器组件37、水箱16连通，并将负压水汽分离器组件3的第三端口、负压平衡器11、第一水气分离器组件37与水箱16连通，注水口设置在水箱16的顶部，排水装置设置在水箱16的中下端，且排水装置的排水口延伸至大外壳的外侧。作为一种示例，该排水装置还可包括排水阀，其中，当该排水阀被打开时，水箱和电解模组中的水可通过排水装置中的排水口排出柴油机氢基混合气体发生器(防止冬天或极寒天气条件下长时间停机而冻坏水箱16、水管及pem电解模组32。
30.在一些实施例中，综合控制模组可包括但不限于开关部件和控制部件。其中，开关部件可包括但不限于：用以连接外部电源的电源开关和用以手动停机维护节油器的维护按钮。控制部件可包括但不限于设置在围板边侧的pcb板、设置在负压水汽分离器组件的水位传感器、常开式电磁阀和用于监测水箱内的水位的液位传感器、用于气体传输的增压泵和用于对管式高压气体电离模组的降温散热。
31.在本实施例中，如图3所示，综合控制模组32的供电电压为24～27.5v(高压电源模组9为其供电，并设有开关及指示灯26)，主要是考虑到柴油机的常见电压为24v，实际工作中约在25～27.5v之间，这样既可以保护综合控制模组32，也为了防止在发动机停机的情况下，氢基混合气体发生器耗损车辆电瓶。
32.为了进一步可以保护柴油机氢基混合气体发生器设备，并延长设备工作寿命，在本实用新型中，大外壳内可具有风道；其中，控制部件还包括设置在风道内的制冷部件，制冷部件与pcb板电连接。控制部件还可包括制冷部件，该制冷部件可设置在风道内，且该制冷部件与pcb板电连接，这样，当制冷部件接收到上电信号时，可进行制冷工作，以便对柴油
机氢基混合气体发生器起到降温作用。作为一种示例，该制冷部件的制冷方式可为风冷式制冷，也就是说，制冷部件可通过向风道内输出风冷，以便对柴油机氢基混合气体发生器降温。
33.为了保护管式高压气体电离模组，进一步能够延长设备的工作寿命，在本实用新型中，管式高压气体电离模组的个数可为多个。也就是说，柴油机氢基混合气体发生器中的管式高压气体电离模组可为多个，这样，可轮流使用这些管式高压气体电离模组。作为一种示例，为了保护管式高压气体电离模组，可采用两组管式高压气体电离模组轮流工作方式。
34.为了方便本领域技术人员了解本实用新型柴油机氢基混合气体发生器的工作原理，下面将进行详细描述。
35.首先，需要说明的是，本实用新型柴油机氢基混合气体发生器是一种新型的环保节油、减排装备，可广泛应用于柴油车，轮船，工程机械，柴油发电机等柴油柴油机。本实用新型柴油机氢基混合气体发生器内置微电脑控制系统及远程控制系统，安装方便，不需要改动车型结构。只要柴油机氢基混合气体发生器中综合控制模组的正负极线连接车载电瓶或负极搭铁，柴油机氢基混合气体发生器的岀气通孔(即气体混合腔的出气通孔)连接发动机进气管道。柴油机氢基混合气体发生器可随发动机启动熄火同步运行。其中，柴油机氢基混合气体发生器中的pem电解模组和管式高压气体电离模组，通过膜电极电氧化技术产生一定比例的氧气、氧气的同素异形体o3和氢气；氢分子会渗透到发动机内部的各个角落，点火后与柴油混合快速燃烧，o3和氧气具有内壁附着特性、催化特性、高温特性，o3分解时产生的原子氧o可完全打断油的分子链，降低反应活化能，使它在燃烧时，更能使燃油燃烧完全。其次，氢分子具有表现良好的渗透能力，氢气进入引擎内部后，就迅速扩散到引擎以及与引擎相连的各处(如火花塞、喷油嘴)等缸壁中，燃烧后会消除油垢、积碳。每公斤氢燃烧所产生的能量为33.6千瓦/小时，约等于汽油燃烧的2.8倍。氢气燃烧不仅热值高，而且火焰传播速度快，点火能低(容易点着)，比传统汽油汽车总的燃料利用效率可提高20％。氢(氧)的燃烧的产物是纯水，不会产生柴油燃烧时产生的一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等污染环境的有害成分。
36.氧气、氧气的同素异形体o3与氢气混合经过密闭空间产生的压力输送到发动机进气口进入气缸。o3遇高温立即还原成氧气，使气缸内的空燃比迅速增加，使燃油燃烧更加充分，在而增加了发动机推力的同时，减少排放。既解决了柴油机燃油燃烧不充分形成的积碳问题，也大幅度降低了汽车尾气有害气体一氧化碳和碳氢化合物的排放和没完全燃烧的碳颗粒物排放。可以非常明显的观察到尾气中的黑烟减少(如可减小30％～90％),真正起到了减排的效果。经测试，在一般情况下，节油率可达到10％以上，动力明显增强，减排在50％以上(在同样功率输出的情况下，节油的关键因素就是燃料得到了充分燃烧，因没有充分燃烧产生的污染物排放自然减少。而且能够彻底清除积碳且不伤害引擎、垫圈及油封等，从而有效延长保养周期及发动机寿命。另外，本实用新型柴油机氢基混合气体发生器采用外挂式安装，不需要改变车辆及发动机的任何部位，是一台外加辅助设备，所以对车辆不会有任何损伤。由此可见，本实用新型柴油机氢基混合气体发生器具有安装方便，维护方便，远程控制，实时监控，服务及时的特点。此外，无论柴油机氢基混合气体发生器是否工作，都不影响汽车的正常行驶。
37.如图3所示，本实用新型柴油机氢基混合气体发生器的工作原理如下：当汽车点火
启动后，车载电源电平大于24v(其中，熄火状态下汽车车载电源电平为24v左右，点火状态下约为27v)，综合控制模组31通过检测电源电平，来判断是否启动柴油机氢基混合气体发生器工作。熄火状态下，柴油机氢基混合气体发生器静态耗电约为20ma，启动状态下，柴油机氢基混合气体发生器耗电约为7a。当柴油机氢基混合气体发生器启动后，水箱16内的水自动进入pem电解模组32内。pem电解模组32对其进入模组的水自动电解为分离的氢气h2和氧气o2，通常状态下，这两种气体都会伴有水蒸气，两种气体通过各自通路进入各自水气分离器进行水气分离，分离出来的水会回到水箱16内，氧气o2进入管式高压气体电离模组35生成氧气的同素异形体o3，氧气的同素异形体o3、氧气再和与水蒸气分离后的氢气h2在气体雾化混合腔36内进行多种气体混合，该混合气体通过气体雾化混合腔36的出气通孔25输出，从而输出到与其连通的发动机的进气管道中，进入发动机的气缸中，使发动机内的燃料充分燃烧，既可增加发动机的燃料值，增加动力，节省油料，又能减少污染排放。
38.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
39.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
40.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
41.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
42.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。