一種用于可控、瞬時(shí)產(chǎn)生待引入內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管的氫氣的設(shè)備的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及來(lái)源于燃料的機(jī)械能產(chǎn)生領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種用于可控、瞬時(shí)產(chǎn)生待引入內(nèi)燃機(jī)(1)進(jìn)氣管(C)的氫氣的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括：槽(2)，其包含蒸餾水，優(yōu)選但并非排它地，溶液中含有氫氧化鉀，或、氫氧化鈉或其它合適溶質(zhì)以提高水本身的導(dǎo)電性；多板式電解槽(4)；方波脈沖發(fā)生器(PWM)；和連接器，其連接至安裝有所述設(shè)備的車(chē)輛的電池上，或其它類(lèi)似的電能源；其中，設(shè)有中央處理器(CPU)，其連接至PWM并配備有管(3)，管起到空氣流量計(jì)的作用，并連接到內(nèi)燃機(jī)(1)的進(jìn)氣歧管(C)；所述空氣流量計(jì)(3)受到所述進(jìn)氣歧管(C)中產(chǎn)生的壓力變化的影響。
【專(zhuān)利說(shuō)明】_種用于可控、瞬時(shí)產(chǎn)生待引入內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管的氫氣的設(shè)備
[0001 ]本發(fā)明涉及來(lái)源于燃料的機(jī)械能產(chǎn)生領(lǐng)域。
[0002]具體而言，本發(fā)明涉及一種設(shè)計(jì)用于控制和管理氫氣產(chǎn)生、并引入內(nèi)燃機(jī)以提高其能量產(chǎn)率，特別是降低燃料消耗和減少污染物排放的電子-機(jī)械設(shè)備。
[0003]眾所周知，內(nèi)燃機(jī)的目的是將燃燒可燃物質(zhì)所產(chǎn)生的大量熱量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。如往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，例如可動(dòng)流體由燃燒產(chǎn)物構(gòu)成，其使通過(guò)曲柄機(jī)構(gòu)連接至發(fā)動(dòng)機(jī)軸的活塞開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。
[0004]引入內(nèi)燃機(jī)的流體可由空氣和燃料的混合物組成或單獨(dú)由所提供的空氣或燃料構(gòu)成。內(nèi)燃機(jī)的特征和其性能與所采用的燃料類(lèi)型嚴(yán)格相關(guān)，通常它可能是液體(汽油、柴油、揮發(fā)型燃料、酒精等)或氣態(tài)(甲烷、液化石油氣、氫氣等)。
[0005]盡管持續(xù)保持進(jìn)步和研究，然而不管是自發(fā)式或可控式點(diǎn)火，從消耗水平和污染物排放的角度來(lái)看，內(nèi)燃機(jī)存在一系列缺陷。
[0006]還應(yīng)指出的是，已存在使用氫氣的內(nèi)燃機(jī)，其污染物排放極低，由二氧化碳和水構(gòu)成。然而，這些設(shè)備存在的問(wèn)題是氫氣罐是一種非常危險(xiǎn)的物體，因?yàn)樵摎怏w具有極高的可燃性且需要在極高的壓力下存儲(chǔ)才能實(shí)現(xiàn)可接受的操作自主性。
[0007]因此，本發(fā)明的主要目的是通過(guò)提供根據(jù)需要產(chǎn)生的氫氣并將氫氣引入內(nèi)燃?xì)獾倪M(jìn)氣管以提高其性能并降低消耗的裝置來(lái)克服上述問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種將使得能夠減少污染物排放的待安裝于內(nèi)燃機(jī)上的輔助設(shè)備。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)提供一種待安裝于內(nèi)燃機(jī)(例如，機(jī)動(dòng)車(chē)輛的內(nèi)燃機(jī))上的輔助設(shè)備實(shí)現(xiàn)了以上目的。該輔助設(shè)備將使得能夠通過(guò)將氫氣引入進(jìn)氣管內(nèi)而減少消耗，從而提高引入氣缸的新進(jìn)氣所擁有的爆炸性進(jìn)氣。
[0010]如下文更清楚地描述的那樣，本發(fā)明的其中一個(gè)創(chuàng)新特征是，與目前已知的系統(tǒng)不同的是，所描述的設(shè)備設(shè)想了空氣流量計(jì)(連接在進(jìn)氣歧管與電子控制單元之間的簡(jiǎn)單管道)，其使得能夠控制內(nèi)燃機(jī)吸入的空氣量的值，以相應(yīng)地，例如成比例地產(chǎn)生適量氫氣。
[0011]根據(jù)以下詳細(xì)說(shuō)明并參考附圖，將更好地理解本發(fā)明，附圖可僅通過(guò)非限制性實(shí)例說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施方案。
[0012]在附圖中:
[0013]圖1為示出本發(fā)明主要組件的功能框圖；
[0014]圖2示意性地示出了常用多板式電解槽。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，用于產(chǎn)生氫氣的設(shè)備，包括:
[0016]-槽2，其包含蒸餾水，優(yōu)選但并非排它地，溶液中含有氫氧化鉀(或還含有氫氧化鈉或其它合適溶質(zhì))以提高水本身的導(dǎo)電性；
[0017]-多板式電解槽4，包括一系列形成氫氣的電極板(陰極)，以及一系列形成氧氣的電極板(陽(yáng)極)；含有支持電解質(zhì)的溶液，其設(shè)置于這兩種電極之間，支持電解質(zhì)必須保證離子形式的電傳輸，除了傳輸氫離子和氫氧離子外，還確保電極上的反應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行;在大多數(shù)情況下，為了防止電極之間形成的氣體接觸和再結(jié)合，必須將所述溶液分為由隔膜或膜隔開(kāi)的兩個(gè)隔室；電子流，由在陰極與水反應(yīng)的外部電動(dòng)勢(shì)移動(dòng)，釋放可朝陽(yáng)極移動(dòng)的氣態(tài)氫和氫氧離子，所述陽(yáng)極發(fā)生部分還原氫離子為氧氣的反應(yīng)，重新形成水，且電子被引入到外部電路；
[0018]-普通方波脈沖發(fā)生器PffM(脈寬調(diào)制)；和
[0019]-連接器，連接至安裝所述設(shè)備的車(chē)輛的電池，或其它類(lèi)似的電能源；
[0020]根據(jù)本發(fā)明的獨(dú)特特征，設(shè)有中央處理器(CPU)，其接口連接至脈沖發(fā)生器PWM并配備有連接至內(nèi)燃機(jī)I的進(jìn)氣管線(xiàn)的管3(空氣流量計(jì))。所述管3受到進(jìn)氣歧管C中設(shè)定的壓力變化的影響。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，CPU對(duì)經(jīng)由所述空氣流量計(jì)3檢測(cè)的關(guān)于進(jìn)氣歧管C的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以確定待產(chǎn)生并引入到內(nèi)燃機(jī)的適量氫氣，并由此控制發(fā)生器PWM的正確活動(dòng)，以產(chǎn)生上述量的氫氣。
[0022]為了使CPU能夠管理、控制整個(gè)設(shè)備的功能和安全性，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選提供以下裝置的一個(gè)或多個(gè):
[0023]-周?chē)h(huán)境中的氫氣過(guò)量檢測(cè)器；
[0024]-電解槽中的溫度檢測(cè)器4;
[0025]-內(nèi)燃機(jī)I的每分鐘轉(zhuǎn)速檢測(cè)器；
[0026]-電阻溫度檢測(cè)器，其位于產(chǎn)生氫氣的溶液槽中；
[0027]-液面指示器，其位于產(chǎn)生氫氣的溶液槽2中；
[0028]-電動(dòng)栗，或流速控制閥，用于傳送適量氫氣至內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管；
[0029]-壓力閥/傳感器，其檢測(cè)產(chǎn)生氫氣的溶液槽中的壓力；
[0030]-冷卻風(fēng)扇；
[0031 ]-連接器，具有向車(chē)輛儀表盤(pán)供電的點(diǎn)火開(kāi)關(guān)電源；
[0032]-W1-Fi模塊，用于向遠(yuǎn)程電腦或外部電腦發(fā)送數(shù)據(jù)；
[0033]-全球定位系統(tǒng)/全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GPS/GSM)模塊，其中GPS使得能夠使用車(chē)輛地理參考數(shù)據(jù)，而GSM使得能夠通過(guò)S頂卡遠(yuǎn)程傳輸封包數(shù)據(jù)；
[0034]-恪斷器，用于保護(hù)短路或過(guò)載電流電路;和
[0035]-屏幕8，用于顯示所需信息，根據(jù)本發(fā)明，所述屏幕優(yōu)選為非W1-Fi類(lèi)型，而是有線(xiàn)連接至所述設(shè)備。
[0036]如果氫氣過(guò)量檢測(cè)器向CPU發(fā)送氫濃度過(guò)量或所述氣體從槽內(nèi)逸出的信號(hào)，CPU立即采取行動(dòng)，停止整個(gè)設(shè)備。
[0037]如果電解槽中的溫度傳感器發(fā)送溫度過(guò)高信號(hào)，則CPU介入使設(shè)備停止，直到溫度下降至設(shè)想的參數(shù)內(nèi)。
[0038]內(nèi)燃機(jī)I的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)器為附件，如果可以連接，則該檢測(cè)器必然非常有用。然而，應(yīng)當(dāng)指出的是，一直優(yōu)選安裝空氣流量計(jì)3，因?yàn)槠涫峭耆挥谲?chē)輛電路外部的元件，因此其使用總是無(wú)任何特別的安裝或連接/兼容性問(wèn)題
[0039]空氣流量計(jì)3提供的數(shù)據(jù)用于適當(dāng)編程CPU，以便管理自行產(chǎn)生待送入內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管的氫氣的設(shè)備。
[0040]槽中存在電阻溫度檢測(cè)器確保本發(fā)明在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，甚至是寒冷天氣下的正常運(yùn)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體的情況向CPU發(fā)出警告，以便CPU在設(shè)備無(wú)液體仍產(chǎn)生氫氣時(shí)中斷設(shè)備運(yùn)行。
[0042]CPU控制電動(dòng)栗或流量控制閥以引入精確量的氫氣，即便在進(jìn)氣管道在很短時(shí)間內(nèi)需要變化量的氫氣的情況下也如此。
[0043]如果壓力超過(guò)預(yù)設(shè)壓力，槽內(nèi)的壓力閥/傳感器會(huì)確保其安全，并且同時(shí)使預(yù)設(shè)壓力(最大0.5巴)保持恒定以便栗正常工作。
[0044]所述風(fēng)扇具有冷卻設(shè)備的電氣/電子組件的功能，以保證其持續(xù)運(yùn)行。CPU控制所述風(fēng)扇的速度，根據(jù)產(chǎn)生氫氣所需的能量而提高或降低速度。
[0045]具有點(diǎn)火-開(kāi)關(guān)電源的連接器向CTU發(fā)送內(nèi)燃機(jī)已預(yù)安排好準(zhǔn)備開(kāi)始的信號(hào)，但是，根據(jù)本發(fā)明的另一特有特征，CPU僅結(jié)合空氣流量計(jì)發(fā)送的數(shù)據(jù)讀數(shù)來(lái)激活氫氣的產(chǎn)生。這將阻止產(chǎn)生無(wú)需使用的氫氣。如果發(fā)生內(nèi)燃機(jī)關(guān)閉，而鑰匙仍留在儀表盤(pán)上的點(diǎn)燃位置的情況，則該溶液也能保證具體的安全性(例如，與慣性開(kāi)關(guān)相似的行為)。
[0046]W1-Fi模塊使得CPU能夠通過(guò)例如遠(yuǎn)程PC進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理。
[0047]GPS/GSM模塊使得CPU能夠檢測(cè)其自身位置，并在W1-Fi網(wǎng)絡(luò)存在的情況下，進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理。
[0048]設(shè)備電源線(xiàn)上存在熔斷器會(huì)保護(hù)CPU免受不可逆損傷。
[0049]屏幕連接至CPU，并通知用戶(hù)正確使用并操作系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)。
[0050]優(yōu)選地，在屏幕上顯示:
[0051 ]-電池電壓；
[0052]-槽中的液面；
[0053]-安培數(shù)(吸收)；
[0054]-脈沖寬度調(diào)制(百分比)；
[0055]-進(jìn)氣管線(xiàn)的負(fù)壓；
[0056]-電路中的溶液溫度;和
[0057]-警報(bào):系統(tǒng)開(kāi)/關(guān)、電量低、環(huán)境中的氫氣檢測(cè)器、槽內(nèi)液面低、氫氣發(fā)生器的極限、溫度高。
[0058]從運(yùn)行的角度來(lái)看，參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生氫氣并將氫氣引入內(nèi)燃機(jī)I的進(jìn)氣管的裝置基本包括具有多板式系統(tǒng)的電解槽4，其根據(jù)電解原理工作；以及用于蒸餾水的槽2，優(yōu)選具有氫氧化鉀或氫氧化鈉或其它能提高其導(dǎo)電率的溶質(zhì)的溶液。
[0059]優(yōu)選通過(guò)重力使槽2內(nèi)的液體流動(dòng)通過(guò)構(gòu)成電解槽4的金屬板。通過(guò)由CPU控制的脈沖寬度調(diào)制(PWM)對(duì)所述板施加方波電脈沖以形成通常稱(chēng)為“氫氧混合氣”的氣體。
[0060]電解槽4中產(chǎn)生的氣體被送入槽2內(nèi)，在槽中，被捕獲的蒸汽在送入內(nèi)燃機(jī)I的進(jìn)氣歧管C之前，通過(guò)所謂的“起泡器”效應(yīng)，進(jìn)行部分干燥。通過(guò)使氣體穿過(guò)冷凝分離器6，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)決定性的氣體干燥。因此，獲得的氫氣通過(guò)安裝有止回閥7的管9直接引入上述進(jìn)氣歧管C，提高了其爆炸性進(jìn)氣量(explosive charge)。
[0061]根據(jù)空氣流量計(jì)3提供的數(shù)據(jù)以及內(nèi)燃機(jī)和/或車(chē)輛的其它可能數(shù)據(jù)，CPU確定注入歧管本身的氫氣量。
[0062]CPU也連接至其它用于檢測(cè)可能發(fā)生的異?，F(xiàn)象的傳感器，以及具有僅確保車(chē)輛已啟動(dòng)時(shí)的操作的點(diǎn)火-開(kāi)關(guān)電源的連接器。該設(shè)備設(shè)有用于顯示有關(guān)常規(guī)操作、消耗水平和瞬態(tài)性能的信息的屏幕8。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于可控、瞬時(shí)產(chǎn)生待引入內(nèi)燃機(jī)(I)進(jìn)氣管(C)的氫氣的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括: -槽(2)，其包含蒸餾水，優(yōu)選但并不排它地，溶液含有氫氧化鉀，氫氧化鈉或其它增加水本身的導(dǎo)電性的適用溶質(zhì)； -多板式電解槽(4); -方波脈沖發(fā)生器(PWM);和 -連接器，其連接到安裝有所述設(shè)備的車(chē)輛的電池，或其它類(lèi)似的電能源； 其中，設(shè)有中央處理器(CPU)，其接口連接至脈沖發(fā)生器(PWM)并配備有管(3)，所述管起到空氣流量計(jì)的作用，并連接到內(nèi)燃機(jī)(I)的進(jìn)氣歧管(C);所述空氣流量計(jì)(3)受到所述進(jìn)氣歧管(C)中產(chǎn)生的壓力變化的影響。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述CPU對(duì)通過(guò)所述空氣流量計(jì)(3)檢測(cè)的關(guān)于所述進(jìn)氣歧管(C)的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以確定待產(chǎn)生并引入到內(nèi)燃機(jī)(I)的氫氣的合適的量，并由此管理所述發(fā)生器(PWM)的正確運(yùn)行率以產(chǎn)生上述量的氫氣。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，為了使所述CPU能夠管理、控制整個(gè)設(shè)備的功能和安全性，提供了以下裝置的一個(gè)或多: -周?chē)h(huán)境中的氫氣過(guò)量檢測(cè)器； -電解槽中(4)的溫度檢測(cè)器； -內(nèi)燃機(jī)(I)的每分鐘轉(zhuǎn)速檢測(cè)器； -電阻溫度檢測(cè)器，其位于產(chǎn)生氫氣的溶液槽中； -液面指示器，其位于產(chǎn)生氫氣的溶液槽(2)中； -電動(dòng)栗，或流速控制閥，用于發(fā)送適量氫氣至內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管； -壓力閥/傳感器，其位于產(chǎn)生氫氣的溶液槽中； -冷卻風(fēng)扇； -連接器，具有向車(chē)輛儀表盤(pán)供電的點(diǎn)火開(kāi)關(guān)電源； -W1-Fi模塊，用于向遠(yuǎn)程電腦或外部電腦發(fā)送數(shù)據(jù)； -全球定位系統(tǒng)/全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GPS/GSM)模塊，其中所述GPS使得能夠使用車(chē)輛的地理參考數(shù)據(jù)，而所述GSM使得能夠通過(guò)S頂卡遠(yuǎn)程傳輸封包數(shù)據(jù)； -熔斷器，用于防止電路出現(xiàn)短路或過(guò)載電流;和 -屏幕(8)，用于顯示所需信息，根據(jù)本發(fā)明，所述屏幕優(yōu)選為非W1-Fi類(lèi)型，而是有線(xiàn)連接至所述設(shè)備。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，如果氫氣過(guò)量檢測(cè)器向所述CPU發(fā)送氫濃度過(guò)量或所述氣體從槽內(nèi)逸出的信號(hào)，所述(PU立即激活，以停止整個(gè)設(shè)備。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，如果電解槽中的溫度傳感器發(fā)送溫度過(guò)高信號(hào)，則CPU介入，使設(shè)備停止，直到溫度下降至設(shè)想的參數(shù)內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，空氣流量計(jì)(3)提供的數(shù)據(jù)用于合理編程CPU，以便管理自行產(chǎn)生待送入內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管的氫氣的設(shè)備。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述槽中的電阻溫度檢測(cè)器確保根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，甚至是寒冷天氣下的正常運(yùn)行，使得所述CPU可消除溶液中任何可能存在的冰。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述槽中的液面指示器就任何可能缺乏液體的情況向所述CPU發(fā)出警告信號(hào)，以便所述CPU在所述設(shè)備沒(méi)有產(chǎn)生氫氣的溶液時(shí)中斷所述設(shè)備運(yùn)行。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，由所述CHJ控制的所述電動(dòng)栗或流量控制閥設(shè)計(jì)成在所述進(jìn)氣管道在很短時(shí)間內(nèi)需要變化量的氫氣的情況下也引入精確量的氫氣。10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述槽內(nèi)的所述壓力閥/傳感器由所述CPU控制，并設(shè)計(jì)成在壓力超過(guò)預(yù)設(shè)壓力的情況下保證其安全，并使預(yù)設(shè)最小壓力(例如最大壓力為0.5巴)保持恒定，以便栗正常工作。11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述風(fēng)扇冷卻所述設(shè)備的電氣/電子組件以保證其持續(xù)運(yùn)行，且所述CPU控制所述風(fēng)扇的速度，根據(jù)產(chǎn)生氫氣所需的能量來(lái)提高/降低所述速度。12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述具有點(diǎn)火-開(kāi)關(guān)電源的連接器向所述CPU發(fā)送所述內(nèi)燃機(jī)已準(zhǔn)備開(kāi)始運(yùn)行的信號(hào)，但所述CPU僅結(jié)合所述空氣流量計(jì)(3)發(fā)送的數(shù)據(jù)讀數(shù)才激活氫氣的產(chǎn)生，從而使得不會(huì)產(chǎn)生無(wú)需使用的氫氣。13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述W1-Fi模塊為所述CPU提供用于進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理的連接，例如通過(guò)遠(yuǎn)程PC。14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述GPS/GSM模塊使所述CPU能夠檢測(cè)其自身的位置，并當(dāng)W1-Fi網(wǎng)絡(luò)存在時(shí)，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理。15.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，在所述設(shè)備的電源線(xiàn)上設(shè)有熔斷器，以保護(hù)所述CPU免受不可逆損傷。16.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述屏幕連接至所述CPU，并通知用戶(hù)正確使用并操作所述系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)，例如: -電池電壓； -槽中的液面； -安培數(shù)(吸收電流)； -PWM(百分比)； -進(jìn)氣管線(xiàn)的負(fù)壓； -電路中的溶液溫度;和 -警報(bào):系統(tǒng)開(kāi)/關(guān)、電量低、環(huán)境中的氫氣檢測(cè)器、罐內(nèi)液面低、氫氣發(fā)生器的極限、溫度高。
【文檔編號(hào)】F02M21/02GK106062254SQ201480074083
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2014年11月26日
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