CN102893014A - 用来控制在柴油机中的燃烧的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用来控制在柴油机中的燃烧的系统，该柴油机具有一个或更多个燃烧室，在该一个或更多个燃烧室中，注入燃料，并且为了燃料的燃烧而压缩空气。系统包括：氢气注入器，用来在燃料的燃烧之前将第一预定体积的氢气注入到燃烧室中；和氧气注入器，用来在燃料的燃烧之前将第二预定体积的氧气注入到燃烧室中。

Description

用来控制在柴油机中的燃烧的方法和系统
技术领域
本发明涉用来控制在柴油机中的燃烧的方法和系统。
背景技术
如在本领域中已知的那样，来自柴油内燃机的排气包括多种有毒空气污染物。空气污染物包括氧化亚氮（NOx），当氮气和氧气混合在一起（例如，在空气中），并且混合物经受高温时，氧化亚氮形成。在高温下，在空气中的N2和O2分解成它们的原子状态，并且一系列反应生成氧化亚氮。
也已知的是，在柴油机中，因为在空气中的氧气量，O2紧在燃烧之前按超过对于燃烧要求的化学计量量在燃烧室中存在。相应地，因为为形成NOx需要过量氧气，所以一般接受的是，在预燃烧混合物中不希望有过量氧气。因此，在现有技术中，柴油机的性能典型地主要通过控制燃料供给，而不是控制到发动机的空气供给而控制。
在现有技术中，为了增进燃烧效率、并且也减少NOx产生，已经有过各种尝试。例如，在减少NOx排放的尝试中，已经使用废气再循环（EGR）。其想法是，EGR使燃烧室的温度显著地较低，并且这又导致NOx的体积减小，因为NOx的形成需要较高温度。这被认为可能导致产生的NOx的至少部分减少。然而，EGR还未提供期望的益处，因为EGR系统在机械方面是不可靠的，其不可靠程度以致于卡车队的拥有者通常宁愿使用没有EGR的较老式的“翻新”发动机。
在增进燃烧效率的另一种尝试中，已经将氢气（H2）添加到预燃烧混合物。其想法是，氢气与过量氧气的一些相结合，以产生蒸汽并由此冷却在火焰前缘处的燃烧物。然而，尽管氢气注入已经实现燃料消耗的改善，但它总体而言未能实现在较新发动机上的EGR的排放性能。
发明内容
因此需要能够消除或减轻现有技术的诸多缺点中的一个或更多个的控制燃烧的方法和系统。
在其广义方面，本发明提供一种用来控制在柴油机中的燃烧的系统，该柴油机具有一个或更多个燃烧室，在该一个或更多个燃烧室中，注入燃料，并且为了燃料的燃烧而压缩空气。系统包括：氢气注入器，用来在燃料的燃烧之前将第一预定体积的氢气注入到燃烧室中；和氧气注入器，用来在燃料的燃烧之前将第二预定体积的氧气注入到燃烧室中。第二预定体积和第一预定体积定义第二预定体积与第一预定体积的非基本比值。
在另一个方面，非基本比值在近似3:1与近似3:1.5之间。
在本发明的另一个方面，本发明还包括电源、和能够电气连接到电源的一个或更多个电解组件，用来分别产生第一和第二预定体积的氢气和氧气。
在又一个方面，本发明提供一种用来控制在柴油机中的燃烧的方法，该柴油机包括一个或更多个燃烧室，在该一个或更多个燃烧室中，注入到压缩空气体积中的燃料发生燃烧。方法包括：提供第一体积的基本纯氧气气体；和提供第二体积的基本纯氢气气体。也在燃烧之前，将第一体积和第二体积按非基本比值注入到燃烧室（一个或更多个）中。
本发明也提供一种用来控制在柴油机中的燃烧的方法，该柴油机包括至少一个燃烧室，在该至少一个燃烧室中，注入到压缩空气体积中的燃料发生燃烧，方法包括：提供第一体积的基本纯氧气气体；提供第二体积的基本纯氢气气体；及在燃烧之前，将第一体积和第二体积按基本比值注入到所述至少一个燃烧室中。
在另一个方面，本发明提供一种用来控制在柴油机中的燃烧的系统，该柴油机具有至少一个燃烧室，在该至少一个燃烧室中，注入燃料，并且为了燃料的燃烧而压缩空气，系统包括：氢气注入器，用来在燃料的燃烧之前将第一预定体积的氢气注入到所述至少一个燃烧室中；和氧气注入器，用来在燃料的燃烧之前将第二预定体积的氧气注入到所述至少一个燃烧室中。
在又一个方面，第二预定体积和第一预定体积定义第二预定体积与第一预定体积的基本比值。
附图说明
参照附图将更好地理解本发明，在附图中：
图1是本发明的系统的一个实施例的示意图；
图2A是本发明的电解组件的一个实施例的、和本发明的流体控制组件的一个实施例的一些元件的前视图；
图2B是沿在图2A中的线A-A取得的、图2A的电解组件（和流体控制组件的元件）的横截面；
图2C是沿在图2A中的线B-B取得的、图2A的电解组件（和流体控制组件的元件）的横截面；
图3A是按较小比例画出的、图2A的电解组件的前视图；
图3B是图3A的电解组件的俯视图；
图3C是图3A的电解组件的仰视图；
图3D是图3A的电解组件的第一侧视图；
图3E是按较大比例画出的、图3A的电解组件的等轴测图；
图3F是按较小比例画出的、图2A的电解组件（以及流体控制组件的元件）的等轴测图，该电解组件具有定位在其上的舱底元件；
图4是按较大比例画出的、本发明的流体控制组件的一个实施例的分解视图；
图5A是按较大比例画出的、本发明的电解槽的一个实施例的横截面；
图5B是按较小比例画出的、本发明的电极的一个实施例的平面图；
图5C是本发明的另一个电极的一个实施例的平面图；
图6A是按较大比例画出的、本发明的垫片子组件的一个实施例的平面图；
图6B是沿在图6A中的线C-C取得的、图6A的垫片子组件的横截面；
图6C是沿在图6A中的线D-D取得的、图6A的垫片子组件的横截面；
图6D是按较大比例画出的、沿在图6A中的线E-E取得的图6A的垫片子组件的横截面；
图7是按较小比例画出的、本发明的格栅元件的平面图；
图8是本发明的衬垫的一个实施例的平面图；
图9A是本发明的隔膜元件的一个实施例的平面图；
图9B是按较小比例画出的、图3A的电解组件的一部分的横截面图，表示与电极配合在一起的两个垫片子组件、和在它们之间定位的电极和衬垫；
图10A是按较大比例画出的、本发明的回流防止器的一个实施例的侧视图；
图10B是图10A的回流防止器的横截面，在该回流防止器中，其中的浮子阀在第一关闭位置中；
图10C是图10A的回流防止器的横截面，在该回流防止器中，浮子阀在浮动位置中；
图10D是图10A的回流防止器的横截面，在该回流防止器中，浮子阀在第二关闭位置中；
图11是按较小比例画出的、本发明的水容器和连接到其上的管子的一个实施例的侧视图；
图12是本发明的控制组件的一个实施例的示意图；
图13是本发明的方法的一个实施例的示意说明；及
图14是本发明的方法的另一个实施例的示意说明。
具体实施方式
在附图中，类似附图标记自始至终指示对应元素。首先对图1-12进行参考，以描述本发明的系统的实施例，该系统一般由附图标记20指示。如在图1中所示的那样，系统20用来控制在柴油机22中的燃烧，该柴油机22具有一个或更多个燃烧室24，在该一个或更多个燃烧室24中，注入燃料26，并且为了燃料26的燃烧而压缩空气。在一个实施例中，系统20包括：氢气注入器28，用来在燃料的燃烧之前将第一预定体积的氢气注入到燃烧室24中；和氧气注入器30，用来在燃料的燃烧之前将第二预定体积的氧气注入到燃烧室24中。如将要描述的那样，优选的是，第二预定体积和第一预定体积定义第二预定体积与第一预定体积的非基本比值。
在另一个实施例中，非基本比值在近似3:1与近似3:1.5之间，在该非基本比值下，将氧气和氢气提供给燃烧室。
下面给出表I。如可在表I中看到的那样，附加氧气的注入显示出能够导致增进的里程和减小的NOx。
表I
用不同类型的柴油机，进行了多个试验。来自试验的代表性数据概括在表I中。在表I中的数据表示在EGR前试验Detroit Diesel系列60发动机的结果。如可在表I中看到的那样，当将氧气（O2，在表I中称作“O”）和氢气（H2，在表I中称作“H”）以按体积近似3:1的比值注入到燃烧室（一个或更多个）中时，得到最好结果。当使用这个比值时，有NOx排放的显著减少（减少28.84%）、以及里程的显著增进，即与7.91mpg的基线里程相比，增大到9.02mpg。里程的这种增进、以及NOx排放的减少，从现有技术看来是令人惊奇的。
如在本领域中已知的那样，有利的是，经电解产生氢气，即使用可携带电解槽，其中，将柴油机安装在车辆中。这是因为运输在加压容器中的足够体积的O2和H2时涉及的实际困难。由电解产生的氧气（O2）与氢气（H2）的体积比值是近似1:2。这样的比值为了本文的目的，定义为“基本比值”。然而，如可在表I中看到的那样，非基本比值，其在这里定义为除了基本比值以外的比值，已经令人惊奇地发现是有利的。具体地说，令人惊奇的是，将氧气添加到燃烧室中会增进燃料效率，因为一般认为（如以上描述的那样），在柴油燃烧室中有过量的氧气。
相应地，在表I中的结果是反直觉的，即，令人惊奇的是，在燃烧室中在预燃烧混合物中存在的氧气的增加会导致燃料燃烧效率的增进。不清楚为什么是这样。一种可能的解释是，因为使用这里的本发明引入到燃烧室中的过量氧气，比以其它方式将会产生的燃料液滴更多的燃料液滴发生燃烧。
当O2与H2的比值近似是3:1.5时，即，当比值近似是基本比值时，得到“最小结果”。相应地，如在表I中所示的那样，将O2和H2基本上按基本比值注入到燃烧室（一个或更多个）24中也实现性能的显著增进，即里程的增进、和NOx排放的改善（减少）。
总之，试验结果令人惊奇地指示：
（a）将O2以及H2按基本比值添加到燃烧室（一个或更多个）24中导致性能的显著增进；和
（b）将O2按非基本比值（其中，O2与H2的比值超过基本比值）添加到燃烧室（一个或更多个）24中导致性能的甚至更为显著的增进。已经发现，对于高达近似3:1的O2与H2的非基本比值，情况就是这样。
在本发明的系统的另一个实施例中，系统包括：氢气注入器，用来在燃料的燃烧之前将第一预定体积的氢气注入到燃烧室（一个或更多个）中；和氧气注入器，用来在燃料的燃烧之前将第二预定体积的氧气注入到燃烧室（一个或更多个）中。由以上描述，本领域的技术人员将认识到，第二预定体积与第一预定体积的比值可以有利地是基本比值。
在图1中，氢气源和氧气源分别称作SH和SO。在一个实施例中，来自源SH、SO的氢气和氧气的流动分别由阀123、159控制，如将要描述的那样。
本领域的技术人员将认识到，氢气和氧气可以在系统中由任何适当源提供。具体地说，如果系统是固定的或在巨大船舶中，则氢气和氧气的源可以是这些气体的加压罐。然而，如在本领域中已知的那样，在道路行驶车辆（例如，卡车或小汽车）中，加压罐一般不许可使用。相应地，在一个实施例中，优选的是，系统20还包括电源32（图12）、和能够电气连接到电源的一个或更多个电解组件34（图2A、3A-3E），用来分别产生第一和第二预定体积的氢气和氧气。如将要描述的那样，也优选的是，如果系统安装在车辆中，则电源32是在车辆的电气系统中。
优选地，电解组件34包括一个或更多个阴极36和一个或更多个阳极38（图3A-3C、3E、5A以及6D）。如在图5A中看到的那样，阴极36和阳极38至少部分地限定它们之间的电解槽40。优选的是，电解液42可位于电解槽40中，其中，当电源电气连接到阳极38上时，电解液42经受电解，使水至少部分地分解成氧气44和氢气46。
如在本领域中已知的那样，电极“E”依据环境，可以起阴极或阳极的作用。为了本文的目的，本发明描述成包括阴极和阳极，要理解，具体电极的功能依据环境可以变化。
如在图5A中所示的那样，电解组件34优选地包括隔膜元件48，该隔膜元件48定位在阴极36与阳极38之间，以将电解槽40划分成氧气舱50和氢气舱52。将理解，为了图示清楚起见，在图5A中的隔膜元件48的厚度被夸大了（即，未按比例画出）。而且，在图5A中支撑隔膜元件48的元件为了图示清楚起见被简化了，如将要描述的那样。相关元件的结构可在图6A-6D和9B中看到，如将要描述的那样。
如可在图5A中看到的那样，在电解期间，由于在电解液42中的一些水的分解，氢气46出现在阴极（带负电电极）处，并且氧气44出现在阳极（带正电电极）处。如在本领域中已知的那样，由于氢阳离子的还原，氢气46出现在阴极处。在阳极处，氧化反应发生，产生氧气48并且将电子提供给阳极。而且，氢阳离子由氧化反应生成，并且如此产生的氢阳离子可以穿过隔膜元件48到阴极，以形成氢气46。
在本领域中也已知的是，因为纯水的电解需要过多能量，所以优选地将电解质添加到水中，以提供电解液，该电解液是适当导电的。各种适当电解质是已知的，并且各种适当电解液是已知的。这里在本发明中，已经发现，KOH（氢氧化钾）是适当电解质，并且近似45%KOH和55%水的溶液是适当电解液。（这些比例下文称作“预定比例”）。然而，将理解，可以使用任何适当电解质、和任何适当电解液。
优选地，隔膜元件48是任何适当电解槽隔板。在一个实施例中，隔膜元件48优选地是近似1mm（近似0.04英寸）厚的尼龙布片材。尼龙片材是优选的，因为它比较便宜，并且已经发现它比较耐用。隔膜元件48用于保持氢气和氧气大致地分离，同时允许电流在阴极与阳极之间通过。任何适当尼龙编织织物（尼龙布）可以用作隔膜部件。
然而，已经发现，尼龙片材48以非常有限的程度容许氧气和氢气在电解槽中的某种混合。氢气与氧气混合的量，从将气体提供给燃烧室的比值看，不是显著的。从保持氧气和氢气实际分离的改善隔板的成本、和增进隔板提供的最小益处看，认为尼龙隔膜元件提供最佳性能。将理解，这里对于氢气46和氧气44的提及，因为从氢气舱52和氧气舱50产生的氢气46和氧气44的小部分可能分别是氧气和氢气的可能性，并非必须是对于纯氢气或氧气的提及。
如在图5A中所示的那样，在氢气舱52和氧气舱50中出现的氢气46和氧气44的气泡向上运动。分别在阴极36与隔膜元件48之间以及在阳极38与隔膜元件48之间的距离d1和d2优选地相同，即，隔膜元件48优选地与阴极和阳极大致等距。为了电解槽的最佳性能，已经选择距离d1和d2。已经发现，如果距离太小，那么气体（氢气和氧气）的气泡趋向于分别阻塞氢气和氧气舱。然而，如果距离太大，则气体的气泡往往不能引起电解液向上、和到氢气和氧气舱外的一致的和基本恒定的运动。已经发现，最佳d1和d2是近似9mm（近似0.35英寸）。
如以上指示的那样，隔膜元件48比较薄，即近似1mm（近似0.04英寸）厚。相应地，优选的是，阴极36和阳极38由近似19mm（近似0.75英寸）的距离（d1加d2、加隔膜元件48的厚度）间隔开。
将理解，在电解质经受电解的同时，氧气44和电解液42在氧气舱50的顶部端部处离开氧气舱50，如在图5A中由箭头A1指示的那样。类似地，氢气46和电解液42在氢气舱52的顶部端部处离开氢气舱52，如在图5A中由箭头A2指示的那样。同时，分别在氧气和氢气舱50、52的底部端部处添加电解液42，如由箭头A3和A4指示的那样。
本领域的技术人员将认识到，因为在电解液中的水在电解期间分解成氢气和氧气，所以在氢气和氧气舱的顶部端部处离开这些舱的电解液中具有的电解质比例，高于进入氢气和氧气舱的电解液的电解质比例。然而，在电解液穿过电解槽的一次通过期间，不是所有水都分解。如将要描述的那样，在电解液中的水根据需要被不时地补充。
优选地，并且如将要描述的那样，电解组件34包括一个或更多个垫片体54，用来定位隔膜元件48（图6A-6C）。也优选的是，电解组件34还包括多个衬垫56。如图9B所示，对于特定电解槽40，每个衬垫56优选地相应定位在阴极36和阳极38中选定的一个与垫片体54之间，以相应地在阴极36和阳极38与垫片体54之间提供基本不透水密封。
在一个实施例中，各电极（即阴极36和阳极38）优选地都包括其翅片部分58，该翅片部分58从与其相邻的衬垫56向外延伸，用来消散由在电解槽中的电解产生的热量。如以上提到的那样，因为每一个电极可以在不同时间起阴极或阳极的作用，所以将理解，在图5B和5C中电极作为阴极和阳极的标识仅为了图示清楚起见。如可在图3B和3C中看到的那样，翅片部分58为了热量从其传导，优选地在其两侧都暴露于周围空气。
如图2A、3A-3C及3E-3F所示，电解组件34优选地包括多个阴极36和多个阳极38，阴极和阳极按对60排列，阴极和阳极的每对60在它们之间至少部分地限定电解槽40。也优选的是，每个电解槽40也至少部分地由垫片子组件62限定。在一个实施例中，每个垫片子组件62包括垫片体54、隔膜元件48以及格栅元件64。优选地，格栅元件64定位为用以抵靠垫片体54的中央部分155而保持隔膜元件48。格栅元件64和中央部分155优选地分别包括其中的开口205、207，从而在隔膜元件48两侧的电解液42经开口205、207与隔膜元件相接合。优选的是，当垫片子组件62在电解组件34中就位时，开口205、207大致对准。
在一个实施例中，格栅元件64优选地固定到垫片体54上，从而隔膜元件48被保持在垫片体54与格栅元件64之间。本领域的技术人员知道用来将格栅元件64固定到垫片体54上的各种措施。优选地，格栅元件64由销66保持就位，这些销66推过在格栅元件64中的选定孔，当格栅元件64在垫片体54上就位时，这些选定孔与在垫片体54的中央部分155中的孔对准。销66优选地由胶（未示出，在插入销66之后涂敷这种胶）进一步固定就位。
如可在图9B中看到的那样，优选地，用于电解槽40的隔膜元件48由垫片体54定位在预定位置中，该预定位置近似在用于电解槽40的阴极36与阳极38之间的中途，以便部分地限定氧气舱50、和氢气舱52，在该氧气舱50中，电解液42与用于电解槽40的阳极38相接合，并且在该氧气舱50中，当电解液42经受电解时，氧气出现，在该氢气舱52中，电解液42与用于电解槽40的阴极36相接合，并且在该氢气舱52中，当电解液42经受电解时，氢气出现。本领域的技术人员将认识到，图9B表示电解组件34的一部分，但在电解组件34的其它部分中，阴极和阳极的排列可以是不同的，取决于电极如何连接到电源32上。
在一个实施例中，并且如可在图9B中看到的那样，电解组件34还包括多个衬垫56。对于每个电解槽40，各衬垫56中的两个衬垫分别安装在用于其的阴极36和阳极38之间，在该阴极36和阳极38之间定位垫片体54。例如，在图9B中，阴极36表示成定位在两个衬垫之间，这两个衬垫在图9B中为了清楚标识为56A和56B。
在一个实施例中，每个垫片体54优选地包括氧气导管部分68、氢气导管部分70、第一电解液导管部分72以及第二电解液导管部分74（图6B、6C）。也优选的是，各垫片体54相互配合以限定氧气导管76，该氧气导管76包括氧气导管部分68，用来容许氧气44和电解液42从氧气舱50流动（图3B）。而且，各垫片体54相互配合以限定氢气导管78，该氢气导管78包括氢气导管部分70，用来容许氢气46和电解液42从氢气舱52流动（图3B）。
离开氧气舱50的氧气和电解液流过氧气导管76的方向，在图3B中由箭头B1指示。而且，在图3B中可看到，离开氢气舱52的氢气和电解液，在由图3B中的箭头B2指示的方向上，流过氢气导管78。
优选地，各垫片体54也相互配合以限定第一电解液导管80，该第一电解液导管80包括第一电解液导管部分72，用来容许电解液42流入氧气舱50中（图3C）。另外，各垫片体54优选地也相互配合以限定第二电解液导管82，该第二电解液导管82包括第二电解液导管部分74，用来容许电解液42流入氢气舱52中（图3C）。
如将要描述的那样，电解液从第一电解液导管80的两个端部流入其中。而且，电解液从第二电解液导管82的两个端部流入其中。
如可在图6B和6C中看到的那样，每个垫片体54还包括氧气输出导管84，该氧气输出导管84与氧气舱50和其氧气导管部分68流体连通，用来容许氧气44和电解液42从氧气舱50流入氧气导管76中。也优选的是，垫片体54包括氢气输出导管86，该氢气输出导管86与氢气舱52和氢气导管部分70流体连通，用来容许氢气46和电解液42从氢气舱52流入氢气导管78中。优选地，垫片体54还包括第一电解液输入管88，该第一电解液输入管88与氧气舱50和第一电解液导管部分72流体连通，用来容许电解液42从第一电解液导管80流入氧气舱50中。而且，垫片体54优选地包括第二电解液输入管90，该第二电解液输入管90与氢气舱52和第二电解液导管部分82流体连通，用来容许电解液42从第二电解液导管82流入氢气舱52中。
在一个实施例中，每一个阴极36和每一个阳极38都包括接合区域（图5B、5C）。（为了清楚起见，在阴极36上的接合部分指示为92A，并且在阳极38上的接合部分指示为92B）。接合区域92A和92B优选地定位成，用于与在电解槽40中的电解液42相接合，该电解槽40至少部分地由阴极36和阳极38限定。也优选的是，接合区域92A、92B被处理以基本上除去其上的间断点。这样做是为了使接合区域92A、92B比较光滑，即基本上从接合区域92A、92B消除任何锐边。这样做使在接合区域92A、92B中的锐边或点的可能性最小化到可行的程度，这些锐边或点，如果它们存在，则趋向于在其处集中电流。
可使用用来使接合部分光滑的任何适当措施。例如，优选的是，各电极由不锈钢制成。在这种情形下，接合部分92A、92B可以通过对阴极和阳极的那些部分加以喷砂而形成。
如可在图3A-3F中看到的那样，电解组件34优选地在顶部和底部端部94、96之间、和在第一和第二侧98、100之间延伸。优选地，第一和第二端部板102、104分别定位在第一和第二侧处。如在图3E中所示的那样，为了形成电解组件34，各垫片子组件62定位成彼此相邻，使其电极E在它们之间。在图3E中，一些垫片子组件指示为62A-62D用以示出这种方式，其中的一些电极被指示为E1-E4。
也优选的是，连接杆106，在其每个端部处有螺纹，使用螺母固定到第一和第二端部板102、104上，以将垫片体、电极36、38以及电解组件的其它元件保持就位，这些其它元件在电解槽附近。
如可在图6D中看到的那样，氧气导管部分68和氢气导管部分70分别由凸缘段BO、BH和扩孔段CBO、CBH限定。如在图6D中所示的那样，例如，氧气导管部分68由延伸到左边的凸缘段BO、和在其右边的扩孔段CBO限定。将理解，当垫片体54位于组装后的电解组件中时，来自在右边的元件的凸缘（未示出）定位在扩孔CBO中，并且凸缘段BO将插入在左边的元件中的扩孔中。按这种方式，相邻元件的凸缘和扩孔相互配合，以限定氧气导管76。
按相同方式，个别地限定多个氢气导管部分的凸缘和扩孔配合在一起（当元件定位成彼此相邻时）相互配合，以限定氢气导管78。而且，并且如可在图6A-6C中看到的那样，优选的是，第一和第二电解液导管部分中的每一个由凸缘和相邻扩孔限定。如以上描述的那样，在相邻元件中的凸缘和扩孔优选地相互配合，以限定第一和第二电解液导管80、82。
在一个实施例中，系统20优选地也包括流体控制组件108，用来控制去往和来自电解组件34的流体的流动（图2A、4）。具体地说，流体控制组件108用来控制来自电解组件34的气体（即，氢气46和氧气44）的流动、和去往和来自电解组件34的液体（即，电解液42）的流动。
在一个实施例中，流体控制组件108优选地包括氧气分离腔室110、和氢气分离腔室112，在该氧气分离腔室110中，经氧气导管76从氧气舱50提供的氧气44和电解液42被收集，并且由于重力而被分离，在该氢气分离腔室112中，经氢气导管78从氢气舱52提供的氢气46和电解液42被收集，并且由于重力而被分离。
也优选的是，流体控制组件108包括一对第一电解液返回管114A、114B（图2B、2C），第一电解液返回管114A、114B分别从氧气分离腔室110和氢气分离腔室112延伸到第一电解液导管80，用来将电解液42分别从氧气分离腔室110和氢气分离腔室112引导到第一电解液导管80。优选地，流体控制组件108也包括一对第二电解液返回管116A、116B（图2B、2C），第二电解液返回管116A、116B分别从氧气分离腔室110和氢气分离腔室112延伸到第二电解液导管82，用来将电解液42分别从氧气分离腔室110和氢气分离腔室112引导到第二电解液导管82。
例如，如在图2B中由箭头C1示意指示的那样，离开氧气舱的氧气和电解液向上运动到氧气分离腔室110中。类似地，氢气和电解液到氢气分离腔室112中的运动在图2C中由箭头C2示意地指示。
在氧气分离腔室110中的电解液优选地经第一电解液返回管和第二电解液返回管114A、116A离开氧气分离腔室110，如由箭头C3和C4示意指示的那样（图2B）。而且，在氢气分离腔室112中的电解液经第一电解液返回管和第二电解液返回管114B、116B离开氢气分离腔室112，如由箭头C5和C6示意指示的那样（图2C）。
优选地，氧气向上运动到在氧气分离腔室110中的电解液外，并且经上部接头UF1离开氧气分离腔室110，如由箭头D1示意指示的那样（图2B）。类似地，氢气优选地向上运动到在氢气分离腔室112中的电解液外，并且经上部接头UF2离开氢气分离腔室112，如由箭头D2示意指示的那样（图2C）。
在一个实施例中，流体控制组件108还包括气体引导段118（图4），用来分别将第一预定体积的氢气46和第二预定体积的氧气44从氢气分离腔室112和氧气分离腔室110引导到燃烧室（一个或更多个）24。优选地，气体引导段118包括氢气子段121，用来容许氢气46从氢气分离腔室112流动到燃烧室（一个或更多个）24。氢气子段121优选地也包括一个或更多个氢气控制阀123，用来控制氢气46到燃烧室（一个或更多个）24的流动。也优选的是，气体引导段118包括氧气子段125，用来容许氧气44从氧气分离腔室110流动到燃烧室（一个或更多个）24。
优选地，氢气子段121包括氢气子段回流防止器127，用来防止流入氢气子段121中的电解液42流到燃烧室（一个或更多个）24。而且，氧气子段125优选地包括氧气子段回流防止器129，用来防止流入氧气子段125中的电解液42流到燃烧室（一个或更多个）24。
氢气子段回流防止器127在图10A-10D中示出。（将理解，为了清楚仅详细地表明氢气回流防止器127，因为氧气回流防止器129和氢气回流防止器单元127在全部相关方面基本相同）。如可在图10B-10D中看到的那样，回流防止器127包括本体131，该本体131中限定主腔室133，在该主腔室133中，安装浮动元件135。浮动元件135包括上部和下部末端137、139，该上部和下部末端137、139都是锥形的，从而它们可被接纳在上部和下部孔眼141、143中。
如将要描述的那样，浮动元件135在下部关闭位置（图10D）与上部关闭位置（图10B）之间是可运动的，在该下部关闭位置中，下部末端139堵塞下部孔眼143，在该上部关闭位置中，上部末端137堵塞上部孔眼141。
输入管145设置在本体131的侧部上，以将氢气46和电解液42引导到主腔室133中。当上部孔眼141敞开时，从氢气分离腔室112经输入管145进入主腔室133中的氢气46向上运动，并且最终穿过上部孔眼141，运动到氢气子段121。
优选地，输入管按比较陡的角度定位，并且具有比较锋利的端部157，以帮助打破来自管145的端部的液滴，以便使在管145中的液体基本上完全地排出。管145按这样一种方式设计和定位，从而，如果回流防止器冻结，则管145不可能由于在它内部的液体而损坏。
如果从氧气分离腔室110经输入管145进入主腔室133的流体包括液体（即，电解液42），那么液体在重力的影响下，落到主腔室133的底部。如可在图10B中看到的那样，如果足够的电解液42积累在主腔室133的底部处，那么浮动元件135向上（即，在图10B中由箭头F指示的方向上）运动，直到上部末端137位于上部孔眼141中。当这发生时，如果上部末端137被推入到上部孔眼141中足够远以密封它，那么进入主腔室133的氢气46和电解液42都不能通过上部孔眼141。因此可看到，如果足够的电解液进入主腔室133中，则回流防止器127防止该液体流到燃烧室（一个或更多个）24。如将要描述的那样，这是有意义的安全特征，用来在系统失效的情况下保护发动机，这种失效可能导致电解液在氧气分离腔室中（和/或在氢气分离腔室中）的溢流。
将理解，在回流防止器127、129中收集的另一种液体是冷凝液。
如可在图10D中看到的那样，回流防止器127在其上部端部处包括孔147，在该孔147中，定位有接头（在图10A-10D中未示出）。当孔眼141未被堵塞时，向上穿过上部孔眼141运动的氢气通过孔147，并且通到氢气子段121。
优选地，在回流防止器127中的底部表面149成形为用以收集其上的液体，并且将该液体引导到下部孔眼143。浮动元件135包括下部表面151，该下部表面151不嵌在或坐在底部表面149上，以在液体积累在主腔室133中、并且液体冻结的情况下，使对于浮动元件135的损坏的可能性最小化。回流防止器127优选地也包括过滤元件153，以在氢气46离开回流防止器127以通到氢气子段121中之前，对氢气46加以过滤。
在一个实施例中，氧气子段125包括一个或更多个氧气控制阀159，用来控制氧气44到燃烧室（一个或更多个）24的流动。氧气控制阀159是选择性的。本领域的技术人员将认识到，鉴于为了提供第二预定体积需要比较大量的氧气44，并且也鉴于在电解组件34中产生氢气和氧气的比较不利的基本比值，在大多数情况下，为了提供第二预定体积的氧气44，不需要流量的减小，即不需要阀159。
参照图2A-2C，流体控制组件108优选地也包括连接器导管161，通过该连接器导管161，第一电解液返回管和第二电解液返回管114A、114B、116A、116B中选定的一些管彼此流体连通，用来促进电解液42穿过氧气导管76、氢气导管78、第一电解液导管80以及第二电解液导管82的流动。也优选的是，流体控制组件108还包括第一连接器163，通过该第一连接器163，连接器导管161和氢气分离腔室112流体连通，如将要描述的那样。
本领域的技术人员将认识到，为了清楚起见，已经从图中省去在流体控制组件108中的多个柔性管。相应地，将理解，管子（未示出）连接第一竖向连接器163的顶部和在氢气分离腔室112的顶部上的接头167（图3F）。已经发现，连接器导管161、以及与其流体连通的并且与氢气分离腔室112流体连通的第一竖向连接器163，趋向于使在氧气和氢气分离腔室110、112两者中的电解液液位都在基本相同液位处。这又趋向于导致电解组件34的基本稳定操作。
优选地，并且如在图2A中看到的那样，第一连接器163基本竖向地定位，并且包括其一部分，通过该部分，其中的电解液是可见的。第一连接器因而也向操作人员（未示出）提供方便的目视装置，用来检查在系统中电解液的液位。例如当操作人员最初填充电解组件时、和在系统的维护期间，这是有帮助的。
在一个实施例中，流体控制组件108优选地包括第二连接器165，该第二连接器165与连接器导管161流体连通，用来容许将水添加到电解液42中，直到电解液基本包括预定比例的电解质和水。
如可在图4中看到的那样，离开氧气分离腔室110（箭头D1）的氧气，被引导到氧气回流防止器129。在正常操作中（即，在没有过量电解液的情况下），氧气经上部接头UF3离开回流防止器129，并被引导到燃烧室（一个或更多个）24（箭头GO）。液体经下部接头LF1离开回流防止器129，并被引导而远离燃烧室（2），以便处置（箭头LO）。将认识到，在正常操作中，如此处置的液体是水，即冷凝水。
类似地，离开氢气分离腔室112（箭头D2）的氢气，被引导到氢气回流防止器127。在正常操作中，氢气经上部接头UF2离开回流防止器127。如可在图4中看到的那样，上部接头UF2优选地将氢气的一部分引导到控制阀123，并且容许氢气的另一部分去往通气口189（箭头GH2）。通过控制阀123的氢气被引导到燃烧室（一个或更多个）24（箭头GH1）。液体经下部接头LF2离开回流防止器127，并被引导而远离燃烧室（一个或更多个）24，以便处置（箭头LH）。将认识到，在正常操作中，如此处置的液体是水，即冷凝水。
本领域的技术人员将认识到，在其中将O2和H2按大致基本比值提供给燃烧室（一个或更多个）的系统的实施例中，不需要通气口189。
系统20优选地也包括控制组件169，该控制组件169具有电子控制模块171、和一个或更多个电解液液位传感器173。优选地，电解液液位传感器（一个或更多个）173位于氧气分离腔室110和/或氢气分离腔室112中。电解液液位传感器173用来确定，在氧气分离腔室110和/或氢气分离腔室112中的电解液42的顶部表面175（图2B、2C），是否在由预定上部液位和预定下部液位限定的预定范围内。电解液液位传感器173被适配为用以：当电解液液位175在预定范围外时，将一个或更多个信号提供给电子控制模块171。
在一个实施例中，每个传感器优选地是电容传感器，例如，金属螺杆，该金属螺杆的电容在预定间隔处由电子控制模块171测量。例如，如在图2A中指示的那样，上部和下部传感器173A、173B布置在氧气分离腔室110的壁中，并且上部和下部传感器173C、173D布置在氢气分离腔室112的壁中。优选的是，上部传感器173A、173C在大致相同的高度处，并且下部传感器173B、173D也在大致相同的高度处。（电解组件和流体控制组件当在操作中时，优选地大致水平地定位）。
也优选的是，电子控制模块171被适配为用于：在从电解液液位传感器173接收到指示电解液的顶部表面175在预定下部液位下面的第一信号时，提供要求将水添加到电解液42中的信号。
如可在例如图2A中看到的那样，传感器173A、173C布置在预定上部水平处，并且传感器173B、173D布置在预定下部水平处。在这个例子中，在图2A中标识为175A的顶部表面在预定范围内。然而，如果顶部表面降到它标识为175B的位置，那么需要将水添加到电解液中，以便使溶液具有必要的体积。
当下部传感器173B、173D两者都指示它们不由电解液接合时，电子控制模块171确定需要添加水，并且相应地提供信号。
本领域的技术人员将认识到，当需要较多水时，在提供适当信号时，可以人工地将水添加到电解液中。例如，可将声音或可见信号提供给操作人员，以向操作人员指示需要添加水。
然而，优选的是，当必要时，系统保证将水自动地添加到电解液中。在一个实施例中，流体控制组件还包括：水容器181，用来盛水；和管子183，将水容器181连接到第二连接器165上，以容许水从水容器181流入第二连接器165中，以便将水添加到电解液中。
将理解，如果水容器181安装在车辆中（图11），那么容器181优选地由操作人员不时地人工补充。如在图11中所示的那样，优选的是，容器181布置在车辆的驾驶室中。这是优选的，因为如果在容器中的水冻结，则由于为了操作人员的舒适在驾驶室中的加热空气循环，水将比较迅速地解冻。
优选地，水容器181具有一个或更多个柔性壁185，从而在容器181中的水冻结时，容器181基本不被损坏。另外，水容器181优选地定位在第二连接器165上方，从而水在重力的影响下，从水容器181流到第二连接器165。
在一个实施例中，控制组件169还包括水箱电磁阀187，该水箱电磁阀187由电子控制模块171控制，从而在提供添加水的信号时，水箱电磁阀187打开，以容许水流入第二连接器165中。
在一个实施例中，在电子控制模块171使水箱电磁阀187打开之前，电子控制模块171优选地确定两个传感器173B、173D有呼应（即，这两个传感器都表示出顶部表面175分别在它们下面）。
优选地，在已经传送添加水的信号之后，在电解液液位175没有在预定时间段（例如30分钟）内升高到上部传感器173A、173C的情况下，电子控制模块171将主电源断开，由此使系统停机。
这种情形也在图2A中示出，在图2A中，在预定上部液位以上的电解液的顶部表面标识为175C。
如可在图12中看到那样，优选的是，电子控制模块171由电源PS供电，该电源PS与电源32分离。例如，电源PS可以是来自卡车驾驶室控制电力的12伏特直流电力。优选地，电子控制模块171是适当的计算装置，例如，该适当的计算装置可以包括固件，如在本领域中已知的那样。而且，控制组件169优选地包括主电源开关195。
当控制组件169被致动时（例如，通过将开关195运动到适当位置），电子控制模块171被致动。电子控制模块检查系统的各个参数（例如，在氧气和氢气分离腔室110、112中的电解液液位），以保证系统已准备好可以运行。如果准备好了，那么就致动主电磁线圈197，这允许电源32激励在电解组件34中的电极E，电源32电气连接到该电解组件34上。优选地，电源32是12伏特直流，由电池提供或来自发动机的发电机/交流发电机，这视情况而定。
在一个实施例中，氢气子段121也包括一个或更多个氢气释放通气口189（图4），用来引导预选择量的氢气46，使所述预选择量的氢气远离燃烧室（一个或更多个）24，从而将第一预定体积的氢气46引导到燃烧室（一个或更多个）24。
如以上描述的那样，在一个实施例中，系统大致按基本比值将O2和H2提供给燃烧室（一个或更多个）24。然而，在另一个实施例中，并且如以上描述的那样，系统按非基本比值提供O2和H2。例如，在一个实施例中，按近似3:1的非基本比值提供O2和H2。在该实施例中，必要的是，由于这里在系统中氧气与氢气的非基本比值的使用，将所产生的H2引开，使之远离发动机。就是说，因电解组件按近似1:2的基本比值产生O2和H2，但（根据这里的本发明的一个实施例），优选地按近似3:1的非基本比值将O2和H2提供给燃烧室（一个或更多个）24，所以系统20优选地包括用来处置过多氢气的装置，即借助于通气口189。由上文，本领域的技术人员将认识到，通气口189是选择性的。
如将要描述的那样，为了将用于特定类型的发动机（例如，DetroitDiesel 60）的第一和第二预定体积确定到高精度，进行试验。这提供对于所试验的柴油机型号而言总体上是最佳的第一和第二预定体积（例如，就流量而论，按升每分钟），预定体积确定预选择非基本比值。
然而，本领域的技术人员将认识到，在各个柴油机之间有差别（即，导致对于特定发动机型号所确定的最佳第一和第二预定体积的微小变化）。另外，关于特定第一和第二预定体积的具体发动机的性能可能随时间而变化，例如，如果车辆总是在不同的地域中行驶，或者由不同的驾驶员驾驶，从而即使对于该具体发动机，最佳第一和第二预定体积也会随时间轻微地变化。相应地，优选的是，容许相对于针对一种发动机型号而确定的第一和第二预定体积，对第一和第二预定体积做出一些调节。
本领域的技术人员将认识到，可以人工地调节氢气控制阀123，以计入对于具体发动机相对于时间的差别，从而提供最佳第一和第二预定体积。然而，作为选择，可以自动地调节氢气控制阀123。
例如，在一个实施例中，控制组件169优选地包括装置191，该装置191用来几乎在实时基础上，或者根据需要以其它方式，将关于发动机性能的当前数据提供给电子控制模块171（图12）。优选的是，装置191是“卡车计算机”，在该“卡车计算机”中，相关数据（例如，用于特定时间段的里程（mpg））是容易得到的。电子控制模块171优选地被适配为用于将当前数据与预选择性能参数相比较，并且确定对于伺服针阀123′进行一个或更多个调节，用来相对于实时数据增进发动机的性能。优选地，电子控制模块171也可操作地连接到控制阀123′上，用来调节氢气控制阀123′。
如可在图3F中看到的那样，电解组件34优选地包括舱底元件199，用来收集从电解槽泄漏的电解液。电解液是腐蚀性的，因而，为了安全起见，需要收集任何泄漏的电解液。相应地，舱底元件199是基本不透水的。控制组件169优选地包括舱底传感器201，用来检测在舱底元件199中收集的电解液（如果有的话）。如果由舱底传感器201探测到电解液，那么电子控制模块171使电解组件34停止运行。
如可在图13中看到的那样，在另一个实施例中，本发明的方法203的一个实施例包括：首先，提供第一体积的基本纯氧气（步骤209，图13）；和提供第二体积的基本纯氢气（步骤211，图13）。（将理解，这些步骤可以按任何适当顺序、或同时地进行）。而且，方法203包括：在燃烧之前，按非基本比值将第一体积和第二体积注入到燃烧室（一个或更多个）中（步骤213）。
如可在图14中看到的那样，本发明的方法303的另一个实施例包括：提供第一体积的基本纯氧气（步骤309，图14）；和提供第二体积的基本纯氢气（步骤311）。而且，方法30包括：在燃烧之前，按基本比值将第一体积和第二体积注入到燃烧室中（步骤313）。
将理解，这里的元件可以由任何适当材料制成。然而，优选的是，垫片体和格栅元件由PVC塑料（聚氯乙烯）制成。优选地，电极由不锈钢制成，所述不锈钢如以上描述的那样被处理。返回管和分离腔室优选地也由PVC塑料制成。衬垫优选地由氯丁橡胶制成，并且隔膜元件优选地由尼龙制成，如以上描述的那样。
系统已经为翻新而设计，并且计入可以允许系统冻结的可能性。电解液在近似-40C以上不冻结。如以上描述的那样，水容器181设计成容许水在其中冻结。电力由电气系统提供，该电气系统由现有柴油机包括。电解组件优选地使用已知技术和装置安装到车辆上，如可例如在图3F中看到的那样。优选的是，电解组件在操作的同时，由盖（未示出）保护。
工业实用性
在使用中，电解组件最初经第二连接器填充有电解液。将水添加到水容器中，该水容器在操作人员的驾驶室中。如以上描述的那样，当操作人员使开关将电路闭合时，单元被致动，导致将电能提供给在电解组件中的选定电极。
如以上描述的那样，一旦电解已经开始，在电解槽中产生的氢气和氧气就从其离开，分别将电解液推到氢气和氧气分离腔室，在该处，氢气和氧气分别与电解液分离。相应地，一旦在操作中，电解液就通过电解组件循环，并且不要求泵。
如以上描述的那样，氢气和氧气从氢气和氧气分离腔室的上部端部离开。优选地，氢气由氢气控制阀收集，并且过多氢气由氢气释放通气口释放到大气或别处，从而将第一预定体积的氢气提供给燃烧室（一个或更多个）。氧气也按第二预定体积提供给燃烧室（一个或更多个）。
如以上描述的那样，系统按预选择的非基本比值将氧气和氢气提供给燃烧室（一个或更多个）24。例如，对于典型的柴油卡车发动机，系统供应每分钟近似2升的氧气、和每分钟近似700ml的氢气。
本领域的技术人员将认识到，本发明可采取多种形式，这些形式归于以上所描述的本发明的范围内。以上描述是例示性的，它们的范围不限于这里包含的优选方式。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用来控制在柴油机中的燃烧的系统，该柴油机具有至少一个燃烧室，在该至少一个燃烧室中，注入柴油燃料，并且为了燃料的燃烧而压缩空气，所述系统包括：
氢气注入器，用来在所述柴油燃料的燃烧之前将第一预定体积的氢气注入到所述至少一个燃烧室中；和
氧气注入器，用来在所述柴油燃料的燃烧之前将第二预定体积的氧气注入到所述至少一个燃烧室中，所述第二预定体积和所述第一预定体积定义所述第二预定体积与所述第一预定体积的非基本比值。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述非基本比值在近似3:1与近似3:1.5之间。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括：
电源；和
能够电气连接到所述电源的至少一个电解组件，用来分别产生所述第一和第二预定体积的氢气和氧气。
4.根据权利要求3所述的系统，其中：
所述至少一个电解组件包括：
至少一个阴极；
至少一个阳极；
所述至少一个阴极和所述至少一个阳极在它们之间至少部分地限定电解槽；并且
包括水和电解质的电解液能被设置在所述电解槽中，在该处，当所述电源电气连接到所述至少一个阳极上时，电解液经受电解，使水至少部分地分解成氧气和氢气。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个电解组件包括隔膜元件，该隔膜元件定位在所述至少一个阴极与所述至少一个阳极之间，用来将所述电解槽划分成氧气舱和氢气舱。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述隔膜元件定位成与所述至少一个阴极和所述至少一个阳极大致等距。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述至少一个阴极和所述至少一个阳极按近似19mm的距离间隔开。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述至少一个电解组件包括至少一个垫片体，用来定位所述隔膜元件。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述至少一个电解组件还包括多个衬垫，每个所述衬垫分别定位在从所述至少一个垫片体与所述至少一个阴极和所述至少一个阳极中选定的一个之间，以相应地在所述至少一个阴极和所述至少一个阳极与所述至少一个垫片体之间提供基本不透水密封。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述至少一个阴极和所述至少一个阳极中选定的至少一个包括其翅片部分，该翅片部分从衬垫向外延伸，用来消散在电解槽中由电解产生的热量。
11.根据权利要求3所述的系统，其中，所述至少一个电解组件包括：
多个阴极和多个阳极，阴极和阳极配对地布置，阴极和阳极的每一配对之间至少部分地限定电解槽；
每个所述电解槽至少部分地由垫片子组件限定，每个所述垫片子组件包括：
垫片体；
隔膜元件；
格栅元件，定位成用来抵靠所述垫片体保持所述隔膜元件，所述格栅元件固定到所述垫片体上；
所述隔膜元件由所述垫片体定位在预定位置中，该预定位置近似在用于所述电解槽的阴极和阳极之间的中途，以部分地限定：
氧气舱，在该氧气舱中，电解液与用于所述电解槽的阳极相接合，并且在该氧气舱中，当电解液经受电解时，氧气出现；和
氢气舱，在该氢气舱中，电解液与用于所述电解槽的阴极相接合，并且在该氢气舱中，当电解液经受电解时，氢气出现。
12.根据权利要求11所述的系统，其中：
所述至少一个电解组件还包括多个衬垫；并且
对于每个所述电解槽，两个所述垫片分别安装阴极和阳极之间，所述阴极和阳极之间定位有所述垫片体。
13.根据权利要求12所述的系统，其中：
每个所述垫片体包括氧气导管部分、氢气导管部分、第一电解液导管部分以及第二电解液导管部分；
所述垫片体相互配合以限定：
氧气导管，包括所述氧气导管部分，用来容许氧气和电解液从所述氧气舱流动；
氢气导管，包括所述氢气导管部分，用来容许氢气和电解液从所述氢气舱流动；
第一电解液导管，包括所述第一电解液导管部分，用来容许电解液流入所述氧气舱中；
第二电解液导管，包括所述第二电解液导管部分，用来容许电解液流入所述氢气舱中；
每个所述垫片体还包括：
氧气输出管，与所述氧气舱和所述氧气导管部分流体连通，用来容许氧气和电解液从所述氧气舱流入所述氧气导管中；
氢气输出管，与所述氢气舱和所述氢气导管部分流体连通，用来容许氢气和电解液从所述氢气舱流入所述氢气导管中；
第一电解液输入管，与所述氧气舱和所述第一电解液导管部分流体连通，用来容许电解液从所述第一电解液导管流入所述氧气舱中；及
第二电解液输入管，与所述氢气舱和所述第二电解液导管部分流体连通，用来容许电解液从所述第二电解液导管流入所述氢气舱中。
14.根据权利要求11所述的系统，其中，每一个所述阴极和每一个所述阳极包括：
接合区域，定位成用于与在至少部分地由阴极和阳极限定的电解槽中的电解液相接合；并且
所述接合区域受到处理以基本除去其上的间断点。
15.根据权利要求13所述的系统，还包括流体控制组件，用来控制流体去往和来自所述电解组件的流动。
16.根据权利要求13所述的系统，其中，所述流体控制组件包括：
氧气分离腔室，在该氧气分离腔室中，从所述氧气舱经所述氧气导管提供的氧气和电解液被收集，并且通过重力而分离；
氢气分离腔室，在该氢气分离腔室中，从所述氢气舱经所述氢气导管提供的氢气和电解液被收集，并且通过重力而分离；
一对第一电解液返回管，所述第一电解液返回管中的每一个从所述氧气分离腔室和所述氢气分离腔室中的每一个分别延伸到所述第一电解液导管，用来将电解液从所述氧气分离腔室和所述氢气分离腔室分别引导到所述第一电解液导管；及
一对第二电解液返回管，所述第二电解液返回管中的每一个从所述氧气分离腔室和所述氢气分离腔室中的每一个分别延伸到所述第二电解液导管，用来将电解液从所述氧气分离腔室和所述氢气分离腔室分别引导到所述第二电解液导管。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述流体控制子组件包括气体引导段，该气体引导段用来将所述第一预定体积的氢气和所述第二预定体积的氧气从所述氢气分离腔室和所述氧气分离腔室分别引导到所述至少一个燃烧室。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述气体引导段包括：
氢气子段，用来容许氢气从所述氢气分离腔室流动到所述至少一个燃烧室，所述氢气子段包括至少一个氢气控制阀，该至少一个氢气控制阀用来控制氢气到所述至少一个燃烧室的流动；和
氧气子段，用来容许氧气从所述氧气分离腔室流动到所述至少一个燃烧室。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述氢气子段包括氢气子段回流防止器，用来防止流入所述氢气子段中的电解液流动到所述至少一个燃烧室。
20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述氧气子段包括氧气子段回流防止器，用来防止流入所述氧气子段中的电解液流动到所述至少一个燃烧室。
21.根据权利要求18所述的系统，其中，所述氧气子段包括至少一个氧气控制阀，该至少一个氧气控制阀用来控制所述氧气到所述至少一个燃烧室的流动。
22.根据权利要求16所述的系统，其中，所述流体控制组件还包括：
连接器导管，通过该连接器导管，选定的第一电解液返回管和第二电解液返回管彼此流体连通，用来促进电解液通过所述氧气导管、所述氢气导管、所述第一电解液导管以及所述第二电解液导管的流动；和
第一连接器，通过该第一连接器，所述连接器导管和所述氢气分离腔室流体连通。
23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述流体控制组件还包括：
第二连接器，与所述连接器导管流体连通，用来容许水添加到电解液中，直到电解液基本包括预定比例的电解质和水。
24.根据权利要求23所述的系统，还包括控制组件，它包括：
电子控制模块；和
至少一个电解液液位传感器，布置在从由所述氧气分离腔室和所述氢气分离腔室组成的组中选择的分离腔室中，用来确定其中的电解液的顶部表面是否在预定范围内，该预定范围由预定上部液位和预定下部液位限定，所述至少一个电解液液位传感器被适配为用于当电解液的顶部表面在所述预定范围外时将至少一个信号提供给所述电子控制模块。
25.根据权利要求24所述的系统，其中：
所述电子控制模块被适配为用于在从所述至少一个电解液液位传感器接收到第一信号时，提供要求将水添加到电解液中的所述至少一个信号，该第一信号指示电解液的顶部表面在所述预定下部液位下面。
26.根据权利要求25所述的系统，其中，所述流体控制组件还包括：
水容器，用来保持水；和
管子，将所述水容器连接到所述第二连接器上，以容许水从所述水容器流入所述第二连接器中，以便将水添加到电解液中。
27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述容器包括至少一个柔性壁，从而在所述容器中的水冻结时，所述容器不被损坏。
28.根据权利要求26所述的系统，其中，所述水容器定位在所述第二连接器上方，从而水在重力的影响下，从所述水容器流动到所述第二连接器。
29.根据权利要求28所述的系统，其中，所述控制组件还包括水箱电磁阀，该水箱电磁阀由所述电子控制模块控制，从而在所述电子控制模块提供所述至少一个信号时，所述水箱电磁阀打开，以容许在所述容器中的水流入所述第二连接器中。
30.根据权利要求18所述的系统，其中，所述氢气子段还包括至少一个氢气释放阀，该至少一个氢气释放阀用来引导预定量的氢气、以使所述预定量的氢气远离所述至少一个燃烧室，从而将所述第一预定体积的氢气引导到所述至少一个燃烧室。
31.根据权利要求18所述的系统，还包括控制组件，所述控制组件包括：
电子控制模块；
用来将关于发动机性能的实时数据提供给所述电子控制模块的装置；
所述电子控制模块被适配为用于将实时数据与预选择性能参数相比较，并且确定对于所述至少一个氢气控制阀的至少一个调节，用来相对于实时数据增进所述发动机的性能；及
调节装置，用来对所述至少一个氢气控制阀进行所述至少一种调节。
32.一种用来控制在柴油机中的燃烧的方法，该柴油机包括至少一个燃烧室，在该至少一个燃烧室中，注入到压缩空气体积中的柴油燃料发生燃烧，所述方法包括：
提供第一体积的基本纯氧气气体；
提供第二体积的基本纯氢气气体；及
在柴油燃料的燃烧之前，将所述第一体积和所述第二体积按非基本比值注入到所述至少一个燃烧室中。
33.一种用来控制在柴油机中的燃烧的方法，该柴油机包括至少一个燃烧室，在该至少一个燃烧室中，注入到压缩空气体积中的柴油燃料发生燃烧，所述方法包括：
提供第一体积的基本纯氧气气体；
提供第二体积的基本纯氢气气体；及
在柴油燃料的燃烧之前，将所述第一体积和所述第二体积按基本比值注入到所述至少一个燃烧室中。
34.一种用来控制在柴油机中的燃烧的系统，该柴油机具有至少一个燃烧室，在该至少一个燃烧室中，注入柴油燃料，并且为了所述燃料的燃烧而压缩空气，所述系统包括：
氢气注入器，用来在所述柴油燃料的燃烧之前将第一预定体积的氢气注入到所述至少一个燃烧室中；和
氧气注入器，用来在所述柴油燃料的燃烧之前将第二预定体积的氧气注入到所述至少一个燃烧室中。
35.根据权利要求34所述的系统，其中，所述第二预定体积和所述第一预定体积定义所述第二预定体积与所述第一预定体积的基本比值。

Claims (35)

1.一种用来控制在柴油机中的燃烧的系统，该柴油机具有至少一个燃烧室，在该至少一个燃烧室中，注入燃料，并且为了燃料的燃烧而压缩空气，所述系统包括：
氢气注入器，用来在所述燃料的燃烧之前将第一预定体积的氢气注入到所述至少一个燃烧室中；和
氧气注入器，用来在所述燃料的燃烧之前将第二预定体积的氧气注入到所述至少一个燃烧室中，所述第二预定体积和所述第一预定体积定义所述第二预定体积与所述第一预定体积的非基本比值。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述非基本比值在近似3:1与近似3:1.5之间。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括：
电源；和
能够电气连接到所述电源的至少一个电解组件，用来分别产生所述第一和第二预定体积的氢气和氧气。
4.根据权利要求3所述的系统，其中：
所述至少一个电解组件包括：
至少一个阴极；
至少一个阳极；
所述至少一个阴极和所述至少一个阳极在它们之间至少部分地限定电解槽；并且
包括水和电解质的电解液能被设置在所述电解槽中，在该处，当所述电源电气连接到所述至少一个阳极上时，电解液经受电解，使水至少部分地分解成氧气和氢气。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个电解组件包括隔膜元件，该隔膜元件定位在所述至少一个阴极与所述至少一个阳极之间，用来将所述电解槽划分成氧气舱和氢气舱。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述隔膜元件定位成与所述至少一个阴极和所述至少一个阳极大致等距。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述至少一个阴极和所述至少一个阳极按近似19mm的距离间隔开。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述至少一个电解组件包括至少一个垫片体，用来定位所述隔膜元件。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述至少一个电解组件还包括多个衬垫，每个所述衬垫分别定位在从所述至少一个垫片体与所述至少一个阴极和所述至少一个阳极中选定的一个之间，以相应地在所述至少一个阴极和所述至少一个阳极与所述至少一个垫片体之间提供基本不透水密封。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述至少一个阴极和所述至少一个阳极中选定的至少一个包括其翅片部分，该翅片部分从衬垫向外延伸，用来消散在电解槽中由电解产生的热量。
11.根据权利要求3所述的系统，其中，所述至少一个电解组件包括：
多个阴极和多个阳极，阴极和阳极配对地布置，阴极和阳极的每一配对之间至少部分地限定电解槽；
每个所述电解槽至少部分地由垫片子组件限定，每个所述垫片子组件包括：
垫片体；
隔膜元件；
格栅元件，定位成用来抵靠所述垫片体保持所述隔膜元件，所述格栅元件固定到所述垫片体上；
所述隔膜元件由所述垫片体定位在预定位置中，该预定位置近似在用于所述电解槽的阴极和阳极之间的中途，以部分地限定：
氧气舱，在该氧气舱中，电解液与用于所述电解槽的阳极相接合，并且在该氧气舱中，当电解液经受电解时，氧气出现；和
氢气舱，在该氢气舱中，电解液与用于所述电解槽的阴极相接合，并且在该氢气舱中，当电解液经受电解时，氢气出现。
12.根据权利要求11所述的系统，其中：
所述至少一个电解组件还包括多个衬垫；并且
对于每个所述电解槽，两个所述垫片分别安装阴极和阳极之间，所述阴极和阳极之间定位有所述垫片体。
13.根据权利要求12所述的系统，其中：
每个所述垫片体包括氧气导管部分、氢气导管部分、第一电解液导管部分以及第二电解液导管部分；
所述垫片体相互配合以限定：
氧气导管，包括所述氧气导管部分，用来容许氧气和电解液从所述氧气舱流动；
氢气导管，包括所述氢气导管部分，用来容许氢气和电解液从所述氢气舱流动；
第一电解液导管，包括所述第一电解液导管部分，用来容许电解液流入所述氧气舱中；
第二电解液导管，包括所述第二电解液导管部分，用来容许电解液流入所述氢气舱中；
每个所述垫片体还包括：
氧气输出管，与所述氧气舱和所述氧气导管部分流体连通，用来容许氧气和电解液从所述氧气舱流入所述氧气导管中；
氢气输出管，与所述氢气舱和所述氢气导管部分流体连通，用来容许氢气和电解液从所述氢气舱流入所述氢气导管中；
第一电解液输入管，与所述氧气舱和所述第一电解液导管部分流体连通，用来容许电解液从所述第一电解液导管流入所述氧气舱中；及
第二电解液输入管，与所述氢气舱和所述第二电解液导管部分流体连通，用来容许电解液从所述第二电解液导管流入所述氢气舱中。
14.根据权利要求11所述的系统，其中，每一个所述阴极和每一个所述阳极包括：
接合区域，定位成用于与在至少部分地由阴极和阳极限定的电解槽中的电解液相接合；并且
所述接合区域受到处理以基本除去其上的间断点。
15.根据权利要求13所述的系统，还包括流体控制组件，用来控制流体去往和来自所述电解组件的流动。
16.根据权利要求13所述的系统，其中，所述流体控制组件包括：
氧气分离腔室，在该氧气分离腔室中，从所述氧气舱经所述氧气导管提供的氧气和电解液被收集，并且通过重力而分离；
氢气分离腔室，在该氢气分离腔室中，从所述氢气舱经所述氢气导管提供的氢气和电解液被收集，并且通过重力而分离；
一对第一电解液返回管，所述第一电解液返回管中的每一个从所述氧气分离腔室和所述氢气分离腔室中的每一个分别延伸到所述第一电解液导管，用来将电解液从所述氧气分离腔室和所述氢气分离腔室分别引导到所述第一电解液导管；及
一对第二电解液返回管，所述第二电解液返回管中的每一个从所述氧气分离腔室和所述氢气分离腔室中的每一个分别延伸到所述第二电解液导管，用来将电解液从所述氧气分离腔室和所述氢气分离腔室分别引导到所述第二电解液导管。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述流体控制子组件包括气体引导段，该气体引导段用来将所述第一预定体积的氢气和所述第二预定体积的氧气从所述氢气分离腔室和所述氧气分离腔室分别引导到所述至少一个燃烧室。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述气体引导段包括：
氢气子段，用来容许氢气从所述氢气分离腔室流动到所述至少一个燃烧室，所述氢气子段包括至少一个氢气控制阀，该至少一个氢气控制阀用来控制氢气到所述至少一个燃烧室的流动；和
氧气子段，用来容许氧气从所述氧气分离腔室流动到所述至少一个燃烧室。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述氢气子段包括氢气子段回流防止器，用来防止流入所述氢气子段中的电解液流动到所述至少一个燃烧室。
20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述氧气子段包括氧气子段回流防止器，用来防止流入所述氧气子段中的电解液流动到所述至少一个燃烧室。
21.根据权利要求18所述的系统，其中，所述氧气子段包括至少一个氧气控制阀，该至少一个氧气控制阀用来控制所述氧气到所述至少一个燃烧室的流动。
22.根据权利要求16所述的系统，其中，所述流体控制组件还包括：
连接器导管，通过该连接器导管，选定的第一电解液返回管和第二电解液返回管彼此流体连通，用来促进电解液通过所述氧气导管、所述氢气导管、所述第一电解液导管以及所述第二电解液导管的流动；和
第一连接器，通过该第一连接器，所述连接器导管和所述氢气分离腔室流体连通。
23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述流体控制组件还包括：
第二连接器，与所述连接器导管流体连通，用来容许水添加到电解液中，直到电解液基本包括预定比例的电解质和水。
24.根据权利要求23所述的系统，还包括控制组件，它包括：
电子控制模块；和
至少一个电解液液位传感器，布置在从由所述氧气分离腔室和所述氢气分离腔室组成的组中选择的分离腔室中，用来确定其中的电解液的顶部表面是否在预定范围内，该预定范围由预定上部液位和预定下部液位限定，所述至少一个电解液液位传感器被适配为用于当电解液的顶部表面在所述预定范围外时将至少一个信号提供给所述电子控制模块。
25.根据权利要求24所述的系统，其中：
所述电子控制模块被适配为用于在从所述至少一个电解液液位传感器接收到第一信号时，提供要求将水添加到电解液中的所述至少一个信号，该第一信号指示电解液的顶部表面在所述预定下部液位下面。
26.根据权利要求25所述的系统，其中，所述流体控制组件还包括：
水容器，用来保持水；和
管子，将所述水容器连接到所述第二连接器上，以容许水从所述水容器流入所述第二连接器中，以便将水添加到电解液中。
27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述容器包括至少一个柔性壁，从而在所述容器中的水冻结时，所述容器不被损坏。
28.根据权利要求26所述的系统，其中，所述水容器定位在所述第二连接器上方，从而水在重力的影响下，从所述水容器流动到所述第二连接器。
29.根据权利要求28所述的系统，其中，所述控制组件还包括水箱电磁阀，该水箱电磁阀由所述电子控制模块控制，从而在所述电子控制模块提供所述至少一个信号时，所述水箱电磁阀打开，以容许在所述容器中的水流入所述第二连接器中。
30.根据权利要求18所述的系统，其中，所述氢气子段还包括至少一个氢气释放阀，该至少一个氢气释放阀用来引导预定量的氢气、以使所述预定量的氢气远离所述至少一个燃烧室，从而将所述第一预定体积的氢气引导到所述至少一个燃烧室。
31.根据权利要求18所述的系统，还包括控制组件，所述控制组件包括：
电子控制模块；
用来将关于发动机性能的实时数据提供给所述电子控制模块的装置；
所述电子控制模块被适配为用于将实时数据与预选择性能参数相比较，并且确定对于所述至少一个氢气控制阀的至少一个调节，用来相对于实时数据增进所述发动机的性能；及
调节装置，用来对所述至少一个氢气控制阀进行所述至少一种调节。
32.一种用来控制在柴油机中的燃烧的方法，该柴油机包括至少一个燃烧室，在该至少一个燃烧室中，注入到压缩空气体积中的燃料发生燃烧，所述方法包括：
提供第一体积的基本纯氧气气体；
提供第二体积的基本纯氢气气体；及
在燃烧之前，将所述第一体积和所述第二体积按非基本比值注入到所述至少一个燃烧室中。
33.一种用来控制在柴油机中的燃烧的方法，该柴油机包括至少一个燃烧室，在该至少一个燃烧室中，注入到压缩空气体积中的燃料发生燃烧，所述方法包括：
提供第一体积的基本纯氧气气体；
提供第二体积的基本纯氢气气体；及
在燃烧之前，将所述第一体积和所述第二体积按基本比值注入到所述至少一个燃烧室中。
34.一种用来控制在柴油机中的燃烧的系统，该柴油机具有至少一个燃烧室，在该至少一个燃烧室中，注入燃料，并且为了所述燃料的燃烧而压缩空气，所述系统包括：
氢气注入器，用来在所述燃料的燃烧之前将第一预定体积的氢气注入到所述至少一个燃烧室中；和
氧气注入器，用来在所述燃料的燃烧之前将第二预定体积的氧气注入到所述至少一个燃烧室中。
35.根据权利要求34所述的系统，其中，所述第二预定体积和所述第一预定体积定义所述第二预定体积与所述第一预定体积的基本比值。
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