CN104196653B - 内燃机原子增压节能装置 - Google Patents

Abstract

内燃机原子增压节能装置，涉及内燃机。设有油门踏板传感器与信号输出线、PWM智能控制器、储液水壶过滤器和分子催化器；控制器正极接催化器正极板，催化器的进液管接过滤器出液口，催化器出气液管接过滤器进气液口，传感器内部设有干簧管，干簧管两端直接连接在传感器信号输出线，传感器感应磁铁固定在传感器横杆上；催化器上设有金属外壳和底盖，金属外壳内设有正极板；催化器内设有前后负极板，前后负极板直接搭铁，前负极板直贴靠在金属外壳上，后负极板贴靠在底盖上；正极板两面与后负极板之间设中性极板；正极板两面接前后负极板，正极板两面与中性极板之间均设有垫片；在金属外壳上设有出进气嘴并与过滤器联接，前负极板上设有通气孔。

Description

内燃机原子增压节能装置

技术领域

本发明涉及内燃机，尤其是涉及一种通过油门大小来控制输出功力的内燃机原子增压节能装置。

背景技术

众所周知，发动机是靠燃料在汽缸内燃烧做功来产生功率的，由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制，因此发动机所产生的功率也会受到限制，如果发动机的运行性能已处于最佳状态，再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量，从而提高燃烧做功能力。因此在目前的技术条件下，涡轮增压器是唯一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。通常所述涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加发动机的进气量，一般来说，涡轮增压都是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入汽缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入汽缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率。而原子增压节能智能控制系统装置，是利用发电机多余的电能通过分子催化器与催化剂将水电离分解成氢、氧原子混合气体输送到发动机的燃料室内与其它燃油同时燃烧做功。由于氢氧气的输入使原来发动机的燃料得到更充分的燃烧，提高了燃油完整燃烧效率。既可增加发动机的输出功率，又能节省能源消耗和降低尾气排放。目前汽车上采用的氢氧节油装置，都是用汽车电门钥匙的启动线或油泵电源来控制节油器的开通与关闭，无法根据发动机转速来控制节能系统的产气，汽车不管是在等红灯、停车怠速时或慢车行走时都是提供等量的气体供给发动机，此时不仅不能节油，而且还浪费电池电能，从而造成该类产品一直都不能发挥其最佳的节能效果。如：中国专利CN201362743公开的汽车氢氧节能器，包括：电源、电解腔、导流管、电解板和真空调节阀，其中：电解板设置于电解腔中且与电源相连接，导流管的一端和真空调节阀一同设置于电解腔的上部，导流管的另一端连通至汽车发动机的进气管，电解腔内充有碳酸氢钠溶液。该实用新型通过化学和电解原理，保证燃料的充分燃烧，排出的尾气能达到国家制定的标准，在有效控制污染的同时，可节省燃油20％左右，不会产生新的污染环节，结构紧凑，成本低廉。如：中国专利CN102925918A公开的一种新型车载氢氧机，包括氢氧机主体、电解槽、电极板、气泡瓶、压力调节装置，该发明利用车载电源剩余电能，把水电解分离成氢气和氧气，通过气泡瓶分离后依次通过过滤设备、单向阀、压力调节设备后进入汽车内燃机中，和传统的汽油、柴油或天然气混合燃烧。该发明产品不仅可以增加供氧促进燃烧，而且能够提供新的氢能源燃料，大大节省了燃油，可以提高动能30％以上，可以使汽车节油30％左右，减少污染物排放40％以上，具有节能环保双重功效。

发明内容

本发明的目的在提供可以通过油门大小来控制内燃机原子增压节能装置的供气量，从而提高系统的节油效果，克服现有产品不能根据发动机转速控制气量等缺陷的一种内燃机原子增压节能装置。

本发明设有油门踏板传感器、油门踏板传感器信号输出线、PWM智能控制器、储液水壶过滤器和分子催化器；

所述PWM智能控制器正极输入线直接接汽车电瓶，PWM智能控制器正极输出线接分子催化器的正极板，分子催化器的进液管接储液水壶过滤器的出液口，分子催化器的出气液管接储液水壶过滤器的进气液口，储液水壶过滤器上方设有补充水的密封盖与出气管，出气管上接有一个单向阀用于防止发动机的回火，单向阀的出口端通过气管接发动机的进气口；

所述油门踏板传感器上设有油门踏板传感器外壳，油门踏板传感器内部设有2～5个干簧管，干簧管两端直接连接在油门踏板传感器信号输出线，油门踏板传感器感应磁铁固定在油门踏板传感器横杆上；

分子催化器上设有金属外壳和底盖，金属外壳内设有正极板；分子催化器内设有前负极板和后负极板，前负极板和后负极板直接搭铁，前负极板直贴靠在金属外壳上，后负极板贴靠在底盖上；正极板两面与后负极板之间设有至少1片中性极板；正极板一面接前负极板，正极板另一面接后负极板，正极板的双面与中性极板之间均设有绝缘密封空心垫片，使极片与极片之间不会短路，电解液又可顺畅流动；在金属外壳上分别设有出气接嘴和进气嘴并通过进气液管和出气液管与储液水壶过滤器联接，在出气接嘴和进气嘴上均设有导流孔，使液体与气体均能在极片中顺畅循环流动，前负极板上设有与出气接嘴和进气嘴对应的固定通气孔，后负极板上不设任何孔，使气液体全在极片之间。

所述油门踏板传感器可采用油门踏板传感器调整螺钉固定在油门踏板传感器可调支架上，并靠油门踏板传感器支架螺钉孔固定在油门踏板底座上。

所述油门踏板传感器内的感应元件也可采用霍尔开关作为油门踏板传感器内的感应元件，所述感应元件可设2～5个，最好为3个，每级的电流差别可定为2～3A。

所述油门踏板传感器可直接固定在原汽车油门踏板装置的油门踏板固定螺栓上。

所述正极板可通过正极螺栓和线鼻子将正极引线引出到金属外壳外。

所述金属外壳可直接搭铁。

所述中性极板最好为3～5片。

所述前负极板、后负极板、中性极板和正极板均可采用钛合金板。

所述绝缘密封空心垫片的厚度可为2～3cm。

所述前负极板与后负极板通过紧固螺栓固定和压紧密封，防止液体与气体泄漏。

所述正极板与中性极板通过紧固螺栓固定和压紧密封，防止液体与气体泄漏。

所述金属外壳与分子催化器底盖通过紧固螺栓固定和压紧密封，防止液体与气体泄漏。

在所述PWM智能控制器的供电端接电瓶，输出端接分子催化器，控制端分有3～5个接头，分别接在油门踏板传感器上的输出端，PWM智能控制器的控制端分别可控制8～15A的不同输出电流供分子催化器工作。

所述分子催化器由于采用若干块互相平行设置的电极板，相邻的电极板周边之间安装有绝缘密封圈，相邻绝缘密封圈相互紧密压紧，中间留有缝隙，在外部用金属外壳并用螺栓固定和压紧，在外壳的下端设有进水口，上端设有出水气口，分别接到储液壶过滤器的进出水口上，正电极板接PWM智能控制器的输出端，负极外壳搭铁。

所述储液壶过滤器上端设有加水口和出气口，出气口通过单向阀通发动机的进气口，储液壶过滤器上端设有进出水口，分别接在分子催化器的进出水口上，工作时电解液会通过储液壶过滤器与分子催化器自动水气循环，同时通过储液壶过滤器分离出氢氧气体供给发动机做功。

本发明是通过油门踏板传感器，检测出油门的大小信号来控制PWM智能控制器电流大小给催化器供电，而经催化电解产生氢氧原子混合助燃气体，不需要专门的存储空间，直接通过氢氧气体传输通道经过气体单向阀，输入发动机的燃烧室中，所有的操作均为自动完成和实现的，采用该方法不仅体积更小、结构简单、安装方便，而且，效率更高、安全可靠。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的油门踏板传感器内部结构示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为本发明实施例的油门踏板传感器安装位置示意图；

图5为图4的左视图；

图6为本发明实施例的分子催化器内部结构示意图；

图7为本发明实施例的工作逻辑方框示意图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图发明作进一步说明。

如图1～7所示，本发明实施例设有油门踏板传感器1、油门踏板传感器信号输出线2、PWM智能控制器3、储液水壶过滤器10、分子催化器12。

所述PWM智能控制器3正极输入线直接接汽车电瓶4，PWM智能控制器3正极输出线5接分子催化器12的正极板31，分子催化器12的进液管11接储液水壶过滤器10的出液口，分子催化器12的出气液管6接储液水壶过滤器10的进气液口，储液水壶过滤器10上方设有补充水的密封盖7与出气管8，出气管8上接有一个单向阀9用于防止发动机的回火，单向阀9的出口端通过气管接发动机的进气口A。

所述油门踏板传感器1上设有油门踏板传感器外壳14，油门踏板传感器1内部设有2～5个干簧管13，干簧管13两端直接连接在油门踏板传感器信号输出线2，油门踏板传感器感应磁铁16固定在油门踏板传感器横杆15上。

分子催化器12上设有金属外壳36和底盖27，金属外壳36内设有正极板31；分子催化器12内设有前负极板37和后负极板29，前负极板37和后负极板29直接搭铁，前负极板37直贴靠在金属外壳36上，后负极板29贴靠在底盖27上；正极板31两面与后负极板29之间设有至少1片中性极板30；正极板31一面接前负极板37，正极板31另一面接后负极板29，正极板31的双面与中性极板30之间均设有绝缘密封空心垫片33，使极片与极片之间不会短路，电解液又可顺畅流动；在金属外壳36上分别设有出气接嘴25和进气嘴35并通过进气液管11和出气液管6与储液水壶过滤器10联接，在出气接嘴25和进气嘴35上均设有导流孔32，使液体与气体均能在极片中顺畅循环流动，前负极板37上设有与出气接嘴25和进气嘴35对应的固定通气孔，后负极板29上不设任何孔，使气液体全在极片之间。

所述油门踏板传感器1可采用油门踏板传感器调整螺钉17固定在油门踏板传感器可调支架18上，并靠油门踏板传感器支架螺钉孔19固定在油门踏板底座22上。

所述油门踏板传感器1可直接固定在原汽车油门踏板装置的油门踏板固定螺栓23上。

所述正极板31可通过正极螺栓26和线鼻子24将正极引线5引出到金属外壳36外。

所述金属外壳36可直接搭铁。

所述中性极板30最好为3～5片。

所述前负极板37、后负极板29、中性极板30和正极板31均可采用钛合金板。

所述绝缘密封空心垫片33的厚度可为2～3cm。

所述前负极板37与后负极板29通过紧固螺栓34固定和压紧密封，防止液体与气体泄漏。

所述正极板31与中性极板30通过紧固螺栓34固定和压紧密封，防止液体与气体泄漏。

所述金属外壳36与分子催化器底盖27通过紧固螺栓34固定和压紧密封，防止液体与气体泄漏。

如图4和5所示，PWM智能控制器3的智能控制方式参见表1。

表1

发动机每分钟转速(r/min)	电流(A)
		0～750	0
750～1000	6
		1000～1500	8
1500以上	12

如图4和5所示，PWM智能控制器3的电流控制方式参见表2。

表2

发动机每分钟转速(r/min)	电流(A)
		0～750	0
750～1000	6
		1000～1500	8
1500～2000	10
		2000～2500	12
2500以上	15

本发明的分子催化器催化的氢氧原子气体经储液水壶过滤器过滤后，通过气体传输通道连在发动机空气吸入管道上。其特殊之处还包括油门踏板传感器的检测油门踏板深度方式，所述油门踏板深度位置检测方式，是采用非接触方式，通过固定在油门踏板上的永久磁铁移动深度与固定在油门踏板底座上，多个不同高度的干簧管来检测出油门踏板不同的深度位置信号(干簧管是按不同高度位置排列)，油门踏板传感器也可采用霍尔开关的电流信号，PWM智能控制器是通过判断汽车油门踏板上的深度位置信号来控制分子催化器工作及输出功力。本发明由于采用非接触式传感器，不仅不需改变原车电路，而且能根据油门的大小来控制系统的输出功力，防止汽车在怠速时不必要的耗电，从而更充分提高发动机的功率达到节能减排效果，安全可靠。

以下给出本发明的节能原理。

本发明利用氢气点火能量低和燃烧传导速度快的特性，弥补现有燃油自身的这一弱点，将汽车经济油耗区向上和向下大幅度延伸。合理有效实现了节省燃油的同时降低排放。因为本发明实现的机理仅限于利用氢气的特性弥补燃油点火能量相对较氢气高和点燃传导速度低的弱点，并非将氢气作为燃料使用仅作为点火的促进剂，所以不存在电解制氢到氢气燃烧产生能量推动发动机运行做工的耗能过程问题，也不存在打破能量守恒说法。本发明实现的机理只把氢气作为点火瞬时的添加剂形式使用，所以氢气需求量非常小，系统氢氧气体产生量小于1％。(根据资料：表明自然空气在环境温度25°情况下1.185kg/m³；经X431-NCP汽车诊断设备测试，一台2.0L日产风度车的怠速工况下，流经空气流量传感器的流量为3.3～3.6g/s，换算得出3.038L/s，经过实际测试，本发明的分子催化器产气量典型值为30L/h,节能减排效果是相对最高的。换算得出0.008333L/s，除以3.3083L/约等于1.5‰进气总量。离4％～74.5％的爆炸量是非常遥远的，所以不会出现爆炸安全隐患。系统消耗能量非常小，而通过本系统的介入得以燃油的有效利用，获得相比原有汽车发动机更高的燃油利用效率，汽油版的系统实际运行功率在180W以下，汽车设计时发电机本身留有足够的余量，最少需要保证所有用电设备及照明风扇空调在最大功率负荷情况下同时启动这些设备，还保留有一定的容量，因为实际使用汽车的过程中基本上不会全部启用到最大档位，所以汽车发电机的负荷不会超出负荷范围。即便是在汽车电瓶性能下降的情况下在电路中设置了欠压保护，当电池电压过低(实际在12V时就会启动保护的)停止对催化器供电保护，在电压恢复达到12.5V以上才会自动重新启动，汽车正常行驶电瓶电压在13.6～14.5V之间变化。整个系统的工作均由与发动机同步的信号驱动系统给催化器供电，所以安装完成后，驾驶人员将不会改变任何的驾驶习惯和操作习惯。通过氢氧原子气体的助燃增压效果，将汽车在原有经济时速区向上向下得以大幅度的延伸。因氢氧原子气体的助燃效果，能提高燃油燃烧的完整性和消除积碳的作用，所以不会对汽车发动机造成安全和寿命受影响的问题。采用本系统的自动智能控制，安全可靠，延长发动机寿命，并能进一步提高发动机节能减排效果。

本发明除可以应用于汽油、柴油、天然气等化工化石燃料的内燃发动机作为辅助节能系统外，还可进一步与内燃发动机做成一体化成为新型的节能减排发动机。同时利用汽车空调的水收集(不须补充水)和氧传感器的直接参数更改可以实现更低成本的整合，实现节油超过50％的目的，以满足市场节能减排的需求。

另外，本发明利用水电解原理，通过可程式数字PWM电流控制器可程式恒定电流方式给催化器供电，将水电离分解成氢氧原子，不经分离和存储，直接输送到发动机的燃料室内利用氢气的着火能量低和燃烧传播速度快的特点，与其燃油同时燃烧做功。帮助燃油提高燃烧效率，同时弥补燃油自身缺陷使原有发动机经济油耗区的范围大幅度扩展，在保证内燃发动机的寿命与安全基础上提高空燃比达到稀薄燃烧而确保动力特性不变的功效。

本发明设有发动机运行状态控制的电路给PWM电流控制器、催化器的供电，系统设有过压欠和压保护等功能，当发动机停止运行或系统自身出现故障时，系统将自动停止工作。催化器停止产生氢氧原子气体，并在氢氧气体传输通道中设带有不可燃烧的液态过滤的气体隔离壶。在氢氧气体传输通道中串联有气体单向阀防止回火现象，同时设有另一单向阀用于系统停止后因冷却原因造成储液过滤壶负压真空形成的压力差造成储液过滤壶破裂的风险。以保证项目产品安全可靠。

本发明将水电离分解成氢、氧原子混合气体输送到发动机的燃料室内与其它燃油同时燃烧做功。由于氧气的输入使原来发动机的燃料得到更充分的燃烧，提高了燃油完整燃烧效率。经过对国内各大汽车制造厂家和各种进口车的考证和调研，现有的机动车大多是汽油、柴油做燃料，利用空气中的氧气助燃。由于空气含氧量较低，直接导致燃烧不充分，燃烧能耗大，大大增加油耗，增加使用成本，这也是汽车行业多年来一直关心的问题。许多年来，汽车发动机企业一直在改进汽车发动机的缸体构造和进气装置，点火方式和点火提前角的技术攻克，以及均质压燃稀薄燃烧技术的研制，也取得了巨大的成就，而许多节油器的生产厂家也推出不同类型的节油器，包括磁化方法和预热方法等，都是希望改善燃油自身的特性而获得更高的燃烧完整性的措施，但是事非人愿，这些方法无法明显产生有效的节油效果。因为燃油燃烧需要充分的氧气参与燃烧反应，而大量的氧气来源于大量的空气，在空气中氧气只占21％左右,氮气占79％左右,因此，大量的空气参与燃烧过程而带走了大量的热量，因此，即使充分燃烧，由于排烟温度接近于700℃，带走大量的废热成为内燃机热损失的主要原因，同样，空气中大量的氮气会阻碍氧气与燃油的充分燃烧反应。因此，燃油燃烧不充分产生一氧化碳和碳氢化合物是内燃机效率低的另一主要原因。

本发明可通过汽车自身电瓶供电，电解产生氢氧原子气体，在不分离不存储的条件下通过发动机进气歧管随空气均匀注入发动机。利用氢气点火能量低(0.02MJ相对汽油的1/6～1/9之间)可以提高混合燃料的着火性。加上氢气固有的特性—燃烧传播速度快(氢掺氧气后，氢气的燃烧传播速度可高达8.5m/S，相对汽油0.97m/S8倍以上)加快火焰燃烧的传播速度，促使混合气体在缸内更加充分燃烧，节省能源降低排放。系统的供电信号取至发动机的振动信号与发电机的电流信号，也就是在发动机运转的时候本系统将同步自动开启和关闭。实测效果节油节油率高达15％～35％，降低Co有毒害气体排放50％以上，真正意义上实现了不降低动力特性节能又减排的效果。由于氢氧气体点火能量低和燃烧传到速度快的特性弥补了燃油的自身缺陷，从而使发动机经济油耗区范围得以大幅度延伸，不论是高速低速和怠速都可达到或接近完整燃烧状态。我们知道所有汽车的经济油耗区是在时速90～100范围之间，无论全球哪家公司设计的发动机都无法规避这个问题。其实这本身不是发动机设计水平的原因，主要源自于燃油本身的特性与发动机控制原理而定的。

Claims (10)

1.内燃机原子增压节能装置，其特征在于设有油门踏板传感器、油门踏板传感器信号输出线、PWM智能控制器、储液水壶过滤器和分子催化器；

所述PWM智能控制器正极输入线直接接汽车电瓶，PWM智能控制器正极输出线接分子催化器的正极板，分子催化器的进液管接储液水壶过滤器的出液口，分子催化器的出气液管接储液水壶过滤器的进气液口，储液水壶过滤器上方设有补充水的密封盖与出气管，出气管上接有一个单向阀用于防止发动机的回火，单向阀的出口端通过气管接发动机的进气口；

所述油门踏板传感器上设有油门踏板传感器外壳，油门踏板传感器内部设有2～5个干簧管，干簧管两端直接连接在油门踏板传感器信号输出线，油门踏板传感器感应磁铁固定在油门踏板传感器横杆上；

分子催化器上设有金属外壳和底盖，金属外壳内设有正极板；分子催化器内设有前负极板和后负极板，前负极板和后负极板直接搭铁，前负极板直贴靠在金属外壳上，后负极板贴靠在底盖上；正极板两面与后负极板之间设有至少1片中性极板；正极板一面接前负极板，正极板另一面接后负极板，正极板的双面与中性极板之间均设有绝缘密封空心垫片，使极片与极片之间不会短路，电解液又可顺畅流动；在金属外壳上分别设有出气接嘴和进气嘴并通过进气液管和出气液管与储液水壶过滤器联接，在出气接嘴和进气嘴上均设有导流孔，使液体与气体均能在极片中顺畅循环流动，前负极板上设有与出气接嘴和进气嘴对应的固定通气孔，后负极板上不设任何孔，使气液体全在极片之间；油门踏板传感器信号输出线直接连接在PWM智能控制器，用于将汽车油门踏板的深度位置信号传递给PWM智能控制器用于控制分子催化器工作。

2.如权利要求1所述内燃机原子增压节能装置，其特征在于所述油门踏板传感器采用油门踏板传感器调整螺钉固定在油门踏板传感器可调支架上，并靠油门踏板传感器支架螺钉孔固定在油门踏板底座上。

3.如权利要求1所述内燃机原子增压节能装置，其特征在于所述油门踏板传感器内的感应元件采用霍尔开关作为油门踏板传感器内的感应元件，所述感应元件设2～5个，每级的电流差别定为2～3A。

4.如权利要求1所述内燃机原子增压节能装置，其特征在于所述油门踏板传感器直接固定在原汽车油门踏板装置的油门踏板固定螺栓上。

5.如权利要求1所述内燃机原子增压节能装置，其特征在于所述正极板通过正极螺栓和线鼻子将正极引线引出到金属外壳外。

6.如权利要求1所述内燃机原子增压节能装置，其特征在于所述金属外壳直接搭铁。

7.如权利要求1所述内燃机原子增压节能装置，其特征在于所述中性极板为3～5片。

8.如权利要求1所述内燃机原子增压节能装置，其特征在于所述前负极板、后负极板、中性极板和正极板均采用钛合金板。

9.如权利要求1所述内燃机原子增压节能装置，其特征在于所述绝缘密封空心垫片的厚度为2～3cm。

10.如权利要求1所述内燃机原子增压节能装置，其特征在于所述前负极板与后负极板通过紧固螺栓固定和压紧密封；所述正极板与中性极板通过紧固螺栓固定和压紧密封；所述金属外壳与分子催化器底盖通过紧固螺栓固定和压紧密封。