CN104271935B - 用于升压内燃机的富氧等离子体发生器 - Google Patents

用于升压内燃机的富氧等离子体发生器 Download PDF

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Abstract

公开用于改进效率和/或降低内燃机的排放量的系统和方法。该系统可包括箱，其配置成储存本质上由水和预定量的电解质所组成的水溶液。该系统还可包括配置成用于帮助水溶液的电解的池，该池可包括设置成基本上相互平行的多个板，并且多个板可与多个板的相邻板基本上等距间隔开。在示范实施例中，至少一个密封可位于多个板之间，以便创建多个板的相邻板之间的基本上气密和基本上防水的密封，以帮助防止位于多个板的相邻板之间的水溶液从池中泄漏。系统和方法可提供与内燃机一起使用的改进氧‑氢气体混合物。

Description

用于升压内燃机的富氧等离子体发生器
本申请要求2013年2月26日提交的美国专利申请No.13/777551以及2012年2月27日提交的美国临时专利申请No.61/603753的优先权。通过引用将上述优先申请的内容完整地结合到本文中。
技术领域
本公开涉及用于生成供内燃机中使用的气体混合物的系统和方法。在示范实施例中气体混合物可从包含水的合成物中得出，其能够输送到内燃机，以改进内燃机的某些量度。在示范实施例中，内燃机可以是柴油机，或者更具体来说是涡轮增压柴油机。
背景技术
主要源自矿物燃料的全球排放量达到历来记录的最高水平。按照一些标准衡量，与燃烧矿物燃料关联的排放量已经达到接近每人每年5公吨。包括柴油机在内的内燃机是矿物燃料排放量的主要贡献者。实际上，按照一些标准衡量，全球存在超过3亿台柴油机。
内燃机以及具体来说是柴油机排放颗粒物质(PM)，并且全球的政府认识到，这些排放量是极大关注的原因。因此，包括美国、欧盟和中国在内的许多国家/管辖区域正通过管理条例，其要求来自包括柴油机在内的内燃机的显著降低的排放量。
相应地，迫使越来越多的企业自费遵从这些新空气质量标准。有时，用于修改大量车辆以满足新管理条例的成本能够超过每车辆US$30000。
由内燃机所产生的排放量是内燃机无法转换烃类燃料(例如汽油和/或柴油燃料)中可用的全部能量的结果。这种不完全转换常常是通常称作燃料的不完全燃烧的结果。不完全燃烧引起燃料效率的不必要损耗以及污染的增加。
相应地，期望具有与内燃机一起使用的系统和/或方法，其帮助实现烃类燃料的更完全燃烧、降低的排放量和/或更好的燃料经济，或者以其它方式改进内燃机的某些量度。
发明内容
本文所述的示范实施例可以能够实现内燃机的燃料效率的改进。在示范实施例中，内燃机可包括汽油发动机、柴油机、涡轮增压柴油机、增加柴油机、直接喷射柴油机、筒形活塞柴油机、十字头柴油机、船用柴油机、机车柴油机、低速柴油机、中速柴油机、高速柴油机、双动柴油机、2冲程发动机、4冲程发动机及其组合。在示范实施例中，内燃机可实现至少5％、例如至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％或以上的燃料效率增加。在示范实施例中，燃料效率增加可在5-50％之间、例如5-10％之间、5-25％之间、7-12％之间、10-20％之间、15-25％之间、20-25％之间、20-30％之间、20-50％之间、30-35％之间、30-38％之间、40-50％之间、40-45％之间或者44-50％之间的范围之内。
本文所述的示范实施例可以能够在内燃机中实现基本上完全燃烧或者至少更完全燃烧。在示范实施例中，更完全燃烧可以多于提供给内燃机的烃类燃料的10％、例如多于20％、多于30％、多于40％、多于50％、多于60％、多于70％、多于80％、多于90％或者多于99％燃烧。在示范实施例中，基本上完全燃烧可以多于提供给内燃机的烃类燃料的80％、例如多于85％、多于90％、多于95％、多于96％、多于97％、多于98％或者多于99％燃烧。在示范实施例中，燃烧量可增加至少10％、例如至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或者至少100％。在示范实施例中，燃烧量可增加10-100％之间、例如10-20％之间、10-50％之间、15-25％之间、20-30％之间、25-35％之间、30-40％之间、30-70％之间、35-45％之间、40-50％之间、45-55％之间、50-60％之间、55-65％之间、60-70％之间、60-95％之间、65-75％之间、70-80％之间、75-85％之间、80-90％之间、80-100％之间、85-95％之间或者90-100％之间。
本文所述的示范实施例可以能够改进内燃机的操作。例如，在本文所述的示范实施例中，内燃机可工作在较冷温度下，和/或可更清洁地运行。
本文所述的示范实施例可产生氧-氢气体混合物。在示范实施例中，气体混合物可以是低温等离子体。在示范实施例中，等离子体可以是比其它系统和/或方法所产生的等离子体更清洁的等离子体。在示范实施例中，等离子体可以是富氧等离子体。在示范实施例中，气体混合物可以是富氧或富氢气体混合物。在示范实施例中，气体混合物可包括下列水溶液电解成分的至少一个或多个：单原子氧、双原子氧、单原子氢、双原子氢、氢离子、氧离子、单核氧、单核臭氧、单态氧、氢氧离子、水合氢离子、过氧化物、过氧化氢、羟基、过氧化物游离基、离子过氧化物、这些的一个或多个的组合和/或其混合物。例如，在示范实施例中，气体混合物可以是至少包含氢离子和氧离子或者双原子氧和双原子氢或者氧离子和双原子氧等的气体混合物。
本文所述的示范实施例可产生一种气体混合物，其大致是两份氢比一份氧(例如2:1)或者小于2:1(例如1.75:1、1.5:1、1.25:1、1:1、0.75:1、0.5:1等)。在示范实施例中，所产生的气体混合物可在输送到内燃机之前经过修改。例如，在示范实施例中，气体混合物可与添加剂相结合，和/或气体混合物的合成物可通过添加、再循环或去除气体混合物的部分来修改。例如，在示范实施例中，电解过程可生成1.8:1与2.3:1之间的氢-氧比、例如2:1的氢-氧比，以及该系统可配置成通过在输送之前去除或再循环来自气体混合物的氢的一部分，来输送具有小于2:1的氢-氧比(例如1.8:1或以下的氢-氧比，例如1.7:1或以下、1.5:1或以下、1.3:1或以下)的气体混合物。备选地，在示范实施例中，该系统可生成2:1的氢-氧比，但是可在气泡中俘获氢或氧的一部分、例如氧，该系统可配置成释放所俘获的氧，以便有效地将更多氧输送到内燃机。
本文所述的示范实施例可产生一种气体混合物，其大致是两份氧比一份氢(例如2:1)或者小于2:1(例如1.75:1、1.5:1、1.25:1、1:1等)。在示范实施例中，电解过程可生成1.8:1与2.3:1之间的氧-氢比、例如2:1比率的氧-氢比，以及该系统可配置成通过在输送之前去除、添加或再循环来自气体混合物的氢或氧的一部分，来输送具有小于2:1的氧-氢比(例如1.8:1或以下、1.7:1或以下、1.5:1或以下、1.3:1或以下的氧-氢比)的气体混合物。在示范实施例中，该系统可生成小于3.5:1、小于3:1、小于2.75:1、小于2.5:1的氧-氢比。
本文所述的示范实施例可产生更可靠的可控气体混合物生成过程。例如，在示范实施例中，提供给系统供气体生成的电流可例如实时地持续或连续调节或控制，以便例如相对发动机速度和/或需求来提供预定或可控量的气体。
本文所述的示范实施例可利用基本上闭环系统，其再循环水-试剂(或者水电解质或水溶液电解成分)混合物，致力于降低其消耗。
本文所述的示范实施例可用来改变燃烧(例如柴油燃烧)化学，以降低颗粒形成。在示范实施例中，内燃机可实现大于5％、大于10％、大于15％、大于20％、大于25％、大于30％、大于35％、大于40％、大于50％、大于60％、大于75％、大于80％、大于90％、大于95％或者接近100％的颗粒形成的降低。本文所述的示范实施例可用来增加内燃机中的氧化剂的浓度。在示范实施例中，氧化剂量的增加可以是至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％或者至少50％。在示范实施例中，氧化剂量的增加可以在5-50％之间，例如在10-20％之间、15-25％之间、20-30％之间、25-35％之间、30-40％之间、35-45％之间或者40-50％之间。本文所述的示范实施例可用作用于分配更均匀空气/燃料混合物的氧化剂的机制。本文所述的示范实施例可用来生成一种气体混合物，其是加速燃烧、增强燃烧和/或增加燃烧程度的促进剂。本文所述的示范实施例可用来采用发动机的入口系统中的氧和/或氢来置换空气。本文所述的示范实施例可用来采用产生于氧化混合物发生器系统的气体混合物来置换发动机的入口系统中的空气。本文所述的示范实施例可用来创建较短燃烧过程，其降低发动机温度，由此降低氧化氮的形成。
本文所述的示范实施例可生成产生于水溶液的电解的气体混合物，并且将气体混合物的一部分、通常为相当大的一部分(例如大于95wt.％)引入发动机的入口以获得改进燃烧。本文所述的示范实施例可将优化或者部分优化量的气体混物、例如具有一个或多个水溶液电解质成分的气体混合物生成到发动机的入口以获得改进燃烧。在示范实施例中，该系统可配置成产生每分钟1-7.5升之间的范围之内的气体，例如每分钟1.2、1.7、2.0、2.9、3.5、5.0或7.0升的气体，和/或产生每升发动机位移每分钟0.08-0.75之间的范围之内的气体，例如每升发动机位移每分钟0.1、0.12、0.17、0.20、0.25、0.29、0.3、0.32、0.35、0.4、0.45、0.50、0.6或0.70升的气体。在示范实施例中，该系统可配置成产生每分钟0.25-3升之间的范围之内的气体、例如每分钟0.25-2.5之间、0.25-2之间、0.25-1.5之间、0.25-1之间、0.25-0.50之间、0.50-0.75之间、0.5-2.5之间、0.5-1.5之间、0.75-1之间、1-2之间、1-3之间、1-1.5之间、1.25-1.75之间、1.5-2之间、2-2.5之间、2.5-3升之间的范围之内的气体。
本文所述的示范实施例涉及一种用于生成与内燃机一起使用的气体混合物的系统，该系统可包括箱，其配置成储存本质上由水和预定量的电解质(试剂)所组成的水溶液。该系统还可包括池(即，电解池)，其配置成用于帮助水溶液的电解。池可包括多个板，其设置成彼此基本上平行，并且与多个板的相邻板基本上等距间隔，以及至少一个密封位于多个板之间，以便创建多个板的相邻板之间的多个基本上气密和基本上防水的密封，以帮助防止位于多个板的相邻板之间的水溶液从池中泄漏。在示范实施例中，至少一个密封可包括：较硬的塑料部分，具有第一厚度，以用于保持相邻板之间的预定距离；以及较软的密封部分，通常较短、常常为橡胶或类似橡胶部分，具有第二厚度，以用于保持多个板的相邻板之间的基本上气密和基本上防水的密封。
在本文所述的示范实施例中，该系统还可包括泵，其配置成在箱与池之间循环水溶液并且回到箱。
在本文所述的示范实施例中，该系统还可包括擦洗器(scrubber)，以用于从气体混合物中去除水分和/或电解质的至少一部分。
在本文所述的示范实施例中，该系统还可包括控制器，其配置成将脉宽调制电压施加到池，以便在池中生成气体混合物。在示范实施例中，控制器可配置成通过控制脉宽调制电压的占空比来调节提供给池的电流。在示范实施例中，占空比可实时地和/或基本上实时地控制。
在本文所述的示范实施例中，该系统还可包括输出，以用于将气体混合物输出到内燃机。
在本文所述的示范实施例中，气体混合物可在输出到内燃机之前输入到箱中。在示范实施例中，气体混合物可输出到内燃机，则是没有输入箱中。
在本文所述的示范实施例中，来自箱的水溶液流可具有第一流率，以及进入池的水溶液流可按照与第一流率不同的第二流率。
在本文所述的示范实施例中，第二流率可小于第一流率。在示范实施例中，流比可大于(或小于)0.25-5:1，例如0.25:1、0.50:1、0.75:1、0.1:1、1.25:1、1.50:1、1.75:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1或者4.5:1等。
在本文所述的示范实施例中，该系统还可包括散热器，其配置成在水溶液返回到箱之前冷却离开池的水溶液。在示范实施例中，可期望将水溶液保持在20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃或80℃等之下。
在本文所述的示范实施例中，箱可由非传导性的材料来制造。
在本文所述的示范实施例中，电解质可以是从由下列项所组成的组中选取的一个：KOH、NaOH、Na2CO3、NaHCO3、NaCl、K2CO3、KHCO3、H2SO4和CH3COOH。
在本文所述的示范实施例中，箱的大小可选择成使得水溶液在操作期间占据不到箱的1/4、1/3、1/2、2/3或3/4的容积。在示范实施例中，箱可具有2、3、4、5、6、7、8、9或10升的容量。对于较大应用，箱甚至可以更大，或者在示范实施例中，可存在多个箱。
在本文所述的示范实施例中，池可包括至少两个板，第一板配置成耦合到电压源的正极端子，而第二板配置成耦合到电压源的负极端子。
在本文所述的示范实施例中，池还可包括至少一个中性板，基按照与第一板和第二板的串行关系来配置。
在本文所述的示范实施例中，池可包括至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个、至少10个、至少11个、至少12个、至少13个、至少14个或者至少15个中性板。在示范实施例中，中性板的数量可选择成得到板之间的预期电压降。
在本文所述的示范实施例中，密封的软橡胶部分可定位在密封的硬塑料部分的内沿上。
在本文所述的示范实施例中，软橡胶部分可位于硬塑料部分的外沿上。
在本文所述的示范实施例中，密封可包括至少两个软橡胶部分—第一软橡胶部分可位于硬塑料部分与相邻板的第一板的界面之间以及第二软橡胶部分可位于硬塑料部分与相邻板的第二板的界面之间。
在本文所述的示范实施例中，软橡胶部分可围绕密封的硬塑料部分。
在本文所述的示范实施例中，软橡胶部分的厚度可大于密封的硬塑料部分的厚度。
在本文所述的示范实施例中，硬塑料部分可以为0.002”、0.003”、0.004”、0.005”、0.006”、0.007”、0.008”、0.009”、0.010”、0.0125”、0.025”、0.0375”、0.050”、0.0625”或0.075”厚。
在本文所述的示范实施例中，软橡胶部分可以为0.002”、0.003”、0.004”、0.005”、0.006”、0.007”、0.008”、0.009”、0.010”、0.011”、0.012”、0.13”、0.014”、0.030”、0.038”、0.055”、0.0675或0.080”厚。
在本文所述的示范实施例中，硬塑料部分可由选择成使得硬塑料部分不会显著地与水溶液发生反应的材料来制造。
在本文所述的实施例中，硬塑料部分可由高密度聚乙烯(HDPE)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、苯乙烯或者其组合来制造。
在本文所述的示范实施例中，软橡胶部分可由选择成使得软橡胶部分不会显著地与水溶液发生反应的材料来制造。
在本文所述的示范实施例中，软橡胶部分可由乙烯丙烯二烃单体(EPDM)来制造。
在本文所述的示范实施例中，内燃机可以是涡轮增压柴油机，以及气体混合物可输入涡轮风扇上游的涡轮增压柴油机中。
在本文所述的示范实施例中，擦洗器可包括开关，其配置成感测气体流中为泡沫形式的过量液体和/或水分，并且切断电解过程，以防止过量水分进入内燃机和/或气体混合物的积聚。
在示范实施例中，示范方法可实现至少5％、例如至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％或以上的燃料效率增加。在示范实施例中，燃料效率增加可在5-50％之间、例如5-10％之间、5-25％之间、7-12％之间、10-20％之间、15-25％之间、20-25％之间、20-30％之间、20-50％之间、30-35％之间、30-38％之间、40-50％之间、40-45％之间或者44-50％之间的范围之内。
本文所述的示范方法可以能够在内燃机中实现基本上完全燃烧或者至少更完全燃烧。在示范实施例中，更完全燃烧可以多于提供给内燃机的烃类燃料的10％、多于20％、多于30％、多于40％、多于50％、多于60％、多于70％、多于80％、多于90％或者多于99％燃烧。在示范实施例中，基本上完全燃烧可以多于提供给内燃机的烃类燃料的80％、多于85％、多于90％、多于95％、多于96％、多于97％、多于98％或者多于99％燃烧。在示范实施例中，方法可以能够将燃烧量增加至少5％，例如将燃烧量增加至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或者至少100％。在示范实施例中，燃烧量可增加5-100％之间、例如10-20％之间、10-50％之间、15-25％之间、20-30％之间、20-70％之间、25-35％之间、30-40％之间、35-45％之间、40-90％之间、45-55％之间、50-60％之间、55-65％之间、60-70％之间、60-95％之间、65-75％之间、70-80％之间、75-85％之间、75-100％之间、80-90％之间、85-95％之间或者90-100％之间。
本文所述的示范实施例可包括能够改进内燃机的操作的方法。例如，在本文所述的示范实施例中，内燃机可工作在较冷温度下，和/或可更清洁地运行。
本文所述的示范实施例可包括方法，其产生氧-氢气体混合物，例如富氧、氧-氢气体混合物或者富氢氧-氢气体混合物。在示范实施例中，气体混合物可以是低温等离子体。在示范实施例中，等离子体可以是比其它系统和/或方法所产生的等离子体更清洁的等离子体。在示范实施例中，等离子体可以是富氧等离子体。在示范实施例中，气体混合物可以是富氧或富氢气体混合物。在示范实施例中，气体混合物可包括下列至少一个或多个：水溶液电解成分：单原子氧、双原子氧、单原子氢、双原子氢、氢离子、氧离子、单核氧、单核臭氧、单态氧、氢氧离子、水合氢离子、过氧化物、过氧化氢、羟基、过氧化物游离基、离子过氧化物、这些的一个或多个的组合和/或其混合物。例如，在示范实施例中，气体混合物可以是至少包含氢离子和氧离子或者双原子氧和双原子氢或者氧离子和双原子氧等的气体混合物。
本文所述的示范实施例可包括能够产生一种气体混合物的方法，其中气体混合物大致是两份氢比一份氧(例如2:1)或者小于2:1(例如1.75:1、1.5:1、1.25:1、1:1、0.75:1、0.5:1等)。在示范实施例中，所产生的气体混合物可在输送到内燃机之前经过修改。例如，在示范实施例中，气体混合物可与添加剂相结合，和/或气体混合物的合成物可通过添加或去除气体混合物的部分来修改。例如，在示范实施例中，电解过程可生成1.8:1与2.3:1之间的范围之内的氢-氧比、例如2:1的氢-氧比，以及该方法可以能够通过在输送之前去除或再循环来自气体混合物的氢的一部分，来输送具有小于2:1的氢-氧比(例如1.8:1或以下、1.7:1或以下、1.5:1或以下、1.3:1或以下的氢-氧比)的气体混合物。备选地，在示范实施例中，该方法可以能够生成2:1的氢-氧比，但是可在气泡中俘获氢或氧的一部分、例如氧，该方法可配置成实现所俘获氧的释放，以便有效地将更多氧输送到内燃机。
本文所述的示范实施例可包括能够产生一种气体混合物的方法，其中气体混合物大致是两份氧比一份氢(例如2:1)或者小于2:1(例如1.75:1、1.5:1、1.25:1、1:1等)。在示范实施例中，电解过程可生成1.8:1与2.3:1之间的范围之内的氧-氢比、例如2:1的氧-氢比，以及该方法可以能够输送具有小于2:1的氧-氢比(例如1.8:1或以下、1.7:1或以下、1.5:1或以下、1.3:1或以下的氧-氢比)的气体混合物。在示范实施例中，方法可生成小于3.5:1、小于3:1、小于2.75:1、小于2.5:1的氧-氢比。
本文所述的示范实施例可包括产生更可靠的可控气体混合物生成过程的方法。例如，在示范实施例中，为气体生成所提供的电流可例如实时(或者基本上实时)地经过持续或连续调节，因此一致地产生预定量的气体。
本文所述的示范实施例可利用电解的基本上闭环方法，其再循环水-试剂(或者水电解质或水溶液电解成分)混合物，致力于降低其消耗。
本文所述的示范实施例可包括能够改变燃烧(例如柴油燃烧)化学以降低颗粒形成的方法。在示范实施例中，方法可以能够实现来自内燃机的大于5％、例如大于10％、大于15％、大于20％、大于25％、大于30％、大于35％、大于40％、大于50％、大于60％、大于75％、大于80％、大于90％、大于95％或者接近100％的颗粒形成的降低。本文所述的示范实施例可用来增加内燃机中的氧化剂的浓度。在示范实施例中，氧化剂量的增加可以是至少5％、例如至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％或者至少50％。在示范实施例中，氧化剂量的增加可在5-50％之间、例如5-25％之间、10-20％之间、10-40％之间、15-25％之间、20-30％之间、25-35％之间、25-50％之间、30-40％之间、40-50％之间、35-45％之间或者40-50％之间的范围之内。本文所述的示范实施例可用作用于分配更均匀空气/燃料混合物的氧化剂的机制。本文所述的示范实施例可用来生成一种气体混合物，其是加速燃烧和/或增加完全燃烧的促进剂。本文所述的示范实施例可用来采用发动机的入口系统中的氧和/或氢来置换空气。本文所述的示范实施例可用来创建较短燃烧过程，其降低发动机温度，由此降低氧化氮的形成。
本文所述的示范实施例可包括将优化或者部分优化量的气体混物、例如具有一个或多个水溶液电解质成分的气体混合物生成到发动机的入口以获得改进燃烧的方法。在示范实施例中，方法可以能够产生每分钟1-7.5升之间的范围之内的气体，例如每分钟1.2、1.7、2.0、2.9、3.5、5.0或7.0升的气体，和/或产生每升发动机位移每分钟0.08-0.75之间的范围之内的气体，例如每升发动机位移每分钟0.1、0.12、0.17、0.20、0.25、0.29、0.3、0.32、0.35、0.4、0.45、0.50、0.6或0.70升的气体。在示范实施例中，方法可以能够产生每分钟0.25-3升之间的范围之内的气体、例如每分钟0.25-2.5之间、0.25-2之间、0.25-1.5之间、0.25-1之间、0.25-0.50之间、0.50-0.75之间、0.5-2.5之间、0.5-1.5之间、0.75-1之间、1-2之间、1-3之间、1-1.5之间、1.25-1.75之间、1.5-2之间、2-2.5之间、2.5-3升之间的范围之内的气体。
本文所述的示范实施例可涉及一种用于降低内燃机的颗粒排放量的方法，并且该方法可包括下列步骤：生成供内燃机中使用的气体混合物；以及在内燃机的操作期间将气体混合物提供给内燃机。
在示范实施例中，气体混合物可相对气体混合物的消耗基本上实时地生成。
在示范实施例中，气体混合物可在内燃机的操作期间在车上生成。
在示范实施例中，箱可至少部分填充有水溶液，基本本质上由水和预定量的电解质(试剂)所组成。在示范实施例中，方法可执行池(即，电解池)中的水溶液的电解，其配置成用于帮助水溶液的电解。池可包括多个板，其设置成彼此基本上平行，并且与多个板的相邻板基本上等距间隔，以及至少一个密封位于多个板之间，以便创建多个板的相邻板之间的多个基本上气密和基本上防水的密封，以帮助防止位于多个板的相邻板之间的水溶液从池中泄漏。
在示范实施例中，方法还可包括组装该池，使得至少一个密封可包括：具有第一厚度的较硬塑料部分，用于保持相邻板之间的预定距离；以及具有第二厚度的较软橡胶部分，用于保持多个板的相邻板之间的基本上气密和基本上防水的密封。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括将水溶液从箱抽吸到池并且回到箱。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括擦洗气体混合物，以从气体混合物中去除水分和/或电解质的至少一部分。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括通过将脉宽调制电压施加到池、以便在池中生成气体混合物，来控制电解过程。在示范实施例中，该方法还可包括通过控制脉宽调制电压的占空比来调节提供给池的电流。在示范实施例中，占空比可实时地和/或基本上实时地控制。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括将气体混合物输出到内燃机。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括在将气体混合物输出到内燃机之前将其输入箱中。在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括在将气体混合物输出到内燃机，而没有将其输入箱中。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括以第一流率从箱生成水溶液流以及以与第一流率不同的第二流率将水溶液流生成到池中。在本文所述的示范实施例中，第二流率可小于第一流率。在示范实施例中，流比可大于(或小于)0.25-5:1，例如0.25:1、0.50:1、0.75:1、0.1:1、1.25:1、1.50:1、1.75:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1或者4.5:1等。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括经由散热器来冷却水溶液。在示范实施例中，散热器可配置成在离开池的水溶液返回到箱之前，对其进行冷却。在示范实施例中，可期望将水溶液保持在20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃或80℃等之下。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括由非传导性的材料来制造箱。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括提供从由下列项所组成的组中选取的电解质：KOH、NaOH、Na2CO3、NaHCO3、NaCl、K2CO3、KHCO3、H2SO4和CH3COOH。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括选择箱，使得水溶液在操作期间占据不到箱的1/4、1/3、1/2、2/3或3/4的容积。在示范实施例中，箱可具有2、3、4、5、6、7、8、9或10升的容量。对于较大应用，箱甚至可以更大，或者在示范实施例中，可存在多个箱。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括采用至少两个板来组装池，第一板配置成耦合到电压源的正极端子，而第二板配置成耦合到电压源的负极端子。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括采用至少一个中性板来组装池，基中中性板按照与第一正极端子板和第二负极端子板的串行关系来配置。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括采用至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个、至少10个、至少11个、至少12个、至少13个、至少14个或者至少15个中性板来组装池。在示范实施例中，中性板的数量可选择成得到板之间的预期电压降。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括将密封的软橡胶部分定位在密封的硬塑料部分的内沿上。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括将软橡胶部分定位在硬塑料部分的外沿上。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括选择密封，其包括至少两个软橡胶部分—第一软橡胶部分可位于硬塑料部分与相邻板的第一板的界面之间以及第二软橡胶部分可位于硬塑料部分与相邻板的第二板的界面之间。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括采用密封的软橡胶部分包围密封的硬塑料部分。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括选择软橡胶部分的厚度，使得它可大于密封的硬塑料部分的厚度。
在本文所述的示范实施例中，硬塑料部分可以为0.002”、0.003”、0.004”、0.005”、0.006”、0.007”、0.008”、0.009”、0.010”、0.0125”、0.025”、0.0375”、0.050”、0.0625”或0.075”厚。
在本文所述的示范实施例中，软橡胶部分可以为0.002”、0.003”、0.004”、0.005”、0.006”、0.007”、0.008”、0.009”、0.010”、0.011”、0.012”、0.013”、0.014”、0.030”、0.038”、0.055”、0.0675”或0.080”厚。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括由选择成使得硬塑料部分不会显著地与水溶液发生反应的材料来制造硬塑料部分。
在本文所述的实施例中，该方法还可包括由高密度聚乙烯(HDPE)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、苯乙烯或者其组合来制造硬塑料部分。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括由选择成使得软橡胶部分不会显著地与水溶液发生反应的材料来制造软橡胶部分。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括由乙烯丙烯二烃单体(EPDM)来制造软橡胶部分。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括将气体混合物提供给内燃机(其可以是涡轮增压柴油机)，并且将气体混合物输入涡轮风扇上游的涡轮增压柴油机中。
在本文所述的示范实施例中，该方法还可包括感测气体流中为泡沫形式的过量液体和/或水分，并且切断电解过程，以防止过量水分进入内燃机和/或气体混合物的积聚。
在本文所述的示范实施例中，提供一种用于生成供与内燃机一起使用的气体混合物的系统。该系统可包括：
箱，配置成储存本质上由水和预定量的电解质所组成的水溶液；
池，配置成用于帮助水溶液的电解，该池包括：
多个板，设置成基本上相互平行，多个板与多个板的相邻板基本上等距间隔开；以及
至少一个密封，位于多个板之间，以便创建多个板的相邻板之间的基本上气密和基本上防水的密封，以帮助防止位于多个板的相邻板之间的水溶液从池中泄漏，至少一个密封包括：
具有第一厚度的较硬塑料部分，用于保持相邻板之间的距离，以及
具有第二厚度的较软橡胶部分，用于保持多个板的相邻板之间的基本上气密和基本上防水的密封；
泵，配置成在箱与池之间循环水溶液并且回到箱；
擦洗器，用于从气体混合物中去除水分和电解质的至少一部分；
控制器，配置成将脉宽调制电压施加到池，以在池中生成气体混合物；
输出，用于将气体混合物输出到内燃机；
其中气体混合物在输出到内燃机之前输入箱中。
在本文所述的示范实施例中，提供一种用于生成供与内燃机一起使用的气体混合物的系统，该系统包括：
箱，配置成储存本质上由水和预定量的电解质所组成的水溶液；
池，配置成用于帮助水溶液的电解，该池包括：
多个板，设置成基本上相互平行，多个板与多个板的相邻板基本上等距间隔开；以及
至少一个密封，位于多个板之间，以便创建多个板的相邻板之间的基本上气密和基本上防水的密封，以帮助防止位于多个板的相邻板之间的水溶液从池中泄漏；
泵，配置成在箱与池之间循环水溶液并且回到箱；
擦洗器，用于从气体混合物中去除水分和电解质的至少一部分；
控制器，配置成将脉宽调制电压施加到池，以在池中生成气体混合物；
输出，用于将气体混合物输出到内燃机；
其中气体混合物在输出到内燃机之前输入箱中；
其中来自箱的水溶液流具有第一流率，以及进入池的水溶液流按照与第一流率不同的第二流率。
附图说明
现在作为举例、参照附图来描述示范实施例，附图包括：
图1是按照本文所述的示范实施例、安装于车辆的气体混合物生成系统的示意图；
图2是按照本文所述的示范实施例的气体混合物生成系统的示意图；
图3是按照本文所述的示范实施例的备选气体混合物生成系统的示意图；
图4是按照本文所述的示范实施例的备选气体混合物生成系统的示意图；
图5是按照本文所述的示范实施例的备选气体混合物生成系统的示意图；
图6是按照本文所述的示范实施例的备选气体混合物生成系统的示意图；
图7是按照本文所述的示范实施例的备选气体混合物生成系统的示意图；
图8是与按照本文所述的示范实施例的气体混合物生成系统配合使用的电解池的示意图；
图9A-9F是与按照本文所述的示范实施例的气体混合物生成系统配合使用的电解池中使用的板的备选设计的示意图；以及
图10A-10C是与按照本文所述的示范实施例的气体混合物生成系统配合使用的电解池中使用的密封的一示范实施例的示意图。
具体实施方式
在操作中，内燃机(例如柴油机)在各循环中一般不使用提供给气缸的全部燃料。换言之，它们没有转换燃料中可用的全部能量，因为燃料的燃烧可能是不完全的。在许多情况下，不完全燃烧的结果可以是燃料效率的损失和/或烃污染。
本文所述的示范实施例可用来改变内燃机的燃烧(例如柴油燃烧)化学，以降低颗粒形成。本文所述的示范实施例可用来增加内燃机中的氧化剂的浓度。本文所述的示范实施例可用作用于分配更均匀空气/燃料混合物的氧化剂的机制。本文所述的示范实施例可用来生成气体混合物、例如具有一个或多个水溶液电解成分的气体混合物，其是加速燃烧、增强燃烧、改变燃烧、变更燃烧模式、改变燃烧室中的火焰传播、增强燃烧的开始、燃烧时间和燃烧程度和/或增加完全燃烧的加速剂。本文所述的示范实施例可用来采用发动机的入口系统中的氧和/或氢来置换空气。本文所述的示范实施例可用来创建较短燃烧过程，其可降低发动机温度，由此降低未燃烧副产品和/或氧化氮(Nox)的形成。
本文所述的示范实施例可将优化或者部分优化量的气体混合物生成到发动机的入口中以获得改进燃烧。在示范实施例中，该系统可对每升发动机位移(displacement)生成每分钟至少0.01升的气体混合物，例如，对每升发动机位移生成每分钟至少0.025、例如至少0.05、至少0.075、至少0.1、至少0.2、至少0.3、至少0.4、至少0.5、至少0.6、至少0.7或者至少0.75升的气体混合物。在示范实施例中，该系统可对每升发动机位移生成0.01-0.75升的气体混合物，例如对每升发动机位移生成每分钟0.01-0.1之间、例如0.01-0.2之间、0.01-0.3之间、0.01-0.4之间、0.01-0.5之间、0.01-0.6之间、0.01-0.03之间、0.02-0.04之间、0.03-0.05之间、0.05-0.075之间、0.075-0.1之间、0.1-0.15之间、0.1-0.2之间、0.1-0.3之间、0.1-0.5之间、0.1-0.7之间、0.015-0.2之间、0.2-0.3之间、0.2-0.4之间、0.2-0.6之间、0.3-0.4之间、0.4-0.5之间、0.4-0.7之间、0.45-0.55之间、0.5-0.6之间、0.55-0.75之间、0.6-0.7之间或者0.65-0.75升之间的气体混合物。
本文所述的示范实施例可生成至少部分接合到燃料液滴(例如柴油燃料液滴)的氧和氢的离子化气体混合物。氧化剂(例如原子氧)的增加可用性可帮助燃烧过程，其可帮助实现内燃机中的更完全燃烧。气体混合物的存在可加速燃料燃烧的完成。由于燃料燃烧更快，所以在燃烧循环结束时可存在较少剩余物、未燃燃料。在示范实施例中，未燃燃料可降低5％以上，例如降低10％以上、例如降低15％以上、20％以上、25％以上、30％以上、35％以上、40％以上、45％以上、50％以上、55％以上、60％以上、65％以上、70％以上、75％以上、80％以上、85％以上、90％以上、95％以上或者100％以上。在示范实施例中，未燃燃料可降低5-100％之间的范围，例如5-25％之间、5-50％之间、5-75％之间、10-30％之间、10-60％之间、10-90％之间、25-40％之间、25-65％之间、25-80％之间、40-60％之间、40-75％之间、40-90％之间、50-70％之间、50-95％之间、60-80％之间、60-100％之间、75-95％之间、80-100％之间或者90-100％之间。
为了生成气体混合物，在本文所述的示范实施例中，水可与试剂(或者电解质或者电解质的混合物)混合，并且经过电解过程。由于纯水本身是绝缘体，所以试剂选择成增加水的电导率，和/或可选择成避免冻结、沉积、残留和/或其它因素。水-试剂混合物流经电解池，以生成气体混合物。在示范实施例中，气体混合物可以是等离子体或低温等离子体。在示范实施例中，等离子体可以是富氧等离子体。气体混合物被注入内燃机(例如注入柴油机的涡轮风扇或者在其上游)，并且与发动机气缸中的燃料相结合。我们认为，存在气体混合物的质量，例如气体混合物中的氧的增加密度和/或氢的添加，其帮助实现发动机气缸中的燃料(例如柴油燃料)的更完全燃烧。
在本文所述的示范实施例中，该系统可在车辆(例如柴油驱动卡车)上组装。该系统可包括具有低阻流体、例如与盐等相结合的水的箱。该系统可安装在卡车上或者卡车的引擎舱中。该系统可以是独立系统或者由若干段所组成的系统。在示范实施例中，该系统可包括电解池以及用于将低阻溶液抽吸到池中的泵。在一端，而在另一端离开池。直流或交流(例如方波)可施加到池中的金属板，以实现水的电解。通过电解所生成的低阻流体和气体混合物可返回到箱，并且气体混合物可输送到车辆的发动机。在示范实施例中，该系统还可包括擦洗器，以帮助将流体与气体混合物分离和/或防止流体进入车辆的发动机。例如，擦洗器可能具有接触开关，其可在检测到预定量的水分时关断系统。在示范实施例中，该系统还可包括流动换向机构，以用于创建泵的输入与池的输入之间的不同流量。在示范实施例中，该系统还可包括用于冷却低阻流体的散热器。在示范实施例中，该系统还可包括帮助降低泡沫的组件。例如，该系统可包括：气泡去除器(bubble buster)，用于当气泡从池进入箱时打破气泡；和/或能量恢复管，用于创建箱中的流体的表面之上的真空。
在操作中，用户可启动车辆，其还触发本文所述系统接通。该系统将能量应用于池，以对位于池中的流体执行电解。当流体在箱与池之间循环时，它将电解过程所创建的气体混合物带回箱中，并且然后离开到达车辆的发动机。在示范实施例中，一旦用户关断车辆发动机，则系统也关断。这样，当发动机没有运行时，基本上不会产生气体混合物。在示范实施例中，用户可采用低阻流体周期地再填充系统，以保持系统中的特定流体量。
本文所述的示范实施例可利用气体混合物生成系统、例如图1和图2所示的系统。图1和图2所示的系统包括箱110、泵120、电解池130、控制器140和擦洗器150。图1示出车辆上安装的系统100的一示范实施例。图2示出系统100的更详细示范实施例。如图2所示，箱110保持水-试剂混合物。在示范实施例中，试剂可以是例如氢氧化钾(KOH)、氯化钠(NaCl)、NaOH、Na2CO3、NaHCO3、NaCl、K2CO3、KHCO3、H2SO4、CH3COOH和/或这些试剂的两个、三个或更多的混合物，以提供一种帮助电解的溶液，其还可解决其它设计问题，包括防冻、防沉积、防堵塞、去残留、防蒸发、防腐蚀、防泄漏的部分或全部。在示范实施例中，混合物可以是蒸馏水，其中混合了试剂、例如盐、例如KOH或者KOH和NaOH的混合物作为导电材料，并且混合物可在与1加仑的水(例如蒸馏水)混合的1-25汤匙之间的KOH的范围之内，例如与1加仑的水(例如蒸馏水)混合的至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、至少13、至少14、至少15、至少16、至少17、至少18、至少19或者至少20汤匙的KOH。在示范实施例中，箱110可以是6夸脱箱，并且在系统进行操作时可接近半满。在示范实施例中，箱的大小可在0.5-100夸脱之间的范围之内，例如至少0.5夸脱、至少1夸脱、至少2夸脱、至少3夸脱、至少4夸脱、至少5夸脱、至少6夸脱、至少7夸脱、至少8夸脱、至少9夸脱、至少10夸脱、至少20夸脱、至少30夸脱、至少40夸脱或者至少50夸脱。在示范实施例中，箱可以是至少0.25满、至少0.33满、至少0.50满或者至少0.75满。
如图2所示，箱110经由软管210流体地耦合到泵120。泵120经由管子220流体地耦合到电解池130，以及电解池130又经由管子230重新流体地耦合到箱110。如本领域的技术人员易于理解，本说明书通篇所示的管子可能是一个或多个管子。管子可以是刚性和/或柔性的，这取决于各种设计选择，以及管子能够由多种材料制成，例如管道(piping)，包括小尺寸管类(tubing)、高压管类、高温管类、防腐蚀管类和/或耐热管道。在示范实施例中，材料可选择成降低和/或最小化管子或其它组件与气体混合物和/或水-试剂混合物的反应性。在示范实施例中，管类可以是市场销售的聚亚安酯产品(称作superthane-ether)。
在示范实施例中，泵120可以是例如12伏膜式泵，例如现货供应的类型。在示范实施例中，泵可以能够抽吸至少0.25加仑/分钟、至少0.50加仑/分钟、至少0.75加仑/分钟、至少1.00加仑/分钟、至少1.25加仑/分钟、至少1.50加仑/分钟、至少1.75加仑/分钟或者至少2.00加仑/分钟等。
在示范实施例中，水-试剂混合物可在操作期间经由泵120馈入电解池130中。池130可受到电压和电流，以便经由称作电解的过程将水转换为氧和氢气。电解池130的输出可以是水-试剂混合物和新形成的混合物，其均按照基本上闭环重新输送到箱110。在示范实施例中，基本上闭环系统可降低水-试剂混合物的损失，由此降低添加流体需要添加到系统的频率。在示范实施例中，系统可以不是基本上闭合的。在示范实施例中，电解池可以是干式池、湿式池和/或两种设计之间的混合。在示范实施例中，水-试剂混合物可采用变化频率(例如，少于每1000英里0.50杯、例如少于少于每1000英里1杯、少于每1000英里1.50杯、少于每1000英里2杯、少于每1000英里2.50杯或者少于每1000英里3杯)来添加到系统，或者经过系统流播，例如在航海应用中，其中不需要保持箱，并且支承船舶的海域可充分传导，以经过发电机中的电解。
当气体混合物在箱110中积聚时，它可经由管子240输出到擦洗器150。擦洗器240可通过将气体混合物与水和/或试剂分离对其进行干燥。气体混合物可经由管子260发送给发动机(例如涡轮风扇上游)，以及水和试剂经由管子250返回到箱。虽然管子250示为将水和试剂回送到水位线之下的箱，但是它也可在箱110中的水位线之上这样做。该过程可由控制器140来控制，控制器140在图2中示为耦合到电解池130，但是在本文所述的示范实施例中也可耦合到其它部分(例如擦洗器140、泵120和/或箱110)。
在示范实施例中，擦洗器150可使用如上所述具有至少三个端口的、基本上耐化学腐蚀和/或基本上密封的器皿来组装。擦洗器150可填充有塑料短粗纤维，以及箱150顶部的端口可采用管类240连接到擦洗器150侧面的端口。擦洗器150底部的端口可连接到箱110的水位线之下的端口，以及擦洗器150顶部的端口可采用管类260连接到内燃机进气口系统(例如涡轮增压柴油机的涡轮风扇上游)。
在示范实施例中，擦洗器的顶部可包括橡胶帽(出气口)，其可配置成例如在存在反照和/或不合需要压力的累积的情况下从系统释放所俘获的气体混合物。在示范实施例中，气体混合物经过管子260离开擦洗器顶部，并且可在内燃机的入口之前输送到入口管子内部的文氏管形状输送管。文氏管形状管可创建少许真空，其可帮助将气体混合物从擦洗器150移动到入口。
在示范实施例中，系统100可利用蒸馏水，以及试剂可以是KOH。KOH(或者另一试剂)可用来降低电解池130在电解过程期间中断水分子中的氧-氢键并且使电流经过水以将水分子分离为组成部分所需的电能量。泵120将水-试剂混合物抽吸到电解池130中，以及由控制器140提供给电解池130的电力用来中断水分子中的氧-氢键。结果是气态氧和氢，其示范实施例中可离子化。池130可由定位成使得每个板与其相邻板基本上平行的许多金属板和/或板组成。
在示范实施例中，该系统可包括经过控制器140中的逻辑所实现的安全协议。例如，在示范实施例中，信号可在控制器中生成，以控制电力是否输送到泵120和/或电解池130。如果例如擦洗器150中的传感器指示正常操作，并且油压在内燃机中是可用的，则可生成信号。如果没有生成信号，则可关断泵120，并且可不向电解池130供电。在示范实施例中，这种安全协议可以是合乎需要的，以避免在内燃机没有运行时产生气体混合物。具体来说，电解过程创建是易燃烧的氧和氢气。相应地，如果气体没有被内燃机消耗，则可需要安全地存储，以避免气体混合物的意外燃烧。相应地，在示范实施例中，安全协议可设计成在气体混合物没有被内燃机消耗时最小化或消除气体混合物的产生。
在示范实施例中，安全协议作为内燃机的保护措施也是合乎需要的。如上所述，擦洗器150从气体中去除水和试剂。在示范实施例中，水和/或试剂的这种去除可以是保护发动机所期望的，因为水和/或试剂对发动机的操作可能有害。相应地，在示范实施例中，擦洗器可包括开关，其在检测到过量水(水分)和/或试剂时指示控制器关断系统。
如例如图2所示，在本文所述的示范实施例中，箱110可以是防化学腐蚀、基本上防液体和/或基本上气密的器皿，其中具有至少4个端口—至少一个端口在顶部或者顶部附近，至少一个端口在底部或者底部附近，至少一个端口沿水位线之上的侧面在顶部端口之下和底部端口之上，以及至少一个端口沿水位线之下的侧面在顶部端口之下和底部端口之上。在示范实施例中，可通过采用管类210将箱110的底部端口连接到泵120的输入端口，来组装箱110。虽然图2示出位于箱的底部的箱110的底部端口，但是该端口可位于箱上的任何位置，只要它准许水-试剂混合物被输送到系统100的下游组件。类似地，虽然管子230(其将气体混合物和水-试剂混合物返回到箱)示为耦合到箱110的水位线之上的端口，但是在示范实施例中，该端口可位于箱的顶部和/或水位线之下—例如在箱的水位线之下的侧面和/或在箱的底部。此外，在箱的顶部、用于将气体混合物输送到擦洗器的端口可位于箱的侧面。
在示范实施例中，泵120可以是可选的。没有这种泵的示范系统在图3中示出。如所示，没有泵120，箱110的输出经由管类120耦合到电解池130。在这种状况下，水-试剂混合物的流动可经由重力馈送布置来实现。在这种示范实施例中，箱110可定位在池130周围。在备选示范实施例中，泵可位于池130下游或者箱110的内部。
另外，虽然未示出，但是在示范实施例中，子系统可添加到系统，以实现非蒸馏水或者在示范实施例的备选流体的使用。
图4示出与针对图2所述的示范实施例相似的系统的一示范实施例，但是图4的示范实施例还包括耦合在池130的输出与箱110的输入之间的散热器160。在示范实施例中，散热器可用来在水-试剂混合物回到箱之前对其冷却。在示范实施例中，电解过程生成热，其增加水-试剂混合物的温度。温度的增加降低水-试剂混合物的电阻率，以及在示范实施例中甚至可使水沸腾。在示范实施例中，可期望通过使用散热器160来限制温度的增加。在示范实施例中，散热器可以只是暴露于较冷空气源的一系列管类。例如，在示范实施例中，散热器160可定位成接近车辆上的内燃机的散射器。备选地，由于发动机所生成的附加热量，散热器可定位成相对远离内燃机。在示范实施例中，散热器可由基本上刚性塑料管道来构成，其经受空气的环境温度以帮助冷却水-试剂混合物。在示范实施例中，散热器可位于系统中的其它位置。例如，散热器160可位于箱110与泵120之间或者泵120与电解池130之间。备选地，在示范实施例中，散热器160可处于与箱的其自己的闭环中—例如散热器可配置成去从箱中除水-试剂混合物、将其冷却并且将其返回到箱。在示范实施例中，散热器可以是无源系统或者有源冷却系统(例如制冷单元等)。
图5示出用于生成气体混合物的系统的一备选示范实施例。图5所示的示范实施例与图2所示的实施例相似，但是电解池的取向是不同的。图2中，池130示为在基本上垂直的位置。相应地，水-试剂混合物在底部进入池130，并且它在顶部离开池130之前基本上填充池130。图5中，池130可定位在基本上水平位置。这样，水-试剂混合物由左至右跨池流动。在示范实施例中，可期望使用水平定位池之上的垂直定位池或者反之。例如，我们认为，当水-试剂混合物覆盖池130中的每个板的最大表面时，电解过程更为有效。在示范实施例中，最大(或者至少增加的)覆盖可采用各种池形状、大小和/或取向的组合来得到。在本文的其它部分提供池的结构的更详细描述、包括各种板的形状。
图6示出与针对图4所述的示范实施例相似的系统的一示范实施例，但是图6的示范实施例还包括流动换向机构280。在本文所述的示范实施例中(例如图2)，从箱110的流动速率与到池130上的流动速率基本上相同。但是，在示范实施例中，那不一定始终合乎需要。在示范实施例中，可期望具有从箱的第一流动速率以及进入池的第二流动速率。具体来说，第二流率可比第一流率更快或更慢。在示范实施例中，这个布置可以是合乎需要的，因为例如进入池的较慢流率对电解过程会是有利的，但是对箱100的操作是有害的。当流率较高时，箱可以更有效地操作(例如解决本文其它部分所述的泡沫问题和/或气体合成物问题)。相应地，在示范实施例中，泵120下游的水-试剂混合物的一部分可在进入电解池130之前换向成回到箱中。这保持离开箱110比进入池130要高的流率。在示范实施例中，从箱的流率可以是1加仑/分钟，而进入池的流率是0.25加仑/分钟或者1加仑/分钟，进入池的流率是0.33加仑/分钟或者1加仑/分钟，进入池的流率是0.5加仑/分钟或1加仑/分钟，进入池的流率是0.66加仑/分钟。在示范实施例中，离开箱的流率与进入池的流率的比率可以是至少1.25:1；至少1.50:1、至少1.75:1、至少2:1、至少3:1、至少4:1、至少5:1、至少6:1或者至少7:1等。
图7示出与针对图6所述的示范实施例相似的系统的一示范实施例，但是图7的示范实施例包括降低箱110中生成的泡沫量的组件。在某些状况下，电解过程可在系统中生成泡沫。在示范实施例中，气体混合物和水-试剂混合物可经由管类230、2470从池130移动到箱110，并且在首先经过气泡去除器310之后沉积到箱中。气泡去除器310可以是一种结构，其具有增加的表面积(与海绵相似)，可用来打破返回溶液中的任何气泡/泡沫的表面张力。
在示范实施例中，还可利用第二泡沫预防和去除系统。这种系统可以是称作能量释放管或ERT 320的至少一个管子，其连接到水溶液的水平之上的箱110的表面。管子的另一端可连接到泵120上游的管子210。在操作中，这些管子可帮助从溶液顶部降低泡沫，并且还通过在箱110中创建例如少许真空来帮助防止泡沫形成。
在示范实施例中，泡沫阻滞剂可用来降低泡沫。但是，在示范实施例中，这类合成物丧失其力量，并且泡沫最终返回。可以是适当的阻滞剂的一部分包括硼酸、热浴盆和/或矿泉防泡沫剂。
在示范实施例中，控制器140可使用例如恒定电流源来监测输送到电解池130的电流，以帮助在水-试剂混合物的导电率随着温度增加而发生变化或者附加试剂添加到系统时确保在电解池130的气体混合物产生基本上是恒定的。在示范实施例中，由控制器140提供给电解池130的电力可以是大约12V。电压输送可经由工作在例如0.1khz、0.25khz、0.5khz、0.6khz、0.75khz、0.85khz、1kHz、2kHz、2.5kHz、2.7kHz、3kHz、3.5kHz、4kHz、5khz、6kHz或6.5Mhz的方波进行。在示范实施例中，控制器140可使用校准旁路来测量输送到电解池130的电流。
在示范实施例中，控制器140可以是数字脉宽调制器(PMW)控制器，其转换例如12VDC电压，并且将脉冲波形输送到生成池。在示范实施例中，控制器可具有用于按照安培要求设置电流值的可调占空比，以调节特定内燃机或者发动机负荷所需要的所需气体量或者随发动机负荷而改变或者随发动机的RPM而改变或者作为两者的函数而改变。在示范实施例中，控制器140可编程为对冷启动一直到高操作溶液温度的溶液的温度的基本上所有范围保持安培设定。在示范实施例中，控制器140可以能够工作在0与80安培之间—例如大约5安培、10安培、15安培、18安培、20安培、22安培、25安培、30安培、35安培、40安培、50安培、60安培、70安培或80安培。控制器140还可与各种关断和安全特征进行通信，为操作人员提供远程状态的信息，并且用作整个系统的自动通/断开关。在示范实施例中，关断可由油压传感器(例如放置于到涡轮的油管上的油压传感器)来触发。在示范实施例中，安全特征的存在对确保在发动机没有运行时没有产生气体以避免对气体储存的需要是有益的。
图8是可与本文所述系统的示范实施例结合使用的电解池130的一示范实施例。如所示，池130可包括通过密封420(例如垫圈和/或具有隔离片的垫圈)分隔的27个堆叠和均匀间隔不锈钢板410、430，其中密封420在由绝缘螺栓压缩时形成基本防流体密封和气密密封单元。
在示范实施例中，不锈钢板410在一个或两个表面可具有交叉排线、对角线、开槽和/或蚀刻纹理。在示范实施例中，将纹理添加到板410的表面可增加电解过程的效率。在示范实施例中，板可具有孔(图9中的510)，以允许水-试剂混合物在板之间流动。板可相互电绝缘和/或交替地与阳极和阴极电绝缘，其中阳极从控制器140连接到正电源以及阴极连接到公共负电源。在示范实施例中，池130的外部板可在一端(例如底部)具有接受来自泵120的水-试剂混合物的管类端口520以及在另一端(例如顶部)具有向箱110输出气体混合物的端口520。在示范实施例中，电解池130可包括没有孔430的固态不锈钢板，其在功能上将电解池130分离为两个独立电解单元。
如上所述，在示范实施例中，电解池可包括27个不锈钢板。在这个配置中，1个板420可以是实心的(solid)，24个板410可蚀刻有例如交叉排线对角线和孔，以及2个板410(在末端)可以是实心的，其中各具有2个端口(例如一个位于板的顶部而一个位于底部)。在示范实施例中，板410可按照以下所示的这个顺序来堆叠，将每层与电绝缘密封420交替：具有2个端口的1个实心板，12个交叉排线板，1个实心板，12个交叉排线板，以及具有2个端口的1个实心板。板的叠层可采用绝缘螺栓(经过孔510)栓在一起，从而制作基本上防液体和气密密封的电解池130。在示范实施例中，泵120的输出可采用管类连接到y连接器，以及y连接器的两侧可采用管类连接到池130的2个下输入端口。池130的2个输出端口可连接到y连接器，其又经由管类连接到水位线之上的箱的侧面的箱110的输入端口。
在示范实施例中，电解池130可包括由例如UHMW塑料所制成的两个端件，其包含电解池的工作部分。在这个实施例中，池130可包括由18gauge-316L不锈钢所制成的25个板，其通过大约为)。0.30英寸厚的密封(例如隔离片/垫圈)来分隔。池可由例如具有例如特氟纶(其防止螺栓接触到板)的22个SS螺栓来保持在一起。螺栓可扭转大约13英寸磅进入SSNYLOCK螺母。在示范实施例中，隔离片/垫片系统可密封流体以免离开池，并且准确地将SS板间隔成例如0.020英寸、0.025英寸、0.030英寸、0.035英寸、0.040英寸、0.045英寸或0.05英寸。在示范实施例中，不锈钢板可磨损到与重研磨发动机气缸壁一致。
在示范实施例中，板的形状可改变。例如，如图8所示，板可以是基本上矩形的。在备选示范实施例中，板可具有不对称形状、例如图9A所示的形状或者备选对称形状、例如图9B所示的形状，其中去除了矩形形状的角的一个或两个。图9C-9F示出如以上针对图8所述的板的一示范实施例。具体来说，图9C是可用来将单一池分离为两个单独电解池的中心(固态)板的一示范实施例。图9D是可在池的任一端使用的端板(功率板)的一示范实施例。图9E是中性板、例如以上所述的板的一示范实施例，其可蚀刻和堆叠以降低功率板之间的电压降。图9F是尼龙端板的一示范实施例，其可用于池的任一端，以实现各种管子和端口附连到池。在示范实施例中，使用这种端板来实现管子与池的附连会是有利和/或合乎需要的。
在示范实施例中，如图10A和图10B所示，密封420可包括至少两个部分：具有第一厚度的较硬塑料部分610，用于保持相邻板之间的预定距离；以及具有第二厚度的较软橡胶部分620，用于保持多个板的相邻板之间的基本上气密和基本上防水的密封。在这个配置中，当池130的螺栓拉紧时，隔离片610保持板之间的预定距离，而垫圈在相邻板410之间被挤压，以创建基本上防流体和气密密封。图10C是密封、例如本文所述的密封的一示范实施例，示出示范尺寸和其它细节。例如，在图10C所示的垫圈中，硬塑料部分包括23个孔，以用于容纳以上所述用于将池保持在一起的螺栓。该图还示出这类孔的示范布局。当然，硬塑料部分在没有与覆盖板中的孔的状况下可以不包括任何孔。
示例
下列示例作为本公开的具体实施例给出，并且示范其优点。要理解，示例作为说明来给出，而不是意在按照任何方式限制说明书或以下权利要求书。
车辆：下面，车辆用于以下详细的里程测试和柴油提前测试中。车辆是手动变速GMC箱式卡车，型号TOPKICK C7H042，具有6气缸，6.6L，柴油机，具有单排气(本文中车辆称作“GMC箱式卡车”)。在以下所述示例中，在华盛顿农山庄，GMC箱式卡车采用柴油燃料来供应燃料，并且由同一驾驶员来驾驶。
示例1：
里程测试：GMC箱式卡车装备有本文所述系统的一示范实施例。具体来说，卡车装备有包括流动换向机构的系统的一实施例。车辆被驱动各111.8英里的总共六个循环，注意各特定循环的所消耗的燃料量和英里/加仑。对于前三个循环，该系统接通。在第三循环完成时测量排气的烟度(opacity)。该系统然后关断，以及(总共六个循环的)其余三个循环完成，在第六循环(即，系统关断的第三循环)结束时再次测量烟度。烟度测量使用便携排气气体分析器(型号5001(4&5Gas)(Emissions Systems,Inc.，具有55％的烟度极限)进行。里程测试的结果在表1中示出：
表1
循环 系统 覆盖英里 所使用燃料量[加仑] 英里/加仑 烟度(％)
1 接通 111.8 8.356 13.4 --
2 接通 111.8 8.668 12.9 --
3 接通 111.8 8.798 12.8 0.37
4 关断 111.8 11.887 9.4 --
5 关断 111.8 11.4 9.8 --
6 关断 111.8 11.51 9.7 3.42
示例2：
柴油提前测试：来自装备有本文所述系统的一示范实施例的GMC箱式卡车的排气烟度。在这个测试中，系统与针对图2所述的系统相似。GMC箱式卡车处于中性(使系统接通或关断)的同时，在驾驶员踩了加速器预定次数之后，测量车辆排气的烟度。烟度测量在华盛顿州排放量检查机构进行。结果在表2中示出：
表2
运行 日期 系统 踩油门次数 烟度极限(％) 烟度读数(％)
1 库存 关断 3 55 71
2 4/7/2010 接通 5 55 13
3 4/9/2010 接通 3 55 7
4 4/9/2010 接通 3 55 11
5 5/6/2010 接通 3 55 4
6 5/6/2010 接通 3 55 5
7 11/12/2011 接通 3 55 12
8 12/27/2012 接通 3 55 27.9
9 12/31/2012 接通 3 55 13.7
10 12/31/2012 接通 3 55 18.7
示例3：
冲击测试设备：冲击测试设备包括塑料发射器皿，其修改成使得器皿没有包含或限制产生于爆炸的压力。该设备还包括器皿发射器，其中包括：基本上管状发射导杆，具有低摩擦内表面；活塞，包含在管状发射导杆内部，定位在发射器皿上方，并且标有沿发射导杆所放置的数字标记以用于测量冲击的所产生高度。冲击测试设备还包括基底件，以接纳发射器皿并且在发射期间将发射导杆保持到位。
冲击测试：发射器皿放置在发射导杆内部的活塞下面，填充有从气体发生器系统所捕获的样本气体混合物。为了确保发射器皿一致地填充有气体，将发射器皿倒置浸入水中，使得发射器皿填充有水。将产生于气体发生器系统的气体混合物提供给发射器皿内部(例如经由管子260)，并且随着气体填充发射器皿，它使水置换水。记录转换全部水的时间。使用那个填充时间加上额外数秒，发射器皿放置在上述冲击测试设备中，并且对适当填充时间反复地填充有气体混合物。从具有ERT的示范系统(包括流量换向)或者从没有ERT、具有受限流量(如所述)的示范系统来生成气体混合物。在每个测试中，提供给池的电流限制到30安培。气体被点燃，点燃创建爆炸冲击，其相对发射导杆中的活塞推进发射器皿。瓶和活塞在管状支承中行进的最大距离通过发射导杆中的活塞的位置来记录。这些结果在表3中示出：
表3—冲击测试
示例4：
去泡沫测试：本文所述系统的一示范实施例按照四种不同方式来配置—(1)没有ERT或气泡去除器的示范系统，(2)仅具有ERT的示范系统，(3)仅具有气泡去除器的示范系统，以及(4)具有ERT和气泡去除器的示范系统。该系统对各配置运行5次。所有运行均在50安培和1.478kHz频率下对脉宽调制电压源进行。对于配置1，记录系统停止之前的时间量。对于配置2、3和4，系统运行3分钟2秒，测量泡沫的高度。去泡沫测试的结果在表4中示出：
表4
虽然本文示出和描述了示范实施例，但是本领域的技术人员将会清楚地知道，这类示范实施例仅作为举例来提供。以下权利要求书用于限定本发明的范围，从而涵盖这些权利要求及其等效体中的方法和结构。

Claims (78)

1.一种用于生成供与内燃机一起使用的气体混合物的系统，所述系统包括：
箱，配置成储存本质上由水和预定量的电解质所组成的水溶液；
池，配置成用于帮助所述水溶液的电解，所述池包括：
多个板，设置成基本上相互平行，所述多个板与所述多个板中的相邻板基本上等距间隔开；以及
至少一个密封，位于所述多个板之间，以便创建所述多个板中的相邻板之间的基本上气密和基本上防水的密封，以帮助防止位于所述多个板中的相邻板之间的所述水溶液从所述池中泄漏，所述至少一个密封包括：
具有第一厚度的较硬塑料部分，用于保持相邻板之间的距离，以及
具有第二厚度的较软橡胶部分，用于保持所述多个板中的相邻板之间的所述基本上气密和基本上防水的密封；
泵，配置成使所述水溶液在所述箱与所述池之间循环并且回到所述箱；
擦洗器，用于从所述气体混合物中去除水分和电解质的至少一部分；
控制器，配置成将脉宽调制电压施加到所述池，以在所述池中生成所述气体混合物；
输出，用于将所述气体混合物输出到所述内燃机；
其中所述气体混合物在输出到所述内燃机之前输入所述箱中，
其中，所述箱还包括用于降低操作期间在所述箱中存在的泡沫量的去泡沫系统，所述去泡沫系统包括：
气泡去除器，位于所述箱的入口之上，打破随来自所述池的所述气体混合物进入所述箱的气泡；以及
从所述箱到所述泵的至少一个连接，创建所述箱中的所述水溶液上方的真空。
2.如权利要求1所述的系统，其中，来自所述箱的水溶液流具有第一流率，以及进入所述池的水溶液流具有与所述第一流率不同的第二流率。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述第二流率小于所述第一流率。
4.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，还包括散热器，其配置成在所述水溶液返回到所述箱之前冷却离开所述池的所述水溶液。
5.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述箱由非传导性的材料来制造。
6.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述电解质是从由下列项所组成的组中选取的电解质：KOH和NaOH。
7.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述箱的大小选择成使得所述水溶液在操作期间占据不到所述箱的1/4、1/2或3/4的容积。
8.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述池包括至少两个板，第一板配置成耦合到电压源的正极端子，而第二板配置成耦合到所述电压源的负极端子。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述池还包括至少一个中性板，所述至少一个中性板按照与所述第一板和所述第二板的串行关系来配置。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述池包括至少2个中性板。
11.如权利要求9所述的系统，其中，所述池包括至少3个中性板。
12.如权利要求9所述的系统，其中，所述池包括至少4个中性板。
13.如权利要求9所述的系统，其中，所述池包括至少5个中性板。
14.如权利要求9所述的系统，其中，所述池包括至少6个中性板。
15.如权利要求9所述的系统，其中，所述池包括至少7个中性板。
16.如权利要求9所述的系统，其中，所述池包括至少8个中性板。
17.如权利要求9所述的系统，其中，所述池包括至少9个中性板。
18.如权利要求9所述的系统，其中，所述池包括至少10个中性板。
19.如权利要求9所述的系统，其中，所述池包括至少11个中性板。
20.如权利要求9所述的系统，其中，所述池包括至少12个中性板。
21.如权利要求9所述的系统，其中，所述池包括至少13个中性板。
22.如权利要求9所述的系统，其中，所述池包括至少14个中性板。
23.如权利要求9所述的系统，其中，所述池包括至少15个中性板。
24.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述软橡胶部分定位在所述硬塑料部分的内沿。
25.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述软橡胶部分定位在所述硬塑料部分的外沿。
26.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述密封包括至少两个软橡胶部分，以及第一软橡胶部分位于所述硬塑料部分与所述相邻板的第一板的界面之间，并且第二软橡胶部分位于所述硬塑料部分与所述相邻板的第二板的界面之间。
27.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述软橡胶部分包围所述硬塑料部分。
28.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述软橡胶部分的厚度大于所述硬塑料部分的厚度。
29.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述硬塑料部分为大约0.002”、0.003”、0.004”、0.005”、0.006”、0.007”、0.008”、0.009”、0.010”、0.0125”、0.025”、0.0375”、0.050”、0.0625”或0.075”厚。
30.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述软橡胶部分为大约0.002”、0.003”、0.004”、0.005”、0.006”、0.007”、0.008”、0.009”、0.010”、0.011”、0.012”、0.013”、0.014”、0.030”、0.038”、0.055”、0.0675”或0.080”厚。
31.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述硬塑料部分由选择成使得所述硬塑料部分不会显著地与所述水溶液发生反应的材料来制造。
32.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述硬塑料部分由高密度聚乙烯(HDPE)和/或聚邻苯二甲酰胺(PPA)来制造。
33.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述软橡胶部分由选择成使得所述软橡胶部分不会显著地与所述水溶液发生反应的材料来制造。
34.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述软橡胶部分由乙烯丙烯二烃单体(EPDM)来制造。
35.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述内燃机是涡轮增压柴油机，以及所述气体混合物在涡轮风扇上游输入到所述涡轮增压柴油机中。
36.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述擦洗器包括开关，其配置成感测所述气体流中为泡沫形式的过量水分，并且关断所述电解过程，以防止过量水分进入所述内燃机。
37.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述控制器配置成通过基本上实时调整所述脉宽调制电压的占空比，来限制施加到所述池的电流。
38.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述脉宽调制电压的频率为大约1kHz、1.25kHz、1.5kHz、1.75kHz、2kHz、2.25kHz、2.5kHz、2.75kHz、3kHz、3.25kHz、3.5kHz、3.75kHz或4kHz。
39.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述泵的流率为大约0.125加仑/分钟、0.25加仑/分钟、0.375加仑/分钟、0.5加仑/分钟、0.625加仑/分钟、0.75加仑/分钟、0.875加仑/分钟、1加仑/分钟、大约1.125加仑/分钟、1.25加仑/分钟、1.375加仑/分钟、1.5加仑/分钟、1.625加仑/分钟、1.75加仑/分钟、1.875加仑/分钟或2加仑/分钟。
40.一种用于生成供与内燃机一起使用的气体混合物的系统，所述系统包括：
箱，配置成储存本质上由水和预定量的电解质所组成的水溶液；
池，配置成用于帮助所述水溶液的电解，所述池包括：
多个板，设置成基本上相互平行，所述多个板与所述多个板中的相邻板基本上等距间隔开；以及
至少一个密封，位于所述多个板之间，以便创建所述多个板中的相邻板之间的基本上气密和基本上防水的密封，以帮助防止位于所述多个板中的相邻板之间的所述水溶液从所述池中泄漏；
泵，配置成使所述水溶液在所述箱与所述池之间循环并且回到所述箱；
擦洗器，用于从所述气体混合物中去除水分和电解质的至少一部分；
控制器，配置成将脉宽调制电压施加到所述池，以在所述池中生成所述气体混合物；
输出，用于将所述气体混合物输出到所述内燃机；
其中所述气体混合物在输出到所述内燃机之前输入所述箱中，
其中来自所述箱的水溶液流具有第一流率，以及进入所述池的水溶液流具有与所述第一流率不同的第二流率，
其中，所述箱还包括用于降低操作期间在所述箱中存在的泡沫量的去泡沫系统，所述去泡沫系统包括：
气泡去除器，位于所述箱的入口之上，打破随来自所述池的所述气体混合物进入所述箱的气泡；以及
从所述箱到所述泵的至少一个连接，创建所述箱中的所述水溶液上方的真空。
41.如权利要求40所述的系统，其中，所述第二流率小于所述第一流率。
42.如权利要求40或41中的任一项所述的系统，其中，所述至少一个密封包括：
具有第一厚度的较硬塑料部分，用于保持相邻板之间的距离，以及
具有第二厚度的较软橡胶部分，用于保持所述多个板中的相邻板之间的所述基本上气密和基本上防水的密封。
43.如权利要求40或41中的任一项所述的系统，还包括散热器，其配置成在所述水溶液返回到所述箱之前冷却离开所述池的所述水溶液。
44.如权利要求40或41中的任一项所述的系统，其中，所述箱由非传导性的材料来制造。
45.如权利要求40或41中的任一项所述的系统，其中，所述电解质是从由下列项所述组成的组中选取的电解质：KOH和NaOH。
46.如权利要求40或41中的任一项所述的系统，其中，所述箱的大小选择成使得所述水溶液在操作期间占据不到所述箱的1/4、1/2或3/4的容积。
47.如权利要求40或41中的任一项所述的系统，其中，所述池包括至少两个板，第一板配置成耦合到电压源的正极端子，而第二板配置成耦合到所述电压源的负极端子。
48.如权利要求47所述的系统，其中，所述池还包括至少一个中性板，所述至少一个中性板按照与所述第一板和所述第二板的串行关系来配置。
49.如权利要求48所述的系统，其中，所述池包括至少2个中性板。
50.如权利要求48所述的系统，其中，所述池包括至少3个中性板。
51.如权利要求48所述的系统，其中，所述池包括至少4个中性板。
52.如权利要求48所述的系统，其中，所述池包括至少5个中性板。
53.如权利要求48所述的系统，其中，所述池包括至少6个中性板。
54.如权利要求48所述的系统，其中，所述池包括至少7个中性板。
55.如权利要求48所述的系统，其中，所述池包括至少8个中性板。
56.如权利要求48所述的系统，其中，所述池包括至少9个中性板。
57.如权利要求48所述的系统，其中，所述池包括至少10个中性板。
58.如权利要求48所述的系统，其中，所述池包括至少11个中性板。
59.如权利要求48所述的系统，其中，所述池包括至少12个中性板。
60.如权利要求48所述的系统，其中，所述池包括至少13个中性板。
61.如权利要求48所述的系统，其中，所述池包括至少14个中性板。
62.如权利要求48所述的系统，其中，所述池包括至少15个中性板。
63.如权利要求42所述的系统，其中，所述软橡胶部分定位在所述硬塑料部分的内沿。
64.如权利要求42所述的系统，其中，所述软橡胶部分定位在所述硬塑料部分的外沿。
65.如权利要求42所述的系统，其中，所述密封包括至少两个软橡胶部分，以及第一软橡胶部分位于所述硬塑料部分与所述相邻板的第一板的界面之间，并且第二软橡胶部分位于所述硬塑料部分与所述相邻板的第二板的界面之间。
66.如权利要求42所述的系统，其中，所述软橡胶部分包围所述硬塑料部分。
67.如权利要求42所述的系统，其中，所述软橡胶部分的厚度大于所述硬塑料部分的厚度。
68.如权利要求42所述的系统，其中，所述硬塑料部分为大约0.002”、0.003”、0.004”、0.005”、0.006”、0.007”、0.008”、0.009”、0.010”、0.0125”、0.025”、0.0375”、0.050”、0.0625”或0.075”厚。
69.如权利要求42所述的系统，其中，所述软橡胶部分为大约0.002”、0.003”、0.004”、0.005”、0.006”、0.007”、0.008”、0.009”、0.010”、0.011”、0.012”、0.013”、0.014”、0.030”、0.038”、0.055”、0.0675”或0.080”厚。
70.如权利要求42所述的系统，其中，所述硬塑料部分由选择成使得所述硬塑料部分不会显著地与所述水溶液发生反应的材料来制造。
71.如权利要求42所述的系统，其中，所述硬塑料部分由高密度聚乙烯(HDPE)和/或聚邻苯二甲酰胺(PPA)来制造。
72.如权利要求42所述的系统，其中，所述软橡胶部分由选择成使得所述软橡胶部分不会显著地与所述水溶液发生反应的材料来制造。
73.如权利要求42所述的系统，其中，所述软橡胶部分由乙烯丙烯二烃单体(EPDM)来制造。
74.如权利要求40或41中的任一项所述的系统，其中，所述内燃机是涡轮增压柴油机，以及所述气体混合物在涡轮风扇上游输入到所述涡轮增压柴油机中。
75.如权利要求40或41中的任一项所述的系统，其中，所述擦洗器包括开关，其配置成感测所述气体流中为泡沫形式的过量水分，并且关断所述电解过程，以防止过量水分进入所述内燃机。
76.如权利要求40或41中的任一项所述的系统，其中，所述控制器配置成通过基本上实时调整所述脉宽调制电压的占空比，来限制施加到所述池的电流。
77.如权利要求40或41中的任一项所述的系统，其中，所述脉宽调制电压的频率为大约1kHz、1.25kHz、1.5kHz、1.75kHz、2kHz、2.25kHz、2.5kHz、2.75kHz、3kHz、3.25kHz、3.5kHz、3.75kHz或4kHz。
78.如权利要求40或41中的任一项所述的系统，其中，所述泵的流率为大约0.125加仑/分钟、0.25加仑/分钟、0.375加仑/分钟、0.5加仑/分钟、0.625加仑/分钟、0.75加仑/分钟、0.875加仑/分钟、1加仑/分钟、大约1.125加仑/分钟、1.25加仑/分钟、1.375加仑/分钟、1.5加仑/分钟、1.625加仑/分钟、1.75加仑/分钟、1.875加仑/分钟或2加仑/分钟。
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