CN108368800A - 车辆驱动系统和操作车辆驱动系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆驱动系统，包括用于驱动车辆的内燃机，其中内燃机包括具有将柴油注入燃烧室中的喷油器的燃烧室，用于将气体混合物输送到燃烧室的供应管路，用于产生氢气和氧气的电解室，以及用于从电解室抽吸氢气和氧气的真空泵。所述车辆驱动系统还包括其中接收有挥发性有机化合物的气化罐，特别是甲醇或乙醇，以及用于向所述燃烧室供应气体混合物的供应管路，其中所述气体混合物包含来自所述气化罐的气化的有机化合物和至少一部分氢气和氧气。此外公开了用于操作车辆驱动系统的相应方法。

Description

车辆驱动系统和操作车辆驱动系统的方法
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的车辆驱动系统.本发明还涉及根据权利要求10的前序部分的操作车辆驱动系统的方法。
背景技术
车辆驱动系统用于驾驶陆地车辆，特别是卡车和商业车辆以及轿车。为此目的，车辆驱动系统包括使用例如柴油燃料的内燃机。此外，车辆驱动系统包括用于产生氢气的电解室。氢气通常可用于替代或补充柴油燃料。
通用车辆驱动系统包括用于驱动车辆的内燃机，其中内燃机包括一个具有喷油器的燃烧室，用于将柴油注入燃烧室。车辆驱动系统还包括用于产生氢气和氧气的电解室以及用于将氢气和氧气从电解室抽出的真空泵。从另一方面说，真空泵在操作中，被布置用于从电解室吸取氢气和氧气。
在用于操作车辆驱动系统规则的一般方法中，通过喷油器将柴油燃料注射到内燃机的燃烧室中，在电解室中产生氢气和氧气用真空泵将氢气和氧气从电解室抽出。
在现有技术中，各种用于产生氧气和氢气的方法是已知的。
EP1 227 240 A2描述了通过电解产生氢气和氧气的混合物并将其添加到车辆的内燃机的化石燃料中。这里通过电解产生的气体混合物直接引入进气歧管或者通过另一管路直接导入内燃机。根据相同原理的操作系统，在US 5,458,095 A、US 6,257,175 B1和WO2011/103925 A1中有描述。
在DE 10 2011 120 137 A1中的系统，所知的是通过电解产生的氧气被引入到内燃机中，通过电解产生的氢气可以分开使用。
更进一步，在US 2010/0043730 A1中描述了电解产生的氢气可以和化石燃料同时被引入内燃机。
为了减少废气中的氮氧化物，DE 42 37 184 A1建议将通过电解产生的氢气供给车辆的化解废气的催化剂，而产生的氧气可以供应给内燃机。
根据所提到的文件，可以实现一定效率增益或废气中的污染物的减少。然而，内燃机的进一步效率提高以及废气中污染物的进一步减少是期望的。
可以认为本发明的另一个目的是提供一种车辆驱动系统和一种用于操作车辆驱动系统的方法，其中内燃机以特别高的效率运行并且具有特别低的废气污染物排放量。
该目的通过具有权利要求1中特征的车辆驱动系统和具有权利要求10中特征的操作车辆驱动系统的方法来实现。本发明的车辆驱动系统和方法的优选变型是从属权利要求的主题并且也描述于下面的说明书中。
发明内容
根据本发明，上述类型的车辆驱动系统包括具有挥发性有机化合物的气化罐，特别是甲醇或乙醇，并在气化罐中气化。此外，提供了用于向燃烧室供应气体混合物的供应管路，其中气体混合物包括气化的有机化合物(即，来自气化罐内挥发性有机化合物转化成气态的部分)以及至少一部分在电解室中产生氢气和氧气。因此，在车辆驱动系统的操作中，供应管路和气化罐因此布置成使得将如上定义的气体混合物供应到燃烧室。
根据本发明，进一步开发了上述类型的方法在挥发性有机化合物方面，特别是甲醇或乙醇，在气化罐中气化，气体混合物包括气化的有机化合物以及至少一部分在电解室中产生的氢气和氧气，气体化合物被供应到燃烧室中。
作为本发明的一个重要思想，电解产生的氢气和氧气只与气态挥发性有机化合物一起供应入燃烧室，这意味着特别是与气化的甲醇和/或乙醇一起。这样的气体混合物可以减少氮氧化合物的产生并且可以使得燃烧室中柴油特别快速地燃烧。快速燃烧可以在一确定的时间点产生更高的压力，最终产生更有效的动力传输。
挥发性有机化合物原则上可以是特定的有机化合物或不同有机化合物的混合物。术语“挥发性”有机化合物可以理解为在室温下主要为气态和/或沸点低于100℃或低于200℃或300℃的所有有机化合物。有机化合物尤其可以是烃和/或主要由氢和碳原子组成的所有化合物。这种有机化合物的例子是链烷醇(如甲醇和乙醇)或烷烃(如甲烷或乙烷)
气化罐原则上可以理解为含有挥发性有机化合物的任何容器。其中，至少部分挥发性有机化合物可以从液态转变成气态。真空泵和气化罐可以优选地被布置成使得氢气和氧气至少部分地通过真空泵从电解室运输到气化罐中。气体混合物因此在气化罐中产生。供应管路因此可以在气化罐处开始，并且可以沿着燃烧室的方向从那里输送气体混合物。
气化罐因此可以包括与电解室连接的入口，和一个出口，用于输出已经被气化(已经转化成气态)的有机化合物以及正在通过的氢气和氧气的。气化罐还可以包括一个可关闭的填充开口用于重新填充液体有机化合物例如乙醇。
可以优选地通过设置在气化罐的下部/部分中的多个喷嘴将氢气和氧气供应到气化罐中。特别地，气化罐的下半部分或下四分之一部分可以被视为下部。在下部的这种引入带来更强的气化。通过使用多个喷嘴，引入的气体可以更均匀地分布在气化罐中，这对于更强的气化来说也是有利的。
这样的供应管路可以延伸到燃烧室。但是，原则上，如果供应管路连接供应装置/将气体混合物引导到燃烧室的装置就足够了。优选地，供应管路与内燃机的空气入口歧管部件/空气抽吸部件连接。
在本发明的优选变型中，提供涡轮增压器，并且供应管路被设计成使得可以经由涡轮增压器的压缩机将气体混合物供应到燃烧室。优点是，与燃烧室直接相邻的本发明中的车辆驱动系统的燃烧室和部件能以类似地传统的车辆驱动系统构造。此外，本发明的这种变型能够特别有效地控制引入燃烧室的气体混合物的量。这将在后面更详细地解释。
电解室通常可以理解为通过使用电能产生氢气和氧气的任何装置，特别是产生H2和O2。电解的起始物质可以是水或含水/含水混合物。优选地，如果将电解室和从电解室到气化罐的供应系统/管路系统设计成使得所产生的氢气和氧气作为氢氧气共同地或不分离地输送。通过比较简单的结构，通过引入氢氧化合物，可以在内燃机中在准确的时间点火。
在电解室和真空泵之间可以设置冷凝阱，即冷凝物分离器。在冷凝阱中可以实现电解质和所产生的氢/氧混合物之间的分离。在凝结阱中，电解液冷凝，然后可以通过电解液循环泵泵入电解室。有利的是，冷凝阱因此保护内燃机免于液体的进入。相反，气态氢气和氧气则通过真空泵从冷凝阱中吸出。
真空泵可以是通常任意类型的泵/压缩机。它产生一个低压/减压，从电解室吸出氢气和氧气。真空泵也可以由多个泵单元组成。特别有利的是，如果所产生的氢气和氧气分别被吸走，而不是作为氢氧混合气。
除了从电解室输送氢气和氧气之外，真空泵还可以提高电解室的效率。对于电解而言，迫切希望电解室的电极被液体电解质包围。气蚀或气泡产生，即产生的氢气和氧气等气体妨碍了电解，并令所需的温度更高。这可以在本发明的优选变型中避免，其中真空泵在电解室中产生减压，特别是在1bar压力以下，特别是在200mbar和700mbar之间，特别是在300mbar和600mbar之间的压力或340mbar至580mbar之间。这种相当低的压力允许在40℃以下，特别是在38至39℃的温度下操作电解室，这提高了电解的效率。
可以操作真空泵从电解室中抽吸气体(特别是产生的氢气和氧气)，从而，不超过电解室内的四分之一，优选不超过电解室的10％，在电解室的操作期间被气体填充。
车辆驱动系统的内燃机可以是以通常已知的方式构建的发动机，其产生热能并因此产生用于通过燃料(特别是化石)能量载体驱动车辆的运动能量。在此，至少也注入柴油，即柴油燃料。柴油燃料的确切组成可以以基本上以已知的方式变化。
车辆驱动系统还可以包括用于清洁排气的排气过滤器，例如烟灰过滤器。排气过滤器的高效清洁对于排气过滤器的特别长的使用寿命是重要的。这可以通过氧气来实现。如果氧气被添加到排气过滤器上游的排气中，则其可以充当自由基并因此可用于清洁过滤器。这被用于本发明的一个优选实施例中，其中提供隔板，例如隔膜，用于分离在电解室中可能产生的氢气和氧气。此外，提供用于将一部分氧气供应到排气过滤器的管路，其中从供应管路引导到燃烧室的气体混合物包括氧气的剩余部分(氧气的部分不导向排气过滤器)，并且可以进一步包括氢气以及气化的有机化合物。
分离产生的氧气和氢气可以原则上在任何位置进行。也可以从电解室向燃烧室提供未分离的氧气和氢气，同时将该氢氧混合物的一部分(即氧气和氢气的混合物)引导到分离管路中，并且仅仅是用分离器分离成氧气，从氧气和氢气的混合物中分离。
向电解室供应用于在电解室中产生氢气和氧气的电流。此外，从产生氢气和氧气处引入水。优选地，提供的控制器/控制装置被配置为根据内燃机的运行的瞬时特性来控制进入电解室的电流和/或水供给和/或真空泵的抽运能力。控制可以特别地被执行，使得引入的气体混合物的量在越大，柴油在一定时间段内被注入的量越多。所产生的气体混合物因此不用作化石能源载体的替代品。而是将气体混合物作为一种附加物以有利的方式影响燃烧过程。控制器可以特别地设定电流和抽运能力，使得注入的柴油与引入的气体混合物的关系基本恒定，即基本上独立于柴油的注入速率和注入量。“基本恒定”可以被认为包括上述关系的最多10％的变化，优选地不多于5％的变化。
在一个优选的变型中，控制器配置成使用内燃机的增压压力/歧管压力作为内燃机的操作的瞬时特性，并取决于电流和抽运能力的设定。增压压力表示内燃机的进气管路中的空气压力。控制器可以被配置成设定电流、抽运能力越大，增压压力越高。原则上也可以使用取决于增压压力的另一压力来代替增压压力，特别是排气压力，尤其是涡轮增压器的上游的排气压力。为了确定增压压力和/或用于控制的另一个压力，可以提供相应的压力测量方式。代替使用压力，还可以使用与用于控制的发动机功率有关的特性，例如油门踏板信号或发动机转速。可能发生的是，通过使用这样的电信号，与使用(增压)压力用于控制的情况相比，可能更容易发生错误。
可能优选的是另外提供用于将空气/气体输送到气化罐中的空气压缩机。空气可以是环境空气，特别是任何气体的混合物。气化罐中泵入的空气量越多，气化有机物的量就越大。这增加了产生的气体混合物的量。期望的是，当内燃机以特别高的速度燃烧化石燃料导致应该添加特别大量的产生的气体混合物。
为了在注入较大柴油量的情况下供应较大量的产生的气体混合物，如果增压压力增加，则优选的是在增加抽运能力的情况下操作真空泵。可以规定，如果增压压力达到预定的增压压力值，则真空泵以最大抽运能力运行。如果增压压力超过该预定的增压压力值，则需要供应更大量的气体混合物是期望。尽管氧气和氢气的量受到真空泵和电解室的限制，但是通过供应空气压缩机，大量的气化有机化合物可以被使用。因此可以规定，如果增压压力超过预定的增压压力值，则额外地启动空气压缩机。特别是，空气压缩机的功率可以被设定得越高，增压压力越高于预定的增压压力值。在这种情况下，真空泵总是工作在最大抽运能力下。由于空气压缩机，气体混合物的组成发生变化；然而，这比气体混合物可用量不足要好。在这个控制中，代替增压压力，也可以使用取决于增压压力的另一个压力(例如排气压力)。此外，代替增压压力，可以使用随着发动机功率提高而增加的另一数量/性质，例如发动机转速。
优选的是，可以提供储藏罐并与气化罐连接。储藏罐包括有机化合物并用于重新填充气化罐。也可以提供通过气化罐上的可关闭的开口手动再填充气化罐。
有利的是，通过引入气体混合物，可以实现燃烧室中注入的柴油的点火。包含氢氧根的气体混合物促进更快的燃烧。如果点火正时终止于曲轴转角小于20°，特别是17°和19°之间，特别是17.5°和18.5°之间，在上死点之前(内部燃烧发动机的活塞)。该点火正时可以通过将气体混合物引入燃烧室的时间来定义和设定。在这种变型中，点火正时在上死点之前比通常更紧。可以选择这种较晚的点火正时，因为本发明提供了特别快速的燃烧方式。在期望的时间点，因此可以产生更大的压力。
本发明还涉及包括如上所述配置的车辆驱动系统的陆地车辆，例如卡车，汽车，建筑机械或其他商用车辆。
所描述的车辆驱动系统的实施例的预期用途导致本发明的方法的变型。此外，本发明的车辆驱动系统的优选实施例，特别是其控制器，可以被配置为执行本发明方法的所述变体。
附图说明
下面参照附图描述本发明的其它优点和特征，其中：
图1示出了根据本发明的车辆驱动系统的实施例的示意图。
具体实施方式
图1示意性地示出了本发明的车辆驱动系统100的示例性实施例，其可以是地面车辆(未示出)的一部分，例如卡车。
作为重要的部件，车辆驱动系统包括用于产生氢气和氧气的电解室20，用于气化挥发性有机化合物的气化罐30以及内燃机50，该内燃机除了化石能源载体，还有产生的氢气，氧气和气态有机化合物。
通过供应这种气体混合物，柴油或另一种化石能源载体的燃烧可以更快地发生并且产生的废气中将会产生较少的污染物。
最初，通过使用电能将水或另一种起始物质在电解室20中转化成氢气，氧气和可能的其它组分。
产生的氢气和产生的氧气通过供应系统或管路系统28输送。这两种气体可以特别是以混合物形式提供，即氢氧混合气。为了运输，在供应系统28中提供真空泵25。真空泵25在电解室20中产生减压，从而吸走氧气和氢气。
此外，电解室20中的减压降低了从液态转变成气态的电解质(其存在于电解室20中)的量。以这种方式，可以增加电解室20的效率。
供应系统28向气化槽30供给氧气和氢气。在气化槽30内设置甲醇和/或乙醇等有机化合物，由于氢气和氧气的导入而经历表面气化。为此，将氢气和氧气在引入到气化罐30中的下部，特别是在其底部。由此在气化罐30内形成气体混合物，其至少包含氢气，氧气和气化的有机化合物，特别是甲醇和/或乙醇。然后该气体混合物经由供应管路38被送出。
供应管路38将产生的气体混合物引导至涡轮增压器40的压缩机42。气体混合物可与环境空气一起输送至压缩机42。为了合并，可以提供相应的管路(未示出)。气体混合物从涡轮增压器40被引入到内燃机50的燃烧室52中。在燃烧室52中，气体混合物点燃并引起注入的柴油燃烧。
排气从燃烧室52经由排气管路54被引导至涡轮增压器40的排气涡轮机44。废气的压力因此被排气涡轮机44用来将气体混合物与压缩机42一起沿着内燃机50的方向输送。在排气涡轮44的下游，排气到达排气过滤器60。
如果注入的柴油燃料量增加，则应该增加供入燃烧室52中的气体混合物。为此尤其使用涡轮增压器40。涡轮增压器40的压缩机42由排气涡轮44驱动。如果排气涡轮44的排气压力上升，则排气涡轮44以更多的动力驱动压缩机42。如果在燃烧室52中只有少量的柴油被燃烧，则排气涡轮44处的压力很小，压缩机42仅在供给管路38中产生一个小的吸力。另一方面，如果较大的量的柴油在燃烧室52中燃烧，则压缩机42将导致供应管路38的更强的气体混合物吸入力。
此外，所产生的气体混合物的量可以根据需要进行控制。为此，可以设置控制器10，该控制器10特别可以被配置为调节通过电解室20的电流并且因此可以设定要产生的氢气和氧气的量。此外，控制器10可以控制真空泵25，并且因此可以设定从电解室20输送到气化罐30中的氢气和氧气的量。为了增加产生的气体混合物的量，可以设定较大的电流和真空泵25的较高抽吸功率。所产生的气体混合物的量可以设定得越大，注入的柴油进入燃烧室52的速率或量就越高。内燃机50的增压压力可以用作对此的量度。因此可以调整控制器10以增加增压压力来增加真空泵25的抽运能力和电解室20中的电流。可以提供用于此目的的压力测量方法。在所述的示例中，提供压力测量装置12，其测量涡轮增压器40上游的排气压力。此排气压力也可用于控制产生的气体混合物量。
向涡轮增压器40供应更大量的气体混合物，可以期望通过电解室20的最大电流和真空泵25的最大抽运能力实现的。特别地，对于这样的情况，可以提供压缩机35。空气压缩机35将空气，特别是环境空气泵送到气化罐30中，从而导致有机化合物的气化增加。如果空气压缩机35和管路系统28的管路在真空泵25处终止为共同管路，则空气压缩机35的空气和由电解产生的氢气和氧气将相同的喷嘴引入气化罐30。然而，在其它变型中，优选的是，来自空气压缩机35的空气以及所产生的氢气和氧气通过分开的管路到达气化罐30。
控制器10还设置空气压缩机35的抽运能力。可以提出，空气压缩机35仅在电解室20被供应最大电流并且真空泵25以最大抽运能力运行时被操作。
为了特别有效地清洁排气过滤器60，可以从电解室20供应氧气。在所述的实施例中，为此目的设置了管路62，其从电解室20通向排气过滤器。取决于示例性实施例，电解室20的设计是优选的，其中被引导的氧气分离出氢气或者不与氢气运输通过管路62，或者氧气和氢气一起被输送通过管路62。
通过将所产生的气体混合物供应到燃烧室52中的化石能量载体，可以实现特别快速的燃烧。这允许在内燃发动机50的活塞的上止点之前很短时间点燃，这使得可以实现更高的效率。此外，废气中产生的污染物的量减少。

Claims (14)

1.车辆驱动系统，包括：
用于驱动车辆的内燃机(50)
其中内燃机(50)包括具有将柴油注入燃烧室(52)中的喷油器的燃烧室(52)，
用于产生氢气和氧气的电解室(20)，和
从电解室(20)吸入氢气和氧气的真空泵(25)
其特征在于，所述车辆驱动系统还包括：
其中接收挥发性有机化合物的气化罐(30)，特别是甲醇或乙醇，
空气压缩机(35)，用于将空气泵送到气化罐(30)中；
用于将气体混合物输送到燃烧室(52)的供应管路(38)，所述气体混合物包含来自气化罐(30)的气化的有机化合物以及至少一部分氢气和氧气。
2.根据权利要求1所述的车辆驱动系统，
其特征在于：
所述真空泵(25)和所述气化罐(30)以这样的方式设置，使得所述氢气和所述氧气可以至少部分地由所述真空泵(25)从所述电解室(20)传送到所述气化罐(30)以产生气体混合物。
3.根据权利要求1或2所述的车辆驱动系统，
电解室(20)和从电解室(20)到气化罐(30)的管路系统构成使得氢气和氧气可以作为氢氧化物不分离地输送。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆驱动系统，
其特征在于：
提供涡轮增压器(40)
供应管路(38)被设计成使得气体混合物经由涡轮增压器(40)的压缩机(42)被引导至燃烧室(52)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆驱动系统，
其特征在于：
被引导到气化罐30内的氢气和氧气经由气化罐30的下部的多个喷嘴被导入。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的车辆驱动系统，
其特征在于：
设有净化废气的排气过滤器(60)
设有用于分离可在电解室(20)中产生的氢气和氧气的分离器，
设有用于将一部分氧气引导至排气过滤器(60)的管路(62)
其中由所述供应管路(38)引导至所述燃烧室(52)的所述气体混合物包含剩下部分的所述氧气和所述氢气以及所述气化的有机化合物。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的车辆驱动系统，
其特征在于：
向电解室(20)供应电流，在电解室(20)中通过该电流获得氢气和氧气，以及
设有控制器(10)并且被设计作为内燃机运行的瞬时特性的功能来控制电流和/或水进入电解室(20)和/或控制真空泵(25)的抽运能力。
8.根据权利要求7所述的车辆驱动系统，
其特征在于：
控制器(10)被设计成使用内燃机(50)的增压压力作为内燃机运行的瞬时特性，根据该控制器来控制电流，水引入和/或抽运能力，和
控制器(10)被设计成将电流和抽运能力调节得越大，增压压力越高。
9.陆地车辆，
包括根据权利要求1至8中任一项所述的车辆驱动系统。
10.一种用于操作车辆驱动系统的方法，
其中车辆由内燃机(50)驱动，
其中柴油通过喷油器被注入到内燃机(50)的燃烧室(52)中，
其中氢气和氧气在电解室(20)中产生，
其中用真空泵(25)将氢气和氧气从电解室(20)中吸出，
其特征在于：
挥发性有机化合物，特别是甲醇或乙醇在气化罐(30)中气化，
用空气压缩机(35)将空气泵入气化罐(30)
将包含气化有机化合物和至少一部分氢气和氧气的气体混合物引导到燃烧室(52)中。
11.根据权利要求10所述的方法，
其特征在于：
通过真空泵(25)在电解室(20)中产生减压，特别是产生低于1bar，特别是200mbar和700mbar之间，特别是300mbar和600mbar之间的压力。
12.根据权利要求10或11所述的方法，
其特征在于：
真空泵(25)从电解室(20)吸出很多气体，使得在电解室(20)的操作期间，电解室的至多四分之一充满气体。
13.根据权利要求10至12之一所述的方法，
其特征在于：
在上死点之前，点火正时出现在曲轴转角小于20°，特别是在17°和19°之间，特别是在17.5°和18.5°之间。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，
其特征在于：
如果用于发动机功率的参数，特别是内燃机(50)的增压压力的参数达到预定义的阈值，则以最大抽运能力操作真空泵(25)，以及
如果参数增加超过预定阈值，则额外地操作一空气压缩机(35)，其将空气泵送到气化罐(30)中。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2820286B8 (en) 2012-02-27 2019-12-11 Hytech Power Inc. Oxygen-rich plasma generators for boosting internal combustion engines
ES2660825T3 (es) 2015-07-29 2018-03-26 Fuelsave Gmbh Sistema de propulsión de barco y método para operar un sistema de propulsión de barco
US10605162B2 (en) 2016-03-07 2020-03-31 HyTech Power, Inc. Method of generating and distributing a second fuel for an internal combustion engine
US20190234348A1 (en) 2018-01-29 2019-08-01 Hytech Power, Llc Ultra Low HHO Injection
US11286822B2 (en) 2020-01-13 2022-03-29 Saudi Arabian Oil Company Mitigating particulate matter emission in engine exhaust

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4883023A (en) * 1988-12-14 1989-11-28 Allied-Signal Inc. Polymeric membrane air separator for a turbocharger and brake system in a vehicle
WO2010078576A2 (en) * 2009-01-05 2010-07-08 Clean-Fuel Technologies, Inc Hydrogen supplementation fuel apparatus and method
US20110094458A1 (en) * 2009-09-11 2011-04-28 Geo Firewall Sarl System to dynamically vary the volume of product gas introduced into a hydrocarbon combustion process
KR20110119055A (ko) * 2010-04-26 2011-11-02 삼성중공업 주식회사 브라운 가스를 이용하는 엔진 유닛
US20120067304A1 (en) * 2010-09-16 2012-03-22 Robert Jon Littmann Economical hybrid fuel
EP2602358A1 (en) * 2011-12-09 2013-06-12 David Harvey An electrolysis cell
CN103429881A (zh) * 2011-03-08 2013-12-04 丰田自动车株式会社 带混合气体生成系统的车辆及带燃料制造系统的车辆

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1636574A1 (ru) * 1988-06-29 1991-03-23 А.П.Васин, А.А.Васин и М.М.Трифонов Система питани дл двигател внутреннего сгорани
JP2923123B2 (ja) * 1992-04-15 1999-07-26 三菱重工業株式会社 火花点火ガス内燃機関
DE4237184A1 (en) 1992-11-04 1993-03-11 Andreas Rogowski Redn. of nitrogen oxide(s) in truck engine exhaust gases - comprises mixing hydrogen@ with exhaust gases contg. a specified excess of air
US5458095A (en) 1993-09-15 1995-10-17 Energy Reductions Systems, Inc. Air pump-assisted hydrogen/oxygen fuel cell for use with internal combustion engine
US6257175B1 (en) 1997-09-15 2001-07-10 Edward G. Mosher Oxygen and hydrogen generator apparatus for internal combustion engines
US6326703B1 (en) 2000-03-01 2001-12-04 John W. Clark Power apparatus
DE20020836U1 (de) 2000-12-01 2001-03-22 Ogras Ahmet Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff in Kraftfahrzeugen
JP3757894B2 (ja) * 2002-04-15 2006-03-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置及び内燃機関の排気浄化方法
JP2004011517A (ja) * 2002-06-06 2004-01-15 Honda Motor Co Ltd 動力装置
US20060179819A1 (en) * 2005-02-14 2006-08-17 Sullivan John T System and method for reducing vehicle emissions and/or generating hydrogen
RU2280181C1 (ru) * 2005-03-01 2006-07-20 Пензенский государственный университет Система питания двигателя внутреннего сгорания
CA2534454A1 (en) * 2006-01-30 2007-07-30 Hy-Drive Technologies Ltd. Hydrogen generating system for operation with engine turbo condition
WO2008033107A2 (en) * 2006-09-13 2008-03-20 Siong Cheak Steven Mok System for generating brown gas and uses thereof
JP2009242216A (ja) * 2008-04-01 2009-10-22 Nissan Motor Co Ltd 水素生成分離装置、これを用いた燃料電池システム及び内燃機関システム
WO2011103925A1 (de) 2010-02-25 2011-09-01 Werner Piatke Vorrichtung und verfahren zur gezielten verbrennung durch elektrolyse erzeugter gase in einem verbrennungsmotor oder einer heizungsanlage
JP2012180571A (ja) * 2011-03-02 2012-09-20 Yukinobu Mori 車輌水素添加システム
DE102011120137A1 (de) 2011-11-26 2013-05-29 Bertram Hirschfeld Elektrolyse-Wasserstoff-Aggregat, und das chemische Tuning
JP2014058882A (ja) * 2012-09-14 2014-04-03 The Hydrogen Corp エンジンに対する気体燃料の供給方法、および当該方法によって出力が向上したエンジン
ES2660825T3 (es) * 2015-07-29 2018-03-26 Fuelsave Gmbh Sistema de propulsión de barco y método para operar un sistema de propulsión de barco

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4883023A (en) * 1988-12-14 1989-11-28 Allied-Signal Inc. Polymeric membrane air separator for a turbocharger and brake system in a vehicle
WO2010078576A2 (en) * 2009-01-05 2010-07-08 Clean-Fuel Technologies, Inc Hydrogen supplementation fuel apparatus and method
US20110094458A1 (en) * 2009-09-11 2011-04-28 Geo Firewall Sarl System to dynamically vary the volume of product gas introduced into a hydrocarbon combustion process
KR20110119055A (ko) * 2010-04-26 2011-11-02 삼성중공업 주식회사 브라운 가스를 이용하는 엔진 유닛
US20120067304A1 (en) * 2010-09-16 2012-03-22 Robert Jon Littmann Economical hybrid fuel
CN103429881A (zh) * 2011-03-08 2013-12-04 丰田自动车株式会社 带混合气体生成系统的车辆及带燃料制造系统的车辆
EP2602358A1 (en) * 2011-12-09 2013-06-12 David Harvey An electrolysis cell

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AU2016299746B2 (en) 2020-03-05
CA2993475A1 (en) 2017-02-02
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WO2017016969A1 (de) 2017-02-02

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