CN108546961A - 一种车用氢能机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车用氢能机，包括：壳体，水箱和反应器，所述水箱和反应器均设置在所述壳体中，且所述水箱位于所述反应器的上方；所述水箱上设置有水箱进水口，水箱出水口，水箱进气口和水箱出气口，所述反应器上设置有反应器进水口和反应器出气口，其中，所述水箱出水口与所述反应器进水口之间通过输水管相连接，所述反应器出气口与所述水箱进气口之间通过输气管相连接，所述水箱进水口与外界接通，用于向水箱中加水，所述水箱出气口与发动机相连。本发明提供的车用氢能机可以将水电解产生氢气和氧气，并作为助燃气体供发动机使用，使车辆发动机内的燃油充分燃烧，从而达到车辆节油以及提升车辆发动机动力的目的。

Description

一种车用氢能机

技术领域

本发明涉及节能设备技术领域，特别是涉及一种车用氢能机。

背景技术

近年来，国内外研究专家在车辆节油及提升车辆发动机动力方面进行了诸多研究，主要集中在以下几个方面：第一、通过设计磁性节油器、纳米节油器、节油贴、燃油添加剂等，改变燃油分子结构，提高汽油的燃烧效率；第二、通过设计稀土增氧器或磁化空气等改变进入发动机空气的化学结构，增加空气中的氧气与氢气含量，提高燃烧效率，提升发动机功率；第三、设计机油添加剂提高发动机机械部分的润滑，减少摩擦造成的能量损失，提高发动机的热效率；第四、被动式涡轮增压：通过在空气滤清器和发动机进气管之间安装涡轮，利用发动机自然吸气带动涡轮旋转，依靠旋转惯性为发动机提供增压空气，提高发动机压缩比，实现稀薄燃烧，大幅度提升发动机动力；第五、主动式涡轮增压，在空气滤清器和发动机进气管之间安装涡轮，利用汽车尾气排放的高速气流或者外接电机等方法提供动力，推动涡轮高速旋转，为发动机提供增压空气，提高发动机压缩比，实现稀薄燃烧，大幅度提升发动机动力；第六、机械式滑行器，通过对变速箱进行改装，收回油门时可将变速箱输出轴与驱动轮脱开，发动机立即恢复怠速工作状态，充分利用了潜在的动力，延长了滑行距离，从而达到节油的目的。

目前，国内汽车发动机大多采用多点电喷技术，分两个工作阶段：第一、开环阶段，即车辆起动、预热及加速阶段；第二闭环阶段，即车辆匀速行驶阶段。实际应用过程中，上述六个方面的研究均不同程度存在缺陷和不足。其中，对于提高汽油燃烧效率这一类产品来说，由于汽油在高温条件下的氧化反应很复杂，构成燃油的烃类的构造多种多样，在高温反应时氧化极快，许多中间产物又极不稳定，要想确定各种中间物的存在和作用也较难。根据清华大学所做的燃烧实验，电喷汽车汽油的燃烧率在闭环状态已经达到95％左右。开环状态下汽油燃烧非常不充分，但主要因素是发动机进气不足造成的，无论汽油分子如何活化，氧气不足它都没法充分燃烧。考虑到汽油发动机的热效率，即汽油燃烧产生的热能转化为推动汽车运行动能的比率，只有20～30％左右，从汽油的燃烧效率入手实现节油不可能超过3％。更为关键的因素在于令燃油饱和分子链断裂，释放出自由电子，产生大量“自由基”这一过程在实验室里虽然可以实现，但是所需设备非常复杂，所需能量非常强大，不是简单的加块磁铁就可以的。因此，该类产品无法实现3％以上的节油，甚至绝大多数产品根本不起任何作用。

对于稀土增氧器或磁化空气等产品来说，现在市场上的此类产品最早只是一个简单的废气二次循环，后来很多汽车厂商在汽车出厂时就安装了此装置，如捷达、普桑等，主要作用还是降低尾气的污染。到目前为止，能够在工业中获得应用的稀土催化材料主要有3类，包括分子筛稀土催化材料、稀土钙钛矿催化材料以及铈锆固溶体催化材料等。其中，分子筛稀土催化材料又可细分为中孔、微孔、介孔、以及纳孔稀土催化材料等几大类，且目前主要用于炼油催化剂。铈锆固溶体催化材料是应汽车尾气净化市场的需求发展起来的一种稀土催化材料。也就是说稀土催化材料的作用是帮助汽车的三元催化将尾气中未能完全氧化的有害气体进一步氧化，如有毒的一氧化碳可进一步氧化为无毒的二氧化碳。铈元素的确具有储氧性，因此加装稀土增氧装置可能增加进气中的氧气量，但是它有瞬时性，即不可能源源不断的提供，只能在车辆刚发动的短时间内起作用；而且增氧量与高速旋转的发动机所需氧气量相比，只能说微乎其微。

机油添加剂类产品原理简单，理论可行，但节油效率太低，不超过4％。同时，有的产品为了降低摩擦，添加后会导致油膜过薄，有可能对机械装置造成不良影响。被动式涡轮增压理论完全推翻能量守恒原理，因而不能实现。

主动式涡轮增压技术比较成熟，在很多高档轿车、大型客车上已经普遍采用。其工作原理主要包括以下几点：a，大幅度增加发动机的进气量，实现稀薄燃烧；b、提高发动机压缩比，因采用了增压供气，气缸内的压力就会增加，爆燃时，发动机就能输出更大的功率。现在市场上此类产品主要有两种：利用汽车尾气排放作动力和外接电机作动力。

利用汽车尾气排放作动力与很多汽车厂家的涡轮增压发动机相同，但其改装难度和费用较高。理论上加装增压器后的发动机的功率及扭矩能增大20％～40％，但实际上还要和具体的发动机相结合。因为，如果增压过大，冷却、润滑系统无法跟上，发动机很快就报废了。同时，利用尾气排放作动力具有一定的滞后性，一般为1.7秒。也就是说，在低速时作用不明显，高速时非常明显。因而，节油性能在高匀速状态下最高可以达到10％左右，在起步、加速过程中并不明显。外接电机作动力的涡轮增压器一般都功率不大，动力提升能力在10％～15％之间。

对于机械式滑行器来说，虽能在收回油门时将变速箱与驱动轮脱开，进入脱档滑行状态，但分析此产品能否节油，必须了解以下几个问题：a、脱档滑行状态下的发动机工作状态；b、与带档滑行状态下发动机工作状态有何不同；c、脱档滑行在一般驾驶实践中的实现可能。其中，电喷车在脱档滑行时，车载电脑会将车辆状态判断为怠速，按照怠速指令对发动机供油。而带档滑行则较为复杂：车辆在高速行驶过程中，当松开油门踏板时，发动机不需要输出转矩，而是由汽车的动能拖动，这一工况被称为拖动工况或滑行工况。在拖动工况为了减少废气排放和降低燃油消耗以及改善行驶特性，电控系统中央控制器识别出发动机处于拖动工况后，首先立即推迟当时的点火角，然后全部切断向发动机喷油，当发动机转数降低到一个额定数后，发动机又会恢复为怠速喷油，如捷达为1200转/分，宝来为1000转/分，这样可使工况的过度过程较为平稳。要想滑行，必须有较高的初速度。在市区路况条件下，车速一般不会高于50km/h，无论脱档、带档滑行，其节油都微乎其微。在郊区模式，车速达到100km/h或者更高时因为脱档滑行距离非常远，所以，还是有一点的节油效果。但是在超过60km/h的速度下，脱档滑行容易导致车辆失控，非常危险。综上，采用机械式滑行器时在一般驾驶实践中很难达到节油的目的，并且存在重大的安全隐患。如果是驾车熟练的人，无需安装此产品，完全可以自己操作达到脱档滑行。

发明内容

为此，本发明的一个目的在于提出一种车用氢能机，其结构简单、设计合理、安装布设方便且使用操作简便、使用效果好，能有效提高车辆发动机动力，并具有节油效果，降低排放。

本发明提供了一种车用氢能机，包括：壳体，水箱和反应器，所述水箱和反应器均设置在所述壳体中，且所述水箱位于所述反应器的上方；所述水箱上设置有水箱进水口，水箱出水口，水箱进气口和水箱出气口，所述反应器上设置有反应器进水口和反应器出气口，其中，所述水箱出水口与所述反应器进水口之间通过输水管相连接，所述反应器出气口与所述水箱进气口之间通过输气管相连接，所述水箱进水口与外界接通，用于向水箱中加水，所述水箱出气口与发动机相连，用于向发动机输送电解后的氢气和氧气。

本发明提供的车用氢能机可以将水电解产生氢气和氧气，并作为助燃气体供发动机使用，使车辆发动机内的燃油充分燃烧，从而达到车辆节油以及提升车辆发动机动力的目的。

本发明利用电解水的方式产生氢气和氧气，提供给发动机使用，

进一步地，所述反应器进水口连接在所述反应器的下部，所述反应器出气口连接在所述反应器的下部。

进一步地，所述输水管的下部还连接有排水口。

进一步地，所述水箱出气口的外侧还连接有气室。

进一步地，所述气室通过冷凝管与发动机的进气管相连接。

进一步地，所述外壳的上侧连接有冷凝管支架，所述冷凝管缠绕在所述冷凝管支架上。

进一步地，所述反应器包括阴极电极组，阳极电极组，直流脉冲电源和控制器，所述阴极电极组和阳极电极组均位于反应器的储水腔内，所述所有阴极电极组与直流脉冲电源的阴极相连，所述阳极电极组与直流脉冲电源的正极相连，所述控制器与所述直流脉冲电源和外接的发动机信号连接。

进一步地，所述阴极电极组由阴极电极片组成，所述阳极电极组由阳极电极片组成，所述阴极电极片和阳极电极片呈交错布设，相邻的所述阴极电极片和阳极电极片之间设置有绝缘密封垫。

进一步地，所述绝缘密封垫为环状结构，其与相邻的所述阴极电极片和阳极电极片围成电解液空腔，在该空腔中进行水的电解。

进一步地，所述阴极电极片和阳极电极片在所述反应器的储水腔内均沿竖直方向设置。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例的一种车用氢能机的侧面结构示意图；

图2为本发明实施例的一种车用氢能机的正面结构示意图。

附图中标记为：

1 壳体

2 水箱

21 水箱进水口

22 水箱出水口

23 水箱进气口

24 水箱出气口

3 反应器

31 反应器进水口

32 反应器出气口

33 阴极电极组

34 阳极电极组

35 直流脉冲电源

36 控制器

4 输水管

41 排水口

5 输气管

6 冷凝管

61 冷凝管支架

7 绝缘密封垫

8 气室

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明实施例提供了一种车用氢能机，如图1和图2所示，包括：壳体1，水箱2和反应器3，所述水箱2和反应器3均设置在所述壳体1中，且所述水箱2位于所述反应器3的上方，水箱2设置在反应器3的上方有利于水在重力作用下向反应器3中的流动，也方便电解产生的气体被压力压到上方的水箱2里，形成水气的流动；所述水箱2上设置有水箱进水口21，水箱出水口22，水箱进气口23和水箱出气口24，所述反应器3上设置有反应器进水口31和反应器出气口32，其中，所述水箱出水口22与所述反应器进水口31之间通过输水管4相连接，所述反应器出气口32与所述水箱进气口23之间通过输气管5相连接，所述水箱进水口21与外界接通，用于向水箱中加水，所述水箱出气口24与发动机相连，用于向发动机输送电解后的氢气和氧气。其中，为了增加水气的流量可以将输水管和输气管设计成两组或多组，所述水箱进水口21的外侧设置有水箱盖，用于注水完毕后关闭水箱盖，避免产生的氢气和氧气从这里漏出。

在本发明实施例的一个方面，所述反应器进水口31连接在所述反应器3的下部，所述反应器出气口32连接在所述反应器3的下部，以促进水气的流动；同时所述输水管4的下部还连接有排水口41，排水口41主要用于对水箱和反应器清洗时排出清洗后的废水。

在本发明实施例的一个方面，所述水箱出气口24的外侧还连接有气室5，所述气室5通过冷凝管6与发动机的进气管相连接。优选的，所述外壳1的上侧连接有冷凝管支架61，所述冷凝管6缠绕在所述冷凝管支架61上。气室的设置起到容纳电解产生的氧气和氢气的作用，同时，在将氧气氢气传动给发动机使用的过程中还设置了冷凝管，可以进一步去除气体中的水分，避免水分进入发动机，影响发动机工作。

在本发明实施例的一个方面，所述反应器3包括阴极电极组33，阳极电极组34，直流脉冲电源35和控制器36，所述阴极电极组33和阳极电极组34均位于反应器3的储水腔内，所述所有阴极电极组33与直流脉冲电源35的阴极相连，所述阳极电极组34与直流脉冲电源35的正极相连。所述阴极电极组33由阴极电极片组成，所述阳极电极组34由阳极电极片组成，所述阴极电极片和阳极电极片呈交错布设，相邻的所述阴极电极片和阳极电极片之间设置有绝缘密封垫7，所述控制器36与所述直流脉冲电源35和外接的发动机信号连接，所述控制器接收外部发动机的排量信息，并根据排量信息调节直流脉冲电源的输出电流，调整电解的效率，使电解效率与发动机排量的需求相匹配。所述绝缘密封垫7为环状结构，其与相邻的所述阴极电极片和阳极电极片围成电解液空腔，在该空腔中进行水的电解。优选的，所述阴极电极片和阳极电极片在所述反应器的储水腔内均沿竖直方向设置，这种竖直的设计更有利于水及电解产生的气体在竖直方向上的流动，水从下侧流入，气体从上侧流出。

本发明利用水电解反应器产生氧气和氢气，通过水箱和气室对所产生助燃气体进行收集，并通过气管连接在发动机空气进气阀前的管道上，同时采用PWM控制电路作为控制器，与车辆燃油泵联动，能有效提高发动机的功率和达到节能减排效果。实际使用时，针对不同排量的车辆，对水电解反应器的数量及各水电解反应器排出助燃气体的流量进行调节，做到需用多少氢就产生多少氢，因而能实现既产既用，使用过程绝对安全可靠。综上，本发明可利用车辆自身电源产生氢、氧混合气体，并将氢、氧混合气体输送到发动机的气缸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，提高了燃油效率。而氢气是一种环保高能燃料，燃烧热能比汽油柴油都高，是汽油燃烧热能的3倍，氢气的注入就是增加了燃料，同时通过微电脑积分控制器的控制减少燃油的供给量，用添加的氢气代替减少供给的燃油，从而达到节油的目的。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种车用氢能机，其特征在于，包括：

壳体，水箱和反应器，所述水箱，反应器和控制器均设置在所述壳体中，且所述水箱位于所述反应器的上方；

所述水箱上设置有水箱进水口，水箱出水口，水箱进气口和水箱出气口，所述反应器上设置有反应器进水口和反应器出气口，其中，所述水箱出水口与所述反应器进水口之间通过输水管相连接，所述反应器出气口与所述水箱进气口之间通过输气管相连接，所述水箱进水口与外界接通，用于向水箱中加水，所述水箱出气口与发动机相连，用于向发动机输送电解后的氢气和氧气。

2.如权利要求1所述的一种车用氢能机，其特征在于，所述反应器进水口连接在所述反应器的下部，所述反应器出气口连接在所述反应器的下部。

3.如权利要求2所述的一种车用氢能机，其特征在于，所述输水管的下部还连接有排水口。

4.如权利要求1所述的一种车用氢能机，其特征在于，所述水箱出气口的外侧还连接有气室。

5.如权利要求4所述的一种车用氢能机，其特征在于，所述气室通过冷凝管与发动机的进气管相连接。

6.如权利要求5所述的一种车用氢能机，其特征在于，所述外壳的上侧连接有冷凝管支架，所述冷凝管缠绕在所述冷凝管支架上。

7.如权利要求1所述的一种车用氢能机，其特征在于，所述反应器包括阴极电极组，阳极电极组，直流脉冲电源和控制器，所述阴极电极组和阳极电极组均位于反应器的储水腔内，所述所有阴极电极组与直流脉冲电源的阴极相连，所述阳极电极组与直流脉冲电源的正极相连，所述控制器与所述直流脉冲电源和外接的发动机信号连接。

8.如权利要求7所述的一种车用氢能机，其特征在于，所述阴极电极组由阴极电极片组成，所述阳极电极组由阳极电极片组成，所述阴极电极片和阳极电极片呈交错布设，相邻的所述阴极电极片和阳极电极片之间设置有绝缘密封垫。

9.如权利要求8所述的一种车用氢能机，其特征在于，所述绝缘密封垫为环状结构，其与相邻的所述阴极电极片和阳极电极片围成电解液空腔，在该空腔中进行水的电解。

10.如权利要求9所述的一种车用氢能机，其特征在于，所述阴极电极片和阳极电极片在所述反应器的储水腔内均沿竖直方向设置。