CN111156115A - 一种结合式车载氢能源辅助动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种结合式车载氢能源辅助动力系统，包括：燃油氢引单元、供氢反应单元以及发动机，其中，油料氢引单元为发动机提供磁化的氢气和磁化的燃油，供氢反应单元将水电解产生氢气并为发动机提供辅助动力能源。本发明的系统为汽车提供了辅助动力，并且改善了燃油的燃烧效率，节油百分比高达30‑50％，百公里加速提升20％，尾气中CO含量降低至0‑0.01ppm，含硫量低至12mg/kg。

Description

一种结合式车载氢能源辅助动力系统
技术领域
本发明属于新能源汽车技术领域，具体涉及一种结合式车载氢能源辅助动力系统。
背景技术
汽车保有量逐年增长且传统汽油/柴油发动机存在燃料利用率低的问题导致目前汽车发动机已成为造成温室气体排放的重要来源，故研发高效、环保、清洁型汽车发动机系统为世界各国重要政策方向。
由于氢能具有来源广、可再生、可储存、无污染的特性，全球各大汽车厂商都在加大氢能汽车的开发力度。氢能汽车分为两种，氢内燃车(HICEV)是以内燃机燃烧氢气及空气中的氧产生动力，推动的汽车，而氢燃料电池车(Fuel cell vehicle-FCEV)是使氢或含氢物质及空气中的氧通过燃料电池以产生电力，再以电力推动电动机，由电动机推动车辆。这类车辆的原理是把氢的化学能转换为机械能，或者是通过燃烧的内燃机中的氢，或通过在燃料电池中的氧与氢反应来运行电动机。虽氢内燃车或氢燃料电池车可以降低温室气体的排放及提高燃料转换效能，但都存在由于氢气自体特性导致的造价高、贮氢困难、易泄露，由于投入上的短缺造成氢燃料基础建设不足，以及由于核心硬件差异导致的与传统型燃油汽车不易联用的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于所有燃油汽车，能有效提升燃油燃烧效率，降低污染排放，并且能够节省能源的汽车辅助动力系统。
本发明提供了一种结合式车载氢能源辅助动力系统，包括：燃油氢引单元、供氢反应单元以及发动机，其中，燃油氢引单元包括氢引器、油箱、与油箱连通设置的添加剂储罐，发动机与油箱通过上油管及回油管实现油路连通，上油管及回油管外侧分别安装有氢引器，该氢引器内置有若干高强度磁石；供氢反应单元包括电解水制氢器及第一储水箱，电解水制氢器设有排氢口以及第一进水口，排氢口通过供氢管与发动机相连，第一进水口与第一储水箱相连。
优选地，所述供氢反应单元还包括输水泵，电解水制氢器设有排氢口以及第一进水口，排氢口通过供氢管与发动机相连，第一进水口通过第一输水管与输水泵相连，输水泵还连接第二输水管，第二输水管另一端连接第一储水箱。
优选地，所述第一储水箱与空调出水管相连接，空调的废弃水被收集于第一储水箱内。
优选地，所述车载供氢助燃系统还包括控制器，所述供氢管、上油管以及回油管分别安装有流量计及控制阀，控制器分别与输水泵、控制阀相连。
优选地，所述电解水制氢器为一内设容置空间的储罐，储罐内壁涂覆有聚苯乙烯层，储罐底部安装一电解供氢的电解器，所述辅助动力系统还设有第二储水箱，电解水制氢器设有第二进水口，该第二进水口与第二储水箱相连。
优选地，所述氢引器于上油管及回油管两侧分别装配有两个以上且具备一定磁场强度的磁石，磁石同极近油管相对布设且磁石强度为5000-8000GS。
优选地，所述氢引器包括磁石、底盘以及磁石外壳，底盘与磁石外壳相互对应设置，磁石置于底盘与磁石外壳所形成的容置空间内，底盘与磁石外壳中部均设有用于油管穿设且二者适配可用于将氢引器卡接在油管外侧的拱形开口。
优选地，所述磁石外壳为边缘多齿形设置的导磁板体。
优选地，所述磁石外壳沿磁石的两侧排列设置多处镂空。
优选地，所述发动机还连接有润滑剂储罐。
本发明提供的结合式车载氢能源辅助动力系统所具有的有益技术效果如下：
①本发明采用高强度磁石，磁石强度为5000GS-8000GS，通过强磁场对燃油及氢气进行磁化操作，一方面，磁化使燃油表面张力下降，黏度降低，雾化效果增强，使得燃油雾滴的直径较磁化前变小，增大了燃油同空气的接触面积，从而有利于燃油的完全燃烧；另一方面，氢气经过磁石产生的高强度磁场后捕获电子，使其对燃油中的带正电荷的碳原子产生强化吸引作用，从而改变了燃油的分子链，进一步提高燃油燃烧效率，改善发动机动力，降低一氧化碳及氮氧化物的排放量。
②氢引器于上油管及回油管两侧分别装配有数量及强度的磁石，磁石同极近油管相对布设，对燃油产生正磁场作用力，磁化效果最佳。
③磁化的氢气与磁化的燃油与水电解产生的氢气融合，提高燃油率。
④氢引器包括底盘以及磁石外壳，底盘与磁石外壳中部均设有用于油管穿设且二者适配可用于将氢引器卡接在油管外侧的拱形开口，所述底盘为边缘多齿形设置的导磁板体，根据磁性集中的原理，延长了磁化的油路，磁化效果更佳。
⑤燃油(包括柴油和汽油)在运输至发动机燃烧室之前，会有部分气化在空气中。不饱和的油分子在添加物的物理反应作用之下，把空气中的水分子吸纳，在油分子里重组油链，形成富氧状态，把硫气化，从而降低油分子含硫量。经过处理过后的汽油/柴油，具备以下特点：润滑、密封、防震、冷却、清洁、液压、缓冲防蚀、高压自燃、增大燃烧膨胀力、降低引擎温度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为结合式车载氢能源辅助动力系统结构示意图；
图2为电解水制器结构示意图；
图3为氢引器结构示意图。
主要元件符号说明：
1燃油氢引单元、11氢引器、111磁石、112磁石外壳、113底盘，12油箱，13添加剂储罐，14上油管，15回油管，16润滑剂储罐；
2供氢反应单元、21电解水制氢单元、211排氢口、212第一进水口、213第二进水口、214排水口、215聚苯乙烯层、216电解器、217罐体，22输水泵，23第一储水箱；
3发动机；
4空调。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供的一种结合式车载氢能源辅助动力系统，结合图1-3所示，包括：燃油氢引单元1、供氢反应单元2以及发动机3。其中，燃油氢引单元1包括氢引器11、油箱12、与油箱12连通设置的添加剂储罐13，发动机3与汽车油箱12通过上油管14及回油管15实现油路连通，上油管14及回油管15外侧分别安装有氢引器11，该氢引器11内置有若干高强度磁石111。本实施例的氢引器中部设有拱形开口、分别卡接于上油管及回油管上，氢引器11内装配有两个以上且具备一定磁场强度的磁石，磁石同极近油管相对布设。燃油氢引单元1为发动机3提供磁化的燃油和磁化的氢气。油箱12内的燃油及氢气在通过上油管14进入发动机3的过程中，在受到氢引器11中磁石111的磁场作用而被磁化，磁化后的燃油分子产生有序排列，从而使燃油能够充分参与燃烧反应，使燃油充分燃烧而降低一氧化碳和氮氧化物的排放量。
供氢反应单元2包括电解水制氢单元21以及第一储水箱23，电解水制氢单元21设有排氢口211以及第一进水口212，排氢口211通过供氢管与发动机3相连，第一进水口212与第一储水箱23相连接。第一储水箱23的水通过第一进水口212进入电解水制氢单元21进行电解而产生氢气，氢气通过排氢口211，经供氢管输送至发动机3,提供了混合动力氢能。
所述供氢反应单元2还包括输水泵217，电解水制氢单元21设有排氢口211以及第一进水口212，排氢口211通过供氢管与发动机3相连，第一进水口212通过第一输水管与输水泵217相连，输水泵217还连接第二输水管，第二输水管另一端连接第一储水箱23。输水泵217用于将第一储水箱23内的水输送至电解水制氢单元21，输水泵217的设置放宽了本系统单元布置结构的限制。
第一储水箱23内的水可由外界加入，亦可收集汽车使用过程中的废弃水。
本实施例中，所述第一储水箱23与汽车空调4出水管相连接，汽车空调4的废弃水被收集于第一储水箱23内。在使用汽车空调4的过程中，第一储水箱23可收集汽车空调4产生的废弃水，提升物质循环利用率；在不使用汽车空调4的时段，可通过外加水填充储水箱。
添加剂储罐13内可容置现有的化学燃油添加剂、或是含金属化合物的燃油添加剂，或是含棕榈油的燃油添加剂，提升动力。油箱内的燃油与添加剂经过磁场作用被磁化，带有磁性的燃油易于与供氢反应单元所产生的氢气融合，提升燃油燃烧效率。
所述氢能源辅助动力系统还包括控制器，所述供氢管、上油管14以及回油管15分别安装有流量计及控制阀，控制器分别与输水泵217、控制阀相连，统筹控制物料流量。
所述电解水制氢单元21为一内设容置空间的罐体217，罐体217内壁涂覆有聚苯乙烯层215，罐体217底部安装一电解供氢的电解器216，所述系统还设有第二储水箱，电解水制氢单元21设有第二进水口213，该第二进水口213与第二储水箱相连。罐体217的相应位置还设有排水口214，当罐体217水位高于排水口214时，多余部分的水从排水口214排出。电解水制氢单元21每千分之二秒就能输出1600ppm纯氢气用以提供辅助氢能源辅助动力，可大大降低燃油的耗量。
所述氢引器11于上油管14及回油管15两侧分别装配有两个以上且具备一定磁场强度的磁石111，磁石111同极近油管相对布设且磁石111强度为5000-8000GS。更优选为磁石111强度6000GS。目前的研究认为，在油路上外加磁场后，随着磁场强度的增加，烟气中的CO的含量极具降低，当磁场强度达到一定值时，尾气中的一氧化碳及氮氧化物的含量下降趋势减缓，甚至到达一定值时，一氧化碳及氮氧化物的排放量随磁场强度的增加反而表现出反弹趋势，可见并不是越强的磁场越有利于燃油燃烧。不同的磁化方式及磁性材料本身与数量综合决定了磁场的强度，最终影响燃油磁化的效果。供氢反应单元产生的氢气于发动机内未被燃烧的部分可在经回油管15至油箱的过程中受到氢引器磁场的作用而被磁化。在油箱内的氢气在经过上油管输送至发动机时再次受到氢引器的磁场作用，增强了其磁化效果。
本实施例的氢引器11包括磁石111、底盘113以及磁石外壳112，底盘113与磁石外壳112相互对应设置，磁石111置于底盘113与磁石外壳112所形成的容置空间内，底盘113与磁石外壳112中部均设有用于油管穿设且二者适配可用于将氢引器11卡接在油管外侧的拱形开口。本实施例的磁石111分设于拱形开口的两侧，即磁石111分设于油管的两侧，且油管两侧的磁石111为同极靠近油管，对通过的燃油和氢气形成正磁场作用。
所述磁石外壳112沿磁石111的两侧排列设置多处镂空，有利于提高磁场对油管内燃油与氢气的磁化作用，磁石外壳112为边缘多齿形设置的导磁板体，根据顶端磁力集中的原理，延长了磁化的油路，磁化效果更佳。本实施例中的磁石111设有两块，分别位于拱形开口的两侧。
燃油和氢气经过上油管14输送至发动机3的过程中被磁石111所产生的正磁场磁化而重新排列并带有磁性，由于经过发动机3的高温后，磁化效果会减弱，于回油管15中安装氢引器11可以保持其磁化效果。
燃油的主要成分是混合烃类，当燃油和添加剂经过高磁场磁化后，燃油中的氢原子被活化，易于与供氢反应单元电解产生的氢气融合。供氢反应单元未被燃烧的氢气在进入油箱，或从油箱进入发动机的过程被氢引器的磁场作用磁化，此时输送至发动机的氢气与燃油分子均带有磁性，带有磁性的氢气加强了其捕获电子的能力，使其对燃油分子带正电荷的碳原子产生强化吸引作用，从而改变了燃油的分子链，使燃油分子链有序化重组，使燃油易于被燃烧完全。且带有磁性的燃油分子及氢气易于与供氢反应单元电解产生的氢气融合燃烧，提升了燃烧效率，氢气供氢反应单元产生的氢气为发动起提供了氢能源混合动力，节省燃油耗量。
经过氢引器11的氢气经过高磁化后加强了其捕获电子的能力，使其对燃油中的带正电荷的碳原子产生强化吸引作用，从而改变了燃油的分子链，使其更易充分燃烧。并且当燃油流过高磁场时，由于油液分子收到额外磁矩的作用，使分子间的内聚力削弱而发生松弛，从而使喷出的油流更加细小，雾化效果得以强化，油滴与氢气及空气之间的蒸发和混合状况得以进一步改善。经过磁化的油分子本量有所改变，原本挥发性变为吸纳性，把空气中的水分子吸纳，在油分子里重组油链，变成富氧状态，同时使硫气化，使油分子低硫富氧，耐压易烧。
本实施例的发动机3还连接有一润滑剂储罐16，将润滑剂加入到发动机3中，增强润滑度，保护发动机，提升引擎整体的表现，高度的润滑能减少磨损，延长引擎和机油的寿命。
本发明的系统为汽车提供了辅助动力，并且改善了燃油的燃烧效率，节油百分比高达30-50％，百公里加速提升20％，尾气中CO含量降低至0-0.01ppm，尾气含硫量低至12mg/kg。
以上对本发明所提供的结合式车载氢能源辅助动力系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想和方法，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种结合式车载氢能源辅助动力系统，其特征在于，包括：燃油氢引单元、供氢反应单元以及发动机，其中，燃油氢引单元包括氢引器、油箱、与油箱连通设置的添加剂储罐，发动机与油箱通过上油管及回油管实现油路连通，上油管及回油管外侧分别安装有氢引器，该氢引器内置有若干高强度磁石；供氢反应单元包括电解水制氢器及第一储水箱，电解水制氢器设有排氢口以及第一进水口，排氢口通过供氢管与发动机相连，第一进水口与第一储水箱相连。
2.如权利要求1所述的结合式车载氢能源辅助动力系统，其特征在于，所述供氢反应单元还包括输水泵，电解水制氢器设有排氢口以及第一进水口，排氢口通过供氢管与发动机相连，第一进水口通过第一输水管与输水泵相连，输水泵还连接第二输水管，第二输水管另一端连接第一储水箱。
3.如权利要求1所述的结合式车载氢能源辅助动力系统，其特征在于，所述第一储水箱与空调出水管相连接，空调的废弃水被收集于第一储水箱内。
4.如权利要求1所述的结合式车载氢能源辅助动力系统，其特征在于，所述车载供氢助燃系统还包括控制器，所述供氢管、上油管以及回油管分别安装有流量计及控制阀，控制器分别与输水泵、控制阀相连。
5.如权利要求1所述的结合式车载氢能源辅助动力系统，其特征在于，所述电解水制氢器为一内设容置空间的储罐，储罐内壁涂覆有聚苯乙烯层，储罐底部安装一电解供氢的电解器，所述辅助动力系统还设有第二储水箱，电解水制氢器设有第二进水口，该第二进水口与第二储水箱相连。
6.如权利要求1所述的结合式车载氢能源辅助动力系统，其特征在于，所述氢引器于上油管及回油管两侧分别装配有两个以上且具备一定磁场强度的磁石，磁石同极近油管相对布设且磁石强度为5000-8000GS。
7.如权利要求1所述的结合式车载氢能源辅助动力系统，其特征在于，所述氢引器包括磁石、底盘以及磁石外壳，底盘与磁石外壳相互对应设置，磁石置于底盘与磁石外壳所形成的容置空间内，底盘与磁石外壳中部均设有用于油管穿设且二者适配可用于将氢引器卡接在油管外侧的拱形开口。
8.如权利要求7所述的结合式车载氢能源辅助动力系统，其特征在于，所述磁石外壳为边缘多齿形设置的导磁板体。
9.如权利要求7所述的结合式车载氢能源辅助动力系统，其特征在于，所述磁石外壳沿磁石的两侧排列设置多处镂空。
10.如权利要求1所述的结合式车载氢能源辅助动力系统，其特征在于，所述发动机还连接有润滑剂储罐。
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