CN111342091A - 汽车增程器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车增程器，包括水箱、质子交换膜氢电池、电源，水箱的补水管路上设有进水泵，水箱的出水口与质子交换膜氢电池的进水口通过管路连接，电源为质子交换膜氢电池供电。本发明采用水为原料来生产出氢气，天然原料价格低廉；产氢气过程无污染，反应安全；适合车载使用。

Description

汽车增程器
技术领域
本发明属于汽车动力装置技术领域，特别涉及汽车增程器。
背景技术
增程器一般指能够提供额外的电能，从而使电动汽车能够增加行驶里程的电动汽车零部件，传统意义上的增程器指发动机与发电机的组合。
传统增程器是一种在电池电量不足的情况下使用其它能源（如汽油）进行电能补给，即增程器产生的电能通过电瓶供给电机驱动，同时还可供给电池充电。
发明专利申请号2019111393030，专利题目为：一种电动汽车氢燃料涡轮增程器系统及控制方法，其采用氢气储存罐储存氢气，控制氢气流量，将氢气用于发电机系统，延长电池的充电量，来提高汽车行程。
发明专利申请号2017200102729，专利题目为：一种汽车增程器系统，发明专利申请号2010202806221，专利题目为：一种增程器，其均采用燃料电池电堆装置利用空气为原料制备出氢气，但产氢反应条件剧烈，制氢方法不安全。
目前现有技术还未存在采用水来制备氢气的汽车增程器。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供汽车增程器，其采用水为原料，电解出氢气，汽车增程器与汽车发动机引擎管线连接，氢气引入发动机燃烧室，以氢气为清洁剂，为汽车发动系统清洁，最终达到增程作用。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：
汽车增程器，其特征在于，包括水箱、质子交换膜氢电池、电源，水箱的补水管路上设有进水泵，水箱的出水口与质子交换膜氢电池的进水口通过管路连接，电源为质子交换膜氢电池供电。
优选为，水箱内部设有隔板，水箱被隔板分隔为左箱、右箱，左箱、右箱底部相通，质子交换膜氢电池的出氢口与左箱连接，质子交换膜氢电池的出氧口与右箱连接，其连接口高度均低于水箱的出水口，左箱顶部设有出氢管，右箱顶部设有排氧管，出氢管与汽车发动机引擎管线连接，排氧管直排。
优选为，出氢管上设有压力传感器，出氢管、排氧管之间设有连通管道，其连通管道上设有第一电磁阀，压力传感器与控制器连接，控制器与第一电磁阀、电源分别连接。
优选为，出氢管上设有汽水分离装置。
优选为，水箱内部设有水质检测传感器和水位检测传感器，水箱底部设有排水口，排水口管路上设有第二电磁阀，水质检测传感器、水位检测传感器分别与控制器连接，控制器与电磁阀、进水泵分别连接。
优选为，水箱的补水口和水箱的排水口合并为一个进排水口，进排水口的连接管路分为补水管路和排水管路，补水管路上设有止逆阀，所述第二电磁阀为三通电磁阀，补水管路、排水管路、外部水管分别与三通电磁阀连接。
本发明的有益效果：
（1）本发明采用水为原料来生产出氢气，天然原料价格低廉，无污染。
（2）本发明利用质子交换膜氢电池对水进行电解，其采用直流电，在原理上相当于水电解的“逆”装置，其由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为传递H+的介质，只允许H+通过，而H2失去的电子则从导线通过，产氢气过程无污染，反应安全。
（3）本发明可持续产氢气，用于汽车燃烧室中，作为清洁剂用于发动系统的除渍碳、油泥、氧化物等，提高汽车燃油燃烧效率，降低耗油量，提高单位燃料下汽车行程。
（4）降低汽车尾气排放，提高燃烧效率，减少尾气中的固体悬浮微粒、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、硫氧化合物的给的排放。
（5）本发明体积小，体重轻，适合车载使用。
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他的附图。
图1为本发明所述汽车增程器的各组件连接关系图；
图2为本发明所述汽车增程器的电控元件连接关系图；
附图标记：水箱-1、水箱的补水口-11、进水泵-111、水箱的出水口-12、隔板-13、出氢管-14、排氧管-15、排水口-16、第二电磁阀-17、止逆阀-18、质子交换膜氢电池-2、质子交换膜氢电池的进水口-21、质子交换膜氢电池的出氢口-22、质子交换膜氢电池的出氧口-23、电源-3、压力传感器-41、第一电磁阀-42、控制器-5、汽水分离装置-6、水质检测传感器-7、水位检测传感器-8、进排水口-9。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅说明书附图1所示，汽车增程器，包括水箱1、质子交换膜氢电池2、电源3，水箱的补水口11管路上设有进水泵111，水箱的出水口12与质子交换膜氢电池的进水口21通过管路连接，电源3为质子交换膜氢电池2供电。本具体实施例所使用电源工作电压为DC12V-DC15V，额定功率为70-160W，额定电流为13A；质子交换膜氢电池直流工作电压5-9V，工作电流3-22A。为了对汽车增程器进行程序化控制，汽车动力系统与控制器连接，控制器与电源控制开关连接。当汽车发动后，控制器从汽车动力系统接收到信号，控制器根据信号判定电源控制开关的打开或者关闭，从而控制汽车发动时产氢气，汽车停止时停止产氢气。
对于上述其中任意一个具体实施例，为了回收未电解的水，将质子交换膜氢电池的出氢口、出氧口分别与水箱连接。水箱内部设有隔板13，水箱被隔板分隔为左箱、右箱，隔板将水箱分为产氢气区和产氧气区，左箱、右箱底部相通，整个水箱内部液面水平。质子交换膜氢电池的出氢口22与左箱连接，质子交换膜氢电池的出氧口23与右箱连接，其连接口高度均低于水箱的出水口12，水箱的出水口12高度用于控制水箱内部液面，出氢口与左箱的连接口、出氧口与右箱的连接口均处于液面下方，氢气、氧气从水中冒出过程中被降温、净化，并且使未电解的水流回水箱，同时水箱中的水被预加热，降低了质子交换膜氢电池的耗能。左箱顶部设有出氢管14，右箱顶部设有排氧管15，出氢管与汽车发动机的引擎管路连接，氢气引入燃烧室中，排氧管直排。本具体实施例质子交换膜氢电池的进水口连接管路直径为6.4mm，出氢管、排氧管直径为6.4mm，产氢量500±10ml/min。气车增程器总重为2.5-3kg，尺寸为L380×W300×H280mm，体积小，体重轻，适合车载使用。在汽车发动机的燃烧室内部持续供应氢气，提高汽车燃油燃烧效率，降低耗油量，提高单位燃料下汽车行程；燃料燃烧充分，降低汽车尾气排放，提高燃烧效率，减少尾气中的固体悬浮微粒、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、硫氧化合物的给的排放；对于汽缸而言，氢离子与碳结合为碳氢化合物，碳氢化合物与氧混合燃烧，清除积碳，减少积碳生成，降低钢套活塞等运转部位磨损，提高使用寿命。其涉及到的具体化学反应式为：现有技术燃烧室内汽油燃烧反应式：
在燃烧不完全情况下：
Figure 887687DEST_PATH_IMAGE001
在燃烧完全情况下：
Figure 464162DEST_PATH_IMAGE001
燃烧不完全时，形成渍碳的化学反应如下：
本发明将氢气在常温、常压下直接加入运转中的发动机燃烧室中，氢气在燃烧室高温条件下转化为氢离子，氢离子融合燃烧室中的渍碳、油泥，最终用于清洁发动机系统。最终达到降低油耗，增强马力，达到汽车增程的目的。
所涉及化学反应为：
Figure 328213DEST_PATH_IMAGE002
高活性氢离子与渍碳、油泥、氧化物结合，涉及化学反应如下：
Figure 752372DEST_PATH_IMAGE003
Figure 574835DEST_PATH_IMAGE004
其中CxHy为氢离子与渍碳、油泥、氧化物结合物，在燃烧室高温下，CxHy燃烧转化为CO2和水，最终成为尾气外排。
对于上述其中任意一个具体实施例，为了能够对出氢流量进行控制，出氢管上设有压力传感器41，出氢管、排氧管之间设有连通管道，其连通管道上设有第一电磁阀42，压力传感器41与控制器5连接，控制器与第一电磁阀42、电源3分别连接。通过压力传感器检测到的出氢管压力来调节第一电磁阀的开度，使多余的氢气从排氧管外排；当出氢管压力不够时，通过调节质子交换膜氢电池的工作电流强度来提高产氢量。
对于上述其中任意一个具体实施例，由于进入汽车燃烧室内部的氢气不得带有水分，因此出氢管上设有汽水分离装置6。
水箱内部水需要定期更换，确保水质质量，提高质子交换膜氢电池的使用寿命。对于上述其中任意一个具体实施例，水箱内部设有水质检测传感器7和水位检测传感器8，水箱底部设有排水口16，排水口管路上设有第二电磁阀17，水质检测传感器7、水位检测传感器8分别与控制器5连接，控制器5与第二电磁阀17、进水泵111分别连接。当水质检测传感器检测到水质不好时，将水箱内部水外排，加入新水，水箱内部水位由水位检测传感器确定。本具体实施例所采用的水质检测传感器为电导率传感器，当水质中杂质多时，电导率高。
为了实现补水、排水管路的合理布局，水箱的补水口11和水箱的排水口16合并为一个进排水口，进排水口的连接管路分为补水管路和排水管路，补水管路上设有止逆阀18，所述第二电磁阀17为三通电磁阀，补水管路、排水管路、外部水管分别与三通电磁阀连接，三通电磁阀与控制器连接。常规状态下，三通电磁阀处于补水状态，外部水管连接补水箱，当水位检测传感器检测到水箱内部水位不够时，控制器启动进水泵，自动补水；当水质检测传感器检测到水质不好时，三通电磁阀切换到排水状态，实现外排水，此时需要将补水箱换下。在止逆阀的阻挡下，水箱中的水不能进入补水管路。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述仅为本发明的优选例，本发明并不受上述优选例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还可有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.汽车增程器，其特征在于，包括水箱、质子交换膜氢电池、电源，水箱的补水管路上设有进水泵，水箱的出水口与质子交换膜氢电池的进水口通过管路连接，电源为质子交换膜氢电池供电。
2.根据权利要求1所述汽车增程器，其特征在于，水箱内部设有隔板，水箱被隔板分隔为左箱、右箱，左箱、右箱底部相通，质子交换膜氢电池的出氢口与左箱连接，质子交换膜氢电池的出氧口与右箱连接，其连接口高度均低于水箱的出水口，左箱顶部设有出氢管，右箱顶部设有排氧管，出氢管与汽车发动机引擎管线连接，排氧管直排。
3.根据权利要求2所述汽车增程器，其特征在于，出氢管上设有压力传感器，出氢管、排氧管之间设有连通管道，其连通管道上设有第一电磁阀，压力传感器与控制器连接，控制器与第一电磁阀、电源分别连接。
4.根据权利要求2所述汽车增程器，其特征在于，出氢管上设有汽水分离装置。
5.根据权利要求1所述汽车增程器，其特征在于，水箱内部设有水质检测传感器和水位检测传感器，水箱底部设有排水口，排水口管路上设有第二电磁阀，水质检测传感器、水位检测传感器分别与控制器连接，控制器与电磁阀、进水泵分别连接。
6.根据权利要求5所述汽车增程器，其特征在于，水箱的补水口和水箱的排水口合并为一个进排水口，进排水口的连接管路分为补水管路和排水管路，补水管路上设有止逆阀，所述第二电磁阀为三通电磁阀，补水管路、排水管路、外部水管分别与三通电磁阀连接。
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