CZ201163A3 - Systém spojení generátoru ionizované plynné smesi vodíku a kyslíku s pohonnou jednotkou verejného dopravního prostredku, napríklad autobusu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká systému spojení generátoru ionizované plynné smesi vodíku a kyslíku pro rízené dávkování paliv s pohonnou jednotkou verejného dopravního prostredku, napríklad autobusu, kdy je uvedená ionizovaná plynná smes vodíku a kyslíku vytvorená v generátoru (1) ionizované plynné smesi vodíku a kyslíku privádena do spalovacího prostoru (2) motoru (3) verejného dopravního prostredku. Komora (5) suchého elektrolyzéru (6) s nanoelektrodami (18) pokrytými vrstvou (19) nanocástic, zejména listy grafenu, alternativne pouze s katodami (21) pokrytými vrstvou (19) nanocástic, zejména listy grafenu, generátoru (1) ionizované plynné smesi vodíku a kyslíku je propojena svou horní cástí, ve které se shromažduje ionizovaná plynná smes, pres potrubí (7) do zásobníku (8) elektrolytu s tím, že prodloužené potrubí (7) prochází vnitrním prostorem zásobníku (8) elektrolytu do jeho spodní cásti, pricemž následný vnitrní prostor na trase probublávajícího plynu je ve vrchní cásti zásobníku (8) elektrolytu napojen na výstupní potrubí (9) ionizovaného vodíku a kyslíku generátoru (1) ionizované plynné smesi vodíku a kyslíku, které je napojeno pres spojovací hadici (10) do vzduchového filtru (11), nebo prímo do sacího potrubí (12) a dále do spalovacího prostoru (2) motoru (3) verejného dopravního prostredku.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení k řízenému dávkování paliv a ionizované směsi vodíku a kyslíku do spalovacího prostoru motoru veřejného dopravního prostředku - autobusu, bez nutnosti skladování této ionizované plynné směsi.

Dosavadní stav techniky

Stávající obvyklá zařízení pro použití v dané oblasti, například pohonné jednotky autobusové dopravy, se vyznačují řadou nevýhod, jako je značná spotřeba paliva a produkce toxických plynů.

V současné době není v České republice ani v Evropské unii znám systém generátoru ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku s využitím nanoelektrod pokrytých vrstvou nanočástic, zejména listy grafenu, které jsou složené pouze z jedné nebo dvou vrstev atomů uhlíku, uspořádaných do pravidelné hexagonální struktury, alternativně pouze s katodami pokrytými vrstvou nanočástic, zejména listy grafenu. Současně není znám výrobce a výrobní aplikace těchto generátorů jako součásti pohonné jednotky spalovacích motorů veřejných dopravních prostředků, např. autobusů.

V některých zemích Evropské unie v současné době probíhá vývoj a zkušební provoz systémů využívajících dávkování paliv a směsi vodíku a kyslíku do spalovacího prostoru motorů, tyto výsledky ale nebyly doposud promítnuty do výrobní praxe a spotřebitelských oblastí.

Ve světě probíhá intenzivní vývoj těchto zařízení, zejména ve Spojených státech amerických, Kanadě a některých asijských zemích.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje systém spojení zařízení generátoru ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku a pohonné jednotky veřejného dopravního prostředku (autobusu), jehož podstata je v tom, že komora suchého elektrolyzéru generátoru ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku, jejíž součástí jsou nanoelektrody pokryté vrstvou nanočástic, zejména listy grafenu, alternativně pouze s katodami pokrytými vrstvou nanočástic, je propojena svou horní částí, ve které se ionizovaná plynná směs hromadí, přes potrubí do zásobníku elektrolytu s tím, že prodloužené potrubí prochází vnitřním prostorem zásobníku elektrolytu do jeho spodní části, přičemž následný vnitřní prostor na trase probublávajícího plynu je ve vrchní části zásobníku elektrolytu napojen na výstupní potrubí směsi ionizovaného vodíku a kyslíku, které je napojeno přes spojovací hadici na vzduchový filtr, nebo přímo na sací potrubí, a dále do spalovacího prostoru motoru autobusu, přičemž generátor ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku je napojen na zdroj stejnosměrného proudu.

Navrhovaný energetický systém veřejného dopravního prostředku (autobusu) s generátorem ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku pro řízené dávkování paliv a směsi vodíku a kyslíku do spalovacího prostoru motoru vykazuje při optimálním dávkování paliv a plynné směsi do spalovacího prostoru výrazné pozitivní efekty:

• snížení spotřeby paliva s možností dalšího snižování spotřeby paliva s postupujícím vývojovým procesem, • zvýšení výkonu na hřídeli motoru přesunem z tepelné energie, kde dochází ke snížení výroby tepla, • prodloužení životnosti motoru, • · —Q_— • ····

• snížení emisí oxidu uhličitého, uhelnatého a oxidů dusíku, • snížení produkce prachových částic, • s využitím nanoelektrod, které jsou nedílnou součástí suchého elektrolyzéru generátoru, dochází k výraznému snížení spotřeby elektrické energie využívané na proces elektrolýzy.

Přehled obrázků

Na přiložených listech jsou znázorněny obrázky a legenda

Na obrázku k anotaci je detailní znázornění systému napojení generátoru ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku na spalovací motor veřejného dopravního prostředku - autobusu.

OBR. 1 Systém napojení generátoru ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku na spalovací motor veřejného dopravního prostředku - autobusu

OBR. 2 Detailnější znázornění systému napojení generátoru ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku na spalovací motor veřejného dopravního prostředku - autobusu

Příklad provedení vynálezu

Proces dávkování ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku probíhá ze zdroje generátoru 1 ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku do spalovacího prostoru 2 motoru 3 veřejného dopravního prostředku. Proces dávkování paliva je u zážehových motorů řízen EFIE zesilovačem 4 elektronického vstřikování paliva, které na základě naměřených hodnot kyslíkového senzoru 22 vyhodnocuje množství kyslíku ve výfukových plynech. V případě přebytku kyslíku ve výfukových plynech se snižuje množství vstřikovaného paliva do spalovacího prostoru 2 motoru 3 veřejného dopravního prostředku prostřednictvím počítače 23 vstřikovací jednotky. V případě vznětových motorů není potřeba přítomnosti EFIE zesilovače 4 elektronického vstřikování paliva.

Proces výroby ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku probíhá v komoře 5 suchého elektrolyzéru 6 s nanoelektrodami 18 pokrytými vrstvou nanočástic 19, zejména listy grafenu, alternativně pouze s katodami 21 pokrytými vrstvou nanočástic 19, zejména listy grafenu, přičemž v horní části komory 5 suchého elektrolyzéru 6 se ionizovaná směs vodíku a kyslíku hromadí, odtud je vedena prostřednictvím potrubí 7 do zásobníku elektrolytu 8 s tím, že prostřednictvím prodlouženého potrubí 7, pronikajícího vnitřním prostorem zásobníku elektrolytu 8 do jeho spodní části, z této spodní části probublává vnitřním prostorem zásobníku elektrolytu 8 do jeho vrchní části, a dále je pak výstupním potrubím 9 ionizované směsi vodíku a kyslíku odváděna prostřednictvím spojovací hadice 10 do vzduchového filtru 11 nebo přímo do sacího potrubí 12 a do spalovacího prostoru 2 motoru 3_veřejného dopravního prostředku. Založení procesu výroby ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku v generátoru 1 ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku je ovládáno zapínáním nebo vypínáním zdroje 13 stejnosměrného proudu.

Prostřednictvím bezpečnostní a kontrolní jednotky 14, která je součástí řídící jednotky 15 generátoru 1 ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku a prostřednictvím elektrického vedení 17 mezí bezpečnostní a kontrolní jednotkou 14 a palivovým čerpadlem 16 je zajištěno ovládání procesu výroby ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku generátorem 1 ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku v závislosti na chodu motoru 3 veřejného dopravního prostředku, např. autobusu.

FUNKCE

Proces dávkování ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku lze použít u zážehových nebo vznětových motorů.

-3Využitím ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku jeho dávkováním zvýše uvedeného generátoru 1 ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku, vzniká speciálně využitím této směsi ve spalovacím prostoru 2 motoru 3_veřejného dopravního prostředku efekt, který nelze dosáhnout klasickým dávkováním normálního molekulárního vodíku. Získávání této mimořádně účinné dávkovači ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku jeho komprimací, bez využití libovolného generátoru či zdroje vodíku a kyslíku, by bylo natolik nákladné, že by byly výše uvedené výrazné pozitivní efekty bez navrhovaného řešení ekonomicky neproveditelné.

EFIE zesilovač 4 elektronického vstřikování paliva řídí u zážehových motorů dávkování paliva, které na základě kyslíkového senzoru 22 vyhodnocuje množství kyslíku ve výfukových plynech. V případě přebytku kyslíku ve výfukových plynech se snižuje množství vstřikovaného paliva do spalovacího prostoru 2 motoru 3 veřejného dopravního prostředku prostřednictvím počítače 23 vstřikovací jednotky. U vznětových motorů není potřeba přítomnosti EFIE zesilovače 4 elektronického vstřikování paliva.

Energetický systém veřejného dopravního prostředku - autobusu s generátorem 1 ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku pro řízené dávkování paliv a směsi vodíku a kyslíku do spalovacího prostoru 2 motoru 3 veřejného dopravního prostředku je založen na výrobě ionizovaného vodíku a kyslíku procesem elektrolýzy v komoře 5 suchého elektrolyzéru 6 s nanoelektrodami 18 pokrytými vrstvou 19 nanočástic, zejména listy grafenu, alternativně pouze s katodami 21 pokrytými vrstvou 19 nanočástic, zejména listy grafenu.

Směs ionizovaného vodíku a kyslíku vzniká vodivým spojením nanoelektrod 18 na základě působení elektrického proudu ze zdroje 13 stejnosměrného proudu, kdy tento proud je řízen bezpečnostní a kontrolní jednotkou 14, která je součástí řídící jednotky 15 generátoru ljonizované plynné směsi vodíku a kyslíku, přičemž je tato bezpečnostní a kontrolní jednotka 14 propojena elektrickým vedením 17 s palivovým čerpadlem 16, což umožňuje ovládání procesu výroby ionizované plynné směsi v závislosti na chodu motoru 3 veřejného dopravního prostředku. V důsledku působení tohoto pulzního napětí a proudu probíhajícího mezi anodami 20 a katodami 21 v komoře 5_suchého elektrolyzéru 6 dochází k rozkladu na hydroxidové (OH ) a vodíkové (H⁺) ionty, díky jejichž odlišným nábojům dochází k jejich pohybu k opačně nabitým nanoelektrodám 18, tedy hydroxidové ionty k anodě 20 a vodíkové ionty ke katodě 21, čímž dochází k uvolňování vodíku na katodě 21 a kyslíku na anodě 20. Vzniklá směs je dále vedena prostřednictvím potrubí 7 do zásobníku 8 elektrolytu, kterým v jeho vnitřním prostoru probublává ze spodní části tohoto prostoru do jeho vrchní části, s tím, že je pak výstupním potrubím 9 ionizované směsi vodíku a kyslíku odváděna prostřednictvím spojovací hadice 10 do vzduchového filtru 11, nebo přímo do sacího potrubí 12 a dále do spalovacího prostoru 2 motoru 3 veřejného dopravního prostředku s tím, že do tohoto spalovacího prostoru 2, motoru 3_veřejného dopravního prostředku vstupuje v optimálním množství a poměru oproti spalovací směsi vzduchu a paliva ve spalovacím prostoru 2 motoru 3_veřejného dopravního prostředku.

Efekt snižování spotřeby paliva motoru 3 veřejného dopravního prostředku a prodlužování životnosti motoru 3 veřejného dopravního prostředku vzniká zrychlováním průběhu hoření s vyšší termickou účinností a dokonalejším spalováním nespálených uhlovodíků HC vlivem dávkované směsi vodíku a kyslíku z generátoru 1 ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku, do základní výbušné směsi ve spalovacím prostoru 2 motoru 3 veřejného dopravního prostředku. Výsledným efektem dávkování ionizované směsi vodíku a kyslíku do spalovacího prostoru 2 motoru 3 veřejného dopravního prostředku je dále výrazné zvýšení účinnosti motoru 3 veřejného dopravního prostředku na jeho hřídeli, při současném snížení produkce tepla a teploty výfukových plynů. Tím dochází i ke snížení tvorby oxidu dusíku.

Dalším efektem spalovacího procesu motoru 3 veřejného dopravního prostředku s využitím dávkování ionizované směsi vodíku a kyslíku je snížení emisí oxidu uhličitého, uhelnatého a oxidu dusíku a současně i snížení produkce prachových částic.

Využití dávkování ionizované směsi vodíku a kyslíku z generátoru 1 ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku do motorů 3 veřejných dopravních prostředků je nová oblast využívání této směsi z tohoto zdroje.

/'

i

L

Průmyslová využitelnost

Energetický systém motoru veřejného dopravního prostředku s generátorem ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku se suchým elektrolyzérem s nanoelektrodami pokrytými vrstvou nanočastic, zejména listy grafenu, alternativně pouze s katodami pokrytými vrstvou nanočástic, který využívá řízené dávkování paliv a směsi vodíku a kyslíku do spalovacího prostoru motoru veřejného dopravního prostředku - autobusu, výrazně zvyšuje účinnost spalovacích motorů dopravních prostředků, výrazně snižuje spotřebu paliv a snižuje produkcí toxických plynů. Tato pozitiva vytvářejí mimořádné podmínky pro úsporu paliv a snižování emisí, tyto aspekty, spolu s výrazným zvýšením účinnosti motoru veřejného dopravního prostředku, pak jednoznačně povedou k zavedení masového využívání tohoto systému v oblasti veřejné dopravy.

- Q···* ···

Seznam použitých pozic

Generátor ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku

Spalovací prostor

Motor veřejného dopravního prostředku

EFIE zesilovač elektronického vstřikování paliva

Komora suchého elektrolyzéru

Suchý elektrolyzér

Potrubí a prodloužení potrubí

Zásobník elektrolytu

Výstupní potrubí ionizované směsi vodíku a kyslíku

Spojovací hadice

Vzduchový filtr

Sací potrubí

Zdroj stejnosměrného proudu

Bezpečnostní a kontrolní jednotka

Řídící jednotka

Palivové čerpadlo

Elektrické vedení

Nanoelektrody

Vrstva nanočástic, zejména listy grafenu

Anoda (+)

Katoda (-)

Kyslíkový senzor (Lambda sonda)

Počítač vstřikovací jednotky

Claims (1)

1. Patentové nároky

   Energetický systém veřejného dopravního prostředku s generátorem (1) ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku/pro řízené dávkování paliv a ionizované směsi vodíku a kyslíku do spalovacího prostoru (2) motoru (3) veřejného dopravního prostředku, vyznačující se tím, že komora (5) suchého elektrolyzéru (6) s nanoelektrodami (18) pokrytými vrstvou (19) nanočástic, zejména listy grafenu, alternativně pouze s katodami (21) pokrytými vrstvou (19) nanočástic, zejména listy grafenu, generátoru (1) ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku je propojena svou horní částí, ve které se shromažďuje ionizovaná plynná směs, přes potrubí (7) do zásobníku (8) elektrolytu stím, že prodloužené potrubí (7) prochází vnitřním prostorem zásobníku (8) elektrolytu do jeho spodní části, přičemž následný vnitřní prostor na trase probublávajícího plynu je ve vrchní části zásobníku (8) elektrolytu napojen na výstupní potrubí (9) ionizovaného vodíku a kyslíku generátoru (1) ionizované plynné směsi vodíku a kyslíku, které je napojeno přes spojovací hadici (10) do vzduchového filtru (11), nebo přímo do sacího potrubí (12) a dále do spalovacího prostoru (2) motoru (3) veřejného dopravního prostředku.