SK5753Y1 - Vodíkový generátor - Google Patents

Abstract

Vodíkový generátor určený pre dopravné prostriedky a pohonné jednotky agregátov s benzínovým alebo dieselovým spaľovacím motorom pozostáva z doskového zásobníka vody, lamiel oddelených jednotlivo tesnením a platňou do sekcií, snímača teploty lamiel a doskového zásobníka plynu. Nad vodíkovým generátorom je umiestnený ventilátor regulovaný riadiacou jednotkou. Doskový zásobník vody a doskový zásobník plynu vodíkového generátora je spojený hadičkou so zbernou nádobou, vybavenou snímačom teploty média napojeným na riadiacu jednotku, ktorá riadi množstvo vody v zbernej nádobe a doskovom zásobníku vody a jej chladenie. Ďalej sa zberná nádoba hadicou s vodíkom napája pred alebo do karburátora alebo vstrekovacej jednotky paliva.

Description

Technické riešenie sa týka vodíkového generátora pre dopravné prostriedky a pohonné jednotky agregátov na zvyšovanie výkonu motora a znižovanie spotreby paliva 2 a 4 taktných benzínových a Dieselových spaľovacích motorov a motorov s karburátormi, vstrekovacími jednotkami, vstrekovacími čerpadlami a pod.

Doterajší stav techniky

Keďže zásoba fosílnych palív nie je nevyčerpateľná, v súčasnosti je kandidátov na nástupcu ropy, t. j, nafty a benzínu, nespočetne. Napríklad oleje rastlinného pôvodu, biomasa, stlačený zemný plyn, syntetické palivá, rozličné alkoholy, elektrická energia získavaná tradičnými cestami a vodík. Dnes možno skonštruovať efektívny a úsporný motor takmer na každé z týchto palív, no výskum vyselektoval najperspektívnejších kandidátov. V najbližšom čase sa bude jazdiť na autách s hybridným pohonom a zhruba 20 rokov po nich prídu na rad vodíkové motory.

Vzhľadom na čoraz prísnejšie kritériá, ktoré sú kladené na spaľovacie motory, najmä z pohľadu ekológie, je v súčasnosti najlepším riešením, ktoré vyhovuje aj z pohľadu ekológie a aj z pohľadu ekonomického, presné dávkovanie paliva a vzduchu na každý pracovný obeh. Vstrekovaním paliva, teda presnou dávkou v presne určenom čase sa dnes ovplyvňujú všetky požadované faktory vyplývajúce z činnosti motora, a teda hlavne výkon v celom zložení a hospodárnosť. Účelným sa v tomto prípade javí aj miestne nastavenie jednotlivých hodnôt podľa toho, v akej nadmorskej výške sa uvažuje motor používať. Existujú rôzne prísady pre zlepšenie spaľovania a zrýchlenia pri čiastočnom zaťažení motora, ktoré neobsahujú kovoorganické zlúčeniny, neovplyvňujú oktánové číslo benzínu, čistia vstrekovacie systémy motora a zlepšujú štartovanie a využitie výkonu motora.

Doteraz sú známe šetriče paliva založené na princípe pridávania vodíka do pohonnej zmesi. Najlepšie výsledky sú dosahované pri motorových vozidlách so vstrekovaním alebo katalyzátorom. Na motorovom vozidle nie je potrebné nič prestavovať. Známe riešenie amatérsky vyrobených šetričov paliva spočíva v tom, že prívodná hadička zo šetriča paliva je privádzaná do nasávania automobilu, kde je vytvorený podtlak. V prípade, že v nasávacom potrubí nie je dostatočný podtlak, hadička je pripájaná pod klapky resp. na miesto posilňovala bŕzd. Prívodná hadička musí byť dostatočne hrubá, aby bol dostatočný prechod plynu. Vzduch je nasávaný prebublávacou hadičkou na dno nádoby, kde sa zmieša s vodíkom a odvádza sa cez vrchnú hadičku do nasávania motora. Známe riešenie pozostáva z dvoch kusov plexiskla, zasunutých kolmo na seba, do ktorých sú navŕtané otvory. Do otvorov je špirálovito navinutý napríklad nerezový drôt. Počet vytvorených otvorov je závislý od výšky vyvíjača a počtu elektród. Konce navinutého nerezového drôtu sú napojené na napájači zdroj. Postup je závislý od počtu, napríklad 6, sekcií šetriča paliva. Na sekcie 1, 3, 5 je privádzaný pól + a sekcie 2, 4, 6 je privádzaný pól -. Do vrchnáka ľubovoľnej napríklad zaváraninovej fľaše sú vytvorené 2 otvory pre prívod hadičky. Jedna hadička je privádzaná až na dno nádoby a slúži na prebublávanie (prívod vzduchu do vyvíjača). Druhá hadička ústi tesne pod vrchnákom a slúži na vývod plynu, ktorý smeruje do nasávania. Do vrchnáka sú napríklad navŕtané ďalšie 2 otvory pre skrutky a sú vzduchotesne spojené tak, aby nevnikal vzduch do vnútra nádoby. Na tieto skrutky sú pripevnené sekcie + a ktoré slúžia na napájanie sekcií. Nádoba je naplnená vodou, do ktorej je možné pridať aj jedlú sódu na zvýšenie vodivosti. Soľ nie je vhodná, pretože rozožiera elektródy a vytvára vnútri mazľavý povlak. Spínacie zariadenie na napájanie a celý šetrič paliva sú umiestené v motorovom priestore, čo najbližšie pri nasávaní, aby bola prívodná hadička čo najkratšia. Podľa uvedeného riešenia, pri vozidlách s dieselovým motorom, je dosahovaná kolísavá spotreba nafty. Nevýhodou tohto jednoduchého, ekonomického riešenia je, že je potrebné opakované meranie a skúšanie optimálneho pomeru sódy a vody, aby bola dosiahnutá čo najvyššia úspora paliva a nie sú spôsobilé pre získanie certifikátu spôsobilosti a metodických pokynov orgánov štátnej správy o postupoch pri schvaľovaní prestavby motorového vozidla a prídavného zariadenia.

Podľa medzinárodnej prihlášky PCT/ZA2009/000045 a patentového spisu W0/2009/143539 s názvom Systém vodíkového generátora riešenie spočíva v tom, že zariadenie vodíkového generátora pre vozidlá sa skladá zo zásobníka na elektrolyt a komory s elektrolytom, prívodnej hadice na elektrolyt do komory s elektrolytom, z najmenej jedného páru elektródovej sekcie, potrubia vedúceho z komory s elektrolytom do nasávania motora. Elektródy sú vertikálne usporiadané vo vzdialenosti 0,3 - 0,5 mm, podľa nároku 2 0,47 mm od seba uložené v komore s elektrolytom. Napätie privádzané na elektródy je závislé od regulácie škrtiacou klapkou motora a je ovplyvňované signálom zo sviečky resp. vstrekovacieho ventilu motora.

SK 5753 Υ1

Podstata technického riešenia

Nedostatky predchádzajúcich riešení do značnej miery rieši vodíkový generátor podľa technického riešenia, Vodíkový generátor určený pre dopravné prostriedky a pohonné jednotky agregátov s benzínovým alebo dieselovým spaľovacím motorom s karburátorom alebo vstrekovaním pohonnej zmesi do motora pozostáva z doskového zásobníka vody, vodivých napríklad oceľových lamiel oddelených jednotlivo tesnením a ne vodivou platňou medzi sekciami s vhodne umiestneným snímačom teploty lamiel a doskového zásobníka plynu. Nad vodíkovým generátorom je umiestnený ventilátor, ktorý je spolu so snímačom teploty lamiel spojený s riadiacou jednotkou. Zberná nádoba, ktorá je vybavená snímačom teploty média, pretože sa v nej nachádza voda a plyn, ktorý je napojený na riadiacu jednotku je spojená s doskovým zásobníkom vody vodíkového generátora hadičkou. Riadiaca jednotka riadi množstvo vody v zbernej nádore a dodávku do doskového zásobníka vody a chladenie vody. Ďalej sa do zbernej nádoby napája prívod plynu z doskového zásobníka plynu a zberná nádoba sa hadicou s plynným vodíkom napája pred karburátor alebo vstrekovaciu jednotku paliva. Karburátor alebo vstrekovacia jednotka je ovládaná riadiacou jednotkou vzduchu pomocou regulačnej klapky množstva vodíka. Snímač množstva vodíka je umiestnený pred regulačnou klapkou prívodu vodíka do hlavnej hadice prívodu vzduchu z filtra vzduchu do valca motora.

Na hadičku medzi doskovým zásobníkom vody a zbernou nádobou je umiestnený samostatný tepelný výmenník regulovaný riadiacou jednotkou, ktorý využíva napríklad chladenie z klimatizačnej jednotky dopravného prostriedku.

Upravená voda zo zbernej nádoby je spätne privádzaná do doskového zásobníka vody vodíkového generátora, čo je výhodným riešením z hľadiska údržby, keďže sa recykluje upravená voda z vodíkového generátora a zbernej nádoby.

Ako náplň nádržky na vodu je použitá priamo voda z chladiča motora, za podmienky, že spĺňa kritéria elektrolytu pre výrobu vodíka.

Výhodou technického riešenia je nielen inštalácia vodíkového generátora bez zásahu do konštrukcie motora dopravného prostriedku alebo agregátu, ale hlavne poskytuje čistejšie spaľovanie paliva a tým zvyšuje výkon motora. Ďalšie výhody sú že, použitím vodíkového generátora sa znižuje spotreba paliva o 60 % až 70 % v závislosti od typu paliva a veľkosti motora. Znižuje sa spotreba Ah, čím dochádza k predĺženiu životnosti akumulátora dopravného prostriedku. Znižuje množstvo emisií oxidov dusíka, oxidu uhoľnatého a oxidu uhličitého v závislosti od stavu motora. Predlžuje životnosť zapaľovacích sviečok, katalyzátora, karburátora alebo vstrekovacej jednotky ako aj samotného agregátu motora. Znižuje množstvo emisii častíc z dieselových motorov. V niektorých prípadoch znižuje spotrebu motorového oleja.

Prehľad obrázkov na výkrese

Technické riešenie sa bližšie vysvetľuje pomocou výkresu, kde na obr. 1 je znázornená schéma zapojenia vodíkového generátora v motorovej časti. Obr. 2 znázorňuje detail vodíkového generátora.

Príklad uskutočnenia technického riešenia

Príklad uskutočnenia technického riešenia vodíkového generátora pre dopravné prostriedky a rôzne pohonné jednotky s benzínovým alebo dieselovým spaľovacím motorom podľa obr. 1 spočíva v tom, že pozostáva z doskového zásobníka vody 1 a doskového zásobníka plynu 4, ďalej vodivých, oceľových lamiel 2 oddelených samostatne medzi sebou tesnením 17. Nevodivá platňa 3 vytvára sekcie lamiel elektród, ktorých počet závisí od veľkosti a objemu motora dopravného prostriedku. Do vodíkového generátora je vhodne umiestnený snímač teploty 15. Nad vodíkový generátor je umiestnený ventilátor 5, ktorý je spolu so snímačom teploty 15 lamiel spojený napríklad cez spínač s riadiacou jednotkou 14, ktorá reguluje teplotu vodíkového generátora zapínaním a vypínaním ventilátora 5. Doskový zásobník vody lje hadičkou, napojenou z dolnej časti doskového zásobníka vody 1 a doskový zásobník plynu 4 je z jeho hornej časti hadičkou spojený so zbernou nádobou 6 v ktorej snímač teploty média 7 zbiera údaje o stave vody a plynu a je napojený na riadiacu jednotku 14. Zberná nádoba 6 sa hadicou 8 s vodíkom napája pred karburátor alebo vstrekovaciu jednotku paliva H· Karburátor resp. vstrekovanie paliva je ovládané riadiacou jednotkou 14 rovnako ako regulačná klapka 12 množstva vodíka pomocou snímača 13 množstva vodíka. Hlavná hadica 9 prívodu zmiešaného vzduchu z filtra 10 s vodíkom privedeným zo zbernej nádoby 6 do valca motora.

Tepelný výmenník 16 je zaradený medzi nádobku na vodu Í a zbemú nádobou 6, regulovaný riadiacou jednotkou 14 využíva vodu napríklad z klimatizačnej jednotky dopravného prostriedku alebo chladiaceho obvodu motora.

SK 5753 Υ1

Upravená voda zo zbernej nádoby 6 je opakovane privádzaná do doskového zásobníka vody i vodíkového generátora, čo je výhodným riešením z hľadiska údržby, keďže sa recykluje upravená voda z vodíkového generátora a zbernej nádoby 6.

Ako náplň doskového zásobníka vody I na vodu je použitá priamo voda z chladiča motora, za podmienky, že spĺňa kritéria elektrolytu pre výrobu vodíka.

V ďalšom príklade uskutočnenia technického riešenia je riadiaca jednotka 14 vodíkového generátora spojená s elektronickým riadiacim systémom dopravného prostriedku.

Vodíkový generátor pri 6 A, 12 V vyrobí 1,5 1 plynu vodíka a kyslíka za minútu a väčší model vodíkového generátora, používaný pre veľké automobily a nákladné vozidlá, pri 40 A vyrobí viac ako 20 1 plynu za minútu.

Priemyselná využiteľnosť

Vodíkový generátor, podľa technického riešenia, je určený pre použitie v automobilovom priemysle, zvlášť pre dopravné prostriedky s benzínovým alebo dieselovým spaľovacím motorom a pohonné jednotky agregátov slúžiacich napríklad na výrobu elektrickej energie a pod.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (3)

1. Vodíkový generátor pre dopravné prostriedky s benzínovým alebo dieselovým spaľovacím motorom s karburátorom alebo vstrekovaním pohonnej zmesi do motora skladajúci sa z nádoby naplnenej elektrolytom a elektród z ocele s rôznou polaritou zapojených na regulátor prúdu, vyznačujúci sa tým, že pozostáva z doskového zásobníka vody (1), vodivých lamiel (2) oddelených samostatne tesnením (17), nevodivou platňou (3) do sekcií s vhodne umiestneným snímačom teploty (15) lamiel a doskového zásobníka plynu (4), nad ktorými je umiestnený ventilátor (5), ktorý je spojený s riadiacou jednotkou (14), pričom doskový zásobník vody (1) a aj doskový zásobník plynu (4) je každý samostatne hadičkou spojený so zbernou nádobou (6) vybavenou snímačom teploty média (7) napojeným na riadiacu jednotku (14), pričom hadica (8) s plynným vodíkom napojená zo zbernej nádoby (6) je napojená priamo na karburátor alebo vstrekovaciu jednotku paliva (11) alebo na cez regulačnú klapku (12) množstva vodíka ovládanú riadiacou jednotkou (14) pomocou snímača (13) množstva vodíka na hlavnú hadicu prívodu vzduchu (9) z filtra (10) do valca motora.

2. Vodíkový generátor podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že na hadičku medzi doskovým zásobníkom vody (1) a zbernou nádobou (6) je umiestnený samostatný tepelný výmenník (16) regulovaný riadiacou jednotkou (14).

3. Vodíkový generátor podľa nárokov 1,2, vyznačujúci sa tým, že ako náplň doskového zásobníka vody (1) je použitá voda z chladiča motora pre elektrolýzu pri výrobe vodíka.

2 výkresy