CN201351176Y - 一种内燃机用氢氧发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种内燃机用氢氧发生器，用于柴油机、汽油机、CNG或LPG内燃机提供动力的交通工具或发电系统。其包括电解电源和电解罐，所述的电解罐由各自密封的2组串联且互相连通的第一电解罐和第二电解罐组成，第一、第二电解罐的罐体由双层同心圆筒的罐体外层和罐体内层组成，第一、第二电解罐的罐体内层分别经导电柱连接电解电源的负极和正极；所述的电解电源为开关电源，由2根电缆分别连接电解罐的正负极接线端子。本设计采用电解水原理，通过发动机所配发电机的过剩电力供电，将电解产生的氢氧气经电解罐出气接头添加入内燃机，可以提高内燃机燃烧效率，降低燃料消耗，增加功率，减少废气排放，降低内燃机积炭，提高内燃机使用寿命。

Description

一种内燃机用氢氧发生器

技术领域

本实用新型涉及内燃机发动机的辅助燃烧装置，尤其涉及一种内燃机用氢氧发生器。

背景技术

作为内燃机发动机辅助燃烧装置的氢氧发生器，可用于柴油机、汽油机、CNG和LPG内燃机提供动力的交通工具或发电系统，可以提高内燃机燃烧效率，降低燃料消耗，增加功率，减少废气排放，降低内燃机积炭，提高内燃机寿命。氢氧发生器的氢气不仅可燃烧做功(1g氢气燃烧可释放热值120KJ)，且具有燃烧速度快、点火能量低、扩散系数大和渗透性强等特点，另一方面，在燃烧过程中，氢气可以对高碳链碳氢的有机化合物进行加氢催化，使得油料分子中碳链分解为更易于燃烧的低碳链碳氢化合物，提高了燃烧效率，加快了燃烧速度。氢气作为气体催化剂使用量少，催化燃烧效果显著，成本低，效率高。

氢氧发生器的氧气可促进燃料完全燃烧，一般情况下，使内燃机充分燃烧的关键是使用过量的空气，但空气中约78％物质是氮气，只有21％是氧气，过量空气的吸入，造成氮气含量增加，这些氮气不参加燃烧，排出时却会带走大量的燃烧热量，降低了内燃机的效率，同时尾气中NOx含量将会增加，对环境造成污染，特别是在内燃机重载工况下，为了提高燃油发动机输出功率，常过多地输入燃油，造成氧气供应不足，不能进行充分燃烧，尾气中的CO，NOx及碳氢化合物的含量将成倍增加，既浪费了燃料，又污染了环境。为解决燃料消耗量大、尾气污染严重问题，中国专利文献专利号为98237039.3的《汽、柴油车阻控磁幅氢氧源反应器》所披露的技术方案是比较先进的，采用永磁结构方案，但仍然存在不少缺陷，例如反应器的电极板的电源接通和水量调节均由人工控制，既不方便又易造成失误；电极的两个极板全用镍材料，剩磁性差，激磁点少，产气量受到限制；永磁铁外侧面全部用铁屏蔽罩与外界隔开，使相当多磁力线被阻隔而形不成回路，降低水的分解速度和产气量等等。因此，中国专利文献专利号为00212908.6针对现有技术缺陷作出一种改进的“内燃机用氢氧发生器”，改进后在壳体内下部的电极板两侧分别装有永磁铁，永磁铁的外侧装有金属屏蔽板，两个电极板分别用镍和铬铝合金制，电路板上设有自动控制器，进水口处设浮子式自动进水阀。该方案在一定程度上克服了前一专利的缺陷。但由于采用纯镍和铬铝合金作为电解电极材料，由于金属镍价格很高，致使电极制造成本提高；其次，因采用平行电解电极结构，安装比较复杂，需设计专门的固定和隔离结构，其三，由于采用不锈钢外壳内衬塑料，散热性能差，形成较多水汽等。

发明内容

本实用新型的发明目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种采用电解水原理，通过发动机所配发电机的过剩电力供电的，能改善燃油燃烧过程，达到提高内燃机燃烧效率，降低燃料消耗，增加功率，减少废气排放和提高内燃机使用寿命的一种内燃机用氢氧发生器。

本实用新型的发明目的通过下述技术方案实现：一种内燃机用氢氧发生器，由电解电源和电解罐组成，其特征在于所述的电解罐由各自密封的2组串联且电、液、气互相连通的第一电解罐和第二电解罐组成，电解罐内是电解液；所述的第一电解罐和第二电解罐的罐体由双层同心圆筒的罐体外层和罐体内层组成，且罐体内层布满通孔，罐体外层的上、下分别密封连接上端盖和下端盖；第一电解罐的罐体内层经导电柱连接电解电源的负极，第二电解罐的罐体内层经另一导电柱连接电解电源正极，并在第二电解罐上设置连接内燃机气缸进气管的出气接头。

所述的电解电源为开关电源，由2根电缆分别连接2组罐体的正、负极，电源输入电压为交流12/24V，输出电压为直流5V。

所述的2组串联相通的第一电解罐和第二电解罐之间连接有连通管。

所述的接负极的导电柱上设有负极接线端子；接正极的导电柱上设有正极接线端子，两个导电柱与罐体外层之间分别设有绝缘密封垫。

所述的第一电解罐罐体顶部设有作为注液口的端盖，该端盖上设有安全阀；第二电解罐的罐体顶部设有另一端盖，该端盖连接四通接头，四通接头上分别连接压力控制器、压力表和出气接头。

所述的第二电解罐内顶部设有连接端盖的二级滤芯。

所述的第二电解罐的罐体旁设有液位观察窗口。

所述的观察窗口处安装有液位传感器。

与现有技术相比，本实用新型通过电解水产生等当量的、具有化学活性的氢氧气，在不增加氮气的前提下，为燃油发动机提供了增量的氧气，有利于燃油完全燃烧，降低了内燃机中氮气比例，提高了发动机效率，从而增强了内燃机输出动力，减少了有害气体的排放，降低了内燃机积炭，得到了更好的节油减排效果和提高了内燃机使用寿命；同时还具有安装结构简单、成本较低等优点。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型系统连接框图。

具体实施方式

以下结合上述附图对本实用新型的具体实施例再作进一步详细描述。

附图中：1、连通管，2、下端盖，3、电解液，4、罐体内层，5、罐体外层，6、负极接线端子，7、导电柱，8、绝缘密封垫，9、上端盖，10、端盖，11、接头，12、安全阀，13、连通管，14、压力控制器，15、四通接头，16、压力表，17、出气接头，18、端盖，19、滤芯，20、滤芯，21、导电柱，22、正极接线端子，23、观察窗口，24、观察窗口，25、罐体外层，26、罐体内层。

一种内燃机用氢氧发生器，由电解电源和电解罐组成。

所述的电解电源是本内燃机用氢氧发生器的重要组成部分，它为电解罐提供电解能量，其工作的可靠性、稳定性及输入、输出技术参数的选取直接关系到氢氧发生器整机运行性能指标。本内燃机用氢氧发生器电源选用重量轻、电源转换效率高，稳定好、调节范围宽、带载能力强的开关电源。电源由发动机所配发电机的过剩电力供电，输入电压可选交流12/24V供电，输出电压为直流5V，安装于交通工具内部，由2根电缆分别接到氢氧发生器电解罐正负极。通过合理设计电解电源的脉冲频率和幅度，提高了电解效率，减少了发热。

所述的电解罐由各自密封的2组串联且电、液、气互相连通的第一电解罐和第二电解罐组成。电解罐内是氢氧化钠电解液3。第一电解罐和第二电解罐的罐体分别由双层同心圆筒的罐体外层5和25及布满通孔的罐体内层4和26组成，罐体内层4和26分别为正极和负极，其上的通孔供产气和电解液出入(图中未示)，罐体外层和罐体内层由不锈钢电极片制成。罐体外层的上、下分别连接上端盖9和下端盖2，采用氩弧焊焊接而成，完全密封，彻底解决了泄漏问题，并可满足在振动、外界风雨等条件下的使用要求。第一电解罐的罐体内层4与导电柱7导通并连接电解电源的负极，第二电解罐的罐体内层26与导电柱21导通并连接电解电源的正极。所述导电柱7和21分别从罐体内层4和26延伸到罐体外面，分别连接电解电源的正负极，导电柱7和21与罐体外层5和25电极之间分别用绝缘密封垫8进行绝缘隔离并密封，并在导电柱7和21上分别设有负极接线端子6和正极接线端子22。罐体外层5和25电极电位为中间极，比正极电位低2.5V，比负极电位高2.5V，相对正极是负极，相对负极为正极。第一电解罐和第二电解罐经上、下2组连通管1和13相连并相通，使两个电解罐的电位、液位、气压均相等。第一电解罐和第二电解罐的顶部上端盖上分别密封连接端盖10和18，端盖10为注液口，其上通过接头11连接有安全阀12，在氢氧发生器发生故障、罐内压力过高的极端情况下，安全阀开启排气，保证系统安全。端盖18上连接有四通接头15，该四通接头又分别连接压力控制器14、压力表16和出气接头17。压力控制器14可保证系统在正常压力范围内工作，当罐内压力超过正常工作压力上限以后，压力控制器可停止电解电源的供电，电解反应停止，防止罐内气体压力升高。压力表16可以直观观察压力控制器、安全阀设定的压力动作点。出气接头17是连接内燃机气缸进气管的。

第二电解罐的内顶部设有连接端盖的二级滤芯19和20，滤芯采用不锈钢颗粒烧结而成，一方面过滤气体的水汽、杂质，另一方面可以防止气体回火。罐体旁上、下设有液位观察窗口23和24。可以直观观察罐内电解液位置，保证电解液位于最高和最低工作液面之间。观察窗口23和24处可以安装液位传感器，传送和控制电解液液位高低。

图2是系统连接框图，首先将电解电源连接到内燃机配套发电机的输出端，AC12V～24V均可，电解电源输出电缆的接线端子分别连接到电解罐的正负极接线端子22和6，采用氧气胶管一端连接出气接头17，一端从发动机进气口的空气滤清器的后端通入发动机进气管。本系统安装简便，不需要改变发电机结构，适用性强。

系统工作原理如下：工作之前，从电解罐加液端盖10加入适量的电解液，接通电解电源后，电解罐的正极、负极、中间极之间产生电位差，极板间电解液3发生电解，放出氢氧气。此时，罐体内层电极板4和26与罐体外层5和25之间的电解液由于电解产生的氢氧混合气的充气作用，液位相对于罐体内层电极板的液位升高，由于罐体内层电极板4和26上下均有通孔供气液通过，于是罐体内层电极板两端液位的压力差推动电极板之间的电解液自循环，带走热量和电解杂质，保证系统正常运行。气路不断收集氢氧气，由出气管接头17通到内燃机进气管。利用氢扩散速度快的特性，使氢氧气与内燃机燃料充分混合，在内燃机燃烧室内燃烧。

由于电解产生的氢氧混合气中氢的点火能量低、燃烧速度快、对有机物燃烧具有催化效果等多种特性，另一方面氢氧混合气中的氧气可以增强燃烧反应程度和效果，氢氧气共同提高内燃机燃烧效率，降低燃料消耗，增加功率，减少废气排放，降低内燃机积炭，提高内燃机使用寿命。

氢氧混合气中氧气的作用是增强燃烧反应程度和效果，提高燃烧火焰温度和燃料的燃烧效率，而氢气的作用在于降低点火所需能量、提高混合气体燃速、对有机燃料的催化裂解作用，这两种气体的混合作用提高了氢气的活性，对燃料中烃类物质的裂解作用增强，降低燃烧反应所需活化能，使燃烧更容易，反应更充分，燃料利用率和燃烧效率大大提高。

内燃机用氢氧发生器可以提高内燃机燃烧效率，降低燃料消耗，减少废气排放。本系统技术指标如下：

1)产氢氧气气量：200～1000L/h；

2)氢氧气纯度＞99.5％；

3)对于不同规格和种类的内燃机，可降低燃油消耗3～20％；

4)对于不同规格和种类的内燃机，可降低CO排放5～20％。

经研究发现，添加氢氧气后，会造成燃料混合气性质的改变，燃速加快，带来发动机着火滞燃期缩短等变化。改变发动机参数，通过减小发动机喷油提前角、调节发动机喷油持续时间、压力等参数，得到了更好的节油减排效果。

Claims (8)

1、一种内燃机用氢氧发生器，由电解电源和电解罐组成，其特征在于所述的电解罐由各自密封的2组串联且电、液、气互相连通的第一电解罐和第二电解罐组成，电解罐内是电解液；所述的第一电解罐和第二电解罐的罐体由双层同心圆筒的罐体外层和罐体内层组成，且罐体内层布满通孔，罐体外层的上、下分别密封连接上端盖和下端盖；第一电解罐的罐体内层经导电柱连接电解电源的负极，第二电解罐的罐体内层经另一导电柱连接电解电源正极，并在第二电解罐上设置连接内燃机气缸进气管的出气接头。

2、根据权利要求1所述的一种内燃机用氢氧发生器，其特征在于所述的电解电源为开关电源，由2根电缆分别连接2组罐体的正、负极，电源输入电压为交流12/24V，输出电压为直流5V。

3、根据权利要求1或2所述的一种内燃机用氢氧发生器，其特征在于所述的2组串联相通的第一电解罐和第二电解罐之间连接有连通管。

4、根据权利要求1或2所述的一种内燃机用氢氧发生器，其特征在于所述的接负极的导电柱上设有负极接线端子；接正极的导电柱上设有正极接线端子，两个导电柱与罐体外层之间分别设有绝缘密封垫。

5、根据权利要求1或2所述的一种内燃机用氢氧发生器，其特征在于所述的第一电解罐罐体顶部设有作为注液口的端盖，该端盖上设有安全阀；第二电解罐的罐体顶部设有另一端盖，该端盖连接四通接头，四通接头上分别连接压力控制器、压力表和出气接头。

6、根据权利要求1或2所述的一种内燃机用氢氧发生器，其特征在于所述的第二电解罐内顶部设有连接端盖的二级滤芯。

7、根据权利要求1或2所述的一种内燃机用氢氧发生器，其特征在于所述的第二电解罐的罐体旁设有液位观察窗口。

8、根据权利要求7所述的一种内燃机用氢氧发生器，其特征在于所述的观察窗口处安装有液位传感器。

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