DE10227243A1

DE10227243A1 - Vorrichtung und verfahren zum Reproduzieren von Energie

Info

Publication number: DE10227243A1
Application number: DE10227243A
Authority: DE
Inventors: Lin Kuo Chang; Chau Hwe Chen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-01-15
Also published as: US20030230250A1; US6732678B2

Abstract

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reproduzieren von Energie in einem Maschinenantriebssystem, wobei das Antriebssystem eine Kraftmaschine mit mehreren Zylindern und eine an die Kraftmaschine angeschlossene Kühlvorrichtung aufweist und die Kühlvorrichtung wenigstens einen Wassertank zum Ableiten des Kühlwassers an die Kraftmaschine und Zuführen des erhitzten Kühlwassers aus der Kraftmaschine hat. Eine Trennkammer ist mit der Kraftmaschine und dem Wassertank verbunden. Wenn das erhitzte Wasser aus der Kraftmaschine in die Trennkammer fließt, wird ein Teil des erhitzten Wassers in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt. Der Sauerstoff und Wasserstoff wird dem Wassertank aus der Trennkammer zugeführt. Eine Speicherkammer speichert den Wasserstoff und den Sauerstoff aus dem Wassertank und führt diese den Zylindern der Kraftmaschine als einen reproduzierten Brennstoff zu, um die Verbrennung zu verbessern und den Ausstoß der Abgase der Kraftmaschine zu reduzieren.

Description

Technischer Bereich
Diese Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reproduzieren von Energie, insbesondere zur Verbesserung der Verbrennung in einem Kraftmaschinenantriebssystem durch das Zuführen von Sauerstoff und Wasserstoff in die Zylinder der Kraftmaschine.

Im allgemeinen werden durch Brennstoffe, die für Kraftmaschinen mit innerer Verbrennung bzw. Verbrennungsmotoren, Kraftmaschinen mit äußerer Verbrennung und andere Verbrennungsvorrichtungen verwendet werden, Abgase bei der Verbrennung verursacht, die verschiedene Arten von schädlichen, chemischen Substanzen in die Atmosphäre abgeben, wodurch die Umwelt verschmutzt wird. Diese schädlichen, chemischen Substanzen beinhalten z. B. CO, HC, NOx, und SOx. Um die Erzeugung solcher schädlichen, chemischen Substanzen zu unterdrücken, ist bisher der Wirkungsgrad der Verbrennung von Brennstoffen erhöht worden, indem die Qualität des verwendeten Brennstoffes oder verschiedene Verbrennungsvorrichtungen verbessert worden sind. Außerdem sind die abgegebenen Abgase mittels vielfältiger Abgasbeseitigungsvorrichtungen unter Verwendung von Katalysatoren behandelt worden, um eine Verschmutzung zu verhindern. Jedoch sind solche Verfahren gemäß dem Stand der Technik zur Reduzierung von umweltverschmutzenden Substanzen unzureichend und die Verbesserung der Brennstoffqualität ist im Hinblick auf die Kosten schwierig. Um diese Mängel zu überwinden, beabsichtigt die Industrie in letzter Zeit, Brennstoffaktivierungsvorrichtungen zu verwenden, um die Verbrennung zu verbessern und um schädliche Gase zu reduzieren. In den US-Patenten 4605498 , 471 1271 , 5055189 , 5044346 , 5080080 , 5460144 , 5632254 und 5873353 werden der Magnetfeldeffekt oder die Fern- Infrarotstrahlung verwendet, um Brennstoff zu aktivieren, damit das Brennstoffmolekül zerlegt und somit die Verbrennung verbessert und die schädlichen Gase reduziert werden.

Die Verbrennung umfasst Brennstoff, Wasserstoff in dem Brennstoff und Sauerstoff in der Luft. Das Aktivieren von Brennstoff verbessert nur ein Element der Verbrennung. Brennstoffe wie Benzin setzen sich hauptsächlich aus einer chemischen Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindung mit unterschiedlichen Molekülstrukturen zusammen. Die Hauptelemente der Verbindungen sind Kohlenstoff und Wasserstoff. Die Brennstoffe, die einen hohen Prozentsatz an Wasserstoff aufweisen, sind normalerweise leicht für die Krafterzeugung zu entzünden. Kohlenstoff und Wasserstoff sind aktive Elemente. Sie können leicht mit Sauerstoff reagieren und dann lodernd brennen. Wenn man genügend Luft (ungefähr 20 % Sauerstoffanteil ist in der Luft) bereitstellt, dann wird die Verbrennung des Brennstoffes wirksam und es wird weniger schädliches Gas erzeugt. Durch das Hinzufügen von mehr Wasserstoff in die Verbrennungseinrichtungen wie Kraftmaschinen kann der Brennstoffverbrauch reduziert werden, und das Hinzufügen von Sauerstoff kann bei der Verbrennung des Wasserstoffs sowohl in dem Brennstoff als auch in der Luft hilfreich sein und die Verbindung von Kohlenstoff und Wasserstoff verhindern, da sich normalerweise Kohlenstoff und Wasserstoff zu einem schädlichen Gas verbinden.

Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reproduzieren von Energie bereitzustellen, um die Verbrennung zu verbessern.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reproduzieren von Energie bereitzustellen, mit dem die Erzeugung von schädlichen Gasen reduziert werden kann.

Die vorliegende Erfindung offenbart in einer Ausführungsform – kurz zusammengefaßt – eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reproduzieren von Energie, die in Kraftmaschinenantriebssystemen verwendet werden. Das Antriebssystem hat eine Kraftmaschine mit mehreren Zylindern und eine Kühlvorrichtung, die mit der Kraftmaschine verbunden ist. Die Kühlvorrichtung hat wenigstens einen Wassertank zum Ableiten von Kühlwasser an die Kraftmaschine und Zuführen von erhitztem Kühlwasser aus der Kraftmaschine. Die Vorrichtung umfasst:

(1) eine Trennkammer zum Trennen von Flüssigkeit und Gas, wobei die Trennkammer umfasst: einen mit der Kraftmaschine verbundenen Einlass zur Aufnahme von erhitztem Kühlwasser, wobei ein Teil des erhitzten Kühlwassers in Sauerstoff und Wasserstoff zerfällt; einen ersten Auslass, verbunden mit dem Wassertank, zum Ableiten des erhitzten Kühlwassers an den Wassertank; und einen zweiten Auslass, verbunden mit dem Wassertank, zum Ableiten von Sauerstoff und Wasserstoff an den Wassertank und
(2) eine Speicherkammer mit einem mit dem Wassertank verbundenen Einlass zur Aufnahme von Sauerstoff und Wasserstoff innerhalb des Tankes und einen mit der Kraftmaschine verbundenen Auslass zum Ableiten von Sauerstoff und Wasserstoff an die Zylinder.

Um die Belastung der Zylinder bei dem Verdichtungsvorgang zu reduzieren und effizient die von der Kraftmaschine erzeugte Wärme zu nutzen, kann die Speicherkammer zuerst mit einem Verbindungsstück verbunden und dann an die Kraftmaschine angeschlossen werden, und das Verbindungsstück wird an einen Wärmekollektor angeschlossen, der die Wärme aus der Kraftmaschine auffängt und den Sauerstoff und Wasserstoff vorwärmt, der durch das Verbindungsstück hindurchströmt.

Um die Menge des aufgefangenen Sauerstoffes und Wasserstoffes zu erhöhen, umfasst die Vorrichtung weiter einen Gas-Bypass, so dass die Trennkammer zudem einen mit dem Gas-Bypass verbundenen dritten Auslass und die Speicherkammer darüber hinaus einen mit dem Gas-Bypass verbundenen zweiten Einlass zur Aufnahme von Sauerstoff und Wasserstoff aus dem Gas-Bypass haben.

Um einen anormalen Druck in der Kraftmaschine zu vermeiden, wird ein an der Kraftmaschine installierter Druckregler empfohlen.

Die Erfindung wird anhand der nachstehend detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den Zeichnungen verständlicher, wobei:
1 – ein Blockdiagramm der Ausführungsform ist;
2 – ein Funktionsschema der Ausführungsform mit der Trennkammer im Detail ist;
3 – eine perspektivische Ansicht zwischen der Ausführungsform und den Zylindern ist; und
4 – eine perspektivische Ansicht des Wärmekollektors der Ausführungsform ist.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Mit Bezug auf die 1 wird die Ausführungsform in einem Kraftmaschinenantriebssystem verwendet, wobei das Antriebssystem eine Kraftmaschine 10 mit mehreren Zylindern 11 und eine Kühlvorrichtung 20 hat, die an der Kraftmaschine 10 angeschlossen ist, wobei die Kühlvorrichtung 20 wenigstens einen Wassertank 21 zum Ableiten von Kühlwasser an die Kraftmaschine 10 und zum Zuführen von erhitztem Kühlwasser aus der Kraftmaschine 10 aufweist. Ein Teil des erhitzten Wassers wird aufgrund der hohen Temperatur in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt. Das Verfahren der Ausführungsform weist die folgenden Schritte auf: Zuführen von Sauerstoff und Wasserstoff in den Wassertank 21; Speichern von Sauerstoff und Wasserstoff aus dem Wassertank 21; und Ableiten des gespeicherten Sauerstoffs und Wasserstoffs in die Zylinder 11.
Es zeigen sich folgende Vorteile, wenn mehr Sauerstoff und Wasserstoff in die Verbrennungsvorrichtungen wie Kraftmaschinen, hinzugefügt werden:

1. durch das Hinzufügen von zusätzlichem Wasserstoff in eine Kraftmaschine kann die Zündenergie wirksam gesteigert werden, und die Kraftmaschine kann eine höhere Nutzleistung an verbundene Anlagen abgeben. Wenn die Kraftmaschine in Automobilen eingesetzt wird, erhöht sich die Leistung der Automobile;
2. durch das Hinzufügen von mehr Sauerstoff können die Brennstoffe wirksamer entflammen. Bei einem Einsatz der Kraftmaschine in Automobilen wird das Ausstoßen von Abgasen reduziert werden. Dies ist für die Umwelt vorteilhaft; und
3. wenn eine Leistungssteigerung der Kraftmaschine nicht berücksichtigt wird, können zusätzlich hinzugefügter Sauerstoff und Wasserstoff den Verbrauch der Brennstoffe, wie Benzin, reduzieren, da Wasserstoff ein entflammbares Material ist. Wenn die Kraftmaschine in Automobilen verwendet wird, kann der Benutzer Geld für Brennstoff einsparen.

Daher wissen wir, dass durch die Erfindung Wasserstoff und Sauerstoff leicht aus herkömmlichen Kraftmaschinenantriebssystemen gewonnen und als ein reproduzierter Brennstoff verwendet werden kann, um einen Teil des Brennstoffs zu ersetzen und die Verbrennung zu verbessern. Das Verfahren der Ausführungsform kann weiterhin umfassen: das Auffangen der Wärme aus der Kraftmaschine und das anschließende Erwärmen des Sauerstoffs und des Wasserstoffs mittels der aufgefangenen Wärme. Dies dient zum Vorwärmen des Sauerstoffs und des Wasserstoffs, bevor sie den Zylindern 1 1 zugeführt weiden. Der Sauerstoff und der Wasserstoff werden im voraus in der Absicht erwärmt, dass sie den Zündzeitpunkt nach dem Einströmen in die Zylinder 1 1 schnell erreichen. Daher wird den Zylindern 1 1 der Verdichtungsvorgang erspart und deren Nutzdauer verlängert. Bei diesem Schritt wird ebenfalls die von der Kraftmaschine erzeugte Wärme zum Erwärmen des Wasserstoffs und des Sauerstoffs effizient genutzt. Daher kann die Temperatur der Kraftmaschine 10 reduziert werden und die Kühlvorrichtung 20 reduziert ebenfalls die Last für das Kühlen der Kraftmaschine 10. Damit ist gemeint, dass die Drehung des Lüfters ebenfalls reduziert werden kann und die Temperatur des Wassertankes 21 auch niedriger ist. Dies ist für das gesamte Kraftmaschinenantriebssystem gut. Für den Benutzer bedeutet dies, dass er sich keine Sorgen darüber zu machen braucht, dass das heiße Wasser beim Öffnen der Abdeckung des Wassertankes herausschießt.
Die Vorrichtung der Ausführungsform umfasst eine Trennkammer 50 und eine Speicherkammer 60. Die Trennkammer 50 dient zum Trennen von Flüssigkeit und Gas und umfasst: einen mit der Kraftmaschine 10 verbundenen Einlass 52 zur Aufnahme von erhitztem Kühlwasser, wobei ein Teil des erhitzten Wassers in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt wird; einen ersten Auslass 53, verbunden mit dem Wassertank 21, zum Ableiten des erhitzten Kühlwassers an den Wassertank 21; und einen zweiten Auslass 54, verbunden mit dem Wassertank 21, zum Ableiten von Sauerstoff und Wasserstoff an den Wassertank 21. Der Sauerstoff und der Wasserstoff werden dem Weg des Kühlwassers folgen (als „a" in der 1 und 2 bezeichnet) und in die Trennkammer 50 strömen. Da Gas leichter und die Strömungsgeschwindigkeit größer ist, können der Wasserstoff und der Sauerstoff früher in den Wassertank 21 einströmen. Die Temperatur innerhalb des Wassertanks 21 ist hoch genug, um mehr Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen.
Eine Speicherkammer 60 mit ausreichendem Raum 61 hat einen mit dem Wassertank 21 verbundenen Einlass 62 zum Aufnehmen von Sauerstoff und Wasserstoff innerhalb des Tankes 21 und einen mit der Kraftmaschine 10 verbundenen Auslass 63 zum Ableiten von Sauerstoff und Wasserstoff an die Zylinder 11.
Um die Belastung des Verdichtungsvorganges auf die Zylinder zu reduzieren und die von der Kraftmaschine erzeugte Wärme effizient zu nutzen, kann die Speicherkammer 60 zuerst mit einem Verbindungsstück 40 verbunden und dann an die Kraftmaschine 10 angeschlossen werden, und das Verbindungsstück 40 wird an einen Wärmekollektor 70, der die Wärme aus der Kraftmaschine 10 auffängt und den durch das Verbindungsstück 40 strömenden Sauerstoff und Wasserstoff vorwärmt. Mit Bezug auf 4 kann der Kollektor 70 eine in einem Rohr 72 eingeschobene Wärmeaufnahmestange 71 sein. Die Wärmeaufnahmestange 71 ist nahe der Kraftmaschine zu installieren, um die Wärme aus der Kraftmaschine aufzunehmen und über das Rohr 72 an das Verbindungsstück 40 weiterleiten zu können, damit der durch das Verbindungsstück 40 strömende Sauerstoff und Wasserstoff erwärmt werden können. Das Verbindungsstück 40 kann ein T-Verbinder sein.
Eine Pumpe B kann zwischen der Speicherkammer 60 und der Kraftmaschine 10 installiert werden, um den Sauerstoff und den Wasserstoff effizient in die Kraftmaschine 10 zu pumpen. Ein Stromregulator C kann ebenfalls zwischen der Speicherkammer 60 und der Kraftmaschine 10 installiert werden, um die an die Kraftmaschine 10 gelieferte Wasserstoff- und Sauerstoffmenge zu steuern.
Für die Verbrennung durch die Kraftmaschine ist Sauerstoff aus der Luft erforderlich. Im allgemeinen dringt die Luft von außen durch einen Luftfilter in die Maschine 10 ein und wird dann mit dem Brennstoff, der aus der Einspritzvorrichtung portionsweise ausströmt, gemischt und schließlich in die Zylinder 11 durch ein Gaseinlassventil einströmen. Daher kann der Auslass 63 der Speicherkammer 60 an der Stelle angeordnet werden, an der das Einleiten in das Gaseinlassventil D möglich ist, z. B. zwischen dem Luftfilter und der Einspritzvorrichtung, und der Sauerstoff und der Wasserstoff in der Speicherkammer werden in die Kraftmaschine 10 gesaugt.
Es ist möglich, dass bei zu hoher Sauerstoff- und Wasserstoffversorgung der Druck in der Kraftmaschine kurzfristig zu hoch wird. Um dieses Problem zu lösen, kann ein Druckregler 80 installiert werden, der mit dem Rohr zwischen der Kraftmaschine 10 und dem Brennstoffdruckregler (siehe 3) verbunden ist, damit der Gasüberdruck abgelassen wird.
In dem herkömmlichen Kraftmaschinenantriebssystem ist, allgemein gesprochen ein, Brennstoffdruckregler installiert, um den Druck in der Brennstoffrohrleitung zu justieren. Der Brennstoffdruckregler hat eine Rohrleitung, die an dem Öltank angeschlossen ist, um überschüssiges Öl aufzufangen. Der Druckregler 80 hat jedoch keine mit dem Öltank verbundene Rohrleitung, da es durch die effiziente Verbrennung der vorliegenden Erfindung keinen Ölüberschuss gibt.
Um die Auffangmenge an Sauerstoff und Wasserstoff zu erhöhen, weist das System außerdem einen Gas-Bypass 90 auf, so dass die Trennkammer 50 weiterhin einen dritten an den Gas-Bypass 90 angeschlossenen Auslass 55 aufweist, und die Speicherkammer 60 weist weiterhin einen zweiten an den Gas-Bypass 90 angeschlossenen Einlass 64 zur Aufnahme von Sauerstoff und Wasserstoff aus dem Gas-Bypass 90 auf.
Zahlreiche Eigenschaften und Vorteile der Erfindung sind in der vorgenannten Beschreibung aufgeführt worden, zusammen mit den Einzelheiten über die Struktur und Funktion der Erfindung, und die neuen Merkmale davon sind in den angefügten Ansprüchen ausgewiesen. Die Beschreibung ist jedoch nur beispielhaft dargestellt und Änderungen können im Detail, insbesondere bezüglich Umriss, Größe und Anordnung der Teile, Materialien und Kombination davon innerhalb des Erfindungsprinzips, das im vollen Umfang durch das weite, allgemeine Verständnis der Begriffe angegeben ist, in denen die angefügten Ansprüche ausgedrückt wurden, vorgenommen werden.

Claims

Vorrichtung zum Reproduzieren von Energie, die in einem Kraftmaschinenantriebssystem verwendet wird, wobei das Antriebssystem eine Kraftmaschine mit mehreren Zylindern und eine an die Kraftmaschine angeschlossene Kühlvorrichtung aufweist, die Kühlvorrichtung wenigstens einen Wassertank zum Ableiten des Kühlwassers an die Kraftmaschine und Zuführen des erhitzten Kühlwassers aus der Kraftmaschine hat, und wobei die Vorrichtung umfasst: – eine Trennkammer zum Trennen von Flüssigkeit und Gas mit: einem mit der Kraftmaschine verbundenen Einlass zum Aufnehmen von erhitztem Kühlwasser, wobei ein Teil des erhitzten Kühlwassers in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt wird; einem ersten Auslass, der mit dem Wassertank verbunden ist, um erhitztes Kühlwasser an den Wassertank abzuleiten; und einem zweiten Auslass, der mit dem Wassertank verbunden ist, um den Sauerstoff und den Wasserstoff an den Wassertank abzuleiten, und – eine Speicherkammer mit einem mit dem Wassertank verbundenen Einlass zum Aufnehmen von Sauerstoff und Wasserstoff in dem Tank und einen mit der Kraftmaschine verbundenen Auslass zum Ableiten von Sauerstoff und Wasserstoff an die Zylinder.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Maschinenantriebssystem weiterhin einen Gas-Bypass aufweist, die Trennkammer weiterhin einen dritten Auslass, der mit dem Gas-Bypass verbunden ist, und die Speicherkammer weiterhin einen mit dem Gas-Bypass verbundenen zweiten Einlass zum Aufnehmen von Sauerstoff und Wasserstoff von dem Gas-Bypass aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Speicherkammer zuerst an ein Verbindungsstück und dann an die Kraftmaschine angeschlossen ist, das Verbindungsstück ist an einen Wärmekollektor angeschlossen, der die Wärme aus der Kraftmaschine auffängt und Sauerstoff und Wasserstoff erwärmt, der durch das Verbindungsstück hindurchgeht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kraftmaschine weiterhin einen daran angeordneten Druckregler aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Stromregulierventil zwischen der Speicherkammer und der Kraftmaschine vorhanden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Pumpe zwischen der Speicherkammer und der Kraftmaschine vorhanden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei eine Pumpe zwischen der Speicherkammer und der Kraftmaschine vorhanden ist.
Verfahren zum Reproduzieren von Energie, das in einem Kraftmaschinenantriebssystem verwendet wird, wobei das Antriebssystem eine Kraftmaschine mit mehreren Zylindern und eine mit der Kraftmaschine verbundene Kühlvorrichtung aufweist, die Kühlvorrichtung wenigstens einen Wassertank zum Ableiten von Kühlwasser an die Kraftmaschine und zum Zuführen von erhitztem Kühlwasser aus der Kraftmaschine hat, wobei ein Teil des erhitzten Kühlwassers in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt wird, das Verfahren umfasst: – Zuführen von Sauerstoff und Wasserstoff in den Wassertank; – Speichern von Sauerstoff und Wasserstoff aus dem Wassertank; und – Zuführen von dem gespeicherten Sauerstoff und Wasserstoff in die Zylinder.
Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin umfasst: – Auffangen der Wärme aus der Kraftmaschine und anschließendes Erwärmen des Sauerstoffs und Wasserstoffs mittels der aufgefangenen Wärme.