專利名稱：一種電解槽及含有這種電解槽的內(nèi)燃機(jī)成套部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一般的內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，特別是涉及一種電解槽，用來(lái)供應(yīng)氣體燃料添加成分，以增進(jìn)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的燃燒。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的汽油機(jī)和柴油機(jī)比起幾年前的類似發(fā)動(dòng)機(jī)，效率更高，污染更小。然而，由于人們所用車輛總數(shù)的增加，即使依照這種更高效清潔的車輛，空氣污染程度還是持續(xù)增加。因此，要求開發(fā)比普通汽車技術(shù)允許的排放量更低，因而污染更小的車輛的壓力不斷加大。這促進(jìn)了燃料替代技術(shù)的發(fā)展，如電動(dòng)轎車和貨運(yùn)托車，天然氣和丙烷燃料車，氫燃料電池車等。雖然許多這種技術(shù)很有希望，但其中有些技術(shù)距離商業(yè)實(shí)施仍很遙遠(yuǎn)，而其它技術(shù)似乎已經(jīng)達(dá)到了現(xiàn)有設(shè)計(jì)能力的極限，但仍未能生產(chǎn)出令顧客接受的產(chǎn)品。因此，人們又重新關(guān)注傳統(tǒng)的汽油和柴油燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)，以及使其更好地減少污染、更加高效的途徑。
眾所周知，添加氫氣和氧氣作為燃料，能增加內(nèi)燃機(jī)效率并能顯著減少污染。二者的優(yōu)點(diǎn)很明顯是其能夠具有更快的火焰燃燒速度，相當(dāng)于汽油的九倍，從而能使燃燒室中的燃料更充分地燃燒。因此，煙灰(不完全燃燒碳?xì)浠衔?、一氧化二氮、一氧化碳及其它污染物的排放量會(huì)減少，同時(shí)能量輸出增加，能夠?qū)崿F(xiàn)更高燃油效率及更大功率。
采用氫和氧作為燃油添加成分的一種方式是，將這些氣體存貯于裝在車輛上的罐體中，用軟管將罐體連接到發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，由于總是存在著氣體泄漏和爆炸的危險(xiǎn)，這些活性氣體的罐體存貯方式具有長(zhǎng)期的安全隱患。這種方式還要求一定行程后要去加油站補(bǔ)充氣體，不夠方便。另外，為供應(yīng)這些氣體，主流的加油站網(wǎng)需要花費(fèi)巨額費(fèi)用進(jìn)行改進(jìn)，這也要求多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的廣泛協(xié)調(diào)，這些會(huì)大大推遲該技術(shù)的接受。由于罐體存貯具有這些問題，人們作了各種努力，以開發(fā)能夠在車輛上產(chǎn)生氣體的系統(tǒng)，用來(lái)利用公知技術(shù)，如電解，以產(chǎn)生氣體，在需要時(shí)供發(fā)動(dòng)機(jī)使用。
這種系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例在Bradley提出的美國(guó)專利No.3,939,806中有講授。但由于包含一個(gè)用來(lái)產(chǎn)生直流電以向電解槽供電的機(jī)構(gòu)，該系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜。其需要一種工作流體，如水或氟里昂，以及附屬的循環(huán)裝置，一個(gè)渦輪機(jī)和直流發(fā)電機(jī)，一個(gè)氫汽化器和一個(gè)氫貯罐，以及幾個(gè)用來(lái)使工作流體，水或氫移動(dòng)的泵。實(shí)現(xiàn)這樣一種復(fù)雜系統(tǒng)非常昂貴，需要大量努力來(lái)與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合，并且由于許多額外部件，還可能包含可觀的維護(hù)費(fèi)用。另外，Bradley甚至沒有提到爆炸的危險(xiǎn)，特別是氫罐，也沒有提供任何用來(lái)使系統(tǒng)在寒冷天氣中工作的手段，這時(shí)供應(yīng)給電解槽的水會(huì)凍結(jié)。
由Stowe提出的美國(guó)專利No.5,231,954嘗試提供一種簡(jiǎn)單的電解系統(tǒng)，能夠在車輛上產(chǎn)生氫氣和氧氣。該裝置為一個(gè)單獨(dú)電解室或槽，能直接接收來(lái)自車輛電池的電能，并具有一氣體輸出管道，與發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)(PCV)連接。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，PCV管道中產(chǎn)生一真空，用于將氣體從電解槽中抽出，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。還具有空氣進(jìn)氣口調(diào)節(jié)閥，一直對(duì)大氣敞開。這個(gè)閥用來(lái)調(diào)節(jié)空氣與所產(chǎn)生的氣體的混合，以滿足排放控制規(guī)則的要求。操作者向槽中的水添加濃電解液，直到安培計(jì)的讀數(shù)為1.5-3.0安。其后，大約每1000英里手動(dòng)向槽中添加水。該槽具有一個(gè)摩擦裝配帽，當(dāng)暴露于PCV管道真空時(shí)，其緊密地固定，而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)及相連的真空關(guān)閉時(shí)便松開。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，該放松帽易于突然爆開，以泄去槽中建立的高壓。
由于Stowe裝置直接接收來(lái)自電池的電能，通過(guò)調(diào)節(jié)電解液濃度來(lái)設(shè)置電流級(jí)別。結(jié)果是得到一個(gè)高阻值、低電流的電解槽，因?yàn)楫a(chǎn)生過(guò)多的熱量，成為一個(gè)難以解決的問題。由于在該最佳實(shí)施例中采用塑料壁，而塑料不能很好地導(dǎo)熱，所以熱問題更加嚴(yán)重，而且該專利也沒有講述到冷卻機(jī)構(gòu)。
另外，雖然該裝置本來(lái)打算簡(jiǎn)化安裝和使用，但是其電解液的預(yù)混合和預(yù)充電相當(dāng)麻煩，特別是對(duì)消費(fèi)者應(yīng)用來(lái)說(shuō)。另一復(fù)雜的部件是進(jìn)氣口閥門，需要用排放控制機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)。而且，由于該閥門一直對(duì)大氣敞開，所以很容易將臟空氣吸入電解槽。Stowe還講到，該閥門具有雙重作用，當(dāng)電解槽壓力增加時(shí)，該閥門可作為安全釋放閥。然而，該裝置并未明確，大小滿足排放要求的開口(可能是一小開口)如何在一個(gè)完全不同的情況下，作為一個(gè)安全釋放裝置來(lái)有效的運(yùn)行。因此，Stowe裝置也許缺乏足夠的安全釋放部件，以減小壓力上升時(shí)爆炸的危險(xiǎn)。
再一問題是操作該設(shè)備所需的PCV真空管線能用于汽油內(nèi)燃機(jī)，而非柴油內(nèi)燃機(jī)。而且，估計(jì)大約每駕駛1000英里需要補(bǔ)給用水。這也許對(duì)普通消費(fèi)者使用是足夠了，但對(duì)于每幾天就會(huì)行駛這個(gè)距離的商用車輛來(lái)說(shuō)，會(huì)帶來(lái)很大的不便。因此，Stowe裝置不適于大多數(shù)商用車輛采用，特別是造成主要污染的大型柴油機(jī)卡車。
Valdespino提出的美國(guó)專利No.4,271,793中示出了另一種電解裝置。該專利講到大多數(shù)車用發(fā)動(dòng)機(jī)的電池不能提供足夠的電流來(lái)產(chǎn)生有效量的氫氣和氧氣，因此要求安裝更大的或者第二備用發(fā)電機(jī)。然而，這種安排增加了產(chǎn)生的熱量，這又反過(guò)來(lái)要求安裝單獨(dú)的水套，由車輛冷卻系統(tǒng)來(lái)提供。這些附屬部件增加了費(fèi)用，并使這種裝置與常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)的集成更加復(fù)雜。
較高程度的發(fā)熱帶來(lái)使電解液蒸發(fā)的危險(xiǎn)。為解決該問題，valdespino在輸出氣體管道設(shè)置一個(gè)閥門，以保持較高的電解槽內(nèi)部壓力。較佳壓力范圍是50～150psi，通常為100psi。然而，維持這種高的內(nèi)部壓力一般會(huì)增加爆炸的危險(xiǎn)，并使日常的電解液補(bǔ)充更加復(fù)雜且操作危險(xiǎn)。這還迫使電解槽壁比其它的更厚，增加了電解槽的重量。在真空作用下，氣體從電解槽輸出，穿過(guò)一個(gè)蓄電池，并從該蓄電池分散到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管。
這些及其它與本技術(shù)有關(guān)的實(shí)際問題如果得不到解決，用氫和氧作為燃油添加成分可能帶來(lái)的功效及減少污染的好處將難以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要求一種電解槽及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)成套部件，它能夠克服與現(xiàn)有的用來(lái)產(chǎn)生氫氣和氧氣以作為內(nèi)燃機(jī)的燃油添加成分的裝置有關(guān)的一些問題。
特別是，該裝置產(chǎn)生足夠量的氫氣和氧氣以提高所連接的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率。該裝置會(huì)穩(wěn)定有效地將所產(chǎn)生的氣體送到發(fā)動(dòng)機(jī)，從而使這些氣體作為燃油添加成分的益處得以實(shí)現(xiàn)。更佳地，該裝置可以工作于不同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是帶有渦輪增壓的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)通常為卡車這種使用燃油很多的用戶所采用。如果車輛能夠在整個(gè)行程期間，并且在任何能預(yù)料到的氣候條件，包括在寒冬及酷夏的溫度下，都能不間斷地提供氣體，那么將會(huì)非常有利。
該裝置操作簡(jiǎn)單，很少需要操作者的關(guān)注和維護(hù)。更佳地，該裝置基本上只需要偶爾進(jìn)行水的補(bǔ)充。該裝置是由相對(duì)簡(jiǎn)單和耐久的構(gòu)件構(gòu)成，所以極少損壞，并且進(jìn)行維修很簡(jiǎn)單，這也是其優(yōu)點(diǎn)。而另一優(yōu)點(diǎn)是該裝置能很容易地安裝在車輛上，不需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)作大的改動(dòng)。
在任何氣體裝置中不可避免地會(huì)有阻塞塊積累在氣體循環(huán)系統(tǒng)中導(dǎo)致壓力升高及爆炸的危險(xiǎn)。由于本發(fā)明的裝置是用于機(jī)動(dòng)車輛，車輛包含有極易燃燒的烴類燃油，并且一人或多人緊關(guān)在一起，氣體爆炸會(huì)造成嚴(yán)重傷害并影響對(duì)其它很有價(jià)值的技術(shù)的接受。所以，該裝置在設(shè)計(jì)上使這種危險(xiǎn)盡可能小是很重要的。因此該裝置最好包括排放部件，以在氣體壓力可能積累到危險(xiǎn)程度時(shí)將其釋放。而且，特別有利的是，如果在不大可能會(huì)出現(xiàn)的排放部件失效或有火星引入的情況下，該裝置自身的結(jié)構(gòu)能夠抑制這種隨之而來(lái)的爆炸，對(duì)車輛上的人造成傷害的危險(xiǎn)會(huì)顯著減小。
本發(fā)明的電解槽利用網(wǎng)形鎳板構(gòu)成的電極產(chǎn)生氣體，并包括一指定區(qū)域用于電解氣霧。一風(fēng)扇和冷凝器幫助降低氣體溫度和減少濕氣。通過(guò)調(diào)節(jié)電解槽的輸入電源，可以進(jìn)一步加強(qiáng)電解能力。以這種方式，本發(fā)明的該裝置產(chǎn)生足夠的氣體供應(yīng)以幫助燃燒。該裝置通過(guò)壓力將氣體送到發(fā)動(dòng)機(jī)，從而，即使當(dāng)進(jìn)氣口壓力因渦輪增壓器的推進(jìn)而較高時(shí)也能確保氣流的穩(wěn)定。在一個(gè)需要時(shí)能自動(dòng)補(bǔ)充電解槽的獨(dú)立車載水源的支持下，氣體能夠被持續(xù)利用。該裝置包含有加熱和冷卻部件，即使在極端的氣候條件下也能產(chǎn)生氣體。需要操作者維護(hù)的僅僅是偶爾對(duì)水源的補(bǔ)充。即使在商用的行車狀況下，也只需要約每3-4周補(bǔ)充一次就足夠了。槽及成套部件由堅(jiān)固、簡(jiǎn)單的構(gòu)件制成，沒有移動(dòng)部件或復(fù)雜的電子設(shè)備，所以很少損壞，維修費(fèi)用很低。而且，該裝置易于與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)連接。電能來(lái)自車輛蓄電池，氣體輸出軟管僅需連接到進(jìn)氣集氣管的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣口。該裝置包括疊置的安全排放部件，如果氣體壓力上升到標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行水平以上，其用以釋放內(nèi)部氣壓。而且，該裝置按照壓力容器標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建，從而在不太可能會(huì)有爆炸事件發(fā)生時(shí)，能夠抑制并極少引起實(shí)際傷害。
因此，本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)，用來(lái)產(chǎn)生一種或多種氣體，以增進(jìn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有一進(jìn)氣口，該系統(tǒng)包括一電解槽，用于在壓力下產(chǎn)生一種或多種燃燒增進(jìn)氣體；一氣體通道，用來(lái)使電解槽連接到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)；以及一流量調(diào)節(jié)器，有效連接在電解槽和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口之間，用于調(diào)節(jié)送到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述燃燒增進(jìn)氣體的流量。


現(xiàn)在通過(guò)參考實(shí)例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作介紹，如附圖所示。
圖1為本發(fā)明的電解槽和內(nèi)燃機(jī)部件的主視剖視圖；
圖2為圖1所示電解槽和內(nèi)燃機(jī)部件的主視圖；圖3為圖1和2所示電解槽的透視圖，示出了隱藏部件；圖4為一本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)成套部件安裝于車輛上的示意圖；圖5為內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣口壓力對(duì)時(shí)間的典型關(guān)系圖；圖6為本發(fā)明的電解槽和內(nèi)燃機(jī)部件的主視立體圖，包括箱體附件；圖7為本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)部件的外部連接示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，包括一電解槽及相關(guān)成套部件，產(chǎn)生并提供用作內(nèi)燃機(jī)燃油添加成分的氣體。電解為通過(guò)水溶液使電流通過(guò)的一種公知方法。電流電離水分子，釋放氫氣和氧氣，氫氣和氧氣可以直接被送到發(fā)動(dòng)機(jī)。這些氣體在進(jìn)氣口噴入發(fā)動(dòng)機(jī)，以增進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)所用碳?xì)浠衔锶剂系娜紵?br> 本發(fā)明特別應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車輛。本發(fā)明也可用于多種車輛和燃料，包括常規(guī)的汽油機(jī)客車和使用柴油機(jī)和渦輪增壓器的商用貨車，以及由非普通燃料如丙烷、甲烷或天然氣驅(qū)動(dòng)的特殊車輛如鏟車或拖拉機(jī)。本發(fā)明在此處描述的配置能夠滿足大型車輛的特殊要求，如通常用于長(zhǎng)途運(yùn)輸貨物的由渦輪增壓、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的商用拖拉機(jī)或拖車。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以知道，在不脫離本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)的情況下，本發(fā)明的原理可用于其它類型的車輛和內(nèi)燃機(jī)。
圖6示出了本發(fā)明的設(shè)備或裝置的總體結(jié)構(gòu)。該設(shè)備主要以圖號(hào)10指出，主要包括一電解槽或槽12，一置換水容器或水容器14，一冷凝器15，以及整個(gè)安裝于箱體18內(nèi)的一電子控制器或電氣盒16。箱體18具有一個(gè)門17，打開門就可以接觸到上述各種部件。水容器14包括一進(jìn)水管19，延伸穿過(guò)箱體18頂面，便于使用。一風(fēng)扇20直接設(shè)置在槽12的正下方，箱體18的外側(cè)底面。電氣盒16包括一個(gè)開/關(guān)轉(zhuǎn)換器21，旁路開關(guān)23、一“系統(tǒng)工作”發(fā)光二極管(LED)25、以及一“水位低”發(fā)光二極管27。在本優(yōu)選實(shí)施例中，這兩個(gè)發(fā)光二極管分別呈綠色和紅色，但可以知道，也可采用其它顏色。
箱體18最好由金屬板制成，但是可以知道，任何輕質(zhì)、堅(jiān)固而且最好又便宜的材料都是適用的。對(duì)于大型拖拉機(jī)或拖車或類似車輛來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以設(shè)置于一個(gè)12英寸寬，24英寸高，12英寸深的箱體18內(nèi)。該尺寸的箱體可以方便地安裝在車輛外側(cè)，如側(cè)面的油箱旁。可以知道，對(duì)于這種類型的汽車來(lái)說(shuō)，箱體18應(yīng)足夠堅(jiān)固且密封良好，以充分保護(hù)內(nèi)部元件。同樣可以知道，當(dāng)用于小型車輛如客車或輕型卡車時(shí)，本發(fā)明可以設(shè)置于尺寸更小的箱體18中，這種箱體可以裝在車內(nèi)某處，如車廂或發(fā)動(dòng)機(jī)倉(cāng)。
圖7為本發(fā)明10的示意圖，示出了接入和引出箱體18的外部接線。正極引線22和負(fù)極引線24分別與車輛蓄電池(未示出)的正、負(fù)極接線端直接電連接。同樣，油壓引線26直接連接到作為內(nèi)燃機(jī)標(biāo)準(zhǔn)配置的油壓開關(guān)。電磁閥引線28是用來(lái)驅(qū)動(dòng)安裝在箱體18外部的外部電磁閥30的電輸出線。各個(gè)電輸入端22、24和26，以及電輸出端28連接到箱體18內(nèi)的電氣盒16。本裝置10的其它外部連接包括進(jìn)水管19以及將電解槽12連接到外部電磁閥30的氣體管道或稱氣體輸出軟管31。另一氣體管道或稱氣體輸出軟管32進(jìn)一步將外部電磁閥30與發(fā)動(dòng)機(jī)連接。氣體輸出軟管31和32共同作為氣體管道，將燃燒增進(jìn)氣體從電解槽12輸送到內(nèi)燃機(jī)。另一氣體輸出軟管35作為外部電磁閥30到大氣的排放口。
圖4示出本發(fā)明10安裝在一個(gè)具有內(nèi)燃機(jī)13的拖拉機(jī)或拖車式車輛11的外部。可以看到外部電磁閥30可以方便地安裝在車輛11的車架上。發(fā)動(dòng)機(jī)13具有一進(jìn)氣口或進(jìn)氣集氣管，接收燃燒過(guò)程所用氣體。氣體輸出軟管32可以方便地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)13的集氣管上預(yù)制的用來(lái)接收輔助氣體的標(biāo)準(zhǔn)插接入口上。
現(xiàn)在可以知道本發(fā)明的電解槽和成套部件是如何牢固地安裝在車輛上的。所需要的只是將箱體18和外部電磁閥30安裝在車內(nèi)或車外的一個(gè)方便位置，這適合于特殊類型和尺寸的車輛。一軟管從箱體18延伸到外部電磁閥30，再?gòu)碾姶砰y30延伸到車輛發(fā)動(dòng)機(jī)13的進(jìn)氣口。電線從蓄電池和油壓開關(guān)延伸到本裝置，并伸出外部電磁閥30。車輛發(fā)動(dòng)機(jī)不需要改動(dòng)。與某些已有技術(shù)相比，不需要額外的能源或冷卻系統(tǒng)。
圖1為本發(fā)明10的主視剖視圖，示出了主要部件，特別示出了系統(tǒng)內(nèi)部水和氣體的相對(duì)位置。可以看出水容器14包含位于下部的水33和位于上部的氣體34，氣體34在水33的上方。同樣，槽12包含位于下部的液態(tài)溶液或電解液36和位于上部的氣體34，氣體34在電解液36的上方。由于礦物質(zhì)的存在可能干擾電解過(guò)程，水33最好是經(jīng)過(guò)蒸餾的。氣體34表示任何一種或多種電解釋放的燃燒增進(jìn)氣體，在本優(yōu)選實(shí)施例中表示的是具有氫氣和氧氣的混合氣，并且可以包括氫氧結(jié)合對(duì)以及分離的氣體分子。
在裝置10底部具有一底臺(tái)38，形成支撐水容器14和槽12的基座。底臺(tái)38最好由固體塊制成，其材料具有隔熱性質(zhì)并且不會(huì)滲入水33、氣體34和電解液36。該材料應(yīng)堅(jiān)固而且耐久，其最好還應(yīng)能夠被沿著一個(gè)表面進(jìn)行蝕刻，并能鉆孔或鑿?fù)ㄆ鋬?nèi)部。這樣，表面蝕刻可以便于裝配鄰接部件，并且可以制出內(nèi)部通道，使液體或氣體可以流通。
還發(fā)現(xiàn)具有極高分子量的聚乙烯是合適的材料。這種聚乙烯不吸收液體或氣體，非常致密和堅(jiān)固，并且即使在極冷的溫度如零下40度，也能夠抗裂解?？梢灾溃邆漕愃铺匦缘钠渌牧先绻哂邢喈?dāng)?shù)男Ч?，也可以采用?br> 為支撐水容器14和槽12，圖1中的底臺(tái)38最好具有兩個(gè)圓形凹槽，由其上表面蝕刻進(jìn)去，與均為圓柱狀并具有圓形底邊的水容器14和槽12的下部邊緣形成滑動(dòng)配合。還示出，底臺(tái)38具有三個(gè)內(nèi)部通道。通道40通過(guò)一外部閥或旋塞44，將水容器14連接到一外部龍頭42。當(dāng)旋塞44關(guān)閉時(shí)，存貯于水容器14內(nèi)的水33自然充滿通道40，并被堵在旋塞44處。當(dāng)旋塞44打開時(shí)，來(lái)自水容器14中的水33通過(guò)龍頭42流出整個(gè)裝置。類似的通道46將槽12連接到一堵塞48。為便于維護(hù)該裝置，通過(guò)拆下堵塞48，可使電解液36從槽12中方便地流出。
入口或水通道50通過(guò)一止回閥52，將水容器14底部連接到槽12底部。止回閥52為一常用液壓部件，可以使液體沿一個(gè)方向通過(guò)，但是作為阻擋物防止沿相反方向流動(dòng)。在本例中，止回閥52用于使水從水容器14通向槽12，同時(shí)防止電解液36從槽12向水容器14回流。止回閥還具有預(yù)設(shè)的壓力級(jí)別，從而只有當(dāng)止回閥上的壓力超過(guò)額定值時(shí)，液體才能向前流動(dòng)。正如下文將作更詳細(xì)的討論，止回閥最好設(shè)定在6磅。因此，當(dāng)水容器14中的水33和氣體34的壓力超過(guò)槽12中的電解液36和氣體34的壓力6磅以上時(shí)，水33將從水容器14流向槽12。
可以知道，不同的凹槽形狀或者內(nèi)部通道設(shè)置也都是可以的，只要底臺(tái)38或類似裝置能實(shí)現(xiàn)固定槽12和水容器14的功能，并能提供水33和電解液36所期望的流動(dòng)即可。
本發(fā)明最佳實(shí)施例中的水容器14為一不銹鋼圓筒，大約高為141/2″，直徑為41/8″，容積約為3.25升。最好該水容器14由堅(jiān)固并且導(dǎo)熱的材料制成。因此，除不銹鋼之外的其它具有這些特性的材料也可以采用。可以知道，水容器14的大小、形狀及容積可以改變，從而與本發(fā)明的各種的適當(dāng)結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)。特別是，增加或減小水容器14的體積或容積將會(huì)相應(yīng)增加或減小操作者對(duì)裝置10主動(dòng)補(bǔ)充水容器14的時(shí)間周期。
水容器14頂部受上臺(tái)54的限制，上臺(tái)最好由與前面所描述的底臺(tái)38相同的材料制成，并具有相同的特性。因此，上臺(tái)54可以具有一個(gè)圓形凹槽，蝕刻進(jìn)入其底面內(nèi)，與水容器14的圓形上邊緣形成滑動(dòng)配合。上臺(tái)54還示出具有三個(gè)內(nèi)部通道。一通道56將水容器14與進(jìn)水管19連接。一可拆下的蓋29安裝在進(jìn)水管19頂部，防止氣體34逃散到大氣中。蓋29最好是由不銹鋼制成，具有一橡膠封，并且，該蓋可以移開，以通過(guò)進(jìn)水管19將水注入，從而裝滿水容器14。為防止泄漏，最好在蓋29上或在進(jìn)水管19頂端開口處附裝一鎖固機(jī)構(gòu)(未示出)。
通道58使氣體34可以通向固定在上臺(tái)54側(cè)壁上的保險(xiǎn)片60。保險(xiǎn)片60是一個(gè)對(duì)氣體壓力34敏感的機(jī)械元件。當(dāng)氣體34的壓力升高超出某個(gè)預(yù)設(shè)的值或者預(yù)定的安全釋放壓力時(shí)，其構(gòu)造可以物理斷裂或破碎。一旦斷裂，氣體34將通過(guò)保險(xiǎn)片60上的開口從水容器14內(nèi)部排放到大氣，使水容器14內(nèi)的壓力迅速降低到大氣壓。在本發(fā)明的該優(yōu)選實(shí)施例中，保險(xiǎn)片60選擇在預(yù)定安全釋放壓力60磅下斷裂。最好將一簧片開關(guān)(未示出)附裝到保險(xiǎn)片60上。當(dāng)保險(xiǎn)片60斷裂時(shí)，觸發(fā)簧片開關(guān)并發(fā)送一信號(hào)到電氣盒16，從而警告系統(tǒng)該裝置已被減壓。
上臺(tái)54中的另一通道61將氣體34連接到一軟管62，該軟管與一示于圖1中虛框線內(nèi)的集氣管64相連。
水容器14內(nèi)具有一液位檢測(cè)器66，其頂端安裝在上臺(tái)54的下表面。液位檢測(cè)器66包括一個(gè)軸68，一個(gè)止擋件70，以及一個(gè)可沿軸68滑動(dòng)的浮子72。另外還有一簧片開關(guān)(未示出)，位于軸68內(nèi)部指定的最高充滿液位的位置上，如虛線74所示。當(dāng)水注入進(jìn)水管19，水33的液位上升超過(guò)止擋件70，使浮子72由原來(lái)止擋件70的承托位置上升。當(dāng)浮子進(jìn)一步上升到最高充滿液位74時(shí)，浮子72與簧片開關(guān)接合，發(fā)送一個(gè)信號(hào)，觸發(fā)一蜂鳴器(圖未示)，警告操作者停止向水容器14充水。最高充滿液位74特意設(shè)定低于上臺(tái)54的一段距離，這樣留出一些空間以允許水33結(jié)冰時(shí)膨脹，在結(jié)冰溫度下當(dāng)裝置熄火較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種情況。在本優(yōu)選實(shí)施例中，該距離約為距頂部1.5英寸?？梢岳斫?，除液位檢測(cè)器以外的其它裝置，只要其具有能在最高充水液位74時(shí)警告操作者停止充水的功能，都可采用。
現(xiàn)在再來(lái)看電解槽12，槽12上方具有一隔離臺(tái)76，冷凝器15以及上臺(tái)78。從槽12底部到冷凝器15頂部的整個(gè)高度約為141/2″，與水容器14的高度相似。槽12和冷凝器15均為直徑為41/2″的圓柱體，與水容器14的直徑幾乎相同。槽12自身高度最好在8到12英寸之間，在本最佳優(yōu)選實(shí)施例中為10英寸。可以知道，為與本發(fā)明各種適當(dāng)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，這些尺寸可以改變。
電解槽12包含兩個(gè)實(shí)現(xiàn)電解作用的電極，一陰電極或稱陰極80，一陽(yáng)電極或稱陽(yáng)極82。還示出一張緊裝置84。如下面具體顯示，張緊裝置84用于保持陰極80的兩部件之間的電連接。
槽12內(nèi)部具有一浮子感應(yīng)器或稱液位檢測(cè)器88，以檢測(cè)槽12中電解液36的液位。該部件通過(guò)其頂端與隔離臺(tái)76下表面的連接得以固定。液位檢測(cè)器88具有三個(gè)浮子，一上浮子或稱安全浮子90，一中間浮子或稱充滿浮子92，以及一補(bǔ)充浮子或稱下浮子94。在安全浮子90和充滿浮子92之間具有一止擋件96，在充滿浮子92和下浮子94之間具有一止擋件98，并且在液位檢測(cè)器的軸的底端具有止擋件99。每一浮子都可沿液位檢測(cè)器88的軸上由最接近的高止擋件和低止擋件所限定的部分滑動(dòng)。在液位檢測(cè)器88的軸內(nèi)含有四個(gè)簧片開關(guān)(未示出)第一簧片開關(guān)位于靠近軸頂端的一個(gè)預(yù)定的較高位置，并由安全浮子90觸發(fā)，第二簧片開關(guān)位于低于止擋件96的一預(yù)定充滿位置，并由充滿浮子92觸發(fā)，第三簧片開關(guān)位于低于止擋件98的一個(gè)預(yù)定補(bǔ)充位置，第四簧片開關(guān)位于接近止擋件99的一個(gè)預(yù)定的較低位置，二者分別由補(bǔ)充浮子或稱下浮子94觸發(fā)。
槽12的本體或稱圓筒確定了一個(gè)主要容納電解液36的空間，其上方為氣體34。液態(tài)溶液或電解液36最好為氫氧化鉀(KOH)溶于蒸餾水的液態(tài)混合物。最佳濃度為KOH的體積比為33％?？梢灾?，如果能夠得到充分的結(jié)果，其它濃度也可以接受。最好電解液不包括任何抗發(fā)泡劑，因?yàn)檫@種物質(zhì)能夠轉(zhuǎn)移到電極并影響電解。
一旦電解液混合好，就需要定期補(bǔ)充水分，但KOH一般在正常使用大約3年后才需要補(bǔ)充。由于KOH是一種腐蝕性材料，如果不熟悉其應(yīng)用的人盲目操作，會(huì)發(fā)生意外傷害，并且由于KOH的精確配比對(duì)實(shí)現(xiàn)有效電解非常重要，最好對(duì)KOH的接觸限于有資質(zhì)的維修人員，而且電解液最好是最初隨本發(fā)明成套部件一并提供，以后這種KOH成分也僅由有資質(zhì)的維修人員提供。下面將更詳細(xì)地討論，電解液36的水成分通過(guò)水容器14有規(guī)律地自動(dòng)補(bǔ)充。
圖3更具體地示出陰極80和陽(yáng)極82。從該視圖可以看到，陰極80包括兩個(gè)部件，一外殼100和一內(nèi)網(wǎng)102。從圖中可以看出，外殼100，內(nèi)網(wǎng)102以及陽(yáng)極82形狀均為圓筒狀，具有相同或幾乎相同的高度，并且寬度幾乎相等。每個(gè)電極的高度約為10英寸。外殼100直徑約為41/2英寸，內(nèi)網(wǎng)102和陽(yáng)極82直徑分別逐漸稍小從而可以裝配在外殼100內(nèi)。陽(yáng)極82與陰極80物理分開并電絕緣，或者更具體地說(shuō)，是從內(nèi)網(wǎng)102，通過(guò)圖3中虛線所示的隔離件104分開。在優(yōu)選實(shí)施例中，隔離件104包括兩個(gè)圍繞陽(yáng)極82的環(huán)部，每個(gè)厚度約為1/16英寸。隔離件104使陽(yáng)極82和陰極80保持可靠地分開但同時(shí)又足夠接近以使電解有效進(jìn)行。隔離件104的優(yōu)選材料為塑料，因?yàn)樗芰想娊^緣，耐久，同時(shí)能夠抗KOH降解，但是可以理解，具備類似特性的其它材料也是可以的。隔離件104也可以采用多于一種的不同數(shù)量的環(huán)或具有不同結(jié)構(gòu)的環(huán)，只要能使陰極80和陽(yáng)極82保持可靠間隔即可。
由于其直徑相似，內(nèi)網(wǎng)102的外圓柱表面實(shí)質(zhì)上一直沿外殼100的內(nèi)圓柱表面保持表面接觸，有效地形成了作為一個(gè)單獨(dú)物理元件的陰極80。為進(jìn)一步確保電接觸，張緊件84放置在陽(yáng)極82內(nèi)，正好位于一個(gè)隔離件104后面。在那個(gè)位置，張緊件84向陽(yáng)極82和隔離件104施加一個(gè)向外的壓力，使隔離件104將內(nèi)網(wǎng)102緊緊壓入外殼100上的兩個(gè)接觸點(diǎn)105。張緊件84最好為鍍鎳螺桿，兩端具有尼龍?zhí)坠?。套管可沿螺桿旋合，以到達(dá)保持所需向外壓力的適當(dāng)位置。
陰極80和陽(yáng)極82都應(yīng)是導(dǎo)體，或者由導(dǎo)電材料如金屬制成，因?yàn)楸匦柰ㄟ^(guò)這此元件進(jìn)行電流傳導(dǎo)才能實(shí)現(xiàn)電解過(guò)程。由于陰極80包括兩部分，內(nèi)網(wǎng)102是導(dǎo)體而外殼100不是導(dǎo)體的實(shí)施方式也是可以的。最好電極是由純貴重金屬制成，如鎳、鉑、鈀、銠或鈦。貴重金屬具有不與KOH起反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，以及通過(guò)提供電子加強(qiáng)在電解液36中的流動(dòng)，從而促進(jìn)電解的作用。純貴重金屬比含有非貴重金屬的汞合金更可取，因?yàn)榉琴F重金屬可與KOH起反應(yīng)并涂覆和侵蝕電極。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，鎳的純度等級(jí)指定為“鎳200”時(shí)，即能產(chǎn)生足夠的效果。鎳的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是具有面心立方分子結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有很多反射邊緣。眾所周邊，電解生產(chǎn)的氣體量與電極的邊緣的數(shù)量成比例。鎳的其它優(yōu)點(diǎn)是其固有的強(qiáng)度，所以陰極和陽(yáng)極堅(jiān)固耐久，并且通常比其它貴重金屬花費(fèi)更少?？梢灾?，能產(chǎn)生合適量的氫氣的其它貴重金屬或其它金屬也是可以可接受的。
在本優(yōu)選實(shí)施例中，外殼100由無(wú)縫鎳管組成。通過(guò)比較，內(nèi)網(wǎng)102和陽(yáng)極82中的至少一個(gè)，最好兩個(gè)都由網(wǎng)形金屬板制成，最好是鎳金屬。網(wǎng)形金屬板表面具有狹長(zhǎng)開口，并在相對(duì)兩端拉伸或延展，從而金屬板變薄，并沿其表面產(chǎn)生規(guī)則樣式的孔103。網(wǎng)形金屬板的相對(duì)兩端能夠連接或沿一個(gè)邊疊置，以形成一個(gè)圓筒。圖3中可以看到，孔103傾向于菱形，并產(chǎn)生許多附加的邊緣。
網(wǎng)形金屬板拉伸或延展的程度以開口表面區(qū)域相對(duì)整個(gè)表面區(qū)域的百分比表示。因此，一指定為50％延展的金屬板，其表面具有50％的開口或孔，其余50％為金屬。由于延展程度越高，產(chǎn)生邊緣就越多，這雖然是所期望的，但同時(shí)也使金屬板變薄，不結(jié)實(shí)且發(fā)熱更多，這通常要取一個(gè)折衷。在本優(yōu)選實(shí)施例中，發(fā)現(xiàn)鎳最大延展到為50％時(shí)即可產(chǎn)生滿意的效果。然而，可以理解，隨著新的冶金技術(shù)的發(fā)展，延展超過(guò)50％的鎳或其它金屬，也有可能得到足夠的效果。
現(xiàn)在可以看出陰極80設(shè)計(jì)為兩個(gè)部分的優(yōu)點(diǎn)。外殼100形成槽12的殼體，有利于形成一無(wú)縫固體管道，以防止電解液漏出槽12，并防止外界雜質(zhì)進(jìn)入槽內(nèi)。同時(shí)，內(nèi)網(wǎng)102形成陰極80的內(nèi)表面，由于其由網(wǎng)形金屬板制成，所以能為電解提供大量的邊緣。如所提到的，陽(yáng)極最好也由網(wǎng)形金屬板制成。因此可以知道，由于電極都是由網(wǎng)形金屬板制成，以及具有面心立方分子結(jié)構(gòu)的貴重金屬例如鎳的使用，所以本發(fā)明的電解槽12包含有大量的邊緣。
還可知道陰極80和陽(yáng)極82的位置可以反過(guò)來(lái)，使陽(yáng)極82作為具有外殼100和內(nèi)網(wǎng)102的外部電極，使陰極80作為內(nèi)部電極，不會(huì)影響槽12的效果。在實(shí)踐中，僅通過(guò)切換電輸入端到電極端即可實(shí)現(xiàn)。同樣，除緊密結(jié)合的兩個(gè)圓筒體以外，如果能帶來(lái)相當(dāng)?shù)男Ч?，其它各種電極設(shè)計(jì)亦可采用。
返回圖1，可以看到陰極80和陽(yáng)極82延伸在槽12的整個(gè)高度上，在本優(yōu)選實(shí)施例中為10英寸?？梢灾?，如果愿意，電極制成短于槽12的整個(gè)高度也是可以的。電解液36注入槽12的下部，液位低于電極高度，氣體34占據(jù)了上部或電解液36上方的空間。槽12的氣體34占據(jù)并位于電解液36上方的這部分被指定為電解氣霧106的氣體空間。在本優(yōu)選實(shí)施例中，電解液36的液位約為8英寸高，因此，氣體空間106約為2英寸高?？梢钥闯?，在槽12工作過(guò)程中，這些位置可以分別變?yōu)?英寸和4英寸，因?yàn)殡娊庖?6液位的下降，隨后，水33將會(huì)補(bǔ)充進(jìn)來(lái)。一般來(lái)說(shuō)，推薦的最小氣體空間為/2英寸到3英寸之間，較佳地，至少為1英寸，最好為電解液36上方2英寸。
氣體空間106提供了電解液36向四周飛濺的空間或余地，當(dāng)車輛上坡或顛簸穿行時(shí)，不會(huì)觸發(fā)“高水位”警戒，下面將進(jìn)行討論。還可發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)這種陰極80和陽(yáng)極82向電解液36上方延伸，以形成一個(gè)氣體空間106的槽12，能提供充分的效果?？梢灾?，本發(fā)明中的氣體空間或電解氣霧106與很多已有技術(shù)不同，已有技術(shù)中的電極通常是完全浸沒在液態(tài)溶液中。
液位檢測(cè)器88中的浮子和簧片開關(guān)提供槽中電解液36的液位情況，當(dāng)電解液36充滿槽12時(shí)，下浮子94上升直到停在止擋件98處，然后充滿浮子92上升直到停止于止擋件96處，當(dāng)液位上升時(shí)，充滿浮子92觸發(fā)第二簧片開關(guān)，警告系統(tǒng)停止向槽12中加水。圖1中所表示的情形是槽12的充滿位置。從這里可以看到，下浮子94和充滿浮子92位于其行程范圍的頂部，安全浮子90位于其行程的底部，擱置在止擋件96上。在這個(gè)充滿位置，氣體空間106約2英寸高，從而電解液36約8英寸高。
如果水繼續(xù)注入到槽12中，安全浮子90將升起。如果安全浮子90持續(xù)上升到觸發(fā)第一簧片開關(guān)的位置，將會(huì)向電氣盒16發(fā)送一“高水位”警報(bào)或信號(hào)，切斷該裝置。安全手段用于盡可能減小電解液36持續(xù)上升并進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)13的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)镵OH對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)13有損害。
還可理解，當(dāng)車輛11爬坡或顛簸前行時(shí)，產(chǎn)生的電解液四處晃動(dòng)會(huì)使安全浮子90上升。由于這種情況引起觸發(fā)“高水位”的警報(bào)并非人們所期望，所以液位指示器88最好安裝在槽12上表面中心。因?yàn)楫?dāng)車輛爬坡時(shí)液位的上升更容易在槽12周邊而非中間觀測(cè)到，這種布置有助于避免錯(cuò)誤報(bào)警。
當(dāng)槽12繼續(xù)工作時(shí)，電解液36的液位下降，使充滿浮子92下降，直到擱置在止擋件98上，繼而下浮子94下降并最終觸發(fā)第三簧片開關(guān)。在此基礎(chǔ)上，將發(fā)出一信號(hào)，要求補(bǔ)進(jìn)水。下面將作更具體地討論，補(bǔ)進(jìn)水過(guò)程為水33通過(guò)進(jìn)水口或水通道50從水容器14進(jìn)入槽12，直到充滿浮子92上升到觸發(fā)第二簧片開關(guān)。
在不補(bǔ)充水的情況下，電解液36的液位會(huì)繼續(xù)下降，直到通過(guò)下浮子94觸發(fā)第四簧片開關(guān)，產(chǎn)生一“低水位”信號(hào)，關(guān)閉本裝置。這種情況還會(huì)打開電氣盒16上的紅色“低水位”發(fā)光二極管27，為車輛操作者提供一種直觀指示，裝置10由于“低水位”條件已經(jīng)停止工作了。本裝置在這種情況下實(shí)行關(guān)閉是由于液位過(guò)低時(shí)電解液36中KOH的濃度過(guò)高，將反過(guò)來(lái)導(dǎo)致產(chǎn)生大量熱量而無(wú)法接受。如同下文進(jìn)一步描述，在這種條件下，可通過(guò)操作者進(jìn)行人工補(bǔ)充來(lái)使裝置恢復(fù)工作。
可以知道，液位檢測(cè)器88將提供必要的反饋以使電解液36的液位保持在安全有效的工作范圍內(nèi)，包括在液位變得過(guò)高或過(guò)低時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)。
隔離臺(tái)76安裝在槽12頂部，最好是與前述的下臺(tái)38相同的聚乙烯塊。據(jù)此，最好在隔離臺(tái)76的上下表面蝕刻入圓形凹槽，以分別與冷凝器15和槽12的圓柱形邊緣形成滑動(dòng)配合。隔離臺(tái)76具有一內(nèi)部通道108，作為接收槽12中產(chǎn)生的氣體34的出口，使氣體34從電解氣霧106上升到冷凝器15中。通道108的寬窄應(yīng)適當(dāng)，既能使氣體在流過(guò)時(shí)不受過(guò)多阻礙，又能使隔離臺(tái)76可在槽12和冷凝器15之間起到隔熱器的作用。在本優(yōu)選實(shí)施例中，通道直徑約為1/2英寸時(shí)，能夠獲得充分的效果。
冷凝器15是一個(gè)無(wú)縫不銹鋼圓管，高約31/2英寸，直徑約4英寸。由于被隔離臺(tái)76物理地分開，冷凝器15使其內(nèi)部氣體34熱隔離，保持比槽12的電解氣霧106中的氣體34冷10℃左右的溫度。這種溫差的結(jié)果是由氣體34攜帶的大量濕氣在冷凝器15的內(nèi)壁上凝結(jié)形成水滴。這些水滴往往會(huì)通過(guò)通道108滴落回槽12中的電解液36中?？梢灾?，冷凝器15也可采用不同的材料構(gòu)成，如不銹鋼，只要它具有易于冷凝水蒸汽的表面，且最好是導(dǎo)熱體。
在槽12頂部為一上臺(tái)78，這是一個(gè)與前面討論的臺(tái)類似的聚乙烯塊。如前面所述，上臺(tái)78的下表面最好蝕刻一個(gè)圓形凹槽，以安裝冷凝器15的圓柱形上邊緣。上臺(tái)78具有一通道110，通向一壓力開關(guān)112，該開關(guān)是一個(gè)壓力傳感器，設(shè)置為用來(lái)在本發(fā)明中達(dá)到預(yù)定安全釋放壓力35磅時(shí)觸發(fā)。有一陽(yáng)極接線端114呈螺紋狀，為一堅(jiān)固的鍍鎳桿。如圖1所示，陽(yáng)極接線端114從上臺(tái)78的上表面向下延伸，穿過(guò)冷凝器15和隔離臺(tái)76，直到陽(yáng)極82，與其連接。在上臺(tái)78中還具有一通道116，連接到一軟管118，該軟管將氣體34直接送到集氣管64中。還具有一通道120，通過(guò)一軟管122和一流量調(diào)節(jié)器124將氣體34輸送到集氣管64中。流量調(diào)節(jié)器124，有效連接在槽12和發(fā)動(dòng)機(jī)13的進(jìn)氣口之間，以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)13進(jìn)氣口處的壓力，調(diào)節(jié)氣體34的流量。在優(yōu)選實(shí)施例中，流量調(diào)節(jié)器為一泄壓閥，采用止回閥124的形式，壓力設(shè)定在20磅。如圖1所示，止回閥124最好安裝在集氣管64外側(cè)軟管122的入口位置。
止回閥124設(shè)置用來(lái)當(dāng)氣體34達(dá)到或剛剛超過(guò)釋放壓力時(shí)，將氣體34釋放到發(fā)動(dòng)機(jī)13，在本優(yōu)選實(shí)施例中釋放壓力為20磅。下面將說(shuō)明，該壓力接近發(fā)動(dòng)機(jī)13進(jìn)氣口壓力工作范圍的上限。可以理解，除了泄壓閥，也可采用其它類型的流量調(diào)節(jié)器，只要它們能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)氣體34流向發(fā)動(dòng)機(jī)13的流量。
現(xiàn)在來(lái)看集氣管64，示出的內(nèi)部通道126，對(duì)穿過(guò)集氣管64的氣體34的流通作了功能示意。內(nèi)部通道126與從水容器14過(guò)來(lái)的軟管62、從槽12過(guò)來(lái)的軟管118、通過(guò)止回閥124從槽12過(guò)來(lái)的軟管122，以及與通向外部電磁閥30的氣體輸出軟管31連接。需要注意，內(nèi)部通道126形成了一個(gè)氣體連接通道，其通過(guò)軟管118和62，實(shí)現(xiàn)從槽12到水容器14的氣體34連接。
集氣管64還具有一安全釋放閥或安全電磁閥128和一充滿電磁閥130，二者獨(dú)立且并行地打開或關(guān)閉內(nèi)部通道126和氣體輸出軟管31之間的通路。同樣，還有一水容器電磁閥132，用來(lái)打開和關(guān)閉來(lái)自水容器14的軟管62與通向槽12的軟管118之間的通路。在圖1中，為了說(shuō)明目的，電磁閥128、130和132被表示為閥，因?yàn)樵诠δ苌纤鼈兊淖饔檬窃趦?nèi)部通道126打開或關(guān)閉氣體34流動(dòng)的通路。從該圖中還可看出，集氣管64包含一個(gè)壓力開關(guān)134，壓力預(yù)設(shè)在11磅，以及一壓力開關(guān)136，這是一個(gè)壓力傳感器，壓力預(yù)設(shè)在預(yù)定安全釋放壓力40磅。
從圖1中可以看出，壓力開關(guān)134和136直接連接到攜帶著來(lái)自水容器14的氣體34的軟管62上。因此，在本優(yōu)選實(shí)施例中，出于方便，這些壓力開關(guān)安裝在集氣管64上。它們?cè)诠δ苌享憫?yīng)水容器14內(nèi)的氣體34壓力，但不受水容器電磁閥132的設(shè)定壓力的影響。同樣，如圖1所示，軟管122通過(guò)止回閥124將來(lái)自槽12的氣體34輸送到集氣管64，止回閥124還另外直接連接氣體輸出軟管31，不受排氣電磁閥128或充滿電磁閥130設(shè)定的影響。
在圖1中，為清楚說(shuō)明，示出了集氣管64功能方面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，沒有必要表示出集氣管64的實(shí)際內(nèi)部結(jié)構(gòu)。可以理解，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，基于所提供的這些結(jié)構(gòu)及功能說(shuō)明，能夠很容易地創(chuàng)建功能等同的集氣管。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中可以得知，由德國(guó)Burkert公司制造的電磁閥，專用于控制氫氣的流通，能提供充分的效果。
圖1還示出，氣體輸出軟管31連接到外部電磁閥30。外部電磁閥30是一個(gè)可轉(zhuǎn)換閥，其是具有至少兩個(gè)位置的三通電磁閥。外部電磁閥30可以將氣體輸出軟管31設(shè)定為，既能通過(guò)氣體輸出軟管32和在某一位置上的止回閥138連接到發(fā)動(dòng)機(jī)13上，又能通過(guò)氣體輸出軟管35和在另一位置上的止回閥139與大氣相通。止回閥138和139分別設(shè)定在1/10磅，并且主要用來(lái)防止任何外界空氣進(jìn)入和污染槽12。外部電磁閥30通過(guò)由電磁閥引線28提供的連接線路，由電氣盒16進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置。通常，外部電磁閥30被設(shè)置為，當(dāng)本發(fā)明的裝置10工作且產(chǎn)生氣體34時(shí)，通過(guò)氣體輸出軟管32與發(fā)動(dòng)機(jī)13相連；當(dāng)裝置10熄火時(shí)，通過(guò)氣體軟管35排放到大氣，并最好能將氣體清除出系統(tǒng)?？梢钥吹?，氣體輸出軟管32能夠方便地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣集氣管上的一個(gè)預(yù)鑄的用來(lái)容納輔助軟管的插接輸入孔上。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，氣體輸出軟管31和氣體輸出軟管32直徑約為3/8英寸。最好系統(tǒng)中其它的軟管，如軟管62、118和122，以及各種內(nèi)部通道，其直徑也約為3/8英寸，以便于實(shí)現(xiàn)部件之間的連接?？梢灾?，本發(fā)明的其它實(shí)施例可以使用具有不同直徑的軟管，以適于在不同的氣體壓力或產(chǎn)品等級(jí)下的系統(tǒng)操作。
圖2依據(jù)圖1所示的功能性剖視圖，描繪了來(lái)自同一主視圖的本發(fā)明的裝置10的各種元件?？梢钥吹?，水容器14、電解槽12，聚乙烯臺(tái)38、54、76和78，集氣管64，以及與上述集氣管64連接的各種軟管。圖2還示出了一裝在水容器14上的容器夾143，以及一裝在槽12上的容器夾145和147。在電方面，陰極80通過(guò)容器夾145和147連接到箱體18，后者又被裝設(shè)到車輛本體上，意味著陰極80將得到對(duì)大多數(shù)車輛來(lái)說(shuō)標(biāo)準(zhǔn)的“負(fù)極接地”。
圖2還示出功率調(diào)節(jié)裝置或電源144，其通過(guò)容器夾固定到水容器14側(cè)面。電源144為標(biāo)準(zhǔn)10-16伏型，直流-直流換流器，電流遞增，電壓遞減。每個(gè)電源144從電氣盒16獲得11.1伏的電壓，約為6.9安的電流，向槽12的電極輸出約為23.9安的遞增電流，電壓遞減2.4伏。陰極80的電輸入端在容器夾145上，陽(yáng)極82的電輸入端在陽(yáng)極接線端114上，由于容器夾145，從而陰極80被固定在車輛電接地端，電極的電源實(shí)質(zhì)上由陽(yáng)極82處提供?？梢岳斫?，本實(shí)施例中，電源144的電流和電壓輸出提供了適當(dāng)?shù)男Ч?，本發(fā)明的其它實(shí)施例也可根據(jù)不同電流和電壓配置獲得適當(dāng)?shù)男Ч?br> 提到的水容器14，最好是由堅(jiān)固、導(dǎo)熱的材料構(gòu)成，如不銹鋼。在本優(yōu)選實(shí)例中，水容器14包含由陶瓷復(fù)合物制成的兩層絕緣噴涂層，，如由美國(guó)加利福尼亞Envirotrol公司制造的該產(chǎn)品。噴涂物在水容器14外表面上形成一個(gè)厚約26/1000英寸的絕緣層。這種材料的絕緣層能夠提供足夠的保溫能力。除了一個(gè)約1/2英寸寬的垂直條142作為裸露金屬外，水容器14的整個(gè)表面都進(jìn)行了噴涂。
除了對(duì)槽12提供電能外，電源144還起到給水容器14加熱的雙重作用。在水容器14上安裝兩個(gè)電源144，從而使其部分金屬表面接觸裸露金屬帶142就能實(shí)現(xiàn)加熱水容器的作用。以這種方式，由電源144自然產(chǎn)生的熱量就會(huì)傳遞到水容器14的不銹鋼表面。水容器14表面覆蓋的其它絕緣層有助于保持水容器14內(nèi)部的熱量。
這樣布置電源144的好處在于，當(dāng)車輛在嚴(yán)寒天氣下熄火較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，可以提供熱量融化水容器14內(nèi)部可能形成的冰。冰必須融化成自由流動(dòng)的水33，才能夠在需要時(shí)補(bǔ)充到槽12的電解液36中。在這方面，由電源產(chǎn)生的熱量能產(chǎn)生足夠的效果。在極端情況下，當(dāng)水容器14中的水位處于最大充滿位置74并凍結(jié)成固體冰塊時(shí)，已經(jīng)證實(shí)，在本優(yōu)選實(shí)施例中，由電源144產(chǎn)生的熱量將冰塊融化并把容器中的水33恢復(fù)為液體狀態(tài)的融化時(shí)間約為兩個(gè)小時(shí)。
圖2還示出在電解槽12的陰極80的外表面上具有一金屬外套或加熱毯146。加熱毯146是一個(gè)具有內(nèi)部導(dǎo)線細(xì)絲的不銹鋼覆層。當(dāng)電流施加到導(dǎo)線上時(shí)，導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量傳遞到金屬外套，外套將熱散布在更廣的區(qū)域。加熱毯146用于在極冷天氣下使槽12變暖。雖然電解液36的凍結(jié)溫度比水的冰點(diǎn)更低，在這種天氣下實(shí)際上不會(huì)凍結(jié)成固體，但確實(shí)會(huì)在某種程度上使液體變稠。已經(jīng)證實(shí)要在這些環(huán)境中電解時(shí)，實(shí)現(xiàn)電解所必需的電流會(huì)顯著增加。這種電流需求給車輛的電氣系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重的消耗，可能損害交流電機(jī)內(nèi)的調(diào)節(jié)裝置。
為避免損害交流電機(jī)的危險(xiǎn)，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，只要當(dāng)啟動(dòng)時(shí)槽12的溫度低于一個(gè)預(yù)先設(shè)定的寒冷溫度，-10℃，來(lái)自電氣盒16的輸出電源就直接供應(yīng)到加熱毯146，而不再提供給電源144。加熱毯146設(shè)計(jì)為消耗與槽12一樣的功率，這樣對(duì)車輛的電氣系統(tǒng)就不會(huì)有過(guò)度的損耗。該裝置工作一段時(shí)間后，槽12的溫度上升到-10℃以上，來(lái)自電氣盒16的電流重新供應(yīng)給電源144，電解可以開始進(jìn)行。已經(jīng)證實(shí)在本優(yōu)選實(shí)施例中，在啟動(dòng)溫度為-40℃時(shí)，需要約45分鐘達(dá)到-10℃。由于電解是一種放熱反應(yīng)，能夠把熱量釋放到電解液36中，在車輛11運(yùn)行、裝置10工作期間，槽12的溫度將持續(xù)上升而不會(huì)降低到-10℃。因此，如果需要加熱毯146，通常也僅僅是在行程開始時(shí)的有限時(shí)間內(nèi)。
通過(guò)使用溫度傳感器，最好是以電熱盤的形式，可以在選定的位置進(jìn)行溫度檢測(cè)。這些裝置包括一扣合的雙金屬盤，在達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度時(shí)，能夠斷開和閉合電連接。當(dāng)溫度回復(fù)到該預(yù)先設(shè)定值的先前狀態(tài)時(shí)，它們可以復(fù)位，即如果是斷開狀態(tài)，可以回到閉合，如果是閉合狀態(tài)，可以回到斷開。已經(jīng)證實(shí)，由美國(guó)ElmwoodSensors of Rhode Island公司為此目的制造的傳感器能夠帶來(lái)足夠的效果。
電熱盤放置在需要進(jìn)行溫度檢測(cè)的位置，與該受監(jiān)控的裝置的電路電連接。在圖2的優(yōu)選實(shí)施例中示出有三個(gè)電熱盤。電熱盤148附裝到下臺(tái)38上，以監(jiān)控風(fēng)扇周圍的環(huán)境溫度，因此其電連接到與電風(fēng)扇的同一電路中。該電熱盤具有一設(shè)定溫度15℃，當(dāng)檢測(cè)到的溫度降至低于15℃時(shí)，將斷開驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇20的回路，從而使風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)。在寒冷天氣中，一般不需要風(fēng)扇20提供額外的降溫。
電熱盤150附裝到外殼100上，以監(jiān)控槽12的溫度，其設(shè)置在驅(qū)動(dòng)電加熱毯146的電路中。其設(shè)定溫度為-10℃。因此，當(dāng)檢測(cè)溫度降到低于-10℃時(shí)，電熱盤150閉合，從而將電流導(dǎo)通到加熱毯146。當(dāng)溫度升至高于設(shè)定點(diǎn)時(shí)，電熱盤150斷開，電流重新導(dǎo)通至電源144，給槽12的電極供電。
電熱盤152附裝在隔離臺(tái)76上，以監(jiān)控整個(gè)環(huán)境溫度，其電連接在含有油壓引線26的主電路中。該電熱盤設(shè)定在80℃。當(dāng)箱體18內(nèi)的總體環(huán)境溫度達(dá)到80℃時(shí)，電熱盤斷開并因而切斷裝置10。系統(tǒng)切斷選擇在溫度為80℃，是因?yàn)樵谶@樣高的溫度下電解成分將不會(huì)進(jìn)行正常反應(yīng)，甚至尼龍臺(tái)也可能變形。
圖2還示出用螺桿154和螺母156，將下臺(tái)38分別與上臺(tái)54和78相連，以及與槽12的隔離臺(tái)76相連。由于圖2示出的是裝置10的一側(cè)，可以知道，水容器14及槽12分別具有四個(gè)螺桿154，每側(cè)兩個(gè)。螺桿154、螺母156以及其它未示出的有關(guān)構(gòu)件，如平墊圈和法蘭，是用來(lái)將水容器14和槽12的元件緊密可靠地固定在一起。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所設(shè)計(jì)的用來(lái)控制螺桿154及其它構(gòu)件的規(guī)格指標(biāo)符合美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)制定的適用于壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)B31.3。本發(fā)明的裝置10是一個(gè)壓力容器，因?yàn)樗且粋€(gè)裝有受壓氣體的容器。
該專業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了影響壓力器皿或容器承受內(nèi)部壓力增長(zhǎng)和爆炸能力的各種設(shè)計(jì)參數(shù)。這包括不銹鋼螺桿154的使用及它們?cè)谌萜鞴战翘幍牟贾?；每個(gè)螺母156下平墊圈的使用，使用鎖定墊圈以抵抗震動(dòng)；以及其它因素，如構(gòu)件的種類和數(shù)量，其抗拉強(qiáng)度及焊接完整性。這是一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，主要用于直徑超過(guò)6英寸，在30磅壓力下工作的壓力容器。由于本發(fā)明直徑約4英寸，工作壓力低于30磅，所以可以理解，使用該壓力容器標(biāo)準(zhǔn)會(huì)增加相當(dāng)大的安全性。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，螺桿154在裂開前應(yīng)能夠承受14,000磅的壓力。
通過(guò)對(duì)比，如前面提到的，本發(fā)明的該裝置已經(jīng)包括安全排放部件，其在較低的壓力25、40，60磅下即能釋放壓力。而且，本發(fā)明10的單個(gè)構(gòu)件也具有額定壓力。軟管如氣體輸出軟管31和32，軟管62和118的額定值約為120磅，聚乙烯臺(tái)38、54、76和78額定值約為6,000磅。冷凝器15的不銹鋼圓柱體和水容器14的額定壓力為14,000磅，鎳槽12額定值約能抵抗10,000磅的壓力。
如果引入火星，或者由于內(nèi)部壓力(如槽12內(nèi)壓力因某種原因上升至數(shù)百磅范圍)，可能會(huì)引起裝置10內(nèi)發(fā)生爆炸。鑒于使用材料具有更高的壓力額定范圍及壓力容器的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，這種爆炸很可能控制在內(nèi)部范圍，而不會(huì)造成任何外部破壞和傷害。
如所指出的，電氣盒16與直接來(lái)自車輛蓄電池的正極引線22和負(fù)極引線24連接，與從油壓開關(guān)引出的油壓引線26直接相連，并具有一個(gè)電輸出端28，通向外部電磁閥30。在電氣盒16和槽12之間還具有其它未示出的電連接線，如將電能送到電源144的電能輸出線，還有與各種壓力開關(guān)、液位探測(cè)器，以及破裂盤60相連接的線。
正極引線22和負(fù)極引線24上來(lái)自蓄電池的電能約為15安，12-13伏，或195瓦。電能輸出線向每一電源144輸送6.9安，11.1伏，或76瓦電能，總計(jì)約152瓦。每一電源144輸出23.9安，2.4伏，功率達(dá)到57瓦，或總計(jì)114瓦。可以知道，這些電能的數(shù)量可隨本發(fā)明的其它實(shí)施例而作適當(dāng)變化。
電氣盒16的內(nèi)部構(gòu)件包括一單獨(dú)的大電磁閥，用于驅(qū)動(dòng)槽12，和數(shù)個(gè)繼電器和熔斷器，均在車輛標(biāo)準(zhǔn)12伏下工作。當(dāng)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，油壓引線26觸發(fā)一繼電器，該繼電器激活大電磁閥，將從蓄電池引出的電能輸入端連接至電源144的接線輸出端。為了操作者方便，電氣盒16的外部含有一開/關(guān)轉(zhuǎn)換器21，旁路開關(guān)23、綠色的“系統(tǒng)工作”LED25以及紅色的“水位低”LED27。該優(yōu)選實(shí)施例的電氣盒16還包含一計(jì)時(shí)器，記錄裝置10工作的持續(xù)時(shí)間。
由此可知本發(fā)明的該裝置10為車輛操作者提供了清楚簡(jiǎn)單的界面。該裝置自動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)操作者操縱車輛時(shí)，不需操作者進(jìn)行任何主動(dòng)介入。因此，車輛內(nèi)不需要操作面板，操作者利用開/關(guān)轉(zhuǎn)換器21可以打開或關(guān)閉裝置10，或者使用旁路開關(guān)23進(jìn)行人工補(bǔ)充，如下所述。當(dāng)綠色LED25點(diǎn)亮?xí)r，提供了安全反饋，表示該裝置10工作正常。否則，當(dāng)該LED熄滅時(shí)，表示該裝置10不工作，沒有進(jìn)行電解。當(dāng)紅色LED27點(diǎn)亮?xí)r，表示處于“水位低”情形，提醒操作者補(bǔ)充水容器并開始人工裝水。
還可知道，裝置10通過(guò)其由耐用材料如鎳、不銹鋼以及超高分子量聚乙烯塊制成的結(jié)構(gòu)，耐用性得以增強(qiáng)。電子元件是簡(jiǎn)單可靠的模擬元件如電磁閥、繼電器以及熔斷器，工作電壓為標(biāo)準(zhǔn)12伏。本發(fā)明中沒有數(shù)字電子或可編程部件，因?yàn)檫@些部件會(huì)增加復(fù)雜性，并且更容易因其溫度敏感性或編程錯(cuò)誤而失靈。另外，本發(fā)明的槽12和部件中沒有移動(dòng)部件。因此，可以知道，本發(fā)明可以長(zhǎng)期可靠地運(yùn)行，特別是在惡劣的道路環(huán)境下，這時(shí)通常難以獲得維修。當(dāng)必須維修時(shí)，裝置10的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)使得修理和保養(yǎng)過(guò)程相當(dāng)直接和簡(jiǎn)單。
現(xiàn)在描述本發(fā)明的操作。最初，當(dāng)車輛停放且發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)，系統(tǒng)中沒有電能供給到槽12，沒有電解，也沒有氣體34和氣壓出現(xiàn)。當(dāng)車輛操作人員轉(zhuǎn)動(dòng)鑰匙啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，車輛的油壓開關(guān)被觸發(fā)，通常是一個(gè)12伏的信號(hào)。這同時(shí)將油壓引線26從零提升到12伏，其觸發(fā)一低電流繼電器，該繼電器接著關(guān)閉電氣盒16內(nèi)部的大電磁閥。
啟動(dòng)時(shí)，在電能通向電源144之前，電氣盒16中的電路自動(dòng)檢查各種預(yù)設(shè)條件，以確保裝置10的安全工作。由于電子裝置為模擬裝置，這種預(yù)檢查基本上是立即進(jìn)行的，包括檢查與每一欲設(shè)條件相關(guān)聯(lián)的信號(hào)的存在與否。因此被監(jiān)控的信號(hào)包括下述相關(guān)的信號(hào)在隔離臺(tái)76上的電熱盤152，以確定該裝置尚未處于高于80℃的較高溫度；槽12中由安全浮子90觸發(fā)的第一簧片開關(guān)以及由下浮子94觸發(fā)的第四簧片開關(guān)，以分別確定電解液36的液位既不太高也不太低；壓力開關(guān)136，以確定系統(tǒng)壓力尚未超過(guò)40磅，以及與破裂盤60相關(guān)聯(lián)的簧片開關(guān)，以確定破裂盤60尚未破裂。如果這其中的任何一個(gè)條件被確定已經(jīng)發(fā)生，則系統(tǒng)不會(huì)啟動(dòng)，電解也不會(huì)發(fā)生。
啟動(dòng)監(jiān)控還進(jìn)一步包括對(duì)下臺(tái)38上的電熱盤148的監(jiān)控。如果該電解盤觸發(fā)，表示溫度低于15℃，風(fēng)扇不啟動(dòng)。如果溫度為-10℃或更冷，電熱盤就觸發(fā)，通知系統(tǒng)啟動(dòng)加熱毯146而非電源144。
如果不存在不合格的條件，電氣盒16設(shè)定為外部電磁閥30通過(guò)氣體軟管32輸出到發(fā)動(dòng)機(jī)13。電氣盒16還將電能送至電源144，后者調(diào)整電流和電壓，并通過(guò)陽(yáng)極接線端114和陰極80將電能輸送至電極上。如果電熱盤150已經(jīng)啟動(dòng)，加熱毯將接收來(lái)自電氣盒16的電能，直到溫度升至-10℃以上，這時(shí)電熱盤150將復(fù)位，電能將再次送至電源144。一旦電能送至電源144，槽12內(nèi)即開始電解，含氧氣和氫氣的氣體34隨之產(chǎn)生?？梢灾?，由于電源144工作時(shí)產(chǎn)生的熱量將自動(dòng)傳導(dǎo)至水容器14內(nèi)的水33，如果水33被凍結(jié)，就可使其消融。這樣，本發(fā)明對(duì)電源144產(chǎn)生熱量作了有價(jià)值的應(yīng)用，否則這些熱量就會(huì)散失掉，對(duì)系統(tǒng)沒有任何幫助。
現(xiàn)在再來(lái)看集氣管64的結(jié)構(gòu)，在正常情況下，安全電磁閥128和充水電磁閥130均被保持封閉，從而阻擋內(nèi)部通道126和槽12中的任何氣體34進(jìn)入氣體排出軟管31。而水容器電磁閥132保持打開，從而槽12通過(guò)軟管118，內(nèi)部通道126和軟管62，與水容器14建立一直接連接。隨著槽12逐漸產(chǎn)生氣體34，氣體34將充滿槽12和水容器14的上部，在裝置10內(nèi)部，從最初的零氣壓逐漸建立氣體壓力。由于槽12和水容器14的空間是固定的或體積是預(yù)先就確定的，可以知道，當(dāng)更多的氣體34產(chǎn)生時(shí)，該空間內(nèi)的壓力將隨時(shí)間而增加。當(dāng)氣體壓力34剛剛超過(guò)20磅的釋放壓力時(shí)，氣體34將由流量調(diào)節(jié)器或20磅止回閥124釋放，其通過(guò)軟管122到氣體輸出軟管31和氣體輸出軟管32，然后輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)13。因此，在裝置10的穩(wěn)定工作狀態(tài)下，氣體34在約20磅的壓力從槽12流向發(fā)動(dòng)機(jī)，并且槽12和水容器14在同樣的約20磅的壓力下達(dá)到平衡。
已經(jīng)得知，該系統(tǒng)從零壓力增至20磅一般需要4-5分鐘。因此，車輛操作者可以體驗(yàn)到，在發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)后約5分鐘后，動(dòng)力明顯增加。如下面更詳細(xì)的討論，該系統(tǒng)應(yīng)在平常的行程中保持工作，以便在后續(xù)的行程中發(fā)揮電解的優(yōu)勢(shì)。
在槽12工作期間會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量會(huì)降低電解過(guò)程的效果。在槽12的氣體空間106中的氣體34的自身溫度一般要達(dá)到約75℃，由于隔離臺(tái)76的隔熱作用，冷凝器15內(nèi)的溫度要低10℃，或者說(shuō)為65℃。起動(dòng)風(fēng)扇20會(huì)將熱空氣向下抽出箱體18，將槽12和冷凝器15的溫度分別降低至約55℃和45℃。在較冷的天氣中這些溫度會(huì)進(jìn)一步降低。對(duì)系統(tǒng)冷卻來(lái)說(shuō)，槽12使用熱傳導(dǎo)性金屬如鎳，比起塑料更利于系統(tǒng)降溫。因此可以知道，安裝冷卻部件有利于提高電解效率。而且，與某些現(xiàn)有技術(shù)不同，該系統(tǒng)不需要單獨(dú)的冷卻系統(tǒng)。
應(yīng)當(dāng)注意，氣體34通常含有一定數(shù)量的濕氣或水蒸氣，這在寒冷的天氣下會(huì)出現(xiàn)問題。因?yàn)樗魵鈺?huì)凝結(jié)并在氣體34的流動(dòng)中結(jié)成塊狀。特別是，在熱氣體34遇到外界的低溫時(shí)，會(huì)在氣體輸出管道31形成冰粒。如果冰粒聚集，堵塞的壓力會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)失靈或發(fā)生爆炸。
有幾個(gè)因素，會(huì)降低本發(fā)明中的上述危險(xiǎn)。首先，由于濕氣隨熱量增加，本發(fā)明的冷卻部件通常會(huì)降低濕度。而且，當(dāng)氣體34到達(dá)冷凝器15時(shí)，冷凝器15和槽12的溫差使很多濕氣凝結(jié)聚集在冷凝器15內(nèi)壁上。聚集的水滴將向下通過(guò)管道108滴回到槽12中。這減小了氣體34進(jìn)入氣體輸出軟管31所攜帶的濕氣量。再者，當(dāng)氣體34在氣體輸出軟管31內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于氣體的移動(dòng)，即使在非常寒冷的天氣下，氣體也不會(huì)凝結(jié)。因此，就不需要施加使輸出軟管變暖的加熱措施了。另外，如果外部電磁閥30安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口下方，氣體輸出軟管31內(nèi)攜帶的任何濕氣都會(huì)在電磁閥30底部被收集，而不會(huì)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，這些濕氣最終通過(guò)輸入氣體軟管35排放到大氣中。
當(dāng)在穩(wěn)定的狀態(tài)下工作時(shí)，槽12每分鐘產(chǎn)生約600毫升的氫氣和氧氣，已經(jīng)證實(shí)這些氣體送至車輛發(fā)動(dòng)機(jī)13，會(huì)產(chǎn)全令人滿意的效果。
由于采用了增進(jìn)電解過(guò)程的各種部件，本發(fā)明的裝置10能在緊湊空間內(nèi)產(chǎn)生合理量的氣體。這包括使用金屬鎳，特別是陰極80和陽(yáng)極82都采用網(wǎng)形結(jié)構(gòu)的金屬，這會(huì)增加有利于電解的邊緣數(shù)。由于在本發(fā)明中，采用了經(jīng)調(diào)整的輸入電能來(lái)產(chǎn)生更高的電流流入電極中，氣體產(chǎn)生量也會(huì)得以增加。眾所周知，電解發(fā)生的氣體量是隨電流增加的。本發(fā)明采取的方法與某些現(xiàn)有技術(shù)相比，現(xiàn)有技術(shù)是從蓄電池直接向槽中提供未調(diào)整的電能，它的簡(jiǎn)易性是可取的。但是，這將導(dǎo)致低電流，需要通過(guò)調(diào)整電解液來(lái)補(bǔ)償。反過(guò)來(lái)，這會(huì)產(chǎn)生過(guò)度發(fā)熱的問題，導(dǎo)致需要更復(fù)雜的冷卻或壓力輸送裝置。因此，系統(tǒng)為彌補(bǔ)該方法的缺點(diǎn)而需要增加的復(fù)雜結(jié)構(gòu)削弱了直接從蓄電池連接到槽的表面上的簡(jiǎn)易性。因此可以理解，通過(guò)調(diào)整電流，本發(fā)明僅利用車輛蓄電池作為電能而不需要繁雜的附加裝置如特定冷卻系統(tǒng)或外部交流或直流發(fā)電機(jī)，即能獲得足夠的氣體量。
產(chǎn)生的氣體包括單獨(dú)的氫、氧原子以及氫-氧結(jié)合對(duì)的混合物。這里如果需要，可以分離出單獨(dú)的氣體，可以相信，無(wú)論是存在單獨(dú)的兩種氣體，還是化合了的氣體，都可以增進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)13內(nèi)部的燃燒過(guò)程。還可相信，氣體34穿過(guò)氣體空間106有助于增強(qiáng)氣體34的有效性或燃燒質(zhì)量。
現(xiàn)在可以知道本發(fā)明的裝置10是如何產(chǎn)生足夠有效量的氫氣和氧氣來(lái)輔助燃燒的。
槽12以某一速率產(chǎn)生氣體34，該速率由輸入到電極的電流以及與槽自身設(shè)計(jì)有關(guān)的因素來(lái)確定，如采用網(wǎng)形鎳板形成的圓柱形結(jié)構(gòu)的電極。由于一旦本裝置供電工作，這些因素就是固定的，所以槽12產(chǎn)生的氣體體積在任何特定期間都會(huì)是穩(wěn)定的。特別是，槽12產(chǎn)生氣體34的速率不依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)13的工作因素，如其每分鐘轉(zhuǎn)速(rpm)或氣體入口壓力。然而氣體34實(shí)際送至發(fā)動(dòng)機(jī)13的速率一般在某種程度上會(huì)依賴于進(jìn)氣口壓力或發(fā)動(dòng)機(jī)13的速度。通過(guò)對(duì)比，本發(fā)明的裝置10已經(jīng)設(shè)計(jì)為在大多數(shù)工作環(huán)境下氣體34送至發(fā)動(dòng)機(jī)13的速率是恒定的。
某些車輛，如車輛11所表現(xiàn)的那種類型的拖拉機(jī)或拖車，以及一些客車，其發(fā)動(dòng)機(jī)配有渦輪增壓器。渦輪增壓器實(shí)質(zhì)上是利用一個(gè)由排出氣體驅(qū)動(dòng)的葉輪從外界吸入空氣，并在壓力下將其送入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的速度或rpm增加，排氣力上升，導(dǎo)致葉輪更快地旋轉(zhuǎn)，引入氣壓更高。因?yàn)閞pm的增加意味著給定時(shí)間內(nèi)具有更多的燃燒量，所以這種關(guān)系是適當(dāng)?shù)?。因此，為了在該同一給定期間提供所要求的更多量的空氣，要求進(jìn)氣口壓力隨rpm一起上升。大型拖拉機(jī)或拖車形式的車輛通常在600-800rpm，10-15磅壓力下時(shí)空轉(zhuǎn)，通常其上限為1800rpm，壓力為30磅。
圖5為內(nèi)燃機(jī)空氣進(jìn)氣口處壓力(P)對(duì)時(shí)間(t)的典型關(guān)系圖?？梢岳斫猓諝鈮毫?P)實(shí)質(zhì)上與發(fā)動(dòng)機(jī)13rpm有關(guān)。因此在圖5中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在冷起動(dòng)到高的rpm之間工作時(shí)，可以看出對(duì)于這種情況的發(fā)動(dòng)機(jī)13，進(jìn)氣口壓力在零到約22磅的壓力范圍內(nèi)工作。
注意，氣體輸出軟管32攜帶來(lái)自槽12的氣體34從渦輪增壓器用到用到的相同的空氣進(jìn)氣口進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)13。因此，如果從渦輪增壓器輸入的空氣壓力在一定程度上大于氣體輸出軟管34中氣體34的壓力，氣體34將被有效地阻止進(jìn)入燃燒室?，F(xiàn)在可以知道為何實(shí)際送入發(fā)動(dòng)機(jī)13的氣體34的速率通常會(huì)在一定程度上取決于進(jìn)氣口壓力或發(fā)動(dòng)機(jī)速度。
在本發(fā)明中，氣體34在壓力驅(qū)動(dòng)下被送入發(fā)動(dòng)機(jī)13。特別是，由于氣體34經(jīng)由一泄壓閥或止回閥124形式的流量調(diào)節(jié)器而通過(guò)，在較佳實(shí)施例中其設(shè)定在20磅，所以氣體會(huì)在20磅的恒定釋放壓力下被輸送。止回閥124選擇該釋放壓力是因?yàn)椋缭趫D5的典型關(guān)系圖中所示，該壓力接近進(jìn)氣口工作壓力范圍的最高值。預(yù)期的由渦輪增壓器產(chǎn)生的進(jìn)氣口壓力在大多數(shù)時(shí)間會(huì)小于20磅。因此，在多數(shù)情況下，這種由槽12產(chǎn)生的包含氧氣和氫氣的氣體34會(huì)具有比渦輪增壓器更高的壓力，不會(huì)被阻止進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)13。這保證了即使出現(xiàn)進(jìn)氣口壓力因發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷而出現(xiàn)波動(dòng)，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)13的氣體34的流量也會(huì)相對(duì)恒定。
如果渦輪增壓器壓力上升到高于該20磅的釋放壓力，假定為22-25磅，在20磅壓力下輸送到的來(lái)自槽12的氣體34就會(huì)被阻塞。然而，這種情況通常只是暫時(shí)發(fā)生。即便出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的這種高壓，由于槽12內(nèi)的壓力持續(xù)增加，其將會(huì)上升得足夠高，以克服這種較高壓力水平。但這種遲滯通常很少發(fā)生，因?yàn)楸景l(fā)明很明確，是以接近進(jìn)氣口工作壓力范圍最高值的恒定壓力輸送氣體34，因此超過(guò)預(yù)期進(jìn)氣口壓力到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)13的情況幾乎只有在非常極端的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷下才會(huì)出現(xiàn)。
由于氣體的產(chǎn)生量是恒定的，且由于氣體34在大多數(shù)時(shí)間都可進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，那么輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)13內(nèi)的氣體34的速率或流量也將是恒定的。那么進(jìn)一步地，氣體34對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)13效率的影響依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度而變化。由于氣體34的流量因流量調(diào)節(jié)器而恒定，所以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越低，燃燒室中氣體34的比例更高。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)氣體34的比例最高。眾所周知，當(dāng)以較低轉(zhuǎn)速工作時(shí)內(nèi)燃機(jī)效率更低，并且污染更嚴(yán)重，特別是在空轉(zhuǎn)時(shí)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)或低速時(shí)，通過(guò)將相對(duì)更高比例的氧和氫送去燃燒，減少排放的效果將會(huì)更優(yōu)。
通過(guò)流量調(diào)節(jié)進(jìn)行氣體34的輸送，使本發(fā)明能靈活地用于更廣泛的車輛和發(fā)動(dòng)機(jī)類型。所要做的只是將流量調(diào)節(jié)器或止回閥124設(shè)置為一個(gè)足以克服這種特定車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的典型進(jìn)氣口工作壓力的值。不使用渦輪增壓器車輛如客車，通過(guò)將流量調(diào)節(jié)閥124設(shè)定在只有幾磅的壓力，也可具有很好的效果，反之，大多數(shù)強(qiáng)勁渦輪增壓式車輛需要將止回閥124設(shè)置在25磅或更高的壓力。通常，釋放壓力設(shè)定在1-50磅的范圍內(nèi)就能適用于大多數(shù)車輛類型。還可知道，與依賴轎車提供的真空引入口的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法更加靈活?，F(xiàn)有裝置無(wú)法工作于渦輪增壓式加壓進(jìn)氣口發(fā)動(dòng)機(jī)。通過(guò)對(duì)比，由于本發(fā)明的裝置10利用了其自身內(nèi)部工作的流量調(diào)節(jié)器，所以它可以與任何發(fā)動(dòng)機(jī)類型相結(jié)合。
本發(fā)明能夠在一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的連續(xù)時(shí)間期間內(nèi)，向發(fā)動(dòng)機(jī)13提供氣體34。由于在電解過(guò)程中，僅有的會(huì)耗盡的成分就是電解液36中的水成分，所以本發(fā)明的該裝置10包括一個(gè)水容器14，用來(lái)盛放補(bǔ)給的水33，并包括用水容器14中的水補(bǔ)充槽12中的電解液36的手段。在多數(shù)情況下，該裝置10會(huì)從水容器14對(duì)槽12自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)給，而不需要操作者的動(dòng)作或甚至意識(shí)到。在其它一些情況下則需要操作者人工補(bǔ)水。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)13起動(dòng)且該裝置最初接通時(shí)，水容器14中的水22由于凍結(jié)而無(wú)法使用的可能性總會(huì)存在。請(qǐng)注意，在約2小時(shí)或更少的容器融化時(shí)間內(nèi)，電源144產(chǎn)生的熱量會(huì)融化水容器14所有的冰。而根據(jù)本發(fā)明，在容器融化時(shí)或之前，就可以獲得足夠量的補(bǔ)給水，以補(bǔ)充電解槽12。
為確保槽12充分工作直到可以利用融化水，在裝置開始工作時(shí)，裝置10要確保電解液36至少處于水位檢測(cè)器88的第三簧片開關(guān)上方的一個(gè)液位。下面將作更詳盡的解釋，這可通過(guò)在裝置關(guān)閉時(shí)檢查液位來(lái)進(jìn)行，在那時(shí)如果需要就進(jìn)行補(bǔ)充，這樣在后來(lái)的起動(dòng)時(shí)，就會(huì)有足夠的電解液。而且象前面所提到的，如果下浮子94降至第四簧片開關(guān)的液位，裝置10就會(huì)關(guān)閉。因此，本發(fā)明的裝置10在起動(dòng)時(shí)具有的電解液36的量最少也會(huì)位于液位檢測(cè)器88的第三及四簧片開關(guān)之間的空間內(nèi)。這個(gè)量已足以維持比2小時(shí)的容器融化時(shí)間還要長(zhǎng)的最小工作時(shí)間了，在較佳實(shí)施例中，足夠的電解液36能持續(xù)6小時(shí)以上。
可以知道上面描述的情況是一個(gè)最壞的情形，最可能的情況是，在起動(dòng)時(shí)電解液36的液位至少會(huì)比第三簧片開關(guān)要高一些。當(dāng)然，即使在如上面所描述的最壞的情形下，這種情況也能與本發(fā)明的系統(tǒng)相適應(yīng)。而且，由于凍結(jié)條件主要出現(xiàn)在某些地理區(qū)域和冬天，操作者通常會(huì)知道水33凍結(jié)的可能性。因此，如果操作者愿意，這樣，當(dāng)車輛在寒冷的天氣下停車較長(zhǎng)期間，操作者可以打開旋塞44，將水33從水容器14中放出，以消除車輛重新起動(dòng)時(shí)凍成冰塊的可能。操作者在車輛11重新起動(dòng)前，將不得不記著補(bǔ)充水容器14。
車輛11在工作期間，本發(fā)明裝置10會(huì)利用水容器14中的水自動(dòng)補(bǔ)充電解液36。這種補(bǔ)充作用相當(dāng)迅速并且自動(dòng)進(jìn)行，不需要操作者動(dòng)作。
當(dāng)流體檢測(cè)器88中的下浮子94降落至觸發(fā)第三簧片開關(guān)的位置時(shí)，補(bǔ)充工作開始進(jìn)行。作為發(fā)生補(bǔ)水動(dòng)作的前提條件，系統(tǒng)要求水容器14中的壓力最小為11磅。該信息由壓力開關(guān)134提供，該壓力開關(guān)如所指出的，預(yù)先設(shè)定為在11磅壓力下觸發(fā)。如果該條件滿足，補(bǔ)充電磁閥130打開，水容器電磁閥132關(guān)閉。這使槽12直接與發(fā)動(dòng)機(jī)13連接(通過(guò)1/10磅止回閥138)，并阻塞槽12與水容器14間的連接。就在這些由充滿信號(hào)帶來(lái)的變化之前，槽12和水容器14中的氣體壓力一直相等，約20磅。充滿信號(hào)帶來(lái)的這些變化的結(jié)果是，槽12內(nèi)的壓力迅速降至發(fā)動(dòng)機(jī)13的一般較低壓力環(huán)境，而水容器14中仍保持著以前呈現(xiàn)的初始較高的20磅壓力水平。
由于現(xiàn)在水容器14的氣體34中具有約20磅的較高壓力，同時(shí)槽12的氣體34中具有較低的壓力，所以水容器14中的水33被迫使穿過(guò)通道50流向槽12。然而，由于通道50中的6磅止回閥52，水33在壓差未達(dá)到至少6磅時(shí)不會(huì)流動(dòng)。因此，隨著槽12內(nèi)的壓力降到約14磅或更低，水33將會(huì)穿過(guò)通道50流入槽12中，從而補(bǔ)充槽12。槽12內(nèi)的壓力因此不會(huì)再降至零，僅僅是降至比水容器14內(nèi)的壓力更低的某點(diǎn)，約為6磅。
當(dāng)補(bǔ)充水時(shí)，電解液36的液位上升，在該過(guò)程中，首先升起下浮子94，然后是充滿浮子92。充水會(huì)持續(xù)到充滿浮子上升到第二簧片開關(guān)的位置。一觸發(fā)該簧片開關(guān)，就發(fā)送一信號(hào)，使充水電磁閥130和水容器電磁閥132分別復(fù)位到其原始關(guān)閉和打開位置。這將恢復(fù)原始?xì)饬鞣植?，打開槽12和水容器14之間的通路，并推動(dòng)氣體34經(jīng)過(guò)氣流調(diào)節(jié)器124到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)13。由于槽12要重新建立失去的6磅的壓力，該過(guò)程會(huì)稍有延遲。當(dāng)壓力達(dá)到20磅時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的正常氣流恢復(fù)。以這種方式來(lái)提供足夠量的水33來(lái)補(bǔ)充槽12內(nèi)的電解液36。
在本發(fā)明的該優(yōu)選實(shí)施例中，槽12中位于第二和第三簧片開關(guān)之間的水的體積僅為約100毫升(1/10升)。這是一個(gè)很小的量，間接表明一旦水33開始流動(dòng)，補(bǔ)充就可非常迅速地完成。水容器14中的水33具有更高水位時(shí)充水速度會(huì)更快一些，因?yàn)檫@增加了止回閥52上的壓力。
為確保至少具有最小量的充足壓力以驅(qū)動(dòng)水33進(jìn)入槽12，需要的前提條件是水容器14中具有11磅的壓力。以11磅的壓力，為克服6磅的止回閥，發(fā)動(dòng)機(jī)壓力必須降至5磅。這個(gè)壓力基本上很低，發(fā)動(dòng)機(jī)一驅(qū)動(dòng)就可得到獲得，不需要利用渦輪增壓器提供的渦輪推進(jìn)。如果那樣，補(bǔ)充就會(huì)延遲，直到車輛空轉(zhuǎn)或者以低速行駛時(shí)。因此可以知道，通過(guò)硬性要求11磅的最小要求壓力，本發(fā)明的裝置10確保了當(dāng)水容器14不能輸送水時(shí)，不會(huì)要求補(bǔ)充水，因?yàn)樗幢怀浞旨訅骸?br> 止回閥52設(shè)置于通道50內(nèi)，因?yàn)樗萜?4內(nèi)的圓柱狀水33總會(huì)提供一種潛在壓力。如果沒有止回閥52，水33有時(shí)會(huì)自然流入槽12中。
可以知道，也可以將壓力開關(guān)134和止回閥52選擇為其它值，以更好地適應(yīng)裝置10內(nèi)水33的流量。例如，壓力開關(guān)134可以設(shè)定在15磅，止回閥52設(shè)定在10磅。由于這些特殊值與現(xiàn)有加工的20磅的止回閥不兼容，本發(fā)明不會(huì)選擇這些特殊值?？梢灾离S制造公差的改善，這些元件的其它壓力值會(huì)被接受。
利用本發(fā)明的該最佳實(shí)施例的設(shè)置和容器尺寸，已經(jīng)證實(shí)，如果槽12中包含的電解液36達(dá)到第二簧片開關(guān)的充滿液位，并且水容器14中的水33位于最大充滿位置74，車輛11能夠工作約180個(gè)小時(shí)。該時(shí)間周期表示了來(lái)自水容器14中存貯的水33的使用時(shí)間約為150個(gè)小時(shí)，另外30個(gè)小時(shí)來(lái)自于電解液36。在槽12中，裝置10從充滿液位(第二簧片開關(guān))運(yùn)行到直到要求補(bǔ)充水(第三簧片開關(guān))需要約24個(gè)小時(shí)，注意，系統(tǒng)在強(qiáng)行關(guān)閉(第四簧片開關(guān))前還可運(yùn)行約6小時(shí)。
如果操作者忘記給水容器14補(bǔ)充水，然后裝置10會(huì)很快用完水33，接著下浮子94會(huì)降至第四簧片開關(guān)，觸發(fā)一信號(hào)，關(guān)閉系統(tǒng)。該信號(hào)會(huì)使送至電源144的電能被切斷，停止任何進(jìn)一步的電解。安全電磁閥128將打開，外部電磁閥30將被設(shè)置為排放，從而槽12和水容器14中的氣體34將排放到大氣中。電氣盒16上的紅色“水位低”LED27將點(diǎn)亮，向操作者提供一個(gè)直觀的提示，系統(tǒng)因?yàn)榈退灰呀?jīng)關(guān)閉了。
操作者可對(duì)這些條件進(jìn)行修正。作為一項(xiàng)附加的安全措施，為確保系統(tǒng)已經(jīng)減壓，在發(fā)動(dòng)機(jī)停車10分鐘后，操作者可以通過(guò)移開蓋29補(bǔ)充水容器14，倒入水，直到浮子72上升至簧片開關(guān)處，引發(fā)一蜂鳴器。然后操作者按下并壓住電氣盒16上的旁路開關(guān)23。當(dāng)旁路開關(guān)23壓下時(shí)，電能送至電源144，從而重新啟動(dòng)電解。而且，安全電磁閥128關(guān)閉，外部電磁閥30被復(fù)位，以通過(guò)氣體輸出軟管32將氣體34引入發(fā)動(dòng)機(jī)。水容器電磁閥132保持打開，紅色“水位低”LED27保持點(diǎn)亮。在該時(shí)間內(nèi)，氣體34重新產(chǎn)生，系統(tǒng)重新建立內(nèi)部壓力。數(shù)分鐘之后，水容器14內(nèi)的壓力會(huì)達(dá)到11磅，使綠色“系統(tǒng)工作”LED點(diǎn)亮，并且紅色“低水位”LED27熄滅。這時(shí)，操作者才能松開旁路開關(guān)23，系統(tǒng)將執(zhí)行自動(dòng)補(bǔ)充并恢復(fù)正常工作。
可以理解，本發(fā)明每經(jīng)過(guò)150-180個(gè)小時(shí)的車輛運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間就要向裝置10加水。可以知道，供應(yīng)的水量大約需3.25升或者約11/2加侖，該水量較為適宜，不需特別的要求。在大多數(shù)情況下，水容器14中已經(jīng)有一些水33，所以要提供的水量會(huì)更少。根據(jù)車輛11的工作循環(huán)，補(bǔ)充水的次數(shù)可以很低，每3-4周一次，或者每月一次就可以。例如，假設(shè)工作負(fù)荷為每天10個(gè)小時(shí)，每周6天，那么只需要每3周補(bǔ)充一次。還可知道，水的補(bǔ)充可以很方便地與日常車輛保養(yǎng)結(jié)合在一起進(jìn)行。因此，對(duì)多數(shù)操作者來(lái)說(shuō)，水33在路上用盡而不得不進(jìn)行人工補(bǔ)充的情況，如果有的話，也是極少發(fā)生。
現(xiàn)在可以知道本發(fā)明的裝置10是如何工作，以使氣體34從槽12向發(fā)動(dòng)機(jī)13流動(dòng)，及水33從水容器14向槽12流動(dòng)。本發(fā)明的裝置10并未依賴如泵之類的活動(dòng)部件，就象現(xiàn)有技術(shù)常常講授的具有該裝置的情形那樣，而是僅僅利用電解過(guò)程自身在槽內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)部壓力實(shí)現(xiàn)同樣的功能。例如泵之類的部件不可避免會(huì)增加費(fèi)用、體積以及復(fù)雜性，并且在非常冷的氣候下容易損壞。當(dāng)然，可以理解，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，也可以適當(dāng)?shù)厥褂萌绫弥惖牟考?br> 現(xiàn)在來(lái)描述本發(fā)明的裝置10的各種安全部件的操作。第一安全部件涉及槽12中電解液36的液位。電解液36優(yōu)選地可以升高的最高液位是到達(dá)第二簧片開關(guān)，剛好位于液位檢測(cè)器上止擋件96的下方，以形成一氣體空間106。另外，如果由于充水作業(yè)或其它任何原因的故障，電解液36的液位會(huì)上升或達(dá)到冷凝器15和氣體輸出軟管31，那么就存在KOH從電解液36進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)13的進(jìn)氣口的危險(xiǎn)。這是不希望發(fā)生的，因?yàn)镵OH會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)13造成損壞。
因此，本發(fā)明的裝置10包括安全浮子90以及其所對(duì)應(yīng)的位于液位檢測(cè)器88上的第一簧片開關(guān)。如果槽12中的電解液36的液位上升到止擋件96的上方并繼續(xù)上升，安全浮子90就會(huì)被上推直到觸發(fā)第一簧片開關(guān)。由第一簧片開關(guān)產(chǎn)生的信號(hào)提醒系統(tǒng)立即執(zhí)行早期關(guān)閉過(guò)程。這包括切斷供給電源144的電能，停止任何進(jìn)一步的電解，打開安全電磁閥128和水容器電磁閥132，以及通過(guò)氣體輸出軟管35將外部電磁閥30向大氣排放?？梢灾肋@些步驟會(huì)立即降低槽12和水容器14的壓力，并使二者等同于大氣壓力。這將防止再有任何水流33進(jìn)入槽12，從而電解液36的液位不會(huì)再上升。在這種情況下操作者不能重新啟動(dòng)該裝置，該裝置將一直不能使用，直到經(jīng)有資質(zhì)的維修技師檢查并重新進(jìn)行維修鑒定。
本發(fā)明的裝置10的其它安全部件是關(guān)于氣體34的壓力積累的危險(xiǎn)。這種危險(xiǎn)可因各種原因而發(fā)生，包括，例如，軟管無(wú)意折曲、內(nèi)部通道阻塞，或者石子從路上飛起進(jìn)入氣體輸出軟管的情形。不管具體原因是什么，任何壓力積累都是要考慮的因素，因?yàn)檫@會(huì)帶來(lái)爆炸的危險(xiǎn)。因此，本發(fā)明的裝置10包含有數(shù)個(gè)疊置的安全部件或壓力釋放裝置，專門用于在壓力上升到危險(xiǎn)或極端水平之前，當(dāng)內(nèi)部壓力達(dá)到一個(gè)預(yù)定的安全釋放壓力時(shí)，將其釋放。
壓力開關(guān)112設(shè)置在上臺(tái)78內(nèi)，直接監(jiān)控槽12內(nèi)部的壓力?？梢灾?，由于水容器電磁閥132通常是保持打開狀態(tài)，所以壓力開關(guān)112也可以有效地監(jiān)控水容器14的壓力。只有當(dāng)水容器132關(guān)閉使系統(tǒng)能夠進(jìn)行加水操作時(shí)，槽12與水容器14的壓力才會(huì)不同。壓力開關(guān)112在預(yù)定釋放壓力35磅時(shí)才觸發(fā)，包括第一防護(hù)液位，用以保護(hù)系統(tǒng)壓力不致過(guò)度升高。
如果槽12內(nèi)壓力升高到35磅，壓力開關(guān)112發(fā)出一個(gè)使安全電磁閥128打開的信號(hào)。安全電磁閥128作為一個(gè)氣體支路或安全氣體通道，使槽12內(nèi)的氣體能繞過(guò)20磅的止回閥124，連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓環(huán)境中去。這種連接的結(jié)果是，槽12內(nèi)的壓力將會(huì)迅速降低。當(dāng)壓力開關(guān)12檢測(cè)到該壓力低于35磅時(shí)，會(huì)發(fā)出一個(gè)使安全電磁閥128恢復(fù)到關(guān)閉位置的信號(hào)，從而氣體34回復(fù)到流經(jīng)止回閥124的正常流量。通常，壓力開關(guān)112由于其機(jī)械結(jié)構(gòu)的慣性，動(dòng)作緩慢，在其能夠復(fù)位和響應(yīng)之前，槽12的壓力會(huì)非常迅速地降低大約3-5磅。
在有臨時(shí)阻塞的地方，如冰渣或石子暫時(shí)阻塞軟管，隨后又會(huì)驅(qū)走時(shí)，該35磅的壓力檢查很有用?？梢灾肋@種安全電磁閥128甚至可以連續(xù)活動(dòng)多次，這種重復(fù)動(dòng)作或間歇活動(dòng)能夠自行驅(qū)除此類阻塞。
由壓力開關(guān)136提供了防止壓力升高的第二防護(hù)液位。該壓力開關(guān)位于集氣管64上，直接監(jiān)控水容器14的壓力，并通過(guò)打開水容器電磁閥132，間接地使其與槽12的壓力相等。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，壓力開關(guān)136預(yù)先設(shè)置的預(yù)定的安全釋放壓力為40磅。
升至40磅的壓力被視為很嚴(yán)重，應(yīng)該關(guān)閉系統(tǒng)。但一般希望首先排出受壓氣體34。因此，壓力開關(guān)136一觸發(fā)，安全電磁閥128就打開，并切斷供應(yīng)到電源144的電能，停止再進(jìn)行電解。安全電磁閥128用作一氣體旁路或安全氣體通路，允許氣體34繞過(guò)20磅的止回閥124連接到發(fā)動(dòng)機(jī)13的低壓環(huán)境中。同時(shí)，通過(guò)一個(gè)包含一14秒時(shí)延的熔斷器的電阻電路，接通電流。14秒的系統(tǒng)排放時(shí)間，在大多數(shù)環(huán)境下，對(duì)減小壓力到安全水平來(lái)說(shuō)已是足夠了。當(dāng)14秒后熔斷器燒斷時(shí)，本裝置10關(guān)閉。該裝置10最好送回到有資質(zhì)的維修人員那里重新進(jìn)行維修。
還有第三降壓或釋放的出口是由破裂盤60提供的。該裝置是一個(gè)手動(dòng)“放氣”閥，如果達(dá)到預(yù)定的60磅壓力，就機(jī)械地吹出或裂開。與上述的用電驅(qū)動(dòng)的35磅和40磅壓力開關(guān)不同，該破裂盤60是單純機(jī)械式的，通過(guò)物理地裂開直接對(duì)壓力作出反應(yīng)。因此，當(dāng)破裂盤60放出氣體時(shí)，上臺(tái)54上的這個(gè)產(chǎn)生的孔立即作為氣體支路，將氣體34排放到大氣的低壓環(huán)境中。與前面描述的40磅的壓力釋放不同，這種情況不需要或不提供中間排放期的。一旦破裂，該裝置最好送回到有資質(zhì)的人員那里一個(gè)新的破裂盤60。
由于破裂盤60是機(jī)械式的，系統(tǒng)或電氣盒16通常不能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在一個(gè)孔，因此會(huì)繼續(xù)向電極提供電能。這時(shí)產(chǎn)生的氣體34會(huì)無(wú)害地排放到大氣中，而不會(huì)增壓并進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)13。電解將繼續(xù)進(jìn)行，直到下浮子94落至低水位位置。綠色“系統(tǒng)工作”LED25將保持點(diǎn)亮直到達(dá)到低水位，錯(cuò)誤地指示系統(tǒng)工作正常。
在這種模式下，讓系統(tǒng)自身停止運(yùn)行，不會(huì)有任何問題。但通常最好還是使系統(tǒng)能更有序地正常關(guān)閉。因此，在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，在破裂盤60上連接一簧片開關(guān)。這樣，當(dāng)破裂盤放氣時(shí)，該簧片開關(guān)向電氣盒發(fā)送一信號(hào)系統(tǒng)。該信號(hào)警告系統(tǒng)切斷供給到電源114的電能，停止進(jìn)一步電解電，并將外部電磁閥設(shè)置為通過(guò)氣體軟管35通向大氣。另外LED25和27都熄滅，提供一種正確的系統(tǒng)指示，系統(tǒng)不再正常工作。
可以知道，單純機(jī)械元件如破裂盤60在承受壓力到一個(gè)預(yù)定程度時(shí)失靈的危險(xiǎn)性非常低。而且，即便在預(yù)定程度下未能破裂，在壓力進(jìn)一步升高情況下破裂盤60的機(jī)械強(qiáng)度也會(huì)屈服。因此，在本發(fā)明的裝置10中，破裂盤60能夠有效地用作一種“安全失靈”備用部件。
雖然系統(tǒng)壓力極不可能會(huì)明顯地升高到60磅以上而不觸發(fā)內(nèi)置安全部件，但本發(fā)明的裝置10在其自身設(shè)計(jì)中還是包括有固有的進(jìn)一步安全措施。如前面指出的，構(gòu)成該裝置10的材料設(shè)計(jì)能夠抵抗數(shù)千磅的壓力。而且，該系統(tǒng)作為一個(gè)整體是依照壓力容器標(biāo)準(zhǔn)來(lái)構(gòu)造，該標(biāo)準(zhǔn)同樣能提供高度保護(hù)。因此，即使槽12內(nèi)的內(nèi)部壓力升高到數(shù)百磅并引起爆炸，那么可以相信，也不會(huì)產(chǎn)生任何外部影響。然而在其發(fā)生前，更有可能是系統(tǒng)的一個(gè)部件，如一個(gè)軟管，或者一個(gè)將軟管連接到集氣管64或上臺(tái)54或78上的裝置，在安全方式下因?yàn)槠屏讯黄鹱饔?，并通過(guò)將氣體34排放到大氣中而迅速解除高壓情形。
因此，可以知道，本發(fā)明裝置10的將各個(gè)安全部件、結(jié)構(gòu)方式和材料結(jié)合在一起的設(shè)計(jì)，使有害的或破壞性的爆炸的危險(xiǎn)性最小化。
現(xiàn)在來(lái)描述當(dāng)車輛11的某一特定行程結(jié)束時(shí)以及車輛發(fā)動(dòng)機(jī)13關(guān)閉后，本系統(tǒng)所完成的過(guò)程。關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)13使油壓降低，并使油壓開關(guān)和油壓引線26轉(zhuǎn)向零。相應(yīng)地，電氣盒16將外部電磁閥30設(shè)定為通過(guò)氣體輸出軟管35與大氣相通，并切斷通向電源144的電能以使電解停止。這會(huì)使輸出軟管30內(nèi)的任何氣體34排放到大氣中。然而，與前述有關(guān)釋放過(guò)高壓力的排放情況不同，這里不需要直接將槽12和水容器14壓力排向大氣。而是，暫時(shí)使安全電磁閥128保持關(guān)閉，水容器電磁閥132保持打開。由于不再產(chǎn)生氣體34，20磅的止回閥124有效地阻止氣體34的氣流進(jìn)入輸出軟管30。
系統(tǒng)不是直接排氣，而是利用該機(jī)會(huì)，為以后的再起動(dòng)檢查和準(zhǔn)備槽12中電解液36的液位。裝置10啟動(dòng)一設(shè)定為預(yù)定沉降時(shí)間的計(jì)時(shí)器(未示出)，使電解過(guò)程中往往在電解液36的頂部形成的泡沫或氣泡層有機(jī)會(huì)下沉。在預(yù)定沉降時(shí)間結(jié)束時(shí)，本較佳實(shí)施例為5分鐘，就能獲得一個(gè)更精確的電解液36的液位讀數(shù)。如果下浮子94位于第三簧片開關(guān)所處的或更低的液位，系統(tǒng)將通過(guò)打開充水電磁閥130并關(guān)閉水電磁閥136進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)充。如果下浮子94位于第三簧片開關(guān)上方，即使是在邊緣上，也不滿足補(bǔ)充條件，不會(huì)進(jìn)行補(bǔ)充。一旦補(bǔ)充問題得到解決，通過(guò)打開安全電磁閥128，以使槽12和水容器14中的所有氣體34排放到大氣中，系統(tǒng)以常規(guī)方式關(guān)閉。
上述在切斷時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充過(guò)程的好處在于，在下次起動(dòng)時(shí)槽12要么已經(jīng)充滿，要么至少具有恰恰高出第三簧片開關(guān)的電解液36的液位。如同所討論的，在很冷的氣候下這是必要的，因?yàn)樗萜?4中的水33會(huì)凍結(jié)為固體，在數(shù)小時(shí)內(nèi)不能用于補(bǔ)充。第三簧片開關(guān)的位置位于所指出的一個(gè)預(yù)定補(bǔ)充液位，含有足夠的電解液36使裝置10能夠在一個(gè)最小的操作周期繼續(xù)工作。
可以注意到會(huì)出現(xiàn)這樣一種情況，當(dāng)停車時(shí)電解液36位于一個(gè)剛好在第三簧片開關(guān)上方的液位，所以不會(huì)補(bǔ)充水。在下次起動(dòng)時(shí)，水33被凍結(jié)并因此暫時(shí)無(wú)法補(bǔ)充槽12。而且，起動(dòng)后不久電解液36的液位落到第三簧片開關(guān)并引起一補(bǔ)充水請(qǐng)求，這將使充水電磁閥130打開。因此槽12會(huì)被直接連接到發(fā)動(dòng)機(jī)13，但水33未融化前(融化將需要數(shù)個(gè)小時(shí))，不可能補(bǔ)充。在這種情況下，槽12和水容器14將只能在低于20磅的壓力下工作一段時(shí)間。雖然該情況不如具有20磅穩(wěn)定氣體輸出的情況好，但在水33解凍，完全補(bǔ)充且開始增壓之前，它是一個(gè)足夠的臨時(shí)措施。
可以知道，由于停車時(shí)氣體34從系統(tǒng)中排出，所以不會(huì)出現(xiàn)由停放的車輛內(nèi)存在或存儲(chǔ)的活性氣體引起的危險(xiǎn)。
本發(fā)明的電解槽和成套部件有效地將足夠量的氫氣和氧氣送到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)13的燃燒室。結(jié)果是增強(qiáng)了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，因?yàn)楦呋钚詺怏w的存在能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)比以前燃燒更多的烴類燃油。由于這些氣體的火焰速度約為普通燃料的10倍，所以燃燒也更快。而當(dāng)活塞位于或接近氣缸頂部時(shí)，燃燒完成得更快，且更接近燃燒循環(huán)的初始階段。因此，當(dāng)活塞下降時(shí)，由于下降過(guò)程中燃燒發(fā)生更少，氣缸冷卻更有效。這有利于降低排放溫度，減小一氧化二氮產(chǎn)生量。在單獨(dú)靠壓縮點(diǎn)燃燃油的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，這些增加的氣體具有幾乎相當(dāng)于火花塞的效果以增強(qiáng)點(diǎn)燃特性。而且，這些增加的氣體甚至能使發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒某些常常積聚在氣缸內(nèi)部的積炭，從而通過(guò)連續(xù)使用本發(fā)明的裝置10，發(fā)動(dòng)機(jī)可以變得更清潔。
這些燃燒上的有益效果使得汽油和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的行車?yán)锍绦侍岣呒s5-15％。功率及扭矩也提高，因?yàn)轫敳扛浞值娜紵龓?lái)了動(dòng)力沖程的改善?？梢杂^察到馬力和扭矩約增進(jìn)10-14％。另外，已有記錄，氣體和固體污染物的噴出顯著減少約40％。因此，傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的清潔運(yùn)行和改善行車?yán)锍淌且誀奚β蕿榇鷥r(jià)的，與此不同，本發(fā)明既能改善里程和功率，同時(shí)還能更清潔地運(yùn)行并具有更低的排放溫度。
所有這些益處僅以來(lái)自車輛蓄電池的約為13伏，15安的電能消耗為代價(jià)，其相當(dāng)于195瓦或近似1/3馬力。這是一個(gè)相對(duì)很小的消耗，僅與添加一套額外的大燈所增加的消耗相似。
現(xiàn)在可以知道，本發(fā)明的電解槽及成套部件解決了與利用電解產(chǎn)生氣體作為內(nèi)燃機(jī)的燃油添加成分有關(guān)的一些問題。本發(fā)明產(chǎn)生足夠量的氫氣和氧氣并且以恒定的速度有效地將其送到發(fā)動(dòng)機(jī)。即使在長(zhǎng)途旅程和極端氣候條件下氣體的流量也是持續(xù)不間斷的。本裝置由于包含數(shù)個(gè)疊置的排放釋壓部件，且其構(gòu)造符合壓力容器標(biāo)準(zhǔn)，所以也很安全，沒有爆炸的危險(xiǎn)。而且，本裝置易于保養(yǎng)、維修和安裝。其中某些益處是通過(guò)有效地利用相應(yīng)的部件而部分實(shí)現(xiàn)的。電源用于向電解槽提供電能，還起到在寒冷天氣下將盛水圓筒內(nèi)形成的冰融化的作用，并且該系統(tǒng)利用內(nèi)部氣壓，使氣體和水不需要額外的部件(例如泵)就可流通。
對(duì)來(lái)領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以知道，前述說(shuō)明是關(guān)于優(yōu)選的實(shí)施例，在所附權(quán)利要求的主要范圍內(nèi)，在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)的情況下，可以進(jìn)行各種變換和修改。例如，文中提到的是車輛所用的內(nèi)燃機(jī)，本發(fā)明還可以用于非車輛用內(nèi)燃機(jī)以及非內(nèi)燃機(jī)如燃油燃燒裝置(火爐)或鍋爐中。同樣，如果希望在更高發(fā)動(dòng)機(jī)速度或rpm下讓效率成比例增加，那么可以再增加另一電源，并改變供給電源的電能，使其與發(fā)動(dòng)機(jī)速度相一致。這樣，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)行時(shí)，供給電解槽的電能以及電解槽的氣體輸出都會(huì)增加。對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)其它的各種修改都是顯然的，此處不再進(jìn)行進(jìn)一步描述。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，用來(lái)產(chǎn)生一種或更多種氣體，以增進(jìn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有一進(jìn)氣口，該系統(tǒng)包括一電解槽，用于在壓力下產(chǎn)生一種或更多種燃燒增進(jìn)氣體；一氣體通道，用來(lái)將電解槽連接到所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口；以及一流量調(diào)節(jié)器，有效連接在電解槽和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口之間，用于調(diào)節(jié)送到發(fā)動(dòng)機(jī)的所述燃燒增進(jìn)氣體的流量。
2.如權(quán)利要求1所述的用于產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，其中所述燃燒增進(jìn)氣體從電解槽流向發(fā)動(dòng)機(jī)的速率，相對(duì)于變化的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷是恒定的。
3.如權(quán)利要求1所述的用于產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括一渦輪增壓器，并且當(dāng)所述渦輪增壓器運(yùn)行時(shí)，其中所述流量調(diào)節(jié)器能夠調(diào)節(jié)所述流量。
4.如權(quán)利要求1所述的用于產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，其中所述流量調(diào)節(jié)器為一泄壓閥，其設(shè)定的釋放壓力與所述進(jìn)氣口工作壓力范圍的上限相對(duì)應(yīng)。
5.如權(quán)利要求4所述的用于產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，其中所述釋放壓力設(shè)定在1到50磅之間的某一個(gè)值。
6.如權(quán)利要求5所述的用于產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，其中所述釋放壓力為約20磅。
7.如權(quán)利要求1所述的用于產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括泄壓裝置，當(dāng)所述槽中的壓力超過(guò)預(yù)定的安全釋放壓力時(shí)，用以減小所述槽中的所述可燃?xì)怏w的壓力。
8.如權(quán)利要求7所述的用于產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，其中所述泄壓裝置包括一壓力傳感器，設(shè)定用來(lái)檢測(cè)預(yù)定安全釋放壓力，以及一氣體旁路，用于在所述氣體壓力超過(guò)所述預(yù)定安全釋放壓力時(shí)，用來(lái)使所述槽中所產(chǎn)生的可燃?xì)怏w與一低壓環(huán)境相連通。
9.如權(quán)利要求8所述的用于產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，其中所述壓力傳感器為一壓力開關(guān)，并且所述氣體旁路為一安全氣體通道，所述安全氣體通道可在打開和關(guān)閉位置之間切換。
10.如權(quán)利要求7所述的用于產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，其中所述預(yù)定安全釋放壓力至少為35磅。
11.如權(quán)利要求8所述的用于產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，其中所述壓力傳感器包括一破裂盤，設(shè)置為在所述預(yù)定安全釋放壓力下機(jī)械打開，并且所述氣體旁路包括一個(gè)在所述槽和大氣之間的有效連通結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求11所述的用于產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，其中所述預(yù)定安全釋放壓力為至少60磅。
13.如權(quán)利要求1所述的用于產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)為一壓力容器，具有足夠強(qiáng)度以承受爆炸。
14.如權(quán)利要求13所述的用于產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)按照適用于壓力容器的美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)B31.1構(gòu)建。
15.如權(quán)利要求1所述的用于產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一可切換閥，位于所述氣體通道上，所述閥具有至少兩個(gè)位置，其中在一個(gè)位置上，所述閥允許一種或更多種氣體從所述槽流入所述內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣口，在另一位置上所述閥允許所述一種或更多種氣體從所述槽排向大氣。
16.如權(quán)利要求1所述的用于產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一水容器，用于容納水，以補(bǔ)充所述槽，其中由所述槽在壓力下產(chǎn)生的所述一種或更多種氣體，有效地連通到所述水容器，對(duì)所述水容器中的水施加壓力。
17.一種產(chǎn)生一種或更多種氣體的方法，所述氣體用于增進(jìn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有一進(jìn)氣口，所述方法包括(a)提供一電解槽，用于在壓力下產(chǎn)生一種或更多種燃燒增進(jìn)氣體，一氣體通道，用來(lái)將電解槽連接到所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口；以及一流量調(diào)節(jié)器，有效連接在電解槽和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口之間，用于調(diào)節(jié)送到發(fā)動(dòng)機(jī)的所述燃燒增進(jìn)氣體的流量；(b)啟動(dòng)所述電解槽，以在壓力下產(chǎn)生所述一種或更多種氣體；以及(c)通過(guò)所述流量調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)送到所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的一種或更多種氣體的流量。
18.如權(quán)利要求17所述的產(chǎn)生一種或更多種氣體的方法，其中所述啟動(dòng)電解槽步驟包括在一預(yù)定體積內(nèi)存貯由所述電解槽產(chǎn)生的氣體，從而所述一種或更多種氣體的壓力隨時(shí)間增加。
19.如權(quán)利要求17所述的產(chǎn)生一種或更多種氣體的方法，其中所述電解槽包括電解液，并且所述提供一電解槽步驟包括提供一容器，其容納有一種液態(tài)補(bǔ)給物，用于補(bǔ)充所述電解液，并且其中所述調(diào)節(jié)氣體流量步驟包括使所述氣體的壓力連通到所述液態(tài)補(bǔ)給物，以驅(qū)使足夠量的所述液態(tài)補(bǔ)給物進(jìn)入所述槽中以補(bǔ)充所述槽中的電解液。
20.如權(quán)利要求17所述的產(chǎn)生一種或更多種氣體的方法，其中所述提供一電解槽的步驟包括提供一安全放氣閥，有效連通到所述電解槽，并且其中所述啟動(dòng)電解槽步驟包括當(dāng)所述一種或更多種氣體的壓力超過(guò)一預(yù)定安全釋放壓力時(shí)，或者當(dāng)所述槽停止工作時(shí)，通過(guò)所述安全放氣閥將所述氣體排放到較低壓力環(huán)境，從而釋放所述槽中的壓力。
21.一種系統(tǒng)，用來(lái)產(chǎn)生一種或更多種氣體，以增進(jìn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒，該系統(tǒng)包括(a)一電解槽，用于從一電解液產(chǎn)生一種或更多種氣體，所述電解液具有比水的冰點(diǎn)更低的凍結(jié)溫度，所述槽具有足夠運(yùn)行最小工作時(shí)間所需的電解液供應(yīng)；(b)一補(bǔ)給水容器，用于容納水，以補(bǔ)充所述電解槽；以及(c)一加熱器，有效連接到所述補(bǔ)給水容器，對(duì)所述補(bǔ)給水容器提供熱量，以在小于所述最小工作時(shí)間內(nèi)，融化足夠的所述容器內(nèi)的水，以補(bǔ)充所述電解槽。
22.如權(quán)利要求21所述的用來(lái)產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，其中所述槽在壓力下產(chǎn)生所述一種或更多種氣體，所述一種或更多種氣體的壓力通向所述水容器，以驅(qū)使足夠量的水進(jìn)入所述槽，以補(bǔ)充所述槽中的電解液。
23.如權(quán)利要求22所述的用來(lái)產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一氣體連接通道，使在所述槽中，在壓力下產(chǎn)生的一種或更多種氣體連通到所述水容器。
24.如權(quán)利要求22所述的用來(lái)產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一水通道，以使所述水從所述水容器連通到所述槽。
25.如權(quán)利要求21所述的用來(lái)產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，其中所述補(bǔ)給水容器至少部分是由導(dǎo)熱材料制成，并且所述加熱器有效連接到所述導(dǎo)熱材料上。
26.如權(quán)利要求21所述的用來(lái)產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，其中所述槽具有一電源，并且所述加熱器就是所述槽的電源。
27.如權(quán)利要求21所述的用來(lái)產(chǎn)生一種或更多種氣體的系統(tǒng)，其中所述補(bǔ)給水容器是絕緣的。
28.一種產(chǎn)生一種或更多種氣體的方法，所述氣體用于增進(jìn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒，所述方法包括(a)提供一電解槽，用于從一電解液產(chǎn)生一種或更多種氣體，所述電解液具有比水的冰點(diǎn)更低的凍結(jié)溫度，所述槽具有足夠運(yùn)行一最小工作時(shí)間所需的電解液供應(yīng)，；一補(bǔ)給水容器，用于容納水，以補(bǔ)充所述電解槽；以及一加熱器，有效連接到所述補(bǔ)給水容器，對(duì)所述補(bǔ)給水容器提供熱量，以在小于所述最小工作時(shí)間內(nèi)，融化足夠的所述容器內(nèi)的水，以補(bǔ)充所述電解槽。(b)啟動(dòng)所述電解槽，以從所述電解液產(chǎn)生一種或更多種氣體；(c)啟動(dòng)所述加熱器，以融化足夠的水，以補(bǔ)充所述槽；以及(d)用所述水補(bǔ)充所述槽中的電解液。
29.一種產(chǎn)生一種或更多種氣體的方法，所述氣體用于增進(jìn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒，所述方法包括(a)提供一電解槽，用于從電解液產(chǎn)生一種或更多種氣體，所述槽中的電解液具有一液位，所述電解槽具有一預(yù)定補(bǔ)充液位，其中位于該預(yù)定補(bǔ)充液位的電解液允許所述槽運(yùn)行一最小工作時(shí)間；一補(bǔ)給水容器，用于容納水，以補(bǔ)充所述電解槽；以及一計(jì)時(shí)器，設(shè)置到一預(yù)定沉降時(shí)間；(b)如果所述電解槽被啟動(dòng)，則使該電解槽停止工作；(c)啟動(dòng)所述計(jì)時(shí)器；(d)在所述預(yù)定沉降時(shí)間監(jiān)測(cè)所述槽中的電解液的液位；以及(e)如果所述液位處于或者小于所述預(yù)定補(bǔ)充液位，則用所述容器中的水補(bǔ)充所述槽中的電解液；其中所述槽具有運(yùn)行一最小工作時(shí)間所需的足夠的電解液供應(yīng)。
30.一電解槽，用于進(jìn)行液態(tài)溶液的電解，以產(chǎn)生一種或更多種氣體，該電解槽包括(a)一本體，所述本體限定了一內(nèi)部空間，所述本體至少一部分是導(dǎo)電的；(b)一導(dǎo)體，設(shè)置于由所述本體限定的內(nèi)部空間內(nèi)，所述導(dǎo)體與所述本體的導(dǎo)電部有空間間隔；(c)一出口，有效連通到所述本體，以接收由所述電解槽產(chǎn)生的一種或更多種氣體；(d)一入口，有效連通到所述本體，以接收一液體，以補(bǔ)充電解槽所用液態(tài)溶液；(e)一陰極，有效連接到所述本體的導(dǎo)電部或所述導(dǎo)體的其中之一上；以及(f)一陽(yáng)極，有效連接到所述本體的導(dǎo)電部或所述導(dǎo)體的其中另一個(gè)上。
31.如權(quán)利要求30所述的電解槽，其中至少所述本體的導(dǎo)電部或所述導(dǎo)體的其中之一，是至少部分由網(wǎng)形金屬板構(gòu)成。
32.如權(quán)利要求31所述的電解槽，其中所述網(wǎng)形金屬板具有50％的開孔面積。
33.如權(quán)利要求31所述的電解槽，其中所述網(wǎng)形金屬板具有面心立方分子結(jié)構(gòu)。
34.如權(quán)利要求31所述的電解槽，其中所述本體包括一外殼及一內(nèi)網(wǎng)，所述內(nèi)網(wǎng)有效連接到所述外殼上，所述內(nèi)網(wǎng)由所述網(wǎng)形金屬板構(gòu)成。
35.如權(quán)利要求30所述的電解槽，進(jìn)一步包括一冷凝器，有效連接在所述本體上的出口與所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)之間，其中所述冷凝器接收并熱隔離來(lái)自所述槽的一種或更多種氣體。
36.如權(quán)利要求35所述的電解槽，其中所述冷凝器具有一有助于水蒸氣冷凝的表面。
37.如權(quán)利要求30所述的電解槽，進(jìn)一步包括一風(fēng)扇，用于冷卻所述槽。
38.如權(quán)利要求30所述的電解槽，進(jìn)一步包括至少一個(gè)溫度傳感器。
39.如權(quán)利要求38所述的電解槽，還包括至少一個(gè)加熱毯，有效連接到所述本體上，當(dāng)所述槽的溫度如所述溫度傳感器指示的低于一預(yù)定低溫時(shí)，給所述槽加熱。
40.如權(quán)利要求30所述的電解槽，其中所述陰極和所述陽(yáng)極具有的高度足以延伸到所述本體中的液態(tài)溶液的液位上方。
41.如權(quán)利要求40所述的電解槽，其中所述陰極和所述陽(yáng)極的高度在8到12英寸的范圍內(nèi)。
42.如權(quán)利要求40所述的電解槽，其中所述液態(tài)溶液的液位比所述陰極和陽(yáng)極的高度低1/2到3英寸。
43.如權(quán)利要求40所述的電解槽，還包括一浮子傳感器，以檢測(cè)所述本體內(nèi)部空間內(nèi)的液態(tài)溶液的液位。
44.如權(quán)利要求43所述的電解槽，其中所述浮子傳感器包括一安全浮子，以檢測(cè)所述液態(tài)溶液的液位是否處于接近所述本體頂部的一個(gè)預(yù)定的較高位置。
45.如權(quán)利要求43所述的電解槽，其中所述浮子傳感器包括一充滿浮子，以檢測(cè)所述液態(tài)溶液的液位是否處于一預(yù)定的充滿位置。
46.如權(quán)利要求43所述的電解槽，其中所述浮子傳感器包括一補(bǔ)充浮子，以檢測(cè)所述液態(tài)溶液的液位是否處于一預(yù)定的補(bǔ)充位置。
47.如權(quán)利要求43所述的電解槽，其中所述浮子傳感器包括一下浮子，以檢測(cè)所述液態(tài)溶液的液位是否處于一預(yù)定的低液位。
48.如權(quán)利要求30所述的電解槽，其中所述出口有效連接到一流量調(diào)節(jié)器，以調(diào)節(jié)送到所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的所述一種或更多種氣體的流量。
49.如權(quán)利要求48所述的電解槽，其中所述流量調(diào)節(jié)器為一止回閥。
50.如權(quán)利要求49所述的電解槽，其中所述止回閥的釋放壓力設(shè)置為至少為20磅。
51.如權(quán)利要求30所述的電解槽，其中所述本體及所述導(dǎo)體呈圓柱狀。
52.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)成套部件，用于產(chǎn)生一種或更多種氣體，以增進(jìn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有進(jìn)氣口，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)成套部件包括(a)一電解槽，用于在壓力下產(chǎn)生一種或更多種燃燒增進(jìn)氣體；(b)一電能調(diào)節(jié)裝置，用于向所述電解槽提供適宜的電能；(c)一水容器，用于向所述電解槽提供水；(d)一電子控制器，用于控制對(duì)所述電解槽的電能供應(yīng)，從而所述電解槽能夠進(jìn)行電解，并用于控制水從所述水容器到所述電解槽的供應(yīng)；(e)一氣體通道，用于使所述電解槽連通到所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)；以及(f)一流量調(diào)節(jié)器，有效連接在電解槽和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口之間，用于調(diào)節(jié)送到發(fā)動(dòng)機(jī)的所述燃燒增進(jìn)氣體的流量。
53.如權(quán)利要求52所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的成套部件，其中所述流量調(diào)節(jié)器為一泄壓閥，其設(shè)定的釋放壓力與所述進(jìn)氣口工作壓力范圍的上限相對(duì)應(yīng)。
54.如權(quán)利要求52所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的成套部件，其中所述成套部件包含有外部連接結(jié)構(gòu)，連接到一正電壓源，一負(fù)電壓源，一油壓開關(guān)，一水輸入端，以及一氣體輸出端。
全文摘要
一種系統(tǒng)，用來(lái)產(chǎn)生一種或更多種氣體，以增進(jìn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)具有一進(jìn)氣口，該系統(tǒng)包括一電解槽，用于在壓力下產(chǎn)生一種或更多種燃燒增進(jìn)氣體；一氣體通道，用來(lái)使電解槽連接到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口；以及一流量調(diào)節(jié)器，有效連接在電解槽和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口之間，用于調(diào)節(jié)送到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒增進(jìn)氣體的流量。
文檔編號(hào)F02B43/10GK1535353SQ02814748
公開日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2002年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月4日
發(fā)明者比爾·羅斯, 羅斯 比爾 申請(qǐng)人:環(huán)球技術(shù)環(huán)境產(chǎn)品公司