專利名稱：一種內燃機用氫氧發生器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及內燃機發動機的輔助燃燒裝置，尤其涉及一種內燃機用氫氧 發生器。
背景技術：
作為內燃機發動機輔助燃燒裝置的氫氧發生器，可用于柴油機、汽油機、CNG 和LPG內燃機提供動力的交通工具或發電系統，可以提高內燃機燃燒效率，降 低燃料消耗，增加功率，減少廢氣排放，降低內燃機積炭，提高內燃機壽命。氫 氧發生器的氫氣不僅可燃燒做功(lg氫氣燃燒可釋放熱值120KJ)，且具有燃燒 速度快、點火能量低、擴散系數大和滲透性強等特點，另一方面，在燃燒過程中， 氫氣可以對高碳鏈碳氫的有機化合物進行加氫催化，使得袖料分子中碳鏈分解為 更易于燃燒的低碳鏈碳氫化合物，提高了燃燒效率，加快了燃燒速度。氫氣作為 氣體催化劑使用量少，催化燃燒效果顯著，成本低，效率高。
氫氧發生器的氧氣可促進燃料完全燃燒， 一般情況下，使內燃機充分燃燒的 關鍵是使用過量的空氣，但空氣中約78%物質是氮氣，只有21%是氧氣，過量 空氣的吸入，造成氮氣含量增加，這些氮氣不參加燃燒，排出時卻會帶走大量的 燃燒熱量，降低了內燃機的效率，同時尾氣中NOx含量將會增加，對環境造成 污染，特別是在內燃機重載工況下，為了提高燃油發動機輸出功率，常過多地輸 入燃油，造成氧氣供應不足，不能進行充分燃燒，尾氣中的CO， NOx及碳氫化 合物的含量將成倍增加，既浪費了燃料，又污染了環境。為解決燃料消耗量大、 尾氣污染嚴重問題，中國專利文獻專利號為98237039.3的《汽、柴油車阻控磁 幅氫氧源反應器》所披露的技術方案是比較先進的，采用永磁結構方案，但仍然 存在不少缺陷，例如反應器的電極板的電源接通和水量調節均由人工控制，既不 方便又易造成失誤；電極的兩個極板全用鎳材料，剩磁性差，激磁點少，產氣量 受到限制；永磁鐵外側面全部用鐵屏蔽罩與外界隔開，使相當多磁力線被阻隔而 形不成回路，降低水的分解速度和產氣量等等。因此，中國專利文獻專利號為 00212908.6針對現有技術缺陷作出一種改進的"內燃機用氫氧發生器"，改進后在殼體內下部的電極板兩側分別裝有永磁鐵，永磁鐵的外側裝有金屬屏蔽板，兩 個電極板分別用鎳和絡鋁合金制，電路板上設有自動控制器，進水口處設浮子式 自動進水閥。該方案在一定程度上克服了前一專利的缺陷。但由于采用純鎳和鉻 鋁合金作為電解電極材料，由于金屬鎳價格很高，致使電極制造成本提高；其次， 因采用平行電解電極結構，安裝比較復雜，需設計專門的固定和隔離結構，其三， 由于采用不銹鋼外殼內襯塑料，散熱性能差，形成較多水汽等。 發明內容
本實用新型的發明目的在于克服現有技術的缺陷而提供一種采用電解水原 理，通過發動機所配發電機的過剩電力供電的，能改善燃油燃燒過程，達到提高 內燃機燃燒效率，降低燃料消耗，增加功率，減少廢氣排放和提高內燃機使用壽 命的一種內燃機用氫氧發生器。
本實用新型的發明目的通過下述技術方案實現 一種內燃機用氫氧發生器， 由電解電源和電解罐組成，其特征在于所述的電解罐由各自密封的2組串聯且 電、液、氣互相連通的第一電解罐和第二電解罐組成，電解罐內是電解液；所述 的第一電解罐和第二電解罐的罐體由雙層同心圓筒的罐體外層和罐體內層組成， 且罐體內層布滿通孔，罐體外層的上、下分別密封連接上端蓋和下端蓋；第一電 解罐的罐體內層經導電柱連接電解電源的負極，第二電解罐的罐體內層經另一導 電柱連接電解電源正極，并在第二電解罐上設置連接內燃機氣缸進氣管的出氣接 頭。
所述的電解電源為開關電源，由2根電纜分別連接2組罐體的正、負極，電 源輸入電壓為交流12/24V，輸出電壓為直流5V。
所述的2組串聯相通的第一電解罐和第二電解罐之間連接有連通管。
所述的接負極的導電柱上設有負極接線端子；接正極的導電柱上設有正極接 線端子，兩個導電柱與罐體外層之間分別設有絕緣密封墊。
所述的第一電解罐罐體頂部設有作為注液口的端蓋，該端蓋上設有安全閥； 第二電解罐的罐體頂部設有另一端蓋，該端蓋連接四通接頭，四通接頭上分別連 接壓力控制器、壓力表和出氣接頭。
所述的第二電解罐內頂部設有連接端蓋的二級濾芯。
所述的第二電解罐的罐體旁設有液位觀察窗口。
所述的觀察窗口處安裝有液位傳感器。
與現有技術相比，本實用新型通過電解水產生等當量的、具有化學活性的氫氧氣，在不增加氮氣的前提下，為燃油發動機提供了增量的氧氣，有利于燃油完 全燃燒，降低了內燃機中氮氣比例，提高了發動機效率，從而增強了內燃機輸出 動力，減少了有害氣體的排放，降低了內燃機積炭，得到了更好的節油減排效果 和提高了內燃機使用壽命；同時還具有安裝結構簡單、成本較低等優點。
圖1為本實用新型結構示意圖。
圖2為本實用新型系統連接框圖。
具體實施方式
以下結合上述附圖對本實用新型的具體實施例再作進一步詳細描述。
附圖中1、連通管，2、下端蓋，3、電解液，4、罐體內層，5、罐體外層， 6、負極接線端子，7、導電柱，8、絕緣密封墊，9、上端蓋，10、端蓋，11、接 頭，12、安全閥，13、連通管，14、壓力控制器，15、四通接頭，16、壓力表， 17、出氣接頭，18、端蓋，19、濾芯，20、濾芯，21、導電柱，22、正極接線端 子，23、觀察窗口， 24、觀察窗口， 25、罐體外層，26、罐體內層。
一種內燃機用氫氧發生器，由電解電源和電解罐組成。
所述的電解電源是本內燃機用氫氧發生器的重要組成部分，它為電解罐提供 電解能量，其工作的可靠性、穩定性及輸入、輸出技術參數的選取直接關系到氫 氧發生器整機運行性能指標。本內燃機用氫氧發生器電源選用重量輕、電源轉換 效率高，穩定好、調節范圍寬、帶載能力強的開關電源。電源由發動機所配發電 機的過剩電力供電，輸入電壓可選交流12/24V供電，輸出電壓為直流5V，安裝 于交通工具內部，由2根電纜分別接到氫氧發生器電解罐正負極。通過合理設計 電解電源的脈沖頻率和幅度，提高了電解效率，減少了發熱。
所述的電解罐由各自密封的2組串聯且電、液、氣互相連通的第一電解罐和 第二電解罐組成。電解罐內是氫氧化鈉電解液3。第一電解罐和第二電解罐的罐 體分別由雙層同心圓筒的罐體外層5和25及布滿通孔的罐體內層4和26組成， 罐體內層4和26分別為正極和負極，其上的通孔供產氣和電解液出入(圖中未 示)，罐體外層和罐體內層由不銹鋼電極片制成。罐體外層的上、下分別連接上 端蓋9和下端蓋2，采用氬弧焊焊接而成，完全密封，徹底解決了泄漏問題，并 可滿足在振動、外界風雨等條件下的使用要求。第一電解罐的罐體內層4與導電 柱7導通并連接電解電源的負極，第二電解罐的罐體內層26與導電柱21導通并 連接電解電源的正極。所述導電柱7和21分別從罐體內層4和26延伸到罐體外面，分別連接電解電源的正負極，導電柱7和21與罐體外層5和25電極之間分 別用絕緣密封墊8進行絕緣隔離并密封，并在導電柱7和21上分別設有負極接 線端子6和正極接線端子22。罐體外層5和25電極電位為中間極，比正極電位 低2,5V，比負極電位高2,5V,相對正極是負極，相對負極為正極。第一電解罐 和第二電解罐經上、下2組連通管1和13相連并相通，使兩個電解罐的電位、 液位、氣壓均相等。第一電解罐和第二電解罐的頂部上端蓋上分別密封連接端蓋 10和18，端蓋10為注液口，其上通過接頭11連接有安全閥12，在氫氧發生器 發生故障、罐內壓力過高的極端情況下，安全閥開啟排氣，保證系統安全。端蓋 18上連接有四通接頭15，該四通接頭又分別連接壓力控制器14、壓力表16和 出氣接頭17。壓力控制器14可保證系統在正常壓力范圍內工作，當罐內壓力超 過正常工作壓力上限以后，壓力控制器可停止電解電源的供電，電解反應停止， 防止罐內氣體壓力升高。壓力表16可以直觀觀察壓力控制器、安全閥設定的壓 力動作點。出氣接頭17是連接內燃機氣缸進氣管的。
第二電解罐的內頂部設有連接端蓋的二級濾芯19和20，濾芯采用不銹鋼顆 粒燒結而成， 一方面過濾氣體的水汽、雜質，另一方面可以防止氣體回火。罐體 旁上、下設有液位觀察窗口23和24。可以直觀觀察罐內電解液位置，保證電解 液位于最高和最低工作液面之間。觀察窗口 23和24處可以安裝液位傳感器，傳 送和控制電解液液位高低。
圖2是系統連接框圖，首先將電解電源連接到內燃機配套發電機的輸出端， AC12V 24V均可，電解電源輸出電纜的接線端子分別連接到電解罐的正負極接 線端子22和6，采用氧氣膠管一端連接出氣接頭17， 一端從發動機進氣口的空 氣濾清器的后端通入發動機進氣管。本系統安裝簡便，不需要改變發電機結構， 適用性強。
系統工作原理如下工作之前，從電解罐加液端蓋10加入適量的電解液， 接通電解電源后，電解罐的正極、負極、中間極之間產生電位差，極板間電解液 3發生電解，放出氫氧氣。此時，罐體內層電極板4和26與罐體外層5和25之 間的電解液由于電解產生的氫氧混合氣的充氣作用，液位相對于罐體內層電極板 的液位升高，由于罐體內層電極板4和26上下均有通孔供氣液通過，于是罐 體內層電極板兩端液位的壓力差推動電極板之間的電解液自循環，帶走熱量和 電解雜質，保證系統正常運行。氣路不斷收集氫氧氣，由出氣管接頭17通到 內燃機進氣管。利用氫擴散速度快的特性，使氫氧氣與內燃機燃料充分混合，在內燃機燃燒室內燃燒。
由于電解產生的氫氧混合氣中氫的點火能量低、燃燒速度快、對有機物燃燒 具有催化效果等多種特性，另一方面氫氧混合氣中的氧氣可以增強燃燒反應程度 和效果，氫氧氣共同提高內燃機燃燒效率，降低燃料消耗，增加功率，減少廢氣 排放，降低內燃機積炭，提高內燃機使用壽命。
氫氧混合氣中氧氣的作用是增強燃燒反應程度和效果，提高燃燒火焰溫度和 燃料的燃燒效率，而氫氣的作用在于降低點火所需能量、提高混合氣體燃速、對 有機燃料的催化裂解作用，這兩種氣體的混合作用提高了氫氣的活性，對燃料中 烴類物質的裂解作用增強，降低燃燒反應所需活化能，使燃燒更容易，反應更充 分，燃料利用率和燃燒效率大大提高。
內燃機用氫氧發生器可以提高內燃機燃燒效率，降低燃料消耗，減少廢氣排 放。本系統技術指標如下-
1) 產氫氧氣氣量200 1000L/h;
2) 氫氧氣純度>99.5%;
3) 對于不同規格和種類的內燃機,可降低燃油消耗3 20%;
4) 對于不同規格和種類的內燃機，可降低CO排放5 2(Fo。 經研究發現，添加氫氧氣后，會造成燃料混合氣性質的改變，燃速加快，帶
來發動機著火滯燃期縮短等變化。改變發動機參數，通過減小發動機噴油提前角、 調節發動機噴油持續時間、壓力等參數，得到了更好的節油減排效果。
權利要求1、一種內燃機用氫氧發生器，由電解電源和電解罐組成，其特征在于所述的電解罐由各自密封的2組串聯且電、液、氣互相連通的第一電解罐和第二電解罐組成，電解罐內是電解液；所述的第一電解罐和第二電解罐的罐體由雙層同心圓筒的罐體外層和罐體內層組成，且罐體內層布滿通孔，罐體外層的上、下分別密封連接上端蓋和下端蓋；第一電解罐的罐體內層經導電柱連接電解電源的負極，第二電解罐的罐體內層經另一導電柱連接電解電源正極，并在第二電解罐上設置連接內燃機氣缸進氣管的出氣接頭。
2、 根據權利要求1所述的一種內燃機用氫氧發生器，其特征在于所述的電 解電源為開關電源，由2根電纜分別連接2組罐體的正、負極，電源輸入電壓為 交流12/24V，輸出電壓為直流5V。
3、 根據權利要求1或2所述的一種內燃機用氫氧發生器，其特征在于所述 的2組串聯相通的第一電解罐和第二電解罐之間連接有連通管。
4、 根據權利要求1或2所述的一種內燃機用氫氧發生器，其特征在于所述 的接負極的導電柱上設有負極接線端子；接正極的導電柱上設有正極接線端子， 兩個導電柱與罐體外層之間分別設有絕緣密封墊。
5、 根據權利要求1或2所述的一種內燃機用氫氧發生器，其特征在于所述 的第一電解罐罐體頂部設有作為注液口的端蓋，該端蓋上設有安全閥；第二電解 罐的罐體頂部設有另一端蓋，該端蓋連接四通接頭，四通接頭上分別連接壓力控 制器、壓力表和出氣接頭。
6、 根據權利要求1或2所述的一種內燃機用氫氧發生器，其特征在于所述 的第二電解罐內頂部設有連接端蓋的二級濾芯。
7、 根據權利要求1或2所述的一種內燃機用氫氧發生器，其特征在于所述 的第二電解罐的罐體旁設有液位觀察窗口。
8、 根據權利要求7所述的一種內燃機用氫氧發生器，其特征在于所述的觀 察窗口處安裝有液位傳感器。
專利摘要本實用新型涉及一種內燃機用氫氧發生器，用于柴油機、汽油機、CNG或LPG內燃機提供動力的交通工具或發電系統。其包括電解電源和電解罐，所述的電解罐由各自密封的2組串聯且互相連通的第一電解罐和第二電解罐組成，第一、第二電解罐的罐體由雙層同心圓筒的罐體外層和罐體內層組成，第一、第二電解罐的罐體內層分別經導電柱連接電解電源的負極和正極；所述的電解電源為開關電源，由2根電纜分別連接電解罐的正負極接線端子。本設計采用電解水原理，通過發動機所配發電機的過剩電力供電，將電解產生的氫氧氣經電解罐出氣接頭添加入內燃機，可以提高內燃機燃燒效率，降低燃料消耗，增加功率，減少廢氣排放，降低內燃機積炭，提高內燃機使用壽命。
文檔編號C25B1/04GK201351176SQ20092011421
公開日2009年11月25日 申請日期2009年2月20日 優先權日2009年2月20日
發明者緋 呂, 張明杰, 崧 高 申請人:中國兵器工業第五二研究所