[发明专利]用水做辅助燃料的节能汽车

说明书

本发明涉及电化学技术领域和机械领域，特别是一种用水做辅助燃料的节能汽车。适用于运输交通等各种使用场所。目前，节能汽车种类很多，如：太阳能汽车、电动汽车、复合动力汽车、天然气汽车以及氢气汽车等。太阳能汽车由于光电器件所转化的电能十分有限，加之受到自然阳光的制约，收集、储存能量十分有限，故其运载的能力很低。电动汽车、复合动力汽车的研究开发，面临着众多高技术的挑战。例如蓄电池的能量密度仅为汽油能量密度的1/200～1/400，由此可见，提高蓄电池的能量密度，是决定复合动力汽车，特别是电动汽车能否走向实用化的关键。天然气汽车[NATURAL GAS VEHICLE]以压缩的液化石油气、液化天然气、压缩天然气为燃料，其开发的关键是气体燃料的贮带问题，目前应用的特殊压力容器太重且贮气量又十分有限，既增加了车辆的自重，又限制了车辆的行程，其特殊的液化石油气、液化天然气、压缩天然气燃料加气站投资昂贵，难于在短期内推广。氢是取之不尽，最有希望应用于汽车的化学能源。然而，目前将氢用作汽车燃料，尚有三大技术关键承待解决，一要解决简捷实用的产氢方法；二要解决氢气的安全贮带问题；三要解决氢燃料的供应系统(加氢站)。美国加利福尼亚大学洛杉矶分校制造的氢气汽车，采用272Kg重的高压气瓶贮带气态氢，其贮带氢的能量仅相当于10L汽油所具有的能量。日本武藏工业大学的古滨庄一先生历经24年的潜心研究，于一九九五年开发出的最新氢燃料发动机汽车-武藏9号，参见《汽车之友》1995年第11期，采用绝热保温容器贮带液态氢，在-253℃的超低温条件下保存。为了解决保温问题，古滨庄一先生把这辆车改装成低温冷藏运输车，但仍与实用相差甚远。目前，普遍公认最有希望的金属氢化物贮氢技术的研究取得了较大的进展。如：采用L-Ni合金和Mg合金吸附氢，其贮存密度是气态氢的1000倍。但是到目前为止，合金老化和应用于汽车的贮氢容器太重[是相应热值的汽油容器的29倍]等问题有待于进一步研究、探索。

本发明的目的是提供一种用水做辅助燃料的新型节能汽车，利用车辆前进和滑行的惯性动力发电，为车载燃料反应堆提供电能，在车辆向前运行时，只要保证燃料反应堆的供水，燃料反应堆就可源源不断地为该汽车发动机提供辅助能源。该车不仅能提高发动机的功率、节省油料，并且可降低环境污染。

本发明的技术解决方案是：利用现有汽车的传动系统带动惯性发电装置，安装车载燃料反应堆，为其提供电能，产生氢氧气体燃料，通过燃气注入装置与燃油和空气混合后，注入到汽车发动机中。

车载燃料反应堆由气液分离罐、散热器、电动循环泵和电解槽构成，形成电解液的闭式循环回路，绝缘地固定在机座上。惯性发电装置利用车辆前进和滑行时的惯性动力，发出电能，在供给燃料反应堆的同时，还将部分电能输入蓄电池组储存起来。只要保证燃料反应堆的供水，就能不断产生氢氧燃料，供汽车发动机使用。

使用本发明以后，发动机使用了由″氢＋氧＋燃油(汽油、柴油)＋空气″组合的新混合型燃料，燃烧速度快，爆发力强，空燃比范围宽，可提高1个单位的压缩比，能使发动机的功率[与使用″燃油＋空气″的混合燃料相比]提高25％左右，节油15-35％左右，减少排污50％以上，发动机的启动性、加速性和燃油经济性都得到了明显的提高。

附图1：用水作辅助燃料的新型节能汽车原理方框图。

附图2：用水作辅助燃料的新型节能汽车结构示意图。

附图3：惯性发电装置结构示意图。

附图4：滑锁式超越离合器示意图。

附图5：燃气注入装置结构示意图。

附图6：燃料反应堆结构示意图。

现结合附图对本发明做进一步的详述：燃料反应堆(4)的结构及工作原理如附图6所示。把气液分离罐(39)、散热器(49)、电动循环泵(47)和电解槽(45)绝缘地固定安装在机座(48)上，组成电解液(53)的闭式循环回路。惯性发电装置(7)中的发电机(25)发出的电能，由配电装置(6)调节后，为电解槽(45)提供电能。电解液(53)在电解槽(45)内被电解后，氢氧气体与电解液(53)在电动循环泵(47)的作用下，向上顺管道返回到气液分离罐(39)中，实现气、液分离。气液分离罐(39)内部装有上、下液位检测电极(56、55)和电解液隔离板(54)，调压式自动安全阀(59)和继电式压力表(58)装在顶部。单向逆止阀(60)装在连通气液分离罐(39)和过滤罐(41)的管道上，过滤罐(41)上也装有调压式自动安全阀(59)，气液分离罐(39)上的调压式自动安全阀(59)的底部为盖(57)。过滤罐(41)内部装有净化液隔板(52)，底部装有放液阀(42)，气水分离器(51)、限压逆止阀(40)、调压式自动安全阀(59)和密封盖(61)装在过滤罐(41)的顶部，限压逆止阀(40)和气水分离器(51)与过滤罐(41)相互连通。氢氧气体绕过电解液隔板(54)，通过单向逆止阀(60)进入过滤罐(41)，经过滤净化液(50)的过滤净化后，绕过过滤净化液隔板(52)，进入气水分离器(51)中再进行气、液分离，氢氧气体经限压逆止阀(40)，由燃气输出管(38)输入到燃气注入装置(2)的输气管(31)中。限压逆止阀(40)可防止回火，其限压在0.15～0.35MPa范围内可调。更换过滤净化液(50)时，通过放液阀(42)将其放掉，打开密封盖(60)，向过滤罐(41)内加注新的过滤净化液(50)。过滤净化液隔板(52)和电解液隔板(54)能够在车辆运行颠簸时，防止过滤净化液(50)和电解液(53)溢到气体管路中。开启盖(57)，可向气液分离罐(39)中加注电解液(53)。电解液(53)采用KOH-H₂O溶液，浓度控制在13-38％之间，温度传感器(44)是监控器(43)的温度传感器，它安装在燃料反应堆(4)的电解槽(45)的输出端，以监控电解槽(45)内电解液(53)的温度。电风扇(46)在监控器(43)的控制下自动启闭，对电解槽(45)和散热器(49)强制排风降温，使电解槽(45)中的电解液(53)能够始终保持最佳工作状态的恒定温度。上液位检测电极(56)和下液位检测电极(55)是监控器(43)的传感器，用来监测气液分离罐(39)中电解液(53)的液位。监控器(43)的电器接线，分别联结继电式压力表(58)、上液位检测电极(56)、下液位检测电极(55)、温度传感器(44)、电风扇(46)、电动循环泵(47)、电解槽(45)。监控器(43)的电源来自配电装置(6)。燃料反应堆(4)设有六项安全保护措施：一是采用继电式压力表(58)作监控器(43)的传感器，用来检测气液分离罐(39)和过滤罐(41)的内部压力。当两罐的内压达到设定值时，监控器(43)就能自动切断电解槽(45)的电源而停止电解。二是在过滤罐(41)的上部和气液分离罐(39)的盖(57)上各安装一个调压式安全阀(59)，当两罐的内压达到各自的调压式安全阀(59)的设定值时，该阀能自动将罐中气体在瞬间排出，当罐中的气压下降到一定值时，该阀能自动关闭。气液分离罐(39)上的调压式自动安全阀(59)所设定的排气压力值高于过滤罐(41)上的调压式自动安全阀(59)的排气压力值，以防止过滤罐(41)的过滤净化液(50)被吸入到气液分离罐(39)中，单向逆止阀(60)也是为此而设置的。三是在过滤罐(41)的密封盖(61)上装有防爆片(62)，当过滤罐(41)的内压达到设定的极限值时，防爆片(62)会立即鼓开泄气，以保证安全。四是设置单向逆止阀(60)，防止回火窜入气液分离罐(39)中。五是采用限压逆止阀(40)，该阀能限压、逆止，可以使燃料反应堆(4)的气、液回路始终保持一定的内压，防止气体倒流，杜绝回火。六是设置过滤罐(41)，其罐中的过滤净化液(50)能有效地阻止和抑制回火。惯性发电装置(7)的结构由附图3表示。在分动器(9)的前桥传动轴(19)上装有主传动轮(17)，通过传动三角胶带(18)联结被动轮(26)，与被动轮(26)安装在同一轮轴(23)上的中间传动轮(21)通过传动三角胶带(18)联结发电机(25)的传动轮(22)，轮轴(23)与其轴承由支架(24)固定。在中间传动轮(21)内，同轴地装有滑锁式超越离合器(27)，见附图4。当车辆向前运行到一定速度时，操纵离合换档杆(3)使分动器(9)结合，则来自车辆向前运行的动力就会通过主动轴(16)或后桥传动轴(20)使前桥传动轴(19)旋转[当车辆向前滑行时，动力主要是由后桥传动轴(20)传递给惯性发电装置(7)的]。动力通过前桥传动轴(19)上的主传动轮(17)、传动三角胶带(18)、被动轮(26)、轮轴(23)、滑锁式超越离合器(27)、中间传动轮(21)、传动三角胶带(18)、传动轮(22)，使发电机(25)旋转发电。于中间传动轮(21)同轴的滑锁式超越离合器(27)具有防逆转功能，中间传动轮(21)可不随轮轴(23)转动，可以有效地防止车辆倒车或在前进运行中急刹车而损坏惯性发电装置(7)，从而保护了整个惯性发电装置(7)不受损坏。燃气注入装置(2)的结构见附图5。当发动机(12)其中的一个气缸要进入“进气冲程”时，摇臂(37)逆时针旋转，其左端向下压动进气门(36)，使进气门(36)开启，位移传感器(29)检测出进气门(36)开启的程度后，发出相应的信号触发控制器(1)，开启电磁阀(30)，氢氧气体燃料经输气管(31)，通过电磁阀(30)由喷嘴(33)喷入进气歧管(32)与“汽油＋空气”混合燃料混合，形成“氢＋氧＋汽油＋空气”的新型混合燃料(34)，该燃料进入燃烧室(35)进一步混合、燃烧、作功。当发动机(12)完成“进气冲程”时，摇臂(37)顺时针旋转，位移传感器(29)检测并发出触发信号，控制器(1)切断电磁阀(30)的激磁电流而关闭，氢氧气体燃料停止向进气歧管(32)内喷射。电磁阀(30)的启、闭时间由位移传感器(29)上的调整镙钉(28)调整。发动机(12)的每个进气歧管(32)上都安装一套燃气注入装置(2)。用水作辅助燃料的新型节能汽车，在运行时，其发动机(12)所发出的动力经，离合器(11)、变速器(10)、分动器(9)传递给后桥及后驱动系统(8)。当该车前进运行的速度达到预定值时[根据发电机(25)的技术参数，在设计惯性发电装置(7)的传动比时确定的]，操纵离合换档杆(3)使分动器(9)结合，分动器(9)的另一动力输出端则带动惯性发电装置(7)在配电装置(6)的控制下发出电能。在车辆向前滑行时[既使是脱档]，来自后驱动系统(8)的动力，仍能通过分动器(9)带动惯性发电装置(7)发电。在配电装置(6)的控制下，惯性发电装置(7)所发出的电能在首先保证燃料反应堆(4)用电的同时，还将部分电能输入蓄电池组(5)内储存起来。燃料反应堆(4)在工作时消耗水，只要保证定时加水，燃料反应堆(4)就可源源不断地产生氢氧气体燃料。加速踏板(14)控制化油器(13)的工作状态，控制器(1)通过节气门位置传感器(15)检测化油器(13)的工作状态，控制器(1)根据化油器(13)的工作状态控制燃气注入装置(2)，将燃料反应堆(4)提供的氢氧气体燃料注入到发动机(12)中。与此同时，在控制器(1)的自动控制下，使化油器(13)自动减少供油量。在车辆运行中，控制器(1)自动地调整燃气注入装置(2)和化油器(13)，使发动机(12)的燃料在“氢＋氧＋汽油＋空气”混合燃料与“汽油＋空气”混合燃料之间得到最佳的调整。本发明的惯性发电装置(7)，能充分地利用车辆前进和滑行的惯性动力发出电能，使车辆的动能得到最充分的利用，这是本发明节约能源的关键之一。惯性发电装置发出的电能在首先保证燃料反应堆用电的同时，还能将一部份电能储存起来，以祢补和增加供电的均衡性和连续性。燃料反应堆采用低电压供电[12--48伏]，可使燃料反应堆的电流效率达到95％以上。燃气注入装置由于采用电子定时喷射技术，故能有效地防止回火和爆燃。本发明把“氢＋氧＋燃油[包括汽油、柴油]＋空气”混合使用，充分发挥氢氧燃料在高温、高压下特别活泼的化学特性，这也是本发明节约能源，减少排污之关键。经试验，这种全新的混合燃料与”燃油＋空气”混合燃料相比，燃烧速度快，爆发力强，空燃比范围宽，可提高1个单位的压缩比，能使发动机的功率提高25％，节油15～35％，减少排污50％以上，发动机的启动性、加速性以及燃油经济性都得到了明显的提高。本发明拓宽氢能源研究、开发和应用的领域，摆脱了“产氢方法”、“安全贮带”和“加氢系统”三大技术难题对开发氢能源汽车的束缚和制约，使氢能源用于汽车由理想变为现实。本发明对水质无严格要求，只要清洁即可。