CN105377396A - 用于电解的压力诱导的气体发生器系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适于紧挨着涡轮增压柴油机的进气歧管安装的组合空气压力系统和气体发生器系统。所述系统包括用于向气体发生器供应流体混合物的溶液贮存罐。气体发生器包括具有多个同心管状电极的外壳，所述多个同心管状电极是由阳极管状电极和阴极管状电极两者以及一系列插入的双极电极组成。

Description

用于电解的压力诱导的气体发生器系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月15日提交的标题为“用于电解氢氧化铵的压力诱导的圆柱形气体发生器系统(PressureInducedCylindricalGasGeneratorSystemFortheElectrolysisofAmmoniumHydroxide)”的美国临时申请号61/792,641的优先权和权益，所述申请的全部内容出于所有目的特此以引用方式并入本文。

技术领域

本公开大体涉及一种用于改进发动机性能的加压气体产生系统。

背景技术

迄今为止，存在涉及用于内燃机的氢气产生的大量参考文献。这些参考文献公开了用于使用电解槽产生氢气的复杂且昂贵的设备和方法，并且甚至可能需要较多地重新设计标准柴油发动机和发动机的排气系统。

本发明的上述和其它目标、特征以及优点将从以下参照附图进行的详细描述变得更加显而易见。

发明内容

本公开涉及一种用于产生气体的装置和系统。气体发生器可与柴油发动机一起使用。气体发生器可包括主体和第一端盖，所述第一端盖具有连接到主体的第一端部的平坦凹进表面。气体发生器可包括连接到主体的第二端部的第二端盖。主体可具有沿主体的中心轴线延伸的阳极棒。主体可具有包围阳极棒且安置在第一端盖的平坦凹进表面上的多个同心双极导电管。主体可具有包围双极导电管且形成主体的外表面的阴极管。

在各种实施方案中，可将由含有氢氧化铵的混合物的加压电解槽产生的气体引入到内燃发动机的进气流中。以举例的方式而非限制性地，通过电解产生且被引入到进气流中的气体可以是氢气、氧气、氮气和其它气体种类的混合物。

各种实施方案涉及一种将加压空气机构与气体发生器组合在一起的系统。从保存流体混合物的溶液贮存罐向气体发生器馈送流体混合物。流体混合物在气体发生器中经历电解，从而产生被馈送回到溶液贮存罐的气体或气体混合物。压力机构随后将受压的空气供应到溶液贮存罐，从而对完整的系统进行加压。加压气体混合物随后被引入到内燃发动机的进气流中。系统可适于安装到主体或安装在卡车或类似车辆的引擎盖下方且紧挨着柴油发动机的进气歧管。

在各种实施方案中，系统包括通/断开关和安培计。开关可连接到车辆的电池。当系统“接通”时，功率被供应到气体发生器以产生气体混合物。空气压力系统可包括连接到车辆的高压空气管路或连接到车载压缩机系统的空气管路。空气压力调节器可连接到空气管路以调整系统压力。空气管路随后连接到溶液贮存罐以便在气体混合物被引入到发动机的进气歧管中之前对包括气体混合物的整个系统进行加压。

气体发生器可包括发生器外壳，所述发生器外壳含有多个间隔开的阳极电极管和阴极电极管。从贮存罐向所述管馈送流体并且所述管提供电解气体作为输出。所述管包括多个同心圆柱形表面，所述多个同心圆柱形表面进行操作以对引入到气体发生器中的流体执行电解。

附图简述

图1是根据本文所讨论的实施方案的组合空气压力和气体发生器系统的示意性说明；

图2是图1中所示的气体发生器的实施方案的透视说明；

图3是图2中所示的气体发生器的分解图；

图4是图2中所示的气体发生器的横截面说明；

图5A是图3中所示的端盖的透视图；

图5B是图5A中所示的端盖的反向透视图；

图6是根据本文所讨论的实施方案的组合空气压力和气体发生器系统的示意性说明；

图7是图6中所示的气体发生器的实施方案的透视说明；

图8是图7中所示的气体发生器的分解图；

图9是图7中所示的气体发生器的横截面说明；

图10A是图7中所示的端盖的透视图；

图10B是图10A中所示的端盖的反向透视图；并且

图11是用于向图6的组合空气压力和气体发生器系统提供功率的电源电路的示意性说明。

具体实施方式

图1是根据本文所讨论的实施方案的加压电解系统的示意性说明。加压电解系统通常由参考数字10来标识。加压电解系统10可安装在系统外壳12中并且适于将受压的气体混合物引入到发动机。在图1中，以举例的方式而非限制性地，将加压电解系统10示出为将受压的气体混合物引入到涡轮增压柴油机14的进气歧管。根据本公开的加压电解系统10也可与其它类型的发动机一起使用，例如汽油发动机、柴油发动机、天然气活塞驱动发动机、涡轮驱动石油发动机、天然气燃烧发动机或喷气发动机。加压电解系统10可包括空气压力系统16和气体发生器系统18。

气体发生器系统18包括保存电解质溶液的溶液贮存罐20。通过空气压力系统16对气体发生器系统18进行加压，所述空气压力系统16经由空气管路54连接到溶液贮存罐20。溶液贮存罐20经由流体管路28将电解质溶液馈送到气体发生器30。气体发生器30通过电解质溶液的电解产生气体或气体混合物。由气体发生器30产生的气体随后经由气体排放管路50被馈送回到溶液贮存罐20。气体在被引入到罐中的流体中时进行冷却和洗涤以移除任何细小颗粒。冷却的气体随后使用空气压力系统16在受压下离开罐20到达气体管路51，所述气体管路51连接到柴油发动机的进气歧管或进气适配器。从所述进气歧管或进气适配器处，气体与发动机14的进气流混合。

通过溶液贮存罐20被馈送到气体发生器30中的电解质溶液可以是氢氧化铵和电解质的混合物。在一个实施方案中，溶液含有1.0-1.5％电解质。电解质通常为氢氧化钠，但也可取决于应用使用其它合适的电解质。在一个实施方案中，电解质溶液包括具有15％氨基的氢氧化铵。电解质溶液中氨的存在提供了许多优点。在一个方面，氢氧化铵可为有利的，这是因为氢氧化铵的增加的氢含量和氮的碳还原能力，其次它还降低了电解质溶液的冰点，从而消除或减少有问题的温度变化。不同于异丙醇和其它类型的防冻剂，氨不含碳。因此，通过将氨结合在溶液混合物中，显著减少了碳污染。此外，氨的结合使得溶液混合物对发动机和可能处理所述混合物的使用者来说腐蚀性较小。以举例的方式而非限制性地，通过电解质溶液的电解产生的气体可以是氢气、氧气、氮气和其它气体种类的混合物。已发现，将这些气体引入到发动机14的进气流中提高了发动机14内的柴油燃料的燃烧。

保存电解质溶液的溶液贮存罐20可包括溶液填充端口22、在外壳12顶部中的填充盖24、以及在罐20侧面中的溶液水平指示器26。溶液水平指示器26指示系统18中的低溶液水平。溶液贮存罐20通常保存2至20加仑的流体，但可取决于应用保存更小或更大的量。

气体发生器系统18可包括用于选择性地将电功率施加到气体发生器30的通/断开关34。通/断开关34可连接到DC功率继电器44。当使用通/断开关34将气体发生器系统18“接通”时，功率被供应到气体发生器30并且产生气体，如本文所描述。通/断开关34可用于测试目的，其中将在气体发生器系统18接通情况下的发动机性能与在气体发生器系统断开情况下的发动机性能进行比较。

系统10可包括直列式断路器箱42，以保护系统18免受功率浪涌或功率故障的影响。直列式断路器箱42可经由电引线38连接到车辆的电池36。直列式断路器箱42通常额定为50安培，但可取决于应用额定为更大或更小的电流量。直列式断路器箱42可连接到DC功率继电器44和分流器46。分流器46可连接到气体发生器30上的正极和安培计48。安培计48可监测从气体发生器30产生的电解气体的状态。

DC功率继电器44可连接到发动机14上的歧管压力开关40。DC功率继电器44可被配置用于接收来自发动机传感器的信号。发动机传感器/开关可包括歧管压力开关40或油压开关90中的至少一者。系统10可通过响应于发动机传感器信号将可变量的功率施加到气体发生器30来对发动机传感器作出响应。可包括油压开关90作为可操作以切断气体发生器30a或来自溶液贮存罐20的流动的安全特征。这种配置允许系统10在自动地对发动机14的需求作出响应有利时这样做。具体地说，歧管压力开关40可感测发动机14内的指示对发动机14增加的需求(诸如，当车辆爬坡时)的升高或以其它方式改变的压力水平。开关40可响应于升高或以其它方式改变的压力水平而打开或以其它方式致动，由此导致DC功率继电器44向气体发生器系统18提供额外的电动率，以由此产生更大量的气体以供在发动机14中使用。

与气体发生器系统18结合使用的空气压力系统16可包括高压空气管路54。高压空气管路可连接到空气管路“T”形配件56。配件56可附接到车辆的高压空气管路58，所述高压空气管路58通常用于车辆上的空气制动和/或其它空气应用。高压空气管路58通常在90psi下进行操作，但可取决于应用在更大或更小的压力下进行操作。空气管路54可连接到空气调节装置60。空气调节装置60可以是典型的压力调节器，其经调整以取决于引入到发动机进气流中的进气的压力而通常在30至50psi的范围中调节空气压力。在一个实施方案中，将空气压力调整为至少10psi且大于歧管进气压力。例如，如果引入到发动机中的进气压力为40psi，那么穿过空气管路54的空气压力将被调整为50psi或更大。在其它实施方案中，空气调节装置60是通流阀，其通过在超出期望压力的情况下从空气管路58放出空气来控制管路压力。在其它实施方案中，空气调节装置60是通流阀，其通过在超出期望压力的情况下下从空气管路58放出空气来控制管路压力。在其它实施方案中，空气调节装置60是针形阀，其可用于通过限制允许穿过空气管路54的空气的量来帮助控制流动。为了限制或减慢流动，阀可包括类似于针的可调整部件，所述可调整部件可经定位以便防止致动器或其它装置释放多于系统在给定时间能够处理的空气，从而有助于维持恒定的流速。由于绷紧的针形阀，空气流动不仅减少，而且回流到致动器内部，从而由于阻力的增加而抑制致动器产生更大的压力。在其它实施方案中，空气调节装置60可以是控制加压流体流经空气管路58的孔口，例如空气喷射口。

空气可以从空气调节装置60被引导穿过体积控制阀62并且穿过空气流动控制阀螺线管64。体积控制阀通常以4至5升/分钟进行操作，但可取决于应用以更大或更小的速率进行操作。在一个方面，螺线管64可经由电引线66连接到DC功率继电器44，以便在到系统10的空气压力丧失的情况下关闭空气压力系统16。在其它方面，DC功率继电器44可响应于来自歧管压力开关40的压力信号而向螺线管64提供可变量的功率。加压空气从体积控制阀62和螺线管64进入溶液贮存罐20，由此对其中所含有的气体或气体混合物进行加压。

空气压力系统16可操作以经由到溶液贮存罐20的连接来对整个气体发生器系统18进行加压。在一个方面，空气压力系统16对提供到发动机14的气体或气体混合物进行加压。具体地说，溶液贮存罐20中的加压气体离开罐20并且进入气体管路51。气体管路51离开外壳12并且连接到单向空气流动阀68，所述单向空气流动阀68附接到发动机的进气歧管或适配器。加压气体随后与引入到发动机14的进气流中的空气混合。在另一个方面，空气压力系统16对气体发生器30进行加压。具体地说，溶液贮存罐20中的加压气体将压力施加在同样位于溶液贮存罐20中的电解质溶液。当经由流体管路28向气体发生器30馈送电解质溶液时，这种压力被转移到所述气体发生器。

如上所提及，DC功率继电器44可响应于来自歧管压力开关40的压力信号而向螺线管64提供可变量的功率。此处，可使空气压力系统16以及气体发生器系统18对来自发动机14的压力反馈作出响应。具体地说，在进气压力增加时，歧管压力开关40使DC功率继电器44通电，从而同时打开空气控制螺线管64和发生器功率控制螺线管。在歧管压力增加时，系统压力增加，从而提升气体发生器30中的溶液的电阻水平。通过增加这个电阻水平，可减少用于发生电解所需的电解质的量。还应注意，压力水平可能会影响某些气体种类(诸如，氢气和氮气)的稳定性。

图6是根据另一个实施方案的组合空气压力和气体发生器系统10的示意性说明。在各种实施方案中，空气管路54可不与溶液贮存罐20直接连接，而是可改为与具有连接溶液贮存罐20的一个流体管路的“T”形配件156连接。如在本文所述的其它实施方案中，另一流体管路可继续延伸作为与内燃发动机14的进气歧管连接的气体管路51。“T”形配件156可在填充盖24处与填充端口22连接，或者“T”形配件156可经由另一个端口连接到溶液贮存罐20中，以使得溶液贮存罐20仍然可容易地经由填充端口22和填充盖24来填充。空气管路54中的加压空气仍然可对溶液贮存罐20进行加压，并且可经由气体管路51将传输用空气提供到由气体发生器30产生的气体混合物。

参照图6-11，溶液贮存罐20经由流体管路28将溶液馈送到气体发生器30a。溶液以流体连通的方式驻留在溶液贮存罐20与气体发生器30a之间。因而，溶液贮存罐20中的加压空气将压力施加于溶液贮存罐20中的溶液。当经由流体管路28向气体发生器30a馈送溶液时，这种压力被转移到所述气体发生器。气体发生器30a经由流体管路28接收来自溶液贮存罐20的溶液，和/或经由流体管路28从溶液贮存罐20向气体发生器30a馈送溶液。溶液进入气体发生器30a和入口336。入口可定位在气体发生器30a的一个端部处，并且出口336可定位在气体发生器30a的相对端部处。如图6中所示，入口336可以是气体发生器30a上的下部端口。在其它实施方案中，所述入口可以是上部端口，或者气体发生器30a可水平地定位以使得两个端口入口和出口336定位在大约相同的相对高度处。来自罐20的流体一旦位于气体发生器30a中就可经历电解，从而产生气体或气体混合物，所述气体或气体混合物经由排放管路50从气体发生器30a输出。参照图6，外壳32a可提供用于入口和出口336的附接点，入口336接收流体管路28并且出口连接到排放管路50。因此，流体经由入口336进入并且在气体发生器30a的细长主体内部经历电解。通过电解产生的气体或气体混合物经由出口或对置端口336离开气体发生器30a，所述出口或对置端口336定位在外壳32a上的与第一端口336相对的端部上。

如上所提及，系统10可接收来自发动机传感器的反馈，所述发动机传感器有助于控制系统10并且最终将混合加压气体递送到发动机14的进气歧管。DC功率继电器44可响应于来自作为发动机传感器的一个实例的歧管压力开关40的压力信号而向螺线管64提供可变量的功率。另一个发动机传感器可包括油压开关90。油压力的改变可引导螺线管64减少或增加到发动机14的进气歧管的混合加压气体的流动。例如，在启动时，DC功率继电器可接收来自油压开关的指示低油压的信号。作为响应，DC功率继电器可导致螺线管中止流动，由此切断混合加压气体的流动。因而，可使空气压力系统16以及气体发生器系统18对由发动机14提供的发动机传感器反馈作出响应。

气体发生器30通常包括发生器外壳32，所述发生器外壳32含有多个间隔开的阳极管和阴极管。图2至图5B中更详细地示出阳极管和阴极管。图2是气体发生器30实施方案的透视说明。图2中所示的气体发生器实施方案包括在两个端盖104之间延伸的细长圆柱形主体。如上所述，气体发生器30可结合到系统10中，以使得经由流体管路28从溶液贮存罐20向气体发生器30馈送流体。来自罐20的流体一旦位于气体发生器中就可经历电解，从而产生气体或气体混合物，所述气体或气体混合物经由排放管路50从气体发生器30输出。参照图2，端盖104提供用于流体管路28和排放管路50的附接点。因此，流体经由第一端盖104进入并且在气体发生器30的细长主体内部经历电解。通过电解产生的气体或气体混合物经由与第一端盖104相对的第二端104离开气体发生器30。

图7是图6中所示的气体发生器30a的实施方案的透视说明。如所示，端口336(例如，入口和出口)穿过阴极管116。图9中所示的图7的横截面说明端口336形成于阴极管116的侧壁中的通道。这个通道允许溶液进入位于同心管、阳极棒108和阴极管116中的每一者之间的空间。根据各种实施方案，第一端盖和第二端盖104a可仅具有单个孔洞120。所述单个孔洞120可包括埋头孔122。在其它方面，端盖104a可不具有到气体发生器30a内部的通道。这与图1-6中所示的气体发生器30形成对比，所述气体发生器30提供穿过端盖104的入口和出口。其它属性(包括接地触点118)可类似于本文所讨论的其它实施方案。

图3是图2中所示的气体发生器30的分解图。如图3中可以看出，气体发生器30具有不对称电极配置，包括沿气体发生器30的细长圆柱形主体的中心轴线延伸的阳极棒108。阳极棒108被多个同心双极导电管112包围，所述多个同心双极导电管112充当气体发生器30的主体内所含有的浮动双极电极。阴极管116包围阳极棒108和管状双极电极112两者，由此形成气体发生器30的外部。阳极棒108、双极导体管112和阴极管116提供为电解引入到气体发生器30中的流体做准备的导电表面。此处，当不存在溶液时，中心阳极电极108、周围同心双极管状电极112和最外侧管状阴极电极116是彼此绝缘的，但当存在含有电解质的溶液时，它们形成当施加功率时在电极与溶液之间交替的串联电通路。阳极棒108、管状双极电极112和外侧管状阴极116的圆柱形配置提供对表面区域的有利使用，以及在那方面电气高效的且温度较低的电解反应。

在一个实施方案中，气体发生器30具有组成外壳体的阴极管116，所述外壳体具有1.750英寸的外径。此处，气体发生器30可包括四个管状双极电极112，它们具有以下外径：0.75英寸、1.0英寸、1.25英寸和1.5英寸。这四个管状双极电极还具有位于每个端部附近的小孔穴130的集合，以便有助于溶液或气体(当存在时)通过。出于说明目的并且以举例方式而非限制性地，孔穴130被示出为是对齐的。在某些实施方案中，可通过将电极定向成使得孔穴130不对齐而获得优点，诸如避免电弧。最中心的电极是由具有.500英寸的外径的金属棒组成的阳极。在这种构造中，管间隔开0.065英寸。这些尺寸为溶液内的电解质的比浓度提供有利配置。这些尺寸可随着电解质浓度的对应改变而进行调整。符合本公开的气体发生器30可取决于应用而具有其它尺寸。

阳极棒108和阴极管116各自提供用于气体发生器30的电触点。提供接地触点118作为从阴极管116的外表面延伸的引线或其它连接点。经由位于中心阳极棒108的一个端部处的电触点向气体发生器30提供功率。通过塑料端盖104中的安装沟槽128来使中心阳极棒108、管状双极电极112和外侧管状阴极电极116彼此绝缘。电流从阳极棒108流经溶解的电解质和管状双极电极到达外侧阴极管116，从而允许发生电解。

图8是图7中所示的气体发生器的分解图。在各种实施方案中，类似于本文所讨论的其它实施方案，气体发生器30a可具有不对称电极配置，包括沿气体发生器30a的细长圆柱形主体的中心轴线延伸的固体阳极棒108。阳极棒108可具有螺纹盲孔109，所述螺纹盲孔109可操作以在一个端部上接收螺纹螺柱360并且在相对端部上接收螺纹螺栓350和垫圈352。螺栓350和垫圈352可压缩端盖104a而抵靠住阴极管116。在各种实施方案中，可利用适于电导率的任何紧固件。螺纹螺柱360可接收螺母364和垫圈362，以便将电引线紧固到阳极棒108和/或压缩端盖104a而抵靠住阴极管116。阳极棒108被多个同心双极导电管112包围，所述多个同心双极导电管112充当气体发生器30a的主体内所含有的浮动双极电极。导电管112可以使得将溶液包括在设置在每个壁之间的空间之间的方式彼此分离。以这种方式，双极导体管112的端部被包封住，并且在每个端部上利用可放置在管112之间的O形环均匀地隔开。如图8和图9中所示，导电管112通过位于导电管112的每个端部处的多个垫片或O形环340而分离。O形环340可定位在孔穴130与导电管112的端部之间，以使得O形环不密封导电管112内所含有的溶液以免在导电管之间经过。因为孔穴130可以是分散的，所以在没有孔洞130的情况下O形环340还可以位于导电管112的端部上。多个孔穴130可位于一个或两个端部附近，以便有助于溶液或气体在同心圆柱体之间通过。出于说明目的并且以举例方式而非限制性地，孔穴130被示出为是对齐的。在某些实施方案中，可通过将电极定向成使得孔穴130不对齐而获得优点，诸如避免电弧。可通过放置在阳极棒108的每个端部124上的O形环底座126中的O形环340来将阳极棒108密封到端盖104a。阴极管116通过经由端盖104在每个端部上重叠而居中。可通过放置在预切沟槽129中的O形环在每个端部上密封阴极管116，所述预切沟槽129围绕周边壁131从而限定在每个端盖104a中的凹进表面128a的周长。

图4是图2中所示的气体发生器30实施方案的横截面说明。如图4中可以看出，端盖104包封住阳极棒108、双极导体管112和阴极管116的端部。阳极棒108通过每个端盖104中的孔穴120而居中。每个孔穴120包括凹进到孔穴120内的埋头锥孔122。埋头锥孔122为将阳极棒108连接到端盖104的螺母和垫圈组合提供挡止表面。可通过放置在阳极棒108的每个端部124上的O形环底座126中的O形环来将阳极棒108密封到端盖104。双极导体管112的端部被包封住，并且在每个端部上利用可放置在管112之间的O形环均匀地隔开。阴极管116通过经由端盖104在每个端部上重叠而居中。可通过放置在每个端盖104中的预切沟槽128中的O形环来在每个端部上密封阴极管116。

阴极管116和双极导体管112两者的端部可被完全包封住，并且利用密封剂密封到端盖104中，从而防止这些电极的端部与溶液接触。这种配置可具有降低气体发生器30的电流和/或功率消耗的优点，并且可具有降低电解流体的操作温度的优点。具体地说，对电极端部的密封或其它等效保护可防止金属表面的边缘聚焦电场，聚集电场可潜在地产生电弧。电弧(若存在)可潜在地引入高温气体，从而导致电极和盖两者腐蚀或破坏，和/或点燃已通过电解生成的气体，因此阻止氢气递送到气体发生器30的排气端口。因此，电弧可导致浪费的电流消耗(或更具体地说，未被用于产生递送到发动机的气体的电流消耗)。通过抑制电极端部处的电弧，本公开实施方案可避免这些缺点，并且一般来说增加在电极处发生的电解的量。

可在图5A和图5B的放大透视图中更详细地看出端盖104。图5A是端盖104的透视图，其示出包括预切沟槽128的面向内部表面。图5B是图5B中所示的端盖104的反向透视图。图5B示出端盖104的面向外部表面。端盖104适于被压缩到阳极棒108、双极导体管112和阴极管116。可通过将螺柱安装到阳极棒108的每个端部109中的螺纹孔穴中来将组件固持在一起。螺柱凸出穿过端盖孔穴120，随后垫圈和螺母被扭转到适当规格以使组件完整。紧固到阴极管116的配件136允许流体流到气体发生器30的底部中并且允许气体离开气体发生器30的顶部。

图10A和图10B是图7中所示的端盖104a的透视图和反向透视图。端盖104a可具有凹进表面128a。表面128a可以是在圆柱形壁131内凹进的平坦表面。圆柱形壁可具有围绕所述壁延伸的沟槽370，所述沟槽370可操作以接收O形环。凹进表面128a可以是平坦的。平坦凹进表面128a可操作以接收阴极管116的端部和同心双极导电管112，O形环定位在它们之间。O形环和同心双极导电管112可能够实质上平坦地置于凹进表面128a上。阴极管116、同心双极导电管112以及定位在它们之间的O形环(如图9的横截面中所示)之间的这种接合配置可操作以将端盖104a与阴极管116和同心双极导电管112内所含有的流体隔离。不以任何方式受到理论限制，但据信，这种隔离防止流体与端盖104a或阴极管116和同心双极导电管112与端盖104a之间的能量损失。防止能量损失使能量保持在流体内，但保持流体中的温度下降。在一些情况下，贯穿本文所讨论的端盖的其它实施方案，这种配置可使操作温度降低25-30°F。利用位于阴极管116与同心双极导电管112中的每一者之间的O形环维持了高容差的实质上相等的距离间隔，这进一步改进了系统的效率。

系统10可连接到电源，所述电源保持系统10的气体发生器30a接收在低安培数输入下的恒定功率。到系统10中的受控的较低安培数输入导致来自气体发生器30a的输出气体温度降低。气体温度的降低导致气体密度的对应增加和其它系统低效率的减少。较高密度的气体可输入到内燃发动机14中。图11是用于将功率输入提供到组合空气压力和气体发生器系统10的电源电路的示意性说明。图11中所说明的电路可代替图1和图6中所说明的电源36。在这个实施方案中，车辆电池36可能不再直接馈电到系统10中。作为替代，具有在125安培小时与150安培小时之间的输出容量的一次12v电池236可连接到系统10。在连续使用期间，电池236上的电压下降。低电压对电流输出产生不合期望的影响，这具有使溶液的温度增加的趋势。具有15安培的最大输出的12vdc电源单元235可连接在二次电池336与电池236之间。电池336可操作为用于电源单元235的12vdc电源。电源可限于低的电流输出，诸如15安培。电源单元235是由二次电池电源336的输入电压自动控制。二次电池电源336可以是车辆电源或者二次电池电源336可以是不供其它系统使用的补充电源。二次电池电源336可向电源单元235供应在0安培与300安培之间的输出安培数。二次电池电源336可通过车辆的交流发电机140进行充电。当二次电池电源336进行充电时，其电压增加到13.2v。满足电压阈值可激活向一次电池236提供低电流供应的连接电源235。通过保持一次电池236充分被充电，电池236中存在最小的电压降。在不具有电压降的情况下，对电池236电流输出没有负面影响。这使气体发生器保持在恒定功率输入和另外减小的电流输入下。结果是，输出气体温度降低且输出气体密度或其它效率增加。

本文所讨论的实施方案可实施为适于安装在车辆上或安装在引擎盖下方且紧挨着车辆的柴油发动机的系统或套件。实施方案提供结合到气体发生器系统中的空气压力系统，所述气体发生器系统可以是廉价的和/或易于安装在卡车、带有拖车的牵引车以及类似类型的车辆的引擎盖下方且紧挨着柴油发动机。系统组合还可以与移动的和固定的发动机一起使用。虽然本文所讨论的实施方案与柴油发动机一起使用，但它们也可以与生物柴油、压缩天然气、粉煤和汽油操作的车辆一起使用。而且，系统可以独立地或与其它电源结合来使用，以将气体混合物提供到其它功率产生系统(诸如燃料电池、蒸汽发动机和氢发动机)或提供用于其它用途(诸如加热烤箱、炉灶和红外催化加热器)。在压力下引入到进气歧管中的气体混合物可极大地增加每加仑燃料的车辆里数，可改进在低燃烧温度下的燃料燃烧同时具有减少的烃排放，可减少温室气体排放，并且可减少发动机维修。

本文所公开的实施方案可提供多个优点中的任何一者，包括：减少道路和越野柴油发动机的燃料消耗量；减少道路和越野柴油发动机的碳和NOX输出；减少由于用在柴油机工业中以减少碳输出的柴油颗粒过滤器(dpf)的再生而导致的服务停机时间；与其它设计相比，减少所使用的电解质的量，从而降低ph值并延长系统寿命；降低涡轮增压器速度和排气温度；减少用于降低柴油发动机碳输出的柴油颗粒过滤器的煤烟含量，从而减少或消除用于执行强制再生的燃料消耗率。本发明所公开的实施方案的特征在于所包括的电解质溶液，所述电解质溶液不可能足够热以致于使溶液沸腾或蒸发，从而由于对溶液的必要加热而可能产生较干燥的排放气体和较少的功率损失。在寒冷冬季环境中，由于添加到溶液的氨的类似防冻剂特性，加热需要可能减少或可能不需要。此外，不同于现有技术电解发生器，其中使电气系统的极性反转和使圆柱形气体发生器的阳极和阴极调换产生零或微量气体输出，这在本文所讨论的某些实施方案中可能不会发生。

不同于典型的配置和系统，本文所公开的实施方案减少或最小化对用于气体发生器和/或流体贮存器的冷却剂系统的需要，这是因为本发明所公开的发生器设计(密封管的端部)可减少热量输出。某些实施方案可减少或最小化对用于所产生气体的贮存器或累加器的需要，这是因为本发明所公开的实施方案仅根据发动机的需求产生气体，随着发动机上的负载而变化。某些实施方案可以减少或最小化对增加到发生器的瓦特数的需要，以便通过抑制呈热量形式的能量损失而产生足够体积的气体。某些实施方案可由于本发明所公开的电解质(NH3-H2O)的化学成分而减少或最小化对用于电解质溶液的加热系统的需要。某些实施方案减少或最小化对用于抑制所产生气体中的夹带的电解质溶液滴的干燥或排水系统的需要，这是因为本发明所公开的实施方案的特征在于发生器中的低热量、穿过贮存器冷却回来、以及来自可防止夹带液滴的车辆空气压力系统的干燥空气。

虽然已特别参考优选实施方案及其修改详细地示出、描述和说明了本发明，但本领域的技术人员应当理解，在不脱离如权利要求书所限定的本发明的真正精神和范围的情况下，可以在其中做出形式和细节上的等效变化。

Claims (15)

1.一种用于与柴油发动机一起使用的气体发生器系统，其包括具有以下各项的气体发生器

主体：

第一端盖，所述第一端盖具有连接到所述主体的第一端部的平坦凹进表面：以及

第二端盖，所述第二端盖连接到所述主体的第二端部：

阳极棒，所述阳极棒沿所述主体的中心轴线延伸：

多个同心双极导电管，所述多个同心双极导电管包围所述阳极棒并且安置在所述第一端盖的所述平坦凹进表面上；以及

阴极管，所述阴极管包围所述双极导电管并且形成所述主体的外表面。

2.根据权利要求1所述的气体发生器系统，其中所述主体包括从侧壁径向延伸的输入端，所述输入端接收经历电解的流体。

3.根据权利要求2所述的气体发生器系统，其中所述主体包括从所述侧壁径向延伸的输出端，所述输出端排放由所述流体的电解产生的气体混合物。

4.根据权利要求3所述的气体发生器系统，其中所述多个同心双极导电管由o形环分离，所述o形环定位在所述同心双极导电管中的每一者的第一端部和第二端部处以使得所述o形环将所述管分离以免彼此接触。

5.根据权利要求4所述的气体发生器系统，其中所述主体包括向外延伸的接地连接件：并且所述阳极棒包括设置在其端部上的功率连接件。

6.根据权利要求5所述的气体发生器系统，其中

所述阳极棒、所述双极导电管和所述阴极管是彼此绝缘的，以使得当施加功率时它们形成在电极与电解流体之间交替的导电表面的图案。

7.根据权利要求6所述的气体发生器系统，其还包括

贮存器，所述贮存器用于保存所述流体混合物；

导管，所述导管建立所述贮存器与所述气体发生器主体上的所述输入端之间的流体连通：

加压器，所述加压器与所述贮存器流体连通，以使得所述加压器对所述贮存器施加气体压力从而增大由所述气体发生器产生的所述气体混合物的体积：

导管，所述导管建立所述贮存器与内燃发动机的进气歧管之间的流体连通，从而导致所述加压气体混合物被引入到内燃发动机的所述进气歧管中。

8.根据权利要求1所述的气体发生器系统，其中由所述气体发生器产生的所述气体混合物选自包括氢气、氧气和氮气以及其它气体种类的群组。

9.根据权利要求3所述的气体发生器系统，其中所述气体发生器的所述出口与所述贮存器流体连通，以使得由所述气体发生器产生的所述气体被馈送回到所述贮存器中。

10.根据权利要求1所述的气体发生器系统，其中所述气体发生器包括

穿过所述多个同心双极导电管中的每一者的一个或多个孔穴，所述一个或多个孔穴包围所述阳极棒，由此使得所述多个同心双极导电管中的每一者之间的体积彼此流体连通。

11.根据权利要求1所述的气体发生器系统，其还包括与充电器单元连通的第一直流电源，所述充电器单元与第二直流电源连通，所述第二直流电源是与所述发动机使用的电源相同的直流电源并且还与所述发动机上的交流发电机连通，以使得所述发动机对所述第二直流电源进行充电并且所述第二直流电源经由所述充电单元以约15安培对所述第一直流电源进行充电。

12.根据权利要求1所述的气体发生器系统，其还包括

与发动机传感器通信的继电器，其中所述继电器从所述发动机传感器接收引导直线定位在所述贮存器与所述发动机之间的螺线管增加或减少来自所述贮存器的流体的流动的反馈。

13.根据权利要求1所述的气体发生器系统，其中

所述发动机传感器包括至少歧管压力传感器或油压传感器中的一个。

14.根据权利要求1所述的气体发生器系统，其还包括

歧管压力传感器，所述歧管压力传感器可操作以当所述歧管压力下降时引导所述螺线管增加来自所述贮存器的流体的流动。

15.根据权利要求1所述的气体发生器系统，其中

所述传感器是油压传感器，所述油压传感器可操作以响应于低油压来引导所述螺线管切断来自所述进气歧管的流体。