Система для выработки топливного газа
Система относится к машиностроению и предназначена для использования в энергетических установках различного назначения, преимущественно, в энергетических установках транспортных средств.
Заявляемая система, как и известные, содержит генератор смеси кислорода и водорода, аккумулятор и устройство, обеспечивающее импульсную подачу тока.
От известных отличается тем, что генератор состоит из п автономных электролизеров, где п=4,8,..., каждый из которых представляет собой колбу, содержащую дистиллированную воду и катализатор, соединенную с автоматическим блоком подпитки водой, электролизеры соединены с диодным мостом, клапаном сброса давления и устройством импульсной подачи тока, в качестве которого используется датчик-распределитель, снабжена ресивером, оснащенным пневмоэлектроклапаном, гидрозатвором, воздушный фильтром и редуктором ГБО. В качестве катализатора может использоваться гидрокарбонат натрия. На дне каждой колбы может быть установлен ферромагнитный диск.
Система обеспечивает повышение мощности, надежности и безопасности ее использования и позволяет практически полностью заменить углеводородное топливо при работе ДВС автомобилей.
2 з.п. ф-лы, 2 илл.
Полезная модель относится к машиностроению, предназначена для использования в энергетических установках различного назначения, преимущественно, в энергетических установках транспортных средств.
Известна система питания топлива газовой смесью кислорода и водорода для двигателей внутреннего сгорания (ДВС) по патенту на полезную модель UA 
38253 от 21.08.08 г., содержащая генератор кислорода и водорода, работающий от аккумулятора, фильтр очистки воздуха, топливный бак, соединенный с контактной камерой газовой смеси с углеводородным топливом, совмещенной с впускным коллектором ДВС. Генератор подключен одним выходом к впускному коллектору ДВС, а вторым выходом - к воздухозаборному патрубку, соединенному с фильтром очистки воздуха и с контактной камерой газовой смеси с углеводородным топливом. Воздухозаборный патрубок может быть подключен к контактной камере газовой смеси с топливом также через воздушную турбину. Недостатками этой системы является использование топливного газа лишь в сочетании с углеводородным топливом, что неизбежно приводит к наличию токсичных выбросов в атмосферу, зависимость работы двигателя от ограниченного количества производимого газа без учета динамики движения автомобиля и, следовательно, динамики потребления им топлива, а также возможность перегрева и последующего испарения воды при непрерывной работе электролизера, вследствие чего происходит повышение концентрации раствора, увеличение количества потребляемого тока и снижение коэффициента полезного действия двигателя.
Наиболее близкой к заявляемому решению является система автоматического регулирования питания двигателя внутреннего сгорания комбинированным горючим по патенту на полезную модель UA 47134 от 25.11.09 г., содержащая генератор смеси кислорода и водорода, соединенный с датчиком температуры воды, аккумулятор, воздухозаборный патрубок, датчик массового расхода воздуха, дроссельную заслонку с датчиком степени ее открытости, топливный бак, соединенный с впускным коллектором ДВС, датчик содержания кислорода в отработанных газах, топливный контроллер, электронное реле тока аккумулятора, широтно-импульсный модулятор тока и электронный блок управления продолжительностью впрыска топлива во впускной коллектор ДВС. Электронное реле включено в разрыв цепи питания генератора от аккумулятора. Датчики температуры воды, массового расхода воздуха, степени открытости дроссельной заслонки и содержания кислорода в отработавших газах подключены к топливному контроллеру. Одним выходом топливный контроллер подключен к широтно-импульсному модулятору тока, а вторым - к электронному блоку управления длительностью впрыска топлива во впускной коллектор ДВС. Алгоритм обработки сигналов датчиков и выдачи соответствующих сигналов управления комбинированным горючим для всех возможных режимов работы двигателя "зашит" в память процессора топливного контроллера в виде карты оптимальных режимов, которая является оригинальной, потому что специально создана для предложенной системы питания. Недостатками данной системы является использование смеси углеводородного топлива с топливным газом, наличие большого количества контролирующих датчиков и приборов, нарушение в согласованности работы которых неизбежно приведет к сбоям в питании и, соответственно, работе ДВС, использование «вшитых» в бортовой компьютер автомобиля карт, которые могут сбить заложенные в него параметры. Данная полезная модель не обеспечивает должного уровня необходимой безопасности, не имея дублирующей системы в случае отказа хотя бы одного из узлов.
Заявляемая система, как и известные, содержит генератор смеси кислорода и водорода, аккумулятор и устройство, обеспечивающее импульсную подачу тока.
Задачей полезной модели является создание системы, позволяющей практически полностью обеспечить работу энергетической установки, в частности, ДВС автомобиля, на доступном и экологически чистом топливе.
Технический. результат заключается в повышении мощности, надежности и безопасности использования системы, позволяющей вырабатывать топливный газ для работы ДВС автомобиля.
Технический результат достигается тем, что генератор состоит из п автономных электролизеров, где п кратно четырем, каждый из которых представляет собой колбу, содержащую дистиллированную воду и катализатор, соединенную с автоматическим блоком подпитки водой, электролизеры соединены с диодным мостом, клапаном сброса давления и устройством импульсной подачи тока, в качестве которого используется датчик-распределитель. Система снабжена ресивером, оснащенным пневмоэлектроклапаном, гидрозатвором, воздушным фильтром и редуктором газобаллонного оборудования (ГБО). В качестве катализатора может использоваться гидрокарбонат натрия. На дне каждой колбы может быть установлен ферромагнитный диск.
Заявляемая система поясняется с помощью чертежей, где на фиг.1 представлена общая схема устройства системы с восемью электролизерами, а на фиг.2 - общий вид электролизера.
Система для выработки топливного газа (см. фиг.1,2) состоит из п автономных электролизеров 1, закрепленных под общей соединительной плитой 2 и подключенных к аккумулятору 3. При этом п кратно четырем, под одной соединительной плитой 2 может быть закреплено не более четырех электролизеров 1. Каждый электролизер 1 представляет собой колбу 4 в виде бесшовной трубы из нержавеющей стали, на дне которой установлен ферромагнитный диск 5, и содержащую в себе комплект из двадцати трубок 6, также из нержавеющей стали той же марки, что и большая, расположенных по пять на единой платформе и имеющих внутри каждой еще три концентрически располагающиеся трубы с зазором 1,5 мм, разделенные пластиковыми изоляторами. Каждая колба 4 содержит дистиллированную воду и катализатор, в качестве которого используется гидрокарбонат натрия в количестве 2%, и соединена с автоматическим блоком подпитки водой 7, который имеет собственное подключение к системе электропитания (на чертеже не показана), поэтому при необходимости колба может быть включена или отключена. Для сбора и хранения вырабатываемого газа предусмотрен ресивер 8, представляющий собой металлический контейнер с резиновой грушей внутри. Для регулирования давления газа в ресивере 8 имеется пневмоэлектроклапан 9. Из ресивера 8 образующийся газ проходит гидрозатвор 10 - небольшую металлическую колбу, заполненную водой на одну треть, затем через воздушный фильтр 11 поступает в редуктор ГБО 12. Запуск процесса электролиза осуществляется с помощью датчика-распределителя 13, представляющего собой диск, оснащенный контактами, количество которых соответствует количеству электролизеров 1. Также система содержит диодный мост 14, единый для n электролизеров 1, который состоит из цепи диодов, соединенных последовательно через конденсаторы большой емкости, и клапан сброса давления 15, срабатывающий от блока подпитки водой 7 и от датчика удара, предусмотренного во всех автомобилях нового поколения. Из редуктора ГБО 12 газ поступает в карбюратор 16, а оттуда в ДВС 17.
Выполнение генератора с n автономными электролизерами 1, где n кратно четырем, каждый из которых представляет собой колбу 4, содержащую дистиллированную воду и катализатор, соединенную с автоматическим блоком подпитки водой 7, при подключении к аккумулятору 3 обеспечивает протекание процесса электролиза, то есть разложение молекул воды на водород и кислород, которые при смешивании и образуют топливный газ, а автоматический блок подпитки водой 7 при возникновении необходимости добавления воды доливает ее до нужного уровня, ограничивая количество воды в колбе 4, предохраняя от перелива и попадания воды в двигатель 17, чем достигается безопасность использования системы, позволяющей вырабатывать топливный газ.
Использование в качестве катализатора гидрокарбоната натрия делает выработку топливного газа возможной и безопасной, так как, растворяясь, он превращает воду в электролит, необходимый для протекания процесса электролиза, способствует разложению молекул воды на водород и кислород, и в отличие от других веществ, позволяет избежать повышения температуры внутри колб, выпадения осадка и других нежелательных последствий.
Наличие диодного моста 14, выполняющего роль преобразователя, позволяет поднять напряжение, одновременно снизив потребление электрического тока, тем самым, повышая мощность системы.
Использование в системе датчика-распределителя 13 обеспечивает кратковременную импульсную подачу тока в каждый из электролизеров (колб) последовательно, что позволяет произвести большее, чем при постоянной подаче, количество газа и значительно сэкономить потребление тока, а также избежать нагревания колб и контактов, чем достигается повышение мощности системы и безопасность ее использования.
Наличие ресивера 8 делает возможным равномерное поступление необходимого количества газа в двигатель 17 в зависимости от режима его работы, для запуска после остановки, а также предохраняет от неожиданного отключения системы, например, в случае непредвиденного прекращения процесса электролиза, позволив двигателю работать в нормальном режиме в течение примерно получаса и доехать до места парковки или переключить двигатель на углеводородное топливо, что обеспечивает надежность системы.
Оснащение ресивера 8 пневмоэлектроклапаном 9, останавливающим производство газа при достижении в ресивере давления выше 4 атм и возобновляющего его после достижения 2 атм, гарантирует отсутствие сильно сжатого газа и в то же время наличие его небольшого запаса для обеспечения штатной работы двигателя в разных ситуациях, как например, стояние в пробках, движение в городе, на трассе, что обеспечивает надежность системы и безопасность ее использования.
Присутствие в системе гидрозатвора 10 гарантирует защиту двигателя от обратного газового выхлопа, а воздушного фильтра 11 - от попадания паров воды в редуктор ГБО 12, откуда вода может попасть в карбюратор 16, чем достигается безопасность использования системы.
Наличие редуктора ГБО 12 обеспечивает возможность регулирования количества подаваемого в карбюратор 16 газа, учитывая режим работы двигателя на данный момент, также предохраняет от его избыточного попадания в двигатель 17, а наличие клапана сброса давления 15 в аварийном случае обеспечивает сброс рабочего давления газа в атмосферу по специально предназначенному каналу, чем достигается надежность и безопасность использования системы.
Установка на дне каждой колбы ферромагнитного диска 5 предохраняет электролит от появления в нем ржавых осадков, а также существенно снижает потребляемую силу тока, чем достигается безопасность использования системы и повышение ее мощности.
Таким образом, совокупность вышеуказанных признаков формулы полезной модели обеспечивает указанный технический результат, а именно, повышение мощности, надежности и безопасности использования системы, позволяющей вырабатывать топливный газ для работы ДВС автомобиля.
Подача тока кратковременными импульсами в каждую из колб последовательно позволяет увеличивать мощность системы на порядок. При таком способе можно использовать неограниченное количество колб и получать топливный газ от каждой, сохраняя при этом минимальный уровень использования силы тока, ведь в один, отдельно взятый отрезок времени будет работать только одна колба, потребляя лишь для нее необходимую силу тока, а небольшая разница во времени между импульсами позволяют работать всем колбам почти одновременно.
Полезная модель используется следующим образом.
В каждый электролизер 1 автоматически заливается электролит, в данном случае дистиллированная вода с 2% содержанием гидрокарбоната натрия. При подключении его к аккумулятору 3 от подачи импульса тока с помощью датчика-распределителя 13 начинается процесс электролиза, то есть разложение молекул воды на водород и кислород, которые при смешении и образуют топливный газ. Продолжительность подачи импульса 0,2 секунды. За это время успевает начаться электролиз и, пока идет накопление газа, импульс возвращается и усиливает его. Образовавшийся газ поступает в ресивер 8, откуда под давлением не менее 0,5 атм и не более 4 атм проходит через гидрозатвор 10. Давление газа в ресивере 8 регулирует пневмоэлектроклапан 9. Далее газ идет через воздушный фильтр 11 в редуктор ГБО 12. Из редуктора ГБО 12 газ поступает в карбюратор 16 посредством соединения вакуумной трубки редуктора с вакуумным каналом карбюратора, затем газ попадает в двигатель внутреннего сгорания 17, обеспечивая нормальный режим его работы, а также чистоту внутри, что гарантирует долговременность эксплуатации двигателя и минимальное количество ремонтов.
Система позволяет вырабатывать топливный газ и практически полностью обеспечить работу энергетических установок различного назначения, в частности, ДВС автомобиля, на доступном и экологически чистом топливе с повышением ее мощности, надежности и безопасности использования.
1. Система для выработки топливного газа, содержащая генератор смеси кислорода и водорода, аккумулятор и устройство, обеспечивающее импульсную подачу тока, отличающаяся тем, что генератор состоит из n автономных электролизеров, где n кратно четырем, каждый из которых представляет собой колбу, содержащую дистиллированную воду и катализатор, соединенную с автоматическим блоком подпитки водой, электролизеры соединены с диодным мостом, клапаном сброса давления и устройством импульсной подачи тока, в качестве которого используется датчик-распределитель, снабжена ресивером, оснащенным пневмоэлектроклапаном, гидрозатвором, воздушным фильтром и редуктором газобаллонного оборудования.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве катализатора используется гидрокарбонат натрия.
3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что на дне каждой колбы установлен ферромагнитный диск.
