本發(fā)明涉及車載制氫制氧節(jié)油環(huán)保裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車氫氧節(jié)油器及其控制方法。

背景技術(shù)：

隨著世界石油資源日益枯竭和汽車尾氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，提高內(nèi)燃機(jī)熱效率、降低有害氣體排放，使內(nèi)燃機(jī)燃料高效清潔的燃燒成為了當(dāng)今內(nèi)燃機(jī)發(fā)展所需解決的重要問(wèn)題之一；清潔能源的研究使用成為一種新的發(fā)展趨勢(shì)。氫氣的快速燃燒和大量放熱會(huì)導(dǎo)致燃燒室溫度較之汽油大幅提高，可以改善ch,co的排放。氫氣寬廣的燃燒界限和較低的點(diǎn)火能量也使得混氫內(nèi)燃機(jī)可以在稀薄燃燒模式下運(yùn)行，從而進(jìn)一步改善內(nèi)燃機(jī)經(jīng)濟(jì)與排放性能。而氧氣又是其最為理想的助燃劑之一，在內(nèi)燃機(jī)上采用富氧空氣可以有效促進(jìn)燃料充分、快速的燃燒，進(jìn)而降低內(nèi)燃機(jī)油耗率及有害排放。由于目前制氫、制氧、儲(chǔ)氫、儲(chǔ)氧的成本較高和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施較少，使氫及氫內(nèi)燃機(jī)汽車難以短時(shí)間內(nèi)大面積推廣。

目前對(duì)于氫氣的制取方式主要有化石能源制氫、生物質(zhì)制氫及電解水制氫三種方式；其中化石能源制氫應(yīng)用最為很廣，但其工藝復(fù)雜、設(shè)備龐大、化石能源儲(chǔ)備有限，且制氫過(guò)程會(huì)產(chǎn)生co、co2及其他有害物，污染環(huán)境；生物質(zhì)制氫在美國(guó)、瑞典、奧地利等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)是非常成熟的技術(shù)，但其設(shè)備龐大、制氫速度緩慢，生產(chǎn)過(guò)程難以控制，同樣不適于車載設(shè)備使用；電解水制氫，是通過(guò)利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等可再生能源發(fā)電電解水，同時(shí)制取氫氣與氧氣，制取過(guò)程實(shí)現(xiàn)零排放無(wú)污染，對(duì)于電解水制氫在車載設(shè)備中的應(yīng)用，可利用汽車發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的多余電量，最大程度發(fā)揮電池性能，非常適合車載設(shè)備使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述情況，本發(fā)明的目的在于提供提供一種低排放環(huán)保車載制氫制氧裝置，其設(shè)備的體積小，耗電相對(duì)較低，適合在車輛上安裝，而以車載蓄電池為電源實(shí)現(xiàn)了氫氣、氧氣的隨車制取，隨制隨用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：提供一種汽車氫氧節(jié)油器，其結(jié)構(gòu)包括：殼體、反應(yīng)壺及過(guò)濾壺，其中所述殼體結(jié)構(gòu)包括下殼、中框及頂蓋，其中中框扣合在下殼的頂部，頂蓋通過(guò)鉸鏈安裝在中框的頂部，同時(shí)殼體內(nèi)設(shè)置有保護(hù)控制裝置電器部分的密封蓋；所述反應(yīng)壺安裝在下殼的內(nèi)部，過(guò)濾壺安裝至中框的頂部。

所述反應(yīng)壺，結(jié)構(gòu)包括：壺體與壺蓋，所述壺蓋上設(shè)有電解液加入口，蓋扣合在壺體的頂部；其中壺蓋上設(shè)有出氣孔，出氣孔通過(guò)氣動(dòng)管路與過(guò)濾壺相連，出氣孔底部設(shè)有防止水進(jìn)入出氣孔的過(guò)濾器；所述壺蓋上設(shè)有液位傳感器和壓力傳感器，通過(guò)線路與可編程邏輯控制器相連；所述壺體內(nèi)設(shè)有極板組，所述極板組包括依次平行排列的六個(gè)極板和五個(gè)夾在各個(gè)所述極板之間的隔板；所述壺體內(nèi)設(shè)有四個(gè)平行排列的壺內(nèi)隔板，通過(guò)壺內(nèi)隔板將壺體和極板組分為相互獨(dú)立的五個(gè)反應(yīng)室；所述極板組通過(guò)接線柱、接線柱與可編程控制器的正負(fù)極分別相連。此技術(shù)方案的反應(yīng)壺內(nèi)的極板組由依次平行排列的六個(gè)極板和五個(gè)隔板組成，主要是為了解決在汽車自有的低壓電源下反應(yīng)壺內(nèi)極板與電解液接觸不充分、電解能力弱的問(wèn)題。這種結(jié)構(gòu)的極板組具有易于加工安裝，能耗低，電解效率高，工作壽命長(zhǎng)，工作狀態(tài)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。

所述過(guò)濾壺，包括一級(jí)過(guò)濾壺、二級(jí)過(guò)濾壺及三級(jí)過(guò)濾壺，各級(jí)過(guò)濾壺中壺蓋與壺體上下對(duì)應(yīng)，且通過(guò)螺紋旋合在一起；其中，一級(jí)壺蓋、二級(jí)壺蓋、三級(jí)壺蓋的頂部由頂連板依次固定；所述二級(jí)壺蓋下方的壺體內(nèi)裝有過(guò)濾水；所述一級(jí)壺蓋頂部設(shè)有進(jìn)氣孔，側(cè)面設(shè)有出氣孔；所述二級(jí)壺蓋側(cè)面設(shè)有進(jìn)氣孔，頂部設(shè)有出氣孔；所述三級(jí)壺蓋頂部設(shè)有進(jìn)氣孔，側(cè)面設(shè)有出氣孔；一級(jí)壺蓋的進(jìn)氣孔上部通過(guò)氣動(dòng)管路與反應(yīng)壺相連，一級(jí)壺蓋的出氣孔外部通過(guò)直通管與二級(jí)壺蓋的進(jìn)氣孔外部相連，二級(jí)壺蓋的出氣孔上部通過(guò)彎通管與三級(jí)壺蓋的進(jìn)氣孔上部相連，三級(jí)壺蓋的出氣孔外部通過(guò)氣動(dòng)管路與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口相連；所述氣動(dòng)管路與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口相連處設(shè)有防止回火的回火閥；所述一級(jí)壺蓋的進(jìn)氣孔下部設(shè)有控制倒吸水位的過(guò)濾直管，出氣孔內(nèi)部設(shè)有排出倒吸水的內(nèi)直管；所述二級(jí)壺蓋的進(jìn)氣孔內(nèi)部設(shè)有內(nèi)直管，所述內(nèi)直管下部低于過(guò)濾水液面，用于過(guò)濾經(jīng)過(guò)的氣體；所述三級(jí)壺蓋進(jìn)氣孔下部設(shè)有用于倒吸水的過(guò)濾直管，出氣孔內(nèi)部設(shè)有過(guò)濾水蒸氣的過(guò)濾器。

此外，一種汽車氫氧節(jié)油器，還包括控制裝置，所述控制裝置包括：可編程邏輯控制器、顯示控制器、液位傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、電源開(kāi)關(guān)及蜂鳴器；所述可編程邏輯控制器通過(guò)線路與車載蓄電池相連，用于汽車氫氧節(jié)油器供電，可編程邏輯控制器通過(guò)線路與點(diǎn)火開(kāi)關(guān)相連，用于控制汽車氫氧節(jié)油器啟停；所述可編程邏輯控制器通過(guò)線路與極板組相連，控制汽車氫氧節(jié)油器的產(chǎn)氣速度；所述液位傳感器安裝在反應(yīng)壺頂部，通過(guò)線路與可編程邏輯控制器相連，用于檢測(cè)反應(yīng)壺內(nèi)液位高低；所述壓力傳感器安裝在反應(yīng)壺頂部，通過(guò)線路與可編程邏輯控制器相連，用于檢測(cè)反應(yīng)壺內(nèi)壓力大??；所述溫度傳感器安裝在反應(yīng)壺底部，通過(guò)線路與可編程邏輯控制器相連，用于檢測(cè)反應(yīng)壺的溫度；所述蜂鳴器安裝在下殼內(nèi)部，通過(guò)線路與可編程邏輯控制器相連，用于汽車氫氧節(jié)油器工作異常時(shí)發(fā)出蜂鳴聲報(bào)警；所述顯示控制器獨(dú)立安裝于駕駛室儀表盤上，通過(guò)線路與可編程邏輯控制器、油門踏板總成連接，用于控制汽車氫氧節(jié)油器的工作參數(shù)，顯示汽車氫氧節(jié)油器的工作狀態(tài)，控制油門踏板總成的工作狀態(tài)；所述電源開(kāi)關(guān)安裝在中框頂部，通過(guò)線路與可編程邏輯控制器相連，是用于控制汽車氫氧節(jié)油器工作的總開(kāi)關(guān)。此技術(shù)方案中，當(dāng)汽車氫氧節(jié)油器處于以下任意一種工況：工作溫度達(dá)到60℃、工作壓力達(dá)到130kpa、反應(yīng)壺內(nèi)電解水少于1.5l時(shí)，可編程邏輯控制器控制接線柱斷開(kāi)輸入電源，停止向汽車氫氧節(jié)油器供電，汽車氫氧節(jié)油器立即停止產(chǎn)氣，同時(shí)可編程邏輯控制器發(fā)出指令，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，顯示控制器的顯示屏上顯示相應(yīng)警報(bào)界面。此技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了汽車氫氧節(jié)油器的自動(dòng)運(yùn)行，自動(dòng)控制，自動(dòng)報(bào)，進(jìn)一步提高了汽車氫氧節(jié)油器的自動(dòng)化程度和安全度。

一種低排放環(huán)保車載制氫制氧裝置的控制方法，具體步驟如下：首次使用汽車氫氧節(jié)油器時(shí)，通過(guò)顯示控制器對(duì)可編程邏輯控制器輸入基本工作參數(shù)，針對(duì)不同車型調(diào)試汽車氫氧節(jié)油器的基本工作參數(shù)可最大程度發(fā)揮汽車氫氧節(jié)油器的功用，提升車輛經(jīng)濟(jì)與排放性能。車輛啟動(dòng)時(shí)，可編程邏輯控制器收到點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的啟動(dòng)信號(hào)，車載蓄電池向汽車氫氧節(jié)油器供電；電流經(jīng)過(guò)可編程邏輯控制器調(diào)節(jié)之后輸入到反應(yīng)壺內(nèi)極板組上，極板組與電解水發(fā)生電解反應(yīng)，電解出氫氣氧氣的混合氣；混合氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾器進(jìn)入過(guò)濾壺，通過(guò)過(guò)濾壺內(nèi)的過(guò)濾水和過(guò)濾器除去雜質(zhì)后，混合氣通過(guò)管路進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)，參與內(nèi)燃機(jī)燃燒做功過(guò)程；反應(yīng)壺上的溫度傳感器、壓力傳感器、液位傳感器實(shí)時(shí)向可編程邏輯控制器反饋信號(hào)，可編程邏輯控制器通過(guò)安裝在駕駛室內(nèi)的顯示控制器向駕駛員實(shí)時(shí)顯示汽車氫氧節(jié)油器的工作狀態(tài)；顯示控制器根據(jù)可編程控制器的反饋參數(shù)，控制油門踏板總成的工作狀態(tài)，調(diào)整內(nèi)燃機(jī)噴油量，使內(nèi)燃機(jī)與汽車氫氧節(jié)油器協(xié)同工作在最佳狀態(tài)，提升車輛經(jīng)濟(jì)與排放性能，顯示控制器同時(shí)還有包括運(yùn)動(dòng)模式、舒適模式等多種行車模式供駕駛員選擇，最大程度滿足駕駛員的用車要求；當(dāng)車輛熄火時(shí)，可編程邏輯控制器收到點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的停止信號(hào)，車載蓄電池停止供電，汽車氫氧節(jié)油器停止工作。汽車氫氧節(jié)油器工作過(guò)程中，當(dāng)溫度傳感器、壓力傳感器、液位傳感器檢測(cè)到汽車氫氧節(jié)油器工作狀態(tài)異常時(shí)，可編程邏輯控制器發(fā)出指令，汽車氫氧節(jié)油器停止產(chǎn)氣，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，顯示控制器的顯示屏上顯示相應(yīng)警報(bào)界面。汽車氫氧節(jié)油器還設(shè)有電源開(kāi)關(guān)，在不使用或需要緊急停止汽車氫氧節(jié)油器時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)即可，通常電源開(kāi)關(guān)為常開(kāi)狀態(tài)。本控制方法使汽車氫氧節(jié)油器與不同型號(hào)的車輛實(shí)現(xiàn)了高度的匹配性、智能性和安全性。

此技術(shù)方案，一方面利用過(guò)濾水過(guò)濾氣體，另一方面采用過(guò)濾器過(guò)濾氣體，所產(chǎn)生的氣體雜質(zhì)少。同時(shí)由于反應(yīng)壺內(nèi)極板組工作時(shí)放熱，反應(yīng)壺內(nèi)液體和氣體溫度相對(duì)較高，會(huì)加速反應(yīng)壺內(nèi)水的蒸發(fā)，蒸發(fā)的水蒸氣進(jìn)入過(guò)濾壺中冷卻，導(dǎo)致過(guò)濾壺內(nèi)有冷凝水產(chǎn)生，而停止工作一段時(shí)間后反應(yīng)壺內(nèi)液體氣體冷卻，由于熱脹冷縮的原理，反應(yīng)壺內(nèi)壓力減小，會(huì)造成過(guò)濾壺內(nèi)的過(guò)濾水吸入反應(yīng)壺。此技術(shù)方案中一級(jí)壺蓋中的過(guò)濾直管、二級(jí)壺蓋中內(nèi)直管、三級(jí)壺蓋中的過(guò)濾直管在反應(yīng)壺發(fā)生倒吸時(shí)，起到回收冷凝水的作用，而倒吸發(fā)生時(shí)，過(guò)濾壺中的過(guò)濾水也會(huì)發(fā)生倒吸，一級(jí)壺蓋中的過(guò)濾直管下表面距離其下的壺體底部留有空位，此空位使水不會(huì)完全吸入反應(yīng)壺，在下次反應(yīng)壺開(kāi)始工作時(shí)，反應(yīng)壺內(nèi)氣壓升高，留在一級(jí)壺蓋下壺體中的水被壓入二級(jí)壺蓋下壺體中，保證了過(guò)濾水的水位。故此技術(shù)方案保證了過(guò)濾壺中冷凝水的回收，防止了過(guò)濾壺中過(guò)濾水的倒吸，使過(guò)濾壺中的水量維持在一個(gè)較為穩(wěn)定合理的范圍，提高了電解水的利用率，延長(zhǎng)了使用時(shí)間。此技術(shù)方案，氣動(dòng)管路與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口相連處設(shè)有的回火閥，有效防止回火至反應(yīng)壺，提高了設(shè)備的安全性。

本發(fā)明的有益效果是：提出了一種適合車載使用的制氫、制氧系統(tǒng)，該車載制氫制氧系統(tǒng)利用車載蓄電池的電能實(shí)現(xiàn)了氫氣、氧氣的隨車制取，氫氣、氧氣通入發(fā)動(dòng)機(jī)后，改善缸內(nèi)燃燒，提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率，降低燃油消耗率，達(dá)到了節(jié)油的效果，同時(shí)減少尾氣中有害氣體。該系統(tǒng)還具有體積小，重量輕，效率高、成本低、易操控的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明汽車氫氧節(jié)油器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明汽車氫氧節(jié)油器的外形示意圖。

圖3是本發(fā)明汽車氫氧節(jié)油器的反應(yīng)壺結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明汽車氫氧節(jié)油器的過(guò)濾壺結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1、殼體；2、下殼；3、中框；4、頂蓋；5、反應(yīng)壺；6、壺蓋；7、壺體；8、壺口蓋；9、極板組；10、接線柱；11、接線柱；12、極板；13、極板；14、極板；15、隔板；16、壺內(nèi)隔板；17、液位傳感器；18、過(guò)濾器；19、壓力傳感器；20、過(guò)濾壺；21、頂連板；22、一級(jí)壺蓋；23、二級(jí)壺蓋；24、三級(jí)壺蓋；25、內(nèi)直管；26、壺體；27、直通管；28、彎通管；29、過(guò)濾器；30、過(guò)濾直管；31、過(guò)濾直管；32、密封蓋；33、蜂鳴器；34、可編程邏輯控制器；35、氣動(dòng)管路；36、氣動(dòng)管路；37、電源開(kāi)關(guān)；38、溫度傳感器；39、顯示控制器。

具體實(shí)施方案

一種汽車氫氧節(jié)油器，包括殼體1、反應(yīng)壺5、過(guò)濾壺20，所述殼體1包括下殼2和扣合在所述下殼2頂部的中框3和通過(guò)鉸鏈安裝在所述中框3頂部的頂蓋4；所述殼體1內(nèi)設(shè)有保護(hù)控制裝置電器部分的密封蓋32；所述反應(yīng)壺5安裝在下殼2內(nèi)部；所述過(guò)濾壺20安裝在中框3頂部。

所述反應(yīng)壺5包括壺體7和扣合在所述壺體7頂部的壺蓋6；所述壺蓋6上設(shè)有電解液加入口，電解液加入口上設(shè)有壺口蓋8；所述電解液為10-30%的氫氧化鉀水溶液；所述壺蓋6上設(shè)有出氣孔，出氣孔通過(guò)氣動(dòng)管路35與過(guò)濾壺20相連，出氣孔底部設(shè)有防止水進(jìn)入出氣孔的過(guò)濾器18；所述壺蓋6上設(shè)有液位傳感器17和壓力傳感器19，通過(guò)線路與可編程邏輯控制器34相連；所述壺體7內(nèi)設(shè)有極板組9，所述極板組9包括依次平行排列的極板14、四個(gè)極板12、極板13和五個(gè)夾在各個(gè)所述極板14、極板12、極板13之間的隔板15；所述壺體7內(nèi)設(shè)有四個(gè)平行排列的壺內(nèi)隔板16，通過(guò)壺內(nèi)隔板16將壺體7和極板組9分為相互獨(dú)立的五個(gè)反應(yīng)室；所述極板組9通過(guò)接線柱10、接線柱11與可編程控制器34的正負(fù)極分別相連。在一般情況下，在使用車載蓄電池電源12v-24v標(biāo)準(zhǔn)電壓情況下，反應(yīng)壺的運(yùn)行溫度在30℃-50℃時(shí)，極板之間的距離在2mm時(shí)電解效果最好。

所述過(guò)濾壺20包括：一級(jí)壺蓋22、二級(jí)壺蓋23、三級(jí)壺蓋24和通過(guò)螺紋旋合在所述一級(jí)壺蓋22、二級(jí)壺蓋23、三級(jí)壺蓋24下方的三個(gè)壺體26；所述一級(jí)壺蓋22、二級(jí)壺蓋23、三級(jí)壺蓋24頂部由頂連板21依次固定；所述二級(jí)壺蓋23下方的壺體26內(nèi)裝有過(guò)濾水；所述一級(jí)壺蓋22頂部設(shè)有進(jìn)氣孔，側(cè)面設(shè)有出氣孔；所述二級(jí)壺蓋23側(cè)面設(shè)有進(jìn)氣孔，頂部設(shè)有出氣孔；所述三級(jí)壺蓋24頂部設(shè)有進(jìn)氣孔，側(cè)面設(shè)有出氣孔；一級(jí)壺蓋22的進(jìn)氣孔上部通過(guò)氣動(dòng)管路35與反應(yīng)壺5相連，一級(jí)壺蓋22的出氣孔外部通過(guò)直通管27與二級(jí)壺蓋23的進(jìn)氣孔外部相連，二級(jí)壺蓋23的出氣孔上部通過(guò)彎通管28與三級(jí)壺蓋24的進(jìn)氣孔上部相連，三級(jí)壺蓋24的出氣孔外部通過(guò)氣動(dòng)管路36與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口相連；所述氣動(dòng)管路36與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口相連處設(shè)有防止回火的回火閥；所述一級(jí)壺蓋22的進(jìn)氣孔下部設(shè)有控制倒吸水位的過(guò)濾直管31，出氣孔內(nèi)部設(shè)有排出倒吸水的內(nèi)直管25；所述二級(jí)壺蓋23的進(jìn)氣孔內(nèi)部設(shè)有內(nèi)直管25，所述內(nèi)直管25下部低于過(guò)濾水液面，用于過(guò)濾經(jīng)過(guò)的氣體；所述三級(jí)壺蓋24進(jìn)氣孔下部設(shè)有用于倒吸水的過(guò)濾直管30，出氣孔內(nèi)部設(shè)有過(guò)濾水蒸氣的過(guò)濾器29。

所述一種汽車氫氧節(jié)油器還包括控制裝置，所述控制裝置包括可編程邏輯控制器34、顯示控制器39、液位傳感器17、壓力傳感器19、溫度傳感器38、電源開(kāi)關(guān)37、蜂鳴器33；所述可編程邏輯控制器34通過(guò)線路與車載蓄電池相連，用于汽車氫氧節(jié)油器供電，可編程邏輯控制器34通過(guò)線路與點(diǎn)火開(kāi)關(guān)相連，用于控制汽車氫氧節(jié)油器啟停；所述可編程邏輯控制器34通過(guò)線路與極板組9相連，控制汽車氫氧節(jié)油器的產(chǎn)氣速度；所述液位傳感器17安裝在反應(yīng)壺5頂部，通過(guò)線路與可編程邏輯控制器34相連，用于檢測(cè)反應(yīng)壺5內(nèi)液位高低；所述壓力傳感器19安裝在反應(yīng)壺5頂部，通過(guò)線路與可編程邏輯控34制器相連，用于檢測(cè)反應(yīng)壺5內(nèi)壓力大??；所述溫度傳感器38安裝在反應(yīng)壺5底部，通過(guò)線路與可編程邏輯控制器34相連，用于檢測(cè)反應(yīng)壺5的溫度；所述蜂鳴器33安裝在下殼2內(nèi)部，通過(guò)線路與可編程邏輯控制器34相連，用于汽車氫氧節(jié)油器工作異常時(shí)發(fā)出蜂鳴聲報(bào)警；所述顯示控制器39獨(dú)立安裝于駕駛室儀表盤上，通過(guò)線路與可編程邏輯控制器34、油門踏板總成連接，用于控制汽車氫氧節(jié)油器的工作參數(shù)，顯示汽車氫氧節(jié)油器的工作狀態(tài)，控制油門踏板總成的工作狀態(tài)；所述電源開(kāi)關(guān)37安裝在中框3頂部，通過(guò)線路與可編程邏輯控制器34相連，是用于控制汽車氫氧節(jié)油器工作的總開(kāi)關(guān)。