-
Technischer
Bereich
-
Diese Erfindung betrifft allgemein
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reproduzieren von Energie,
insbesondere zur Verbesserung der Verbrennung in einem Kraftmaschinenantriebssystem durch
das Zuführen
von Sauerstoff und Wasserstoff in die Zylinder der Kraftmaschine.
-
Im allgemeinen werden durch Brennstoffe, die
für Kraftmaschinen
mit innerer Verbrennung bzw. Verbrennungsmotoren, Kraftmaschinen
mit äußerer Verbrennung
und andere Verbrennungsvorrichtungen verwendet werden, Abgase bei
der Verbrennung verursacht, die verschiedene Arten von schädlichen, chemischen
Substanzen in die Atmosphäre
abgeben, wodurch die Umwelt verschmutzt wird. Diese schädlichen,
chemischen Substanzen beinhalten z. B. CO, HC, NOx, und SOx. Um
die Erzeugung solcher schädlichen,
chemischen Substanzen zu unterdrücken,
ist bisher der Wirkungsgrad der Verbrennung von Brennstoffen erhöht worden,
indem die Qualität
des verwendeten Brennstoffes oder verschiedene Verbrennungsvorrichtungen
verbessert worden sind. Außerdem
sind die abgegebenen Abgase mittels vielfältiger Abgasbeseitigungsvorrichtungen
unter Verwendung von Katalysatoren behandelt worden, um eine Verschmutzung
zu verhindern. Jedoch sind solche Verfahren gemäß dem Stand der Technik zur
Reduzierung von umweltverschmutzenden Substanzen unzureichend und
die Verbesserung der Brennstoffqualität ist im Hinblick auf die Kosten schwierig.
Um diese Mängel
zu überwinden,
beabsichtigt die Industrie in letzter Zeit, Brennstoffaktivierungsvorrichtungen
zu verwenden, um die Verbrennung zu verbessern und um schädliche Gase
zu reduzieren. In den US-Patenten
4605498 ,
471 1271 ,
5055189 ,
5044346 ,
5080080 ,
5460144 ,
5632254 und
5873353 werden der Magnetfeldeffekt
oder die Fern- Infrarotstrahlung
verwendet, um Brennstoff zu aktivieren, damit das Brennstoffmolekül zerlegt
und somit die Verbrennung verbessert und die schädlichen Gase reduziert werden.
-
Die Verbrennung umfasst Brennstoff,
Wasserstoff in dem Brennstoff und Sauerstoff in der Luft. Das Aktivieren
von Brennstoff verbessert nur ein Element der Verbrennung. Brennstoffe
wie Benzin setzen sich hauptsächlich
aus einer chemischen Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindung mit unterschiedlichen
Molekülstrukturen
zusammen. Die Hauptelemente der Verbindungen sind Kohlenstoff und
Wasserstoff. Die Brennstoffe, die einen hohen Prozentsatz an Wasserstoff
aufweisen, sind normalerweise leicht für die Krafterzeugung zu entzünden. Kohlenstoff
und Wasserstoff sind aktive Elemente. Sie können leicht mit Sauerstoff
reagieren und dann lodernd brennen. Wenn man genügend Luft (ungefähr 20 % Sauerstoffanteil
ist in der Luft) bereitstellt, dann wird die Verbrennung des Brennstoffes
wirksam und es wird weniger schädliches
Gas erzeugt. Durch das Hinzufügen
von mehr Wasserstoff in die Verbrennungseinrichtungen wie Kraftmaschinen
kann der Brennstoffverbrauch reduziert werden, und das Hinzufügen von
Sauerstoff kann bei der Verbrennung des Wasserstoffs sowohl in dem
Brennstoff als auch in der Luft hilfreich sein und die Verbindung
von Kohlenstoff und Wasserstoff verhindern, da sich normalerweise
Kohlenstoff und Wasserstoff zu einem schädlichen Gas verbinden.
-
-
Die primäre Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reproduzieren
von Energie bereitzustellen, um die Verbrennung zu verbessern.
-
Eine andere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reproduzieren
von Energie bereitzustellen, mit dem die Erzeugung von schädlichen
Gasen reduziert werden kann.
-
Die vorliegende Erfindung offenbart
in einer Ausführungsform – kurz zusammengefaßt – eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Reproduzieren von Energie, die in Kraftmaschinenantriebssystemen
verwendet werden. Das Antriebssystem hat eine Kraftmaschine mit
mehreren Zylindern und eine Kühlvorrichtung,
die mit der Kraftmaschine verbunden ist. Die Kühlvorrichtung hat wenigstens
einen Wassertank zum Ableiten von Kühlwasser an die Kraftmaschine
und Zuführen
von erhitztem Kühlwasser
aus der Kraftmaschine. Die Vorrichtung umfasst:
- (1) eine
Trennkammer zum Trennen von Flüssigkeit und
Gas, wobei die Trennkammer umfasst: einen mit der Kraftmaschine
verbundenen Einlass zur Aufnahme von erhitztem Kühlwasser, wobei ein Teil des
erhitzten Kühlwassers
in Sauerstoff und Wasserstoff zerfällt; einen ersten Auslass,
verbunden mit dem Wassertank, zum Ableiten des erhitzten Kühlwassers an
den Wassertank; und einen zweiten Auslass, verbunden mit dem Wassertank,
zum Ableiten von Sauerstoff und Wasserstoff an den Wassertank und
- (2) eine Speicherkammer mit einem mit dem Wassertank verbundenen
Einlass zur Aufnahme von Sauerstoff und Wasserstoff innerhalb des
Tankes und einen mit der Kraftmaschine verbundenen Auslass zum Ableiten
von Sauerstoff und Wasserstoff an die Zylinder.
-
Um die Belastung der Zylinder bei
dem Verdichtungsvorgang zu reduzieren und effizient die von der
Kraftmaschine erzeugte Wärme
zu nutzen, kann die Speicherkammer zuerst mit einem Verbindungsstück verbunden
und dann an die Kraftmaschine angeschlossen werden, und das Verbindungsstück wird an
einen Wärmekollektor
angeschlossen, der die Wärme
aus der Kraftmaschine auffängt
und den Sauerstoff und Wasserstoff vorwärmt, der durch das Verbindungsstück hindurchströmt.
-
Um die Menge des aufgefangenen Sauerstoffes
und Wasserstoffes zu erhöhen,
umfasst die Vorrichtung weiter einen Gas-Bypass, so dass die Trennkammer
zudem einen mit dem Gas-Bypass verbundenen dritten Auslass und die
Speicherkammer darüber
hinaus einen mit dem Gas-Bypass verbundenen zweiten Einlass zur
Aufnahme von Sauerstoff und Wasserstoff aus dem Gas-Bypass haben.
-
Um einen anormalen Druck in der Kraftmaschine
zu vermeiden, wird ein an der Kraftmaschine installierter Druckregler
empfohlen.
-
Die Erfindung wird anhand der nachstehend detaillierten
Beschreibung in Zusammenhang mit den Zeichnungen verständlicher,
wobei:
-
1 – ein Blockdiagramm
der Ausführungsform
ist;
-
2 – ein Funktionsschema
der Ausführungsform
mit der Trennkammer im Detail ist;
-
3 – eine perspektivische
Ansicht zwischen der Ausführungsform
und den Zylindern ist; und
-
4 – eine perspektivische
Ansicht des Wärmekollektors
der Ausführungsform
ist.
-
Detaillierte Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
-
Mit Bezug auf die 1 wird die Ausführungsform in einem Kraftmaschinenantriebssystem verwendet,
wobei das Antriebssystem eine Kraftmaschine 10 mit mehreren
Zylindern 11 und eine Kühlvorrichtung 20 hat, die
an der Kraftmaschine 10 angeschlossen ist, wobei die Kühlvorrichtung 20 wenigstens
einen Wassertank 21 zum Ableiten von Kühlwasser an die Kraftmaschine 10 und
zum Zuführen
von erhitztem Kühlwasser
aus der Kraftmaschine 10 aufweist. Ein Teil des erhitzten
Wassers wird aufgrund der hohen Temperatur in Sauerstoff und Wasserstoff
zerlegt. Das Verfahren der Ausführungsform weist
die folgenden Schritte auf: Zuführen
von Sauerstoff und Wasserstoff in den Wassertank 21; Speichern
von Sauerstoff und Wasserstoff aus dem Wassertank 21; und
Ableiten des gespeicherten Sauerstoffs und Wasserstoffs in die Zylinder 11.
-
Es zeigen sich folgende Vorteile,
wenn mehr Sauerstoff und Wasserstoff in die Verbrennungsvorrichtungen
wie Kraftmaschinen, hinzugefügt
werden:
- 1. durch das Hinzufügen von zusätzlichem Wasserstoff in eine
Kraftmaschine kann die Zündenergie
wirksam gesteigert werden, und die Kraftmaschine kann eine höhere Nutzleistung
an verbundene Anlagen abgeben. Wenn die Kraftmaschine in Automobilen
eingesetzt wird, erhöht
sich die Leistung der Automobile;
- 2. durch das Hinzufügen
von mehr Sauerstoff können
die Brennstoffe wirksamer entflammen. Bei einem Einsatz der Kraftmaschine
in Automobilen wird das Ausstoßen
von Abgasen reduziert werden. Dies ist für die Umwelt vorteilhaft; und
- 3. wenn eine Leistungssteigerung der Kraftmaschine nicht berücksichtigt
wird, können
zusätzlich
hinzugefügter
Sauerstoff und Wasserstoff den Verbrauch der Brennstoffe, wie Benzin,
reduzieren, da Wasserstoff ein entflammbares Material ist. Wenn
die Kraftmaschine in Automobilen verwendet wird, kann der Benutzer
Geld für
Brennstoff einsparen.
-
Daher wissen wir, dass durch die
Erfindung Wasserstoff und Sauerstoff leicht aus herkömmlichen Kraftmaschinenantriebssystemen
gewonnen und als ein reproduzierter Brennstoff verwendet werden kann,
um einen Teil des Brennstoffs zu ersetzen und die Verbrennung zu
verbessern. Das Verfahren der Ausführungsform kann weiterhin umfassen:
das Auffangen der Wärme
aus der Kraftmaschine und das anschließende Erwärmen des Sauerstoffs und des Wasserstoffs
mittels der aufgefangenen Wärme. Dies
dient zum Vorwärmen
des Sauerstoffs und des Wasserstoffs, bevor sie den Zylindern 1 1
zugeführt weiden.
Der Sauerstoff und der Wasserstoff werden im voraus in der Absicht
erwärmt,
dass sie den Zündzeitpunkt
nach dem Einströmen
in die Zylinder 1 1 schnell erreichen. Daher wird den Zylindern 1 1
der Verdichtungsvorgang erspart und deren Nutzdauer verlängert. Bei
diesem Schritt wird ebenfalls die von der Kraftmaschine erzeugte
Wärme zum
Erwärmen des
Wasserstoffs und des Sauerstoffs effizient genutzt. Daher kann die
Temperatur der Kraftmaschine 10 reduziert werden und die
Kühlvorrichtung 20 reduziert
ebenfalls die Last für
das Kühlen
der Kraftmaschine 10. Damit ist gemeint, dass die Drehung
des Lüfters
ebenfalls reduziert werden kann und die Temperatur des Wassertankes 21 auch
niedriger ist. Dies ist für
das gesamte Kraftmaschinenantriebssystem gut. Für den Benutzer bedeutet dies,
dass er sich keine Sorgen darüber
zu machen braucht, dass das heiße
Wasser beim Öffnen
der Abdeckung des Wassertankes herausschießt.
-
Die Vorrichtung der Ausführungsform
umfasst eine Trennkammer 50 und eine Speicherkammer 60.
Die Trennkammer 50 dient zum Trennen von Flüssigkeit
und Gas und umfasst: einen mit der Kraftmaschine 10 verbundenen
Einlass 52 zur Aufnahme von erhitztem Kühlwasser, wobei ein Teil des
erhitzten Wassers in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt wird; einen
ersten Auslass 53, verbunden mit dem Wassertank 21,
zum Ableiten des erhitzten Kühlwassers
an den Wassertank 21; und einen zweiten Auslass 54,
verbunden mit dem Wassertank 21, zum Ableiten von Sauerstoff
und Wasserstoff an den Wassertank 21. Der Sauerstoff und
der Wasserstoff werden dem Weg des Kühlwassers folgen (als „a" in der 1 und 2 bezeichnet) und in die Trennkammer 50 strömen. Da
Gas leichter und die Strömungsgeschwindigkeit
größer ist,
können
der Wasserstoff und der Sauerstoff früher in den Wassertank 21 einströmen. Die
Temperatur innerhalb des Wassertanks 21 ist hoch genug,
um mehr Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen.
-
Eine Speicherkammer 60 mit
ausreichendem Raum 61 hat einen mit dem Wassertank 21 verbundenen
Einlass 62 zum Aufnehmen von Sauerstoff und Wasserstoff
innerhalb des Tankes 21 und einen mit der Kraftmaschine 10 verbundenen
Auslass 63 zum Ableiten von Sauerstoff und Wasserstoff
an die Zylinder 11.
-
Um die Belastung des Verdichtungsvorganges
auf die Zylinder zu reduzieren und die von der Kraftmaschine erzeugte
Wärme effizient
zu nutzen, kann die Speicherkammer 60 zuerst mit einem
Verbindungsstück 40 verbunden
und dann an die Kraftmaschine 10 angeschlossen werden,
und das Verbindungsstück 40 wird
an einen Wärmekollektor 70, der
die Wärme
aus der Kraftmaschine 10 auffängt und den durch das Verbindungsstück 40 strömenden Sauerstoff
und Wasserstoff vorwärmt.
Mit Bezug auf 4 kann
der Kollektor 70 eine in einem Rohr 72 eingeschobene
Wärmeaufnahmestange
71 sein. Die Wärmeaufnahmestange 71 ist
nahe der Kraftmaschine zu installieren, um die Wärme aus der Kraftmaschine aufzunehmen
und über
das Rohr 72 an das Verbindungsstück 40 weiterleiten
zu können,
damit der durch das Verbindungsstück 40 strömende Sauerstoff
und Wasserstoff erwärmt
werden können.
Das Verbindungsstück 40 kann
ein T-Verbinder sein.
-
Eine Pumpe B kann zwischen der Speicherkammer 60 und
der Kraftmaschine 10 installiert werden, um den Sauerstoff
und den Wasserstoff effizient in die Kraftmaschine 10 zu
pumpen. Ein Stromregulator C kann ebenfalls zwischen der Speicherkammer 60 und
der Kraftmaschine 10 installiert werden, um die an die
Kraftmaschine 10 gelieferte Wasserstoff- und Sauerstoffmenge
zu steuern.
-
Für
die Verbrennung durch die Kraftmaschine ist Sauerstoff aus der Luft
erforderlich. Im allgemeinen dringt die Luft von außen durch
einen Luftfilter in die Maschine 10 ein und wird dann mit
dem Brennstoff, der aus der Einspritzvorrichtung portionsweise ausströmt, gemischt
und schließlich
in die Zylinder 11 durch ein Gaseinlassventil einströmen. Daher
kann der Auslass 63 der Speicherkammer 60 an der
Stelle angeordnet werden, an der das Einleiten in das Gaseinlassventil
D möglich
ist, z. B. zwischen dem Luftfilter und der Einspritzvorrichtung,
und der Sauerstoff und der Wasserstoff in der Speicherkammer werden
in die Kraftmaschine 10 gesaugt.
-
Es ist möglich, dass bei zu hoher Sauerstoff- und
Wasserstoffversorgung der Druck in der Kraftmaschine kurzfristig
zu hoch wird. Um dieses Problem zu lösen, kann ein Druckregler 80 installiert
werden, der mit dem Rohr zwischen der Kraftmaschine 10 und
dem Brennstoffdruckregler (siehe 3)
verbunden ist, damit der Gasüberdruck
abgelassen wird.
-
In dem herkömmlichen Kraftmaschinenantriebssystem
ist, allgemein gesprochen ein, Brennstoffdruckregler installiert,
um den Druck in der Brennstoffrohrleitung zu justieren. Der Brennstoffdruckregler
hat eine Rohrleitung, die an dem Öltank angeschlossen ist, um überschüssiges Öl aufzufangen.
Der Druckregler 80 hat jedoch keine mit dem Öltank verbundene
Rohrleitung, da es durch die effiziente Verbrennung der vorliegenden
Erfindung keinen Ölüberschuss
gibt.
-
Um die Auffangmenge an Sauerstoff
und Wasserstoff zu erhöhen,
weist das System außerdem
einen Gas-Bypass 90 auf, so dass die Trennkammer 50 weiterhin
einen dritten an den Gas-Bypass 90 angeschlossenen Auslass 55 aufweist,
und die Speicherkammer 60 weist weiterhin einen zweiten
an den Gas-Bypass 90 angeschlossenen Einlass 64 zur
Aufnahme von Sauerstoff und Wasserstoff aus dem Gas-Bypass 90 auf.
-
Zahlreiche Eigenschaften und Vorteile
der Erfindung sind in der vorgenannten Beschreibung aufgeführt worden,
zusammen mit den Einzelheiten über
die Struktur und Funktion der Erfindung, und die neuen Merkmale
davon sind in den angefügten
Ansprüchen
ausgewiesen. Die Beschreibung ist jedoch nur beispielhaft dargestellt
und Änderungen
können im
Detail, insbesondere bezüglich
Umriss, Größe und Anordnung
der Teile, Materialien und Kombination davon innerhalb des Erfindungsprinzips,
das im vollen Umfang durch das weite, allgemeine Verständnis der
Begriffe angegeben ist, in denen die angefügten Ansprüche ausgedrückt wurden, vorgenommen werden.