CN101012775A - 一种电解槽及含有这种电解槽的内燃机成套部件 - Google Patents

Abstract

一种用来产生一种或更多种气体的系统，以增进内燃发动机中的燃烧，发动机具有一进气口，该系统包括：一电解槽，用于在压力下产生一种或更多种燃烧增进气体；一气体通道，用来使电解槽连接到内燃发动机的进气口；以及一流量调节器，有效连接在电解槽和发动机进气口之间，用于调节送到发动机的燃烧增进气体的流量。

Description

一种电解槽及含有这种电解槽的内燃机成套部件

技术领域

本发明涉及一般的内燃机领域，特别是涉及一种电解槽，用来供应气体燃料添加成分，以增进内燃机内的燃烧。

背景技术

现代的汽油机和柴油机比起几年前的类似发动机，效率更高，污染更小。然而，由于人们所用车辆总数的增加，即使依照这种更高效清洁的车辆，空气污染程度还是持续增加。因此，要求开发比普通汽车技术允许的排放量更低，因而污染更小的车辆的压力不断加大。这促进了燃料替代技术的发展，如电动轿车和货运托车，天然气和丙烷燃料车，氢燃料电池车等。虽然许多这种技术很有希望，但其中有些技术距离商业实施仍很遥远，而其它技术似乎已经达到了现有设计能力的极限，但仍未能生产出令顾客接受的产品。因此，人们又重新关注传统的汽油和柴油燃烧发动机，以及使其更好地减少污染、更加高效的途径。

众所周知，添加氢气和氧气作为燃料，能增加内燃机效率并能显著减少污染。二者的优点很明显是其能够具有更快的火焰燃烧速度，相当于汽油的九倍，从而能使燃烧室中的燃料更充分地燃烧。因此，烟灰(不完全燃烧碳氢化合物)、一氧化二氮、一氧化碳及其它污染物的排放量会减少，同时能量输出增加，能够实现更高燃油效率及更大功率。

采用氢和氧作为燃油添加成分的一种方式是，将这些气体存贮于装在车辆上的罐体中，用软管将罐体连接到发动机。然而，由于总是存在着气体泄漏和爆炸的危险，这些活性气体的罐体存贮方式具有长期的安全隐患。这种方式还要求一定行程后要去加油站补充气体，不够方便。另外，为供应这些气体，主流的加油站网需要花费巨额费用进行改进，这也要求多个标准的广泛协调，这些会大大推迟该技术的接受。由于罐体存贮具有这些问题，人们作了各种努力，以开发能够在车辆上产生气体的系统，用来利用公知技术，如电解，以产生气体，在需要时供发动机使用。

这种系统的一个实例在Bradley提出的美国专利No.3,939,806中有讲授。但由于包含一个用来产生直流电以向电解槽供电的机构，该系统相当复杂。其需要一种工作流体，如水或氟里昂，以及附属的循环装置，一个涡轮机和直流发电机，一个氢汽化器和一个氢贮罐，以及几个用来使工作流体，水或氢移动的泵。实现这样一种复杂系统非常昂贵，需要大量努力来与现有发动机结合，并且由于许多额外部件，还可能包含可观的维护费用。另外，Bradley甚至没有提到爆炸的危险，特别是氢罐，也没有提供任何用来使系统在寒冷天气中工作的手段，这时供应给电解槽的水会冻结。

由Stowe提出的美国专利No.5,231,954尝试提供一种简单的电解系统，能够在车辆上产生氢气和氧气。该装置为一个单独电解室或槽，能直接接收来自车辆电池的电能，并具有一气体输出管道，与发动机的曲轴箱强制通风系统(PCV)连接。当发动机工作时，PCV管道中产生一真空，用于将气体从电解槽中抽出，进入发动机。还具有空气进气口调节阀，一直对大气敞开。这个阀用来调节空气与所产生的气体的混合，以满足排放控制规则的要求。操作者向槽中的水添加浓电解液，直到安培计的读数为1.5-3.0安。其后，大约每1000英里手动向槽中添加水。该槽具有一个摩擦装配帽，当暴露于PCV管道真空时，其紧密地固定，而当发动机及相连的真空关闭时便松开。当发动机关闭时，该放松帽易于突然爆开，以泄去槽中建立的高压。

由于Stowe装置直接接收来自电池的电能，通过调节电解液浓度来设置电流级别。结果是得到一个高阻值、低电流的电解槽，因为产生过多的热量，成为一个难以解决的问题。由于在该最佳实施例中采用塑料壁，而塑料不能很好地导热，所以热问题更加严重，而且该专利也没有讲述到冷却机构。

另外，虽然该装置本来打算简化安装和使用，但是其电解液的预混合和预充电相当麻烦，特别是对消费者应用来说。另一复杂的部件是进气口阀门，需要用排放控制机构来调节。而且，由于该阀门一直对大气敞开，所以很容易将脏空气吸入电解槽。Stowe还讲到，该阀门具有双重作用，当电解槽压力增加时，该阀门可作为安全释放阀。然而，该装置并未明确，大小满足排放要求的开口(可能是一小开口)如何在一个完全不同的情况下，作为一个安全释放装置来有效的运行。因此，Stowe装置也许缺乏足够的安全释放部件，以减小压力上升时爆炸的危险。

再一问题是操作该设备所需的PCV真空管线能用于汽油内燃机，而非柴油内燃机。而且，估计大约每驾驶1000英里需要补给用水。这也许对普通消费者使用是足够了，但对于每几天就会行驶这个距离的商用车辆来说，会带来很大的不便。因此，Stowe装置不适于大多数商用车辆采用，特别是造成主要污染的大型柴油机卡车。

Valdespino提出的美国专利No.4,271,793中示出了另一种电解装置。该专利讲到大多数车用发动机的电池不能提供足够的电流来产生有效量的氢气和氧气，因此要求安装更大的或者第二备用发电机。然而，这种安排增加了产生的热量，这又反过来要求安装单独的水套，由车辆冷却系统来提供。这些附属部件增加了费用，并使这种装置与常规发动机的集成更加复杂。

较高程度的发热带来使电解液蒸发的危险。为解决该问题，Valdespino在输出气体管道设置一个阀门，以保持较高的电解槽内部压力。较佳压力范围是50～150psi，通常为100psi。然而，维持这种高的内部压力一般会增加爆炸的危险，并使日常的电解液补充更加复杂且操作危险。这还迫使电解槽壁比其它的更厚，增加了电解槽的重量。在真空作用下，气体从电解槽输出，穿过一个蓄电池，并从该蓄电池分散到发动机进气歧管。

这些及其它与本技术有关的实际问题如果得不到解决，用氢和氧作为燃油添加成分可能带来的功效及减少污染的好处将难以实现。

发明内容

本发明要求一种电解槽及内燃发动机成套部件，它能够克服与现有的用来产生氢气和氧气以作为内燃机的燃油添加成分的装置有关的一些问题。

特别是，该装置产生足够量的氢气和氧气以提高所连接的内燃发动机的燃烧效率。该装置会稳定有效地将所产生的气体送到发动机，从而使这些气体作为燃油添加成分的益处得以实现。更佳地，该装置可以工作于不同类型的发动机，特别是带有涡轮增压的柴油发动机，这种发动机通常为卡车这种使用燃油很多的用户所采用。如果车辆能够在整个行程期间，并且在任何能预料到的气候条件，包括在寒冬及酷夏的温度下，都能不间断地提供气体，那么将会非常有利。

该装置操作简单，很少需要操作者的关注和维护。更佳地，该装置基本上只需要偶尔进行水的补充。该装置是由相对简单和耐久的构件构成，所以极少损坏，并且进行维修很简单，这也是其优点。而另一优点是该装置能很容易地安装在车辆上，不需要对发动机作大的改动。

在任何气体装置中不可避免地会有阻塞块积累在气体循环系统中导致压力升高及爆炸的危险。由于本发明的装置是用于机动车辆，车辆包含有极易燃烧的烃类燃油，并且一人或多人紧关在一起，气体爆炸会造成严重伤害并影响对其它很有价值的技术的接受。所以，该装置在设计上使这种危险尽可能小是很重要的。因此该装置最好包括排放部件，以在气体压力可能积累到危险程度时将其释放。而且，特别有利的是，如果在不大可能会出现的排放部件失效或有火星引入的情况下，该装置自身的结构能够抑制这种随之而来的爆炸，，对车辆上的人造成伤害的危险会显著减小。

本发明的电解槽利用网形镍板构成的电极产生气体，并包括一指定区域用于电解气雾。一风扇和冷凝器帮助降低气体温度和减少湿气。通过调节电解槽的输入电源，可以进一步加强电解能力。以这种方式，本发明的该装置产生足够的气体供应以帮助燃烧。该装置通过压力将气体送到发动机，从而，即使当进气口压力因涡轮增压器的推进而较高时也能确保气流的稳定。在一个需要时能自动补充电解槽的独立车载水源的支持下，气体能够被持续利用。该装置包含有加热和冷却部件，即使在极端的气候条件下也能产生气体。需要操作者维护的仅仅是偶尔对水源的补充。即使在商用的行车状况下，也只需要约每3-4周补充一次就足够了。槽及成套部件由坚固、简单的构件制成，没有移动部件或复杂的电子设备，所以很少损坏，维修费用很低。而且，该装置易于与现有发动机连接。电能来自车辆蓄电池，气体输出软管仅需连接到进气集气管的标准进气口。该装置包括叠置的安全排放部件，如果气体压力上升到标准运行水平以上，其用以释放内部气压。而且，该装置按照压力容器标准构建，从而在不太可能会有爆炸事件发生时，能够抑制并极少引起实际伤害。

因此，本发明提供了一种系统，用来产生一种或多种气体，以增进内燃发动机中的燃烧，所述发动机具有一进气口，该系统包括：

一电解槽，用于在压力下产生一种或多种燃烧增进气体；

一气体通道，用来使电解槽连接到内燃发动机；以及

一流量调节器，有效连接在电解槽和发动机进气口之间，用于调节送到所述发动机的所述燃烧增进气体的流量。

附图说明

现在通过参考实例，对本发明的具体实施例作介绍，如附图所示。

图1为本发明的电解槽和内燃机部件的主视剖视图；

图2为图1所示电解槽和内燃机部件的主视图；

图3为图1和2所示电解槽的透视图，示出了隐藏部件；

图4为一本发明内燃机成套部件安装于车辆上的示意图；

图5为内燃机进气口压力对时间的典型关系图；

图6为本发明的电解槽和内燃机部件的主视立体图，包括箱体附件；

图7为本发明内燃机部件的外部连接示意图。

具体实施方式

本发明涉及一种系统，包括一电解槽及相关成套部件，产生并提供用作内燃机燃油添加成分的气体。电解为通过水溶液使电流通过的一种公知方法。电流电离水分子，释放氢气和氧气，氢气和氧气可以直接被送到发动机。这些气体在进气口喷入发动机，以增进发动机所用碳氢化合物燃料的燃烧。

本发明特别应用于内燃机驱动的机动车辆。本发明也可用于多种车辆和燃料，包括常规的汽油机客车和使用柴油机和涡轮增压器的商用货车，以及由非普通燃料如丙烷、甲烷或天然气驱动的特殊车辆如铲车或拖拉机。本发明在此处描述的配置能够满足大型车辆的特殊要求，如通常用于长途运输货物的由涡轮增压、柴油发动机驱动的商用拖拉机或拖车。本领域普通技术人员可以知道，在不脱离本发明精神实质的情况下，本发明的原理可用于其它类型的车辆和内燃机。

图6示出了本发明的设备或装置的总体结构。该设备主要以图号10指出，主要包括一电解槽或槽12，一置换水容器或水容器14，一冷凝器15，以及整个安装于箱体18内的一电子控制器或电气盒16。箱体18具有一个门17，打开门就可以接触到上述各种部件。水容器14包括一进水管19，延伸穿过箱体18顶面，便于使用。一风扇20直接设置在槽12的正下方，箱体18的外侧底面。电气盒16包括一个开/关转换器21，旁路开关23、一“系统工作”发光二极管(LED)25、以及一“水位低”发光二极管27。在本优选实施例中，这两个发光二极管分别呈绿色和红色，但可以知道，也可采用其它颜色。

箱体18最好由金属板制成，但是可以知道，任何轻质、坚固而且最好又便宜的材料都是适用的。对于大型拖拉机或拖车或类似车辆来说，本发明可以设置于一个12英寸宽，24英寸高，12英寸深的箱体18内。该尺寸的箱体可以方便地安装在车辆外侧，如侧面的油箱旁。可以知道，对于这种类型的汽车来说，箱体18应足够坚固且密封良好，以充分保护内部元件。同样可以知道，当用于小型车辆如客车或轻型卡车时，本发明可以设置于尺寸更小的箱体18中，这种箱体可以装在车内某处，如车厢或发动机仓。

图7为本发明10的示意图，示出了接入和引出箱体18的外部接线。正极引线22和负极引线24分别与车辆蓄电池(未示出)的正、负极接线端直接电连接。同样，油压引线26直接连接到作为内燃机标准配置的油压开关。电磁阀引线28是用来驱动安装在箱体18外部的外部电磁阀30的电输出线。各个电输入端22、24和26，以及电输出端28连接到箱体18内的电气盒16。本装置10的其它外部连接包括进水管19以及将电解槽12连接到外部电磁阀30的气体管道或称气体输出软管31。另一气体管道或称气体输出软管32进一步将外部电磁阀30与发动机连接。气体输出软管31和32共同作为气体管道，将燃烧增进气体从电解槽12输送到内燃机。另一气体输出软管35作为外部电磁阀30到大气的排放口。

图4示出本发明10安装在一个具有内燃机13的拖拉机或拖车式车辆11的外部。可以看到外部电磁阀30可以方便地安装在车辆11的车架上。发动机13具有一进气口或进气集气管，接收燃烧过程所用气体。气体输出软管32可以方便地连接到发动机13的集气管上预制的用来接收辅助气体的标准插接入口上。

现在可以知道本发明的电解槽和成套部件是如何牢固地安装在车辆上的。所需要的只是将箱体18和外部电磁阀30安装在车内或车外的一个方便位置，这适合于特殊类型和尺寸的车辆。一软管从箱体18延伸到外部电磁阀30，再从电磁阀30延伸到车辆发动机13的进气口。电线从蓄电池和油压开关延伸到本装置，并伸出外部电磁阀30。车辆发动机不需要改动。与某些已有技术相比，不需要额外的能源或冷却系统。

图1为本发明10的主视剖视图，示出了主要部件，特别示出了系统内部水和气体的相对位置。可以看出水容器14包含位于下部的水33和位于上部的气体34，气体34在水33的上方。同样，槽12包含位于下部的液态溶液或电解液36和位于上部的气体34，气体34在电解液36的上方。由于矿物质的存在可能干扰电解过程，水33最好是经过蒸馏的。气体34表示任何一种或多种电解释放的燃烧增进气体，在本优选实施例中表示的是具有氢气和氧气的混合气，并且可以包括氢氧结合对以及分离的气体分子。

在装置10底部具有一底台38，形成支撑水容器14和槽12的基座。底台38最好由固体块制成，其材料具有隔热性质并且不会渗入水33、气体34和电解液36。该材料应坚固而且耐久，其最好还应能够被沿着一个表面进行蚀刻，并能钻孔或凿通其内部。这样，表面蚀刻可以便于装配邻接部件，并且可以制出内部通道，使液体或气体可以流通。

还发现具有极高分子量的聚乙烯是合适的材料。这种聚乙烯不吸收液体或气体，非常致密和坚固，并且即使在极冷的温度如零下40度，也能够抗裂解。可以知道，具备类似特性的其它材料如果具有相当的效果，也可以采用。

为支撑水容器14和槽12，图1中的底台38最好具有两个圆形凹槽，由其上表面蚀刻进去，与均为圆柱状并具有圆形底边的水容器14和槽12的下部边缘形成滑动配合。还示出，底台38具有三个内部通道。通道40通过一外部阀或旋塞44，将水容器14连接到一外部龙头42。当旋塞44关闭时，存贮于水容器14内的水33自然充满通道40，并被堵在旋塞44处。当旋塞44打开时，来自水容器14中的水33通过龙头42流出整个装置。类似的通道46将槽12连接到一堵塞48。为便于维护该装置，通过拆下堵塞48，可使电解液36从槽12中方便地流出。

入口或水通道50通过一止回阀52，将水容器14底部连接到槽12底部。止回阀52为一常用液压部件，可以使液体沿一个方向通过，但是作为阻挡物防止沿相反方向流动。在本例中，止回阀52用于使水从水容器14通向槽12，同时防止电解液36从槽12向水容器14回流。止回阀还具有预设的压力级别，从而只有当止回阀上的压力超过额定值时，液体才能向前流动。正如下文将作更详细的讨论，止回阀最好设定在6磅。因此，当水容器14中的水33和气体34的压力超过槽12中的电解液36和气体34的压力6磅/平方英寸以上时，水33将从水容器14流向槽12。

可以知道，不同的凹槽形状或者内部通道设置也都是可以的，只要底台38或类似装置能实现固定槽12和水容器14的功能，并能提供水33和电解液36所期望的流动即可。

本发明最佳实施例中的水容器14为一不锈钢圆筒，大约高为141/2″，直径为41/8″，容积约为3.25升。最好该水容器14由坚固并且导热的材料制成。因此，除不锈钢之外的其它具有这些特性的材料也可以采用。可以知道，水容器14的大小、形状及容积可以改变，从而与本发明的各种的适当结构相协调。特别是，增加或减小水容器14的体积或容积将会相应增加或减小操作者对装置10主动补充水容器14的时间周期。

水容器14顶部受上台54的限制，上台最好由与前面所描述的底台38相同的材料制成，并具有相同的特性。因此，上台54可以具有一个圆形凹槽，蚀刻进入其底面内，与水容器14的圆形上边缘形成滑动配合。上台54还示出具有三个内部通道。一通道56将水容器14与进水管19连接。一可拆下的盖29安装在进水管19顶部，防止气体34逃散到大气中。盖29最好是由不锈钢制成，具有一橡胶封，并且，该盖可以移开，以通过进水管19将水注入，从而装满水容器14。为防止泄漏，最好在盖29上或在进水管19顶端开口处附装一锁固机构(未示出)。

通道58使气体34可以通向固定在上台54侧壁上的保险片60。保险片60是一个对气体压力34敏感的机械元件。当气体34的压力升高超出某个预设的值或者预定的安全释放压力时，其构造可以物理断裂或破碎。一旦断裂，气体34将通过保险片60上的开口从水容器14内部排放到大气，使水容器14内的压力迅速降低到大气压。在本发明的该优选实施例中，保险片60选择在预定安全释放压力60磅/平方英寸下断裂。最好将一簧片开关(未示出)附装到保险片60上。当保险片60断裂时，触发簧片开关并发送一信号到电气盒16，从而警告系统该装置已被减压。

上台54中的另一通道61将气体34连接到一软管62，该软管与一示于图1中虚框线内的集气管64相连。

水容器14内具有一液位检测器66，其顶端安装在上台54的下表面。液位检测器66包括一个轴68，一个止挡件70，以及一个可沿轴68滑动的浮子72。另外还有一簧片开关(未示出)，位于轴68内部指定的最高充满液位的位置上，如虚线74所示。当水注入进水管19，水33的液位上升超过止挡件70，使浮子72由原来止挡件70的承托位置上升。当浮子进一步上升到最高充满液位74时，浮子72与簧片开关接合，发送一个信号，触发一蜂鸣器(图未示)，警告操作者停止向水容器14充水。最高充满液位74特意设定低于上台54的一段距离，这样留出一些空间以允许水33结冰时膨胀，在结冰温度下当装置熄火较长时间时会出现这种情况。在本优选实施例中，该距离约为距顶部1.5英寸。可以理解，除液位检测器以外的其它装置，只要其具有能在最高充水液位74时警告操作者停止充水的功能，都可采用。

现在再来看电解槽12，槽12上方具有一隔离台76，冷凝器15以及上台78。从槽12底部到冷凝器15顶部的整个高度约为141/2″，与水容器14的高度相似。槽12和冷凝器15均为直径为41/2″的圆柱体，与水容器14的直径几乎相同。槽12自身高度最好在8到12英寸之间，在本最佳优选实施例中为10英寸。可以知道，为与本发明各种适当结构相适应，这些尺寸可以改变。

电解槽12包含两个实现电解作用的电极，一阴电极或称阴极80，一阳电极或称阳极82。还示出一张紧装置84。如下面具体显示，张紧装置84用于保持阴极80的两部件之间的电连接。

槽12内部具有一浮子感应器或称液位检测器88，以检测槽12中电解液36的液位。该部件通过其顶端与隔离台76下表面的连接得以固定。液位检测器88具有三个浮子，一上浮子或称安全浮子90，一中间浮子或称充满浮子92，以及一补充浮子或称下浮子94。在安全浮子90和充满浮子92之间具有一止挡件96，在充满浮子92和下浮子94之间具有一止挡件98，并且在液位检测器的轴的底端具有止挡件99。每一浮子都可沿液位检测器88的轴上由最接近的高止挡件和低止挡件所限定的部分滑动。在液位检测器88的轴内含有四个簧片开关(未示出)：第一簧片开关位于靠近轴顶端的一个预定的较高位置，并由安全浮子90触发，第二簧片开关位于低于止挡件96的一预定充满位置，并由充满浮子92触发，第三簧片开关位于低于止挡件98的一个预定补充位置，第四簧片开关位于接近止挡件99的一个预定的较低位置，二者分别由补充浮子或称下浮子94触发。

槽12的本体或称圆筒确定了一个主要容纳电解液36的空间，其上方为气体34。液态溶液或电解液36最好为氢氧化钾(KOH)溶于蒸馏水的液态混合物。最佳浓度为KOH的体积比为33％。可以知道，如果能够得到充分的结果，其它浓度也可以接受。最好电解液不包括任何抗发泡剂，因为这种物质能够转移到电极并影响电解。

一旦电解液混合好，就需要定期补充水分，但KOH一般在正常使用大约3年后才需要补充。由于KOH是一种腐蚀性材料，如果不熟悉其应用的人盲目操作，会发生意外伤害，并且由于KOH的精确配比对实现有效电解非常重要，最好对KOH的接触限于有资质的维修人员，而且电解液最好是最初随本发明成套部件一并提供，以后这种KOH成分也仅由有资质的维修人员提供。下面将更详细地讨论，电解液36的水成分通过水容器14有规律地自动补充。

图3更具体地示出阴极80和阳极82。从该视图可以看到，阴极80包括两个部件，一外壳100和一内网102。从图中可以看出，外壳100，内网102以及阳极82形状均为圆筒状，具有相同或几乎相同的高度，并且宽度几乎相等。每个电极的高度约为10英寸。外壳100直径约为41/2英寸，内网102和阳极82直径分别逐渐稍小从而可以装配在外壳100内。阳极82与阴极80物理分开并电绝缘，或者更具体地说，是从内网102，通过图3中虚线所示的隔离件104分开。在优选实施例中，隔离件104包括两个围绕阳极82的环部，每个厚度约为1/16英寸。隔离件104使阳极82和阴极80保持可靠地分开但同时又足够接近以使电解有效进行。隔离件104的优选材料为塑料，因为塑料电绝缘，耐久，同时能够抗KOH降解，但是可以理解，具备类似特性的其它材料也是可以的。隔离件104也可以采用多于一种的不同数量的环或具有不同结构的环，只要能使阴极80和阳极82保持可靠间隔即可。

由于其直径相似，内网102的外圆柱表面实质上一直沿外壳100的内圆柱表面保持表面接触，有效地形成了作为一个单独物理元件的阴极80。为进一步确保电接触，张紧件84放置在阳极82内，正好位于一个隔离件104后面。在那个位置，张紧件84向阳极82和隔离件104施加一个向外的压力，使隔离件104将内网102紧紧压入外壳100上的两个接触点105。张紧件84最好为镀镍螺杆，两端具有尼龙套管。套管可沿螺杆旋合，以到达保持所需向外压力的适当位置。

阴极80和阳极82都应是导体，或者由导电材料如金属制成，因为必需通过这此元件进行电流传导才能实现电解过程。由于阴极80包括两部分，内网102是导体而外壳100不是导体的实施方式也是可以的。最好电极是由纯贵重金属制成，如镍、铂、钯、铑或钛。贵重金属具有不与KOH起反应的优点，以及通过提供电子加强在电解液36中的流动，从而促进电解的作用。纯贵重金属比含有非贵重金属的汞合金更可取，因为非贵重金属可与KOH起反应并涂覆和侵蚀电极。在本发明的优选实施例中，镍的纯度等级指定为“镍200”时，即能产生足够的效果。镍的一个优点是具有面心立方分子结构，这种结构具有很多反射边缘。众所周边，电解生产的气体量与电极的边缘的数量成比例。镍的其它优点是其固有的强度，所以阴极和阳极坚固耐久，并且通常比其它贵重金属花费更少。可以知道，能产生合适量的氢气的其它贵重金属或其它金属也是可以可接受的。

在本优选实施例中，外壳100由无缝镍管组成。通过比较，内网102和阳极82中的至少一个，最好两个都由网形金属板制成，最好是镍金属。网形金属板表面具有狭长开口，并在相对两端拉伸或延展，从而金属板变薄，并沿其表面产生规则样式的孔103。网形金属板的相对两端能够连接或沿一个边叠置，以形成一个圆筒。图3中可以看到，孔103倾向于菱形，并产生许多附加的边缘。

网形金属板拉伸或延展的程度以开口表面区域相对整个表面区域的百分比表示。因此，一指定为50％延展的金属板，其表面具有50％的开口或孔，其余50％为金属。由于延展程度越高，产生边缘就越多，这虽然是所期望的，但同时也使金属板变薄，不结实且发热更多，这通常要取一个折衷。在本优选实施例中，发现镍最大延展到为50％时即可产生满意的效果。然而，可以理解，随着新的冶金技术的发展，延展超过50％的镍或其它金属，也有可能得到足够的效果。

现在可以看出阴极80设计为两个部分的优点。外壳100形成槽12的壳体，有利于形成一无缝固体管道，以防止电解液漏出槽12，并防止外界杂质进入槽内。同时，内网102形成阴极80的内表面，由于其由网形金属板制成，所以能为电解提供大量的边缘。如所提到的，阳极最好也由网形金属板制成。因此可以知道，由于电极都是由网形金属板制成，以及具有面心立方分子结构的贵重金属例如镍的使用，所以本发明的电解槽12包含有大量的边缘。

还可知道阴极80和阳极82的位置可以反过来，使阳极82作为具有外壳100和内网102的外部电极，使阴极80作为内部电极，不会影响槽12的效果。在实践中，仅通过切换电输入端到电极端即可实现。同样，除紧密结合的两个圆筒体以外，如果能带来相当的效果，其它各种电极设计亦可采用，。

返回图1，可以看到阴极80和阳极82延伸在槽12的整个高度上，在本优选实施例中为10英寸。可以知道，如果愿意，电极制成短于槽12的整个高度也是可以的。电解液36注入槽12的下部，液位低于电极高度，气体34占据了上部或电解液36上方的空间。槽12的气体34占据并位于电解液36上方的这部分被指定为电解气雾106的气体空间。在本优选实施例中，电解液36的液位约为8英寸高，因此，气体空间106约为2英寸高。可以看出，在槽12工作过程中，这些位置可以分别变为6英寸和4英寸，因为电解液36液位的下降，随后，水33将会补充进来。一般来说，推荐的最小气体空间为/₂英寸到3英寸之间，较佳地，至少为1英寸，最好为电解液36上方2英寸。

气体空间106提供了电解液36向四周飞溅的空间或余地，当车辆上坡或颠簸穿行时，不会触发“高水位”警戒，下面将进行讨论。还可发现，设计这种阴极80和阳极82向电解液36上方延伸，以形成一个气体空间106的槽12，能提供充分的效果。可以知道，本发明中的气体空间或电解气雾106与很多已有技术不同，已有技术中的电极通常是完全浸没在液态溶液中。

液位检测器88中的浮子和簧片开关提供槽中电解液36的液位情况，当电解液36充满槽12时，下浮子94上升直到停在止挡件98处，然后充满浮子92上升直到停止于止挡件96处，当液位上升时，充满浮子92触发第二簧片开关，警告系统停止向槽12中加水。图1中所表示的情形是槽12的充满位置。从这里可以看到，下浮子94和充满浮子92位于其行程范围的顶部，安全浮子90位于其行程的底部，搁置在止挡件96上。在这个充满位置，气体空间106约2英寸高，从而电解液36约8英寸高。

如果水继续注入到槽12中，安全浮子90将升起。如果安全浮子90持续上升到触发第一簧片开关的位置，将会向电气盒16发送一“高水位”警报或信号，切断该装置。安全手段用于尽可能减小电解液36持续上升并进入发动机13的风险，因为KOH对发动机13有损害。

还可理解，当车辆11爬坡或颠簸前行时，产生的电解液四处晃动会使安全浮子90上升。由于这种情况引起触发“高水位”的警报并非人们所期望，所以液位指示器88最好安装在槽12上表面中心。因为当车辆爬坡时液位的上升更容易在槽12周边而非中间观测到，这种布置有助于避免错误报警。

当槽12继续工作时，电解液36的液位下降，使充满浮子92下降，直到搁置在止挡件98上，继而下浮子94下降并最终触发第三簧片开关。在此基础上，将发出一信号，要求补进水。下面将作更具体地讨论，补进水过程为水33通过进水口或水通道50从水容器14进入槽12，直到充满浮子92上升到触发第二簧片开关。

在不补充水的情况下，电解液36的液位会继续下降，直到通过下浮子94触发第四簧片开关，产生一“低水位”信号，关闭本装置。这种情况还会打开电气盒16上的红色“低水位”发光二极管27，为车辆操作者提供一种直观指示，装置10由于“低水位”条件已经停止工作了。本装置在这种情况下实行关闭是由于液位过低时电解液36中KOH的浓度过高，将反过来导致产生大量热量而无法接受。如同下文进一步描述，在这种条件下，可通过操作者进行人工补充来使装置恢复工作。

可以知道，液位检测器88将提供必要的反馈以使电解液36的液位保持在安全有效的工作范围内，包括在液位变得过高或过低时关闭系统。

隔离台76安装在槽12顶部，最好是与前述的下台38相同的聚乙烯块。据此，最好在隔离台76的上下表面蚀刻入圆形凹槽，以分别与冷凝器15和槽12的圆柱形边缘形成滑动配合。隔离台76具有一内部通道108，作为接收槽12中产生的气体34的出口，使气体34从电解气雾106上升到冷凝器15中。通道108的宽窄应适当，既能使气体在流过时不受过多阻碍，又能使隔离台76可在槽12和冷凝器15之间起到隔热器的作用。在本优选实施例中，通道直径约为1/2英寸时，能够获得充分的效果。

冷凝器15是一个无缝不锈钢圆管，高约31/2英寸，直径约4英寸。由于被隔离台76物理地分开，冷凝器15使其内部气体34热隔离，保持比槽12的电解气雾106中的气体34冷10℃左右的温度。这种温差的结果是由气体34携带的大量湿气在冷凝器15的内壁上凝结形成水滴。这些水滴往往会通过通道108滴落回槽12中的电解液36中。可以知道，冷凝器15也可采用不同的材料构成，如不锈钢，只要它具有易于冷凝水蒸汽的表面，且最好是导热体。

在槽12顶部为一上台78，这是一个与前面讨论的台类似的聚乙烯块。如前面所述，上台78的下表面最好蚀刻一个圆形凹槽，以安装冷凝器15的圆柱形上边缘。上台78具有一通道110，通向一压力开关112，该开关是一个压力传感器，设置为用来在本发明中达到预定安全释放压力35磅/平方英寸时触发。有一阳极接线端114呈螺纹状，为一坚固的镀镍杆。如图1所示，阳极接线端114从上台78的上表面向下延伸，穿过冷凝器15和隔离台76，直到阳极82，与其连接。在上台78中还具有一通道116，连接到一软管118，该软管将气体34直接送到集气管64中。还具有一通道120，通过一软管122和一流量调节器124将气体34输送到集气管64中。流量调节器124，有效连接在槽12和发动机13的进气口之间，以根据发动机13进气口处的压力，调节气体34的流量。在优选实施例中，流量调节器为一泄压阀，采用止回阀124的形式，压力设定在20磅/平方英寸。如图1所示，止回阀124最好安装在集气管64外侧软管122的入口位置。

止回阀124设置用来当气体34达到或刚刚超过释放压力时，将气体34释放到发动机13，在本优选实施例中释放压力为20磅/平方英寸。下面将说明，该压力接近发动机13进气口压力工作范围的上限。可以理解，除了泄压阀，也可采用其它类型的流量调节器，只要它们能够适当地调节气体34流向发动机13的流量。

现在来看集气管64，示出的内部通道126，对穿过集气管64的气体34的流通作了功能示意。内部通道126与从水容器14过来的软管62、从槽12过来的软管118、通过止回阀124从槽12过来的软管122，以及与通向外部电磁阀30的气体输出软管31连接。需要注意，内部通道126形成了一个气体连接通道，其通过软管118和62，实现从槽12到水容器14的气体34连接。

集气管64还具有一安全释放阀或安全电磁阀128和一充满电磁阀130，二者独立且并行地打开或关闭内部通道126和气体输出软管31之间的通路。同样，还有一水容器电磁阀132，用来打开和关闭来自水容器14的软管62与通向槽12的软管118之间的通路。在图1中，为了说明目的，电磁阀128、130和132被表示为阀，因为在功能上它们的作用是在内部通道126打开或关闭气体34流动的通路。从该图中还可看出，集气管64包含一个压力开关134，压力预设在11磅/平方英寸，以及一压力开关136，这是一个压力传感器，压力预设在预定安全释放压力40磅/平方英寸。

从图1中可以看出，压力开关134和136直接连接到携带着来自水容器14的气体34的软管62上。因此，在本优选实施例中，出于方便，这些压力开关安装在集气管64上。它们在功能上响应水容器14内的气体34压力，但不受水容器电磁阀132的设定压力的影响。同样，如图1所示，软管122通过止回阀124将来自槽12的气体34输送到集气管64，止回阀124还另外直接连接气体输出软管31，不受排气电磁阀128或充满电磁阀130设定的影响。

在图1中，为清楚说明，示出了集气管64功能方面的内部结构，没有必要表示出集气管64的实际内部结构。可以理解，对本领域普通技术人员来说，基于所提供的这些结构及功能说明，能够很容易地创建功能等同的集气管。在本发明的优选实施例中可以得知，由德国Burkert公司制造的电磁阀，专用于控制氢气的流通，能提供充分的效果。

图1还示出，气体输出软管31连接到外部电磁阀30。外部电磁阀30是一个可转换阀，其是具有至少两个位置的三通电磁阀。外部电磁阀30可以将气体输出软管31设定为，既能通过气体输出软管32和在某一位置上的止回阀138连接到发动机13上，又能通过气体输出软管35和在另一位置上的止回阀139与大气相通。止回阀138和139分别设定在1/10磅/平方英寸，并且主要用来防止任何外界空气进入和污染槽12。外部电磁阀30通过由电磁阀引线28提供的连接线路，由电气盒16进行适当的设置。通常，外部电磁阀30被设置为，当本发明的装置10工作且产生气体34时，通过气体输出软管32与发动机13相连；当装置10熄火时，通过气体软管35排放到大气，并最好能将气体清除出系统。可以看到，气体输出软管32能够方便地连接到发动机进气集气管上的一个预铸的用来容纳辅助软管的插接输入孔上。

在本发明的优选实施例中，气体输出软管31和气体输出软管32直径约为3/8英寸。最好系统中其它的软管，如软管62、118和122，以及各种内部通道，其直径也约为3/8英寸，以便于实现部件之间的连接。可以知道，本发明的其它实施例可以使用具有不同直径的软管，以适于在不同的气体压力或产品等级下的系统操作。

图2依据图1所示的功能性剖视图，描绘了来自同一主视图的本发明的装置10的各种元件。可以看到，水容器14、电解槽12，聚乙烯台38、54、76和78，集气管64，以及与上述集气管64连接的各种软管。图2还示出了一装在水容器14上的容器夹143，以及一装在槽12上的容器夹145和147。在电方面，阴极80通过容器夹145和147连接到箱体18，后者又被装设到车辆本体上，意味着阴极80将得到对大多数车辆来说标准的“负极接地”。

图2还示出功率调节装置或电源144，其通过容器夹固定到水容器14侧面。电源144为标准10-16伏型，直流-直流换流器，电流递增，电压递减。每个电源144从电气盒16获得11.1伏的电压，约为6.9安的电流，向槽12的电极输出约为23.9安的递增电流，电压递减2.4伏。阴极80的电输入端在容器夹145上，阳极82的电输入端在阳极接线端114上，由于容器夹145，从而阴极80被固定在车辆电接地端，电极的电源实质上由阳极82处提供。可以理解，本实施例中，电源144的电流和电压输出提供了适当的效果，本发明的其它实施例也可根据不同电流和电压配置获得适当的效果。

提到的水容器14，最好是由坚固、导热的材料构成，如不锈钢。在本优选实例中，水容器14包含由陶瓷复合物制成的两层绝缘喷涂层，，如由美国加利福尼亚Envirotrol公司制造的该产品。喷涂物在水容器14外表面上形成一个厚约26/1000英寸的绝缘层。这种材料的绝缘层能够提供足够的保温能力。除了一个约1/2英寸宽的垂直条142作为裸露金属外，水容器14的整个表面都进行了喷涂。

除了对槽12提供电能外，电源144还起到给水容器14加热的双重作用。在水容器14上安装两个电源144，从而使其部分金属表面接触裸露金属带142就能实现加热水容器的作用。以这种方式，由电源144自然产生的热量就会传递到水容器14的不锈钢表面。水容器14表面覆盖的其它绝缘层有助于保持水容器14内部的热量。

这样布置电源144的好处在于，当车辆在严寒天气下熄火较长时间时，可以提供热量融化水容器14内部可能形成的冰。冰必须融化成自由流动的水33，才能够在需要时补充到槽12的电解液36中。在这方面，由电源产生的热量能产生足够的效果。在极端情况下，当水容器14中的水位处于最大充满位置74并冻结成固体冰块时，已经证实，在本优选实施例中，由电源144产生的热量将冰块融化并把容器中的水33恢复为液体状态的融化时间约为两个小时。

图2还示出在电解槽12的阴极80的外表面上具有一金属外套或加热毯146。加热毯146是一个具有内部导线细丝的不锈钢覆层。当电流施加到导线上时，导线产生的热量传递到金属外套，外套将热散布在更广的区域。加热毯146用于在极冷天气下使槽12变暖。虽然电解液36的冻结温度比水的冰点更低，在这种天气下实际上不会冻结成固体，但确实会在某种程度上使液体变稠。已经证实要在这些环境中电解时，实现电解所必需的电流会显著增加。这种电流需求给车辆的电气系统带来严重的消耗，可能损害交流电机内的调节装置。

为避免损害交流电机的危险，在本发明的优选实施例中，只要当启动时槽12的温度低于一个预先设定的寒冷温度，-10℃，来自电气盒16的输出电源就直接供应到加热毯146，而不再提供给电源144。加热毯146设计为消耗与槽12一样的功率，这样对车辆的电气系统就不会有过度的损耗。该装置工作一段时间后，槽12的温度上升到-10℃以上，来自电气盒16的电流重新供应给电源144，电解可以开始进行。已经证实在本优选实施例中，在启动温度为-40℃时，需要约45分钟达到-10℃。由于电解是一种放热反应，能够把热量释放到电解液36中，在车辆11运行、装置10工作期间，槽12的温度将持续上升而不会降低到-10℃。因此，如果需要加热毯146，通常也仅仅是在行程开始时的有限时间内。

通过使用温度传感器，最好是以电热盘的形式，可以在选定的位置进行温度检测。这些装置包括一扣合的双金属盘，在达到预先设定的温度时，能够断开和闭合电连接。当温度回复到该预先设定值的先前状态时，它们可以复位，即如果是断开状态，可以回到闭合，如果是闭合状态，可以回到断开。已经证实，由美国ElmwoodSensors of Rhode Island公司为此目的制造的传感器能够带来足够的效果。

电热盘放置在需要进行温度检测的位置，与该受监控的装置的电路电连接。在图2的优选实施例中示出有三个电热盘。电热盘148附装到下台38上，以监控风扇周围的环境温度，因此其电连接到与电风扇的同一电路中。该电热盘具有一设定温度15℃，当检测到的温度降至低于15℃时，将断开驱动风扇20的回路，从而使风扇停止转动。在寒冷天气中，一般不需要风扇20提供额外的降温。

电热盘150附装到外壳100上，以监控槽12的温度，其设置在驱动电加热毯146的电路中。其设定温度为-10℃。因此，当检测温度降到低于-10℃时，电热盘150闭合，从而将电流导通到加热毯146。当温度升至高于设定点时，电热盘150断开，电流重新导通至电源144，给槽12的电极供电。

电热盘152附装在隔离台76上，以监控整个环境温度，其电连接在含有油压引线26的主电路中。该电热盘设定在80℃。当箱体18内的总体环境温度达到80℃时，电热盘断开并因而切断装置10。系统切断选择在温度为80℃，是因为在这样高的温度下电解成分将不会进行正常反应，甚至尼龙台也可能变形。

图2还示出用螺杆154和螺母156，将下台38分别与上台54和78相连，以及与槽12的隔离台76相连。由于图2示出的是装置10的一侧，可以知道，水容器14及槽12分别具有四个螺杆154，每侧两个。螺杆154、螺母156以及其它未示出的有关构件，如平垫圈和法兰，是用来将水容器14和槽12的元件紧密可靠地固定在一起。在本发明的优选实施例中，所设计的用来控制螺杆154及其它构件的规格指标符合美国机械工程师协会制定的适用于压力容器的标准B31.3。本发明的装置10是一个压力容器，因为它是一个装有受压气体的容器。

该专业工程标准详细规定了影响压力器皿或容器承受内部压力增长和爆炸能力的各种设计参数。这包括不锈钢螺杆154的使用及它们在容器拐角处的布置；每个螺母156下平垫圈的使用，使用锁定垫圈以抵抗震动；以及其它因素，如构件的种类和数量，其抗拉强度及焊接完整性。这是一个相当严格的标准，主要用于直径超过6英寸，在30磅/平方英寸压力下工作的压力容器。由于本发明直径约4英寸，工作压力低于30磅/平方英寸，所以可以理解，使用该压力容器标准会增加相当大的安全性。根据该标准，螺杆154在裂开前应能够承受14,000磅/平方英寸的压力。

通过对比，如前面提到的，本发明的该装置已经包括安全排放部件，其在较低的压力25、40，60磅/平方英寸下即能释放压力。而且，本发明10的单个构件也具有额定压力。软管如气体输出软管31和32，软管62和118的额定值约为120磅/平方英寸，聚乙烯台38、54、76和78额定值约为6,000磅/平方英寸。冷凝器15的不锈钢圆柱体和水容器14的额定压力为14,000磅/平方英寸，镍槽12额定值约能抵抗10,000磅/平方英寸的压力。

如果引入火星，或者由于内部压力(如槽12内压力因某种原因上升至数百磅/平方英寸范围)，可能会引起装置10内发生爆炸。鉴于使用材料具有更高的压力额定范围及压力容器的结构标准，这种爆炸很可能控制在内部范围，而不会造成任何外部破坏和伤害。

如所指出的，电气盒16与直接来自车辆蓄电池的正极引线22和负极引线24连接，与从油压开关引出的油压引线26直接相连，并具有一个电输出端28，通向外部电磁阀30。在电气盒16和槽12之间还具有其它未示出的电连接线，如将电能送到电源144的电能输出线，还有与各种压力开关、液位探测器，以及破裂盘60相连接的线。

正极引线22和负极引线24上来自蓄电池的电能约为15安，12-13伏，或195瓦。电能输出线向每一电源144输送6.9安，11.1伏，或76瓦电能，总计约152瓦。每一电源144输出23.9安，2.4伏，功率达到57瓦，或总计114瓦。可以知道，这些电能的数量可随本发明的其它实施例而作适当变化。

电气盒16的内部构件包括一单独的大电磁阀，用于驱动槽12，和数个继电器和熔断器，均在车辆标准12伏下工作。当车辆发动机启动时，油压引线26触发一继电器，该继电器激活大电磁阀，将从蓄电池引出的电能输入端连接至电源144的接线输出端。为了操作者方便，电气盒16的外部含有一开/关转换器21，旁路开关23、绿色的“系统工作”LED25以及红色的“水位低”LED27。该优选实施例的电气盒16还包含一计时器，记录装置10工作的持续时间。

由此可知本发明的该装置10为车辆操作者提供了清楚简单的界面。该装置自动运行，当操作者操纵车辆时，不需操作者进行任何主动介入。因此，车辆内不需要操作面板，操作者利用开/关转换器21可以打开或关闭装置10，或者使用旁路开关23进行人工补充，如下所述。当绿色LED25点亮时，提供了安全反馈，表示该装置10工作正常。否则，当该LED熄灭时，表示该装置10不工作，没有进行电解。当红色LED27点亮时，表示处于“水位低”情形，提醒操作者补充水容器并开始人工装水。

还可知道，装置10通过其由耐用材料如镍、不锈钢以及超高分子量聚乙烯块制成的结构，耐用性得以增强。电子元件是简单可靠的模拟元件如电磁阀、继电器以及熔断器，工作电压为标准12伏。本发明中没有数字电子或可编程部件，因为这些部件会增加复杂性，并且更容易因其温度敏感性或编程错误而失灵。另外，本发明的槽12和部件中没有移动部件。因此，可以知道，本发明可以长期可靠地运行，特别是在恶劣的道路环境下，这时通常难以获得维修。当必须维修时，装置10的简单设计使得修理和保养过程相当直接和简单。

现在描述本发明的操作。最初，当车辆停放且发动机熄火时，系统中没有电能供给到槽12，没有电解，也没有气体34和气压出现。当车辆操作人员转动钥匙启动发动机时，车辆的油压开关被触发，通常是一个12伏的信号。这同时将油压引线26从零提升到12伏，其触发一低电流继电器，该继电器接着关闭电气盒16内部的大电磁阀。

启动时，在电能通向电源144之前，电气盒16中的电路自动检查各种预设条件，以确保装置10的安全工作。由于电子装置为模拟装置，这种预检查基本上是立即进行的，包括检查与每一欲设条件相关联的信号的存在与否。因此被监控的信号包括下述相关的信号：在隔离台76上的电热盘152，以确定该装置尚未处于高于80℃的较高温度；槽12中由安全浮子90触发的第一簧片开关以及由下浮子94触发的第四簧片开关，以分别确定电解液36的液位既不太高也不太低；压力开关136，以确定系统压力尚未超过40磅/平方英寸，以及与破裂盘60相关联的簧片开关，以确定破裂盘60尚未破裂。如果这其中的任何一个条件被确定已经发生，则系统不会启动，电解也不会发生。

启动监控还进一步包括对下台38上的电热盘148的监控。如果该电解盘触发，表示温度低于15℃，风扇不启动。如果温度为-10℃或更冷，电热盘就触发，通知系统启动加热毯146而非电源144。

如果不存在不合格的条件，电气盒16设定为外部电磁阀30通过气体软管32输出到发动机13。电气盒16还将电能送至电源144，后者调整电流和电压，并通过阳极接线端114和阴极80将电能输送至电极上。如果电热盘150已经启动，加热毯将接收来自电气盒16的电能，直到温度升至-10℃以上，这时电热盘150将复位，电能将再次送至电源144。一旦电能送至电源144，槽12内即开始电解，含氧气和氢气的气体34随之产生。可以知道，由于电源144工作时产生的热量将自动传导至水容器14内的水33，如果水33被冻结，就可使其消融。这样，本发明对电源144产生热量作了有价值的应用，否则这些热量就会散失掉，对系统没有任何帮助。

现在再来看集气管64的结构，在正常情况下，安全电磁阀128和充水电磁阀130均被保持封闭，从而阻挡内部通道126和槽12中的任何气体34进入气体排出软管31。而水容器电磁阀132保持打开，从而槽12通过软管118，内部通道126和软管62，与水容器14建立一直接连接。随着槽12逐渐产生气体34，气体34将充满槽12和水容器14的上部，在装置10内部，从最初的零气压逐渐建立气体压力。由于槽12和水容器14的空间是固定的或体积是预先就确定的，可以知道，当更多的气体34产生时，该空间内的压力将随时间而增加。当气体压力34刚刚超过20磅/平方英寸的释放压力时，气体34将由流量调节器或20磅/平方英寸止回阀124释放，其通过软管122到气体输出软管31和气体输出软管32，然后输送到发动机13。因此，在装置10的稳定工作状态下，气体34在约20磅/平方英寸的压力从槽12流向发动机，并且槽12和水容器14在同样的约20磅/平方英寸的压力下达到平衡。

已经得知，该系统从零压力增至20磅/平方英寸一般需要4-5分钟。因此，车辆操作者可以体验到，在发动机发动后约5分钟后，动力明显增加。如下面更详细的讨论，该系统应在平常的行程中保持工作，以便在后续的行程中发挥电解的优势。

在槽12工作期间会产生大量的热量，这些热量会降低电解过程的效果。在槽12的气体空间106中的气体34的自身温度一般要达到约75℃，由于隔离台76的隔热作用，冷凝器15内的温度要低10℃，或者说为65℃。起动风扇20会将热空气向下抽出箱体18，将槽12和冷凝器15的温度分别降低至约55℃和45℃。在较冷的天气中这些温度会进一步降低。对系统冷却来说，槽12使用热传导性金属如镍，比起塑料更利于系统降温。因此可以知道，安装冷却部件有利于提高电解效率。而且，与某些现有技术不同，该系统不需要单独的冷却系统。

应当注意，气体34通常含有一定数量的湿气或水蒸气，这在寒冷的天气下会出现问题。因为水蒸气会凝结并在气体34的流动中结成块状。特别是，在热气体34遇到外界的低温时，会在气体输出管道31形成冰粒。如果冰粒聚集，堵塞的压力会导致系统失灵或发生爆炸。

有几个因素，会降低本发明中的上述危险。首先，由于湿气随热量增加，本发明的冷却部件通常会降低湿度。而且，当气体34到达冷凝器15时，冷凝器15和槽12的温差使很多湿气凝结聚集在冷凝器15内壁上。聚集的水滴将向下通过管道108滴回到槽12中。这减小了气体34进入气体输出软管31所携带的湿气量。再者，当气体34在气体输出软管31内流动时，由于气体的移动，即使在非常寒冷的天气下，气体也不会凝结。因此，就不需要施加使输出软管变暖的加热措施了。另外，如果外部电磁阀30安装在发动机的进气口下方，气体输出软管31内携带的任何湿气都会在电磁阀30底部被收集，而不会进入发动机。当系统关闭时，这些湿气最终通过输入气体软管35排放到大气中。

当在稳定的状态下工作时，槽12每分钟产生约600毫升的氢气和氧气，已经证实这些气体送至车辆发动机13，会产全令人满意的效果。

由于采用了增进电解过程的各种部件，本发明的装置10能在紧凑空间内产生合理量的气体。这包括使用金属镍，特别是阴极80和阳极82都采用网形结构的金属，这会增加有利于电解的边缘数。由于在本发明中，采用了经调整的输入电能来产生更高的电流流入电极中，气体产生量也会得以增加。众所周知，电解发生的气体量是随电流增加的。本发明采取的方法与某些现有技术相比，现有技术是从蓄电池直接向槽中提供未调整的电能，它的简易性是可取的。但是，这将导致低电流，需要通过调整电解液来补偿。反过来，这会产生过度发热的问题，导致需要更复杂的冷却或压力输送装置。因此，系统为弥补该方法的缺点而需要增加的复杂结构削弱了直接从蓄电池连接到槽的表面上的简易性。因此可以理解，通过调整电流，本发明仅利用车辆蓄电池作为电能而不需要繁杂的附加装置如特定冷却系统或外部交流或直流发电机，即能获得足够的气体量。

产生的气体包括单独的氢、氧原子以及氢一氧结合对的混合物。这里如果需要，可以分离出单独的气体，可以相信，无论是存在单独的两种气体，还是化合了的气体，都可以增进发动机13内部的燃烧过程。还可相信，气体34穿过气体空间106有助于增强气体34的有效性或燃烧质量。

现在可以知道本发明的装置10是如何产生足够有效量的氢气和氧气来辅助燃烧的。

槽12以某一速率产生气体34，该速率由输入到电极的电流以及与槽自身设计有关的因素来确定，如采用网形镍板形成的圆柱形结构的电极。由于一旦本装置供电工作，这些因素就是固定的，所以槽12产生的气体体积在任何特定期间都会是稳定的。特别是，槽12产生气体34的速率不依赖于发动机13的工作因素，如其每分钟转速(rpm)或气体入口压力。然而气体34实际送至发动机13的速率一般在某种程度上会依赖于进气口压力或发动机13的速度。通过对比，本发明的装置10已经设计为在大多数工作环境下气体34送至发动机13的速率是恒定的。

某些车辆，如车辆11所表现的那种类型的拖拉机或拖车，以及一些客车，其发动机配有涡轮增压器。涡轮增压器实质上是利用一个由排出气体驱动的叶轮从外界吸入空气，并在压力下将其送入发动机的进气口。随着发动机的速度或rpm增加，排气力上升，导致叶轮更快地旋转，引入气压更高。因为rpm的增加意味着给定时间内具有更多的燃烧量，所以这种关系是适当的。因此，为了在该同一给定期间提供所要求的更多量的空气，要求进气口压力随rpm一起上升。大型拖拉机或拖车形式的车辆通常在600-800rpm，10-15磅/平方英寸压力下时空转，通常其上限为1800rpm，压力为30磅/平方英寸。

图5为内燃机空气进气口处压力(P)对时间(t)的典型关系图。可以理解，空气压力(P)实质上与发动机13rpm有关。因此在图5中，当发动机在冷起动到高的rpm之间工作时，可以看出对于这种情况的发动机13，进气口压力在零到约22磅/平方英寸的压力范围内工作。

注意，气体输出软管32携带来自槽12的气体34从涡轮增压器用到用到的相同的空气进气口进入发动机13。因此，如果从涡轮增压器输入的空气压力在一定程度上大于气体输出软管34中气体34的压力，气体34将被有效地阻止进入燃烧室。现在可以知道为何实际送入发动机13的气体34的速率通常会在一定程度上取决于进气口压力或发动机速度。

在本发明中，气体34在压力驱动下被送入发动机13。特别是，由于气体34经由一泄压阀或止回阀124形式的流量调节器而通过，在较佳实施例中其设定在20磅/平方英寸，所以气体会在20磅/平方英寸的恒定释放压力下被输送。止回阀124选择该释放压力是因为，如在图5的典型关系图中所示，该压力接近进气口工作压力范围的最高值。预期的由涡轮增压器产生的进气口压力在大多数时间会小于20磅/平方英寸。因此，在多数情况下，这种由槽12产生的包含氧气和氢气的气体34会具有比涡轮增压器更高的压力，不会被阻止进入发动机13。这保证了即使出现进气口压力因发动机负荷而出现波动，进入发动机13的气体34的流量也会相对恒定。

如果涡轮增压器压力上升到高于该20磅/平方英寸的释放压力，假定为22-25磅/平方英寸，在20磅/平方英寸压力下输送到的来自槽12的气体34就会被阻塞。然而，这种情况通常只是暂时发生。即便出现较长时间的这种高压，由于槽12内的压力持续增加，其将会上升得足够高，以克服这种较高压力水平。但这种迟滞通常很少发生，因为本发明很明确，是以接近进气口工作压力范围最高值的恒定压力输送气体34，因此超过预期进气口压力到达发动机13的情况几乎只有在非常极端的发动机负荷下才会出现。

由于气体的产生量是恒定的，且由于气体34在大多数时间都可进入发动机，那么输送到发动机13内的气体34的速率或流量也将是恒定的。那么进一步地，气体34对发动机13效率的影响依据发动机的速度而变化。由于气体34的流量因流量调节器而恒定，所以发动机转速越低，燃烧室中气体34的比例更高。根据本发明，当发动机空转时气体34的比例最高。众所周知，当以较低转速工作时内燃机效率更低，并且污染更严重，特别是在空转时。当发动机空转或低速时，通过将相对更高比例的氧和氢送去燃烧，减少排放的效果将会更优。

通过流量调节进行气体34的输送，使本发明能灵活地用于更广泛的车辆和发动机类型。所要做的只是将流量调节器或止回阀124设置为一个足以克服这种特定车辆发动机的典型进气口工作压力的值。不使用涡轮增压器车辆如客车，通过将流量调节阀124设定在只有几磅/平方英寸的压力，也可具有很好的效果，反之，大多数强劲涡轮增压式车辆需要将止回阀124设置在25磅/平方英寸或更高的压力。通常，释放压力设定在1-50磅/平方英寸的范围内就能适用于大多数车辆类型。还可知道，与依赖轿车提供的真空引入口的现有技术相比，本发明的方法更加灵活。现有装置无法工作于涡轮增压式加压进气口发动机。通过对比，由于本发明的装置10利用了其自身内部工作的流量调节器，所以它可以与任何发动机类型相结合。

本发明能够在一个相对较长的连续时间期间内，向发动机13提供气体34。由于在电解过程中，仅有的会耗尽的成分就是电解液36中的水成分，所以本发明的该装置10包括一个水容器14，用来盛放补给的水33，并包括用水容器14中的水补充槽12中的电解液36的手段。在多数情况下，该装置10会从水容器14对槽12自动进行补给，而不需要操作者的动作或甚至意识到。在其它一些情况下则需要操作者人工补水。

当发动机13起动且该装置最初接通时，水容器14中的水22由于冻结而无法使用的可能性总会存在。请注意，在约2小时或更少的容器融化时间内，电源144产生的热量会融化水容器14所有的冰。而根据本发明，在容器融化时或之前，就可以获得足够量的补给水，以补充电解槽12。

为确保槽12充分工作直到可以利用融化水，在装置开始工作时，装置10要确保电解液36至少处于水位检测器88的第三簧片开关上方的一个液位。下面将作更详尽的解释，这可通过在装置关闭时检查液位来进行，在那时如果需要就进行补充，这样在后来的起动时，就会有足够的电解液。而且象前面所提到的，如果下浮子94降至第四簧片开关的液位，装置10就会关闭。因此，本发明的装置10在起动时具有的电解液36的量最少也会位于液位检测器88的第三及四簧片开关之间的空间内。这个量已足以维持比2小时的容器融化时间还要长的最小工作时间了，在较佳实施例中，足够的电解液36能持续6小时以上。

可以知道上面描述的情况是一个最坏的情形，最可能的情况是，在起动时电解液36的液位至少会比第三簧片开关要高一些。当然，即使在如上面所描述的最坏的情形下，这种情况也能与本发明的系统相适应。而且，由于冻结条件主要出现在某些地理区域和冬天，操作者通常会知道水33冻结的可能性。因此，如果操作者愿意，这样，当车辆在寒冷的天气下停车较长期间，操作者可以打开旋塞44，将水33从水容器14中放出，以消除车辆重新起动时冻成冰块的可能。操作者在车辆11重新起动前，将不得不记着补充水容器14。

车辆11在工作期间，本发明装置10会利用水容器14中的水自动补充电解液36。这种补充作用相当迅速并且自动进行，不需要操作者动作。

当流体检测器88中的下浮子94降落至触发第三簧片开关的位置时，补充工作开始进行。作为发生补水动作的前提条件，系统要求水容器14中的压力最小为11磅/平方英寸。该信息由压力开关134提供，该压力开关如所指出的，预先设定为在11磅/平方英寸压力下触发。如果该条件满足，补充电磁阀130打开，水容器电磁阀132关闭。这使槽12直接与发动机13连接(通过1/10磅/平方英寸止回阀138)，并阻塞槽12与水容器14间的连接。就在这些由充满信号带来的变化之前，槽12和水容器14中的气体压力一直相等，约20磅/平方英寸。充满信号带来的这些变化的结果是，槽12内的压力迅速降至发动机13的一般较低压力环境，而水容器14中仍保持着以前呈现的初始较高的20磅/平方英寸压力水平。

由于现在水容器14的气体34中具有约20磅/平方英寸的较高压力，同时槽12的气体34中具有较低的压力，所以水容器14中的水33被迫使穿过通道50流向槽12。然而，由于通道50中的6磅/平方英寸止回阀52，水33在压差未达到至少6磅/平方英寸时不会流动。因此，随着槽12内的压力降到约14磅/平方英寸或更低，水33将会穿过通道50流入槽12中，从而补充槽12。槽12内的压力因此不会再降至零，仅仅是降至比水容器14内的压力更低的某点，约为6磅/平方英寸。

当补充水时，电解液36的液位上升，在该过程中，首先升起下浮子94，然后是充满浮子92。充水会持续到充满浮子上升到第二簧片开关的位置。一触发该簧片开关，就发送一信号，使充水电磁阀130和水容器电磁阀132分别复位到其原始关闭和打开位置。这将恢复原始气流分布，打开槽12和水容器14之间的通路，并推动气体34经过气流调节器124到达发动机13。由于槽12要重新建立失去的6磅/平方英寸的压力，该过程会稍有延迟。当压力达到20磅/平方英寸时，发动机的正常气流恢复。以这种方式来提供足够量的水33来补充槽12内的电解液36。

在本发明的该优选实施例中，槽12中位于第二和第三簧片开关之间的水的体积仅为约100毫升(1/10升)。这是一个很小的量，间接表明一旦水33开始流动，补充就可非常迅速地完成。水容器14中的水33具有更高水位时充水速度会更快一些，因为这增加了止回阀52上的压力。

为确保至少具有最小量的充足压力以驱动水33进入槽12，需要的前提条件是水容器14中具有11磅/平方英寸的压力。以11磅/平方英寸的压力，为克服6磅/平方英寸的止回阀，发动机压力必须降至5磅/平方英寸。这个压力基本上很低，发动机一驱动就可得到获得，不需要利用涡轮增压器提供的涡轮推进。如果那样，补充就会延迟，直到车辆空转或者以低速行驶时。因此可以知道，通过硬性要求11磅/平方英寸的最小要求压力，本发明的装置10确保了当水容器14不能输送水时，不会要求补充水，因为水未被充分加压。

止回阀52设置于通道50内，因为水容器14内的圆柱状水33总会提供一种潜在压力。如果没有止回阀52，水33有时会自然流入槽12中。

可以知道，也可以将压力开关134和止回阀52选择为其它值，以更好地适应装置10内水33的流量。例如，压力开关134可以设定在15磅/平方英寸，止回阀52设定在10磅/平方英寸。由于这些特殊值与现有加工的20磅/平方英寸的止回阀不兼容，本发明不会选择这些特殊值。可以知道随制造公差的改善，这些元件的其它压力值会被接受。

利用本发明的该最佳实施例的设置和容器尺寸，已经证实，如果槽12中包含的电解液36达到第二簧片开关的充满液位，并且水容器14中的水33位于最大充满位置74，车辆11能够工作约180个小时。该时间周期表示了来自水容器14中存贮的水33的使用时间约为150个小时，另外30个小时来自于电解液36。在槽12中，装置10从充满液位(第二簧片开关)运行到直到要求补充水(第三簧片开关)需要约24个小时，注意，系统在强行关闭(第四簧片开关)前还可运行约6小时。

如果操作者忘记给水容器14补充水，然后装置10会很快用完水33，接着下浮子94会降至第四簧片开关，触发一信号，关闭系统。该信号会使送至电源144的电能被切断，停止任何进一步的电解。安全电磁阀128将打开，外部电磁阀30将被设置为排放，从而槽12和水容器14中的气体34将排放到大气中。电气盒16上的红色“水位低”LED27将点亮，向操作者提供一个直观的提示，系统因为低水位已经关闭了。

操作者可对这些条件进行修正。作为一项附加的安全措施，为确保系统已经减压，在发动机停车10分钟后，操作者可以通过移开盖29补充水容器14，倒入水，直到浮子72上升至簧片开关处，引发一蜂鸣器。然后操作者按下并压住电气盒16上的旁路开关23。当旁路开关23压下时，电能送至电源144，从而重新启动电解。而且，安全电磁阀128关闭，外部电磁阀30被复位，以通过气体输出软管32将气体34引入发动机。水容器电磁阀132保持打开，红色“水位低”LED27保持点亮。在该时间内，气体34重新产生，系统重新建立内部压力。数分钟之后，水容器14内的压力会达到11磅/平方英寸，使绿色“系统工作”LED点亮，并且红色“低水位”LED27熄灭。这时，操作者才能松开旁路开关23，系统将执行自动补充并恢复正常工作。

可以理解，本发明每经过150-180个小时的车辆运转时间就要向装置10加水。可以知道，供应的水量大约需3.25升或者约11/2加仑，该水量较为适宜，不需特别的要求。在大多数情况下，水容器14中已经有一些水33，所以要提供的水量会更少。根据车辆11的工作循环，补充水的次数可以很低，每3-4周一次，或者每月一次就可以。例如，假设工作负荷为每天10个小时，每周6天，那么只需要每3周补充一次。还可知道，水的补充可以很方便地与日常车辆保养结合在一起进行。因此，对多数操作者来说，水33在路上用尽而不得不进行人工补充的情况，如果有的话，也是极少发生。

现在可以知道本发明的装置10是如何工作，以使气体34从槽12向发动机13流动，及水33从水容器14向槽12流动。本发明的装置10并未依赖如泵之类的活动部件，就象现有技术常常讲授的具有该装置的情形那样，而是仅仅利用电解过程自身在槽内产生的内部压力实现同样的功能。例如泵之类的部件不可避免会增加费用、体积以及复杂性，并且在非常冷的气候下容易损坏。当然，可以理解，在本发明的其它实施例中，也可以适当地使用如泵之类的部件。

现在来描述本发明的装置10的各种安全部件的操作。第一安全部件涉及槽12中电解液36的液位。电解液36优选地可以升高的最高液位是到达第二簧片开关，刚好位于液位检测器上止挡件96的下方，以形成一气体空间106。另外，如果由于充水作业或其它任何原因的故障，电解液36的液位会上升或达到冷凝器15和气体输出软管31，那么就存在KOH从电解液36进入发动机13的进气口的危险。这是不希望发生的，因为KOH会对发动机13造成损坏。

因此，本发明的装置10包括安全浮子90以及其所对应的位于液位检测器88上的第一簧片开关。如果槽12中的电解液36的液位上升到止挡件96的上方并继续上升，安全浮子90就会被上推直到触发第一簧片开关。由第一簧片开关产生的信号提醒系统立即执行早期关闭过程。这包括切断供给电源144的电能，停止任何进一步的电解，打开安全电磁阀128和水容器电磁阀132，以及通过气体输出软管35将外部电磁阀30向大气排放。可以知道这些步骤会立即降低槽12和水容器14的压力，并使二者等同于大气压力。这将防止再有任何水流33进入槽12，从而电解液36的液位不会再上升。在这种情况下操作者不能重新启动该装置，该装置将一直不能使用，直到经有资质的维修技师检查并重新进行维修鉴定。

本发明的装置10的其它安全部件是关于气体34的压力积累的危险。这种危险可因各种原因而发生，包括，例如，软管无意折曲、内部通道阻塞，或者石子从路上飞起进入气体输出软管的情形。不管具体原因是什么，任何压力积累都是要考虑的因素，因为这会带来爆炸的危险。因此，本发明的装置10包含有数个叠置的安全部件或压力释放装置，专门用于在压力上升到危险或极端水平之前，当内部压力达到一个预定的安全释放压力时，将其释放。

压力开关112设置在上台78内，直接监控槽12内部的压力。可以知道，由于水容器电磁阀132通常是保持打开状态，所以压力开关112也可以有效地监控水容器14的压力。只有当水容器132关闭使系统能够进行加水操作时，槽12与水容器14的压力才会不同。压力开关112在预定释放压力35磅/平方英寸时才触发，包括第一防护液位，用以保护系统压力不致过度升高。

如果槽12内压力升高到35磅/平方英寸，压力开关112发出一个使安全电磁阀128打开的信号。安全电磁阀128作为一个气体支路或安全气体通道，使槽12内的气体能绕过20磅/平方英寸的止回阀124，连接到发动机的低压环境中去。这种连接的结果是，槽12内的压力将会迅速降低。当压力开关12检测到该压力低于35磅/平方英寸时，会发出一个使安全电磁阀128恢复到关闭位置的信号，从而气体34回复到流经止回阀124的正常流量。通常，压力开关112由于其机械结构的惯性，动作缓慢，在其能够复位和响应之前，槽12的压力会非常迅速地降低大约3-5磅/平方英寸。

在有临时阻塞的地方，如冰渣或石子暂时阻塞软管，随后又会驱走时，该35磅/平方英寸的压力检查很有用。可以知道这种安全电磁阀128甚至可以连续活动多次，这种重复动作或间歇活动能够自行驱除此类阻塞。

由压力开关136提供了防止压力升高的第二防护液位。该压力开关位于集气管64上，直接监控水容器14的压力，并通过打开水容器电磁阀132，间接地使其与槽12的压力相等。在本发明的该实施例中，压力开关136预先设置的预定的安全释放压力为40磅/平方英寸。

升至40磅/平方英寸的压力被视为很严重，应该关闭系统。但一般希望首先排出受压气体34。因此，压力开关136一触发，安全电磁阀128就打开，并切断供应到电源144的电能，停止再进行电解。安全电磁阀128用作一气体旁路或安全气体通路，允许气体34绕过20磅/平方英寸的止回阀124连接到发动机13的低压环境中。同时，通过一个包含一14秒时延的熔断器的电阻电路，接通电流。14秒的系统排放时间，在大多数环境下，对减小压力到安全水平来说已是足够了。当14秒后熔断器烧断时，本装置10关闭。该装置10最好送回到有资质的维修人员那里重新进行维修。

还有第三降压或释放的出口是由破裂盘60提供的。该装置是一个手动“放气”阀，如果达到预定的60磅/平方英寸压力，就机械地吹出或裂开。与上述的用电驱动的35磅/平方英寸和40磅/平方英寸压力开关不同，该破裂盘60是单纯机械式的，通过物理地裂开直接对压力作出反应。因此，当破裂盘60放出气体时，上台54上的这个产生的孔立即作为气体支路，将气体34排放到大气的低压环境中。与前面描述的40磅/平方英寸的压力释放不同，这种情况不需要或不提供中间排放期的。一旦破裂，该装置最好送回到有资质的人员那里一个新的破裂盘60。

由于破裂盘60是机械式的，系统或电气盒16通常不能发现系统存在一个孔，因此会继续向电极提供电能。这时产生的气体34会无害地排放到大气中，而不会增压并进入发动机13。电解将继续进行，直到下浮子94落至低水位位置。绿色“系统工作”LED25将保持点亮直到达到低水位，错误地指示系统工作正常。

在这种模式下，让系统自身停止运行，不会有任何问题。但通常最好还是使系统能更有序地正常关闭。因此，在本发明的较佳实施例中，在破裂盘60上连接一簧片开关。这样，当破裂盘放气时，该簧片开关向电气盒发送一信号系统。该信号警告系统切断供给到电源114的电能，停止进一步电解电，并将外部电磁阀设置为通过气体软管35通向大气。另外LED25和27都熄灭，提供一种正确的系统指示，系统不再正常工作。

可以知道，单纯机械元件如破裂盘60在承受压力到一个预定程度时失灵的危险性非常低。而且，即便在预定程度下未能破裂，在压力进一步升高情况下破裂盘60的机械强度也会屈服。因此，在本发明的装置10中，破裂盘60能够有效地用作一种“安全失灵”备用部件。

虽然系统压力极不可能会明显地升高到60磅/平方英寸以上而不触发内置安全部件，但本发明的装置10在其自身设计中还是包括有固有的进一步安全措施。如前面指出的，构成该装置10的材料设计能够抵抗数千磅/平方英寸的压力。而且，该系统作为一个整体是依照压力容器标准来构造，该标准同样能提供高度保护。因此，即使槽12内的内部压力升高到数百磅/平方英寸并引起爆炸，那么可以相信，也不会产生任何外部影响。然而在其发生前，更有可能是系统的一个部件，如一个软管，或者一个将软管连接到集气管64或上台54或78上的装置，在安全方式下因为破裂而不起作用，并通过将气体34排放到大气中而迅速解除高压情形。

因此，可以知道，本发明装置10的将各个安全部件、结构方式和材料结合在一起的设计，使有害的或破坏性的爆炸的危险性最小化。

现在来描述当车辆11的某一特定行程结束时以及车辆发动机13关闭后，本系统所完成的过程。关闭发动机13使油压降低，并使油压开关和油压引线26转向零。相应地，电气盒16将外部电磁阀30设定为通过气体输出软管35与大气相通，并切断通向电源144的电能以使电解停止。这会使输出软管30内的任何气体34排放到大气中。然而，与前述有关释放过高压力的排放情况不同，这里不需要直接将槽12和水容器14压力排向大气。而是，暂时使安全电磁阀128保持关闭，水容器电磁阀132保持打开。由于不再产生气体34，20磅/平方英寸的止回阀124有效地阻止气体34的气流进入输出软管30。

系统不是直接排气，而是利用该机会，为以后的再起动检查和准备槽12中电解液36的液位。装置10启动一设定为预定沉降时间的计时器(未示出)，使电解过程中往往在电解液36的顶部形成的泡沫或气泡层有机会下沉。在预定沉降时间结束时，本较佳实施例为5分钟，就能获得一个更精确的电解液36的液位读数。如果下浮子94位于第三簧片开关所处的或更低的液位，系统将通过打开充水电磁阀130并关闭水电磁阀136进行自动补充。如果下浮子94位于第三簧片开关上方，即使是在边缘上，也不满足补充条件，不会进行补充。一旦补充问题得到解决，通过打开安全电磁阀128，以使槽12和水容器14中的所有气体34排放到大气中，系统以常规方式关闭。

上述在切断时进行补充过程的好处在于，在下次起动时槽12要么已经充满，要么至少具有恰恰高出第三簧片开关的电解液36的液位。如同所讨论的，在很冷的气候下这是必要的，因为水容器14中的水33会冻结为固体，在数小时内不能用于补充。第三簧片开关的位置位于所指出的一个预定补充液位，含有足够的电解液36使装置10能够在一个最小的操作周期继续工作。

可以注意到会出现这样一种情况，当停车时电解液36位于一个刚好在第三簧片开关上方的液位，所以不会补充水。在下次起动时，水33被冻结并因此暂时无法补充槽12。而且，起动后不久电解液36的液位落到第三簧片开关并引起一补充水请求，这将使充水电磁阀130打开。因此槽12会被直接连接到发动机13，但水33未融化前(融化将需要数个小时)，不可能补充。在这种情况下，槽12和水容器14将只能在低于20磅/平方英寸的压力下工作一段时间。虽然该情况不如具有20磅/平方英寸稳定气体输出的情况好，但在水33解冻，完全补充且开始增压之前，它是一个足够的临时措施。

可以知道，由于停车时气体34从系统中排出，所以不会出现由停放的车辆内存在或存储的活性气体引起的危险。

本发明的电解槽和成套部件有效地将足够量的氢气和氧气送到内燃发动机13的燃烧室。结果是增强了发动机的效率，因为高活性气体的存在能够使发动机比以前燃烧更多的烃类燃油。由于这些气体的火焰速度约为普通燃料的10倍，所以燃烧也更快。而当活塞位于或接近气缸顶部时，燃烧完成得更快，且更接近燃烧循环的初始阶段。因此，当活塞下降时，由于下降过程中燃烧发生更少，气缸冷却更有效。这有利于降低排放温度，减小一氧化二氮产生量。在单独靠压缩点燃燃油的柴油发动机中，这些增加的气体具有几乎相当于火花塞的效果以增强点燃特性。而且，这些增加的气体甚至能使发动机燃烧某些常常积聚在气缸内部的积炭，从而通过连续使用本发明的装置10，发动机可以变得更清洁。

这些燃烧上的有益效果使得汽油和柴油发动机的行车里程效率提高约5-15％。功率及扭矩也提高，因为顶部更充分的燃烧带来了动力冲程的改善。可以观察到马力和扭矩约增进10-14％。另外，已有记录，气体和固体污染物的喷出显著减少约40％。因此，传统发动机的清洁运行和改善行车里程是以牺牲功率为代价的，与此不同，本发明既能改善里程和功率，同时还能更清洁地运行并具有更低的排放温度。

所有这些益处仅以来自车辆蓄电池的约为13伏，15安的电能消耗为代价，其相当于195瓦或近似1/3马力。这是一个相对很小的消耗，仅与添加一套额外的大灯所增加的消耗相似。

现在可以知道，本发明的电解槽及成套部件解决了与利用电解产生气体作为内燃机的燃油添加成分有关的一些问题。本发明产生足够量的氢气和氧气并且以恒定的速度有效地将其送到发动机。即使在长途旅程和极端气候条件下气体的流量也是持续不间断的。本装置由于包含数个叠置的排放释压部件，且其构造符合压力容器标准，所以也很安全，没有爆炸的危险。而且，本装置易于保养、维修和安装。其中某些益处是通过有效地利用相应的部件而部分实现的。电源用于向电解槽提供电能，还起到在寒冷天气下将盛水圆筒内形成的冰融化的作用，并且该系统利用内部气压，使气体和水不需要额外的部件(例如泵)就可流通。

对来领域普通技术人员来说，可以知道，前述说明是关于优选的实施例，在所附权利要求的主要范围内，在不脱离本发明的实质的情况下，可以进行各种变换和修改。例如，文中提到的是车辆所用的内燃机，本发明还可以用于非车辆用内燃机以及非内燃机如燃油燃烧装置(火炉)或锅炉中。同样，如果希望在更高发动机速度或rpm下让效率成比例增加，那么可以再增加另一电源，并改变供给电源的电能，使其与发动机速度相一致。这样，当发动机高速运行时，供给电解槽的电能以及电解槽的气体输出都会增加。对本领域普通技术人员来说其它的各种修改都是显然的，此处不再进行进一步描述。

Claims (46)

1、一种用来产生一种或多种气体的系统，以增进内燃发动机中的燃烧，该系统包括：

(a)一电解槽，用于从一电解液产生一种或多种气体，所述电解液具有比水的冰点更低的冻结温度，所述槽具有足够运行最小工作时间所需的电解液供应；

(b)一补给水容器，用于容纳水，以补充所述电解槽；以及

(c)一加热器，有效连接到所述补给水容器，对所述补给水容器提供热量，以在小于所述最小工作时间内，融化足够的所述容器内的水，以补充所述电解槽；

其中，所述槽在压力下产生所述一种或多种气体，所述一种或多种气体的压力通向所述水容器，以驱使足够量的水进入所述槽，以补充所述槽中的电解液。

2、如权利要求1所述的用来产生一种或多种气体的系统，进一步包括一气体连接通道，将在所述槽中在压力下产生的一种或多种气体连通到所述水容器。

3、如权利要求1所述的用来产生一种或多种气体的系统，进一步包括一水通道，以使所述水从所述水容器连通到所述槽。

4、如权利要求1所述的用来产生一种或多种气体的系统，其中所述补给水容器至少部分是由导热材料制成，并且所述加热器有效连接到所述导热材料上。

5、如权利要求1所述的用来产生一种或多种气体的系统，其中所述补给水容器是绝缘的。

6、一种产生一种或多种气体的方法，所述气体用于增进内燃发动机中的燃烧，所述方法包括：

(a)  提供一电解槽，用于从电解液产生一种或多种气体，所述槽中的电解液具有一液位，所述电解槽具有一预定补充液位，其中位于该预定补充液位的电解液允许所述槽运行一最小工作时间；一补给水容器，用于容纳水，以补充所述电解槽；以及一计时器，设置到一预定沉降时间；

(b)  如果所述电解槽被启动，则使该电解槽停止工作；

(c)启动所述计时器；

(d)在所述预定沉降时间监测所述槽中的电解液的液位；以及

(e)  如果所述液位处于或者小于所述预定补充液位，则用所述容器中的水补充所述槽中的电解液；

其中所述槽具有运行一最小工作时间所需的足够的电解液供应。

7、一种用来产生一种或多种气体的系统，以增进内燃发动机中的燃烧，该系统包括：

(a)一电解槽，用于从一电解液产生一种或多种气体，所述电解液具有比水的冰点更低的冻结温度，所述槽具有足够运行最小工作时间所需的电解液供应；

(b)一补给水容器，用于容纳水，以补充所述电解槽；以及

(c)一加热器，有效连接到所述补给水容器，对所述补给水容器提供热量，以在小于所述最小工作时间内，融化足够的所述容器内的水，以补充所述电解槽；其中所述槽具有一电源，并且所述加热器就是所述槽的电源。

8、如权利要求7所述的用来产生一种或多种气体的系统，其中所述槽在压力下产生所述一种或多种气体，所述一种或多种气体的压力通向所述水容器，以驱使足够量的水进入所述槽，以补充所述槽中的电解液。

9、如权利要求8所述的用来产生一种或多种气体的系统，进一步包括一气体连接通道，将在所述槽中在压力下产生的一种或多种气体连通到所述水容器。

10、如权利要求38所述的用来产生一种或多种气体的系统，进一步包括一水通道，以使所述水从所述水容器连通到所述槽。

11、如权利要求7所述的用来产生一种或多种气体的系统，其中所述补给水容器至少部分是由导热材料制成，并且所述加热器有效连接到所述导热材料上。

12、如权利要求7所述的用来产生一种或多种气体的系统，其中所述补给水容器是绝缘的。

13、一种用来产生一种或多种气体的系统，以增进内燃发动机中的燃烧，该系统包括：

(a)一电解槽，用于从一电解液产生一种或多种气体；

(b)一气体通道，用来将电解槽连接到所述内燃发动机的进气口；

(c)一压力调节器，有效连接在电解槽和发动机进气口之间，用于维持所述槽的正压。

(d)一水容器，用于容纳水，以补充所述槽；

(e)一水通道，位于所述水容器与所述槽之间；以及

(f)一压力连通结构，位于所述电解槽与所述容器之间，其中所述槽的正压被传递到所述容器，以驱使所述容器中的水进入所述槽，以补充槽中的所述电解液。

14、如权利要求13所述的用来产生一种或多种气体的系统，其中，所述电解槽包括在所述电解液之上的气体空间，以及在所述气体空间与所述容器之间的压力连接机构。

15、如权利要求13所述的用来产生一种或多种气体的系统，其中，所述压力调节器是阀。

16、如权利要求15所述的用来产生一种或多种气体的系统，其中，所述电解槽产生的压力足以克服所述阀的压力，使得燃烧增进气体流量进入所述进气口。

17、如权利要求13所述得用来产生一种或多种气体的系统，其中，进一步包括一电子控制器，用于控制所述系统的操作。

18、如权利要求17所述得用来产生一种或多种气体的系统，进一步包括一封闭所述容器的容器阀，以及一将所述槽解封的充水阀；所述容器阀与所述充水阀由所述电子控制器控制；其中，当所述槽增压时，所述的电子控制器选择打开和关闭所述充水阀和所述容器阀，从而将所述容器中的水补充到所述槽中。

19、如权利要求13，15或16所述的用于产生一种或多种气体的系统，其中所述燃烧增进气体从所述槽流向发动机的速率，随着所述发动机的进气口发动机压力的变化是相对恒定的。

20、如权利要求13、15、16所述的用于产生一种或多种气体的系统，其中当发动机在较高速率工作时，所述燃烧增进气体从电解槽流向发动机的速率可以提高。

21、如权利要求18所述的用于产生一种或多种气体的系统，其中所述压力调节器为一泄压阀，其设定的来自所述槽的释放压力与所述进气口工作压力范围的上限相对应。

22、如权利要求21所述的用于产生一种或多种气体的系统，其中所述释放压力设定在1到50磅/平方英寸之间的某一个值。

23、如权利要求21所述的用于产生一种或多种气体的系统，其中所述释放压力为约20磅/平方英寸。

24、如权利要求13所述的用于产生一种或多种气体的系统，进一步包括泄压装置，当所述槽中的压力超过预定的安全释放压力时，用于减小所述槽中的所述一种或多种燃烧增加气体的压力。

25、如权利要求24所述的用于产生一种或多种气体的系统，其中所述泄压装置包括一压力传感器，设定用来检测预定安全释放压力，以及一气体旁路，用于在所述气体压力超过所述预定安全释放压力时，用来使所述槽中所产生的可燃气体与一低压环境相连通。

26、如权利要求25所述的用于产生一种或多种气体的系统，其中所述压力传感器为一压力开关，并且所述气体旁路为一安全气体通道，所述安全气体通道可在打开和关闭位置之间切换。

27、如权利要求26所述的用于产生一种或多种气体的系统，其中所述预定安全释放压力至少为35磅/平方英寸。

28、如权利要求27所述的用于产生一种或多种气体的系统，其中所述压力传感器包括一破裂盘，设定为在所述预定安全释放压力下机械打开，并且所述气体旁路包括一个在所述槽和大气之间的有效连通结构。

29、如权利要求28所述的用于产生一种或多种气体的系统，其中所述预定安全释放压力为60磅/平方英寸。

30、如权利要求13所述的用于产生一种或多种气体的系统，其中所述槽为一压力容器，其壁能足够承受10,000磅/平方英寸的压力。

31、如权利要求30所述的用于产生一种或多种气体的系统，其中所述槽具有末端块，其能承受6,000磅/平方英寸的压力

32、如权利要求13所述的用于产生一种或多种气体的系统，进一步包括一可切换阀，位于所述气体通道上，所述阀具有至少两个位置，其中在一个位置上，所述阀允许一种或多种气体从所述槽流入所述内燃机进气口，在另一位置上所述阀允许所述一种或多种气体从所述槽排向大气。

33、如权利要求15所述的用于产生一种或多种气体的系统，其中所述阀是止回阀，该止回阀被调节定位以阻止外界空气进入所述槽，并且允许气体从所述槽进入所述进气口。

34、如权利要求33所述的用于产生一种或多种气体的系统，所述系统进一步包括一设定为检测第一安全释放压力的压力传感器，和第一气体旁路，当所述槽产生的可燃气体的压力超过所述第一预定安全释放压力时，第一气体旁路将所述气体与低压环境相连。

35、如权利要求34所述的用于产生一种或多种气体的系统，所述系统进一步包括一破裂盘，设定为在第二预定安全释放压力下机械打开，所述第二预定安全释放压力比第一预定安全释放压力高；以及一第二气体旁路，当所述气体的压力超过第二预定安全释放压力时，将所述槽和大气相连，以使所述气体排放到大气。

36、一种产生一种或多种气体的方法，所述气体用于增进内燃发动机中的燃烧，所述发动机具有一进气口，所述方法包括：

(a)提供一含有电解液的电解槽，用于在压力下产生一种或多种燃烧增进气体，一气体通道，用来将电解槽连接到所述内燃发动机的进气口；一压力调节器，有效连接在电解槽和发动机进气口之间，用于在所述槽产生正压，以及一含有用于补充所述电解液的液体的容器；

(b)激活所述电解槽，以产生能够产生所述正压的所述一种或多种气体；

(c)通过所述压力调节器，调节送到所述内燃发动机的一种或多种气体的流量。

(d)将所述槽与所述容器连接，以使槽内的所述气体的正压驱使容器中的所述液体进入所述槽，以补充槽中的电解液。

37、如权利要求36所述的产生一种或多种气体的方法，其中所述提供一电解槽的步骤包括提供一安全放气阀，有效连通到所述电解槽，并且其中所述激活电解槽步骤包括当所述一种或多种气体的压力超过一预定安全释放压力时，通过所述安全放气阀将所述气体排放到较低压力环境，从而释放所述槽中的压力。

38、一种内燃发动机成套部件，用于产生一种或多种气体，以增进内燃发动机内的燃烧，所述发动机具有进气口，所述内燃发动机成套部件包括：

(a)一电解槽，用于在压力下产生一种或多种燃烧增进气体；

(b)一电能调节装置，用于向所述电解槽提供适宜的电能；

(c)一水容器，用于向所述电解槽提供水；

(d)一电子控制器，用于控制对所述电解槽的电能供应，从而所述电解槽能够进行电解，并用于控制水从所述水容器到所述电解槽的供应；

(e)一气体通道，用于使所述电解槽连通到所述内燃发动机；以及

(f)一流量调节器，有效连接在电解槽和发动机进气口之间，用于调节送到发动机的所述燃烧增进气体的流量。

39、如权利要求38所述的内燃发动机的成套部件，其中所述流量调节器为一泄压阀，其设定的释放压力与所述进气口工作压力范围的上限相对应。

40、如权利要求39所述的内燃发动机的成套部件，其中所述成套部件包含有外部连接结构，连接到：一正电压源，一负电压源，一油压开关，一水输入端，以及一气体输出端。

41、如权利要求40所述的内燃发动机的成套部件，进一步包括一阳极及一阴极，由所述控制器控制其转换。

42、如权利要求40或41所述的内燃发动机的成套部件，其中随着所述槽产生所述气体，所述流量调节器将所述气体提供到所述发动机。

43、如权利要求42所述的内燃发动机的成套部件，其中所述气体以恒定的速率产生，同时也以恒定的速率被提供到发动机。

44、如权利要求42所述的内燃发动机的成套部件，其中，当发动机以较高速率工作时，所述气体以递增的速率产生。

45、一种用来产生一种或多种气体的系统，以增进内燃发动机中的燃烧，所述发动机具有一进气口，该系统包括：

(a)一电解槽，用于在压力下产生一种或多种燃烧增进气体；

(b)一下气体通道，用来将电解槽连接到所述内燃发动机的进气口；以及

(c)一流量调节器，在发动机进气口压力有波动的期间，流量调节器对发动机提供恒定速率的燃烧增进气体流量。

46、如权利要求45所述的用来产生一种或多种气体的系统，其中所述电解槽的电流可以随着时间变化，以增加或减少产生的燃烧增进气体的数量。

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